人教版高中生物必修二 基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段 基因的本質(zhì)教學(xué)課件

第4節(jié)基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段

問題探討

我國科學(xué)家將外源生長激素基因?qū)?/p>

鯉魚受精卵，培育出轉(zhuǎn)基因鯉魚，

與對照組相比，生長速度加快?？茖W(xué)家介紹，外源基因

導(dǎo)入受體細(xì)胞后，必須整合到受體細(xì)胞的DNA上才能

發(fā)揮作用。1、為什么轉(zhuǎn)基因鯉魚生長更快？2、導(dǎo)入的外源基因是一個DNA分子，還是DNA片段？一、基因與DNA的關(guān)系1、大腸桿菌細(xì)胞的擬核有1個DNA分子，長度約為4.7×106個堿基對，在DNA分子上分布著4.4×103個基因，每個基因的平均長度約為1×103個堿基對。分析資料1，你能得出什么結(jié)論？生物體內(nèi)所有基因的堿基總數(shù)_____DNA分子的堿基總數(shù)。說明基因是一段DNA。小于人類基因組計劃測定的是24條染色體（22條常染色體+X+Y）上的DNA的堿基序列。其中，每條染色體上有一個DNA分子。這24個DNA分子大約有31.6億個堿基對，其中，構(gòu)成基因的堿基數(shù)占堿基總數(shù)的比例不超過2%。資料3：02（22條染色體+X+Y）=24條染色體上含有31.6億個堿基對，其中，構(gòu)成基因的堿基數(shù)占堿基總數(shù)的比例不超過2%。資料3：基因A基因B基因C含有3個基因的DNA片段的模式圖分析資料3，你能得出什么結(jié)論？基因的堿基對數(shù)_____DNA分子的堿基對數(shù)＜剩余的98%的堿基是否稱為基因呢？基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因比較“思考討論”中的資料1和3，填寫下表：DNA分子數(shù)總堿基對數(shù)基因數(shù)平均每個基因的堿基對總數(shù)比例（基因堿基對/總堿基對）大腸桿菌人類基因組計劃測定約3萬14.7×1064400100044/4724（22+X+Y）31.6億不超過2%基因的堿基數(shù)占堿基總數(shù)的比例真核生物：__________原核生物：______94%不超過2%生物越_____，DNA中存在的非基因片段的比例_____高等越高海蜇的DNA分子上有一段長度為5170個堿基對的片段——綠色熒光蛋白基因。轉(zhuǎn)基因?qū)嶒灡砻?，轉(zhuǎn)入了海蜇的綠色熒光蛋白基因的轉(zhuǎn)基因鼠，在紫外線的照射下，也能像海蜇一樣發(fā)光。資料2：分析資料2，你能得出什么結(jié)論？分析資料2，你能得出什么結(jié)論？基因有遺傳效應(yīng)。轉(zhuǎn)基因小鼠為何能發(fā)光？基因是遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位。因為獲得了海蜇的綠色熒光蛋白基因基因能控制生物性狀，基因有遺傳效應(yīng)。它可以獨立起作用遺傳效應(yīng)：指具有復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、重組突變及調(diào)控等功能。近來科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，小鼠體內(nèi)HMGIC基因與肥胖直接相關(guān)，具有HMGIC基因缺陷的實驗鼠與作為對照的小鼠，吃同樣多的高脂肪食物，一段時間后，對照組的小鼠變得十分肥胖，而實驗鼠體重維持正常。資料4：分析資料4，你能得出什么結(jié)論？基因能控制生物的性狀（1）沒有HMGIC基因，就_____肥胖的表現(xiàn)（2）有HMGIC基因就___肥胖表現(xiàn)（3）HMGIC基因能控制小鼠肥胖這一性狀沒有有基因是遺傳物質(zhì)的功能單位。二、DNA片段中的遺傳信息有些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA,如人類免疫缺陷病毒(艾滋病病毒)、流感病毒等對這類病毒而言，基因就是有遺傳效應(yīng)的RNA片段?；蛲ǔＪ怯羞z傳效應(yīng)的DNA片段?；虻母拍睿骸咎揭?guī)尋律】基因的內(nèi)涵①功能上，是遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。②本質(zhì)上，是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。③結(jié)構(gòu)上，含有特定遺傳信息的脫氧核苷酸序列。④位置上，在染色體上有特定的位置，呈線性排列。AAATTTGGGGCCCATCDNA分子的多樣性和特異性：特定的堿基（對）排列順序。遺傳信息：DNA分子中的堿基對排列順序就代表了遺傳信息。--ATGCA…TGCATCCATG…CTAGCCATCGGTATG…GACAG-----TACGT…ACGTAGGTAC…GATCGGTAGCCATAC…CTGTC---15黃身324長翅紅眼果蠅某DNA上幾個基因分布示意圖每個基因都是特定的DNA片段有特定的遺傳效應(yīng)DNA蘊含了大量的遺傳信息二、DNA片段中的遺傳信息1個DNA分子上有許多個基因

基因排列種數(shù)1個堿基對412個堿基對4×4（42）。。。。。。。。N個堿基對4N結(jié)論1：DNA分子具有多樣性3個堿基對4×4×4（43）資料1、堿基對的排列順序二、DNA片段中的遺傳信息堿基對的排列順序千變?nèi)f化，是可以儲存大量遺傳信息的大部分隨機排列的脫氧核苷酸序列從來不曾出現(xiàn)在生物體內(nèi)，而有些序列卻會在生物體內(nèi)重復(fù)多次。結(jié)論2：DNA分子具有特異性基因是堿基對隨機排列得DNA片段嗎？每個基因都是特定的DNA片段具有特定的堿基排列順序具有特定的遺傳效應(yīng)資料2、脫氧核苷酸序列二、DNA片段中的遺傳信息從DNA的結(jié)構(gòu)特點分析生物具有多樣性和特異性的原因

多樣性→

多樣性→

多樣性

特異性→

特異性→

特異性堿基排列順序DNA分子生物堿基排列順序DNA分子生物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片段中的遺傳信息三、染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸之間的關(guān)系染色體DNA基因脫氧核苷酸染色體是DNA的主要載體每個染色體上有1個或2個DNA分子基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段每個DNA分子上有許多基因基因中的脫氧核苷酸排列順序代表著遺傳信息每個基因由許多脫氧核苷酸組成DNA是主要的遺傳物質(zhì)A、T、C、G四種堿基+脫氧核糖+磷酸染色體DNA基因脫氧核苷酸基因的本質(zhì)和特點染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸之間的關(guān)系在刑偵領(lǐng)域，DNA能像指紋一樣用來鑒定個人身份。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，核苷酸序列多樣性和特異性表現(xiàn)為每個人的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。第5章基因突變及其他變異第1節(jié)

基因突變和基因重組

1.闡述基因突變的概念、原因、特點及意義。2.說出細(xì)胞癌變和基因突變的關(guān)系。3.簡述基因重組的概念、類型及意義。1.生命觀念：結(jié)構(gòu)與功能觀，理解基因突變和基因重組引發(fā)的可遺傳變異。2.社會責(zé)任：基于對癌變機理的了解，積極宣傳癌癥的預(yù)防與治療。課標(biāo)要求素養(yǎng)要求內(nèi)容索引一、基因突變的實例和概念二、基因突變的原因、特點及意義隨堂演練知識落實三、基因重組01一、基因突變的實例和概念JIYINTUBIANDESHILIHEGAINIAN基礎(chǔ)梳理

·夯實教材基礎(chǔ)1.鐮狀細(xì)胞貧血(1)致病機理溶血性正常正常①直接原因：血紅蛋白分子中谷氨酸————→纈氨酸。替換為(2)病理診斷：鐮狀細(xì)胞貧血是由于基因的

改變引起的一種遺傳病，是基因通過控制

的結(jié)構(gòu)，

控制生物性狀的典例。2.基因突變的概念：DNA分子中發(fā)生堿基的

，而引起的基因堿基序列的改變。3.基因突變的遺傳性：基因突變?nèi)舭l(fā)生在

中，則可以遵循遺傳規(guī)律傳遞給后代；若發(fā)生在

中，一般不能遺傳。但有些植物的體細(xì)胞發(fā)生了基因突變，可以通過

生殖遺傳。一個堿基對蛋白質(zhì)直接替換、增添或缺失配子體細(xì)胞無性4.細(xì)胞的癌變(1)根本原因

基因或

基因發(fā)生突變，導(dǎo)致正常細(xì)胞的生長和增殖失控而變成癌細(xì)胞。(2)相關(guān)基因的作用原癌基因：主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)

，控制

的進程。抑癌基因：主要抑制細(xì)胞

。(3)癌細(xì)胞的特征能夠

增殖，

發(fā)生顯著變化，細(xì)胞膜上的

等物質(zhì)減少，細(xì)胞之間的

顯著降低，容易在體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移，等等。原癌抑癌細(xì)胞周期細(xì)胞生長和增殖不正常的增殖無限形態(tài)結(jié)構(gòu)糖蛋白黏著性(1)下圖表示雙鏈DNA分子上的若干片段，請據(jù)圖判斷：正誤判斷

·矯正易混易錯

基因1非基因片段基因2①DNA分子中發(fā)生堿基的替換、增添或缺失，而引起的DNA堿基序列的改變，叫作基因突變(

)②基因突變改變了基因的數(shù)量和位置(

)③基因突變的結(jié)果一定是產(chǎn)生等位基因(

)④基因突變在顯微鏡下不可見(

)(2)癌細(xì)胞表面糖蛋白減少，使得細(xì)胞容易擴散并無限增殖(

)×××√×深化探究

·解決問題疑難探究基因突變對氨基酸序列、蛋白質(zhì)性狀的影響1.請分析基因突變對氨基酸序列的影響堿基影響范圍對氨基酸序列的影響替換______一般只改變______個氨基酸或________氨基酸序列增添______一般不影響插入位置___的序列，而影響插入位置___的序列缺失______一般不影響缺失位置___的序列，而影響缺失位置___的序列小一不改變大前后大前后2.(1)堿基發(fā)生替換時，出現(xiàn)哪種情況會對蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量影響較大？提示當(dāng)突變后的基因轉(zhuǎn)錄的mRNA上終止密碼位置發(fā)生改變(提前或延后出現(xiàn))。(2)堿基發(fā)生增添或缺失時，增添或缺失多少個堿基對蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量影響最??？提示3個。3.基因突變可改變生物性狀的原因：(1)______________。(2)__________。(3)__________。(4)________________________________________。肽鏈不能合成肽鏈延長肽鏈縮短肽鏈中氨基酸改變，導(dǎo)致蛋白質(zhì)的功能改變4.基因突變不一定導(dǎo)致生物性狀改變的原因：(1)__________________________________________________。(2)______________________________________________________。(3)_____________________________________________________。(4)____________________________________________?；蛲蛔兛赡馨l(fā)生在非編碼蛋白質(zhì)的脫氧核苷酸序列中基因突變后形成的密碼子與原密碼子決定的是同一種氨基酸基因突變?nèi)魹殡[性突變，如AA→Aa，不會導(dǎo)致性狀的改變改變蛋白質(zhì)中個別氨基酸，但蛋白質(zhì)的功能不變基因突變的“一定”和“不一定”歸納總結(jié)(1)基因突變一定會引起基因中堿基排列順序的改變。(2)基因突變不一定會引起生物性狀的改變。(3)基因突變不一定都產(chǎn)生等位基因。病毒和原核細(xì)胞的基因組結(jié)構(gòu)簡單，基因數(shù)目少，而且一般是單個存在的，不存在等位基因。因此，病毒和原核生物基因突變產(chǎn)生的是一個新基因，而不是等位基因。(4)基因突變不一定都能遺傳給后代。①基因突變?nèi)绻l(fā)生在有絲分裂過程中，一般不能遺傳，但有些植物可以通過無性生殖傳遞給后代。②基因突變?nèi)绻l(fā)生在減數(shù)分裂過程中，可以通過配子傳遞給后代。02二、基因突變的原因、特點及意義JIYINTUBIANDEYUANYIN、TEDIANJIYIYI基礎(chǔ)梳理

·夯實教材基礎(chǔ)1.原因(1)外因物理因素：如

等

：如亞硝酸鹽、堿基類似物等生物因素：如某些病毒的遺傳物質(zhì)等紫外線、X射線化學(xué)因素(2)內(nèi)因：DNA

偶爾發(fā)生錯誤等。復(fù)制2.特點(1)

：在生物界中普遍存在。(2)

：可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期、細(xì)胞內(nèi)不同的DNA分子上和同一個DNA分子的不同部位。(3)不定向性：一個基因可以發(fā)生不同的突變，產(chǎn)生一個以上的

，突變方向和環(huán)境

明確的因果關(guān)系。(4)低頻性：在自然狀態(tài)下，基因突變的頻率

。普遍性隨機性等位基因沒有很低3.意義(1)對生物體來說，基因突變有的是

的，有的是

的，還有的是

的。(2)基因突變是產(chǎn)生新基因的途徑，是生物變異的

，為生物的進化提供了豐富的

。有害有利中性根本來源原材料(2)基因突變可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期、可以發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)不同DNA分子上和同一個DNA分子的不同部位，這體現(xiàn)了基因突變的不定向性(

)(1)基因突變的方向是由環(huán)境決定的(

)×正誤判斷

·矯正易混易錯×解析基因突變具有不定向性，突變方向與環(huán)境沒有明確的因果關(guān)系。解析題述體現(xiàn)了基因突變的隨機性。(3)一個基因可以向不同的方向發(fā)生突變，產(chǎn)生一個以上的等位基因，這體現(xiàn)了基因突變的隨機性(

)解析題述體現(xiàn)了基因突變的不定向性?！辽罨骄?/p>

·解決問題疑難基因突變易發(fā)生在什么時期？為什么易發(fā)生在該時期？提示基因突變易發(fā)生在細(xì)胞分裂前的間期。因為DNA復(fù)制時，先解旋為單鏈，單鏈DNA的穩(wěn)定性會大大降低，極易受到外界因素的干擾而發(fā)生堿基的改變。03三、基因重組JIYINCHONGZU基礎(chǔ)梳理

·夯實教材基礎(chǔ)1.概念：基因重組是指在生物體進行

的過程中，

的基因的重新組合。2.類型(1)交換型減數(shù)分裂四分體時期(減數(shù)分裂Ⅰ前期)，由于同源染色體上的等位基因隨著________

之間的互換而發(fā)生交換，導(dǎo)致

上的基因重組。(2)自由組合型減數(shù)分裂Ⅰ后期，由于

的自由組合，使

上的___________自由組合。有性生殖控制不同性狀非姐妹染色單體染色單體非同源染色體非同源染色體非等位基因3.意義基因重組能夠產(chǎn)生

多樣化的子代，是生物變異的來源之一，對生物的_____具有重要意義?；蚪M合進化(2)一對同源染色體可能存在基因重組(

)(3)基因重組會產(chǎn)生新的性狀(

)(1)基因型為Aa的個體自交后代出現(xiàn)性狀分離與基因重組有關(guān)(

)×正誤判斷

·矯正易混易錯√×解析基因重組發(fā)生在控制不同性狀的基因之間，即兩對及兩對以上的基因之間。Aa在遺傳時，后代出現(xiàn)的新類型來源于基因分離。(4)基因重組在顯微鏡下是可見的(

)解析基因突變會產(chǎn)生新基因，從而產(chǎn)生新性狀；基因重組只會產(chǎn)生新的基因型，從而產(chǎn)生新的性狀組合。解析基因重組是發(fā)生在分子水平的變異，顯微鏡下不可見。(5)基因重組產(chǎn)生的新的基因型不一定會表達(dá)為新表型(

)×√深化探究

·解決問題疑難下圖分別代表基因重組的兩種類型，請分析回答下列問題：1.圖中發(fā)生重組的分別是什么基因？提示互換過程中是染色單體上的基因發(fā)生重組。自由組合過程中是非同源染色體上的非等位基因發(fā)生重組。2.從配子的角度分析，上述兩種類型的基因重組有什么共同點？提示都使產(chǎn)生的配子種類多樣化。3.精子與卵細(xì)胞隨機結(jié)合過程中進行基因重組嗎？受精作用的意義是什么？提示不進行。重組性狀要在后代中表現(xiàn)出來，一般要通過精子與卵細(xì)胞結(jié)合產(chǎn)生新個體來實現(xiàn)。歸納總結(jié)項目基因突變基因重組變異實質(zhì)基因堿基序列發(fā)生改變控制不同性狀的基因重新組合時間主要發(fā)生在細(xì)胞分裂前的間期(有絲分裂間期，減數(shù)分裂前的間期)減數(shù)分裂Ⅰ四分體時期和減數(shù)分裂Ⅰ后期原因DNA分子復(fù)制時，在外界因素或自身因素的作用下，引起的堿基的改變(替換、增添或缺失)同源染色體的非姐妹染色單體間交換，以及非同源染色體之間自由組合可能性可能性小，突變頻率低普遍發(fā)生在有性生殖過程中，產(chǎn)生的變異多適用范圍所有生物都可發(fā)生，包括病毒，具有普遍性通常發(fā)生在真核生物的有性生殖過程中結(jié)果產(chǎn)生新的基因和基因型產(chǎn)生新的基因型意義是新基因的產(chǎn)生途徑，是生物變異的根本來源，為生物進化提供原材料是生物變異的來源之一，對生物進化具有重要意義聯(lián)系①都使生物產(chǎn)生可遺傳變異；②在長期進化過程中，基因突變?yōu)榛蛑亟M提供了大量可供自由組合的新基因，基因重組使突變的基因以多種形式傳遞；③兩者均產(chǎn)生新的基因型，可能產(chǎn)生新的表型學(xué)習(xí)小結(jié)04隨堂演練知識落實SUITANGYANLIANZHISHILUOSHI解析由于患者紅細(xì)胞中血紅蛋白的基因堿基序列發(fā)生改變，因此轉(zhuǎn)錄形成的mRNA的堿基序列發(fā)生改變，與正常人不同，A項正確；鐮狀細(xì)胞貧血患者紅細(xì)胞中血紅蛋白的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，B項正確；患者細(xì)胞中攜帶谷氨酸的tRNA沒有發(fā)生改變，與正常人相同，C項錯誤；此病癥可通過顯微鏡觀察紅細(xì)胞的形態(tài)進行檢測，D項正確。1.(2019·山東泰安一中月考)某鐮狀細(xì)胞貧血患者因血紅蛋白基因發(fā)生突變，導(dǎo)致血紅蛋白的第六位氨基酸由谷氨酸變成纈氨酸。下列有關(guān)敘述不正確的是A.患者血紅蛋白mRNA的堿基序列與正常人不同B.患者紅細(xì)胞中血紅蛋白的空間結(jié)構(gòu)與正常人不同C.患者細(xì)胞中攜帶谷氨酸的tRNA與正常人不同D.此病癥可通過顯微觀察進行檢測√1234562.(2019·云南曲靖一中月考)下圖中a、b、c表示一條染色體的一個DNA分子上相鄰的3個基因，m、n為不具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。下列相關(guān)敘述錯誤的是123456A.基因a、b、c中若發(fā)生堿基的增添、缺失或替換，必然導(dǎo)致a、b、c基因分子堿基序列的改變B.m、n片段中發(fā)生堿基的增添、缺失或替換，不屬于基因突變C.基因a、b、c均可能發(fā)生基因突變，體現(xiàn)了基因突變具有普遍性D.在生物個體發(fā)育的不同時期，基因a、b、c不一定都能表達(dá)√解析根據(jù)基因突變的概念可知，圖中基因a、b、c中若發(fā)生堿基的增添、缺失或替換，必然導(dǎo)致a、b、c基因分子堿基序列的改變，A項正確；m、n為不具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，也可能發(fā)生堿基的增添、缺失或替換，但不屬于基因突變，B項正確；基因突變具有普遍性是指基因突變普遍存在于各種生物中，圖中基因a、b、c均可能發(fā)生基因突變，體現(xiàn)了基因突變具有隨機性，C項錯誤；在生物個體發(fā)育的不同時期，細(xì)胞內(nèi)基因的表達(dá)具有選擇性，即圖中基因a、b、c不一定都能表達(dá)，D項正確。1234563.(2019·江西臨川二中高三月考)如圖所示為結(jié)腸癌發(fā)病過程中細(xì)胞形態(tài)和部分染色體上基因的變化。下列敘述正確的是A.圖示中與結(jié)腸癌有關(guān)的基因互為等位基因B.結(jié)腸癌的發(fā)生是多個基因突變累積的結(jié)果C.圖中染色體上基因的變化說明基因突變是定向的D.上述基因突變可傳遞給子代細(xì)胞，從而一定可以傳給子代個體√123456解析等位基因是指位于同源染色體的同一位置上，控制相對性狀的基因，圖示中與結(jié)腸癌有關(guān)的基因不是等位基因，A項錯誤；由圖可知，結(jié)腸癌的發(fā)生是多個基因突變累積的結(jié)果，B項正確；基因突變具有隨機性和不定向性，C項錯誤；體細(xì)胞中的基因突變一般不遺傳給子代，生殖細(xì)胞中的基因突變可隨配子遺傳給子代，D項錯誤。1234564.(2018·廣東湛江期末)編碼酶X的基因中某個堿基被替換時，表達(dá)產(chǎn)物將變?yōu)槊竃。下表顯示了與酶X相比，酶Y可能出現(xiàn)的四種狀況，對這四種狀況出現(xiàn)的原因，判斷不正確的是123456狀況比較指標(biāo)①②③④100%50%10%150%11小于1大于1A.狀況①中氨基酸序列不一定發(fā)生了變化B.狀況②一定是因為氨基酸間的肽鍵數(shù)減少了50%C.狀況③可能是因為突變導(dǎo)致了終止密碼子的位置變化D.狀況④的突變不會導(dǎo)致tRNA的種類增加√解析一個堿基被另一個堿基替換后，遺傳密碼一定改變，但由于密碼子具有簡并，決定的氨基酸并不一定改變，狀況①酶活性不變且氨基酸數(shù)目不變，可能是因為氨基酸序列沒有變化，也可能是氨基酸序列雖然改變但不影響兩種酶的活性，A項正確；狀況②酶活性雖然改變了，但氨基酸數(shù)目沒有改變，所以氨基酸間的肽鍵數(shù)也不會改變，B項錯誤；狀況③堿基改變之后酶活性下降且氨基酸數(shù)目減少，可能是因為突變導(dǎo)致了終止密碼子的位置提前，C項正確；狀況④酶活性改變且氨基酸數(shù)目增加，可能是因為突變導(dǎo)致了終止密碼子的位置推后，基因突變不影響tRNA的種類，D項正確。1234565.(2018·河北石家莊二中高二調(diào)研)下列關(guān)于基因重組的敘述，不正確的是A.基因重組發(fā)生在精卵結(jié)合形成受精卵的過程中B.一對等位基因不存在基因重組，但一對同源染色體上存在基因重組C.R型細(xì)菌轉(zhuǎn)變?yōu)镾型細(xì)菌的實質(zhì)是基因重組D.有絲分裂過程中一般不發(fā)生基因重組√123456解析基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂Ⅰ過程中，A