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(共24张PPT)
3.4 基因通常是具有遗传效应的DNA片段
基因追寻记
1865年，孟德尔：提出了遗传因子
1909年，约翰逊：将“遗传因子”命名为基因
1910年，摩尔根：证实了基因在染色体上
20世纪中叶：染色体主要是由两种物质组成的——DNA和蛋白质
1944，艾弗里等；1952年，赫尔希及蔡斯：
实验证明了DNA是遗传物质。
1953年：沃森、克里克提出了DNA双螺旋结构模型
孟德尔认为豌豆的高茎、矮茎受遗传因子（基因）控制
艾弗里认为肺炎链球菌有无荚膜的性状受DNA控制
那么，基因=DNA吗？
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。与对照组相比，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。
讨论：
1、为什么转基因鲤鱼的生长速度更快？
转基因鲤鱼（右）
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。
说明基因与DNA关系的实例--问题探讨
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？
问题：
基因在染色体上
染色体是DNA的主要载体
什么关系？
一、说明基因与DNA关系的实例
DNA分子数目＜基因数目,
DNA分子的碱基总数 ＞ 基因的碱基总数
实例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。
个数 总碱基对数
DNA
基因
1个
470万
4400个
440万
说明: 基因是DNA的片段，DNA 中存在非基因片段。
教材57页思考与讨论
一、说明基因与DNA关系的实例
实例2：
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%。
说明：基因是DNA片段，但并不是任意一段DNA都是基因。基因由大量非基因的碱基序列将其分隔开。
人类基因组
--ATGCATG…..CATCCAT….GCTAG…..CCATCCCTAAGGACAG---
--TACGTAC…..GTAGGTA….CGATC…..GGTAGGGATTCCTGTC---
某DNA片段：
基因1
基因2
发出绿色荧光
转基因鼠
转入
绿色荧光蛋白基因（5.1×103个碱基对的片段）
原因
水母
说明：基因有遗传效应。
遗传效应是指能通过一定的方式控制生物体的性状等。“问题探讨”中提到的生长激素基因的遗传效应是使鲤鱼的生长速率加快。
一、说明基因与DNA关系的实例
实例3：
性状遗传
基因是具有遗传效应的特定DNA片段。
基因可切除，可拼接到其他生物的DNA上去，从而获得某种性状的表达，是遗传物质的结构单位。
综合以上实例，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。
一、说明基因与DNA关系的实例
--ATGCATG…..CATCCAT….GCTAG…..CCATCCCTAAGGACAG---
--TACGTAC…..GTAGGTA….CGATC…..GGTAGGGATTCCTGTC---
黄身（R）
白眼（S）
非基因片段
果蝇某个DNA上的几个基因分布示意图
思考：
1.一个DNA分子只能有几个基因吗？
2.一个基因只能有几个碱基对吗？
脱氧核苷酸
碱基
DNA
染色体
基因
活动：尝试对下列概念及关系进行描述
构成
+脱氧核糖+磷酸
（A T C G 四种）
形成双链
+蛋白质
有遗传效应的片段
我是大名鼎鼎的艾滋病毒，我体内有基因吗？
有些病毒的遗传物质是RNA，
如HIV病毒（艾滋病病毒）、SARS-CoV-2病毒(新冠病毒）等。
对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。
完善概念：基因通常是有遗传效应的DNA片段。
说明基因与RNA关系的实例
思考讨论：分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性
4种脱氧核苷酸组成的DNA能够储存大量的遗传信息吗？
各种美妙旋律
许许多多词汇、句子
无数个数（如电话号码）
二、DNA片段中的遗传信息
二、DNA片段中的遗传信息
4种碱基的排列顺序 —— 可变
基本骨架：
脱氧核糖和磷酸交替排列 —— 无变化
（脱氧核苷酸序列）
4种碱基的排列顺序蕴藏着遗传信息
DNA结构回顾：
二、DNA片段中的遗传信息
A
T
C
G
资料一：
若1个碱基对组成1个基因有_____排列方式
4种
A
T
A
T
C
G
G
C
二、DNA片段中的遗传信息
A
T
C
G
资料一：
若1个碱基对组成1个基因有_____排列方式
若2个碱基对组成1个基因有_____排列方式
4种
A
T
A
T
C
G
G
C
A
T
T
A
C
G
G
C
16种
若3个碱基对组成1个基因有_____排列方式
若4个碱基对组成1个基因有_____排列方式
若n个碱基对组成1个基因有_____排列方式
……
64种
256种
4n种
碱基排列顺序千变万化
DNA的多样性
资料二
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
DNA的特异性
二、DNA片段中的遗传信息
2022年4月1日，《Science》以封面形式介绍了人类基因组计划最新成果，20多年前完成的人类基因组计划遗漏了8%的DNA序列，这些遗漏的部分，主要是 DNA 序列高度重复的染色体中间部分的着丝粒、末端的端粒（在很大程度上之前被视为垃圾）。二十多年来，研究人员认为，这些区域可能在进化和疾病中发挥关键作用。在这次发表的最新成果中，由大约 100 名科学家组成的团队首次完成了对整个人类基因组的完整测序，并将完整结果发表在 Science 杂志上。
生命科学前沿关注
二、DNA片段中的遗传信息
小结： DNA的多样性和特异性
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。
--ATGCATG…..CATCCAT….GCTAG…..CCATCCCTAAGGACAG---
--TACGTAC…..GTAGGTA….CGATC…..GGTAGGGATTCCTGTC---
如果你是一名测序工程师，你认为自己的掌握的技术可以在哪些领域发挥作用？
练习与应用
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
练习与应用
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。
练习与应用
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。
练习与应用
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。

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