高中生物2创新思维讲义第3章 基因的本质 第3节 DNA的复制 第4节 基因是有遗传效应的DNA片段 .docx

在当代的生物学教育中，高中生物课程的第三章“基因的本质”无疑是一个基础且核心的内容，它不仅牵涉到生命的奥秘，更是遗传学和分子生物学领域的基石。本章分为两个主要部分：DNA的复制以及基因是有遗传效应的DNA片段。在深入探讨这两个主题之前，让我们首先明确DNA复制在生物学中的重要性，它是遗传信息传递的物理基础，而基因的概念则直接关联到生物性状的遗传。 DNA的复制过程首先展现了生命的精妙：它是一个既复杂又精确的生物化学反应。在细胞分裂之前，DNA分子首先会经历一个解旋的阶段，此时双螺旋结构的两个互补链之间的氢键会断裂，形成两条独立的模板链。这一过程由解旋酶负责。紧接着，DNA聚合酶等酶类参与到复制过程中，它们的工作是引导游离的脱氧核苷酸单体按照碱基互补配对的原则（即A与T配对，G与C配对）与模板链结合，并通过形成新的磷酸二酯键，组装成与模板链相对应的两条新的DNA链。因此，复制完成后，每个新的DNA分子都是一条旧链和一条新链的组合，这种复制机制被称为“半保留复制”。 这一复制过程发生在细胞周期的间期，即细胞分裂的准备阶段。复制过程不仅保证了遗传信息的精确传递，而且还涉及到了细胞周期控制、细胞分裂等一系列生命活动。在讲解DNA复制时，教师还需要强调复制过程中可能出现的错误——基因突变。这些突变可能是由于复制时碱基配对错误或是参与复制过程的酶活性异常所导致。尽管细胞内存在多种修复机制以减少突变的发生，但突变仍有可能发生，并对生物的进化产生重要影响。 在理解了DNA复制的基本原理之后，接下来讲解基因作为遗传物质的基本单位。基因定义为DNA分子上的一段具有遗传效应的特定碱基序列，它们携带着编码特定蛋白质或RNA分子的信息。一个基因的碱基序列决定了其编码产物的氨基酸序列，从而决定了蛋白质的功能，最终影响生物体的表型。由此可知，基因功能的多样性正是来源于DNA碱基序列排列组合的多样性。在这个意义上，生物体的每一个细微差异，从外形到生理机制，几乎都可以追溯到基因层面上的差异。 此外，一个DNA分子中可能包含成千上万个基因，而并非所有的DNA碱基都会参与基因的构建。也就是说，基因与非基因DNA序列共同构成了整个DNA分子。非基因序列虽然不直接参与蛋白质的编码，但它们在调控基因表达、维持染色体结构的稳定性等方面具有重要作用。 因此，在教学过程中，教师应该强调基因的碱基序列的特定性是生物遗传特性决定性因素。例如，通过了解镰刀型细胞贫血症、囊性纤维化等遗传病的分子机制，学生可以更直观地感受到基因序列特定性与疾病表型之间的直接联系。 DNA复制和基因概念对于理解遗传学的基本原理至关重要。它们不仅揭示了生命信息传递和表达的物理本质，还为生物学的研究提供了理论基础。通过本章的学习，学生可以建立起对生命科学的基本认识，为日后探索更深层次的生物学问题打下坚实的基础。