基因通常是有遗传效应的DNA片段课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版必修2.pptx

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1、情境回顾基因等同于DNA吗?1231866年、1909年孟德尔：生物性状由遗传因子控制约翰逊：改名为“基因”520世纪中叶染色体主要由蛋白质和DNA组成1944、1952年4艾弗里，赫尔希和蔡斯：DNA是遗传物质。摩尔根：证明基因位于染色体上1910年沃森、克里克提出DNA双螺旋模型1953年3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段遗传因子的发现基因的表达基因与染色体的关系基因的本质基因突变及其他变异从杂交育种到基因工程现代生物进化理论学习目标：学习目标：1、通过分析材料案例，概括基因与DNA的关系，归纳基因通常是有遗传效应的DNA片段，理解基因与DNA的关系、生命的延续和发展，达成对生命观念

2、、科学思维素养的提升。（生命观念、科学思维）2、通过应用数学方法理解DNA分子的多样性和特异性，培养归纳与概括、逻辑分析和计算能力。（生命观念、科学探究）3、说明基因与DNA、染色体的关系。（生命观念）鲤鱼受精卵外源生长激素基因导入转基因鲤鱼鲤鱼受精卵对照组实验组非转基因鲤鱼问题1：为什么生长速率更快？问题探讨我国科学家将外源生长激素基因导入鲤鱼受精卵，我国科学家将外源生长激素基因导入鲤鱼受精卵，培育出转基因鲤鱼，与对照组相比，生长速度加快。培育出转基因鲤鱼，与对照组相比，生长速度加快。科学家介绍，外源基因导入受体细胞后，必须整合科学家介绍，外源基因导入受体细胞后，必须整合到受体细胞的到受体细

3、胞的DNADNA上才能发挥作用。上才能发挥作用。外源生长激素基因在鲤鱼细胞内在鲤鱼细胞内表达，促进生长激素合成，促进，促进了鲤鱼的生长了鲤鱼的生长。问题2：导入的外源基因是一个DNA分子，还是DNA片段？导入的是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列。基因与DNA之间是什么关系？转基因鱼（左）探究一.说明基因与DNA关系的实例任务一：请阅读课本P57-P58“分析基因与DNA的关系”，思考并讨论后回答以下问题：生物体内的DNA分子数目与基因数目相同么？生物体内所有基因的碱基总数与DNA的碱基总数相同么？如果不同，说明了什么？根据资料1、资料2、资料3说明了什么？根据资料1、资料2、资料3：从DNA水平

4、上给基因下一个定义，要求既能反映基因与DNA的关系，又能体现基因的作用。探究一.说明基因与DNA关系的实例资料1.大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4.7 106个碱基对，在DNA分子上分布着大约4.4 103个基因，每个基因的平均长度约为1 103个碱基对。1.大肠杆菌体内的DNA分子数目与基因数目相同吗？说明了什么？2.它的所有基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相同吗？说明了什么？生物体内的生物体内的DNA分子数目分子数目小于小于基因数目，说明了基因数目，说明了一个一个DNA分子上含有多个基因分子上含有多个基因（基因是（基因是DNA分子上的一段）。分子上的一段）。生物体内所有基

5、因的碱基总数生物体内所有基因的碱基总数小于小于DNA分子的碱基总数，分子的碱基总数，基因是不连续分布在基因是不连续分布在DNA上的上的（被碱基序列分隔开（被碱基序列分隔开）。）。探究一.说明基因与DNA关系的实例资料3.人类基因组计划测定的是24条染色体（22条染色体+X+Y）上的DNA的碱基序列。其中，每条染色体上有一个DNA分子。这24个DNA分子大约有31.6亿个碱基对，其中，构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。同：基因的碱基数远远少于同：基因的碱基数远远少于DNA的碱基数，说明基因在的碱基数，说明基因在DNA上的上的分布是分布是不连续不连续的。的。异：人类的非基因序列占异：人类

6、的非基因序列占DNA总碱基数的比例远大于大肠杆菌。总碱基数的比例远大于大肠杆菌。（一般来说，生一般来说，生物越高等，非基因片段所占的比例越高）物越高等，非基因片段所占的比例越高）3.与资料1相比，得出的结论有何异同？基因基因A A基因基因B B基因基因C C非基因片段非基因片段非基因片段非基因片段非基因片段非基因片段非基因片段非基因片段含有3个基因的DNA片段的模式图：基因是一个DNA片段探究一.说明基因与DNA关系的实例资料2.生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光，这是因为水母的DNA上有一段长度为5.17 103个碱基对的片段绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了水母绿色荧光蛋白基

7、因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像水母一样发光。4.为什么水母的这一荧光的性状能在小鼠身上表现，说明什么？小鼠获得了水母的绿色荧光蛋白基因；小鼠获得了水母的绿色荧光蛋白基因；基因能控基因能控制生物的性状制生物的性状。基因是DNA片段，可拼接到其他生物的DNA上去，可独立起作用，即DNA具有遗传效应，探究一.说明基因与DNA关系的实例2.你如何理解基因具有遗传效应？本节“问题探讨”中提到的生长激素基因的遗传效应是什么？提示：遗传效应指的是基因能指导蛋白质的合成，控制生物体的性状。问题探讨中生长激素基因的遗传效应就是使鲤鱼的生长速度加快。探究一.说明基因与DNA关系的实例3.根据以上实例，请从

8、DNA 水平上给基因下一个定义，要求既能反映基因与DNA的关系，又能体现基因的作用。实例1大肠杆菌DNA；实例3人的DNA。实例2转基因实验。基因是一个DNA片段基因可以控制某种性状基因具有遗传效应基因是具有遗传效应的DNA片段。资料5.有些病毒的遗传物质是RNA，如：HIV（人类免疫缺陷病毒），流感病毒、烟草花叶病毒等，对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。（P59）对所有生物而言：基因通常是有遗传效应的DNA片段探究一.说明基因与DNA关系的实例请完善基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸之间关系的概念图。DNA基因染色体脱氧核苷酸是_的主要载体通常是有_的DNA片段是控制生物性状的结

9、构功能单位是控制生物性状的结构功能单位是主要的遗传物质DNA遗传效应基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息每个染色体上有每个染色体上有_个个DNA1或或2每个每个DNA分子上含有分子上含有_基因基因许多许多每个基因有许多脱氧核苷酸每个基因有许多脱氧核苷酸基因非基因片段（不具有遗传效应的片段）跟踪训练1.下列选项中,能正确表示染色体、碱基、基因和DNA之间结构层次关系的是（）答案答案A A解析染色体是细胞核中容易被碱性染料染成深色的物质解析染色体是细胞核中容易被碱性染料染成深色的物质,其主要由其主要由DNADNA和蛋白质组和蛋白质组成。基因通常是有遗传效应的成。基因通常是有遗传效应的DNADN

10、A片段片段,组成组成DNADNA的基本单位是脱氧核苷酸的基本单位是脱氧核苷酸,一分子一分子脱氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子含氮碱基和一分子的脱氧核糖组成的脱氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子含氮碱基和一分子的脱氧核糖组成的,因此染色因此染色体、碱基、基因和体、碱基、基因和DNADNA之间的结构层次关系是染色体之间的结构层次关系是染色体DNADNA基因基因 碱基碱基,A,A符合题意。符合题意。跟踪训练2.(2023眉山校考)遗传学上的遗传信息通常是指（）A.DNA分子的碱基排列顺序B.tRNA分子的碱基排列顺序C.rRNA分子的碱基排列顺序D.蛋白质分子的氨基酸排列顺序答案答案A A解析遗传学上的遗

11、传信息是指基因中的碱基排列顺序解析遗传学上的遗传信息是指基因中的碱基排列顺序,即通常是指有遗传效应的即通常是指有遗传效应的DNADNA片段上的碱基排列顺序片段上的碱基排列顺序,A,A正确。正确。探究二.DNA片段中的遗传信息每一个基因都是一个特定的DNA片段，每一个基因有着特定的遗传效应那么DNA是靠什么储存大量的遗传信息的呢？一个DNA分子上有许多个基因基因A基因B任务二：请阅读P58-59“分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性”，思考并讨论后回答以下问题讨论：如果是100个碱基对组成1个基因,可能组合成多少种基因?怎样理解DNA的多样性和特异性?你能从DNA的结构特点分析生物体具有多样性和

12、特异性的原因吗?你认为基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗?为什么?在刑侦领域，DNA能像指纹一样用来鉴定个人身份。结合脱氧核苷酸序列的多样性和特异性,你能分析这一方法的科学依据吗?探究二.DNA片段中的遗传信息探究二.DNA片段中的遗传信息资料1.DNA分子结构 TGAATCTGAATC外侧：外侧：内侧：内侧：基本骨架，由磷酸和脱氧核糖基本骨架，由磷酸和脱氧核糖交替连接交替连接（顺序固定不变）（顺序固定不变）4 4种碱基对的排列种碱基对的排列（顺序可变）（顺序可变）哪部分可以代表遗传信息？哪部分可以代表遗传信息？如何储存大量的遗传信息？如何储存大量的遗传信息？遗传信息：DNA分子中碱基（或碱

13、基对、脱氧核苷酸）的排列顺序。ATA TGATCGGCCGG碱基排列顺序千变万化碱基排列顺序千变万化基因的基因的多样性多样性探究二.DNA片段中的遗传信息讨论：讨论：若若1 1个碱基对组成个碱基对组成1 1个基因有个基因有_ _ _ _ _排列方式排列方式若若2 2个碱基对组成个碱基对组成1 1个基因有个基因有_ _ _ _ _排列方式排列方式若若3 3个碱基对组成个碱基对组成1 1个基因有个基因有_ _ _ _ _排列方式排列方式若若100100个碱基对组成个碱基对组成1 1个基因有个基因有_ _ _ _ _排列方式排列方式若若n n个碱基对组成个碱基对组成1 1个基因有个基因有_ _ _

14、_ _排列方式排列方式4 4种种1616种种6464种种4 4100100种种4 4n n种种探究二.DNA片段中的遗传信息资料2.前面的探究是建立在所有碱基对都随机排列这一假设上的。实际上，基因组测序结果表明大部分随机排列的碱基序列从来不曾出现在生物体内，而有些序列却重复千百次。不同人的短序列重复不是，基因的碱基序列都有特定的排列顺序，具有特异性；如果把碱基随机排列，不一定具有遗传效应，则构不成基因。讨论4 你认为基因是碱基随机排列成的DNA片段吗？为什么？碱基特定的排列顺序碱基特定的排列顺序基因的基因的特异性特异性探究二.DNA片段中的遗传信息2.怎样理解DNA的多样性和特异性?你能从DN

15、A的结构特点分析生物体具有多样性和特异性的原因吗?碱碱基排列顺序的基排列顺序的千变万化千变万化DNADNA分子的分子的多样性多样性碱基特定的排列顺序碱基特定的排列顺序每个每个DNADNA分子分子的的特异性特异性生物体的生物体的多样性多样性生物体的特异性生物体的特异性DNADNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础物质基础 生物多样性和特异性的原因：根本原因：DNA的多样性和特异性 直接原因:蛋白质的多样性和特异性探究二.DNA片段中的遗传信息3.在刑侦领域，DNA能像指纹一样用来鉴定个人身份。结合脱氧核苷酸序列的多样性和特异性,你能分析这一方

16、法的科学依据吗?在人类的DNA中，核苷酸序列多样性表现为每个人的DNA几乎不可能完全相同，因此，DNA可以像指纹一样用来鉴别身份。跟踪训练3.下列关于DNA和基因关系的叙述,不正确的是（）A.基因通常是有遗传效应的DNA片段B.生物体的DNA分子数目小于基因数目C.基因在DNA上,DNA上所有序列都属于基因D.基因并不是碱基对随机排列成的DNA片段答案答案CC解析解析DNADNA分子上分布着多个基因分子上分布着多个基因,基因通常是有遗传效应的基因通常是有遗传效应的DNADNA片段片段,DNA,DNA上还包上还包含不具有遗传效应的片段含不具有遗传效应的片段,这些片段不能称为基因这些片段不能称为基

17、因,C,C不正确。不正确。跟踪训练4.下图是果蝇某条染色体上一个DNA片段的示意图。说法正确的是（）A.白眼基因含有多个核糖核苷酸B.白眼基因是有遗传效应的DNA片段C.白眼基因位于细胞质内D.白眼基因的基本组成单位是4种碱基答案答案B B解析每个解析每个DNADNA分子上含有很多个基因分子上含有很多个基因,每个基因中含有许多个脱氧核苷酸每个基因中含有许多个脱氧核苷酸,A,A错误错误;基因通常是有遗传效应的基因通常是有遗传效应的DNADNA片段片段,其基本组成单位与其基本组成单位与DNADNA相同相同,即为即为4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸,B,B正确正确,D,D错误错误;染色体是染色体是DN

18、ADNA的主要载体的主要载体,白眼基因位于染色体上白眼基因位于染色体上,是细胞核基因是细胞核基因,C,C错错误。误。跟踪训练5.下图为某男性X和其两任妻子M、N以及四个在战乱中走失的孩子的DNA指纹图谱,下列分析正确的是（）A.b最可能是M与X的孩子,c最可能是N与X的孩子B.c最可能是M与X的孩子,b最可能是N与X的孩子C.d最可能是M与X的孩子,a最可能是N与X的孩子D.d最可能是M与X的孩子,b最可能是N与X的孩子答案答案CC解析子女的遗传物质来自父亲和母亲。分析解析子女的遗传物质来自父亲和母亲。分析DNADNA指纹图谱指纹图谱,a,a、d d的的DNADNA指纹图谱指纹图谱都有与都有与

19、X X相同的部分相同的部分,说明二者可能是说明二者可能是X X的孩子。另外的孩子。另外,a,a的的DNADNA指纹图谱有与指纹图谱有与N N相同的相同的部分部分,d,d的的DNADNA指纹图谱有与指纹图谱有与MM相同的部分相同的部分,说明说明a a可能是可能是N N与与X X所生的孩子所生的孩子,d,d可能是可能是MM与与X X所生的孩子。所生的孩子。网络构建：基因通常是有遗传效应的DNA片段基因与基因与DNADNA的关系的关系DNADNA片段中片段中的遗传信息的遗传信息基因通常是有遗传效应的DNA片段遗传信息概念:DNA的特异性：DNA的多样性:脱氧核苷酸、基因脱氧核苷酸、基因DNADNA、

20、染色体之间的关系、染色体之间的关系基因的概念基因的概念基因通常是有遗传效应的DNA片段4种碱基的排列顺序之中碱基排列顺序的千变万化碱 基 特 定 的 排 列 顺 序生物体多生物体多样性和特样性和特异性的物异性的物质基础质基础基 因 是 有 遗 传 效 应 的D N A片 段基因是有遗传效应的RNA片段(少数)探究三.深度讨论基因、DNA与染色体(1)从结构上看：基因是DNA上特定的片段，但DNA上的片段 (填“一定”或“不一定”)就是基因；基因与DNA分子的结构一样，也是由四种 按一定顺序排列而成的，也是双螺旋结构；每个基因上脱氧核苷酸的 是特定的；基因中碱基的 代表遗传信息。(2)从功能上看

21、：基因具有 ，即基因能控制生物体的性状，基因是控制生物体性状的基本单位，特定的基因决定特定的性状。(3)从生物类型上看：基因可以分成真核基因和 。(4)从分布上看：基因可以分为细胞核基因和 ，细胞核基因遗传时遵循孟德尔两大定律，而细胞质基因遗传时不遵循，表现为母系遗传。不一定脱氧核苷酸数目及排列顺序排列顺序遗传效应原核基因细胞质基因l讨论1下图甲表示果蝇某一条染色体上的几个基因，图乙表示物质或结构的从属关系，请分析回答下列问题。（1）图甲体现了基因与染色体有什么关系？基因都在染色体上吗？（2）一条染色体上有几个DNA分子？一个DNA分子中有很多个基因，这些基因是不是连续排的？（3）图乙中表示染

22、色体、基因、DNA、脱氧核苷酸之间的关系，则a、b、c、d分别是什么？基因在染色体上呈线性排列 不都在染色体上（线粒体、叶绿体）1或2个 不连续a：染色体 b：DNA c：基因 d：脱氧核苷酸探究三.深度讨论基因、DNA与染色体l讨论2练习与应用1.科学研究发现，未经人工转基因操作的番薯都含有农杆菌的部分基因，而这些基因的遗传效应促使番薯根部发生膨大产生了可食用的部分，因此番薯被人类选育并种植。下列相关叙述错误的是 （）A.农杆菌这些特定的基因可以在番薯细胞内复制B.农杆菌和番薯的基因都是4种碱基对的随机排列C.农杆菌和番薯的基因都是有遗传效应的DNA片段D.农杆菌这些特定的基因可能在自然条件

23、下转入了番薯细胞B 练习与应用2.整理总结染色体、DNA和基因三者之间的关系，并以你认为最简明的形式表示出来。如下图所示：如下图所示：染色体染色体DNADNA基因基因练习与应用3.在严查偷猎野生动物的行动中，执法部门发现某餐馆出售的一种烤肉比较可疑，餐馆工作人员说是“山羊肉”，经实验室检验，执法部门确定这种“山羊肉”来自国家二级保护动物斑羚。你认为执法部门最可能采取哪种检测方法？为什么？最可能采取最可能采取DNA鉴定的方法。因为每种生物的鉴定的方法。因为每种生物的DNA具有特异性，具有特异性，只有将只有将“山羊山羊”的的DNA与斑羚的与斑羚的DNA进行比对，才能确定这种进行比对，才能确定这种“

24、山羊肉山羊肉”是否来自国家二级保护是否来自国家二级保护动物斑羚。动物斑羚。4.我国一些城市在交通路口启用了人脸识别技术，针对行人和非机动车闯红灯等违规行为进行抓拍。这种技术应用的前提是每个人都具有独一无二的面孔。为什么人群中没有一模一样的两个人呢？请你从生物学的角度评述人脸识别技术的可行性。人脸识别技术的前提是每个人都有独特的面部特征，而这些都是由基因决定的，人脸识别技术的前提是每个人都有独特的面部特征，而这些都是由基因决定的，这说明了基因的多样性。这说明了基因的多样性。复习与提高1.本章介绍的艾弗里的实验、赫尔希和蔡斯的实验都证明DNA是遗传物质，这两个实验在设计思路上的共同点是()A.重组

25、DNA片段，研究其表型效应B.去掉DNA片段，研究其表型效应C.设法分别研究DNA和蛋白质各自的效应D.应用同位素标记技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递C 复习与提高1.本章介绍的艾弗里的实验、赫尔希和蔡斯的实验都证明DNA是遗传物质，这两个实验在设计思路上的共同点是()A.重组DNA片段，研究其表型效应B.去掉DNA片段，研究其表型效应C.设法分别研究DNA和蛋白质各自的效应D.应用同位素标记技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递C 复习与提高2.在噬菌体侵染细菌的实验中，下列对噬菌体外壳蛋白质合成的描述，正确的是()A.氨基酸原料和酶来自细菌B.氨基酸原料和酶来自噬菌体C.氨基酸原料来

26、自细菌，酶来自噬菌体D.氨基酸原料来自噬菌体，酶来自细菌A 复习与提高3.烟草花叶病毒(TMV)和车前草花叶病毒(HRV)同属于RNA病毒，都可以使烟草患病。将TMV的RNA和HRV的蛋白质外壳混合后感染烟草叶片，使烟草患病，可能观察到的现象是 ()A.能检测到TMV的RNA和蛋白质B.能检测到HRV的RNA和蛋白质C.能检测到TMV的RNA和HRV的蛋白质D.能检测到HRV的RNA和TMV的蛋白质A 复习与提高4.研究人员对数千种生物的DNA碱基序列进行测定发现，没有任何两个物种的DNA序列是一样的。DNA具有多样性的主要原因是 ()A.DNA由4种碱基组成B.DNA具有规则的双螺旋结构C.

27、DNA具有碱基互补配对的特点D.DNA的碱基对有很多种不同的排列顺序D 具有互补碱基序列的DNA单链，可以通过碱基对之间形成氢键等，形成稳定的杂合双链区。不能互补的区域则会形成环。常作为鉴定不同物种间亲缘关系远近的证据。说明在生物进化过程中，DNA碱基序列发生的变化越小，则亲缘关系越近。DNA分子杂交技术 科学.技术.社会分析甲乙丙三种生物的亲缘关系分析甲乙丙三种生物的亲缘关系 二、非选择题 2.某科学家分析了多种生物DNA的碱基组成，一部分实验数据如以下两表所示。据表回答下面的问题。（1）不同，这表明不同生物的DNA中脱氧核苷酸的组成不同，说明DNA的碱基排列顺序具有多样性。（2）同种生物不同器官细胞的DNA中脱氧核苷酸的比例基本相同，这说明同种生物DNA的碱基组成具有一致性。这是因为同种生物不同器官的细胞中，DNA的碱基序列是相同的。不同生物的A、T之和与G、C之和的比值不一致，这说明不同生物DNA的碱基组成不同，表明每种生物的DNA具有特异性。生物种类很多，DNA也都不同，这又体现了DNA的多样性；这是因为不同生物在漫长的进化过程中，形成了每种生物特有的DNA碱基序列。（3）说明生物是由共同祖先进化而来的。