高中生物学人教版（2019）必修2 3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段(共26张PPT)

(共26张PPT)
在构成生物体的每个细胞中，都含有一定量的DNA。如非洲大象和南极企鹅，它们的生活环境不同，生活习性迥异，外表形态更是大相径庭……这是由于在它们的细胞中都含有一定量的DNA,里面存储了大量的遗传信息，分别决定了大象的长鼻阔耳和企鹅的“绅士”体型等各自的性状。DNA的双螺旋结构发现之后，人们对于遗传信息如何通过复制来传递以及如何通过合成蛋白质得以表达，有了更清晰的认识。那么，DNA分子到底是如何控制遗传性状的呢？
第四节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
说明基因与DNA关系的实例
1
DNA中储存的遗传信息
2
基因是什么？
CC
高茎
矮茎
cc
P
F1
配子
高茎
C
c
Cc
1865年：
孟德尔提出生物性状由遗传因子控制。
回顾旧知识
1903年，萨顿发现孟德尔假设的一对遗传因子，它们的分离与减数分裂中同源染色体的分离相似，进而推测遗传因子在染色体上。
1909年，约翰逊给遗传因子起了个新名字，叫基因，并且提出了表型（也叫表现型）与基因型的概念。
1910年，摩尔根证明基因位于染色体上
果蝇X染色体上一些基因的示意图
黄身
白眼
红宝石眼
截翅
朱红眼
深红眼
棒眼
短硬毛
多个基因在染色体上呈线性排列
基因是不可再分的最小结构单位
a
b
a
A
A
B
B
b
A
b
A
B
a
b
a
B
20世纪中叶：
染色体主要由DNA和蛋白质组成
1928、1944、1952年：
实验证明DNA是主要的遗传物质
1953年：
沃森、克里克提出DNA双螺旋模型
细胞
细胞核
染色体
DNA
本泽用T4噬菌体揭示了基因内部的结构
西莫尔·本泽（1921-2007）
基因是有长度的，而不是一个不能再分的颗粒。
一、说明基因与DNA关系的实例
第4节
基因通常是有遗传效应的DNA片段
基因的功能效应
果蝇昼夜节律
飞行
休息
交配
嗅觉
羽化
per基因变异造成果蝇丧失昼夜节律
2017年诺贝尔生理及医学奖
——— 生物节律分子机制的发现
杰弗理·霍尔（Jeffrey C. Hall）、迈克尔·罗斯巴殊（Michael Rosbash）、和迈克尔·杨（Michael W. Young）。
一、说明基因与DNA关系的实例
第4节
基因通常是有遗传效应的DNA片段
基因的功能效应
奇怪的经常早睡早起的家族
这个家族成员总在凌晨3、4点起床，晚上6、7点就睡觉。这和大部分人的生活习惯大不相同。可是奇怪的是，他们这种独特的生活习惯源于家族成员身上的一种名为“PER2”的基因发生了突变，这是一种管睡觉的基因，正是这突变导致他们的早起早睡。
一、说明基因与DNA关系的实例
第4节
基因通常是有遗传效应的DNA片段
研究人员为了更具体的研究这种睡觉基因，就把这种基因转到了小白鼠的身上。奇怪的事情发生了，拥有这种基因的小白鼠不仅开始早睡早起，而且吃嘛嘛香。
研究人员发现，小白鼠拥有这种睡觉基因之后，连带着管吃饭的PER1基因也突变了，而因为吃得更多，还导致了这群小鼠发胖，肥胖问题紧随而来。
基因的功能效应
一、说明基因与DNA关系的实例
第4节
基因通常是有遗传效应的DNA片段
基因是有遗传效应的DNA片段
图2 正常光线（左）和紫外线照射下（右）的4只小鼠，其中3号小鼠为对照，1、2、4号小鼠转入了绿色荧光蛋白基因
图1 发绿色荧光的水母
基因的功能效应
一、说明基因与DNA关系的实例
第4节
基因通常是有遗传效应的DNA片段
思考：基因在DNA上的分布是连续的吗？
资料1：大肠杆菌细胞的拟核有一个DNA分子，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。
资料2：人类基因组的24条染色体（22条常染色体+X+Y）上共有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%。
基因在DNA上的分布是不连续的，基因之间由非基因片段隔开。
一、说明基因与DNA关系的实例
第4节
基因通常是有遗传效应的DNA片段
DNA
染色体
细胞
细胞核
染色体
DNA
基因A
基因B
基因C
基因D
染色体、DNA、基因的关系
基因
一、说明基因与DNA关系的实例
第4节
基因通常是有遗传效应的DNA片段
思考：基因都在染色体上吗？
真核生物的基因主要位于染色体上,
少数位于叶绿体、线粒体中。
叶绿体
线粒体
DNA
荞麦叶绿体基因
159,272bp
一、说明基因与DNA关系的实例
第4节
基因通常是有遗传效应的DNA片段
RNA病毒的基因是有遗传效应的RNA片段
流感病毒
艾滋病毒
冠状病毒
RNA
RNA
RNA病毒
一、说明基因与DNA关系的实例
第4节
基因通常是有遗传效应的DNA片段
绝大多数生物的遗传物质是DNA，基因是其DNA上有遗传效应的特定的片段，基因之间往往由非基因片段隔开。
RNA病毒的遗传物质是RNA ，其基因是RNA上有遗传效应的片段。
一、说明基因与DNA关系的实例
第4节
基因通常是有遗传效应的DNA片段
二、DNA片段中的遗传信息
第4节
基因通常是有遗传效应的DNA片段
DNA是否足以储存大量的遗传信息？
A
T
G
G
C
C
A
T
C
G
DNA分子能储存大量遗传信息
DNA片段中的碱基对数
排列种数
1
2
3
……
n
41
4x4（42）
4x4x4（43）
4n
……
碱基排列顺序
DNA分子并不是碱基随机排列构成的
（GATA)n
不同人的短序列重复
资料1：前面的探究是建立在所有碱基对都随机排列这一假设上的。实际上，基因组测序结果表明大部分随机排列的碱基序列从来不曾出现在生物体内，而有些序列却重复千百次。
资料3：人与黑猩猩血红蛋白 链部分基因序列比较
资料2：两个健康人CFTR基因的碱基对差异
不变区
单碱基差异
(Genetics, McGraw-Hill, 2004)
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分子具有多样性和特异性。
核酸分子多样性和特异性的应用：
物种鉴定
病毒感染？
食品污染？
真假羊肉？
病毒感染？
食品污染？
身份鉴定（DNA指纹技术）：
刑侦
亲子鉴定
母
父
子
母
父
子
小结
1. DNA能够储存足够量的遗传信息；
2. 遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；
3. 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；
4. 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。
5. 有些病毒的遗传物质是RNA，如人类免疫缺陷病毒（艾滋病病毒）、流感病毒等。对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。
基因通常是有遗传效应的DNA片段