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第三章基因的本質(zhì)
第4節(jié) 基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段
教學(xué)目標(biāo)
目標(biāo)
01
02
03
舉例說明基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段
（生命觀念、科學(xué)思維）
運(yùn)用數(shù)學(xué)方法說明DNA的多樣性和特異性
（生命觀念、科學(xué)探究）
說明基因與DNA的關(guān)系
（生命觀念、科學(xué)思維）
基因追尋記
1865年，孟德爾：提出了
1909年，約翰遜：將“遺傳因子”命名為
1910年，摩爾根：證實(shí)了基因與染色體的關(guān)系
20世紀(jì)中葉：染色體主要是由兩種物質(zhì)組成的——
1944，艾弗里等；1952年，赫爾希及蔡斯：證明了
1953年：沃森、克里克提出了
基因
DNA是遺傳物質(zhì)
DNA雙螺旋結(jié)
構(gòu)模型
基因在染色體上，
且呈線性排列
DNA和蛋白質(zhì)
遺傳因子
1條染色體
1個(gè)DNA
1條染色體
2個(gè) DNA
DNA與染色體的關(guān)系
基因和染色體的關(guān)系？
短硬毛
棒狀眼
深紅眼
朱紅眼
截翅
紅寶石眼
白眼
一條染色體上應(yīng)該有許多個(gè)基因
基因在染色體上呈線性排列
DNA
蛋白質(zhì)
染色質(zhì)
染色體
DNA是染色體的組成成分,染色體是DNA的主要載體。
基因在染色體上
染色體是DNA的主要載體
什么關(guān)系？
DNA
蛋白質(zhì)
染色質(zhì)
染色體
短硬毛
棒狀眼
深紅眼
朱紅眼
截翅
紅寶石眼
白眼
說明基因與DNA的關(guān)系的實(shí)例
合作探究一：小組合作探究教材P57-58資料1、資料2、資料3，思考下列問題
2.根據(jù)資料1：能得出什么結(jié)論？
3.根據(jù)資料2：說明了什么？
1.生物體內(nèi)的DNA分子數(shù)目與基因數(shù)目相同么？生物體內(nèi)所有基因的堿基總數(shù)與DNA的堿基總數(shù)相同么？如果不同，說明了什么？
一
4.根據(jù)資料3：說明了什么？
資料一：大腸桿菌細(xì)胞的擬核有1個(gè)DNA分子，長度約為4. 7*106個(gè)堿基對，在DNA分子上分布著大約4.4*103個(gè)基因，每個(gè)基因的平均長度約為1*103個(gè)堿基對。
說明基因與DNA的關(guān)系的實(shí)例
一
DNA分子數(shù)目 基因數(shù)目
基因的堿基對總數(shù) DNA分子的堿基對總數(shù)
＜
＜
說明基因是DNA的片段
分析:
基因A
基因B
基因C
資料三： 人類基因組計(jì)劃測定的是24條染色體（22條常染色體+X+Y）上的DNA的堿基序列。其中，每條染色體上有1個(gè)DNA分子。這24個(gè)DNA分子大約有31.6億個(gè)堿基對，其中構(gòu)成基因的堿基數(shù)占堿基總數(shù)的比例不超過2%。
說明 基因不是連續(xù)分布在DNA上
（DNA中存在大量的非基因片段）
基因A
基因B
基因C
含有3個(gè)基因的DNA片段的模式圖
非基因片段
非基因片段
非基因片段
非基因片段
說明基因與DNA的關(guān)系的實(shí)例
一
說明基因與DNA的關(guān)系的實(shí)例
一
資料二：
綠色熒光蛋白基因
綠色熒光蛋白
控制合成
綠色熒光
發(fā)出
說明：基因具有遺傳效應(yīng)，能控制生物的性狀。
生長在太平洋西北部的一種水母能發(fā)出綠色熒光，這是因?yàn)樗傅腄NA上有一段長度為5.17 × 103個(gè)堿基對的片段——綠色熒光蛋白基因。轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)表明，轉(zhuǎn)入了水母綠色熒光蛋白基因的轉(zhuǎn)基因鼠，在紫外線的照射下，也能像水母一樣發(fā)光。
1.為什么轉(zhuǎn)基因鯉魚生長更快？
我國科學(xué)家將外源生長激素基因?qū)膈庺~受精卵，培育出轉(zhuǎn)基因鯉魚，與對照組相比，生長速度加快。
科學(xué)家介紹，外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，必須整合到受體細(xì)胞的DNA上才能發(fā)揮作用。
2.導(dǎo)入的外源基因是1個(gè)DNA分子，還是DNA分子的一段脫氧核苷酸序列？
外源生長激素基因在鯉魚細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，合成生長激素，使鯉魚的生長速率加快。
轉(zhuǎn)基因魚（左）
情景材料一
導(dǎo)入的是DNA分子的一段脫氧核苷酸序列。
7
5
合作探究二：
人類基因組計(jì)劃測定的是24條染色體（22條常染色體+X+Y）
1.已知果蠅體細(xì)胞染色體有8條，進(jìn)行“基因組測序”要測定其（ ）條染色體
2.已知豌豆體細(xì)胞2n=14，進(jìn)行“豌豆基因組測序”要測定其（ ）條染色體
說明基因與DNA的關(guān)系的實(shí)例
一
基因是DNA的片段，基因不是連續(xù)分布在DNA上的。
基因具有遺傳效應(yīng),基因能控制生物性狀。
資料1和3：
資料2：
歸納：
什么是基因？
合作探究三：能否給基因下一個(gè)定義，要求既能反映基因與DNA的關(guān)系，又能體現(xiàn)基因的作用。
基因是____________的__________。
基因的作用 與DNA的關(guān)系
有遺傳效應(yīng)
DNA片段
說明基因與DNA的關(guān)系的實(shí)例
一
大多數(shù)生物以DNA作為遺傳物質(zhì)，其基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段
有些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，如人類免疫缺陷病毒（艾滋病病毒）、流感病毒，試推測這些病毒的基因的本質(zhì)。
對于RNA病毒而言，其基因就是有遺傳效應(yīng)的RNA片段
RNA病毒
基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段
辯證思維：
完善概念:
構(gòu)建基因的概念
HIV病毒
說明基因與DNA的關(guān)系的實(shí)例
一
說明DNA蘊(yùn)含大量的遺傳信息
1個(gè)DNA分子上有許多個(gè)基因
每一個(gè)基因都是特定的DNA片段
基因具有特定的遺傳效應(yīng)
為什么DNA能夠儲(chǔ)存大量的遺傳信息？
二
DNA片段中的遺傳信息
分析脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣性
各種美妙旋律
許許多多詞匯、句子
無數(shù)個(gè)數(shù)（如電話號碼）
二
DNA片段中的遺傳信息
情景材料二
A
T
A
T
G
A
T
C
A
T
C
G
G
G
C
C
G
G
二
資料一：
若1個(gè)堿基對組成1個(gè)基因有_____排列方式
若2個(gè)堿基對組成1個(gè)基因有_____排列方式
若3個(gè)堿基對組成1個(gè)基因有_____排列方式
若n個(gè)堿基對組成1個(gè)基因有_____排列方式
4種
16種
64種
4n種
堿基排列順序千變?nèi)f化
DNA的多樣性
合作探究四：4種脫氧核苷酸能能夠儲(chǔ)存大量的遺傳信息嗎？
資料二
基因的堿基序列都有特定的排列順序
DNA的特異性
你認(rèn)為基因是堿基對隨機(jī)排列成的DNA片段嗎？
二
DNA片段中的遺傳信息
資料1的推算是建立在所有堿基對的隨機(jī)排列都能構(gòu)成基因這一假設(shè)上的。事實(shí)上，大部分隨機(jī)排列的脫氧核苷酸序列從來不曾出現(xiàn)在生物體內(nèi)，而有些序列卻會(huì)在生物體內(nèi)重復(fù)許多次。
合作探究三：
在刑偵、親子鑒定領(lǐng)域，DNA能像指紋一樣用來鑒定個(gè)人身份。結(jié)合脫氧核苷酸序列的多樣性和特異性，你能分析這一方法的科學(xué)依據(jù)嗎？
在人類的DNA中，核苷酸序列多樣性表現(xiàn)為每個(gè)人的DNA幾乎不可能完全相同，因此，DNA可以像指紋一樣用來鑒別身份。
二
DNA片段中的遺傳信息
三
DNA、基因與染色體三者的關(guān)系
基 因
染色體
脫氧核苷酸
DNA
每條染色體上含有1個(gè)或2個(gè)DNA分子
DNA是主要的遺傳物質(zhì)
每個(gè)DNA分子含有許多個(gè)基因
染色體是DNA的主要載體
基因在染色體上呈線性排列
基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段
是遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能單位
基因中的脫氧核苷酸
排列順序代表遺傳信息
遺傳因子
新名
蛋白質(zhì)+
染色質(zhì)
同種物質(zhì)
染色體
DNA
基因
脫氧核苷酸
染色體是DNA的主要載體
每個(gè)染色體上有一個(gè)或兩個(gè)DNA分子
基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片斷
脫氧核苷酸排列順序代表著遺傳信息
每個(gè)基因由許多脫氧核苷酸組成
是主要遺傳物質(zhì)
每個(gè)DNA分子含有許多個(gè)基因
DNA、基因與染色體三者的關(guān)系
4
練習(xí)與應(yīng)用
.
1.科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)人工轉(zhuǎn)基因操作的番薯都含有農(nóng)桿菌的部分基因，而這些基因的遺傳效應(yīng)促使番薯根部發(fā)生膨大產(chǎn)生了可食用的部分，因此番薯被人類選育并種植。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（ ）
A.農(nóng)桿菌這些特定的基因可以在番薯細(xì)胞內(nèi)復(fù)制
B.農(nóng)桿菌和番薯的基因都是4種堿基對的隨機(jī)排列
C.農(nóng)桿菌和番薯的基因都是有遺傳效應(yīng)的DNA片段
D.農(nóng)桿菌這些特定的基因可能在自然條件下轉(zhuǎn)入了番薯細(xì)胞
B
4.1 概念檢測
.
4.1 概念檢測
2.整理總結(jié)染色體、DNA和基因三者之間的關(guān)系，并以你認(rèn)為最簡明的形式表示出來。
染色體
DNA
基因
.
4.2 拓展應(yīng)用
1.在嚴(yán)查偷獵野生動(dòng)物的行動(dòng)中，執(zhí)法部門發(fā)現(xiàn)某餐館出售的一種烤肉比較可疑，餐館工作人員說是“山羊肉”，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)，執(zhí)法部門確定這種“山羊肉”來自國家二級保護(hù)動(dòng)物斑羚。你認(rèn)為執(zhí)法部門最可能采取哪種檢測方法 為什么
最可能采取DNA鑒定的方法。因?yàn)槊糠N生物的DNA具有特異性，只有將“山羊”的DNA與斑羚的DNA進(jìn)行比對，才能確定這種“山羊肉”是否來自國家二級保護(hù)動(dòng)物斑羚。
.
4.2 拓展應(yīng)用
2.我國一些城市在交通路口啟用了人臉識別技術(shù)，針對行人和非機(jī)動(dòng)車闖紅燈等違規(guī)行為進(jìn)行抓拍。這種技術(shù)應(yīng)用的前提是每個(gè)人都具有獨(dú)一無二的面孔。為什么人群中沒有一模一樣的兩個(gè)人呢
請你從生物學(xué)的角度評述人臉識別技術(shù)的可行性。
人臉識別技術(shù)的前提是每個(gè)人都有獨(dú)特的面部特征，而這些都是由基因決定的，這說明了基因的特異性；每個(gè)人的基因都有區(qū)別，反映了基因的多樣性。
一、 選擇題
1.本章介紹的艾弗里的實(shí)驗(yàn)、赫爾希和蔡斯的實(shí)驗(yàn)都證明DNA是遺傳物質(zhì)，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)思路上的共同點(diǎn)是 ( )
A.重組DNA片段，研究其表型效應(yīng)
B.去掉DNA片段，研究其表型效應(yīng)
C.設(shè)法分別研究DNA和蛋白質(zhì)各自的效應(yīng)
D.應(yīng)用同位素標(biāo)記技術(shù)，研究DNA在親代與子代之間的傳遞
2.在噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中，下列對噬菌體外殼蛋白質(zhì)合成的描述，正確的是 ( )
A.氨基酸原料和酶來自細(xì)菌
B.氨基酸原料和酶來自噬菌體
C.氨基酸原料來自細(xì)菌，酶來自噬菌體
D.氨基酸原料來自噬菌體，酶來自細(xì)菌
C
A
復(fù)習(xí)與提高
3.煙草花葉病毒(TMV)和車前草病毒(HRV)同屬于RNA病毒，都可以使煙草患病。將TMV的RNA和HRV的蛋白質(zhì)外殼混合后感染煙草 葉片，使煙草患病，可能觀察到的現(xiàn)象是 ( )
A.能檢測到TMV的RNA和蛋白質(zhì)
B.能檢測到HRV的RNA和蛋白質(zhì)
C.能檢測倒TMV的RNA和HRV的蛋白質(zhì)
D.能檢測到HRV的RNA和TMV的蛋白質(zhì)
4.研究人員對數(shù)千種生物的DNA堿基序列進(jìn)行測定發(fā)現(xiàn)，沒有任何兩個(gè)物種的DNA序列是 一樣的。DNA具有多樣性的主要原因是 ( )
A.DNA由4種堿基組成
B.DNA具有規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)
C.DNA具有堿基互補(bǔ)配對的特點(diǎn)
D.DNA的堿基對有很多種不同的排列順序
A
D
復(fù)習(xí)與提高
二、非選擇題
1、DNA分子雜交技術(shù)可以用來比較不同種生物DNA分子的差異。當(dāng)兩種生物的DNA單鏈具有互補(bǔ)的堿基序列時(shí)，互補(bǔ)的堿基序列就會(huì)結(jié)合在一起，形成雜合雙鏈區(qū)；在沒有互補(bǔ)堿基序列的部位，仍然是兩條游離的單鏈（如圖所示）。形成雜合雙鏈區(qū)的部位越多，說明這兩種生物的親緣關(guān)系越近，這是為什么？
形成雜合雙鏈區(qū)的部位越多，則DNA堿基序列的一致性越高，說明在生物進(jìn)化過程中，DNA堿基序列發(fā)生的變化越小，因此親緣關(guān)系越近。
2.科學(xué)家分析了多種生物DNA的堿基組成， 一部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如以下兩表所示。據(jù)表回答下面的問題。
生物 豬 牛 器官 肝 脾 胰 肺 腎 胃
(A+T)(G+C) 1.43 1.43 1.42 1.29 1.29 1.30
（1）不同生物DNA中4種脫氧核苷酸的比例相同嗎？這說明DNA具有什么特點(diǎn)？
不同。這表明不同生物的DNA中脫氧核苷酸的組成不同，說明DNA的堿基排列順序具有多樣性。
復(fù)習(xí)與提高
（2）同種生物不同器官細(xì)胞的DNA中脫氧核苷酸的比例基本相同，這說明DNA具有什么特點(diǎn)？為什么？不同生物的A、T之和與G、C之和的比值不一致，這說明了什么？為什么？
同種生物不同器官細(xì)胞的DNA中脫氧核苷酸的比例基本相同，這說明同種生物DNA的堿基組成具有一致性（特異性）
不同生物的A、T之和與G、C之和的比值不一致，這說明不同生物DNA的堿基組成不同，表明了DNA的多樣性。
其原因是不同生物在漫長的進(jìn)化過程中，形成了每種生物特有的DNA序列。
（3）除少數(shù)病毒外，所有生物的DNA都由4種相同的堿基組成，試從生命起源和進(jìn)化的角度說明原因。
說明生物是由共同祖先進(jìn)化而來的
復(fù)習(xí)與提高

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