生物人教版（2019）必修2-3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段课件（35张PPT）

(共35张PPT)
3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段
1.基因是什么
2.DNA是如何携带遗传信息的
3.如何理解DNA的多样性和特异性
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
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
问题探讨
讨论
1．为什么转基因鲤鱼的生长速率更快
问题探讨
因为外源生长激素基因整合到转基因鲤鱼的DNA中，并发挥了促进生长激素合成的功能，而生长激素可使鲤鱼的生长速率加快。
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。
关于基因 关于遗传物质
探究过程 ①孟德尔提出遗传因子 ①推测蛋白质是遗传物质
②约翰逊将遗传因子命名为基因 ②格里菲思提出转化因子的存在
③萨顿提出基因位于染色体上的假说 ③艾弗里证明遗传物质是DNA
④摩尔根通过实验证明基因在染色体上，并呈线性排列。 ④蔡斯和赫尔希证明遗传物质是DNA
结论 基因在染色体上， 基因控制生物性状 DNA是遗传物质
思考：基因与DNA是什么关系？基因=DNA吗？
一、说明基因与DNA关系的实例
实例1.大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子(图A），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。
图A：正在分裂的大肠杆菌,细胞内的DNA被染成红色
①大肠杆菌一个DNA上含有多个基因。
②4.4×103×1×103＜4.7×106。
说明基因是一段DNA。
说明DNA某些序列不是基因。
实例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。
说明：基因是特定的DNA片段，可以控制某种性状。
图B：发出绿色荧光的水母
绿色荧光蛋白基因
绿色荧光蛋白
控制合成
绿色荧光
发出
实例2.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(图C)。
图C正常光线（左）及紫外线照射下(右)的4只小鼠,其中3号小鼠为对照组，1、2、4号小鼠转入了绿色荧光蛋白基因
基因是可以切除，拼接到其他生物的DNA上去，在其他生物体中表现出该性状。
说明：基因是遗传的结构与功能单位。
实例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%。
人的一个DNA分子上有很多个基因片段，也有很多个非基因片段。
实例1
实例3
大肠杆菌DNA
人的DNA
实例2
转基因实验
基因是一个DNA片段
基因可以控制某种性状
基因具有遗传效应
基因是具有遗传效应的DNA片段
根据以上实例，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。
有些病毒的遗传物质是RNA，
其基因就是有遗传效应的RNA片段。
二、DNA 片段中的遗传信息
1.如果是100个碱基对组成1个基因,可能组合成多少种基因
碱基排列顺序蕴藏遗传信息
4100种
二、DNA 片段中的遗传信息
2.怎样理解DNA 的多样性和特异性
碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性。
碱基排列顺序蕴藏遗传信息
二、DNA 片段中的遗传信息
2.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
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。
碱基排列顺序蕴藏遗传信息
二、DNA 片段中的遗传信息
3.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。
碱基排列顺序蕴藏遗传信息
二、DNA 片段中的遗传信息
4.你认为基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗 为什么
碱基排列顺序蕴藏遗传信息
不是。基因的碱基序列都有特定的排列顺序。
DNA上分布着许多个基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段。
碱基排列顺序的千变万化,构成了DNA的多样性,而碱基特定的排列顺序,又构成了每个DNA分子的特异性；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。
DNA能够储存足够量的遗传信息：遗传信息蕴藏在_________________之中;
4种碱基的排列顺序
总结
染色体
DNA
基因
①
②
③
④
⑤
⑥
总结：基因-DNA-染色体之间的关系
①染色体是DNA的主要载体
②DNA和蛋白质组成染色体
染色体
DNA
基因
①
②
③
④
⑤
⑥
总结：基因-DNA-染色体之间的关系
③基因在染色体上呈线性排列
④染色体是基因的主要载体
染色体
DNA
基因
①
②
③
④
⑤
⑥
总结：基因-DNA-染色体之间的关系
⑤DNA是基因的载体
⑥基因是具有遗传效应的DNA片段
染色体
DNA
基因
脱氧核苷酸
是主要的遗传物质
是遗传物质的功能结构单位
是DNA的主要载体，每条染色体上有1个或2个DNA分子。
基因是有遗传效应的DNA片段，每个DNA分子上有许多基因。
基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息，每个基因含有许多脱氧核苷酸
脱氧核苷酸-基因-DNA-染色体
之间的关系
总结
练习与应用（P59）
一、概念检测
1.科学研究发现，未经人工转基因操作的番薯都含有农杆菌的部分基因，而这些基因的遗传效应促使番薯根部发生膨大产生了可食用的部分，因此番薯被人类选育并种植。下列相关叙述错误的是（ ）
A.农杆菌这些特定的基因可以在番薯细胞内复制
B.农杆菌和番薯的基因都是4种碱基对的随机排列
C.农杆菌和番薯的基因都是有遗传效应的DNA片段
D.农杆菌这些特定的基因可能在自然条件下转入了番薯细胞
B
2.整理总结染色体、DNA和基因三者之间的关系，并以你认为最简明的形式表示出来。
二、拓展应用
1.在严查偷猎野生动物的行动中，执法部门发现某餐馆出售的一种烤肉比较可疑，餐馆工作人员说是“山羊肉”，经实验室检验，执法部门确定这种“山羊肉”来自国家二级保护动物斑羚。你认为执法部门最可能采取哪种检测方法 为什么
最可能采取DNA鉴定的方法。因为每种生物的DNA具有特异性，只有将“山羊”的DNA与斑羚的DNA进行比对，才能确定这种“山羊肉”是否来自国家二级保护动物斑羚。
2.我国一些城市在交通路口启用了人脸识别技术，针对行人和非机动车闯红灯等违规行为进行抓拍。这种技术应用的前提是每个人都具有独一无二的面孔。为什么人群中没有一模一样的两个人呢
请你从生物学的角度评述人脸识别技术的可行性。
人脸识别技术的前提是每个人都有独特的面部特征，而这些都是由基因决定的，这说明了基因的多样性。
复习与提高（P62）
一、选择题
1.本章介绍的艾弗里的实验、赫尔希和蔡斯的实验都证明DNA是遗传物质，这两个实验在设计思路上的共同点是（ ）
A.重组DNA片段，研究其表型效应
B.去掉DNA片段，研究其表型效应
C.设法分别研究DNA和蛋白质各自的效应
D.应用同位素标记技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递
C
2.在噬菌体侵染细菌的实验中，下列对噬菌体外壳蛋白质合成的描述，正确的是（ ）
A.氨基酸原料和酶来自细菌
B.氨基酸原料和酶来自噬菌体
C.氨基酸原料来自细菌，酶来自噬菌体
D.氨基酸原料来自噬菌体，酶来自细菌
A
3.烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)同属于RNA病毒，都可以使烟草患病。将TMV的RNA和HRV的蛋白质外壳混合后感染烟草叶片，使烟草患病，可能观察到的现象是（ ）
A.能检测到TMV的RNA和蛋白质
B.能检测到HRV的RNA和蛋白质
C.能检测到TMV的RNA和HRV的蛋白质
D.能检测到HRV的RNA和TMV的蛋白质
A
4.研究人员对数千种生物的DNA碱基序列进行测定发现，没有任何两个物种的DNA序列是一样的。DNA具有多样性的主要原因是（ ）
A.DNA由4种碱基组成
B.DNA具有规则的双螺旋结构
C.DNA具有碱基互补配对的特点
D.DNA的碱基对有很多种不同的排列顺序
D
二、非选择题
1.DNA分子杂交技术可以用来比较不同种生物DNA分子的差异。当两种生物的DNA单链具有互补的碱基序列时，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链(如右上图所示)。形成杂合双链区的部位越多，说明这两种生物的亲缘关系越近，这是为什么
形成杂合双链区的部位越多，则DNA碱基序列的一致性越高，说明在生物进化过程中，DNA碱基序列发生的变化越小。因此亲缘关系越近。
2.科学家分析了多种生物DNA的碱基组成，一部分实验数据如以下两表所示。据表回答下面的问题。
(1)不同生物的DNA中4种脱氧核苷酸的比例相同吗 这说明DNA具有什么特点
不同，这表明不同生物的DNA中脱氧核苷酸的组成不同，说明DNA的碱基排列顺序具有多样性。
(2)同种生物不同器官细胞的DNA中脱氧核苷酸的比例基本相同，这说明DNA具有什么特点 为什么 不同生物的A、T之和与G、C之和的比值不一致，这说明了什么 为什么
同种生物不同器官细胞的DNA中脱氧核苷酸的比例基本相同，这说明同种生物DNA的碱基组成具有一致性。这是因为同种生物不同器官的细胞中，DNA序列是相同的。
(2)同种生物不同器官细胞的DNA中脱氧核苷酸的比例基本相同，这说明DNA具有什么特点 为什么 不同生物的A、T之和与G、C之和的比值不一致，这说明了什么 为什么
不同生物的A、T之和与G、C之和的比值不一致，这说明不同生物的碱基组成不同，表明了DNA的多样性。其原因是不同生物在漫长的进化过程中，形成了每种生物特有的DNA序列。
2.科学家分析了多种生物DNA的碱基组成，一部分实验数据如以下两表所示。据表回答下面的问题。
(3)除少数病毒外，所有生物的DNA都由4种相同的碱基组成，试从生命起源和进化的角度说明原因。
说明生物是由共同祖先进化而来的。
人类遗传病致病基因的碱基序列与正常基因的存在差别，有时一个碱基的差别就会导致遗传病的发生。因此，基因测序能够在遗传病防治中发挥重要作用。
2014年11月，一个经单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿在北京大学第三医院出生。这个健康婴儿的母亲患有常染色体单基因显性遗传病，在自然生育条件下，她的孩子的患病概率是50%。怎样避免她的孩子患这种遗传病呢 初级卵母细胞经过减数分裂会形成卵细胞和极体，如果知道极体的基因组序列，就可以推测出这个卵细胞的基因组序列。选择不含致病基因的卵细胞，再利用试管婴儿技术，就可以获得健康的婴儿。
单细胞基因组测序
分离单个细胞，在技术上已不是难题，难点是怎样获知一个细胞内的基因组序列。传统的基因测序往往通过提取大量细胞中的DNA来进行。为了获得足够的DNA进行测序，通常需要数以千计甚至百万计的细胞作为样品。然而，一个细胞内的基因组DNA只有两个拷贝，是皮克(pg,Ipg=10-12g)级的痕量水平，远远低于测序对样品浓度的要求。
单细胞基因组测序
北京大学的科研人员应用一种单细胞基因组扩增技术，成功地在体外对分离得到的极体进行了基因组扩增，并完成了测序，从而推测出与被测极体同时产生的卵细胞不含致病基因，最终通过试管婴儿技术帮助遗传病患者夫妇获得了健康婴儿。
单细胞基因组测序有着广泛的应用前景。例如，了解癌细胞的基因突变以及在肿瘤发生过程中的变化，分析不同细胞内“定居”着哪些基因等。
单细胞基因组测序