3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段 课件（共22张PPT）

(共22张PPT)
基因通常是有
遗传效应的DNA片段
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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上有一段长度为5170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小鼠，在紫外线的照射下，也能像水母一样发光。
思考：（1）为什么水母和小鼠会发绿色荧光？
（2）导入小鼠的绿色荧光蛋白（GFP）基因是1个DNA分子，还是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列？
绿色荧光水母
转基因小鼠
任务一：探究基因与DNA的关系
基因：
1.孟德尔提出遗传因子控制生物的性状
2.丹麦遗传学家约翰逊将 “遗传因子”叫作“基因”
3.萨顿推论基因与染色体有平行关系，基因是由染色体携带着从亲代传递给子代。
4.摩尔根证明基因在染色体上呈线性排列
问题1：基因就是DNA吗？
DNA：
1.艾弗里通过肺炎双球菌实验证明DNA是遗传物质
2.沃森、克里克揭示DNA双螺旋结构
3.梅塞尔森、斯塔尔证明DNA以半保留方式复制，通过复制将遗传信息从亲代传递给子代。
4.染色体主要有DNA和蛋白质组成。
资料一：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分子上分布着大约4.4×103个基因，每个基因的平均长度约为1×103个碱基对。
讨论1：大肠杆菌内DNA分子数与基因数相同吗？大肠杆菌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？
均不同，说明基因是DNA片段。
资料二：人类基因组计划测定的是24条染色体（22条染色体+X+Y）上的DNA的碱基序列。其中，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%。
①越简单的生物，基因的碱基数越接近与DNA分子的碱基总数。②人类的DNA中有大量的非基因片段。
讨论2：人类基因的碱基数占碱基总数的比例远低于大肠杆菌。说明了什么？
基因A
基因B
基因C
含有3个基因的DNA片段的模式图
资料三：水母绿色荧光蛋白基因序列（部分）
讨论3：
（1）该基因具有怎样的功能？
（2）结合三则资料，请给基因下一个定义。
（1）指导合成荧光蛋白从而控制生物体性状。
问题2： 具有怎样功能的DNA片段 才是基因？
资料一
资料二
大肠杆菌DNA
人类基因组DNA
资料三
绿色荧光蛋白转基因小鼠实验
基因是DNA片段
基因可以控制某种性状
基因具有遗传效应
定义：基因是有遗传效应的DNA片段
（2）结合三则资料，请给基因下一个定义。（要求既能反应基因与DNA的关系，又能体现基因的作用）
资料四：RNA病毒（如流感病毒、新冠病毒等）
讨论4：基因的定义该如何完善？
基因是RNA片段
RNA
基因的定义：
——有遗传效应（基因的功能）
基因通常是有遗传效应的DNA片段
任务一：探究基因与DNA的关系
资料五：水母绿色荧光蛋白基因部分序列（红色字体部分）缺失
讨论：
（1）该基因功能是否改变？
（2）该基因遗传信息是否改变？
（3）请描述遗传信息与碱基序列的关系。
任务二：探究DNA片段中的遗传信息
问题3： 遗传信息和碱基序列之间具有怎样的关联？
结论：
遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中
碱基的数目、比例和排列顺序改变
基因功能改变
遗传信息改变
问题4：为什么DNA能够储存大量遗传信息？
DNA
蛋白质
学生活动：
请在图中的DNA平面结构中补充上碱基序列
（1）你们所画的DNA碱基序列相同？
基因
1个碱基对
2个碱基对
3个碱基对
......
n个碱基对
碱基对的排列种类数
4
4×4
4×4×4
......
4n
结论1：碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性。
（2）水母绿色荧光蛋白的基因共含有5170个碱基对，理论上有多少种排列可能？如何判断细胞中提取出来的一段DNA序列是否是绿色荧光蛋白基因？
（3）基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？
学生活动：
DNA测序鉴定
不是。每个基因都是特定的DNA片段
具有特定的碱基排列顺序
具有特定的遗传效应
结论2：碱基特定的排列顺序，构成了DNA的特异性。
（4）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
学生活动：
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
试一试：根据所学知识内容，尝试用不同方式表示以下概念的关系
任务三：归纳与概括染色体、DNA、基因的关系
染色体
DNA
基因
脱氧核苷酸
染色体是DNA的主要载体
每个染色体上有一个或两个DNA分子
每个DNA分子上有许多基因
每个基因由许多脱氧核苷酸组成
染色体
DNA
基因
脱氧核苷酸
试一试：根据所学知识内容，尝试用不同方式表示以下概念的关系
方式一
染色体
DNA
基因
试一试：根据所学知识内容，尝试用不同方式表示以下概念的关系
方式二
脱氧核苷酸
方式三
基因通常是染色体上有遗传效应的DNA片段。
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中华斑羚。你认为执法部门最可能采取哪种检测方法？为什么？
拓展应用
【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。
思维进阶
1.除少数病毒外，所有生物的DNA都是由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。
2.DNA中大量的片段属于非基因片段，能否把这些片段全部敲除，只保留基因片段？
不能，敲除全部非基因片段可能导致细胞的死亡。DNA中无论是基因片段还是非基因片段，都是进化的产物，非基因片段的功能还有待深入研究。
生物由共同祖先进化而来，各生物之间存在亲缘关系。
思维进阶
有些DNA分子上的片段，并不编码蛋白质的合成，但可以指导相应的RNA，如rRNA、tRNA等分子的合成。
在大肠杆菌的DNA分子中，有一段序列，既不编码蛋白质也不能作为RNA合成的模板，但可以被阻遏蛋白结合，从而抑制下游基因指导蛋白质的合成。
请问上述二种类型的DNA片段，是基因吗？
是，因为它们是有遗传效应的DNA片段。
（1）遗传信息蕴藏在4种碱基的___________中;
（2）碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的
________;
（3）______的碱基的排列顺序，构成了每一个DNA分子的_________;
（4）DNA的________和________是生物体多样性与特异性的物质基础。
排列顺序
多样性
特定
特异性
多样性
特异性
（5）DNA分子上分布多个基因，______通常是有遗传效应的DNA片段。
基因
小结：