3.4基因通常是有遗传效应的DNA片段 课件(共24张PPT)

(共24张PPT)
§3-4 基因通常是遗传效应的DNA片段
基因的本质
第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
学习目标
基因与DNA的关系
说出基因与DNA关系的实例
DNA片段中的遗传信息
1865
1953
1909
1910
1944
孟德尔
提出了遗传因子的概念，认为遗传因子决定生物性状。
摩尔根
通过实验证明了基因位于染色体上，且呈线性排列。
沃森和克里克
揭示了DNA的双螺旋结构，从此遗传学跨入了分子遗传学的时代。
艾弗里
通过实验证明DNA是遗传物质，DNA是基因的载体。
约翰逊
提出用基因这个词来代替遗传因子，但没有给基因的定义。
既然DNA是基因的载体，这是否意味着每段DNA都是基因呢？
既然基因是呈线性排列的，那么是否说明DNA上的基因都是一个一个紧密连接在一起的呢？
基因与DNA 的关系
基因与DNA 的关系
1条染色体
1个DNA
1条染色体
2个 DNA
DNA是染色体的组成成分,
染色体是DNA的主要载体
一条染色体上含有1或2个DNA
DNA与染色体的关系如何？
基因在染色体上，呈线性排列；
一条染色体上有多个基因
基因与染色体的关系如何？
提问：什么是基因？基因与DNA之间是什么关系呢？
[资料1] 大肠杆菌细胞的拟核有1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。
一个DNA上含有多个基因。说明基因是一段DNA。
DNA分子数目 基因数目
基因的碱基对总数 DNA分子的碱基对总数
<
<
讨论
生物体内的DNA分子数目与基因数目相同吗？
生物体内所有基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相同吗 如果不同，说明了什么？
说出基因与DNA 的关系的实例
说出基因与DNA 的关系的实例
[资料2] 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%。
说明人的基因与DNA有怎样的数量关系？
进一步说明基因是DNA的片段
基因碱基对总数占DNA碱基对总数的很小一部分
讨论
[资料3]
生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光，这是因为水母的DNA上有一段长度5.17×103个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。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。
讨论
能指导蛋白质的合成，控制生物体的性状等，即有遗传效应。
说出基因与DNA 的关系的实例
水母这一荧光性状为什么能在小鼠身上表现？说明基因有什么特点？
发出绿色荧光的水母
在紫外线照射下的6只小鼠，3、4、5为正常小鼠，1、2、6为转入了绿色荧光蛋白基因小鼠
1
2
3
4
6
5
[资料4] 我国科学家朱作言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。
生长激素基因的遗传效应是什么？
基因的遗传效应是指能够指导相应蛋白质的合成，进而控制生物体的性状。生长激素基因能指导合成生长激素，使鲤鱼的生长速率加快。
说出基因与DNA 的关系的实例
请同学们从DNA水平上给基因下一个定义，要求：
1.能反映基因与DNA的关系。
2.能体现基因的作用。
归纳
资料1、2：
关系：基因是DNA片段
资料3：
作用：基因有遗传效应
基因是有遗传效应的DNA片段(多数)
分析
RNA病毒的遗传物质是RNA
基因是有遗传效应的RNA片段(少数)
定义：基因通常是有遗传效应的DNA片段
基因的定义
说出基因与DNA 的关系的实例
--ATGCATGCATCCATGCTAGCCATCCCTAAGGACAG---
--TACGTACGTAGGTACGATCGGTAGGGATTCC TGTC---
基因1
基因2
非基因片段
基因不是连续分布在DNA上，而是由非基因的碱基序列将其分隔开。
并不是随便一段DNA就称为基因。
基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因。
真核基因的结构
原核基因的结构
原核基因和真核基因的结构
说出基因与DNA 的关系的实例
基因通常是有遗传效应的DNA片段，是生物体遗传的功能单位和结构单位。
有些病毒的遗传物质是RNA，如：HIV（人类免疫缺陷病毒），流感病毒、烟草花叶病毒等，对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。
说出基因与DNA 的关系的实例
DNA 片段中的遗传信息---①DNA的特性：多样性
【资料1】一个DNA分子的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的，从头至尾没有变化，而骨架内侧的4种碱基的排列顺序却是可变的。如果1个碱基对组成1个基因，4种碱基对的排列可能形成4种基因（这仅仅是假设），如果2个碱基对组成1个基因，则可能形成16（即4×4）种基因，如果3个碱基对组成一个基因，则可能形成64（即4×4×4）种基因。
如果是100个碱基对组成1个基因，可能组合成多少种基因？
如果是n个碱基对组成1个基因，可能组合成多少种基因？
不同DNA分子的碱基数目不同
碱基排列顺序千变万化
DNA分子具有多样性
【资料2】资料一的推算是建立在所有碱基对的随机排列都能构成基因，这一假设上的事实上大部分随机排列的脱氧核苷酸序列从来不曾出现在生物体内，而有些序列却会在生物体内重复许多次。
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DNA分子的特异性。
2. 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。
你认为基因是碱基对随机排列组成的DNA片段吗？为什么？
基因具有特定的碱基排列顺序
基因具有特定的遗传效应
DNA分子具有特异性
DNA 片段中的遗传信息---②DNA的特性：特异性
比较右图的两个DNA分子，找出它们在结构上有什么不同？
思考
T
A
G
C
A
T
C
G
A
T
G
C
T
A
C
G
导致DNA分子结构不同的原因是什么？
结论
碱基（对）的排列顺序的不同。
DNA 片段中的遗传信息
假设：
由1个碱基对组成1个基因，则这1对碱基可能有__种排列方式，可形成__种基因；
假设由2个碱基对组成1个基因，则这两对碱基可能有__种排列方式，形成__种基因；
如果由3个碱基对组成1个基因，则可形成__种排列方式，形成__种基因；
……
思考
结论
遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；
碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。
由n个碱基对排列，可有__种排列方式，即可构成__种基因。
4
42
42
43
43
4n
4n
4
DNA 片段中的遗传信息
碱基排列顺序的多样性
DNA分子的多样性
生物的多样性
碱基排列顺序的特异性
DNA分子的特异性
生物的特异性
DNA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；
生物多样性的直接原因是蛋白质的多样性；
生物多样性的根本原因是遗传物质的多样性。
DNA 片段中的遗传信息
尝试绘制：基因、DNA、染色体、蛋白质、性状之间关系的概念图
基因 DNA+蛋白质 性状
染色体
控制
有遗传效应的片段
体现
呈线性排列
组成
遗传因子
新名
染色质
同种物质
DNA 片段中的遗传信息
染色体(质)
DNA+蛋白质
基因
脱氧核苷酸
一般
含1个
有许
多个
含成百
上千个
基本
单位
遗传效
应片段
成分
从数量上分析
从组成上分析
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 （B）
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
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。
【提示】形式多样，用表格、图形、文字均可。示例如下：
（1）如下图所示：
（2）文字：基因是染色体上具有遗传效应的DNA片段。
练习与应用
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？
【答案】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。
【答案】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。
练习与应用
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 ( C )
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
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 )
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
复习与提高
一、 选择题
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 )
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. 能检测倒TMV的RNA和HRV的蛋白质
D. 能检测到HRV的RNA和TMV的蛋白质
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 ( D )
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
复习与提高
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？
图片
【提示】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。
复习与提高
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？
【答案】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？
【答案】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。
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DNA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。
（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。
【答案】说明生物是由共同祖先进化而来的。
复习与提高