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(共20张PPT)
第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
人教版 高中生物 必修2 第三章 基因的本质
通过资料分析，说明基因与DNA的关系（科学思维、科学探究）
通过介绍DNA指纹技术，体会到理论知识的奇妙应用，从而培养掌握知识，服务社会的责任意识（社会责任）
运用数学方法理解和说明DNA的多样性和特异性，认同遗传物质的结构与功能相适应、多样性与特异性相统一的观点（生命观念、科学思维）
学习目标
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。
[讨论1]为什么转基因鲤鱼的生长速度更快？
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作用，而生长激素可使鲤鱼的生长速率加快。
[讨论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？
导入的是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列。
[思考]基因和DNA是什么关系？
1、豌豆有哪些性状？
2、孟德尔认为性状是受什么控制？
3、艾弗里的研究认为，肺炎双球菌有无荚膜的性状是受什么控制？
高茎、矮茎、圆粒、皱粒等等
受遗传因子，即基因控制
受DNA控制
基因=DNA吗？
回顾
学习目标一、基因与DNA关系
[活动1]阅读《必修2》P57-58[思考.讨论]的三则资料，分析得出相关结论。
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，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3：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]
分析资料1，你能得到什么结论？
分析资料3，你能得到什么结论？
比较两则资料，还能得到什么结论？（从基因的碱基数占比角度）
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。
结论
①基因在__________上
②一个DNA可以有______个基因
③所有基因的碱基对总数______DNA分子的碱基对总数
④基因是DNA的______， DNA中存在非基因片段。
DNA
很多
＜
片段
资料3：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%。
结论
基因是DNA上的片段
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
非基因片段
非基因片段
比较两则资料，你还能得出什么结论呢？（来算一算不同生物的DNA分子中基因的碱基数占比。）
结论
大肠杆菌的DNA分子中，构成基因的碱基数占碱基总数比例为：4400*1000/4700000=94%。人类DNA中，构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。
生物越高等，DNA中存在的非基因片段的比例越高。
基因是DNA随意的一个片段吗？
基因不是连续分布在DNA上，而是由非基因的碱基序列将其分隔开。
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5.1×103个碱基对的片段---绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了水母的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能象海蛰一样发光。
结论
①基因能控制生物性状，有遗传效应。
②基因是特定的DNA片段，可切除，可拼接
③基因可以在生物之间进行转移，并能独立发挥作用
[思考]请根据以上资料，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
具有遗传效应的DNA片段
许多
部分
生物的性状
资料1和资料3可以得出：每个DNA分子上有 基因；只有
碱基参与基因的组成。
基因是 片段
资料2可以得出：基因能控制 。
基因具有 。
DNA
遗传效应
[思考]DNA只含有4种脱氧核苷酸，为什么能够储存大量的遗传信息呢？
各种美妙旋律
许许多多词汇、句子
无数个数（如电话
号码）
多种多样的蛋白质
那么，4种脱氧核苷酸能组成的许多脱氧核苷酸序列吗？能够储存大量的遗传信息吗？
学习目标二、DNA片段中的遗传信息
基因所含的碱基对数 基因的种类数
1个碱基对
2个碱基对
3个碱基对
。。。。。。 。。。。。。
100个碱基对
N个碱基对
资料1DNA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。
41
4×4（42）
4N
碱基对的排列顺序千变万化，是可以储存大量遗传信息的。
4×4×4（43）
4100
结论：
DNA分子具有多样性
[活动2]阅读《必修2》P58-59[思考.讨论]的两则资料，分析得出相关结论。
资料2 前面数学模型模拟探究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多次。
结论：
基因是碱基对随机排列得DNA片段吗？
每个基因都是特定的DNA片段
具有特定的碱基排列顺序
具有特定的遗传效应
DNA分子具有特异性
[思考]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？
碱基特定的排列顺序
每个DNA分子的特异性
生物体的特异性
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。
生物体的多样性
碱基排列顺序的千变万化
DNA分子的多样性
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，核苷酸序列多样性和特异性表现为每个人的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。
DNA指纹技术
[讨论]：你能判断出谁是凶手吗？依据是什么呢？DNA指纹技术还有哪些方面的应用？
[思考]为什么不说基因就是有遗传效应的DNA片段？
有些病毒的遗传物质是RNA，如：HIV、SARS-CoV-2病毒(新冠病毒）。对这类病毒而言，
基因就是有遗传效应的RNA片段。
绝大多数生物的遗传物质是DNA，对于这些生物而言，
基因就是有
遗传效应的DNA片段。
所以我们说,
基因通常是有遗传效应的DNA片段。
基因存在的位置
线粒体
叶绿体
细胞核
染色体上
植物细胞结构模式图
拟核
原核细胞结构模式图
流感病毒结构模式图
染色体
DNA
基因
[活动3]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。（图形或文字均可）
文字：基因是染色体上具有遗传效应的DNA片段。
学习目标三、基因、DNA、染色体的关系
图形：
DNA
1个或2个
遗传物质
遗传效应
多
线性
性状
脱氧核苷酸
脱氧核苷酸
1、染色体是 的主要载体。
2、每条染色体上有 DNA分子。
3、DNA是主要的 。
4、基因是有 的DNA片段。
5、每个DNA分子上有 个基因。
6、基因在染色体上呈 性排列。
7、基因是控制生物体 的基本单位。
8、每个基因由许多的 组成。
9、基因中 排列顺序代表着遗传信息。
染色体与DNA的关系
DNA与基因的关系
基因与脱氧核苷酸的关系
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.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。
拓展应用
小结
3.遗传信息蕴藏在4种碱基（或脱氧核苷酸）的排列顺序之中。
4.碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性。
5.碱基特定的排列顺序，构成了DNA的特异性。
6.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。
7.基因通常是有遗传效应的DNA片段。
1.基因是DNA片段，不是连续分布在DNA上，而是由碱基序列将其分隔开。
2.基因能控制性状，具有特定的遗传效应。

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