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(共22张PPT)
第3章 基因的本质
第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
问题探讨
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。
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？
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。
转基因鲤鱼（下）
复习：DNA与染色体的关系
1条染色体
1个DNA
1条染色体
2个 DNA
DNA是染色体的组成成分，染色体是DNA的主要载体。
2、一条染色体上有多个基因
1、基因在染色体上呈线性排列
3、染色体是基因的主要载体
基因与DNA之间的关系？
复习：基因与染色体的关系
荧光标记将基因定位在染色体上
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(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。
一个DNA上含有多个基因。说明基因是一段DNA。
基因的碱基对总数 DNA分子的碱基对总数
<
<
DNA分子数目 基因数目
图A 大肠杆菌
分析基因与DNA的关系
【资料2】生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光（图B），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（图C）。
图C 正常光线（左）和紫外线照射下（右）的4只小鼠，其中3号小鼠为对照，1、2、4号小鼠转入了绿色荧光蛋白基因
图B 发出绿色荧光的水母
分析基因与DNA的关系
一、说明基因与DNA关系的实例
水母这一荧光性状为什么能在小鼠身上表现？
基因是特定的DNA片段，可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上去，从而获得某种性状，所以基因是遗传物质的结构单位。
分析基因与DNA的关系
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%。
构成基因的碱基数 < 碱基总数
这说明并不是随便一段DNA就称为基因。基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因。
分析基因与DNA的关系
一、说明基因与DNA关系的实例
基因
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
-----ATGCATGCATCCATGCTAGCCATCCCTAAGGACAG-----
-----TACGTACGTAGGTACGATCGGTAGGGATTCCTGTC-----
结论：一个DNA分子上有许多个基因，每一个基因都是特定DNA片段，有着特定的遗传效应。
基因是有遗传效应的DNA片段
基因
指具有复制、转录、翻译、重组突变及调控等功能。
一、说明基因与DNA关系的实例
二、DNA片段中的遗传信息
1个DNA分子上有许多个基因
具有特定的遗传效应
每一个基因都是特定的DNA片段
DNA只含有4种脱氧核苷酸（分别含A、T、G、C4种碱基）
为什么能够储存大量的遗传信息？
说明：DNA蕴含大量的遗传信息
分析脱氧核糖核酸序列与遗传信息的多样性
阅读课本P58-59的材料，讨论以下问题：
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？
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？
二、DNA片段中的遗传信息
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？
4100种
碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性，而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。
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？
结论：DNA分子具有多样性
结论：DNA分子具有特异性
二、DNA片段中的遗传信息
DNA特异性的应用：
刑事侦破、尸体鉴定、亲子鉴定、判断亲缘关系远近等
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？
在人类的DNA中，脱氧核苷酸序列的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。
4.你认为基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？为什么？
基因不是碱基对随机排列构成的DNA片段。理论上，所有碱基对的随机排列都能构成基因，但是在生物的进化过程中，由于自然选择的作用，环境只选择能与其相适应的物质或生物，因此一些随机排列的脱氧核苷酸序列会因不被选择而消失。
二、DNA片段中的遗传信息
DNA可以像指纹一样用来识别身份，这种方法就是DNA指纹技术。
应用DNA指纹技术时，首先需要用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段，然后用电泳的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤，最后形成如下图所示的DNA指纹图。
因为每个人的DNA指纹图是独一无二的，所以我们可以根据分析指纹图的吻合程度来帮助确认身份。此外，DNA指纹技术还可以用于亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等。
DNA 指纹图
拓展：DNA指纹技术
研究表明，DNA能够储存足够量的遗传信息；遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性，而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。DNA上分布着许多个基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段。
二、DNA片段中的遗传信息
1.稳定性：是指DNA双螺旋空间结构的相对稳定性。每个特定的DNA分子中，碱基的数量和排列顺序稳定不变。
2.多样性：尽管组成DNA的碱基只有四种，而四种碱基的配对方式只有两种，但是碱基的排列顺序可以千变万化，因而构成了DNA的多样性。
3.特异性：每个特定的DNA分子中都存在特定的碱基排列顺序，而特定的碱基排列顺序中有遗传效应的片段代表遗传信息，所以每个特定的DNA分子中都储存着特定的遗传信息，这种特定的碱基排列顺序就构成了每个DNA分子的特异性。
二、DNA片段中的遗传信息
DNA结构的特性
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）、流感病毒等。对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。
基因通常是有遗传效应的DNA片段
艾滋病病毒
注意：DNA分子中含有没有遗传效应的片段，这些没有遗传效应的片段不叫基因。
艾滋病病毒
烟草花叶病毒
流感病毒
二、DNA片段中的遗传信息
编码区
非编码区
非编码区
内含子
外显子
1、编码区
2、非编码区 ：调控遗传信息表达的核苷酸序列，不编码蛋白质。
外显子：能编码蛋白质的序列
内含子：不能编码蛋白质的序列
拓展：真核细胞的基因结构
三、基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸之间的关系
染色体
DNA
基因
脱氧核苷酸
基因通常是有遗传效应的DNA片段
基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息
DNA是主要的遗传物质
每个DNA分子
上有许多基因
每个基因由许多脱氧核苷酸组成
每条染色体上有一个或2个DNA分子
染色体是DNA的主要载体
练习与应用
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。
（1）如下图所示：
（2）文字：基因是染色体上具有遗传效应的DNA片段。
染色体
DNA
基因
练习与应用
二、拓展应用
1.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. 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，又反映了基因的多样性。
练习与应用

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