3.1DNA是主要的遺傳物質(zhì)課件高一下學(xué)期生物人教版（2019）必修2

第1節(jié)DNA是主要的遺傳物質(zhì)目錄CONTENTSDNA作為遺傳物質(zhì)的證據(jù)DNA的復(fù)制過程及其重要性DNA遺傳信息傳遞途徑基因突變與遺傳多樣性人類對DNA的認(rèn)識和應(yīng)用課堂活動與鞏固練習(xí)01DNA作為遺傳物質(zhì)的證據(jù)遺傳規(guī)律遺傳因子生物體內(nèi)控制性狀的遺傳因子，即基因，是決定生物遺傳性狀的基本遺傳單位。孟德爾的遺傳規(guī)律，包括分離定律、自由組合定律和連鎖遺傳定律，揭示了生物性狀遺傳的基本規(guī)律。遺傳規(guī)律與遺傳因子化學(xué)組成結(jié)構(gòu)特點DNA由脫氧核糖核苷酸組成，每個脫氧核糖核苷酸由磷酸、脫氧核糖和含氮堿基構(gòu)成。DNA分子具有雙螺旋結(jié)構(gòu)，由兩條反向平行的多核苷酸鏈組成，通過堿基互補(bǔ)配對連接在一起。DNA的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)DNA復(fù)制DNA復(fù)制是生物體內(nèi)遺傳信息傳遞的基礎(chǔ)，通過DNA復(fù)制，子代細(xì)胞獲得與親代細(xì)胞完全相同的遺傳信息。遺傳信息傳遞DNA的復(fù)制與遺傳信息傳遞DNA通過復(fù)制將遺傳信息傳遞給子代細(xì)胞，同時遺傳信息還通過轉(zhuǎn)錄和翻譯等過程控制蛋白質(zhì)的合成，從而控制生物的性狀和功能。0102轉(zhuǎn)化實驗艾弗里等人的轉(zhuǎn)化實驗證明，將S型細(xì)菌的DNA轉(zhuǎn)移到R型細(xì)菌中，可以使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，從而證明DNA是遺傳物質(zhì)。遺傳物質(zhì)的提取與鑒定通過提取不同生物的DNA，進(jìn)行分子雜交實驗或PCR擴(kuò)增等技術(shù)，可以鑒定生物之間的親緣關(guān)系和遺傳差異，進(jìn)一步證明DNA是遺傳物質(zhì)。實驗室證據(jù)支持DNA是遺傳物質(zhì)02DNA的復(fù)制過程及其重要性DNA復(fù)制基本過程簡介DNA復(fù)制的過程DNA復(fù)制主要包括解旋、復(fù)制和連接三個步驟，其中解旋是由解旋酶催化，復(fù)制是由DNA聚合酶催化，連接則是由DNA連接酶完成。DNA復(fù)制的定義DNA復(fù)制是指DNA雙鏈在細(xì)胞分裂間期階段解旋為單鏈，然后以每一條單鏈為模板，以游離的四種脫氧核苷酸為原料，遵循堿基互補(bǔ)配對原則，在有關(guān)酶的作用下，各自合成與母鏈互補(bǔ)的子鏈。01020304解旋酶DNA聚合酶DNA連接酶單鏈結(jié)合蛋白負(fù)責(zé)解開DNA雙鏈之間的氫鍵，使兩條鏈分離。催化DNA新鏈的合成，具有高度的準(zhǔn)確性和協(xié)調(diào)性。穩(wěn)定已解開的單鏈DNA，防止其重新結(jié)合成雙鏈。在DNA復(fù)制結(jié)束后，將岡崎片段連接成完整的DNA鏈。復(fù)制過程中涉及的酶和蛋白質(zhì)復(fù)制過程中的錯誤類型復(fù)制精度的重要性糾錯機(jī)制保證遺傳信息的穩(wěn)定性和連續(xù)性，避免基因突變和遺傳病的發(fā)生。主要包括堿基錯配、堿基缺失和堿基插入等。DNA聚合酶具有校對功能，能夠識別并糾正復(fù)制過程中的錯誤；同時，細(xì)胞內(nèi)還存在錯配修復(fù)系統(tǒng)，能夠進(jìn)一步糾正復(fù)制錯誤。復(fù)制精度及糾錯機(jī)制遺傳信息的傳遞生物進(jìn)化的基礎(chǔ)細(xì)胞分裂的準(zhǔn)備疾病治療和預(yù)防DNA復(fù)制為細(xì)胞分裂做好準(zhǔn)備，使每個新細(xì)胞都獲得完整的遺傳信息。DNA復(fù)制是生物遺傳信息傳遞的基礎(chǔ)，保證了親子代之間遺傳信息的連續(xù)性。研究DNA復(fù)制過程對于理解某些遺傳疾病的發(fā)生機(jī)制、疾病診斷和治療具有重要意義。DNA復(fù)制過程中產(chǎn)生的基因突變是生物進(jìn)化的原材料，推動了生物多樣性的產(chǎn)生和進(jìn)化。DNA復(fù)制在生物學(xué)中的意義03DNA遺傳信息傳遞途徑DNA雙鏈解開RNA聚合酶結(jié)合轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄終止在轉(zhuǎn)錄因子的作用下，DNA雙鏈解開成單鏈模板。RNA聚合酶與DNA模板鏈結(jié)合，并開始合成RNA鏈。RNA聚合酶在DNA模板鏈上找到一個啟動子序列，并開始轉(zhuǎn)錄。RNA聚合酶遇到終止子序列，停止轉(zhuǎn)錄并釋放RNA鏈。從DNA到RNA的轉(zhuǎn)錄過程01020304翻譯起始延長過程翻譯終止蛋白質(zhì)折疊和修飾核糖體與mRNA結(jié)合，并開始從起始密碼子處翻譯蛋白質(zhì)。核糖體沿著mRNA鏈移動，逐個讀取密碼子，并將相應(yīng)的氨基酸連接成多肽鏈。新合成的蛋白質(zhì)經(jīng)過折疊和修飾，形成具有特定功能的蛋白質(zhì)。核糖體遇到終止密碼子，停止翻譯并釋放多肽鏈。從RNA到蛋白質(zhì)的翻譯過程遺傳信息從DNA傳遞給RNA通過轉(zhuǎn)錄過程，遺傳信息從DNA傳遞給RNA。遺傳信息從RNA傳遞給蛋白質(zhì)通過翻譯過程，遺傳信息從RNA傳遞給蛋白質(zhì)，進(jìn)而控制生物體的性狀和代謝。遺傳信息的復(fù)制在細(xì)胞分裂前，DNA會進(jìn)行復(fù)制，將遺傳信息傳遞給下一代細(xì)胞。遺傳信息在細(xì)胞內(nèi)傳遞途徑1234基因突變表觀遺傳變異基因重組遺傳疾病DNA序列發(fā)生永久性的改變，可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的變化，從而影響生物體的性狀和代謝。在DNA復(fù)制過程中，基因片段可能發(fā)生交換和重新組合，導(dǎo)致遺傳信息的改變和生物體變異。在不改變DNA序列的前提下，基因表達(dá)發(fā)生可遺傳的變化，可能導(dǎo)致生物體表型的變化。遺傳信息的改變可能導(dǎo)致遺傳疾病的發(fā)生，如單基因遺傳病、染色體異常遺傳病等。遺傳信息改變對生物體影響04基因突變與遺傳多樣性插入和缺失0102030405包括點突變、插入和缺失、倒位和易位等。指DNA鏈上單一堿基的改變，包括堿基置換和移碼突變。指DNA片段在染色體上的位置發(fā)生改變，導(dǎo)致基因順序或組合的改變。指在DNA序列中插入或缺失一個或多個堿基對，導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)改變。自然因素如輻射、化學(xué)物質(zhì)、生物因素等；人為因素如誘變劑、基因編輯技術(shù)等。點突變基因突變類型產(chǎn)生原因倒位和易位基因突變類型及產(chǎn)生原因基因?qū)用娴鞍踪|(zhì)層面細(xì)胞層面?zhèn)€體層面改變基因編碼序列，導(dǎo)致基因失活、激活或功能改變。影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)失活、功能改變或獲得新功能。影響細(xì)胞的生長、分裂和分化，可能導(dǎo)致細(xì)胞死亡、異常增殖或癌變。導(dǎo)致個體性狀改變、疾病易感性增加或適應(yīng)性改變?；蛲蛔儗蚝偷鞍踪|(zhì)功能影響突變頻率突變分布影響因素不同生物、不同基因、不同環(huán)境條件下突變頻率不同。隨機(jī)分布，但某些基因或染色體區(qū)域突變頻率較高，形成突變熱點。環(huán)境因素、遺傳背景、基因互作等。自然界中基因突變頻率和分布01020304提供遺傳多樣性驅(qū)動生物進(jìn)化形成新物種與疾病關(guān)系基因突變是生物進(jìn)化的原材料，為自然選擇提供豐富的遺傳變異。在自然選擇作用下，有利突變逐漸積累，推動生物種群適應(yīng)環(huán)境并進(jìn)化?；蛲蛔兣c許多遺傳性疾病、腫瘤等的發(fā)生密切相關(guān)，研究基因突變有助于了解疾病發(fā)生機(jī)制和制定治療策略?；蛲蛔儗?dǎo)致生殖隔離和物種形成，促進(jìn)生物多樣性增加?；蛲蛔冊谏镞M(jìn)化中作用05人類對DNA的認(rèn)識和應(yīng)用人類基因組計劃遺傳病研究基因組圖譜個性化醫(yī)療通過基因組計劃，繪制出人類基因組圖譜，包括基因的位置、結(jié)構(gòu)和功能。旨在確定人類基因組的完整DNA序列，解讀其中包含的遺傳信息?；趥€人基因組信息，為個體提供更加精準(zhǔn)、個性化的醫(yī)療服務(wù)。基因組計劃為遺傳病的研究提供了重要基礎(chǔ)，有助于發(fā)現(xiàn)疾病的遺傳根源。人類基因組計劃及其成果基因診斷技術(shù)基因治療細(xì)胞治療精準(zhǔn)醫(yī)療利用基因突變檢測技術(shù)，診斷遺傳病和某些非遺傳性疾病。通過修改或替換缺陷基因，治療遺傳性疾病和某些難治之癥。利用干細(xì)胞技術(shù)，培育健康細(xì)胞替代受損或病變細(xì)胞。基于個人基因信息，制定針對性的治療方案，提高治療效果?；蛟\斷與治療技術(shù)發(fā)展基因工程通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，創(chuàng)造出新的生物類型和生物產(chǎn)品。基因工程技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域01農(nóng)業(yè)生產(chǎn)培育抗蟲、抗病、抗逆的轉(zhuǎn)基因作物，提高糧食產(chǎn)量和品質(zhì)。02生物醫(yī)藥生產(chǎn)基因工程藥物、疫苗和診斷試劑，用于預(yù)防和治療疾病。03環(huán)境治理利用基因工程技術(shù)降解污染物，改善環(huán)境質(zhì)量。04倫理問題基因編輯技術(shù)可能觸及人類倫理底線，如設(shè)計嬰兒、基因歧視等。法律問題基因技術(shù)引發(fā)的法律問題包括基因隱私權(quán)、基因歧視、生物安全等。社會問題基因技術(shù)可能加劇社會不平等，對就業(yè)、保險和人際關(guān)系產(chǎn)生影響。安全問題基因技術(shù)的不當(dāng)使用可能導(dǎo)致生物安全問題和生態(tài)風(fēng)險。生物技術(shù)帶來倫理、法律和社會問題06課堂活動與鞏固練習(xí)1234DNA復(fù)制與遺傳信息傳遞遺傳變異與進(jìn)化基因表達(dá)與調(diào)控生物技術(shù)應(yīng)用DNA通過復(fù)制過程將遺傳信息從一代傳遞到下一代。DNA中的基因通過轉(zhuǎn)錄和翻譯過程控制生物體的性狀和功能。DNA中的遺傳變異為生物進(jìn)化提供了原材料，推動了物種的適應(yīng)性?；贒NA的遺傳工程技術(shù)對人類生活產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，如基因治療、轉(zhuǎn)基因作物等。小組討論：DNA作為遺傳物質(zhì)在生物學(xué)中作用01020304鐮刀型細(xì)胞貧血癥囊性纖維化亨廷頓氏病遺傳性乳腺癌由于DNA分子中發(fā)生了堿基替換，導(dǎo)致血紅蛋白結(jié)構(gòu)異常，紅細(xì)胞變形為鐮刀狀，易破裂溶血。由于DNA分子中缺失了三個堿基，導(dǎo)致囊性纖維化跨膜傳導(dǎo)調(diào)節(jié)因子（CFTR）功能異常，引起多器官功能損害。由于DNA分子中發(fā)生特定基因突變，導(dǎo)致乳腺癌發(fā)病風(fēng)險增加，具有家族聚集性。由于DNA分子中CAG重復(fù)序列異常擴(kuò)增，導(dǎo)致神經(jīng)退行性疾病，表現(xiàn)為舞蹈樣動作和認(rèn)知障礙。案例分析：基因突變引起的人類遺傳病實驗?zāi)康膶嶒灢牧夏０錎NA、引物、熱穩(wěn)定DNA聚合酶、緩沖液等。掌握PCR技術(shù)原理，學(xué)會擴(kuò)增特定DNA片段的方法。實驗操作：PCR技術(shù)擴(kuò)增特定DNA片段實驗步驟：模板DNA變性：通過加熱使DNA雙鏈打開，形成單鏈模板。引物結(jié)合：在適宜溫度下，引物與模板DNA單鏈結(jié)合。實驗操作：PCR技術(shù)擴(kuò)增特定DNA片段鏈延伸實驗結(jié)果在DNA聚合酶作用下，以引物為起點合成新的DN