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(共30张PPT)
第三章 基因的本质
第4节 基因是有遗传效应的DNA片段
1.理解并概括基因与DNA的关系。
2.通过应用数学方法理解并掌握DNA分子的多样性和特异性。
自学指导一
P57-P58，到DNA片段中的遗传信息，3分钟
1.问题探讨的2个题。
2.分析资料1和资料3回答：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？
3.分析资料2回答：
（1）该实验的自变量是什么？为何设置3号小鼠？
（2）基因与生物体的性状之间有什么关系？
（3）基因能在不同生物个体之间转移并表达吗？4.请从DNA水平上给基因下一个定义，既能反应基因与DNA的关系，又能体现基因的作用。
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。
1.为什么转基因鲤鱼生长更快？
2.导入的外源基因是一个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。
导入的是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列。
资料一：
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。
一、说明基因和DNA关系的实例
个数 总碱基对数
DNA
基因
1个
470万
4400个
440万
基因数目 ____ DNA分子数目
DNA分子的碱基总数____ 基因的碱基总数
一个DNA上含有多个基因
结论:
分析资料：
基因A
基因B
基因C
非基因片段
非基因片段
非基因片段
＞
＞
DNA 中存在非基因片段
基因是DNA的片段，DNA 中存在非基因片段。
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。
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
（1）该实验的自变量是什么？为何设置3号小鼠？
是否导入绿色荧光蛋白基因；
起对照作用。
正常光线（左）及紫外线照射下的4只小鼠
绿色荧光蛋白基因
（2）基因与生物体的性状之间有什么关系？
（3）基因能在不同生物个体之间转移并表达吗？
可以；可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上去，从而获得某种性状的表达，它是结构单位，是切实存在的。
绿色荧光蛋白
控制合成
绿色荧光
发出
说明：基因是特定的DNA片段，可以控制某种性状。
（4）资料2能说明什么？
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（≈3万个）的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。
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！
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
这同样说明基因是DNA片段，基因不是连续分布在DNA上的，而是由大量非基因的碱基序列将其分隔开。
结论:
实例1
实例3
大肠杆菌DNA
人的DNA
实例2
转基因实验
基因具有遗传效应
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。
基因是____________的__________。
基因的作用 与DNA的关系
有遗传效应
DNA片段
基因是一个DNA片段
基因可以控制某种性状
自学指导二
自学课本P58-P59，思考以下问题：
1.DNA的哪部分结构可以代表遗传信息？概括什么是遗传信息？
2.若长度为100个碱基对的脱氧核苷酸序列组成一个基因，那么100个碱基对可以排列成多少种基因？
3.基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？为什么？
4.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？
5.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？
6.完善基因的概念（从DNA、RNA两方面）。
分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性
思考：4种脱氧核苷酸能组成许多脱氧核苷酸序列吗？能够储存大量的遗传信息吗？
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无数个数（如电话号码）
二、DNA片段中的遗传信息
DNA片段中的遗传信息
5’
3’
5’
3’
外侧：
内侧：
1.哪部分可以代表遗传信息？
遗传信息就蕴藏在4种碱基的排列顺序之中
2.遗传信息：
DNA分子中碱基（或碱基对 、脱氧核苷酸）的排列顺序。
基本骨架，由脱氧核糖和磷酸交替连接（固定不变）
4种碱基对的排列（可变）
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。
基 因 排列种数
1个碱基对组成一个基因
2个碱基对组成一个基因
4×4（42）
...
N个碱基对
4N
3个碱基对...
4×4×4（43）
...
41
资料1
计算公式：可能的基因种类=4100
3.若长度为100个碱基对的脱氧核苷酸序列组成一个基因，那么100个碱基对可以排列成多少种基因？
碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性。
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（有些出现过的又因为不能表达出某种适应环境的性状，在长期进化过程中被逐渐淘汰掉），而有些序列却会在生物体内重复许多次。
——不是；特定的基因有特定的碱基排列顺序，说明DNA分子具有特异性。
4.基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？为什么？
基因的多样性决定了物种的多样性
碱基排列顺序多样性
DNA分子多样性
生物多样性
碱基排列顺序特异性
DNA分子特异性
生物特异性
DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的基础。
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？
5.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。
特异性
（1）图中的几号可能是罪犯？
1号
（2）图中的一个片段就是一个基因吗？
不是
DNA指纹图
受害者
从受害者身上分离的毛发样品
怀疑对象
补充：DNA指纹技术
DNA指纹技术的实质是把DNA作为像指纹那样来识别不同的人，因为每个人的DNA指纹图是独一无二的，所以我们可以根据分析指纹图的吻合程度来帮助确认身份。同一个人的不同组织如血液、肌肉、毛发、精液等产生的DNA指纹图形完全一致。
应用：刑事侦查、亲子鉴定等
大多数生物以DNA作为遗传物质，其基因是有遗传效应的DNA片段
有些病毒的遗传物质是RNA，如人类免疫缺陷病毒（艾滋病病毒）、流感病毒，试推测这些病毒的基因的本质。
对于RNA病毒而言，其基因就是有遗传效应的RNA片段
RNA病毒
基因通常是有遗传效应的DNA片段
辩证思维：
完善概念:
是生物体遗传的功能单位和结构单位。
6.完善基因的概念:
基因是有遗传效应的DNA片段
基因、染色体、蛋白质、性状的关系：
染色体
DNA
基因
脱氧核苷酸
染色体是 __ 的主要载体
DNA
每条染色体上有 __ 个DNA分子
1个或2
DNA是主要的_________
遗传物质
基因：________的DNA片段
遗传效应
每个DNA分子上有 个基因
多
基因在染色体上
呈 排列
线性
是控制生物体 的基本单位
性状
每个基因由许多 __ 组成
脱氧核苷酸
基因中 __ 排
列顺序代表着遗传信息
脱氧核苷酸
课堂小结
理解记忆
1）遗传信息蕴藏在4种碱基的__________中;
排列顺序
2）碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的______;
多样性
3）______的碱基的排列顺序，构成了每一个DNA分子的_________;
特定
特异性
4）DNA的________和________是生物体多样性与特异性的物质基础。
多样性
特异性
5）DNA分子上分布多个基因，________是有遗传效应的DNA片段。
基 因
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
染色体
DNA
基因
脱氧核苷酸
理解DNA、基因与染色体的关系
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
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。

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