3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段课件(共39张PPT) 2024-2025学年人教版（2019）高中生物学必修二

(共39张PPT)
生物学（新人教版）
遗传与进化
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
Biology
1.豌豆有哪些性状
2.孟德尔认为性状是受什么控制的
3.艾弗里的研究认为，肺炎链球菌有无荚膜的性状是受什么控制的
高茎、矮茎、圆粒、皱粒......
遗传因子 (基因)
DNA
？
那么，基因＝DNA吗？
复习回顾
孟德尔
约翰逊
萨顿
摩尔根
格里菲思
艾弗里
赫尔希
蔡斯
沃森
克里克
提出“遗传因子”，并发现遗传定律。
将“遗传因子”
改为“基因”。
提出基因在染色体上的假说。
肺炎双球菌转化实验证DNA是遗传物质。
果蝇杂交实验，证明基因在染色体上。
噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是真正的遗传物质。
DNA双螺旋结构模型
基因追寻记
1条染色体
1个DNA
1条染色体
2个 DNA
DNA与染色体的关系
基因和染色体的关系？
短硬毛
棒状眼
深红眼
朱红眼
截翅
红宝石眼
白眼
一条染色体上应该有许多个基因
基因在染色体上呈线性排列
DNA
蛋白质
染色质
染色体
DNA是染色体的组成成分,染色体是DNA的主要载体。
基因在染色体上
染色体是DNA的主要载体
什么关系？
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
基因与DNA的关系
一.说明基因与DNA关系的事例
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个DNA分子
4. 7 × 106个
碱基对
……
4.4 × 103个基因
每个基因长度约
1*103个碱基对
1个DNA分子
4. 7 × 106个
碱基对
……
数目 长度
（碱基对数目）
DNA
基因
1个
4400个
470万个
440万个
一.说明基因与DNA关系的事例
说明什么？
这说明基因是DNA片段
说明什么？
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。
一.说明基因与DNA关系的事例
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因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像水母一样发光。
绿色荧光蛋白基因
（约5170个碱基对）
绿色荧光蛋白基因
小鼠受精卵
紫外线
你如何理解遗传效应？
够指导相应蛋白质的合成、控制生物体的性状等
资料三： 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%。
说明 1.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.DNA中存在大量的非基因片段
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
一.说明基因与DNA关系的事例
一、说明基因与DNA关系的实例
讨论p58
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。
7
5
动动脑：
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
(1) 所有的DNA片段都是基因。（ ）
(2) 所有的基因都位于染色体上。（线粒体、叶绿体）（ ）
你know？
基因A
基因B
基因C
含有3个基因的DNA片段的模式图
说明并不是随便一段DNA就称为基因。
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
p57实例2.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。
基因是可以切除（独立性），拼接到其他生物的DNA上去，在其他生物体中表现出该性状。
说明基因具有
遗传效应
一、说明基因与DNA关系的实例
问题探讨中提到的生长激素基因的遗传效应是什么？
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。
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。
2.导入的外源基因是一个DNA分子，还是DNA片段？
转基因鱼（左）
p57问题探讨
导入的是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列。
基因是一段DNA，基因不是连续分布在DNA上的。
基因具有遗传效应,基因能控制生物性状。
资料1和3：
资料2：
归纳：
什么是基因？
p58讨论3：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。
基因是____________的__________。
基因的作用 与DNA的关系
有遗传效应
DNA片段
一、说明基因与DNA关系的实例
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
p59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
基因是有遗传效应的DNA片段
一、说明基因与DNA关系的实例
二、DNA片段中的遗传信息p58
1个DNA分子上有许多个基因
具有特定的遗传效应
每一个基因
都是特定的DNA片段
说明：
DNA蕴含大量的遗传信息
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？
3. DNA分子结构特性
多样性
长链中碱基对的排列顺序千变万化。n个碱基对构成的DNA具有4n种碱基排列顺序。
特异性
每个DNA分子都具有特定的碱基排列顺序。
稳定性
两条长链上的磷酸与脱氧核苷酸交替排列的顺序稳定不变，两条链之间的碱基互补配对的方式稳定不变。
二、DNA片段中的遗传信息
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种碱基的排列顺序与遗传信息的多样性却是可变的。
碱基排列顺序千变万化
DNA分子的多样性
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
4×4（42）种
4×4×4（43）种
T
A
C
G
G
C
A
T
G
C
遗传信息
思考 讨论p58
分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性
若n个碱基对组成1个基因
4n种
二、DNA片段中的遗传信息
p59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。
T
A
C
G
G
C
A
T
G
C
G
C
A
T
5
3
5
3
思考 讨论
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
染色体
DNA
基因
脱氧核苷酸
染色体是 的主要载体
DNA
每条染色体上有 个DNA分子
1个或2个
DNA是主要的 ，
遗传物质
基因是有 的DNA片段
遗传效应
每个DNA分子上有 个基因
多
线性
是控制生物体 的基本单位
性状
每个基因由许多 组成
脱氧核苷酸
基因中 ，排列顺序代表着遗
传信息
脱氧核苷酸
课堂总结
基因在染色体上
呈 排列
补充：DNA指纹技术
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
细胞核
按照概念大小构建基因、DNA、染色体和细胞核的概念模型。
染色体
DNA
基因
基因是染色体上具有遗传效应的DNA片段。
在刑侦领域，DNA能像指纹一样用来鉴定个人身份。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。
应用
人脸识别技术的可行性分析 书P59[练习与应用]
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。
应用
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
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。
基因是染色体上具有遗传效应的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中华斑羚。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。
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。
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
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
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
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
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（如下图所示）。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。
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。
（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？
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。
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。
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。
（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。
说明生物是由共同祖先进化而来的。
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