資源簡介

(共22張PPT)
第3章 基因的本質
第4節 基因通常是有遺傳效應的DNA片段
問題探討
我國科學家將外源生長激素基因導入鯉魚的受精卵，培育出了轉基因鯉魚。與對照組相比，轉基因鯉魚的生長速率加快。
據科學家介紹，外源基因導入受體細胞后，必須整合到受體細胞的DNA上才能發揮作用。
1、為什么轉基因鯉魚的生長速度更快？
2、導入的外源基因是1個DNA分子，還是DNA分子的一段脫氧核苷酸序列？
因為外源生長激素基因整合到轉基因鯉魚的DNA中，并發揮了促進生長激素合成的功能，而生長激素可使鯉魚的生長速率加快。
導入的是DNA分子的一段脫氧核苷酸序列。
轉基因鯉魚（下）
復習：DNA與染色體的關系
1條染色體
1個DNA
1條染色體
2個 DNA
DNA是染色體的組成成分，染色體是DNA的主要載體。
2、一條染色體上有多個基因
1、基因在染色體上呈線性排列
3、染色體是基因的主要載體
基因與DNA之間的關系？
復習：基因與染色體的關系
熒光標記將基因定位在染色體上
一、說明基因與DNA關系的實例
【資料1】大腸桿菌細胞的擬核有1個DNA分子(圖A)，長度約為4.7×106個堿基對，在DNA分子上分布了大約4.4×103個基因，每個基因的平均長度約為1×103個堿基對。
一個DNA上含有多個基因。說明基因是一段DNA。
基因的堿基對總數 DNA分子的堿基對總數
<
<
DNA分子數目 基因數目
圖A 大腸桿菌
分析基因與DNA的關系
【資料2】生長在太平洋西北部的一種水母能發出綠色熒光（圖B），這是因為水母的DNA上有一段長度為5.17×103個堿基對的片段——綠色熒光蛋白基因。轉基因實驗表明，轉入了水母綠色熒光蛋白基因的轉基因鼠，在紫外線的照射下，也能像水母一樣發光（圖C）。
圖C 正常光線（左）和紫外線照射下（右）的4只小鼠，其中3號小鼠為對照，1、2、4號小鼠轉入了綠色熒光蛋白基因
圖B 發出綠色熒光的水母
分析基因與DNA的關系
一、說明基因與DNA關系的實例
水母這一熒光性狀為什么能在小鼠身上表現？
基因是特定的DNA片段，可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上去，從而獲得某種性狀，所以基因是遺傳物質的結構單位。
分析基因與DNA的關系
一、說明基因與DNA關系的實例
【資料3】人類基因組計劃測定的是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DNA分子。這24個DNA分子大約含有31.6億個堿基對，其中，構成基因的堿基數占堿基總數的比例不超過2%。
構成基因的堿基數 < 堿基總數
這說明并不是隨便一段DNA就稱為基因。基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因。
分析基因與DNA的關系
一、說明基因與DNA關系的實例
基因
非基因片段
基因A
基因B
基因C
含有3個基因的DNA片段的模式圖
-----ATGCATGCATCCATGCTAGCCATCCCTAAGGACAG-----
-----TACGTACGTAGGTACGATCGGTAGGGATTCCTGTC-----
結論：一個DNA分子上有許多個基因，每一個基因都是特定DNA片段，有著特定的遺傳效應。
基因是有遺傳效應的DNA片段
基因
指具有復制、轉錄、翻譯、重組突變及調控等功能。
一、說明基因與DNA關系的實例
二、DNA片段中的遺傳信息
1個DNA分子上有許多個基因
具有特定的遺傳效應
每一個基因都是特定的DNA片段
DNA只含有4種脫氧核苷酸（分別含A、T、G、C4種堿基）
為什么能夠儲存大量的遺傳信息？
說明：DNA蘊含大量的遺傳信息
分析脫氧核糖核酸序列與遺傳信息的多樣性
閱讀課本P58-59的材料，討論以下問題：
1.如果是100個堿基對組成1個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的結構特點分析生物體具有多樣性和特異性的原因嗎？
3.在刑偵領域，DNA能像指紋一樣用來鑒定個人身份。結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依據嗎？
4.你認為基因是堿基對隨機排列成的DNA片段嗎？為什么？
二、DNA片段中的遺傳信息
1.如果是100個堿基對組成1個基因可能組合成多少種基因？
4100種
堿基排列順序的千變萬化，構成了DNA的多樣性，而堿基特定的排列順序，又構成了每個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基礎。
2.怎樣理解DNA的多樣性和特異性？你能從DNA的結構特點分析生物體具有多樣性和特異性的原因嗎？
結論：DNA分子具有多樣性
結論：DNA分子具有特異性
二、DNA片段中的遺傳信息
DNA特異性的應用：
刑事偵破、尸體鑒定、親子鑒定、判斷親緣關系遠近等
3.在刑偵領域，DNA能像指紋一樣用來鑒定個人身份。結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依據嗎？
在人類的DNA中，脫氧核苷酸序列的多樣性表現為每個人的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。
4.你認為基因是堿基對隨機排列成的DNA片段嗎？為什么？
基因不是堿基對隨機排列構成的DNA片段。理論上，所有堿基對的隨機排列都能構成基因，但是在生物的進化過程中，由于自然選擇的作用，環境只選擇能與其相適應的物質或生物，因此一些隨機排列的脫氧核苷酸序列會因不被選擇而消失。
二、DNA片段中的遺傳信息
DNA可以像指紋一樣用來識別身份，這種方法就是DNA指紋技術。
應用DNA指紋技術時，首先需要用合適的酶將待檢測的樣品DNA切成片段，然后用電泳的方法將這些片段按大小分開，再經過一系列步驟，最后形成如下圖所示的DNA指紋圖。
因為每個人的DNA指紋圖是獨一無二的，所以我們可以根據分析指紋圖的吻合程度來幫助確認身份。此外，DNA指紋技術還可以用于親子鑒定、死者遺骸的鑒定等。
DNA 指紋圖
拓展：DNA指紋技術
研究表明，DNA能夠儲存足夠量的遺傳信息；遺傳信息蘊藏在4種堿基的排列順序之中；堿基排列順序的千變萬化，構成了DNA的多樣性，而堿基特定的排列順序，又構成了每個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基礎。DNA上分布著許多個基因，基因通常是有遺傳效應的DNA片段。
二、DNA片段中的遺傳信息
1.穩定性：是指DNA雙螺旋空間結構的相對穩定性。每個特定的DNA分子中，堿基的數量和排列順序穩定不變。
2.多樣性：盡管組成DNA的堿基只有四種，而四種堿基的配對方式只有兩種，但是堿基的排列順序可以千變萬化，因而構成了DNA的多樣性。
3.特異性：每個特定的DNA分子中都存在特定的堿基排列順序，而特定的堿基排列順序中有遺傳效應的片段代表遺傳信息，所以每個特定的DNA分子中都儲存著特定的遺傳信息，這種特定的堿基排列順序就構成了每個DNA分子的特異性。
二、DNA片段中的遺傳信息
DNA結構的特性
有些病毒的遺傳物質是RNA，如人類免疫缺陷病毒（艾滋病病毒）、流感病毒等。對這類病毒而言，基因就是有遺傳效應的RNA片段。
基因通常是有遺傳效應的DNA片段
艾滋病病毒
注意：DNA分子中含有沒有遺傳效應的片段，這些沒有遺傳效應的片段不叫基因。
艾滋病病毒
煙草花葉病毒
流感病毒
二、DNA片段中的遺傳信息
編碼區
非編碼區
非編碼區
內含子
外顯子
1、編碼區
2、非編碼區 ：調控遺傳信息表達的核苷酸序列，不編碼蛋白質。
外顯子：能編碼蛋白質的序列
內含子：不能編碼蛋白質的序列
拓展：真核細胞的基因結構
三、基因與染色體、DNA、脫氧核苷酸之間的關系
染色體
DNA
基因
脫氧核苷酸
基因通常是有遺傳效應的DNA片段
基因中的脫氧核苷酸排列順序代表著遺傳信息
DNA是主要的遺傳物質
每個DNA分子
上有許多基因
每個基因由許多脫氧核苷酸組成
每條染色體上有一個或2個DNA分子
染色體是DNA的主要載體
練習與應用
一、概念檢測
1. 科學研究發現，未經人工轉基因操作的番薯都含有農桿菌的部分基因，而這些基因的遺傳效應促使番薯根部發生膨大產生了可食用的部分，因此番薯被人類選育并種植。下列相關敘述錯誤的是 （ ）
A.農桿菌這些特定的基因可以在番薯細胞內復制
B.農桿菌和番薯的基因都是4種堿基對的隨 機排列
C.農桿菌和番薯的基因都是有遺傳效應的DNA片段
D.農桿菌這些特定的基因可能在自然條件下轉入了番薯細胞
B
2.整理總結染色體、DNA和基因三者之間的關系，并以你認為最簡明的形式表示出來。
（1）如下圖所示：
（2）文字：基因是染色體上具有遺傳效應的DNA片段。
染色體
DNA
基因
練習與應用
二、拓展應用
1.最可能采取DNA鑒定的方法。因為每種生物的DNA具有特異性，只有將“山羊”的DNA與斑羚的DNA進行比對，才能確定這種“山羊肉”是否來自國家二級保護動物斑羚。
2. 人臉識別技術的前提是每個人都有獨特的面部特征，而這些都是由基因決定的，這說明了基因的特異性；每個人的基因都有區別，又反映了基因的多樣性。
練習與應用

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