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(共47张PPT)
第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
01
基因是什么？
02
DNA如何携带遗传信息？
03
如何理解DNA的多样性？
04
如何理解DNA的特异性？
问题导入
鲤鱼受精卵
外源生长激素基因
导入
转基因鲤鱼
鲤鱼受精卵
对照组
实验组
非转基因鲤鱼
为什么生长速率更快？
是一段脱氧核苷酸序列？还是1个DNA分子
生长发育
生长发育
因为外源生长激素基因整合到转基因鲤鱼的DNA上，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。
1865
1952
1909
1910
1944
孟德尔
提出遗传因子概念，认为遗传因子决定生物性状。
摩尔根
通过实验证明基因位于染色体上，且呈线性排列。
赫尔希和蔡斯
揭示了DNA是噬菌体的遗传物质。
艾弗里
证明DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
约翰逊
提出用基因来代替遗传因子，但没有给基因的定义。
20世纪中叶
科学家
染色体主要是由两种物质组成——DNA和蛋白质
1928
格里菲斯
通过实验证明存在转化因子使R型活细菌转化为S型细菌。
1953
沃森和克里克
揭示DNA的双螺旋结构，遗传学跨入分子遗传学时代。
1.背景——基因研究史
1.背景——基因研究史
基因在染色体上
必修二：
必修一：
DNA是染色体的组成成分,
染色体是DNA的主要载体
基因=DNA吗？
基因
DNA
一、说明基因与DNA关系的实例
思考 讨论（P57）
一、说明基因与DNA关系的实例
思考 讨论（P57）
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，在DNA分子上分布着大约4.4*103个基因，每个基因平均长度约为1*103个碱基对。
1个DNA分子
4. 7 × 106个
碱基对
……
4.4 × 103个基因
每个基因长度约
1*103个碱基对
一、说明基因与DNA关系的实例
思考 讨论（P57）
1个DNA分子
4. 7 × 106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
说明什么？
这说明基因是DNA片段
说明什么？
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。
一、说明基因与DNA关系的实例
思考 讨论（P57）
资料三： 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%。
。
基因的碱基数不超过2%
31.6亿个碱基对
24个DNA分子所含有碱基数
一、说明基因与DNA关系的实例
思考 讨论（P57）
资料三说明什么问题？
31.6亿个碱基对
24个DNA分子所含有碱基数
1. DNA中存在大量的非基因片段
2.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
非基因片段
非基因片段
非基因片段
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
基因的碱基数不超过2%
结合资料一和资料三回答下列问题
1、所有的DNA片段都是基因吗？
2、基因是DNA片段，DNA片段是基因，这种说法正确吗？
基因是DNA上的片段，但是一段DNA不一定是基因
一、说明基因与DNA关系的实例
思考 讨论（P57）
资料二：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。
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
你如何理解遗传效应？
够指导相应蛋白质的合成、控制生物体的性状等即有遗传效应。
生长发育
一、说明基因与DNA关系的实例
思考 讨论（P57）
鲤鱼受精卵
外源生长激素基因
导入
转基因鲤鱼
鲤鱼受精卵
对照组
实验组
非转基因鲤鱼
生长发育
生长发育
具有遗传效应
一、说明基因与DNA关系的实例
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
一、说明基因与DNA关系的实例
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？
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。
思考讨论
一、说明基因与DNA关系的实例
思考 讨论（P57）
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
基因是有遗传效应的DNA片段
基因一定是DNA吗？
一、说明基因与DNA关系的实例
RNA病毒
新冠病毒
艾滋病毒
流感病毒
SARS病毒
......
基因是有遗传效应的RNA片段
是有遗传效应的DNA片段
基因
通常
二、DNA片段中的遗传信息
--ATGCATGCAT…… CCATGCTAGCCA …… TCCCTAAGGATAG CCATCCCAGATG …… CATGCATCCATGC---
--TACGTACGTA ……GGTACGATCGGT…… AGGGATTCCTATC GGTAGGGTCTAC …… GTACGTAGGTACG---
基因A（高茎）
基因b（皱粒）
基因H（红色）
其他基因
1个DNA分子
（多个基因）
特定的DNA片段
高茎
皱粒
红色
其他性状
特定的遗传效应
如何蕴含大量遗传信息？
二、DNA片段中的遗传信息
7种音符
美妙旋律
26个英文字母
词汇句子
4种碱基的脱氧核苷酸
AGCT
储存生物体所需的全部遗传信息
？
二、DNA片段中的遗传信息
不同DNA
基本骨架都相同
碱基种类都相同：A、T、C、G
不同的是什么？
碱基对的排列顺序不同！
二、DNA片段中的遗传信息
若1个碱基对组成1个基因有_____排列方式
4种
相同？
相同？
不相同！
1链
2链
1链
2链
1链
2链
1链
2链
若2个碱基对组成1个基因有_____排列方式
16种
16种=4×4
资料一：
若n个碱基对组成1个基因有_____排列方式
4n种
碱基排列顺序千变万化
DNA的多样性
二、DNA片段中的遗传信息
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？
4n种随机排列序列
不曾出现在生物体内
生物体内重复多次
（大部分）
（部分）
自然选择的作用
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
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？
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。
思考 讨论
二、DNA片段中的遗传信息
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。
思考 讨论
脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系
基因在染色体上呈线性排列
基本单位
特定脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息
每个基因含许多个脱氧核苷酸
具有遗传效应的DNA片段
每个DNA分子中含许多个基因
每条染色体上含有1个或2个DNA分子
主要载体
脱氧
核苷酸
(4种)
基因
DNA
染色体
碱基特定的排列顺序，构成了DNA的特异性。
碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性。
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
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. 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。
2．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
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。
1.如图表示脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体间的关系。下列有关叙述错误的是
A.d是脱氧核苷酸，其种类取决于c的种类
B.基因通常是具有遗传效应的f片段
C.e含有的碱基总数等于f
D.基因的主要载体是染色体
√
基因
DNA
染色体
2.(2022·河北衡水中学高一月考)如图是果蝇某条染色体上的一段DNA的示意图。下列说法正确的是
A.白眼基因含有多个核糖核苷酸
B.白眼基因是有遗传效应的DNA片段
C.白眼基因位于细胞质内
D.白眼基因的基本组成单位是4种碱基
√
3.下列有关DNA的多样性的叙述，正确的是
A.DNA具有多样性的原因是DNA分子空间结构千变万化
B.含有200个碱基的DNA分子，碱基对可能的排列方式有4200种
C.DNA的多样性和特异性是生物多样性和特异性的物质基础
D.DNA的多样性是指一个DNA分子上有许多个基因
√
解析　DNA的多样性是由DNA分子中碱基排列顺序的千变万化构成的，A、D错误；
含有200个碱基的DNA分子中，碱基对可能的排列方式有4100种，B错误。
4.(2022·云南玉溪第二中学高一期中)决定DNA分子特异性的因素是
A.两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替的排列顺序是稳定不变的
B.构成DNA分子的脱氧核苷酸只有四种
C.严格的碱基互补配对原则
D.每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序
√
解析　DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成的，两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替的排列顺序是稳定不变的，两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基对严格遵循碱基互补配对原则，A、B、C均不符合题意；
每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序，决定了DNA分子的特异性，D项符合题意。
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
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
谢谢聆听

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