资源简介

(共33张PPT)
第3章 基因的本质
问题探讨
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。
讨论：为什么转基因鲤鱼生长更快？
外源生长激素基因在鲤鱼细胞内表达，促进生长激素合成，促进了鲤鱼的生长。
转基因鲤鱼(右)
第4节 基因通常是有遗传效应的
DNA片段
主讲教师：zeg
聚焦
1
基因是什么？
2
DNA是如何携带遗传信息的？
3
如何理解DNA的多样性和特异性
问题探讨
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。
讨论：导入的外源基因是一个DNA分子，还是DNA片段？
导入的是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列。
转基因鲤鱼(右)
果蝇X染色体上的一些基因
蛋白质
DNA
染色体
染色体、蛋白质和DNA示意图
基因与DNA之间的关系？
1
说明基因与DNA关系的实例
思考·讨论
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。
正在分裂的大肠杆菌，
细胞内的DNA被染成红色
说明基因是DNA的片段
说明一个DNA分子上含有多个基因；
基因的碱基对总数＜DNA分子的碱基对总数。
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
思考·讨论
基因是DNA片段。
一个DNA分子上有很多个基因片段，也有很多个非基因片段。
基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因。
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）上的DNA的碱基序列。其中，每条染色体上有一个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%。
思考·讨论
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。
基因是特定的DNA片段，可以控制某种性状。
发绿色荧光的水母
绿色荧光蛋白基因
绿色荧光蛋白
控制合成
绿色荧光
发出
思考·讨论
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。
基因有遗传效应，可以独立起作用。
基因是可以切除，拼接到其他生物的DNA上，在其他生物体中表现出该性状。
讨论以下问题，展示学习成果：
问题探讨中提到的生长激素基因的遗传效应是什么？
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。
思考·讨论
使鲤鱼的生长速率加快。
思考·讨论
实例1
实例3
大肠杆菌DNA
人的DNA
实例2
转基因实验
基因是一个DNA片段
基因可以控制某种性状
基因具有遗传效应
基因是具有遗传效应的DNA片段
注：有些病毒的遗传物质是RNA，其基因就是有遗传效应的RNA片段。
随堂练习
基因A
基因B
基因C
含有3个基因的DNA片段的模式图
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。
（1）所有的DNA片段都是基因。（ ）
（2）所有的基因都位于染色体上。（ ）


蛋白质
DNA
染色体
染色体、蛋白质和DNA示意图
一个DNA分子中有许多基因
每个基因都是特定的DNA片段
有特定的遗传效应
DNA必然蕴藏大量的遗传信息
DNA只含有4种脱氧核苷酸，为什么能储存大量的遗传信息呢？
2
DNA片段中的遗传信息
思考·讨论
7种音符
美妙旋律
26个
英文字母
词汇句子
DNA只含有4种脱氧核苷酸，为什么能储存大量的遗传信息呢？
思考·讨论
资料1： 1个DNA分子的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的，从头至尾没有变化，而骨架内侧4种碱基的排列顺序却是可变的。
碱基排列顺序千变万化，决定了DNA的多样性
如果1个碱基对组成1个基因，4种碱基对的排列可能形成____种基因（这仅仅是假设）；
如果2个碱基对组成1个基因，则可能形成_____种基因；
如果3个碱基对组成1个基因，则可能形成_____种基因。
4
64/43
16
思考·讨论
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。
基因的碱基序列都有特定的排列顺序，决定了DNA的特异性
讨论以下问题，展示学习成果：
如果是100个碱基对组成1个基因，可能组合成多少种基因？
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
思考·讨论
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。
讨论以下问题，展示学习成果：
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？
思考·讨论
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。
讨论以下问题，展示学习成果：
你认为基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？为什么？
思考·讨论
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。
2. DNA片段中的遗传信息
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。
注：有些病毒的遗传物质是RNA，其基因就是有遗传效应的RNA片段。
3
课堂小结
4. 课堂小结
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
4
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
4.1 概念检测
.
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。
谢谢聆听!
同学们辛苦啦！
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。

展开更多......

收起↑