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第四节
基因通常是有遗传效应的DNA片段
第三章 基因的本质
目录
1.说明基因与 DNA 关系的实例
2.DNA 片段中的遗传信息
问题探讨
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。
【讨论】
1.为什么转基因鲤鱼的生长速率更快？
导入的生长激素基因在细胞内表达出生长激素，促进了鲤鱼的生长
问题探讨
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。
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
学习目标
1.举例说明基因通常是有遗传效应的DNA片段
2.掌握遗传信息的本质，理解 DNA 分子多样性和特异性的成因
3.构建基因、DNA、染色体、脱氧核苷酸的层次关系模型，明确各结构的定位及数量关系
说明基因与 DNA 关系的实例
基因=DNA
基因在染色体上
染色体是DNA的主要载体
说明基因与 DNA 关系的实例
【思考·讨论】分析基因与 DNA 关系
资料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。
正分裂的大肠杆菌，细胞内的DNA被染成红色
【思考】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？
（1）基因是DNA的片段
（2）一个DNA分子上有许多个基因
说明基因与 DNA 关系的实例
资料2 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。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。
基因能够控制生物的性状，也就是基因是有遗传效应的DNA片段
结论
说明基因与 DNA 关系的实例
资料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%。
（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
结论
说明基因与 DNA 关系的实例
【思考】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A
基因B
基因C
非基因片段
非基因片段
非基因片段
非基因片段
基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位，基因通常是具有遗传效应的DNA片段。
说明基因与 DNA 关系的实例
DNA的主要载体
染色体
主要的遗传物质
DNA
每条染色体上有1或2个DNA
每个DNA上有许多基因
基因
有遗传效应的DNA片段
每个基因有许多脱氧核苷酸
脱氧核苷酸
基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息
说明基因与 DNA 关系的实例
按照概念大小构建基因、DNA、染色体和细胞核的概念模型
细胞核
染色体
DNA
基因
每个基因都是特定的DNA片段
DNA片段中的遗传信息
DNA 只含有 4 种脱氧核苷酸，为什么能够储存大量的遗传信息呢？
一个DNA分子中有许多基因
有特定的遗传效应
蕴含大量的遗传信息
DNA片段中的遗传信息
7种音符
各种美妙旋律
26个英文字母
许许多多词汇、句子
4种碱基排列而成的脱氧核苷酸序列能够储存生物体中数量庞大的遗传信息吗？
DNA片段中的遗传信息
T
G
A
A
T
C
T
G
A
A
T
C
DNA分子结构：
外侧：
内侧：
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）
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
遗传信息：
DNA分子中碱基（或碱基对、脱氧核苷酸）的排列顺序
DNA片段中的遗传信息
【思考·讨论】分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性
资料1 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 种碱基的排列顺序却是可变的。
若1个碱基对组成1个基因，4种碱基对可形成____种基因。
若2个碱基对组成1个基因，4种碱基对可形成____种基因。
若n个碱基对组成1个基因，4种碱基对可形成____种基因。
41
42
4n
不同DNA分子的碱基数目不同
碱基排列顺序千变万化
DNA分子具有多样性
DNA片段中的遗传信息
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，而有些序列却会在生物体内重复许多次。
【讨论】你认为基因是碱基对随机排列成的DNA 片段吗？为什么？
不是，基因的碱基对排列顺序具有特异性。即特定的基因具有特定的碱基对排序。
基因具有特定的碱基排列顺序
基因具有特定的遗传效应
DNA分子具有特异性
DNA片段中的遗传信息
【讨论】
1.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？
（1）碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性
（2）碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性
2.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。
DNA片段中的遗传信息
碱基排列顺序的千变万化
DNA分子的多样性
碱基特定的排列顺序
生物体的多样性
生物体的特异性
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
生物多样性的直接原因是蛋白质的多样性
生物多样性的根本原因是遗传物质的多样性
DNA分子特异性
DNA片段中的遗传信息
【思考】所有的基因都是“具有遗传效应的DNA片段”吗？
它们的基因是具有遗传效应的RNA片段
艾滋病毒 流感病毒 SARS病毒
RNA
RNA
RNA
课堂小结
脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系
基因在染色体上呈线性排列
基本单位
特定脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息
每个基因含许多个脱氧核苷酸
具有遗传效应的DNA片段
每个DNA分子中含许多个基因
每条染色体上含有1个或2个DNA分子
主要载体
脱氧
核苷酸
（4种）
基因
DNA
染色体
随堂小测
1.下列关于基因、DNA、遗传信息和染色体的描述，错误的是( )
A.染色体是DNA的主要载体，每条染色体上有一个DNA分子
B.一个DNA分子中可以包含多个遗传信息互不相同的基因
C.碱基排列顺序的千变万化，构成了基因的多样性
D.生物体内，所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数
解析：A、染色体是DNA的主要载体，一条染色体上有1个或2个DNA分子，A错误；B、基因是具有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子中可以包含多个遗传信息互不相同的基因，B正确；C、碱基排列顺序的千变万化构成了DNA分子的多样性，C正确；D、基因是有遗传效应的DNA片段，因此不管是原核生物还是真核生物，体内所有基因的碱基总数均小于DNA分子，D正确。
A
随堂小测
2.基因通常是具有遗传效应的DNA片段，下列关于DNA和基因的说法中正确的是( )
A.DNA分子一条链的相邻两个基本单位A和T通过氢键相连
B.DNA分子中，每个脱氧核糖都连着两个磷酸基团和一个碱基
C.基因碱基排列顺序的多样性决定了基因的多样性
D.基因在染色体上呈线性排列，大肠杆菌无染色体就无基因
解析：A、在DNA分子中，相邻的两个碱基由脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖连接，A错误；B、环状DNA分子中，每个脱氧核糖都连着两个磷酸基团和一个碱基；链状DNA分子中，3’末端的脱氧核糖只连接了一个磷酸基团和一个碱基，B错误；C、一个基因含有许多个脱氧核苷酸，不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序不同，这决定了基因的多样性，C正确；D、基因在染色体上呈线性排列，大肠杆菌无染色体，但是有基因，D错误。故选C。
C
随堂小测
3.下列物质的层次关系由大到小的是( )
A.脱氧核苷酸→DNA→基因→染色体
B.染色体→DNA→基因→脱氧核苷酸
C.染色体→DNA→脱氧核苷酸→基因
D.基因→染色体→脱氧核苷酸→DNA
解析：A、DNA与蛋白质组成染色体，所以染色体应该是最大的层次，A错误；B、脱氧核苷酸是基因的基本组成单位，基因通常是有遗传效应的DNA的片段，DNA和蛋白质构成染色体，B正确；C、脱氧核苷酸是基因的基本组成单位，基因层次更大，C错误；D、DNA与蛋白质组成染色体，所以染色体应该是最大的层次，D错误。
B
THANKS
谢谢观看

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