人教版高中生物必修二 基因通常是有遗传效应的DNA片段 基因的本质教学课件

第4节基因通常是有遗传效应的DNA片段

问题探讨

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。1、为什么转基因鲤鱼生长更快？2、导入的外源基因是一个DNA分子，还是DNA片段？一、基因与DNA的关系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4.4×103个基因，每个基因的平均长度约为1×103个碱基对。分析资料1，你能得出什么结论？生物体内所有基因的碱基总数_____DNA分子的碱基总数。说明基因是一段DNA。小于人类基因组计划测定的是24条染色体（22条常染色体+X+Y）上的DNA的碱基序列。其中，每条染色体上有一个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%。资料3：02（22条染色体+X+Y）=24条染色体上含有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%。资料3：基因A基因B基因C含有3个基因的DNA片段的模式图分析资料3，你能得出什么结论？基因的碱基对数_____DNA分子的碱基对数＜剩余的98%的碱基是否称为基因呢？基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因比较“思考讨论”中的资料1和3，填写下表：DNA分子数总碱基对数基因数平均每个基因的碱基对总数比例（基因碱基对/总碱基对）大肠杆菌人类基因组计划测定约3万14.7×1064400100044/4724（22+X+Y）31.6亿不超过2%基因的碱基数占碱基总数的比例真核生物：__________原核生物：______94%不超过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分子上有一段长度为5170个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了海蜇的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像海蜇一样发光。资料2：分析资料2，你能得出什么结论？分析资料2，你能得出什么结论？基因有遗传效应。转基因小鼠为何能发光？基因是遗传物质的结构单位。因为获得了海蜇的绿色荧光蛋白基因基因能控制生物性状，基因有遗传效应。它可以独立起作用遗传效应：指具有复制、转录、翻译、重组突变及调控等功能。近来科学研究发现，小鼠体内HMGIC基因与肥胖直接相关，具有HMGIC基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组的小鼠变得十分肥胖，而实验鼠体重维持正常。资料4：分析资料4，你能得出什么结论？基因能控制生物的性状（1）没有HMGIC基因，就_____肥胖的表现（2）有HMGIC基因就___肥胖表现（3）HMGIC基因能控制小鼠肥胖这一性状没有有基因是遗传物质的功能单位。二、DNA片段中的遗传信息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，基因就是有遗传效应的RNA片段。基因通常是有遗传效应的DNA片段。基因的概念：【探规寻律】基因的内涵①功能上，是遗传物质的结构和功能的基本单位。②本质上，是有遗传效应的DNA片段。③结构上，含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。④位置上，在染色体上有特定的位置，呈线性排列。AAATTTGGGGCCCATCDNA分子的多样性和特异性：特定的碱基（对）排列顺序。遗传信息：DNA分子中的碱基对排列顺序就代表了遗传信息。--ATGCA…TGCATCCATG…CTAGCCATCGGTATG…GACAG-----TACGT…ACGTAGGTAC…GATCGGTAGCCATAC…CTGTC---15黄身324长翅红眼果蝇某DNA上几个基因分布示意图每个基因都是特定的DNA片段有特定的遗传效应DNA蕴含了大量的遗传信息二、DNA片段中的遗传信息1个DNA分子上有许多个基因

基因排列种数1个碱基对412个碱基对4×4（42）。。。。。。。。N个碱基对4N结论1：DNA分子具有多样性3个碱基对4×4×4（43）资料1、碱基对的排列顺序二、DNA片段中的遗传信息碱基对的排列顺序千变万化，是可以储存大量遗传信息的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多次。结论2：DNA分子具有特异性基因是碱基对随机排列得DNA片段吗？每个基因都是特定的DNA片段具有特定的碱基排列顺序具有特定的遗传效应资料2、脱氧核苷酸序列二、DNA片段中的遗传信息从DNA的结构特点分析生物具有多样性和特异性的原因

多样性→

多样性→

多样性

特异性→

特异性→

特异性碱基排列顺序DNA分子生物碱基排列顺序DNA分子生物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二、DNA片段中的遗传信息三、染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸之间的关系染色体DNA基因脱氧核苷酸染色体是DNA的主要载体每个染色体上有1个或2个DNA分子基因是有遗传效应的DNA片段每个DNA分子上有许多基因基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息每个基因由许多脱氧核苷酸组成DNA是主要的遗传物质A、T、C、G四种碱基+脱氧核糖+磷酸染色体DNA基因脱氧核苷酸基因的本质和特点染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸之间的关系在刑侦领域，DNA能像指纹一样用来鉴定个人身份。结合脱氧核苷酸序列的多样性和特异性，你能分析这一方法的科学依据吗？在人类的DNA中，核苷酸序列多样性和特异性表现为每个人的DNA几乎不可能完全相同，因此，DNA可以像指纹一样用来鉴别身份。第5章基因突变及其他变异第1节

基因突变和基因重组

1.阐述基因突变的概念、原因、特点及意义。2.说出细胞癌变和基因突变的关系。3.简述基因重组的概念、类型及意义。1.生命观念：结构与功能观，理解基因突变和基因重组引发的可遗传变异。2.社会责任：基于对癌变机理的了解，积极宣传癌症的预防与治疗。课标要求素养要求内容索引一、基因突变的实例和概念二、基因突变的原因、特点及意义随堂演练知识落实三、基因重组01一、基因突变的实例和概念JIYINTUBIANDESHILIHEGAINIAN基础梳理

·夯实教材基础1.镰状细胞贫血(1)致病机理溶血性正常正常①直接原因：血红蛋白分子中谷氨酸————→缬氨酸。替换为(2)病理诊断：镰状细胞贫血是由于基因的

改变引起的一种遗传病，是基因通过控制

的结构，

控制生物性状的典例。2.基因突变的概念：DNA分子中发生碱基的

，而引起的基因碱基序列的改变。3.基因突变的遗传性：基因突变若发生在

中，则可以遵循遗传规律传递给后代；若发生在

中，一般不能遗传。但有些植物的体细胞发生了基因突变，可以通过

生殖遗传。一个碱基对蛋白质直接替换、增添或缺失配子体细胞无性4.细胞的癌变(1)根本原因

基因或

基因发生突变，导致正常细胞的生长和增殖失控而变成癌细胞。(2)相关基因的作用原癌基因：主要负责调节

，控制

的进程。抑癌基因：主要抑制细胞

。(3)癌细胞的特征能够

增殖，

发生显著变化，细胞膜上的

等物质减少，细胞之间的

显著降低，容易在体内分散和转移，等等。原癌抑癌细胞周期细胞生长和增殖不正常的增殖无限形态结构糖蛋白黏着性(1)下图表示双链DNA分子上的若干片段，请据图判断：正误判断

·矫正易混易错

基因1非基因片段基因2①DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的DNA碱基序列的改变，叫作基因突变(

)②基因突变改变了基因的数量和位置(

)③基因突变的结果一定是产生等位基因(

)④基因突变在显微镜下不可见(

)(2)癌细胞表面糖蛋白减少，使得细胞容易扩散并无限增殖(

)×××√×深化探究

·解决问题疑难探究基因突变对氨基酸序列、蛋白质性状的影响1.请分析基因突变对氨基酸序列的影响碱基影响范围对氨基酸序列的影响替换______一般只改变______个氨基酸或________氨基酸序列增添______一般不影响插入位置___的序列，而影响插入位置___的序列缺失______一般不影响缺失位置___的序列，而影响缺失位置___的序列小一不改变大前后大前后2.(1)碱基发生替换时，出现哪种情况会对蛋白质的相对分子质量影响较大？提示当突变后的基因转录的mRNA上终止密码位置发生改变(提前或延后出现)。(2)碱基发生增添或缺失时，增添或缺失多少个碱基对蛋白质的相对分子质量影响最小？提示3个。3.基因突变可改变生物性状的原因：(1)______________。(2)__________。(3)__________。(4)________________________________________。肽链不能合成肽链延长肽链缩短肽链中氨基酸改变，导致蛋白质的功能改变4.基因突变不一定导致生物性状改变的原因：(1)__________________________________________________。(2)______________________________________________________。(3)_____________________________________________________。(4)____________________________________________。基因突变可能发生在非编码蛋白质的脱氧核苷酸序列中基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸基因突变若为隐性突变，如AA→Aa，不会导致性状的改变改变蛋白质中个别氨基酸，但蛋白质的功能不变基因突变的“一定”和“不一定”归纳总结(1)基因突变一定会引起基因中碱基排列顺序的改变。(2)基因突变不一定会引起生物性状的改变。(3)基因突变不一定都产生等位基因。病毒和原核细胞的基因组结构简单，基因数目少，而且一般是单个存在的，不存在等位基因。因此，病毒和原核生物基因突变产生的是一个新基因，而不是等位基因。(4)基因突变不一定都能遗传给后代。①基因突变如果发生在有丝分裂过程中，一般不能遗传，但有些植物可以通过无性生殖传递给后代。②基因突变如果发生在减数分裂过程中，可以通过配子传递给后代。02二、基因突变的原因、特点及意义JIYINTUBIANDEYUANYIN、TEDIANJIYIYI基础梳理

·夯实教材基础1.原因(1)外因物理因素：如

等

：如亚硝酸盐、碱基类似物等生物因素：如某些病毒的遗传物质等紫外线、X射线化学因素(2)内因：DNA

偶尔发生错误等。复制2.特点(1)

：在生物界中普遍存在。(2)

：可以发生在生物个体发育的任何时期、细胞内不同的DNA分子上和同一个DNA分子的不同部位。(3)不定向性：一个基因可以发生不同的突变，产生一个以上的

，突变方向和环境

明确的因果关系。(4)低频性：在自然状态下，基因突变的频率

。普遍性随机性等位基因没有很低3.意义(1)对生物体来说，基因突变有的是

的，有的是

的，还有的是

的。(2)基因突变是产生新基因的途径，是生物变异的

，为生物的进化提供了丰富的

。有害有利中性根本来源原材料(2)基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期、可以发生在细胞内不同DNA分子上和同一个DNA分子的不同部位，这体现了基因突变的不定向性(

)(1)基因突变的方向是由环境决定的(

)×正误判断

·矫正易混易错×解析基因突变具有不定向性，突变方向与环境没有明确的因果关系。解析题述体现了基因突变的随机性。(3)一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因，这体现了基因突变的随机性(

)解析题述体现了基因突变的不定向性。×深化探究

·解决问题疑难基因突变易发生在什么时期？为什么易发生在该时期？提示基因突变易发生在细胞分裂前的间期。因为DNA复制时，先解旋为单链，单链DNA的稳定性会大大降低，极易受到外界因素的干扰而发生碱基的改变。03三、基因重组JIYINCHONGZU基础梳理

·夯实教材基础1.概念：基因重组是指在生物体进行

的过程中，

的基因的重新组合。2.类型(1)交换型减数分裂四分体时期(减数分裂Ⅰ前期)，由于同源染色体上的等位基因随着________

之间的互换而发生交换，导致

上的基因重组。(2)自由组合型减数分裂Ⅰ后期，由于

的自由组合，使

上的___________自由组合。有性生殖控制不同性状非姐妹染色单体染色单体非同源染色体非同源染色体非等位基因3.意义基因重组能够产生

多样化的子代，是生物变异的来源之一，对生物的_____具有重要意义。基因组合进化(2)一对同源染色体可能存在基因重组(

)(3)基因重组会产生新的性状(

)(1)基因型为Aa的个体自交后代出现性状分离与基因重组有关(

)×正误判断

·矫正易混易错√×解析基因重组发生在控制不同性状的基因之间，即两对及两对以上的基因之间。Aa在遗传时，后代出现的新类型来源于基因分离。(4)基因重组在显微镜下是可见的(

)解析基因突变会产生新基因，从而产生新性状；基因重组只会产生新的基因型，从而产生新的性状组合。解析基因重组是发生在分子水平的变异，显微镜下不可见。(5)基因重组产生的新的基因型不一定会表达为新表型(

)×√深化探究

·解决问题疑难下图分别代表基因重组的两种类型，请分析回答下列问题：1.图中发生重组的分别是什么基因？提示互换过程中是染色单体上的基因发生重组。自由组合过程中是非同源染色体上的非等位基因发生重组。2.从配子的角度分析，上述两种类型的基因重组有什么共同点？提示都使产生的配子种类多样化。3.精子与卵细胞随机结合过程中进行基因重组吗？受精作用的意义是什么？提示不进行。重组性状要在后代中表现出来，一般要通过精子与卵细胞结合产生新个体来实现。归纳总结项目基因突变基因重组变异实质基因碱基序列发生改变控制不同性状的基因重新组合时间主要发生在细胞分裂前的间期(有丝分裂间期，减数分裂前的间期)减数分裂Ⅰ四分体时期和减数分裂Ⅰ后期原因DNA分子复制时，在外界因素或自身因素的作用下，引起的碱基的改变(替换、增添或缺失)同源染色体的非姐妹染色单体间交换，以及非同源染色体之间自由组合可能性可能性小，突变频率低普遍发生在有性生殖过程中，产生的变异多适用范围所有生物都可发生，包括病毒，具有普遍性通常发生在真核生物的有性生殖过程中结果产生新的基因和基因型产生新的基因型意义是新基因的产生途径，是生物变异的根本来源，为生物进化提供原材料是生物变异的来源之一，对生物进化具有重要意义联系①都使生物产生可遗传变异；②在长期进化过程中，基因突变为基因重组提供了大量可供自由组合的新基因，基因重组使突变的基因以多种形式传递；③两者均产生新的基因型，可能产生新的表型学习小结04随堂演练知识落实SUITANGYANLIANZHISHILUOSHI解析由于患者红细胞中血红蛋白的基因碱基序列发生改变，因此转录形成的mRNA的碱基序列发生改变，与正常人不同，A项正确；镰状细胞贫血患者红细胞中血红蛋白的空间结构发生了改变，B项正确；患者细胞中携带谷氨酸的tRNA没有发生改变，与正常人相同，C项错误；此病症可通过显微镜观察红细胞的形态进行检测，D项正确。1.(2019·山东泰安一中月考)某镰状细胞贫血患者因血红蛋白基因发生突变，导致血红蛋白的第六位氨基酸由谷氨酸变成缬氨酸。下列有关叙述不正确的是A.患者血红蛋白mRNA的碱基序列与正常人不同B.患者红细胞中血红蛋白的空间结构与正常人不同C.患者细胞中携带谷氨酸的tRNA与正常人不同D.此病症可通过显微观察进行检测√1234562.(2019·云南曲靖一中月考)下图中a、b、c表示一条染色体的一个DNA分子上相邻的3个基因，m、n为不具有遗传效应的DNA片段。下列相关叙述错误的是123456A.基因a、b、c中若发生碱基的增添、缺失或替换，必然导致a、b、c基因分子碱基序列的改变B.m、n片段中发生碱基的增添、缺失或替换，不属于基因突变C.基因a、b、c均可能发生基因突变，体现了基因突变具有普遍性D.在生物个体发育的不同时期，基因a、b、c不一定都能表达√解析根据基因突变的概念可知，图中基因a、b、c中若发生碱基的增添、缺失或替换，必然导致a、b、c基因分子碱基序列的改变，A项正确；m、n为不具有遗传效应的DNA片段，也可能发生碱基的增添、缺失或替换，但不属于基因突变，B项正确；基因突变具有普遍性是指基因突变普遍存在于各种生物中，图中基因a、b、c均可能发生基因突变，体现了基因突变具有随机性，C项错误；在生物个体发育的不同时期，细胞内基因的表达具有选择性，即图中基因a、b、c不一定都能表达，D项正确。1234563.(2019·江西临川二中高三月考)如图所示为结肠癌发病过程中细胞形态和部分染色体上基因的变化。下列叙述正确的是A.图示中与结肠癌有关的基因互为等位基因B.结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果C.图中染色体上基因的变化说明基因突变是定向的D.上述基因突变可传递给子代细胞，从而一定可以传给子代个体√123456解析等位基因是指位于同源染色体的同一位置上，控制相对性状的基因，图示中与结肠癌有关的基因不是等位基因，A项错误；由图可知，结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果，B项正确；基因突变具有随机性和不定向性，C项错误；体细胞中的基因突变一般不遗传给子代，生殖细胞中的基因突变可随配子遗传给子代，D项错误。1234564.(2018·广东湛江期末)编码酶X的基因中某个碱基被替换时，表达产物将变为酶Y。下表显示了与酶X相比，酶Y可能出现的四种状况，对这四种状况出现的原因，判断不正确的是123456状况比较指标①②③④100%50%10%150%11小于1大于1A.状况①中氨基酸序列不一定发生了变化B.状况②一定是因为氨基酸间的肽键数减少了50%C.状况③可能是因为突变导致了终止密码子的位置变化D.状况④的突变不会导致tRNA的种类增加√解析一个碱基被另一个碱基替换后，遗传密码一定改变，但由于密码子具有简并，决定的氨基酸并不一定改变，状况①酶活性不变且氨基酸数目不变，可能是因为氨基酸序列没有变化，也可能是氨基酸序列虽然改变但不影响两种酶的活性，A项正确；状况②酶活性虽然改变了，但氨基酸数目没有改变，所以氨基酸间的肽键数也不会改变，B项错误；状况③碱基改变之后酶活性下降且氨基酸数目减少，可能是因为突变导致了终止密码子的位置提前，C项正确；状况④酶活性改变且氨基酸数目增加，可能是因为突变导致了终止密码子的位置推后，基因突变不影响tRNA的种类，D项正确。1234565.(2018·河北石家庄二中高二调研)下列关于基因重组的叙述，不正确的是A.基因重组发生在精卵结合形成受精卵的过程中B.一对等位基因不存在基因重组，但一对同源染色体上存在基因重组C.R型细菌转变为S型细菌的实质是基因重组D.有丝分裂过程中一般不发生基因重组√123456解析基因重组发生在减数分裂Ⅰ过程中，A