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第三章基因的本质
第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
教学目标
目标
01
02
03
举例说明基因通常是有遗传效应的DNA片段
（生命观念、科学思维）
运用数学方法说明DNA的多样性和特异性
（生命观念、科学探究）
说明基因与DNA的关系
（生命观念、科学思维）
基因追寻记
1865年，孟德尔：提出了
1909年，约翰逊：将“遗传因子”命名为
1910年，摩尔根：证实了基因与染色体的关系
20世纪中叶：染色体主要是由两种物质组成的——
1944，艾弗里等；1952年，赫尔希及蔡斯：证明了
1953年：沃森、克里克提出了
基因
DNA是遗传物质
DNA双螺旋结
构模型
基因在染色体上，
且呈线性排列
DNA和蛋白质
遗传因子
1条染色体
1个DNA
1条染色体
2个 DNA
DNA与染色体的关系
基因和染色体的关系？
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
蛋白质
染色质
染色体
DNA是染色体的组成成分,染色体是DNA的主要载体。
基因在染色体上
染色体是DNA的主要载体
什么关系？
DNA
蛋白质
染色质
染色体
短硬毛
棒状眼
深红眼
朱红眼
截翅
红宝石眼
白眼
说明基因与DNA的关系的实例
合作探究一：小组合作探究教材P57-58资料1、资料2、资料3，思考下列问题
2.根据资料1：能得出什么结论？
3.根据资料2：说明了什么？
1.生物体内的DNA分子数目与基因数目相同么？生物体内所有基因的碱基总数与DNA的碱基总数相同么？如果不同，说明了什么？
一
4.根据资料3：说明了什么？
资料一：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分子上分布着大约4.4*103个基因，每个基因的平均长度约为1*103个碱基对。
说明基因与DNA的关系的实例
一
DNA分子数目 基因数目
基因的碱基对总数 DNA分子的碱基对总数
＜
＜
说明基因是DNA的片段
分析:
基因A
基因B
基因C
资料三： 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%。
说明 基因不是连续分布在DNA上
（DNA中存在大量的非基因片段）
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
说明基因与DNA的关系的实例
一
说明基因与DNA的关系的实例
一
资料二：
绿色荧光蛋白基因
绿色荧光蛋白
控制合成
绿色荧光
发出
说明：基因具有遗传效应，能控制生物的性状。
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上有一段长度为5.17 × 103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，也能像水母一样发光。
1.为什么转基因鲤鱼生长更快？
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。
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？
外源生长激素基因在鲤鱼细胞内表达，合成生长激素，使鲤鱼的生长速率加快。
转基因鱼（左）
情景材料一
导入的是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列。
7
5
合作探究二：
人类基因组计划测定的是24条染色体（22条常染色体+X+Y）
1.已知果蝇体细胞染色体有8条，进行“基因组测序”要测定其（ ）条染色体
2.已知豌豆体细胞2n=14，进行“豌豆基因组测序”要测定其（ ）条染色体
说明基因与DNA的关系的实例
一
基因是DNA的片段，基因不是连续分布在DNA上的。
基因具有遗传效应,基因能控制生物性状。
资料1和3：
资料2：
归纳：
什么是基因？
合作探究三：能否给基因下一个定义，要求既能反映基因与DNA的关系，又能体现基因的作用。
基因是____________的__________。
基因的作用 与DNA的关系
有遗传效应
DNA片段
说明基因与DNA的关系的实例
一
大多数生物以DNA作为遗传物质，其基因是有遗传效应的DNA片段
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，试推测这些病毒的基因的本质。
对于RNA病毒而言，其基因就是有遗传效应的RNA片段
RNA病毒
基因通常是有遗传效应的DNA片段
辩证思维：
完善概念:
构建基因的概念
HIV病毒
说明基因与DNA的关系的实例
一
说明DNA蕴含大量的遗传信息
1个DNA分子上有许多个基因
每一个基因都是特定的DNA片段
基因具有特定的遗传效应
为什么DNA能够储存大量的遗传信息？
二
DNA片段中的遗传信息
分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性
各种美妙旋律
许许多多词汇、句子
无数个数（如电话号码）
二
DNA片段中的遗传信息
情景材料二
A
T
A
T
G
A
T
C
A
T
C
G
G
G
C
C
G
G
二
资料一：
若1个碱基对组成1个基因有_____排列方式
若2个碱基对组成1个基因有_____排列方式
若3个碱基对组成1个基因有_____排列方式
若n个碱基对组成1个基因有_____排列方式
4种
16种
64种
4n种
碱基排列顺序千变万化
DNA的多样性
合作探究四：4种脱氧核苷酸能能够储存大量的遗传信息吗？
资料二
基因的碱基序列都有特定的排列顺序
DNA的特异性
你认为基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？
二
DNA片段中的遗传信息
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。
合作探究三：
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
三
DNA、基因与染色体三者的关系
基 因
染色体
脱氧核苷酸
DNA
每条染色体上含有1个或2个DNA分子
DNA是主要的遗传物质
每个DNA分子含有许多个基因
染色体是DNA的主要载体
基因在染色体上呈线性排列
基因通常是有遗传效应的DNA片段
是遗传物质的结构和功能单位
基因中的脱氧核苷酸
排列顺序代表遗传信息
遗传因子
新名
蛋白质+
染色质
同种物质
染色体
DNA
基因
脱氧核苷酸
染色体是DNA的主要载体
每个染色体上有一个或两个DNA分子
基因是有遗传效应的DNA片断
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
是主要遗传物质
每个DNA分子含有许多个基因
DNA、基因与染色体三者的关系
4
练习与应用
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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
4.1 概念检测
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4.1 概念检测
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。
染色体
DNA
基因
.
4.2 拓展应用
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。
.
4.2 拓展应用
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，这说明了基因的特异性；每个人的基因都有区别，反映了基因的多样性。
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。
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。
生物 猪 牛 器官 肝 脾 胰 肺 肾 胃
(A+T)(G+C) 1.43 1.43 1.42 1.29 1.29 1.30
（1）不同生物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？
不同。这表明不同生物的DNA中脱氧核苷酸的组成不同，说明DNA的碱基排列顺序具有多样性。
复习与提高
（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？
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，这说明同种生物DNA的碱基组成具有一致性（特异性）
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。
（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
复习与提高

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