2021-2022学年高一下学期生物人教版（2019）必修二 3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段课件（34张PPT）

(共34张PPT)
第三章 基因的本质
第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
DNA的复制——小测
1．DNA半保留复制的实验证据
(1)实验方法：运用___①____技术。
(2)实验过程
用_②_标记细菌的DNA
　　　↓
转入以含14N物质为唯一氮源的培
养液中
　　　↓一段时间
收集细菌，提取_③_，进行密度
梯度离心
(3)实验结论：DNA的复制方式为________④______。
2．DNA分子复制的过程
(1)概念：以______⑤_____为模板合成子代DNA的过程。
(2)时间：主要在细胞有丝分裂的_________⑥_________和减数_________⑦__________。
(3)条件
项目 内容
模板 亲代DNA分子的__⑧___单链
原料 游离的4种____⑨____
能量 ___⑩___
酶 解旋酶、___ ___等
(4)特点：____ ___复制、半保留复制。
DNA的复制——小测答案
1．DNA半保留复制的实验证据
(1)实验方法：运用同位素标记技术。
(2)实验过程
用15N标记细菌的DNA
　　　↓
转入以含14N物质为唯一氮源的培
养液中
　　　↓一段时间
收集细菌，提取DNA，进行密度
梯度离心
(3)实验结论：DNA的复制方式为半保留复制。
2．DNA分子复制的过程
(1)概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
(2)时间：主要在细胞有丝分裂的间期和减数分裂前的间期。
(3)条件
项目 内容
模板 亲代DNA分子的2条单链
原料 游离的4种脱氧核苷酸
能量 ATP
酶 解旋酶、DNA聚合酶等
(4)特点：边解旋边复制、半保留复制。
1条染色体
1个DNA
1条染色体
2个 DNA
DNA是染色体的组成成分，染色体是DNA的主要载体。
温故知新
温故知新
Gain new insights through reviewing old material
3. 基因在染色体上呈线性排列
2.一条染色体上有多个基因
1.染色体是DNA的主要载体
果蝇某X染色体上一些
基因的示意图
短硬毛
棒状眼
深红眼
朱红眼
截翅
红宝石眼
白眼
黄身
1条染色体
1或2个DNA
基因
多个
基因在染色体上
染色体是DNA的主要载体
什么关系
问题一
【自学探究一】说明基因与DNA的关系
活动1：分析课本P57-58资料1和资料3，填写下表。
DNA分子数 总碱基对数 基因数 平均每个基因的碱基对总数 比例（总基因的碱基对/总碱基对）
大肠 杆菌
人类基因组计划测定
说明：
1、生物体内的DNA分子数目_____基因数目，生物体内所有基因的碱基总数______DNA分子的碱基总数。
2、一个DNA上有______基因。
1
470万
4400
1000
44/47
24
(22+X+Y)
31.6亿
不超过2%
多个
并不是任意DNA片段都是基因。
小于
小于
资料1、大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4700000个碱基对，在DNA分子上分布着4400个基因，每个基因的平均长度约为1000个碱基对。
分析资料：
问题：计算所有基因的碱基对总数的比例。
4400×1000=4,400,000
<
4,700,000
带有纤毛的大肠杆菌
--ATGCATGCATCCATGCTAGCCATCCCTAAGGACAG---
--TACGTACGTAGGTACGATCGGTAGGGATTCCTGTC---
基因
基因
非基因片段
结论：基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因
一、说明基因与DNA关系的实例
活动2：利用表格，分析资料2及图C。
资料2（图C） 自变量 因变量 分组 实验组 对照组
结果
结论 小鼠有无绿色荧光蛋白基因
在紫外线照射下，小鼠是否发绿色荧光
1、2、4号小鼠
3号小鼠
发荧光
不发荧光
基因能控制生物性状，具有遗传效应。
Q:说明基因有什么特点？
资料2.生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光(图B)，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因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像水母一样发光(图C)。
基因可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上，从而获得某种性状。
结论：基因具有遗传效应，可以独立起作用
遗传效应:指能控制蛋白质的合成、
控制生物体的性状等。
基因具有一定独立性（基因是遗传物质的结构单位）
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上，并发挥了合成生长激素的作用，而生长激素可使鲤鱼的生长速率加快。
导入的是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列。
3、生长激素基因的遗传效应是什么？
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？
结论：基因能控制生物的性状,具有遗传效应。
资料1、资料3
大肠杆菌、人的全部基因的碱基总数只是全部DNA分子碱基总数的一部分。
基因是DNA的片段
问题探讨、资料2
转基因生物的特有性状与导入基因有关，且导入基因有一定的独立性。
基因具有遗传效应
基因是具有遗传效应的DNA片段
小结：
基因能控制生物性状
构建基因的概念1：
根据资料分析请从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
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2：p59
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。
基因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。
一个DNA分子上有许多基因，每一个基因都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应。DNA必然蕴含着大量的遗传信息。
什么是遗传信息？
DNA分子能储存大量的遗传信息吗？
问题二
平面结构
回忆
什么是遗传信息？
遗传信息储存在碱基对的排列序列中
由四种碱基排列而
成的脱氧核苷酸序列，
足以储存生物体必需
的全部遗传信息吗？
A
T
C
A
T
T
G
A
T
C
G
A
A
T
G
G
C
C
G
G
含有n个碱基对的DNA分子共有多少种排列方式？
4
n
二、DNA片段中的遗传信息
分析脱氧核糖核酸序列与遗传信息的多样性
[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种碱基的排列顺序却是可变的。如果1个碱基对组成1个基因，4种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。
碱基对的排列顺序千变万化，是可以储存大量遗传信息的
结论：DNA分子具有多样性
分析脱氧核糖核酸序列与遗传信息的多样性
[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（碱基的特定排序）。
结论：DNA分子具有特异性
二、DNA片段中的遗传信息
基因是碱基对随机排列的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
具有特定的遗传效应
分析脱氧核糖核酸序列与遗传信息的多样性
[讨论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？
在人类的DNA分子中，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。
DNA片段中的遗传信息
The genetic information in the DNA fragments
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。
【能力提升】基因、DNA、染色体的关系
尝试用文字描述三者之间的相互关系。
染色体
DNA
① ②
③
④
⑥ ⑤
1、染色体是DNA的主要载体。
6、基因在染色体上，呈线性排列；
5、染色体是基因的主要载体。
4、基因通常是有遗传效应的DNA片段。
3、一个DNA上有多个基因。
2、DNA是染色体的主要成分。
基因
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
是遗传物质的结构和功能单位
是主要的遗传物质
每个基因含有多个脱氧核苷酸
基因中脱氧核苷酸的
排列顺序代表遗传信息
构建染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸之间的关系2
(1)本质上：
(2)结构上：
(3)功能上：
(4)位置上：
活动一：构建基因的概念图一
基因通常是有遗传效应的DNA片段。
基因通常是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。
基因是遗传物质的结构和功能的基本单位。
基因在染色体上呈线性排列。
染色体
DNA
基因
脱氧核苷酸
构建染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸之间的关系1
思考延伸拓展 强化素养
1.请结合模式图完成下面内容，并从以下两方面理解“基因”：
(1)从结构上看：①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；②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；③每个基因上脱氧核苷酸的 是特定的；④基因中碱基的_____
代表遗传信息。
(2)从功能上看；基因具有_____
，即基因能控制生物的性
状，基因是控制生物 的基本单位，特定的基因决定特定的性状。
不一定
脱氧核苷酸
数目及排列顺序
排列
顺序
遗传
效应
性状
2.请辨析基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸之间的关系：
(1)图解
载体
1或2
遗传物质
遗传效应
线性
性状
(2)范围大小：请将脱氧核苷酸、基因、DNA、染色体填入下图
脱氧核
苷酸
基因
DNA
染色体
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
课本P62——复习与提高
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
课本P62——复习与提高
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. 能检测倒TMV的RNA和HRV的蛋白质
D. 能检测到HRV的RNA和TMV的蛋白质
A
课本P62——复习与提高
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
课本P62——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。
课本P62——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。
【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。
（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？
课本P62——复习与提高
（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。