资源简介

(共17张PPT)
第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
本节聚焦
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
第3章　基因的本质
我国科学家将外源生长激素基因导入鲤鱼的受精卵中，培育出了转基因鲤鱼。
特点：转基因鲤鱼的生长速度加快。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。
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，并发挥了合成生长激素的功能，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。
讨论：
1.为什么转基因鲤鱼的生长速度更快？
转基因鲤鱼（右）
问题探讨
自主探究
阅读P57-59，回答以下问题
1、结合P57-58页资料，完成P58讨论题。
2、结合P58-59页资料，完成P59讨论题。
3、DNA足以储存遗传信息吗？遗传信息储存在哪？
4、什么是DNA的多样性和特异性？
5、什么是基因？
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，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。
【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分子上有一段长度为5170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，也能像海蛰一样发光。
【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%。
在紫外线照射下的6只小鼠，3、4、5为正常小鼠，1、2、6为转入了绿色荧光蛋白基因小鼠
讨论
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，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，一个DNA上含有多个基因。
基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将其分隔开。
基因的遗传效应是指能够指导相应蛋白质的合成，进而控制生物体的性状。生长激素基因能指导合成生长激素，使鲤鱼的生长速率加快。
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。
基因A
基因B
基因C
含有3个基因的DNA片段的模式图
基因是有遗传效应的DNA片段。
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？
染色体
脱氧核苷酸
DNA
基因
每个基因有许多脱氧核苷酸
有遗传效应的DNA片段
每条染色体上有1或2个DNA
每个DNA上有许多基因
DNA的主要载体
主要的遗传物质
基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息
基因、DNA和染色体的关系
只含4种脱氧核苷酸的DNA为什么能够储存大量的遗传信息？
二、DNA片段中的遗传信息
【资料1】一个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，而骨架内侧的4种碱基的排列顺序却是可变的。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4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16（即4×4）种基因，如果3个碱基对组成一个基因，则可能形成64（即4×4×4）种基因。
【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。
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？如果是n个碱基对组成1个基因，可能组合成多少种基因？
4100种 4n种
4、你认为基因是碱基对随机排列组成的DNA片段吗？为什么？
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？
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，构成了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。（生物多样性的直接原因是蛋白质的多样性；生物多样性的根本原因是遗传物质的多样性。）
不是，基因的碱基序列都有特定的排列顺序。
3、在刑侦领域，DNA能像指纹意义用来鉴定个人身份。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DNA中，脱氧核苷酸的多样性表现在每个人的DNA几乎不可能完全相同，因此DNA能像指纹一样用来鉴定个人身份。
有些病毒的遗传物质是RNA，如：HIV（人类免疫缺陷病毒），流感病毒、烟草花叶病毒等，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。
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。
烟草花叶病毒
流感病毒
2.下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，正确的是 （ ）
A．一个基因含有许多个脱氧核苷酸，基因的特异性是由脱氧核苷酸的比例决定的
B．基因是具有遗传效应的DNA片段，不是4种碱基对的随机排列
C．在DNA分子结构中，脱氧核苷酸的排列构成了DNA分子的基本骨架
D．染色体是DNA的主要载体，一条染色体上只含有1个DNA分子
课堂练习
1.基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位，下列关于基因的说法，正确的是(　　) 　　　　　 　　　　　
A.DNA中碱基对数目等于其中所有基因的碱基对数目
B.基因可以控制生物一定的性状
C.基因的基本组成单位均为脱氧核苷酸
D.生物体内的DNA分子数目与基因数目相同
B
B
(1)图中A是_______C是__________G是_________
(2)B有_______种，分别是______________
(3)图中D和F的关系是_________________________
(4)图中D和E的关系是_________________________
(5)图中E和F的关系是_________________________
(6)图中F和H的关系是_________________________
F DNA
B 碱基
C糖
E 基因
A
H 染色体
D 脱氧核苷酸
G
磷酸
脱氧核糖
蛋白质
四
A、T、C、G
D是F 的基本组成单位
D也是E的基本组成单位
E通常是有遗传效应的F片段
H是F的主要载体
3. 看图填空
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
一、概念检测
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斑羚。你认为执法部门最可能采取哪种检测方法？为什么？
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。
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。
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，这说明了每个人基因的特异性，每个人的基因都有区别，又反应了人的基因的多样性。
复习与提高（P62）
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
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
D
A
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。
（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？
（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？
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。
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。

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