3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段课件高一下学期生物人教版（2019）必修2

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第三章

基因的本质学习目标目标010203举例说明基因通常是有遗传效应的DNA片段（生命观念、科学思维）运用数学方法说明DNA的多样性和特异性（生命观念、科学探究）说明基因与DNA的关系（生命观念、科学思维）18651952190919101944孟德尔提出遗传因子概念，认为遗传因子决定生物性状。摩尔根通过实验证明基因位于染色体上，且呈线性排列。赫尔希和蔡斯揭示了DNA是噬菌体的遗传物质。艾弗里证明DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。约翰逊提出用基因来代替遗传因子，但没有给基因的定义。20世纪中叶科学家染色体主要是由两种物质组成——DNA和蛋白质1928格里菲斯通过实验证明存在转化因子使R型活细菌转化为S型细菌。1953沃森和克里克揭示DNA的双螺旋结构，遗传学跨入分子遗传学时代。染色体是DNA的主要载体基因在染色体上

DNA

蛋白质染色质

染色体短硬毛棒状眼深红眼朱红眼截翅红宝石眼白眼什么关系？说明基因与DNA关系的实例一一、说明基因与DNA的关系的实例探究一：小组合作阅读教材P57-58思考•讨论中资料1、资料2、资料3，讨论P58的问题。

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。一、说明基因与DNA关系的实例思考•讨论大肠杆菌一个DNA上含有

基因大肠杆菌所有基因的碱基总数

DNA分子的碱基总数多个小于结论：1.一个DNA上含有多个基因2.基因是DNA的片段，DNA中存在非基因片段。发出绿色荧光转基因鼠转入绿色荧光蛋白基因（5.1×103个碱基对的片段）原因水母资料二：一、说明基因与DNA关系的实例绿色荧光这种性状与

有关，基因是特定的

片段，基因可以

，可以

，能控制生物体的

，且这种性状

遗传给后代。基因剪切DNA拼接可以性状说明：基因能控制生物性状，基因有遗传效应。它可以独立起作用。

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1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%。基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将其分隔开的结论：1.基因是DNA的片段，DNA中存在大量的非基因片段基因A基因B基因C含有3个基因的DNA片段的模式图非基因片段非基因片段非基因片段非基因片段分析基因与DNA关系的实例基因是一段DNA，但是并不是随便一段DNA就称为基因。探究二：人类基因组计划测定的是24条染色体（22条常染色体+X+Y）1.已知果蝇体细胞染色体有8条，进行“基因组测序”要测定其（）条染色体2.已知豌豆体细胞2n=14，进行“豌豆基因组测序”要测定其（）条染色体75一、说明基因与DNA的关系的实例基因是DNA片段。基因具有遗传效应,基因能控制生物性状。资料1：资料3：资料2：基因是____________的__________。

基因的作用

与DNA的关系基因在染色体上是不连续分布的。有遗传效应DNA片段能否从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。基因都是DNA片段吗？遗传效应：可以表达出来，对蛋白质合成有直接或间接影响的能力，能控制生物的性状。一、说明基因与DNA的关系的实例归纳：大多数生物以DNA作为遗传物质，其基因是有遗传效应的DNA片段有些病毒的遗传物质是RNA，如人类免疫缺陷病毒（艾滋病病毒）、流感病毒，试推测这些病毒的基因的本质。对于RNA病毒而言，其基因就是有遗传效应的RNA片段RNA病毒基因通常是有遗传效应的DNA片段辩证思维：完善概念:构建基因的概念HIV病毒是生物体遗传的功能单位和结构单位。一、说明基因与DNA的关系的实例归纳：DNA片段中的遗传信息二TGAATCTGAATC

基本骨架，由脱氧核糖和磷酸交替连接（固定不变）4种碱基对的排列（可变）回忆DNA分子结构：哪部分可以代表遗传信息？遗传信息就蕴藏在：

遗传信息：DNA分子中碱基（脱氧核苷酸）的排列顺序。二、DNA片段中的遗传信息探究四：小组合作阅读课本58页思考•讨论中的两个资料，完成P59的问题。外侧：内侧：4种碱基的排列顺序之中说明DNA蕴含大量的遗传信息1个DNA分子上有许多个基因每一个基因都是特定的DNA片段基因具有特定的遗传效应DNA只含有4种脱氧核苷酸（4种碱基），核苷酸的排列顺序中蕴藏着遗传信息。为什么DNA能够储存大量的遗传信息？二、DNA片段中的遗传信息ATCG资料一：若1个碱基对组成1个基因有_____排列方式若2个碱基对组成1个基因有_____排列方式若3个碱基对组成1个基因有_____排列方式若n个碱基对组成1个基因有_____排列方式4种16种64种4n种碱基排列顺序千变万化DNA的多样性二、DNA片段中的遗传信息计算公式：可能组合的基因种类=4n（n为碱基对数）资料2：前面数学模型模拟探究是建立在所有碱基对的随机排列都能构成基因这一假设下的。事实上，大部分随机排列的碱基序列从来不曾出现在生物体内，而有些序列却会在生物体内重复数千甚至数百万次。在生物体内，基因中的碱基并不是随机排列的。具有特定的遗传效应讨论4.你认为基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？每个基因都是特定的DNA片段具有特定的碱基排列顺序结论2：碱基特定的排列顺序，构成了DNA的特异性。二、DNA片段中的遗传信息在刑侦、亲子鉴定领域，DNA能像指纹一样用来鉴定个人身份。二、DNA片段中的遗传信息图中的几号可能是罪犯？1号DNA检测图

受害者

从受害者体内分离的精液样品

怀疑对象——真相永远只有一个

！123TGAATCTGAATC说明3：稳定性（（1）外部稳定的基本骨架——两条链的磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，（2）内部碱基对通过氢键连接——严格遵循碱基互补配对原则，加强稳定性）（3）空间结构稳定二、DNA片段中的遗传信息讨论2.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特异性的原因吗？碱基排列顺序的千变万化DNA分子的多样性碱基特定的排列顺序每个DNA分子的特异性生物体的多样性生物体的特异性DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性二、DNA片段中的遗传信息三、基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸、性状的关系1、与染色体的关系：基因是有遗传效应的DNA片段（无遗传效应的片段不能称为基因），每个DNA分子上包含许多个基因。2、与DNA的关系：染色体是基因的主要载体，基因在染色体上呈线形排列。3、与脱氧核苷酸的关系：脱氧核苷酸是构成基因的基本单位，每个基因由许多脱氧核苷酸对构成，其排列顺序代表遗传信息。4、与性状的关系：基因是控制生物遗传性状的结构和功能单位，基因对性状的控制是通过控制蛋白质的合成来实现。尝试对以下概念的联系进行描述:染色体DNA基因脱氧核苷酸碱基概念图1染色体DNA基因脱氧核苷酸碱基有遗传效应的DNA片段构成+脱氧核糖+磷酸（A、T、C、G四种）+蛋白质形成双链染色体DNA基因脱氧核苷酸染色体是DNA或者基因的主要载体每个染色体上有一个DNA分子

基因通常是有遗传效应的DNA片段基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息每个DNA分子上有许多基因每个基因由许多脱氧核苷酸组成概念图21、分析下面的概念图，回答有关问题：（1）图中B是

，F是

，G是

。（2）每个C含有

个D，每个D中可以由

个E组成。蛋白质含N碱基脱氧核糖很多成百上千（3）D和A的位置关系：

。（4）从分子水平看D和C的关系是

。（5）C的基本组成单位是图中的

。（6）在E构成的链中，与一分子G相连接的有

分子F和

分子H。（7）遗传信息是D中

的排列顺序。D位于A上基因（D）是有遗传效应的DNA（C）片段E（脱氧核苷酸）12E（脱氧核苷酸）1.下列关于基因、DNA、遗传信息和染色体的描述，正确的是（）A．遗传信息是指DNA中碱基的排列顺序B．碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性和特异性C．不管是原核生物还是真核生物，体内所有基因的碱基总数均小于DNA分子的碱基总数D．染色体是DNA的主要载体，每一条染色体上都只有一个DNA分子C练一练2.下列有关大肠杆菌的叙述，正确的是（）A．大肠杆菌拟核的DNA中有控制性状的基因B．大肠杆菌中DNA分子数目与基因数目相同C．在普通光学显微镜下能观察到大肠杆菌的核糖体D．大肠杆菌分泌的蛋白，需要经过内质网加工A3.下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，正确的（）A．一个基因含有许多个脱氧核苷酸，基因的特异性是由脱氧核苷酸的比例决定的B．基因是具有遗传效应的DNA片段，不是4种碱基对的随机排列C．在DNA分子结构中，脱氧核苷酸的排列构成了DNA分子的基本骨架D．染色体是DNA的主要载体，一条染色体上只含有1个DNA分子B练一练一、概念检测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下转入了番薯细胞B练习与应用（P59）一、概念检测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。练习与应用（P59）染色体DNA基因二、拓展应用1.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DNA鉴定的方法。因为每种生物的DNA具有特异性，只有将“山羊”的DNA与斑羚的DNA进行比对，才能确定这种“山羊肉”是否来自国家二级保护动物斑羚。练习与应用（P59）二、拓展应用2.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，这说明了基因的多样性。练习与应用（P59）一、选择题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（P62）一、选择题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（P62）一、选择题3.烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(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（P62）一、选择题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.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复习与提高（P62）二、非选择题1.DNA分子杂交技术可以用来比较不同种生物DNA分子的差异。当两种生物的DNA单链具有互补的碱基序列时，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链(如右上图所示)。形成杂合双链区的部位越多，说明这两种生物的亲缘关系越近，这是为什么?形成杂合双链区的部位越多，则DNA碱基序列的一致性越高，说明在生物进化过程中，DNA碱基序列发生的变化越小。因此亲缘关系越近。复习与提高（P62）二、非选择题2.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)不同生物的DNA中4种脱氧核苷酸的比例相同吗?这说明DNA具有什么特点?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。复习与提高（P62）(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DNA具有什么特点?为什么?不同生物的A、T之和与G、C之和的比值不一致，这说明了什么?为什么?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序列是相同的。复习与提高（P62）(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DNA具有什么特点?为什么?不同生物的A、T之和与G、C之和的比值不一致，这说明了什么?为什么?不同生物的A、T之和与G、C之和的比值不一致，这说明不同生物的碱基组成不同，表明了DNA的多样性。其原因是不同生物在漫长的进化过程中，形成了每种生物特有的DNA序列。复习与提高（P62）二、非选择题2.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