2021-2022学年高一下学期生物人教版必修二 3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段课件（共37张PPT）

(共37张PPT)
第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
学习目标 核心素养
1.举例说明基因是有遗传效应的DNA片段。 2.理解基因多样性和特异性的原因。(重、难点) 3.说明基因和遗传信息的关系。
1.利用数学方法归纳DNA分子的多样性和特异性。
2.感悟科学技术在生命科学探索过程中的作用。
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？
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？
导入的是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列。
为什么外源基因必须整合到受体细胞的DNA上才能发挥作用？因为科学家已证明DNA是遗传物质，所以基因必须与DNA绑定在一起就可以发挥它的作用了。那么基因与DNA之间是什么关系呢？
一、说明基因与DNA关系的实例
分析基因与DNA的关系
1.结合讨论1分析资料1和3。
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的片断，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.结合讨论2分析资料2和转基因鲤鱼资料。
基因的遗传效应就是指能够指导相应蛋白质的合成，控制生物的性状。“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。
思考·讨论
？
问题一：基因与DNA的关系
基因=DNA吗？
基因和DNA有什么关系呢？
染色体由DNA和蛋白质组成
果蝇某一条染色体上的几个基因
现代分子生物学技术
将基因定位在染色体上
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。
分析资料1，你能得出什么结论？
大肠杆菌一个DNA上含有多个基因。
大肠杆菌所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数，说明基因是DNA的片段， DNA 中存在非基因片段。
DNA分子数目 基因数目
基因的碱基对总数 DNA分子的碱基对总数
分析:
<
<
资料2、生长在太平洋西北部的一种海蛰能发出绿色荧光，这是因为海蛰的DNA分子上有一段长度为5.1×103个碱基对的片段---绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了海蛰的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能象海蛰一样发光。
绿色荧光水母
紫外线照射下的小鼠
结论：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%。
推理
基因是DNA的片段
说明人的基因与DNA有怎样的数量关系？
基因碱基总数占DNA碱基总数很少的一部分
基因A
基因B
基因C
含有3个基因的DNA片段的模式图
基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因
结论：
资料4：近来科学研究发现，小鼠体内HMGIC基因与肥胖直接相关，具有HMGIC基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组的小鼠变得十分肥胖，而实验鼠体重维持正常。
分析资料4，你能得出什么结论？
基因能控制生物的性状
（1）没有HMGIC基因，就_ ____肥胖的表现
（2）有HMGIC基因就___肥胖表现
（3）HMGIC基因能控制小鼠肥胖这一性状
没有
有
基因是一段DNA。
基因具有遗传效应。
一段DNA不一定是基因。
资料1：
资料2：
资料3：
资料4：
基因能控制生物性状。
归纳：
基因通常*是有______效应的DNA______。
遗传
片段
是生物体遗传的功能单位和结构单位。
什么是基因？
*有些病毒的遗传物质是RNA
1、生物体内的DNA分子数目与基因的数目相同吗？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？
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。
基因的遗传效应是指能通过一定的方式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。
基因是有遗传效应的DNA片段。
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？
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。
下图中a～d表示果蝇X染色体上的几个基因
非基因片段
非基因片段
非基因片段
基因1片段
基因2片段
基因3片段
基因4片段
编码区
非编码区
非编码区
启动子
与RNA聚合酶
结合位点
终止子
原核基因
编码区
非编码区
非编码区
启动子
与RNA聚合酶
结合位点
外显子
内含子
终止子
真核基因
真核生物：
　　核基因——染色体上
　　质基因——线粒体、叶绿体的DNA上
基因存在的位置
二、DNA片段中的遗传信息
染色体
脱氧核苷酸
基因
DNA
染色体是DNA的主要载体
每个染色体上有1个或2个DNA
基因通常是有遗传效应的DNA片段
每个DNA分子上含有多个基因
是控制生物性状的结构功能单位
是主要的遗传物质
基本组成单位
26个
英文字母
词汇句子
I have a dream that one day on the red hills of Georgia, the sons of former slaves and the sons of former slave owners will be able to sit down together at the table of brotherhood.
26种英文字母可以形成表达信息的语言
分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性
7种音符可以组成各种美妙旋律，26个英文字母可以组成许许多多词汇和句子，形成传递和交流信息语言。同样，10个数字可以组成无数个数（如电话号码），20种氨基酸可以组成多种多样的蛋白质。
那么，4种脱氧核苷酸能组成的许多脱氧核苷酸序列吗？能够储存大量的遗传信息吗？
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种碱基的排列顺序与遗传信息的多样性却是可变的。
T
C
G
A
T
A
G
C
T
A
遗传信息
基本骨架
碱基排列顺序千变万化
DNA的多样性
若1个碱基对组成1个基因
若2个碱基对组成1个基因
若3个碱基对组成1个基因
4种
16种
64种
特点1：多样性
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。
基因不是碱基对随机排列构成的DNA片段，碱基具有特定的排列顺序，构成了DNA分子的特异性。
特点2：特异性
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？
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？
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？
4100个。
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。
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。
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
1、遗传信息的概念：
遗传信息蕴藏在____________________之中。
4种碱基的排列顺序
2、DNA分子的多样性和特异性：
DNA的多样性
DNA的特异性
碱基排列顺序千变万化
碱基特定的排列顺序
DNA的多样性和特异性是_________________________的物质基础。
生物体多样性和特异性
3、基因的概念：
基因A
基因B
基因通常是有遗传效应的特定的DNA片段。
遗传效应:
指能通过一定的方式决定生物体的性状。
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）、流感病毒等。对这类病毒而言：
基因就是有遗传效应的RNA片段。
无效片段
基因的载体：
主要是________，
少数是________________
染色体
线粒体、叶绿体
染色体
DNA
基因
脱氧核苷酸
①一条染色体含有_______个DNA分子
②染色体是DNA的_________。
1个或2
主要载体
①每个DNA分子上含有____个基因
②基因通常是有__________的DNA片段
多
遗传效应
②基因中____________________代表遗传信息
脱氧核苷酸的排列顺序
线性排列于
4、脱氧核苷酸、基因、DNA、染色体的关系
①每个基因中含有许多脱氧核苷酸
基因与DNA和染色体以及脱氧核苷酸间的关系
染色体
基因1
基因2
非编码区 编码区 非编码区
三、基因通常是有遗传效应的DNA片段
DNA上分布着许多个基因，基因通常是有遗传效应的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)、流感病毒等 对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。
DNA指纹技术的实质是把DNA作为像指纹那样来识别不同的人，DNA指纹的特异性主要是由于人的DNA中，不表达的碱基序列中存在着一部分串联重复的短序列，它们在不同个体间存在显著的差异
刑事侦查、亲子鉴定等
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
概念检测P59
2. 整理总结出染色体、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。
概念检测P59
染色体
DNA
基因
①一条染色体含有_______个DNA分子
②染色体是DNA的_________。
1个或2
主要载体
①每个DNA分子上含有____个基因
②基因通常是有__________的DNA片段
多
遗传效应
线性排列于
作业：P59页拓展应用
参考答案：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。
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
作业：P59页拓展应用
参考答案: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。
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一的面孔。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。
作业：P62复习与提高 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（ C ）
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
作业：P62复习与提高 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 ）
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
作业：P62复习与提高 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 )
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
作业：P62复习与提高 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（ D ）
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