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第三章 基因的本质
第4节 基因通常是具有遗传效应的DNA片段
基因与DNA的关系？
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
基因A
基因B
基因C
含有3个基因的DNA片段的模式图
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
结论: 基因是DNA的片段，DNA 中存在非基因片段。
一、说明基因与DNA关系的实例
实例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%。（补充笔记）（测果蝇的）
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。
基因A
基因B
基因C
含有3个基因的DNA片段的模式图
1.1 说明基因和DNA关系的实例
基因A
基因B
基因C
含有3个基因的DNA片段的模式图
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？
讨论
基因是DNA的片段；
一个DNA分子上有许多个基因；
基因的碱基总数结 论
一、说明基因与DNA关系的实例
实例2：
太平洋西北部一种水母能发出绿色荧光，其DNA上有一段长度为5.17×103个碱基对片段——绿色荧光蛋白基因。实验表明，转入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。
实验说明：
基因是具有遗传效应的特定DNA片段，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。
请结合上述材料给基因下一个定义，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DNA片段
基因具有遗传效应
基因是具有遗传效应的DNA片段
基因A
基因B
基因C
知识点(一)　说明基因与DNA关系的实例
1．说明基因与DNA关系的实例
独立性
许多
部分
性状
DNA
遗传效应
有遗传效应的DNA
知识点(一)　说明基因与DNA关系的实例
特别提醒：基因与DNA的关系
(1)基因与NA不是一对一的关系，一个DNA分子有多个基因。
(2)并不是DNA分子任意一段序列都能构成基因，基因通常是具有遗传效应的DNA片段。
*基因是有遗传效应的DNA片段。
DNA=遗传效应片段+非遗传效应片段
（基因片段）
（非基因片段）
DNA
分子
基因片段
非基因片段
（不能表达相应的性状）
艾滋病病毒
基因是有遗传效应的RNA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。
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
对于RNA病毒而言，其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
>
<
目标一
DNA片段中的遗传信息
资料4：
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；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1个基因，则可能形成64（即4×4×4）种基因。
二、DNA片段中的遗传信息
基 因 排列种数
1个碱基对组成 41
2个碱基对组成
4×4（42）
...
n个碱基对组成
4n
3个碱基对组成
4×4×4（43）
...
遗传信息的种类（基因的种类）：4n
（n表示碱基对数）
1．如果有100个碱基对，可能组合成多少种基因？
若1个碱基对组成1个基因
若2个碱基对组成1个基因
若3个碱基对组成1个基因
4种
41
16种
4x4（42）
64种
4x4x4（43）
若n个碱基对组成1个基因
4n
……
……
4100 种基因
n 指对数
活动2
DNA片段中的遗传信息
T
C
G
A
T
A
G
C
T
A
遗传信息——基因中特定的碱基（碱基对、脱氧核苷酸）排列顺序
遗传信息：（3种表达方式）
基因中碱基的排列顺序
基因中碱基对的排列顺序
基因中脱氧核苷酸的排列顺序
资料1
思考 讨论
分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性
T
C
G
A
T
A
G
C
T
A
遗传信息
基本骨架
碱基排列顺序千变万化
DNA的多样性
若1个碱基对组成1个基因
若2个碱基对组成1个基因
若3个碱基对组成1个基因
4种
16种
64种
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种碱基的排列顺序与遗传信息的多样性却是可变的。
资料2：前面数学模型模拟探究是建立在所有碱基对的随机排列都能构成基因这一假设下的。事实上，大部分随机排列的碱基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数千甚至数百万次。
在生物体内，基因中的碱基并不是随机排列的。
具有特定的遗传效应
你认为基因是碱基对随机排列成的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
碱基特定的排列顺序，构成了DNA的特异性。
思考 讨论
分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性
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。
拓展1
DNA分子的特性
1
稳定性
①两条链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构
②外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接成基本骨架
③内侧：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对， 遵循碱基互补配对原则。
2
多样性
长链中的碱基对的排列顺序千变万化。
（有n对碱基对，理论上排列方式有4n )
DNA分子有多少种？4n
3
特异性
每一个DNA分子具有特定的碱基（对）排列顺序。
全方位理解“基因”
①本质上：
②结构上：
③功能上：
④位置上：
基因是含有特定遗传信息的核苷酸序列
基因通常是遗传效应的DNA片段
基因是遗传物质的结构和功能的基本单位
基因在染色体上呈线性排列
染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸之间的关系
染色体
DNA
基因
脱氧核苷酸
染色体是DNA的主要载体
每个染色体上有1或2个DNA分子
基因通常是有遗传效应的DNA片段
每个DNA分子上有许多基因
基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息
每个基因由许多脱氧核苷酸组成
DNA是主要的遗传物质
细胞核
按照概念大小构建基因、DNA、染色体和细胞核的概念模型。
染色体
DNA
基因
基因是染色体上具有遗传效应的DNA片段。
（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
从受害者体内分离的精液样品
怀疑对象
—— 真相永远只有一个 ！
二、DNA指纹技术的应用
分析甲乙丙三种生物的亲缘关系
具有互补碱基序列的DNA单链，可以通过碱基对之间形成氢键等，形成稳定的杂合双链区。不能互补的区域则会形成环。
杂合双链区的比例越大，则亲缘关系越近。
DNA分子杂交技术 教材P62
知识拓展
（1）图中B是__________，A是________，G是________。
（2）每个F含有_______个E，每个E中可以由__________个D 组成。
脱氧核糖
含N碱基
蛋白质
很多
成百上千
F DNA
C 磷酸
A
E 基因
B糖
H 染色体
D 脱氧核苷酸
G
（3）从分子水平看E和F的关系是_____________________________。
（4）F的基本组成单位是图中的______。
（5）遗传信息是_______________的排列顺序。
基因是有遗传效应的DNA片段
D
D（脱氧核苷酸）
+
课堂练习
1.简答以下各空内容
练习与运用
概念检测
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
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

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