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(共30張PPT)
第4節(jié)
基因通常是有遺傳效應(yīng)的 DNA 片段
我國(guó)科學(xué)家將外源生長(zhǎng)激素基因?qū)膈庺~(yú)的受精卵，培育出了轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)。與對(duì)照組相比，轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)的生長(zhǎng)速率加快。據(jù)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。
轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)（右）
討論
1．為什么轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)的生長(zhǎng)速率更快？
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？
因?yàn)橥庠瓷L(zhǎng)激素基因整合到轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)的DNA中，并發(fā)揮了促進(jìn)生長(zhǎng)激素合成的功能，而生長(zhǎng)激素可使鯉魚(yú)的生長(zhǎng)速率加快。
導(dǎo)入的是DNA 分子的一段脫氧核苷酸序列
基因在染色體上
必修二：
必修一：
染色體是DNA的主要載體
基因=DNA嗎？
1
2
說(shuō)明基因與DNA關(guān)系的實(shí)例
DNA片段中的遺傳信息
基因、DNA和染色體的關(guān)系
3
【資料1】大腸桿菌細(xì)胞的擬核有1個(gè)DNA分子（圖A），長(zhǎng)度約為4.7 × 106 個(gè)堿基對(duì)，在DNA分子上分布了大約4.4 × 103 個(gè)基因，每個(gè)基因的平均長(zhǎng)度約為1 × 103個(gè)堿基對(duì)。
圖A 正在分裂的大腸桿菌，細(xì)胞內(nèi)的DNA被染成紅色
【資料3】人類(lèi)基因組計(jì)劃測(cè)定的是24條染色體（22條常染色體+X+Y）上DNA的堿基序列。每條染色體上有一個(gè)DNA分子。這24個(gè)DNA分子大約含有31.6億個(gè)堿基對(duì)，其中，構(gòu)成基因的堿基數(shù)占?jí)A基總數(shù)的比例不超過(guò)2%。
1．生物體內(nèi)的 DNA 分子數(shù)目與基因數(shù)目相同嗎？生物體內(nèi)所有基因的堿基總數(shù)與 DNA 分子的堿基總數(shù)相同嗎？如果不同，說(shuō)明了什么？
分析【資料1】和【資料3】，填寫(xiě)下表：
DNA分 子數(shù) 總堿基數(shù) 基因數(shù) 平均每個(gè)基因的堿基對(duì)總數(shù) 比例（所有基因的堿基對(duì)總和/總堿基對(duì)）
大腸桿菌
人類(lèi)基因組計(jì)劃測(cè)定
1
4.7 × 106
4.4 × 103
1 × 103
44/47
24
（22+X+Y）
31.6億
約2.6萬(wàn)
不超過(guò)2%
一個(gè)DNA上是有多個(gè)基因的。
基因是DNA的片段。
1．生物體內(nèi)的 DNA 分子數(shù)目與基因數(shù)目相同嗎？生物體內(nèi)所有基因的堿基總數(shù)與 DNA 分子的堿基總數(shù)相同嗎？如果不同，說(shuō)明了什么？
DNA 分子數(shù)目< 基因數(shù)目
生物體內(nèi)所有基因的堿基總數(shù)< DNA 分子的堿基總數(shù)
說(shuō)明基因是DNA的片段，基因不是連續(xù)分布在DNA上的，而是由堿基序列將其分隔開(kāi)的。
思考討論
從【資料3】中看到構(gòu)成基因的堿基數(shù)占?jí)A基總數(shù)的比例不超過(guò)2%，那么其它片段呢？
這說(shuō)明并不是任意一段DNA都是基因，DNA上的基因并不連貫。
基因是DNA上的片段，但是一段DNA不一定是基因。
那什么樣的DNA片段是基因呢？
【資料2】生長(zhǎng)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(zhǎng)度為5.17 × 103 個(gè)堿基對(duì)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)基鼠，在紫外線的照射下，也能像水母一樣發(fā)光。
非轉(zhuǎn)基因鼠
轉(zhuǎn)基因熒光鼠
發(fā)出綠色熒光的水母
從【資料2】說(shuō)明了什么？
把水母的綠色熒光蛋白基因轉(zhuǎn)入動(dòng)物的體內(nèi)，從而此動(dòng)物出現(xiàn)了以前沒(méi)有的熒光性狀。說(shuō)明基因能控制生物的性狀。
轉(zhuǎn)基因熒光兔
轉(zhuǎn)基因熒光豬
基因是特定的DNA片段，可拼接到其它生物的DNA上去，有遺傳效應(yīng)，可獨(dú)立其作用。
2．你如何理解基因具有遺傳效應(yīng)？本節(jié)“問(wèn)題探討”中提到的生長(zhǎng)激素基因的遺傳效應(yīng)是什么？
3．請(qǐng)從 DNA 水平上給基因下一個(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。
綠色熒光蛋白基因控制合成綠色熒光蛋白，從而控制生物的性狀；生長(zhǎng)激素基因控制合成生長(zhǎng)激素，從而促使鯉魚(yú)的生長(zhǎng)速率。
基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。
思考討論
由剛才的三則資料說(shuō)明了DNA蘊(yùn)含了大量的遺傳信息。那么DNA是如何儲(chǔ)存遺傳信息的？DNA為什么能夠儲(chǔ)存大量的遺傳信息？
脫氧
核糖
P
A
脫氧
核糖
P
C
脫氧
核糖
P
G
脫氧
核糖
P
T
脫氧
核糖
P
T
C
脫氧
核糖
P
G
脫氧
核糖
P
A
脫氧
核糖
P
DNA分子的平面結(jié)構(gòu)圖
1.DNA的外側(cè)和內(nèi)側(cè)各有什么特點(diǎn)？這說(shuō)明是什么組成成分決定了DNA之間的差異？
2.如果4個(gè)堿基對(duì)組成1個(gè)基因，4種堿基對(duì)的排列可能形成多少種基因？
外側(cè)由磷酸和脫氧核糖交替連接構(gòu)成骨架，內(nèi)側(cè)是堿基對(duì)；
堿基對(duì)的不同決定了DNA之間的差異。
44
【情境1】如果17個(gè)堿基對(duì)組成1個(gè)基因，那么，4種堿基對(duì)的排列可能形成多少種基因？這說(shuō)明了什么？
【情境2】截至2022年11月15日，世界人口數(shù)量：80億。假設(shè)人類(lèi)基因組中1號(hào)染色體的第1個(gè)基因是由17個(gè)堿基對(duì)組成的，那么，17個(gè)堿基對(duì)的所有排列順序是否都有機(jī)會(huì)出現(xiàn)？你與你的同桌相比，這個(gè)基因的堿基排列順序完全相同的可能性有多大，這說(shuō)明什么？
417,大約172億種；
說(shuō)明：堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子的多樣性。
無(wú)法都出現(xiàn)；
說(shuō)明：堿基特定的排列順序，又構(gòu)成了每個(gè)DNA分子的特異性。
討論
1．如果是 100 個(gè)堿基對(duì)組成 1 個(gè)基因，可能組合成多少種基因？
2．怎樣理解 DNA 的多樣性和特異性？你能從 DNA 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析生物體具有多樣性和特異性的原因嗎？
4100
堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA的多樣性。
堿基特定的排列順序，又構(gòu)成了每個(gè)DNA分子的特異性。
DNA的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。
思考討論
3．在刑偵領(lǐng)域，DNA 能像指紋一樣用來(lái)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？
4．你認(rèn)為基因是堿基對(duì)隨機(jī)排列成的DNA 片段嗎？為什么？
在人類(lèi)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(lái)鑒別身份。
不是。基因的堿基序列都有特定的排列順序。
思考討論
【資料4】
研究表明，有些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA,如人類(lèi)免疫缺陷病毒、新冠病毒等。對(duì)這類(lèi)病毒而言，基因就是有遺傳效應(yīng)的RNA片段。
小結(jié)：
②堿基排列順序多樣性
堿基排列順序特異性
DNA多樣性
DNA特異性
生物多樣性
生物特異性
①遺傳信息蘊(yùn)藏在4種堿基的排列順序之中；
③DNA上分布著許多個(gè)基因，基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。
染色體
DNA是主要的 。
蛋白質(zhì)
DNA
基因
脫氧核苷酸
每個(gè)DNA分子含有 個(gè)基因
基因通常是有 的DNA片段（本質(zhì)）
基因在染色體上呈 。
基因是 的基本單位
染色體是DNA的 。
（DNA的載體還有 和 等）
每條染色體含有 個(gè)DNA分子
每個(gè)基因含有 個(gè)脫氧核苷酸
脫氧核苷酸（堿基）的 代表遺傳信息。
主要載體
線粒體
葉綠體
1個(gè)或2
遺傳物質(zhì)
多
遺傳效應(yīng)
線性排列
決定生物性狀
許多個(gè)
排列順序
一、概念檢測(cè)
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(lèi)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(duì)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
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(jiǎn)明的形式表示出來(lái)。
基因是染色體上具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。
二、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(mén)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(shuō)是“山羊肉”，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)，執(zhí)法部門(mén)確定這種“山羊肉”來(lái)自國(guó)家二級(jí)保護(hù)動(dòng)物中華斑羚。你認(rèn)為執(zhí)法部門(mén)最可能采取哪種檢測(cè)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(duì)，才能確定這種“山羊肉”是否來(lái)自國(guó)家二級(jí)保護(hù)動(dòng)物斑羚。
2．我國(guó)一些城市在交通路口啟用了人臉識(shí)別技術(shù)，針對(duì)行人和非機(jī)動(dòng)車(chē)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(wú)二的面孔。為什么人群中沒(méi)有一模一樣的兩個(gè)人呢？請(qǐng)你從生物學(xué)的角度評(píng)述人臉識(shí)別技術(shù)的可行性。
人臉識(shí)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(shuō)明了基因的多樣性。
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
C
2．在噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中，下列對(duì)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(lái)自細(xì)菌
B．氨基酸原料和酶來(lái)自噬菌體
C．氨基酸原料來(lái)自細(xì)菌，酶來(lái)自噬菌體
D．氨基酸原料來(lái)自噬菌體，酶來(lái)自細(xì)菌
A
3．煙草花葉病毒（TMV）和車(chē)前草花葉病毒（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(cè)到TMV的RNA和蛋白質(zhì)
B．能檢測(cè)到HRV的RNA和蛋白質(zhì)
C．能檢測(cè)到TMV的RNA和HRV的蛋白質(zhì)
D．能檢測(cè)到HRV的RNA和TMV的蛋白質(zhì)
A
4．研究人員對(duì)數(shù)千種生物的DNA堿基序列進(jìn)行測(cè)定發(fā)現(xiàn)，沒(méi)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(duì)的特點(diǎn)
D．DNA的堿基對(duì)有很多種不同的排列順序
D
二、非選擇題
1．DNA分子雜交技術(shù)可以用來(lái)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(méi)有互補(bǔ)堿基序列的部位，仍然是兩條游離的單鏈（如下圖所示）。形成雜合雙鏈區(qū)的部位越多，說(shuō)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(shuō)明在生物進(jìn)化過(guò)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．某科學(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(wèn)題。
（1）不同生物的DNA中4種脫氧核苷酸的比例相同嗎？這說(shuō)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(shuō)明DNA的堿基排列順序具有多樣性。
（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(shuō)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(shuō)明了什么？為什么？
2．某科學(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(wèn)題。
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(shuō)明同種生物DNA的堿基組成具有一致性。這是因?yàn)橥N生物不同器官的細(xì)胞中，DNA序列是相同的。
不同生物的A、T之和與G、C之和的比值不一致，這說(shuō)明不同生物的堿基組成不同，表明了DNA的多樣性。其原因是不同生物在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中，形成了每種生物特有的DNA序列。
2．某科學(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(wèn)題。
（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(shuō)明原因。
說(shuō)明生物是由共同祖先進(jìn)化而來(lái)的。
Thanks.

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