高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段课堂教学ppt课件

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目 标 素 养1.基于资料分析,概括基因与DNA的关系,说明基因通常是有遗传效应的DNA片段,理解基因与DNA的关系以及生命的延续和发展。2.应用数学方法说明DNA分子的多样性和特异性,培养归纳与概括、逻辑分析和计算能力。3.归纳基因与遗传信息的关系,形成结构与功能相适应的观念。
一、说明基因与DNA关系的实例
二、DNA片段中的遗传信息1.遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中。2.特点(1)碱基排列顺序的千变万化,构成了DNA的多样性。(2)碱基特定的排列顺序,又构成了每个DNA分子的特异性。(3)稳定性:DNA分子的结构较稳定。3.与生物体多样性和特异性的关系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。
4.有些病毒的遗传物质是RNA,对这类病毒而言,基因就是有遗传效应的RNA片段。微思考生物多样性和特异性的直接原因是什么?根本原因是什么?提示:直接原因是蛋白质结构的多样性和特异性。根本原因是DNA分子(基因)的多样性和特异性。
微判断基因通常是具有遗传效应的DNA片段,判断下列表述是否正确。(1)DNA的一个片段就是基因。(　　)(2)遗传信息主要是指DNA分子中相关的碱基排列顺序。(　　)(3)一条染色体上只有一个DNA分子,每个DNA分子上有多个基因。(　　)(4)基因中所含的碱基总数等于DNA分子中的碱基总数。(　　)
(5)人体细胞内的所有基因都在染色体上。(　　)(6)基因具有多样性的原因是构成基因的碱基种类、数目和排列顺序不同。(　　)
一 基因与DNA的关系问题探究请结合下面的模型,分析染色体、DNA、基因及脱氧核苷酸之间的关系。
1.D、E、F、H之间有什么数量关系?提示:每一条H(染色体)上有1个或2个F(DNA)分子;每个F(DNA)分子上有许多个E(基因);每个E(基因)含有许多个D(脱氧核苷酸)。2.真核生物中,H是F的唯一载体吗?提示:不是,染色体是DNA的主要载体,叶绿体和线粒体也是DNA的载体。
3.生物体内所有基因的碱基总数与DNA的碱基总数相同吗?提示:不相同。生物体内所有基因的碱基总数小于DNA的碱基总数。4.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,它们的基因是什么?由此,你对基因的本质是否有了更全面的认识?提示:RNA病毒的基因是有遗传效应的RNA片段。绝大多数生物的基因是具有遗传效应的DNA片段,因此,基因通常是有遗传效应的DNA片段。
归纳总结染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系:染色体是DNA 的主要载体;每条染色体上有1个或2个DNA分子;基因通常是有遗传效应的DNA片段;每个DNA分子含有许多个基因;每个基因中含有许多个脱氧核苷酸;脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息。
典例剖析【例1】 下图表示染色体、DNA、基因三者之间的关系。下列关于三者之间关系的叙述,错误的是(　　)A.三者行为一致B.染色体的任一片段均可称作基因C.DNA分子上含有许多个基因D.在生物的细胞核遗传中,染色体的行为决定着DNA和基因的行为答案:B解析:基因通常是具有遗传效应的DNA片段。
学以致用1.下列关于DNA和基因关系的叙述,错误的是(　　)A.基因通常是有遗传效应的DNA片段B.生物体的DNA分子数目小于基因数目C.基因在DNA上,DNA上所有序列都属于基因D.基因并不是碱基对随机排列成的DNA片段答案:C解析:DNA分子上分布着多个基因,基因通常是有遗传效应的DNA片段,DNA上还包含不具有遗传效应的片段,这些片段不能称为基因。
二 DNA片段中的遗传信息问题探究研究表明,DNA储存的遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中;DNA上分布着许多个基因,基因通常是有遗传效应的DNA片段。
1.试从DNA分子的结构分析,由4种脱氧核苷酸构成的独特的双螺旋结构如何蕴含大量的遗传信息?提示:DNA分子的外侧是由磷酸和脱氧核糖交替排列而成的,任意一个DNA分子都相同;内侧是碱基对,虽然碱基的种类只有4种,但是排列顺序千变万化,因此DNA(基因)中的碱基排列顺序不同代表的遗传信息不同。
2.基因通常是具有遗传效应的DNA片段,你如何理解“遗传效应”的含义?请举例说明。提示:遗传效应是指基因能够编码某种蛋白质的合成,控制某种性状。例如水母绿色荧光蛋白基因控制水母绿色荧光蛋白的合成,使水母能发出绿色荧光。
3.如果一个基因由2 000个脱氧核苷酸构成,则可能有多少种脱氧核苷酸排列顺序?由此可说明DNA(基因)具有什么特性?某个基因中有2 000个脱氧核苷酸,则该基因中的脱氧核苷酸有多少种排列顺序?这说明遗传信息的什么特点?提示:41 000种。说明DNA(基因)具有多样性。1种。说明遗传信息的特异性。
归纳总结1.基因的内涵(1)本质上,基因通常是有遗传效应的DNA片段。对于遗传物质为DNA的生物而言,基因是有遗传效应的DNA片段;对于RNA病毒而言,基因是有遗传效应的RNA片段。(2)结构上,基因通常是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。对于RNA病毒而言,基因是含有特定遗传信息的核糖核苷酸序列。(3)功能上,基因是遗传物质结构和功能的基本单位。
(4)位置上,真核细胞的核基因在染色体上呈线性排列。对于真核细胞来说,基因(核基因)在染色体上呈线性排列,染色体是基因的主要载体,但细胞质基因存在于线粒体、叶绿体中的DNA分子上;对于原核细胞来说,基因则主要存在于拟核中的DNA分子上,没有染色体这一载体。
2.DNA结构的特性作为绝大多数生物遗传物质的DNA,其结构具有稳定性、多样性和特异性,这也是其作为遗传物质的基础。(1)稳定性:指DNA分子双螺旋结构的相对稳定。与这种稳定性有关的因素主要有以下几点。①DNA分子具有由两条脱氧核苷酸长链盘绕成的规则的双螺旋结构。②DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替排列的顺序稳定不变。
③DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,从而维持了双螺旋结构的稳定。④DNA分子两条链间对应的碱基严格按照碱基互补配对原则进行配对。⑤每个特定的DNA分子中,碱基的数量和排列顺序稳定不变。
(2)多样性:尽管组成DNA分子的碱基只有4种,且4种碱基的配对方式只有2种,但是碱基的排列顺序可以千变万化,从而构成了DNA分子的多样性。(3)特异性:每个特定的DNA分子中都存在特定的碱基排列顺序,这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子的特异性。
典例剖析【例2】 下图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图。下列叙述正确的是(　　)A.基因R、S、N、O互为等位基因B.基因R、S、N、O的基本单位是四种碱基C.基因R、S、N、O的碱基排列顺序代表遗传信息D.基因R、S、N、O在果蝇所有体细胞中都能表达
解析:基因R、S、N、O在一条染色体上,互为非等位基因,A项错误。基因R、S、N、O的基本单位是四种脱氧核苷酸,B项错误。基因R、S、N、O的碱基排列顺序代表遗传信息,C项正确。基因R、S、N、O在果蝇所有体细胞中不能都表达,D项错误。
学以致用2.DNA指纹技术在刑事侦破、亲子鉴定等方面作用巨大,其依据的原理是DNA具有(　　)A.稳定性B.特异性C.多样性D.可变性答案:B解析:不同的DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序不同,即DNA分子具有特异性,根据这一特性可辅助进行刑事侦破、亲子鉴定等。
1.确认两个基因是相同基因的依据是两者(　　)A.位于同一条染色体上B.控制相对性状C.位于同源染色体的同一位置D.具有相同的碱基排列顺序答案:D
解析:一条染色体上含有多个基因,位于同一条染色体上的两个基因一般来说是不同的。控制着相对性状的基因携带的遗传信息不同,因此基因不同。位于同源染色体的同一位置上的基因不一定相同,也可能是等位基因。具有相同碱基序列的基因的遗传信息相同,因此是确认两个基因是相同基因的依据。
2.下列属于基因的是(　　)A.控制抗体合成的DNA片段B.组成DNA的4种脱氧核苷酸及其序列C.组成染色体的主要化学成分D.含有编码淀粉酶遗传信息的DNA分子答案:A解析:基因通常是有遗传效应的DNA片段,而非任意的DNA序列,故A项属于基因而B项不属于基因。染色体的主要成分是蛋白质和DNA。含有编码淀粉酶遗传信息的DNA分子中可能存在无遗传效应的片段。
3.下列物质从复杂到简单的结构层次关系正确的是(　　)A.染色体→DNA→脱氧核苷酸→基因B.染色体→DNA→基因→脱氧核苷酸C.基因→染色体→脱氧核苷酸→DNAD.染色体→脱氧核苷酸→DNA→基因答案:B
解析:染色体主要由DNA和蛋白质组成,DNA的主要载体是染色体;基因通常是有遗传效应的DNA片段,每个DNA上有很多个基因;基因的基本组成单位是脱氧核苷酸,基因的不同在于脱氧核苷酸的排列顺序不同,故从复杂到简单的结构层次是染色体→DNA→基因→脱氧核苷酸。
4.科学家通过分析发现甲、乙两个生物的细胞中DNA总量完全相同,4种碱基的量也分别相同,下列对此现象的解释正确的是(　　)A.这两个生物的遗传信息相同B.这两个生物的DNA分子数相同C.这两个生物的性状相同D.所给信息还不足以作出以上三项判断答案:D