3.1DNA是主要的遗传物质课件高一下学期生物人教版（2019）必修2

第1节DNA是主要的遗传物质目录CONTENTSDNA作为遗传物质的证据DNA的复制过程及其重要性DNA遗传信息传递途径基因突变与遗传多样性人类对DNA的认识和应用课堂活动与巩固练习01DNA作为遗传物质的证据遗传规律遗传因子生物体内控制性状的遗传因子，即基因，是决定生物遗传性状的基本遗传单位。孟德尔的遗传规律，包括分离定律、自由组合定律和连锁遗传定律，揭示了生物性状遗传的基本规律。遗传规律与遗传因子化学组成结构特点DNA由脱氧核糖核苷酸组成，每个脱氧核糖核苷酸由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基构成。DNA分子具有双螺旋结构，由两条反向平行的多核苷酸链组成，通过碱基互补配对连接在一起。DNA的化学组成与结构DNA复制DNA复制是生物体内遗传信息传递的基础，通过DNA复制，子代细胞获得与亲代细胞完全相同的遗传信息。遗传信息传递DNA的复制与遗传信息传递DNA通过复制将遗传信息传递给子代细胞，同时遗传信息还通过转录和翻译等过程控制蛋白质的合成，从而控制生物的性状和功能。0102转化实验艾弗里等人的转化实验证明，将S型细菌的DNA转移到R型细菌中，可以使R型细菌转化为S型细菌，从而证明DNA是遗传物质。遗传物质的提取与鉴定通过提取不同生物的DNA，进行分子杂交实验或PCR扩增等技术，可以鉴定生物之间的亲缘关系和遗传差异，进一步证明DNA是遗传物质。实验室证据支持DNA是遗传物质02DNA的复制过程及其重要性DNA复制基本过程简介DNA复制的过程DNA复制主要包括解旋、复制和连接三个步骤，其中解旋是由解旋酶催化，复制是由DNA聚合酶催化，连接则是由DNA连接酶完成。DNA复制的定义DNA复制是指DNA双链在细胞分裂间期阶段解旋为单链，然后以每一条单链为模板，以游离的四种脱氧核苷酸为原料，遵循碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的子链。01020304解旋酶DNA聚合酶DNA连接酶单链结合蛋白负责解开DNA双链之间的氢键，使两条链分离。催化DNA新链的合成，具有高度的准确性和协调性。稳定已解开的单链DNA，防止其重新结合成双链。在DNA复制结束后，将冈崎片段连接成完整的DNA链。复制过程中涉及的酶和蛋白质复制过程中的错误类型复制精度的重要性纠错机制保证遗传信息的稳定性和连续性，避免基因突变和遗传病的发生。主要包括碱基错配、碱基缺失和碱基插入等。DNA聚合酶具有校对功能，能够识别并纠正复制过程中的错误；同时，细胞内还存在错配修复系统，能够进一步纠正复制错误。复制精度及纠错机制遗传信息的传递生物进化的基础细胞分裂的准备疾病治疗和预防DNA复制为细胞分裂做好准备，使每个新细胞都获得完整的遗传信息。DNA复制是生物遗传信息传递的基础，保证了亲子代之间遗传信息的连续性。研究DNA复制过程对于理解某些遗传疾病的发生机制、疾病诊断和治疗具有重要意义。DNA复制过程中产生的基因突变是生物进化的原材料，推动了生物多样性的产生和进化。DNA复制在生物学中的意义03DNA遗传信息传递途径DNA双链解开RNA聚合酶结合转录起始转录终止在转录因子的作用下，DNA双链解开成单链模板。RNA聚合酶与DNA模板链结合，并开始合成RNA链。RNA聚合酶在DNA模板链上找到一个启动子序列，并开始转录。RNA聚合酶遇到终止子序列，停止转录并释放RNA链。从DNA到RNA的转录过程01020304翻译起始延长过程翻译终止蛋白质折叠和修饰核糖体与mRNA结合，并开始从起始密码子处翻译蛋白质。核糖体沿着mRNA链移动，逐个读取密码子，并将相应的氨基酸连接成多肽链。新合成的蛋白质经过折叠和修饰，形成具有特定功能的蛋白质。核糖体遇到终止密码子，停止翻译并释放多肽链。从RNA到蛋白质的翻译过程遗传信息从DNA传递给RNA通过转录过程，遗传信息从DNA传递给RNA。遗传信息从RNA传递给蛋白质通过翻译过程，遗传信息从RNA传递给蛋白质，进而控制生物体的性状和代谢。遗传信息的复制在细胞分裂前，DNA会进行复制，将遗传信息传递给下一代细胞。遗传信息在细胞内传递途径1234基因突变表观遗传变异基因重组遗传疾病DNA序列发生永久性的改变，可能导致蛋白质结构和功能的变化，从而影响生物体的性状和代谢。在DNA复制过程中，基因片段可能发生交换和重新组合，导致遗传信息的改变和生物体变异。在不改变DNA序列的前提下，基因表达发生可遗传的变化，可能导致生物体表型的变化。遗传信息的改变可能导致遗传疾病的发生，如单基因遗传病、染色体异常遗传病等。遗传信息改变对生物体影响04基因突变与遗传多样性插入和缺失0102030405包括点突变、插入和缺失、倒位和易位等。指DNA链上单一碱基的改变，包括碱基置换和移码突变。指DNA片段在染色体上的位置发生改变，导致基因顺序或组合的改变。指在DNA序列中插入或缺失一个或多个碱基对，导致基因结构改变。自然因素如辐射、化学物质、生物因素等；人为因素如诱变剂、基因编辑技术等。点突变基因突变类型产生原因倒位和易位基因突变类型及产生原因基因层面蛋白质层面细胞层面个体层面改变基因编码序列，导致基因失活、激活或功能改变。影响蛋白质的结构和功能，可能导致蛋白质失活、功能改变或获得新功能。影响细胞的生长、分裂和分化，可能导致细胞死亡、异常增殖或癌变。导致个体性状改变、疾病易感性增加或适应性改变。基因突变对基因和蛋白质功能影响突变频率突变分布影响因素不同生物、不同基因、不同环境条件下突变频率不同。随机分布，但某些基因或染色体区域突变频率较高，形成突变热点。环境因素、遗传背景、基因互作等。自然界中基因突变频率和分布01020304提供遗传多样性驱动生物进化形成新物种与疾病关系基因突变是生物进化的原材料，为自然选择提供丰富的遗传变异。在自然选择作用下，有利突变逐渐积累，推动生物种群适应环境并进化。基因突变与许多遗传性疾病、肿瘤等的发生密切相关，研究基因突变有助于了解疾病发生机制和制定治疗策略。基因突变导致生殖隔离和物种形成，促进生物多样性增加。基因突变在生物进化中作用05人类对DNA的认识和应用人类基因组计划遗传病研究基因组图谱个性化医疗通过基因组计划，绘制出人类基因组图谱，包括基因的位置、结构和功能。旨在确定人类基因组的完整DNA序列，解读其中包含的遗传信息。基于个人基因组信息，为个体提供更加精准、个性化的医疗服务。基因组计划为遗传病的研究提供了重要基础，有助于发现疾病的遗传根源。人类基因组计划及其成果基因诊断技术基因治疗细胞治疗精准医疗利用基因突变检测技术，诊断遗传病和某些非遗传性疾病。通过修改或替换缺陷基因，治疗遗传性疾病和某些难治之症。利用干细胞技术，培育健康细胞替代受损或病变细胞。基于个人基因信息，制定针对性的治疗方案，提高治疗效果。基因诊断与治疗技术发展基因工程通过体外DNA重组和转基因技术，创造出新的生物类型和生物产品。基因工程技术及应用领域01农业生产培育抗虫、抗病、抗逆的转基因作物，提高粮食产量和品质。02生物医药生产基因工程药物、疫苗和诊断试剂，用于预防和治疗疾病。03环境治理利用基因工程技术降解污染物，改善环境质量。04伦理问题基因编辑技术可能触及人类伦理底线，如设计婴儿、基因歧视等。法律问题基因技术引发的法律问题包括基因隐私权、基因歧视、生物安全等。社会问题基因技术可能加剧社会不平等，对就业、保险和人际关系产生影响。安全问题基因技术的不当使用可能导致生物安全问题和生态风险。生物技术带来伦理、法律和社会问题06课堂活动与巩固练习1234DNA复制与遗传信息传递遗传变异与进化基因表达与调控生物技术应用DNA通过复制过程将遗传信息从一代传递到下一代。DNA中的基因通过转录和翻译过程控制生物体的性状和功能。DNA中的遗传变异为生物进化提供了原材料，推动了物种的适应性。基于DNA的遗传工程技术对人类生活产生了深远影响，如基因治疗、转基因作物等。小组讨论：DNA作为遗传物质在生物学中作用01020304镰刀型细胞贫血症囊性纤维化亨廷顿氏病遗传性乳腺癌由于DNA分子中发生了碱基替换，导致血红蛋白结构异常，红细胞变形为镰刀状，易破裂溶血。由于DNA分子中缺失了三个碱基，导致囊性纤维化跨膜传导调节因子（CFTR）功能异常，引起多器官功能损害。由于DNA分子中发生特定基因突变，导致乳腺癌发病风险增加，具有家族聚集性。由于DNA分子中CAG重复序列异常扩增，导致神经退行性疾病，表现为舞蹈样动作和认知障碍。案例分析：基因突变引起的人类遗传病实验目的实验材料模板DNA、引物、热稳定DNA聚合酶、缓冲液等。掌握PCR技术原理，学会扩增特定DNA片段的方法。实验操作：PCR技术扩增特定DNA片段实验步骤：模板DNA变性：通过加热使DNA双链打开，形成单链模板。引物结合：在适宜温度下，引物与模板DNA单链结合。实验操作：PCR技术扩增特定DNA片段链延伸实验结果在DNA聚合酶作用下，以引物为起点合成新的DN