(共17张PPT)
3-4 基因通常是
有遗传效应的DNA片段
问题探讨
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。
转基因鲤鱼（右）
讨论：
1.为什么转基因鲤鱼的生长速度更快？
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？
导入的生长激素基因在细胞内表达出来生长激素，促进了鲤鱼的生长。
导入的是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列
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。
基因与DNA的关系
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？
既然DNA是基因的载体，这是否意味着每段DNA都是基因呢？
思考：
说明基因与DNA关系的实例
[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。
图A 正分裂的大肠杆菌，细胞内的DNA被染成红色
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？
结论：
1.一个DNA上含有多个基因
2.基因是DNA的片段，DNA中存在非基因片段。
讨论：
说明基因与DNA关系的实例
[资料2] 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分子上有一段长度为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因鼠，在紫外线的照射下，也能像海蛰一样发光。
结论：
基因能控制生物性状，基因有遗传效应。
它可以独立起作用。
思考：基因与性状有什么关系？
说明基因与DNA关系的实例
[资料3] 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%。
结论：
1.基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将其分隔开的。
2.DNA中存在大量的非基因片段。
说明基因与DNA关系的实例
思考：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A
基因B
基因C
含有3个基因的DNA片段的模式图
一个DNA分子中有许多基因
每个基因都是特定的DNA片段
有特定的遗传效应
基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位，基因通常是具有遗传效应的DNA片段
基因与DNA关系
DNA的主要载体
染色体
主要的遗传物质
DNA
每条染色体上有1或2个DNA
每个DNA上有许多基因
基因
有遗传效应的DNA片段
每个基因有许多脱氧核苷酸
脱氧核苷酸
基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息
为什么DNA的4种脱氧核苷酸，能够储存大量的遗传信息？
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；
……
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
DNA片段中的遗传信息
【资料4】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。
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
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。
碱基排列顺序的千变万化
DNA分子的多样性
生物体的多样性
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。
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
1.下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是( )
A.位于性染色体上的基因，并不都与性别的决定有关
B.染色体是DNA的主要载体，G和C含量较多的DNA分子更难以解旋
C.摩尔根通过“假说—演绎法”证明了基因在染色体上呈线性排列
D.细胞中的嘌呤碱基与嘧啶碱基数量不一定相等
√
2.下图表示脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体间的关系。下列有关叙述不正确的是( )
A.c共4种，其中有一种是烟草花叶病毒所没有的
B.遗传信息蕴藏在d的排列顺序中
C.e含有的碱基总数小于f含有的碱基总数
D.基因即具有遗传效应的f片段
√
3、P62【资料5】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（如下图所示）。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？
提示：形成杂合双链区的部位越多，DNA的一致性越高，说明生物在进化过程中，DNA碱基序列发生的变化越小，因此亲缘关系越近。
1.
某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？
（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？
（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。
4、P62【资料6】
不同；这表明不同生物的DNA中的脱氧核苷酸组成不同，说明DNA的碱基排序具有多样性。
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中，DNA的碱基序列是相同的。
说明不同生物的DNA碱基序列组成不同，表明每种生物的DNA具有特异性；生物种类很多，DNA各不相同，又体现了DNA的多样性。这是因为不同生物在漫长的进化过程中，形成了各自独特的DNA序列。
生物由共同的祖先进化而来。
幸运藏在基因中，
也藏在日常努力中~3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段
一、教学目标
1.理解基因通常是有遗传效应的DNA片段。
2.理解DNA的多样性和特异性。
3.说明基因和遗传信息的关系。
二、教学重难点
教学重点
基因通常是有遗传效应的DNA片段。
教学难点
基因通常是有遗传效应的DNA片段。
三、教学步骤
新课导入—新课讲授—归纳总结—课堂练习—作业布置
四、课堂过程
（一）新课导入
教师：展示问题探讨中的相关内容，引导学生思考基因是什么？
（二）新课讲授
说明基因与DNA关系的实例
教师：利用课件展示思考讨论中第一个资料，推断：DNA分子上含有多个基因，基因是一段DNA的结论。
教师：展示第二个资料，推断：基因能通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状，即基因具有特定的遗传效应。
教师：展示第三个资料，推断：基因是DNA的片段。
讲解要点：
1.生物体内的DNA分子数目小于基因数目，生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数。这说明基因是DNA片段，基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将其分隔开的。
2.能够指导相应蛋白质的合成、控制生物体的性状等。“问题探讨”中提到的生长激素基因的遗传效应是使鲤鱼的生长速率加快。
3.基因是有遗传效应的DNA片段。
教师：总结：基因有遗传效应，即具有复制、转录、翻译等功能，能够控制一定的性状。基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因。
DNA片段中的遗传信息
教师：展示课本思考讨论的相关资料。
讲解要点：
1.4100种。
2.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。
3.在人类的DNA中，脱氧核苷酸序列的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。
4.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。
教师：人的双眼皮基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序，这样特定的排列顺序就代表人的双眼皮的遗传信息，上一代传给下一代的是遗传信息而不是双眼皮本身，下一代就可以将双眼皮遗传信息表达为双眼皮。不同的基因，四种基本单位的排列顺序不同，但是，每个基因都有特定的排列顺序。基因中碱基的排列顺序代表遗传信息
教师：展示DNA的图片，讲解DNA的多样性和特异性的原因。
教师：教师：利用课件图片，总结染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系图解，方便学生更好的理解染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系。
（三）归纳总结
基因通常是有遗传效应的DNA片段：对于遗传物质是DNA的生物来说，基因是有遗传效应的DNA片段；对于RNA病毒来说，基因是有遗传效应的RNA片段。
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。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。
课堂练习
1.下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是( )
A.位于性染色体上的基因，并不都与性别的决定有关
B.染色体是DNA的主要载体，G和C含量较多的DNA分子更难以解旋
C.摩尔根通过“假说—演绎法”证明了基因在染色体上呈线性排列
D.细胞中的嘌呤碱基与嘧啶碱基数量不一定相等
答案C，摩尔根通过“假说—演绎法”只证明了基因在染色体上。
2.下图表示脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体间的关系。下列有关叙述不正确的是( )
A.c共4种，其中有一种是烟草花叶病毒所没有的
B.遗传信息蕴藏在d的排列顺序中
C.e含有的碱基总数小于f含有的碱基总数
D.基因即具有遗传效应的f片段
答案D，基因通常是优遗传效应的DNA片段。
3.教材课后习题（略）
（五）课后作业
（1）教材笔记整理
（2）《优化方案》上本节练习3.4基因通常是有遗传效应的DNA片段
1.下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是( )
A. 对RNA病毒而言，基因是有遗传效应的RNA片段
B. 染色体是DNA的主要载体，原核生物没有染色体
C. 基因的特异性是由碱基特定的排列顺序决定的
D.在DNA分子结构中，与核糖直接相连的是一个磷酸基团和一个碱基
2.科学研究发现，小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关。下列对该基因的叙述，正确的是( )
A.该基因有多个脱氧核苷酸组成，其碱基排列顺序多种多样
B.它在染色体上成对存在
C.它决定着某一遗传性状或功能
D.基因的概念最先由孟德尔提出
3.下列叙述中正确的是( )
①基因在染色体上呈线性排列
②基因可以通过控制蛋白质分子的合成来控制生物的性状
③细胞有丝分裂各时期的每条染色体上都含有一个DNA分子
④DNA分子有特定遗传效应的双链片段被称为基因
A.①②③④ B.①③④ C.①④ D.①②④
4.某飞鸟和某海鱼体细胞具有相同数目的染色体，但性状差异很大，根本原因是( )
A. 生活环境不同
B. DNA分子中碱基排列顺序不同
C. DNA分子中碱基配对方式不同
D. 组成生物体的蛋白质不同
5. “人类基因组计划”研究表明，人体的23对染色体约含有3万～3.5万个基因，这一事实说明( )
A. 基因通常是有遗传效应的DNA片段
B. 基因在染色体上呈线性排列
C. 一个DNA分子上有许多基因
D. 基因只存在于染色体上
6.用a表示DNA，b表示基因，c表示脱氧核苷酸，d表示碱基（A、T、G、C）。下列图解中，四者关系正确的是( )
A. B. C. D.
7.禽流感是由禽流感病毒引起的一种急性传染病，这种病毒也能感染人类。研究人员从禽流感患者的组织样本中，提取出禽流感病毒的RNA，并经实验分析确定其有m个基因，碱基总数为n，其中G的数量为b。下列说法正确的是( )
A.嘌呤碱基数一定不等于嘧啶碱基数
B.无法用n、m、b表示腺嘌呤（A）的含量
C.该禽流感病毒RNA的碱基排列顺序有4n种
D.禽流感病毒的基因的平均长度约为n/m
8. DNA指纹技术正发挥着越来越重要的作用，在亲子鉴定、侦查罪犯等方面是目前最为可靠的鉴定技术。请思考并回答下列有关DNA指纹的问题。
(1) DNA亲子鉴定中，DNA探针必不可少，DNA探针实际是一种已知碱基序列的DNA片段，DNA探针寻找基因所用的原理是________________________。
(2) 提取某小孩和其生母，以及待检测的三位男性的DNA，进行DNA指纹鉴定，部分结果如下图所示。则该小孩的真正生物学父亲是________。
(3) 目前已知除了一卵双生双胞胎外，每个人的DNA是独一无二的，就好像指纹一样，这说明了________________________。
(4) 为什么用DNA做亲子鉴定，而不用RNA？
_____________________________________________________________________
答案及解析
1.答案：D
解析：在DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的一般是两个磷酸基和一个碱基
2.答案：C
解析：某种特定基因只有一种碱基排列顺序，A错误；B、体细胞中染色体是成对存在的，基因也是成对存在的，生殖细胞中染色体、基因都成单不成对，B错误；C、基因通过控制蛋白质的合成决定某一遗传性状或功能，C正确；D、约翰逊命名了基因，D错误。
故选C。
3.答案：D
解析：细胞有丝分裂前期、中期，每条染色体上都含有二个DNA分子，③错，选D。
答案：C
答案：C
6.答案：D
解析：基因是有遗传效应的DNA片段，二者的基本组成单位均为脱氧核苷酸，每一分子脱氧核苷酸又是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖，一分子含氮碱基组成的。
7.答案：B
解析：A与G的数量之和可能会等于U与C的数量之和，A项错误；该禽流感病毒RNA的碱基排列顺序是确定的，C项错误；基因是有遗传效应的核酸片段，每个基因的平均长度小于n/m,D项错误。
8. (1) 碱基互补配对原则 (2) B （3）) DNA分子具有多样性和特异性 (4) 因为细胞生物的基因在DNA上，而不在RNA上，且DNA具有特异性
