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(共30张PPT)
第4节
基因通常是有遗传效应的 DNA 片段
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）
讨论
1．为什么转基因鲤鱼的生长速率更快？
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？
因为外源生长激素基因整合到转基因鲤鱼的DNA中，并发挥了促进生长激素合成的功能，而生长激素可使鲤鱼的生长速率加快。
导入的是DNA 分子的一段脱氧核苷酸序列
基因在染色体上
必修二：
必修一：
染色体是DNA的主要载体
基因=DNA吗？
1
2
说明基因与DNA关系的实例
DNA片段中的遗传信息
基因、DNA和染色体的关系
3
【资料1】大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子（图A），长度约为4.7 × 106 个碱基对，在DNA分子上分布了大约4.4 × 103 个基因，每个基因的平均长度约为1 × 103个碱基对。
图A 正在分裂的大肠杆菌，细胞内的DNA被染成红色
【资料3】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DNA的碱基序列。每条染色体上有一个DNA分子。这24个DNA分子大约含有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%。
1．生物体内的 DNA 分子数目与基因数目相同吗？生物体内所有基因的碱基总数与 DNA 分子的碱基总数相同吗？如果不同，说明了什么？
分析【资料1】和【资料3】，填写下表：
DNA分 子数 总碱基数 基因数 平均每个基因的碱基对总数 比例（所有基因的碱基对总和/总碱基对）
大肠杆菌
人类基因组计划测定
1
4.7 × 106
4.4 × 103
1 × 103
44/47
24
（22+X+Y）
31.6亿
约2.6万
不超过2%
一个DNA上是有多个基因的。
基因是DNA的片段。
1．生物体内的 DNA 分子数目与基因数目相同吗？生物体内所有基因的碱基总数与 DNA 分子的碱基总数相同吗？如果不同，说明了什么？
DNA 分子数目< 基因数目
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DNA的片段，基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将其分隔开的。
思考讨论
从【资料3】中看到构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%，那么其它片段呢？
这说明并不是任意一段DNA都是基因，DNA上的基因并不连贯。
基因是DNA上的片段，但是一段DNA不一定是基因。
那什么样的DNA片段是基因呢？
【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鼠，在紫外线的照射下，也能像水母一样发光。
非转基因鼠
转基因荧光鼠
发出绿色荧光的水母
从【资料2】说明了什么？
把水母的绿色荧光蛋白基因转入动物的体内，从而此动物出现了以前没有的荧光性状。说明基因能控制生物的性状。
转基因荧光兔
转基因荧光猪
基因是特定的DNA片段，可拼接到其它生物的DNA上去，有遗传效应，可独立其作用。
2．你如何理解基因具有遗传效应？本节“问题探讨”中提到的生长激素基因的遗传效应是什么？
3．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。
绿色荧光蛋白基因控制合成绿色荧光蛋白，从而控制生物的性状；生长激素基因控制合成生长激素，从而促使鲤鱼的生长速率。
基因是有遗传效应的DNA片段。
思考讨论
由刚才的三则资料说明了DNA蕴含了大量的遗传信息。那么DNA是如何储存遗传信息的？DNA为什么能够储存大量的遗传信息？
脱氧
核糖
P
A
脱氧
核糖
P
C
脱氧
核糖
P
G
脱氧
核糖
P
T
脱氧
核糖
P
T
C
脱氧
核糖
P
G
脱氧
核糖
P
A
脱氧
核糖
P
DNA分子的平面结构图
1.DNA的外侧和内侧各有什么特点？这说明是什么组成成分决定了DNA之间的差异？
2.如果4个碱基对组成1个基因，4种碱基对的排列可能形成多少种基因？
外侧由磷酸和脱氧核糖交替连接构成骨架，内侧是碱基对；
碱基对的不同决定了DNA之间的差异。
44
【情境1】如果17个碱基对组成1个基因，那么，4种碱基对的排列可能形成多少种基因？这说明了什么？
【情境2】截至2022年11月15日，世界人口数量：80亿。假设人类基因组中1号染色体的第1个基因是由17个碱基对组成的，那么，17个碱基对的所有排列顺序是否都有机会出现？你与你的同桌相比，这个基因的碱基排列顺序完全相同的可能性有多大，这说明什么？
417,大约172亿种；
说明：碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。
无法都出现；
说明：碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性。
讨论
1．如果是 100 个碱基对组成 1 个基因，可能组合成多少种基因？
2．怎样理解 DNA 的多样性和特异性？你能从 DNA 的结构特点分析生物体具有多样性和特异性的原因吗？
4100
碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性。
碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性。
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。
思考讨论
3．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？
4．你认为基因是碱基对随机排列成的DNA 片段吗？为什么？
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。
不是。基因的碱基序列都有特定的排列顺序。
思考讨论
【资料4】
研究表明，有些病毒的遗传物质是RNA,如人类免疫缺陷病毒、新冠病毒等。对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。
小结：
②碱基排列顺序多样性
碱基排列顺序特异性
DNA多样性
DNA特异性
生物多样性
生物特异性
①遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；
③DNA上分布着许多个基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段。
染色体
DNA是主要的 。
蛋白质
DNA
基因
脱氧核苷酸
每个DNA分子含有 个基因
基因通常是有 的DNA片段（本质）
基因在染色体上呈 。
基因是 的基本单位
染色体是DNA的 。
（DNA的载体还有 和 等）
每条染色体含有 个DNA分子
每个基因含有 个脱氧核苷酸
脱氧核苷酸（碱基）的 代表遗传信息。
主要载体
线粒体
叶绿体
1个或2
遗传物质
多
遗传效应
线性排列
决定生物性状
许多个
排列顺序
一、概念检测
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。
基因是染色体上具有遗传效应的DNA片段。
二、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中华斑羚。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。
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
C
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
A
3．烟草花叶病毒（TMV）和车前草花叶病毒（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．能检测到TMV的RNA和HRV的蛋白质
D．能检测到HRV的RNA和TMV的蛋白质
A
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
D
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（如下图所示）。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．某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？
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。
（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？
2．某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。
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。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。
2．某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。
Thanks.

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