2020—2021学年高一下学期 生物人教版（2019）必修2第3章第4节基因通常是有遗传效应的DNA片段 课件（20张ppt）

(共20张PPT)
第4节
基因通常是有遗传效应的DNA片段
第三章
基因的本质
第四节
基因通常是有遗传效应的DNA片段
问题探讨
我国科学家将外源生长激素基因导入鲤鱼的受精卵，培育出了转基因鲤鱼。与对照组相比，转基因鲤鱼的生长速率加快。
据科学家介绍，外源基因导入受体细胞后，必须整合到受体细胞的DNA上才能发挥作用。
讨论:
1.为什么转基因鲤鱼的生长速率更快？
【答案】因为外源生长激素基因整合到转基因鲤鱼的DNA中，并发挥了促进生长激素合成的功能，而生长激素可使鲤鱼的生长速率加快。
2.导入的外源基因是1个DNA分子，还是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列？
【答案】导入的是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列。
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分子上分布了大约有4.4×103个基因，每个基因的平均长度约为1×103个碱基对。
资料3：人类基因组计划测定的24(22+XY)条染色体各有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%。
说明问题：每个DNA上有多个作为基因的片段，亦有作为非基因的片段，基因是DNA片段；
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分子上有一段长度为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因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像水母一样发光。
说明问题：基因是“具有指导蛋白质合成功能”的特定的DNA片段。
一、说明基因与DNA关系的实例
思考.讨论
1.生物体内的DNA分子数目与基因数目相同吗？生物体内所有基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相同吗？如果不同，说明了什么？
【答案】生物体内的DNA分子数目小于基因数目，生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数。这说明基因是DNA片段，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。
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】此题旨在引导学生理解遗传效应的含义，并不要求唯一答案。可以结合提供的资料来理解，如能够指导相应蛋白质的合成、控制生物体的性状等。“问题探讨”中提到的生长激素基因的遗传效应是使鲤鱼的生长速率加快。
3.请从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。
一、说明基因与DNA关系的实例
资料1和资料3，从数量上说明基因是DNA的片段
资料2和问题探讨，从功能上说明基因有遗传效应
基因是有遗传效应的DNA的片段
思考.讨论
一、说明基因与DNA关系的实例
1.生物体内的DNA分子数目与基因数目相同吗？生物体内所有基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相同吗？如果不同，说明了什么？
综上：基因是有遗传效应的DNA片段，它是生物体遗传物质的功能单位和结构单位。
【答案】生物体内的DNA分子数目小于基因数目，生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数。这说明基因是DNA片段，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。
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】此题旨在引导学生理解遗传效应的含义，并不要求唯一答案。可以结合提供的资料来理解，如能够指导相应蛋白质的合成、控制生物体的性状等。“问题探讨”中提到的生长激素基因的遗传效应是使鲤鱼的生长速率加快。
3.请从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。
思考.讨论
归纳.总结
第四节
基因通常是有遗传效应的DNA片段
脱氧核苷酸
基因
DNA
染色体
遗传效应的片段应
（复制、转录、翻译、突变和重组等）
DNA的主要载体
（①DNA主要存在于染色体
②DNA在染色体上含量稳定）
特定序列
遗传物质的结构功能单位
（RNA病毒基因位于RNA上）
主要遗传物质
（绝大多数生物的遗传物质是DNA）
基本组成单位（RNA：核糖核苷酸）
主要成分（DNA+蛋白质）
遗传信息
一、说明基因与DNA关系的实例
小结：
2.与DNA的关系:
①基因的实质是___________________，无遗传效应的DNA片段不能称之为基因（非基因）。
②每个DNA分子包含_______个基因。
1.与染色体的关系:
①基因在染色体上呈_____排列。
②染色体是基因的_________，此外，线粒体和叶绿体中也有基因分布。
3.与脱氧核苷酸的关系:
①4种____________是构成基因的单位。
②基因中脱氧核苷酸的_________代表遗传信息。
线性
主要载体
有遗传效应的DNA片段
许多
脱氧核苷酸
排列顺序
4.与性状的关系:
①基因是控制生物性状的遗传物质的______和________单位。
②基因对性状的控制通过____________分子的合成来实现。
结构
功能
控制蛋白质
二、DNA片段中的遗传信息
资料1： 1 个DNA分子的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的，从头至尾没有变化，而骨架内侧4种碱基对排列顺序却是可以改变的。，如果1个碱基对组成1个基因，4个碱基对的排列可能形成4种基因（这仅仅是假设）；如果2个碱基对组成1个基因，则可能形成16（即4×4）种基因；如果3个碱基对组成1个基因，则可能形成64（即4×4×4）种基因。
构成基因的碱基（对） 构成的基因数（种）
1
2
3
… …
n
4
4×4
4 ×4 ×4
4n
资料2： 资料1的推算是建立在所有碱基对的随机排列都能构成基因这一假设上的。事实上，大部分随机排列的脱氧核苷酸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许多次。
二、DNA片段中的遗传信息
思考.讨论
1.如果是100个碱基对组成1个基因，可能组合成多少种基因？
【答案】4100个。
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？
【答案】碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性。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。
【提示】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。
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，你能分析这一方法的科学依据吗？
4.你认为基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？为什么？
【答案】不是。基因的碱基序列都有特定的排列顺序。
二、DNA片段中的遗传信息
碱基排列顺序的多样性
DNA分子的多样性
生物的多样性
碱基排列顺序的特异性
DNA分子的特异性
生物的特异性
DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础；生物多样性的直接原因是蛋白质的多样性；
生物多样性的根本原因是遗传物质的多样性。
二、DNA片段中的遗传信息
1）遗传信息蕴藏在4种碱基的___________中;
2）碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的
________;
3）______的碱基的排列顺序，构成了每一个DNA分子的_________;
4）DNA的________和________是生物体多样性与特异性的物质基础。
排列顺序
多样性
特定
特异性
多样性
特异性
5）DNA分子上分布多个基因，________是有遗传效应的DNA片段。
基 因
小结：
练习与应用
第四节
基因通常是有遗传效应的DNA片段
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
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。
（2）文字：基因是染色体上具有遗传效应的DNA片段。
【提示】形式多样，用表格、图形、文字均可。示例如下：
（1）如下图所示：
B
练习与应用
第四节
基因通常是有遗传效应的DNA片段
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？
【答案】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。
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。
【答案】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。
复习与提高
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
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
C
A
第四节
基因通常是有遗传效应的DNA片段
复习与提高
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.能检测倒TMV的RNA和HRV的蛋白质
D.能检测到HRV的RNA和TMV的蛋白质
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
A
D
第四节
基因通常是有遗传效应的DNA片段
复习与提高
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？
【提示】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。
第四节
基因通常是有遗传效应的DNA片段
复习与提高
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。
生物 猪 牛 器官 肝 脾 胰 肺 肾 胃
(A+T)(G+C) 1.43 1.43 1.42 1.29 1.29 1.30
（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？
【答案】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。
第四节
基因通常是有遗传效应的DNA片段
复习与提高
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。
生物 猪 牛 器官 肝 脾 胰 肺 肾 胃
(A+T)(G+C) 1.43 1.43 1.42 1.29 1.29 1.30
（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？
【答案】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。
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。
（3）除少数病毒外，所有生物的DNA都由4种相同的碱基组成，试从生命起源和进化的角度说明原因。
【答案】说明生物是由共同祖先进化而来的
第四节
基因通常是有遗传效应的DNA片段