【同步課堂】2024-2025學(xué)年高一生物下冊(cè)課件：3.4 基因通常是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段-（人教版2019必修2）

基因的本質(zhì)第3章第4節(jié)基因通常是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段本節(jié)聚焦基因是什么？DNA是如何攜帶遺傳信息的？如何理解DNA的多樣性和特異性?問題探討1.為什么轉(zhuǎn)基因鯉魚生長(zhǎng)更快？2.導(dǎo)入的外源基因是一個(gè)DNA分子，還是DNA片段？因?yàn)橥庠瓷L(zhǎng)激素基因整合到轉(zhuǎn)基因鯉魚的DNA上，并發(fā)揮了促進(jìn)生長(zhǎng)激素合成的功能，而生長(zhǎng)激素可使鯉魚的生長(zhǎng)速率加快。導(dǎo)入的是DNA分子的一段脫氧核苷酸序列。轉(zhuǎn)基因鯉魚(右)討論：我國(guó)科學(xué)家將外源生長(zhǎng)激素基因?qū)膈庺~受精卵，培育出轉(zhuǎn)基因鯉魚，與對(duì)照組相比，生長(zhǎng)速度加快。科學(xué)家介紹，外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，必須整合到受體細(xì)胞的DNA上才能發(fā)揮作用。一、說明基因與DNA關(guān)系的實(shí)例

思考?討論

分析基因與DNA的關(guān)系1.大腸桿菌細(xì)胞的擬核有1

個(gè)DNA分子，長(zhǎng)度約為4.7×106個(gè)堿基對(duì)，在DNA分子上分布了大約有4.4×103個(gè)基因，每個(gè)基因的平均長(zhǎng)度約為1×103個(gè)堿基對(duì)。說明一個(gè)DNA分子上含有多個(gè)基因基因的堿基對(duì)總數(shù)＜DNA分子的堿基對(duì)總數(shù)說明基因是DNA的片段基因A基因B基因C含有3個(gè)基因的DNA片段的模式圖非基因片段非基因片段非基因片段一、說明基因與DNA關(guān)系的實(shí)例

思考?討論

分析基因與DNA的關(guān)系2.生長(zhǎng)在太平洋西北部的一種海蟄能發(fā)出綠色熒光，這是因?yàn)楹ＯU的DNA分子上有一段長(zhǎng)度為5170個(gè)堿基對(duì)的片段——綠色熒光蛋白基因。轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)表明，轉(zhuǎn)入了海蟄的綠色熒光蛋白基因的轉(zhuǎn)基因鼠，在紫外線的照射下，也能象海蟄一樣發(fā)光。說明：基因能控制生物性狀，基因有遺傳效應(yīng)。它可以獨(dú)立起作用一、說明基因與DNA關(guān)系的實(shí)例

思考?討論

分析基因與DNA的關(guān)系3.人類基因組計(jì)劃測(cè)定的24(22+XY)條染色體各有1個(gè)DNA分子。這24個(gè)DNA分子大約有31.6億個(gè)堿基對(duì)，其中，構(gòu)成基因的堿基數(shù)占?jí)A基總數(shù)的比例不超過2%。基因是DNA的片段，DNA中存在大量的非基因片段?；虿皇沁B續(xù)分布在DNA上的，而是由堿基序列將其分隔開的。人體中構(gòu)成基因的堿基對(duì)組成比較少，占全部堿基總數(shù)不超過2%。這說明并不是隨便一段DNA就稱為基因。基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因。一、說明基因與DNA關(guān)系的實(shí)例實(shí)例1實(shí)例3大腸桿菌DNA人的DNA實(shí)例2轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)基因是一個(gè)DNA片段基因可以控制某種性狀基因具有遺傳效應(yīng)基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段根據(jù)以上實(shí)例，請(qǐng)從DNA水平上給基因下一個(gè)定義，要求既能反映基因與DNA的關(guān)系，又能體現(xiàn)基因的作用。二、DNA片段中的遺傳信息思考?討論

分析脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣性一個(gè)DNA分子上有許多基因，每一個(gè)基因都是特定的DNA片段，有著特定的遺傳效應(yīng)。DNA必然蘊(yùn)含著大量的遺傳信息。二、DNA片段中的遺傳信息思考?討論

分析脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣性7種音符美妙旋律26個(gè)英文字母詞匯句子由4種堿基排列而成的脫氧核苷酸序列，足以儲(chǔ)存生物體所需的全部遺傳信息嗎？二、DNA片段中的遺傳信息思考?討論

分析脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣性資料11個(gè)DNA分子的基本骨架是由脫氧核糖和磷酸交替連接而成的，從頭至尾沒有變化，而骨架內(nèi)側(cè)4種堿基的排列順序卻是可變的。如果1個(gè)堿基對(duì)組成1個(gè)基因，4種堿基對(duì)的排列可能形成4種基因（這僅僅是假設(shè)）；如果2個(gè)堿基對(duì)組成1個(gè)基因，則可能形成16（即4×4）種基因；如果3個(gè)堿基對(duì)組成1個(gè)基因，則可能形成64（即4×4×4）種基因。資料2資料1的推算是建立在所有堿基對(duì)的隨機(jī)排列都能構(gòu)成基因這一假設(shè)上的。事實(shí)上，大部分隨機(jī)排列的脫氧核苷酸序列從來不曾出現(xiàn)在生物體內(nèi)，而有些序列卻會(huì)在生物體內(nèi)重復(fù)許多次。二、DNA片段中的遺傳信息思考?討論

分析脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣性1.如果是100個(gè)堿基對(duì)組成1個(gè)基因可能組合成多少種基因？4100種2.怎樣理解DNA的多樣性和特異性？你能從DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析生物體具有多樣性和特異性的原因嗎？堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA的多樣性;而堿基特定的排列順序，又構(gòu)成了每個(gè)DNA分子的特異性。DNA的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。二、DNA片段中的遺傳信息思考?討論

分析脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣性3.在刑偵領(lǐng)域，DNA能像指紋一樣用來鑒定個(gè)人身份。結(jié)合脫氧核苷酸序列的多樣性和特異性，你能分析這一方法的科學(xué)依據(jù)嗎？在人類的DNA中，脫氧核苷酸序列的多樣性表現(xiàn)為每個(gè)人的DNA幾乎不可能完全相同，因此，DNA可以像指紋一樣用來鑒別身份。4.你認(rèn)為基因是堿基對(duì)隨機(jī)排列成的DNA片段嗎？為什么？基因不是堿基對(duì)隨機(jī)排列構(gòu)成的DNA片段。理論上，所有堿基對(duì)的隨機(jī)排列都能構(gòu)成基因，但是在生物的進(jìn)化過程中，由于自然選擇的作用，環(huán)境只選擇能與其相適應(yīng)的物質(zhì)或生物，因此一些隨機(jī)排列的脫氧核苷酸序列會(huì)因不被選擇而消失。研究表明，DNA能夠儲(chǔ)存足夠量的遺傳信息；遺傳信息蘊(yùn)藏在4種堿基的排列順序之中；堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA的多樣性，而堿基特定的排列順序，又構(gòu)成了每個(gè)DNA分子的特異性；DNA的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。DNA上分布著許多個(gè)基因，基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。注：有些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，其基因就是有遺傳效應(yīng)的RNA片段。DNA結(jié)構(gòu)的特性

（1）穩(wěn)定性：是指DNA雙螺旋空間結(jié)構(gòu)的相對(duì)穩(wěn)定性。每個(gè)特定的DNA分子中，堿基的數(shù)量和排列順序穩(wěn)定不變。（2）多樣性：盡管組成DNA的堿基只有四種，而四種堿基的配對(duì)方式只有兩種，但是堿基的排列順序可以千變?nèi)f化，因而構(gòu)成了DNA的多樣性。（3）特異性：每個(gè)特定的DNA分子中都存在特定的堿基排列順序，而特定的堿基排列順序中有遺傳效應(yīng)的片段代表遺傳信息，所以每個(gè)特定的DNA分子中都儲(chǔ)存著特定的遺傳信息，這種特定的堿基排列順序就構(gòu)成了每個(gè)DNA分子的特異性。小結(jié)脫氧核苷酸、基因、DNA和染色體的關(guān)系基因在染色體上呈線性排列基本單位特定脫氧核苷酸排列順序代表遺傳信息每個(gè)基因含許多個(gè)脫氧核苷酸具有遺傳效應(yīng)的DNA片段每個(gè)DNA分子中含許多個(gè)基因每條染色體上含有1個(gè)或2個(gè)DNA分子主要載體脫氧核苷酸(4種)基因DNA染色體練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測(cè)1.科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)人工轉(zhuǎn)基因操作的番薯都含有農(nóng)桿菌的部分基因，而這些基因的遺傳效應(yīng)促使番薯根部發(fā)生膨大產(chǎn)生了可食用的部分，因此番薯被人類選育并種植。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（

）A.農(nóng)桿菌這些特定的基因可以在番薯細(xì)胞內(nèi)復(fù)制B.農(nóng)桿菌和番薯的基因都是4種堿基對(duì)的隨機(jī)排列C.農(nóng)桿菌和番薯的基因都是有遺傳效應(yīng)的DNA片段D.農(nóng)桿菌這些特定的基因可能在自然條件下轉(zhuǎn)入了番薯細(xì)胞B2.整理總結(jié)染色體、DNA和基因三者之間的關(guān)系，并以你認(rèn)為最簡(jiǎn)明的形式表示出來。染色體DNA基因練習(xí)與應(yīng)用

二、拓展應(yīng)用1.在嚴(yán)查偷獵野生動(dòng)物的行動(dòng)中，執(zhí)法部門發(fā)現(xiàn)某餐館出售的一種烤肉比較可疑，餐館工作人員說是“山羊肉”，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)，執(zhí)法部門確定這種“山羊肉”來自國(guó)家二級(jí)保護(hù)動(dòng)物斑羚。你認(rèn)為執(zhí)法部門最可能采取哪種檢測(cè)方法?為什么?最可能采取DNA鑒定的方法。因?yàn)槊糠N生物的DNA具有特異性，只有將“山羊”的DNA與斑羚的DNA進(jìn)行比對(duì)，才能確定這種“山羊肉”是否來自國(guó)家二級(jí)保護(hù)動(dòng)物斑羚。2.我國(guó)一些城市在交通路口啟用了人臉識(shí)別技術(shù)，針對(duì)行人和非機(jī)動(dòng)車闖紅燈等違規(guī)行為進(jìn)行抓拍。這種技術(shù)應(yīng)用的前提是每個(gè)人都具有獨(dú)一無二的面孔。為什么人群中沒有一模一樣的兩個(gè)人呢?請(qǐng)你從生物學(xué)的角度評(píng)述人臉識(shí)別技術(shù)的可行性。人臉識(shí)別技術(shù)的前提是每個(gè)人都有獨(dú)特的面部特征，而這些都是由基因決定的，這說明了基因的多樣性。生物科技進(jìn)展單細(xì)胞基因組測(cè)序

人類遺傳病致病基因的堿基序列與正常基因的存在差別，有時(shí)一個(gè)堿基的差別就會(huì)導(dǎo)致遺傳病的發(fā)生。因此，基因測(cè)序能夠在遺傳病防治中發(fā)揮重要作用。

2014年11月，一個(gè)經(jīng)單細(xì)胞基因組測(cè)序進(jìn)行遺傳病篩查的試管嬰兒在北京大學(xué)第三醫(yī)院出生。這個(gè)健康嬰兒的母親患有常染色體單基因顯性遺傳病，在自然生育條件下，她的孩子的患病概率是50%。怎樣避免她的孩子患這種遺傳病呢?初級(jí)卵母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂會(huì)形成卵細(xì)胞和極體，如果知道極體的基因組序列，就可以推測(cè)出這個(gè)卵細(xì)胞的基因組序列。選擇不含致病基因的卵細(xì)胞，再利用試管嬰兒技術(shù)，就可以獲得健康的嬰兒。生物科技進(jìn)展單細(xì)胞基因組測(cè)序

分離單個(gè)細(xì)胞，在技術(shù)上已不是難題，難點(diǎn)是怎樣獲知一個(gè)細(xì)胞內(nèi)的基因組序列。傳統(tǒng)的基因測(cè)序往往通過提取大量細(xì)胞中的DNA來進(jìn)行。為了獲得足夠的DNA進(jìn)行測(cè)序，通常需要數(shù)以千計(jì)甚至百萬計(jì)的細(xì)胞作為樣品。然而，一個(gè)細(xì)胞內(nèi)的基因組DNA只有兩個(gè)拷貝，是皮克(pg,Ipg=10-12g)級(jí)