资源简介

(共28张PPT)
本节聚焦：
基因是什么？
DNA是如何携带遗传信息的？
如何理解DNA的多样性和特异性？
3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段
问题探讨P53
讨论：
1.为什么转基因鲤鱼的生长速度更快？
2.导入的外源基因是1个DNA分子，还是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列？
我国科学家将外源生长激素基因导入鲤鱼的受精卵，培育出了转基因鲤鱼。与对照组相比，转基因鲤鱼的生长速率加快。
据科学家介绍，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。
转基因鲤鱼（右）
导入的是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列
导入的生长激素基因在细胞内表达出来生长激素，促进了鲤鱼的生长。
一、说明基因与DNA关系的实例
关于基因 关于遗传物质
探究过程 ①孟德尔提出遗传因子 ①推测蛋白质是遗传物质
②约翰逊将遗传因子命名为基因 ②格里菲思提出转化因子的存在
③萨顿提出基因位于染色体上的假说 ③艾弗里证明遗传物质是DNA
④摩尔根通过实验证明基因在染色体上，并呈线性排列。 ④蔡斯和赫尔希证明遗传物质是DNA
结论 基因在染色体上，基因控制生物性状 DNA是遗传物质
基因与DNA的关系
一、说明基因与DNA关系的实例
必修二：
必修一：
短硬毛
棒状眼
深红眼
朱红眼
截翅
红宝石眼
白眼
一条染色体上应该有许多个基因；基因在染色体上呈线性排列。
DNA是染色体的组成成分,染色体是DNA的主要载体。
基因 = DNA
一、说明基因与DNA关系的实例
资料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；上面有4.4×103个基因，每个基因的平均长度约为1×103个碱基对。
数目 长度
（碱基对数目）
DNA
基因
1个
4400个
470万个
440万个
Q1：大肠杆菌体内的DNA分子数目与基因数目相同吗
Q2：构成基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相同吗 如果不同，说明了什么
事实 结论
基因数目＞DNA分子数目
基因的碱基对总数＜DNA分子的碱基对总数
一个DNA上含有多个基因
部分碱基对 不构成基因
一、说明基因与DNA关系的实例
资料3
人类基因组计划测定的是24条染色体（22条染色体+X+Y）上的DNA的碱基序列。其中，每条染色体上有1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%。
什么样的DNA片段是基因呢？
构成基因的碱基对总数 DNA分子的碱基对总数
＜＜
--ATGCATGCATCCATGCTAGCCATCCCTAAGGACAG--
--TACGTACGTAGGTACGATCGGTAGGGATTCCTGTC--
基因A
非基因片段
基因B
基因是 。
DNA片段
DNA片段不一定是基因
DNA链
一、说明基因与DNA关系的实例
资料2
生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光，这是因为水母的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，转入了水母绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像海蛰一样发光。
结论：
基因能控制生物性状，基因有遗传效应。
它可以独立起作用。
绿色荧光蛋白基因
（约5170个碱基对）
绿色荧光蛋白基因
小鼠受精卵
紫外线
一、说明基因与DNA关系的实例
根据以上实例，请从DNA 水平上给基因下一个定义，要求既能反映基因与DNA的关系，又能体现基因的作用。
资料3
转基因小鼠实验
资料1
资料2
大肠杆菌DNA
人的DNA
基因是一个DNA片段
基因具有遗传效应
基因是具有遗传效应的DNA片段（P59）
基因A
基因B
基因C
含有3个基因的DNA片段的模式图
非基因片段
非基因片段
非基因片段
非基因片段
DNA是如何携带遗传信息的
一、说明基因与DNA关系的实例
新冠病毒
流感病毒
SARS病毒
烟草花叶病毒
艾滋病病毒
（HIV病毒）
RNA病毒：基因是有遗传效应的RNA片段
Q：基因只能是具有遗传效应的DNA片段吗？
对所有生物而言：
基因通常是有遗传效应的DNA片段
请结合模式图完成下面内容，并从以下两方面理解“基因”：
1．D、E、F、H之间有什么数量关系？
2．真核生物中，H是F的唯一载体吗？
每一条H(染色体)上有1个或者2个F(DNA)分子；每个F(DNA)分子上有许多个E(基因)；每个E(基因)含有许多个D(脱氧核苷酸)。
不是，染色体是DNA的主要载体，另外叶绿体和线粒体也是DNA的载体。
二、DNA片段中的遗传信息
7种音符
各种美妙旋律
26个
英文字母
许许多多词汇、句子
DNA只含有4种脱氧核苷酸，为什么能够储存大量的遗传信息呢？
二、DNA片段中的遗传信息
T
G
A
A
T
C
T
G
A
A
T
C
外侧：基本骨架，由脱氧核糖和
磷酸交替连接（固定不变）
内侧：4种碱基对的排列顺序（可变）
回忆DNA分子结构：
Q：哪部分可以代表遗传信息？
遗传信息：DNA分子中碱基（或碱基对、
脱氧核苷酸）的排列顺序
碱基排列顺序蕴藏遗传信息
二、DNA片段中的遗传信息
资料1：
P
P
P
P
P
P
P
P
4
4
4
4
若1个碱基对组成1个基因有 _____ 种排列方式
若2个碱基对组成1个基因有 _____ 种排列方式
若3个碱基对组成1个基因有 _____ 种排列方式
若4个碱基对组成1个基因有 _____ 种排列方式
若n个碱基对组成1个基因有 _____ 种排列方式
4
16
64
4n
256
碱基排列顺序千变万化
DNA的多样性
Q：基因是碱基对随机排列的DNA片段吗？
二、DNA片段中的遗传信息
DNA的特异性
资料2：资料1的推算是建立在所有碱基对的随机排列都能构成基因这一假设上的。事实上，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许多次。
在生物体内，基因中的碱基并不是随机排列的
基因的碱基序列具有特定的排列顺序
具有特定的遗传效应
二、DNA片段中的遗传信息
资料3：在刑侦、亲子鉴定领域，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。
二、DNA片段中的遗传信息
碱基排列顺序多样性
DNA分子多样性
生物多样性
碱基排列顺序特异性
DNA分子特异性
生物特异性
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。
小结
有遗传效应的片段
性状
染色体
控制
体现
呈线性排列
组成
遗传因子
新名
染色质
同种物质
基因
DNA+蛋白质
基因通常是具有遗传效应的DNA片段
巩固练习
果蝇由于易饲养、繁殖速度快、染色体数目相对较少，经常被用于遗传学实验材料，如图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图，仔细识图，回答下列问题：
位于同一条染色体上，不是等位基因。
不一定，基因作为控制生物性状的基本单位，在基因S和基因R之间的区域，可能还有新的基因，也可能是没有遗传效应的脱氧核苷酸序列。
(2)基因S和基因R之间的区域，是否具有一定的遗传效应？为什么？
(1)这条染色体上黄身基因R与基因S、基因N是否为等位基因？
这几个基因之间不同的根本原因是什么？
等位基因：位于一对同源染色体相同位置上控制相对性状的基因。
根本原因是碱基对的排列顺序不同。
练习与应用
1. 科学研究发现，未经人工转基因操作的番薯都含有农杆菌的部分基因，而这些基因的遗传效应促使番薯根部发生膨大产生了可食用的部分，因此番薯被人类选育并种植。下列相关叙述错误的是 （ ）
A.农杆菌这些特定的基因可以在番薯细胞内复制
B.农杆菌和番薯的基因都是4种碱基对的随机排列
C.农杆菌和番薯的基因都是有遗传效应的DNA片段
D.农杆菌这些特定的基因可能在自然条件下转入了番薯细胞
B
2.整理总结染色体、DNA和基因三者之间的关系，并以你认为最简明的形式表示出来。
如下图所示：
染色体
DNA
基因
练习与应用
1.在严查偷猎野生动物的行动中，执法部门发现某餐馆出售的一种烤肉比较可疑，餐馆工作人员说是“山羊肉”，经实验室检验，执法部门确定这种“山羊肉”来自国家二级保护动物斑羚。你认为执法部门最可能采取哪种检测方法？为什么？
最可能采取DNA鉴定的方法。因为每种生物的DNA具有特异性，只有将“山羊”的DNA与斑羚的DNA进行比对，才能确定这种“山羊肉”是否来自国家二级保护动物斑羚。
2.我国一些城市在交通路口启用了人脸识别技术，针对行人和非机动车闯红灯等违规行为进行抓拍。这种技术应用的前提是每个人都具有独一无二的面孔。为什么人群中没有一模一样的两个人呢？请你从生物学的角度评述人脸识别技术的可行性。
人脸识别技术的前提是每个人都有独特的面部特征，而这些都是由基因决定的，这说明了基因的多样性。
生物科技进展 单细胞基因组测序
人类遗传病致病基因的碱基序列与正常基因的存在差别，有时一个碱基的差别就会导致遗传病的发生。因此，基因测序能够在遗传病防治中发挥重要作用。
2014年11月，一个经单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿在北京大学第三医院出生。这个健康婴儿的母亲患有常染色体单基因显性遗传病，在自然生育条件下，她的孩子的患病概率是50%。怎样避免她的孩子患这种遗传病呢 初级卵母细胞经过减数分裂会形成卵细胞和极体，如果知道极体的基因组序列，就可以推测出这个卵细胞的基因组序列。选择不含致病基因的卵细胞，再利用试管婴儿技术，就可以获得健康的婴儿。
生物科技进展 单细胞基因组测序
分离单个细胞，在技术上已不是难题，难点是怎样获知一个细胞内的基因组序列。传统的基因测序往往通过提取大量细胞中的DNA来进行。为了获得足够的DNA进行测序，通常需要数以千计甚至百万计的细胞作为样品。然而，一个细胞内的基因组DNA只有两个拷贝，是皮克(pg,Ipg=10-12g)级的痕量水平，远远低于测序对样品浓度的要求。
北京大学的科研人员应用一种单细胞基因组扩增技术，成功地在体外对分离得到的极体进行了基因组扩增，并完成了测序，从而推测出与被测极体同时产生的卵细胞不含致病基因，最终通过试管婴儿技术帮助遗传病患者夫妇获得了健康婴儿。
单细胞基因组测序有着广泛的应用前景。例如，了解癌细胞的基因突变以及在肿瘤发生过程中的变化，分析不同细胞内“定居”着哪些基因等。
生物科技进展
三文鱼：第一种可食用的转基因动物
用于食品和医疗的转基因“GalSafe” 猪
转基因肉牛获批上市
复习与提高
一、选择题
1.本章介绍的艾弗里的实验、赫尔希和蔡斯的实验都证明DNA是遗传物质，这两个实验在设计思路上的共同点是( )
A.重组DNA片段，研究其表型效应
B.去掉DNA片段，研究其表型效应
C.设法分别研究DNA和蛋白质各自的效应
D.应用同位素标记技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递
2.在噬菌体侵染细菌的实验中，下列对噬菌体外壳蛋白质合成的描述，正确的是( )
A.氨基酸原料和酶来自细菌
B.氨基酸原料和酶来自噬菌体
C.氨基酸原料来自细菌，酶来自噬菌体
D.氨基酸原料来自噬菌体，酶来自细菌
C
A
复习与提高
3.烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)同属于RNA病毒，都可以使烟草患病。将TMV的RNA和HRV的蛋白质外壳混合后感染烟草 叶片，使烟草患病，可能观察到的现象是( )
A.能检测到TMV的RNA和蛋白质
B.能检测到HRV的RNA和蛋白质
C.能检测倒TMV的RNA和HRV的蛋白质
D.能检测到HRV的RNA和TMV的蛋白质
4.研究人员对数千种生物的DNA碱基序列进行测定发现，没有任何两个物种的DNA序列是 一样的。DNA具有多样性的主要原因是 ( )
A.DNA由4种碱基组成
B.DNA具有规则的双螺旋结构
C.DNA具有碱基互补配对的特点
D.DNA的碱基对有很多种不同的排列顺序
A
D
复习与提高
二、非选择题
1.DNA分子杂交技术可以用来比较不同种生物DNA分子的差异。当两种生物的DNA单链具有互补的碱基序列时，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链（如图所示）。形成杂合双链区的部位越多，说明这两种生物的亲缘关系越近，这是为什么？
形成杂合双链区的部位越多，则DNA碱基序列的一致性越高，说明在生物进化过程中，DNA碱基序列发生的变化越小，因此亲缘关系越近。
复习与提高
2.科学家分析了多种生物DNA的碱基组成， 一部分实验数据如以下两表所示。据表回答下面的问题。
（1）不同生物的DNA中4种脱氧核苷酸的比例相同吗？这说明DNA具有什么特点？
（2）同种生物不同器官细胞的DNA中脱氧核苷酸的比例基本相同，这说明DNA具有什么特点？为什么？不同生物的A、T之和与G、C之和的比值不一致，这说明了什么？为什么？
不同。说明DNA的碱基排列顺序具有多样性。
说明同种生物DNA的碱基组成具有一致性。这是因为同种生物不同器官的细胞中，DNA序列是相同的。
不同生物的A、T之和与G、C之和的比值不一致，这说明不同生物DNA的碱基组成不同，表明了DNA的多样性。其原因是不同生物在漫长的进化过程中，形成了每种生物特有的DNA序列。
复习与提高
2.科学家分析了多种生物DNA的碱基组成， 一部分实验数据如以下两表所示。据表回答下面的问题。
（3）除少数病毒外，所有生物的DNA都由4 种相同的碱基组成，试从生命起源和进化的角度说明原因。
说明生物是由共同祖先进化而来的。

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