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(共28张PPT)
§3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段
基因的本质
1.背景——问题探讨
讨论
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。
转基因鲤鱼(右)
为什么转基因鲤鱼的生长速率更快？
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。
1865
1952
1909
1910
1944
孟德尔
提出遗传因子概念，认为遗传因子决定生物性状。
摩尔根
通过实验证明基因位于染色体上，且呈线性排列。
赫尔希和蔡斯
揭示了DNA是噬菌体的遗传物质。
艾弗里
证明DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
约翰逊
提出用基因来代替遗传因子，但没有给基因的定义。
20世纪中叶
科学家
染色体主要是由两种物质组成——DNA和蛋白质
1928
格里菲斯
通过实验证明存在转化因子使R型活细菌转化为S型细菌。
1953
沃森和克里克
揭示DNA的双螺旋结构，遗传学跨入分子遗传学时代。
1.背景——基因研究史
1.背景——基因研究史
1条染色体
1个 DNA
1条染色体
2个 DNA
短硬毛
棒状眼
深红眼
朱红眼
截翅
红宝石眼
白眼
一条染色体上应该有许多个基因
基因在染色体上呈线性排列
DNA
蛋白质
染色质
染色体
DNA是染色体的组成成分,染色体是DNA的主要载体。
1.背景——基因研究史
短硬毛
棒状眼
深红眼
朱红眼
截翅
红宝石眼
白眼
一条染色体上应该有许多个基因
基因在染色体上呈线性排列
DNA
蛋白质
染色质
染色体
DNA是染色体的组成成分,染色体是DNA的主要载体。
基因和DNA是什么关系？
2. 基因与DNA关系
讨论
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？
不相同
DNA分子数<基因数目
不相同
基因碱基总数基因是
DNA片段
材料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分子上分布了大约4.4×103个基因，每个基因的平均长度约为1×103个碱基对。
2. 基因与DNA关系
讨论
材料二说明了基因的作用是什么？
如何理解基因具有遗传效应？
材料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
荧光的水母
正常光线（左）及紫外线照射下（右）的4只小鼠，其中3号小鼠为对照组，1、2、4号小鼠转入了绿色荧光蛋白基因。
基因的遗传效应是指能通过一定的方式控制生物体的性状等。
能指导蛋白质的合成，控制生物体的性状等，即有遗传效应。
2. 基因与DNA关系
讨论
材料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分子大约含有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 1.基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将其分隔开的；
2.DNA中存在大量的非基因片段。
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
非基因片段
非基因片段
材料三说明了基因在染色体上的特点是什么？
2. 基因与DNA关系
基因是DNA片段。
基因具有遗传效应,基因能控制生物性状。
资料一：
资料二：
资料三：
能否从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
归纳
基因在染色体上是不连续分布的。
总结
有遗传效应
DNA片段
2. 基因与DNA关系
概念完善
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：
HIV病毒
是生物体遗传的功能单位和结构单位。
基因是有遗传效应的DNA片段
3. DNA片段中的遗传信息
比较右图的两个DNA分子，找出它们在结构上有什么不同？
思考
T
A
G
C
A
T
C
G
A
T
G
C
T
A
C
G
导致DNA分子结构不同的原因是什么？
结论
碱基（对）的排列顺序的不同。
3. DNA片段中的遗传信息
A
T
A
T
C
G
G
C
G
若1个碱基对组成1个基因有_____排列方式
4种
3. DNA片段中的遗传信息
A
T
A
T
A
T
C
G
G
G
C
C
G
G
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
16种
3. DNA片段中的遗传信息
A
T
A
T
A
T
A
T
C
G
G
G
C
C
G
G
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
若3个碱基对组成1个基因有_____排列方式
4种
16种
64种
3. DNA片段中的遗传信息
A
T
A
T
G
A
T
C
A
T
C
G
G
G
C
C
G
G
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
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
4种
16种
64种
4n种
256种
碱基排列顺序千变万化
DNA的多样性
3. DNA片段中的遗传信息
前面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。
分析
结论
碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性。
基因不是碱基对随机排列成的DNA片段，而是碱基对特定顺序的排列。
3. DNA片段中的遗传信息
基因的多样性
基因的特异性
生物体多样性
生物体特异性
基因的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础
3. DNA片段中的遗传信息
染色体(质)
DNA+蛋白质
基因
脱氧核苷酸
一般
含1个
有许
多个
含成百
上千个
基本
单位
遗传效
应片段
成分
从数量上分析
从组成上分析
3. DNA片段中的遗传信息
研究表明，DNA分子能够储存足够量的遗传信息；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分子的多样性，而碱基的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性；DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。DNA分子上分布着多个基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段。
4. 练习与应用——概念检测
B
两种碱基对
4. 练习与应用——概念检测
染色体
DNA
基因
4. 练习与应用——拓展应用
DNA鉴定
4. 练习与应用——拓展应用
基因的多样性决定了表型的多样性
5. 习题训练
练1. 由80个碱基组成的DNA分子片段，可由其碱基对组成不同的序列而携带不同的遗传信息，其种类最多可达(　　)
4120
804
440
260
A
T
G
C
T
A
C
G
C
练2. 下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，错误的是(　　)
一个基因含有许多个脱氧核苷酸，细胞中的嘌呤碱基与嘧啶碱基数量不一定相等
基因通常是具有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上可含有成百上千个基因
染色体是DNA的主要载体，G和C含量较多的DNA分子更难以解旋
在DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸基团和一个碱基
D
A
T
G
C
T
A
C
G
5. 习题训练
1．（2019海南）下列有关大肠杆菌的叙述，正确的是（ ）
A．大肠杆菌拟核的DNA中有控制性状的基因
B．大肠杆菌中DNA分子数目与基因数目相同
C．在普通光学显微镜下能观察到大肠杆菌的核糖体
D．大肠杆菌分泌的蛋白，需要经过内质网加工
6. 高考链接
A
2．（2017海南）下列关于真核生物遗传物质和性状的叙述，正确的是（ ）
A．细胞中染色体的数目始终等于DNA的数目
B．有丝分裂有利于保持亲代细胞和子代细胞间遗传性状的稳定
C．细胞中DNA分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和
D．生物体中，一个基因决定一种性状，一种性状由一个基因决定
6. 高考链接
B
预习：基因指导蛋白质的合成
本课学习结束

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