3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段 课件（共31张PPT）

(共31张PPT)
基因通常是有遗传效应的DNA片段
1
基因是什么
学习目标
2
DNA的多样性和特异性
1
基因、DNA和染色体的关系
提出“基因”
1909年
“遗传因子”
1865年
任务1 基因是什么
提出“基因在染色体上”假说
1884—1956年
证实 “基因在染色体上”
1910年
基因
是否可在亲子代之间传递 是
分布位置（主要） 染色体
亲子代传递过程 是否保持稳定性和独立性
是
艾弗里
“DNA是遗传物质”
1944年
赫尔希和蔡斯 “DNA是噬菌体的遗传物质”
1952年
1953年
沃森和克里克
20世纪中，科学家发现染色体主要由DNA和蛋白质构成
DNA 基因
是否可在亲子代之间传递 是 是
分布位置（主要） 染色体 染色体
亲子代传递过程 是否保持稳定性和独立性 是
是
关于DNA与基因的关系，请你提出合理的假设？
活动1
1、基因在DNA上；
2、基因就是DNA，DNA就是基因；
3、基因是DNA的一部分序列；
“类比推理法”提出假设
材料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分子上分布了大约有4.4×103个基因，每个基因的平均长度约为1×103个碱基对。
材料2.人类基因组计划测定的24(22+XY)条染色体各有1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%。
生物必修2 人民教育出版社 2007版
材料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分子上分布了大约有4.4×103个基因，每个基因的平均长度约为1×103个碱基对。
材料2.人类基因组计划测定的24(22+XY)条染色体各有1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%。
生物必修2 人民教育出版社 2007版
刘顺, 屈良鹄.人类基因知多少, [J]科学通报.2017,62(7):619-625
基因是DNA上的一些片段
……. AGACACCAT GGTGCATCTGA CTCCTGAGGAGAAGAAT……
……. TC TGTGGTA CCACGTAGACT GAGGACTCCTCT T CTTA……
非基因片段
活动2
基因的功能
PART-01
基因与DNA的关系
正常人
镰状细胞贫血患者
血红蛋白基因
血红蛋白
红细胞
正常
异常
T
A
材料3
生物学必修1 人民教育出版社 2019版
生物必修2 人民教育出版社 2007版
正常空间构象的血红蛋白
异常空间构象的血红蛋白
荧光蛋白基因
荧光蛋白基因
材料4
说明：基因能控制生物性状，基因有遗传效应。
生物必修2 人民教育出版社 2007版
生物学必修2浙江科学技术出版社 2019版
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。
基因是 DNA片段
有遗传效应的
没有遗传效应的DNA片段能不能遗传？有什么作用？
有些区域进化上相当保守
非基因片段的高度重复序列与某些疾病有关
调控某些基因的表达等
进行亲子鉴定，死者遗骸鉴定的重要依据
质疑
… …
信息传递？
任务2 DNA分子的多样性和特异性
A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N、O、P、Q、R、S、T、U、V、W、X、Y、Z
悦耳的旋律
记录历史
存储信息
生活中的一些传递信息的符号？
DNA中的信息怎么储存
如果3个碱基对组成1个基因，4种碱基对的排列可能形成64（即4×4×4）种基因。
如果是17个碱基对组成1个基因可能组合成多少种基因？
417种（约为172亿种）
说明：碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性
A T T
T A A
甲
T A A
A T T
乙
1
2
1
2
脱氧核苷酸链的方向默认是5′→3′，所以图示两种情形并不等同。
生物 必修1 人民教育出版社 2007版
1 2 3
人血红蛋白β链的基因长度约为1700bp，请同学们思考这些碱基排序是随机的吗？
活动3
生物 必修1 人民教育出版社 2007版
基因不是碱基对随机排列构成的DNA片段。理论上，所有碱基对的随机排列都能构成基因，但是在生物的进化过程中，由于自然选择的作用，环境只选择能与其相适应的物质或生物，因此一些随机排列的脱氧核苷酸序列会因不被选择而消失。
数据来自NCBI,ID3043,ID715559
奇云,李大可.生物进化. 20120515(3): 29
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。
试着从分子水平解释生物多样性和特异性的（根本）原因？
思考
碱基排列顺序的千变万化
DNA分子的多样性
碱基特定的排列顺序
每个DNA分子的特异性
生物体的多样性
生物体的特异性
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。
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。
生物学必修2浙江科学技术出版社 2019版 P52
基因通常是有遗传效应的DNA片段
任务3 小结：染色体、DNA和基因三者之间的关系
基因在染色体上呈线性排列
基本单位
特定脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息
每个基因含许多个脱氧核苷酸
具有遗传效应的DNA片段
每个DNA分子中含许多个基因
每条染色体上含有1个或2个DNA分子
主要载体
脱氧
核苷酸
(4种)
基因
DNA
染色体
思考与讨论
某常染色体隐性遗传病。一对夫妇，丈夫是患者，妻子是携带者。
子女患病的概率为
该夫妇计划通过试管婴儿方式，生一个健康的孩子,关
键在于获得含有正常基因的 （卵细胞还是精子？）
如何不破坏卵细胞，还可确定其中含有正常基因？【阅读教材p60：生物科技进展】
单细胞基因组测序技术是在单细胞水平对全基因组进行扩增与测序的一项新技术。其原理是将分离的单个细胞的微量全基因组DNA进行扩增，获得高覆盖率的完整的基因组后进行高通量测序。
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。