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1、第第4节节 基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段片段第三章第三章 基因的本质基因的本质（1 1）豌豆有哪些性状？）豌豆有哪些性状？（2 2）孟德尔认为性状是受什么控制的？）孟德尔认为性状是受什么控制的？（3 3）艾弗里的研究认为，肺炎双球菌有）艾弗里的研究认为，肺炎双球菌有无荚膜的性状是受什么控制的？无荚膜的性状是受什么控制的？高茎、矮茎、圆粒、皱粒高茎、矮茎、圆粒、皱粒受遗传因子即基因控制。受遗传因子即基因控制。受受DNA DNA 控制。控制。那么，基因那么，基因=DNA=DNA吗？吗？复习回顾复习回顾问题一问题一 资料1人类的染色体资料3一、说明基因与一、说明基因与DNADNA关
2、系的实例关系的实例阅读阅读P55P55“资料分析资料分析”中的资料中的资料1 1和和3 3，阅读阅读P55P55“资料分析资料分析”中的资料中的资料1 1和和3 3，填写下表：，填写下表：DNA分分子数子数 总碱基总碱基对数对数 基因数基因数 平均每个平均每个基因的碱基因的碱基对总数基对总数 比例（基因比例（基因的碱基对的碱基对/总总碱基对）碱基对） 大肠杆大肠杆菌菌人类基人类基因组计因组计划测定划测定约约3万万基因基因是是DNADNA的片段的片段14700 0004400100044/47DNADNA分子数分子数 基因数基因数 24(22+X+Y）亿不超过2%一个一个DNA上有许多基因上有许
3、多基因推理：推理：进一步解析资料进一步解析资料3 3人体中构成基因的碱基对组成比较人体中构成基因的碱基对组成比较少，只占全部碱基总数不超过少，只占全部碱基总数不超过2%2%。那么其它片段呢？那么其它片段呢？这说明并不是任意一段这说明并不是任意一段DNADNA都称为基因。都称为基因。生物越高等生物越高等DNA中存在的非基因片段的比例越高中存在的非基因片段的比例越高基因是基因是DNA片段，但是一段片段，但是一段DNA不一定是基因。不一定是基因。什么样的什么样的DNADNA片段就是基因？片段就是基因？2、生长在太平洋西北部的一种、生长在太平洋西北部的一种海蛰海蛰能发能发出绿色荧光，这是因为海蛰的出绿
4、色荧光，这是因为海蛰的DNA分子分子上有一段长度为上有一段长度为5170个碱基对的片段个碱基对的片段绿色荧光蛋白基因绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，。转基因实验表明，转入了海蛰的绿色荧光蛋白基因的转入了海蛰的绿色荧光蛋白基因的转基转基因鼠因鼠，在紫外线的照射下，也能象海蛰，在紫外线的照射下，也能象海蛰一样发光。一样发光。以上事例说明了什么？以上事例说明了什么？把海蜇的绿色荧光基因转入动物的体内动物出把海蜇的绿色荧光基因转入动物的体内动物出现了以前没有的荧光。说明现了以前没有的荧光。说明基因能控制控制蛋基因能控制控制蛋白质的合成，从而控制生物的性状白质的合成，从而控制生物的性状.转基因荧光猪转
5、基因荧光猪4、不少人认为，人和动物体的胖瘦是由遗传决定的。近来的科不少人认为，人和动物体的胖瘦是由遗传决定的。近来的科学研究发现，小鼠体内的学研究发现，小鼠体内的HMGIC基因与肥胖基因与肥胖直接相关。具有直接相关。具有HMGIC基因缺陷的实验鼠与作为基因缺陷的实验鼠与作为对照对照的小鼠，吃同样多的高脂肪的小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组的小鼠变得十分食物，一段时间后，对照组的小鼠变得十分肥胖肥胖，而具有，而具有HMGIC基因缺陷基因缺陷的实验鼠体重仍然保持的实验鼠体重仍然保持正常正常。资料资料4 4说明了基因有什么功能？说明了基因有什么功能？含肥胖基因的小鼠不含肥胖基因的小鼠肥
6、胖肥胖不肥胖说明说明基因能控制生物的性状基因能控制生物的性状。人和动物的胖瘦是受基因控制的。人和动物的胖瘦是受基因控制的。相同食量相同食量构建基因的概念构建基因的概念基因基因 DNA 控制生物性状控制生物性状 片段片段 功能功能 基因基因是具有是具有 的的DNADNA片段片段控制生物性状功能控制生物性状功能遗遗 传传 效效 应应你还知道哪些事例可以揭示基因的含义你还知道哪些事例可以揭示基因的含义DNADNADNA基因基因果蝇某个果蝇某个DNA 分子上的几个基因分布示意图：分子上的几个基因分布示意图：（1）片段）片段O、N、S、R称作什么？称作什么？N与与S以及以及S与与R之间的片段又称作什么？
7、之间的片段又称作什么？（2）一个）一个DNA 分子上只能有几个基因吗？分子上只能有几个基因吗？（3）一个基因内只能有几个碱基对吗？）一个基因内只能有几个碱基对吗？ R、S、N和和O片段就可以称作片段就可以称作基因基因，N与与S以及以及S与与R 之间的片段可以称作之间的片段可以称作非基因片段非基因片段，因为它，因为它没有遗传效应。没有遗传效应。基因是基因是DNADNA上特定的而不是任意上特定的而不是任意的片段的片段。一个一个DNA 分子上有许多基因。分子上有许多基因。每个基因中有成百上千个碱基对。每个基因中有成百上千个碱基对。ATGTCGAGTCACAGCTACAGTGCAGTGCGCATGCC
8、GACCTGAGTACAGCTCAGTGTCGATGTCACGTCACGCGTACGGCTGGACTCRSNO黄身黄身白眼白眼截翅截翅棒眼棒眼思考思考基因在染色体上呈线性排列，现在又说基因在基因在染色体上呈线性排列，现在又说基因在DNA上，那么，基因、上，那么，基因、DNA、染色体三者到底有、染色体三者到底有什么关系呢？什么关系呢？基因基因DNA染色体染色体123456三者之间相互关系：三者之间相互关系：1、基因是有遗传效应的、基因是有遗传效应的DNA片片段；段；2、一个、一个DNA上有多个基因；上有多个基因；3、DNA是染色体的主要成分；是染色体的主要成分；4、染色体是、染色体是DNA的主要
9、载体；的主要载体；5、基因在染色体上，呈线性排列；、基因在染色体上，呈线性排列；6、染色体是基因的主要载体。、染色体是基因的主要载体。二、基因、二、基因、DNADNA、染色体的关系、染色体的关系尝试对以下概念的联系进行描述尝试对以下概念的联系进行描述:染色体染色体DNA基因基因脱氧核苷酸脱氧核苷酸碱基碱基模型建构模型建构概念图概念图1染色体染色体DNA基因基因脱氧核苷酸脱氧核苷酸碱基碱基有遗传效应的有遗传效应的DNA片段片段构成构成+脱氧核糖脱氧核糖+磷酸磷酸（A、T、C、G四种）四种）+蛋白质蛋白质形形成成双双链链染色体染色体DNA基因基因脱氧核苷酸脱氧核苷酸染染色色体体是是DNA的主要载体
10、的主要载体每每个个染染色色体体上上有一个有一个DNADNA分子分子基基因因是是有有遗遗传传效效应的应的DNADNA片断片断每个每个DNADNA分子分子上有许多基因上有许多基因基基因因中中的的脱脱氧氧核核苷苷酸酸排排列列顺顺序序代代表着遗传信息表着遗传信息每每个个基基因因由由许许多多脱氧核苷酸组成脱氧核苷酸组成DNADNA是主要的是主要的遗传物质遗传物质概念图概念图2 一个一个DNA分子上有许多基因，每一个基因都分子上有许多基因，每一个基因都是特定的是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应。片段，有着特定的遗传效应。DNA必然蕴含着大量的遗传信息。必然蕴含着大量的遗传信息。DNADNA分子为什么能
11、储存大量的遗传信息呢？分子为什么能储存大量的遗传信息呢？ 由四种碱基排列而成的脱氧核苷酸序列，足由四种碱基排列而成的脱氧核苷酸序列，足以储存生物体必需的全部遗传信息吗？以储存生物体必需的全部遗传信息吗？AGCGTTCGATTCGCAAGCTAAGCTGTCGATTCGACAGCTA基因基因1基因基因2比较基因比较基因1和基因和基因2有何不同？有何不同？碱基对的排列顺序不同碱基对的排列顺序不同 如果全班同学（共如果全班同学（共60人）排成一排，人）排成一排，代表一条代表一条DNA单链的碱基排列情况，单链的碱基排列情况，每个同学代表每个同学代表DNA链上的一个碱基，链上的一个碱基，每人都可以从每人
12、都可以从ATCG四种碱基中自四种碱基中自由选择自己所代表的碱基，全班同由选择自己所代表的碱基，全班同学一起可以自由组合出多少种排列学一起可以自由组合出多少种排列？可以组合出可以组合出460种排列，体会碱基种排列，体会碱基排列顺序的多样性。排列顺序的多样性。（1）假设长度为）假设长度为3个碱基对组成一个基因，那个碱基对组成一个基因，那么理论上可以排列出多少种基因？么理论上可以排列出多少种基因？（2）假设长度为）假设长度为10个碱基对呢？个碱基对呢？（3）假设长度为）假设长度为1000个碱基对呢？个碱基对呢？43 = 64种种410 = 1 048 576种种41 000 种种三、三、DNADNA
13、片段中的遗传信息片段中的遗传信息A TCA TTGATCGAAT这两个碱基对这两个碱基对 相同相同 吗？吗？含有四种碱基的脱氧核苷酸：含有四种碱基的脱氧核苷酸：ATCG碱基互碱基互补配对补配对ATCGGGCCGG截至截至2005年年6月，全球人口总数接近月，全球人口总数接近65亿。假设亿。假设人类基因组中第人类基因组中第1号染色体的第号染色体的第1个基因是由个基因是由17个个碱基对随机排列构成的，那么，碱基对随机排列构成的，那么，17个碱基对的所个碱基对的所有排列是否都有机会出现？有排列是否都有机会出现？你与你的同桌相比，你与你的同桌相比，这个基因的脱氧核苷酸序列这个基因的脱氧核苷酸序列完全相
14、同的可能性有多大？完全相同的可能性有多大？ 1/4 34上述结果是建立在纯理论的情况下，其实，上述结果是建立在纯理论的情况下，其实，有一些排列情况并不存在，但即使去除一有一些排列情况并不存在，但即使去除一些不存在的排列情况，得到的结果依然是些不存在的排列情况，得到的结果依然是天文数字。天文数字。探究探究不是不是基因是碱基对随机排列成的基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？片段吗？（提示：从进化角度分析）（提示：从进化角度分析）理论上，每一个基因中的碱基对是可以随理论上，每一个基因中的碱基对是可以随机排列的，但大量随机排列的核苷酸序列机排列的，但大量随机排列的核苷酸序列一般不能表达出某种一般不能
15、表达出某种适应环境的性状，这适应环境的性状，这种序列在长期进化过程中会逐渐被淘汰掉。种序列在长期进化过程中会逐渐被淘汰掉。CTGACCTCAATGGG探究探究你能从分子水平解释生物的多样性和特异性的原你能从分子水平解释生物的多样性和特异性的原因吗？因吗？碱基排列顺序多样性碱基排列顺序多样性DNA分子多样性分子多样性生物多样性；生物多样性；碱基排列顺序特异性碱基排列顺序特异性DNA分子特异性分子特异性生物特异性。生物特异性。遗传信息蕴藏在遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序种碱基的排列顺序之中；之中； 碱基排列顺序的千变万化，构成碱基排列顺序的千变万化，构成DNA分子多样性，分子多样性，而碱基的特定
16、的排列顺序，又构成了每一个而碱基的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性；分子的特异性； DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。异性的物质基础。 “事件事件”和和“印度洋海啸印度洋海啸”中中罹难者的尸体被罹难者的尸体被严重毁坏。严重毁坏。 依靠依靠PCRPCR仪仪进进行行DNADNA指纹检测指纹检测进进行了身份识别。行了身份识别。（1）DNA指纹图片上指纹图片上的片段代表什么？的片段代表什么？（2）是否就是基因？）是否就是基因？（3）基因是否等于）基因是否等于DNA？ DNADNA指纹：指纹：每个人都有指纹，而且几乎每个人的
17、指每个人都有指纹，而且几乎每个人的指纹都很独特，很难找到一模一样的指纹，指纹因而纹都很独特，很难找到一模一样的指纹，指纹因而也就成了人的独特特征。也就成了人的独特特征。指纹是可以抹去的，但指纹是可以抹去的，但DNADNA却无法改变或抹去却无法改变或抹去，科学家们只需要一滴血或，科学家们只需要一滴血或是一根头发就可以对其是一根头发就可以对其DNA进行鉴定。进行鉴定。DNA指纹，由指纹，由“DNA”和和“指纹指纹”两个词构成，即两个词构成，即把把DNA作为像指纹那样的独特特征来识别不同的作为像指纹那样的独特特征来识别不同的人。人。每个人的每个人的DNA都不完全相同（克隆人除外），都不完全相同（克隆
18、人除外），通过分子生物学方法显示人的通过分子生物学方法显示人的DNA，就可以像指，就可以像指纹那样分辨人与人的不同了。纹那样分辨人与人的不同了。知识拓展知识拓展（1 1）进行）进行DNADNA指纹的检测需要哪些材料？指纹的检测需要哪些材料？（2 2）DNADNA指纹技术有哪些方面的应用？指纹技术有哪些方面的应用？只需要一滴血或一根头发的样品就可以对只需要一滴血或一根头发的样品就可以对其进行其进行DNA指纹鉴定。指纹鉴定。 “9.11”、“印尼海啸印尼海啸”罹难者的尸体身份罹难者的尸体身份识别、亲子鉴定、刑事侦查识别、亲子鉴定、刑事侦查思考思考 DNA指纹图是如何做出来的：首先需用合适的酶指纹图
19、是如何做出来的：首先需用合适的酶将这三个人的待检测的样品将这三个人的待检测的样品DNA切成片段，然后切成片段，然后用一定的方法将这些片段按大小分开，再经过一用一定的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤，最后形成系列步骤，最后形成DNA指纹图。指纹图。（1 1）图中的几号可能是罪犯？）图中的几号可能是罪犯？1号号（2 2）图中的一个片段就是一个基因吗？）图中的一个片段就是一个基因吗？ 不是不是基础题基础题 1.（1） ；（；（2）。 。3.从遗传物质必须具备的条件来分析：（从遗传物质必须具备的条件来分析：（1）在细）在细胞增殖过程中能够精确地进行复制；（胞增殖过程中能够精确地进行复制；（2
20、）能够控）能够控制生物体的性状；（制生物体的性状；（3）能够贮存足够量的遗传信）能够贮存足够量的遗传信息；（息；（4）结构比较稳定。）结构比较稳定。拓展题拓展题1.并非任何一个并非任何一个DNA片段都是基因，只有具有遗传片段都是基因，只有具有遗传效应的效应的DNA片段才是基因。片段才是基因。包括基因与非基因的碱基序列。包括基因与非基因的碱基序列。3.这一观点是有道理的。但在日常生活中，如报刊、这一观点是有道理的。但在日常生活中，如报刊、杂志、广播等传播媒体常将基因与杂志、广播等传播媒体常将基因与DNA这两个概这两个概念等同使用，因此在具体情况中，要留意区分。念等同使用，因此在具体情况中，要留意
21、区分。课后练习课后练习（P58）自我检测自我检测（P60）一、概念检测一、概念检测判断题判断题1.。2.。3.。4. 。 选择题选择题 A。识图作答题识图作答题 1. 2；4；2 。2. 反向平行；互补反向平行；互补3. 磷酸基团；脱氧核糖；碱基；脱氧核糖。磷酸基团；脱氧核糖；碱基；脱氧核糖。二、知识迁移二、知识迁移 A。三、思维拓展三、思维拓展形成杂合双链区的部位越多，形成杂合双链区的部位越多，DNA碱基序列碱基序列的一致性越高，说明在生物进化过程中，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，因此亲缘关碱基序列发生的变化越小，因此亲缘关系越近。系越近。1. 下列关于基
22、因的叙述中，不正确的是下列关于基因的叙述中，不正确的是A. 不同的基因含有不同的遗传信息不同的基因含有不同的遗传信息 B. 每一个每一个DNA分子片段都是一个基因分子片段都是一个基因C. 每一个基因分别控制着不同的遗传性状每一个基因分别控制着不同的遗传性状 D. 基因存在于染色体上基因存在于染色体上 2. 马和豚鼠体细胞具有相同数目的染色体，但马和豚鼠体细胞具有相同数目的染色体，但性状差异很大，原因是性状差异很大，原因是A. 生活环境不同生活环境不同 B. DNA分子中碱基配对方式不同分子中碱基配对方式不同C. 着丝点数目不同着丝点数目不同 D. DNA分子中碱基对排列顺序不同分子中碱基对排列
23、顺序不同BD一、说明基因与一、说明基因与DNADNA关系的实例关系的实例1. 资料资料1：全部基因的碱基对总数是：全部基因的碱基对总数是DNA分子碱基对总数的一部分分子碱基对总数的一部分基因是基因是DNA的片段的片段2. 资料资料2：基因是：基因是DNA的片段的片段3. 资料资料3：基因具有特定的遗传效应：基因具有特定的遗传效应4. 资料资料4：基因是具有遗传效应：基因是具有遗传效应二、基因与二、基因与DNADNA、染色体的关系、染色体的关系1.与与DNA的关系：的关系： （1）基因的实质是有遗传效应的）基因的实质是有遗传效应的DNA片段。片段。 （2）每个）每个DNA分子包含许多个基因。分子
24、包含许多个基因。2. 与染色体的关系：（与染色体的关系：（1）基因在染色体上呈线性排列。）基因在染色体上呈线性排列。 （2）染色体是基因的主要载体。）染色体是基因的主要载体。三、三、DNADNA片段中的遗传信息片段中的遗传信息1.DNA分子能储存遗传信息分子能储存遗传信息2. DNA分子的多样性分子的多样性3. DNA分子的特异性分子的特异性四、四、DNADNA指纹技术指纹技术 基因是基因是DNA片段，不是连续分布在片段，不是连续分布在DNA上，而上，而是由碱基序列将其分隔开；是由碱基序列将其分隔开；它能控制性状，具有特定它能控制性状，具有特定的遗传效应。的遗传效应。一个一个DNA分子上有许多基因，每一个基分子上有许多基因，每一个基因都是特定的因都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应。片段，有着特定的遗传效应。 遗传信息蕴藏在遗传信息蕴藏在4种碱基排列顺序种碱基排列顺序之中；碱基排之中；碱基排列顺序的千变万化，构成列顺序的千变万化，构成DNA分子的多样性，而碱基分子的多样性，而碱基的特定的排列顺序，又构成了每一个的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异分子的特异性；性；DNA分子的多样性和特异性是生物多样性和特异分子的多样性和特异性是生物多样性和特异性的物质基础。性的物质基础。
