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(共34张PPT)
3.4 基因通常是有遗传
效应的DNA片段
问题探讨
我国科学家将外源生长激素导入鲤鱼的受精卵，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。
讨论：
为什么转基因鲤鱼的生长速率更快？
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。
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。
问题探讨
我国科学家将外源生长激素导入鲤鱼的受精卵，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。
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。
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。
说明基因与DNA关系的实例
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。
① 大肠杆菌一个DNA上含有多个基因。说明基因是一段DNA。
② 4.4 103 1 103 < 4.7 106
说明DNA某些序列不是基因。
实例1：
说明基因与DNA关系的实例
生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光（图B），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。
绿色荧光蛋白基因
说明：基因是特定的DNA片段，可以控制某种性状。
控制合成
绿色荧光蛋白
发出
绿色荧光
实例2：
说明基因与DNA关系的实例
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（图C）。
基因是可以切除，拼接到其他生物的DNA上去，在其他生物体中表现出该性状。
说明：基因是遗传的结构与功能的单位。
实例2：
说明基因与DNA关系的实例
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%。
人的一个DNA分子上有很多个基因片段，也有很多个非基因片段。
实例3：
说明基因与DNA关系的实例
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？
生物体内的DNA分子数目小于基因数目，生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数。
这说明基因的DNA片段，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。
讨论：
说明基因与DNA关系的实例
2. 你如何理解基因具有遗传效应？本节“问题探讨”中提到的生长激素基
因的遗传效应是什么？
提示：如能够指导相应蛋白质的合成、控制生物体的性状等。
“问题探讨”中提到的生长素基因的遗传效应是使鲤鱼的生长速率加快。
讨论
说明基因与DNA关系的实例
3. 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。
实例1
大肠杆菌DNA
实例3
人的DNA
实例2
转基因实验
基因是一个DNA片段
基因可以控制某种性状
基因具有遗传效应
基因是具有遗传效应的DNA片段
DNA片段中的遗传信息
分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性
思考·讨论
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，而骨架内测4种碱基的排列顺序却是可变的。
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（这仅仅是假设）；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。
资料1
资料2
DNA片段中的遗传信息
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。
分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性
思考·讨论
DNA片段中的遗传信息
1. 如果是100个碱基对组成1个基因，
可能组合成多少种基因？
4100 种
5
3
5
3
A
T
C
G
G
C
T
A
G
C
碱基排列顺序蕴藏遗传信息
讨论
DNA片段中的遗传信息
2. 怎样理解DNA的多样性和特异性？
5
3
5
3
A
T
C
G
G
C
T
A
G
C
碱基排列顺序蕴藏遗传信息
碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性。
讨论
DNA片段中的遗传信息
3. 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？
5
3
5
3
A
T
C
G
G
C
T
A
G
C
碱基排列顺序蕴藏遗传信息
在人类的DNA种，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可以像指纹用来鉴别身份。
讨论
DNA片段中的遗传信息
4. 你认为基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？为什么？
5
3
5
3
A
T
C
G
G
C
T
A
G
C
碱基排列顺序蕴藏遗传信息
不是。
基因的碱基序列都有特定的排列顺序。
讨论
DNA片段中的遗传信息
总结
DNA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的多样性；而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性；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。
DNA分布着许多个基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段。
DNA片段中的遗传信息
总结
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）、流感病毒等；对于这类病毒而言，基因就是遗传效应的RNA片段。
RNA
蛋白质外壳
烟草花叶病毒的示意图（左）和电镜照片（右）
RNA
表面S蛋白
M蛋白
E蛋白
新型冠状病毒的超微结构图
DNA片段中的遗传信息
总结
基因—DNA—染色体之间的关系
染色体
① 染色体是DNA的主要载体
DNA
基因
①
②
② DNA和蛋白质组成染色体
染色体
DNA
基因
DNA片段中的遗传信息
总结
基因—DNA—染色体之间的关系
染色体
③ 基因在染色体上呈线性排列
DNA
基因
④ 染色体是基因的主要载体
③
④
染色体
DNA
基因
DNA片段中的遗传信息
总结
基因—DNA—染色体之间的关系
染色体
⑤ DNA是基因的载体
DNA
基因
⑥ 基因是具有遗传效应的DNA片段
⑥
⑤
染色体
DNA
基因
DNA片段中的遗传信息
总结
脱氧核苷酸—基因—DNA—染色体之间的关系
染色体
DNA
基因
脱氧核苷酸
是主要的遗传物质
是遗传物质的结构和功能单位
是DNA的主要载体，每条染色体上有1个或2个DNA分子
基因是有遗传效应的DNA片段，每个DNA分子上有许多基因
基因种脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息，每个基因含有许多脱氧核苷酸
练习与应用
一、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 （ ）
农杆菌这些特定的基因可以在番薯细胞内复制
农杆菌和番薯的基因都是4种碱基对的随机排列
农杆菌和番薯的基因都是有遗传效应的DNA片段
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
一、概念检测
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
练习与应用
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。
练习与应用
二、拓展应用
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。
练习与应用
一、选择题
本章介绍的艾弗里的实验、赫尔希和蔡斯的实验都证明DNA是遗传物质，这两个实验在设计思路上的共同点是 （ ）
A. 重组DNA片段，研究其表型效应
B. 去掉DNA片段，研究其表型效应
C. 设法分别研究DNA和蛋白质各自的效应
D. 应用同位素标记技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递
C
复习与提高
一、选择题
2. 在噬菌体侵染细菌的实验中，下列对噬菌体外壳蛋白质合成的描述，正确的是 （ ）
氨基酸原料和酶来自细菌
氨基酸原料和酶来自噬菌体
氨基酸原料来自细菌，酶来自噬菌体
氨基酸原料来自噬菌体，酶来自细菌
A
复习与提高
一、选择题
3. 烟草花叶病毒（TMV）和车前草病毒（HRV）同属于RNA病毒，都可以使烟草患病。将TMV的RNA和HRV的蛋白质外壳混合后感染烟草叶片，使烟草患病，可能观察到的现象是 （ ）
能检测到TMV的RNA和蛋白质
能检测到HRV的RNA和蛋白质
能检测到TMV的RNA和HRV的蛋白质
能检测到HRV的RNA和TMV的蛋白质
A
复习与提高
一、选择题
4. 研究人员对数千种生物的DNA碱基序列进行测定发现，没有任何两个物种的DNA序列是一样的。DNA具有多样性的主要原因是 （ ）
DNA由4种碱基组成
DNA具有规划的双螺旋结构
DNA具有碱基互补配对的特点
DNA的碱基对有很多种不同的排列顺序
D
复习与提高
二、非选择题
1. DNA分子杂交技术可以用来比较不同种生物DNA分子的差异。当两种生物的DNA单
链具有互补的碱基序列时，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在
没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链（如右图所示）。形成杂合双链区的部位越多，说明这两种生物的亲缘关系越近，这是为什么？
物种A的DNA
物种B的DNA
杂合双链区
游离的单链
形成杂合双链区的部位越多，则DNA碱基序列的一致性越高，说明在生物进化过程中，DNA碱基序列发生的变化越小。因此亲缘关系越近。
复习与提高
二、非选择题
2. 科学家分析了多种生物DNA的碱基组成，一部分实验数据如以下两表所示。据表回
答下面的问题。
来源 A G T C A T G C 嘌呤
嘧啶
人 1.56 1.43 1.00 1.00 1.0
鲱鱼 1.43 1.43 1.02 1.02 1.02
小麦 1.22 1.18 1.00 0.97 0.99
结核分枝杆菌 0.4 0.4 1.09 1.08 1.1
生物 猪 牛 器官 肝 脾 胰 肺 肾 胃
（A+T） (G+C) 1.43 1.43 1.42 1.29 1.29 1.30
(1) 不同生物的DNA中4种脱氧核苷酸的比例相同吗？这说明DNA具有什么特点？
不同，这表明不同生物的DNA中脱氧核苷酸的组成不同，说明DNA的碱基排列顺序具有多样性。
复习与提高
二、非选择题
2. 科学家分析了多种生物DNA的碱基组成，一部分实验数据如以下两表所示。据表回
答下面的问题。
(2) 同种生物不同器官细胞的DNA中脱氧核苷酸的比例相同，这说明DNA具有什么特点？
为什么？不同生物的A、T之和与G、C之和的比值不一致，这说明了什么？为什么？
同种生物不同器官细胞的DNA中脱氧核苷酸的比例基本相同，这说明同种生物DNA的碱基组成具有一致性。这是因为同种生物不同器官的细胞中，DNA序列是相同的。
不同生物的A、T之和与G、C之和的比值不一致，这说明不同生物的碱基组成不同，表面了DNA的多样性。其原因是不同生物在漫长的进化过程中，形成了每种生物特有的DNA序列。
复习与提高
二、非选择题
2. 科学家分析了多种生物DNA的碱基组成，一部分实验数据如以下两表所示。据表回
答下面的问题。
(3) 除少数病毒外，所有生物的DNA都由4种相同的碱基组成，试从生命起源和进化的角度说明原因。
说明生物是由共同祖先进化而来的。
复习与提高

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