3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段 课件(共21张PPT) 2024-2025学年人教版高中生物学必修2

(共21张PPT)
3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段
1. 能举例说明基因通常是有遗传效应的DNA片段。
2. 能够运用数学方法说明DNA的多样性和特异性及其原因。
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。
因为外源生长激素基因整合到转基因鲤鱼的DNA中，并发挥了促进生长激素合成的
能，而生长激素可使鲤鱼的生长速率加快。
导入的是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列。
为什么转基因鲤鱼的生长速率更快
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
基因＝DNA
？
一、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4.7×107个碱基对，在DNA分子上分布着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 正在分裂的大肠杆菌,细胞内的DNA被染成红色
1.生物体内的DNA分子数目与基因数目相同吗
DNA分子数目 ＜ 基因数目
2.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
基因的碱基总数 ＜ DNA分子的碱基总数
这说明基因在DNA上的分布可能是不连续的（基因是被碱基序列分隔开的）
资料3：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DNA碱基总数的比例不超过2%。
人类的基因组
基因的碱基数远远少于DNA的碱基数，说明基因在DNA上的分布是不连续的。
3. 通过阅读资料可以得出什么结论？
你能从右面的DNA指纹图判断出怀疑对象中谁是罪犯吗？
DNA指纹图上的片段是否就是基因？如果这些片段不是基因，什么样的片段才能称为基因呢？
DNA指纹技术
资料2.生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光(图B )，这是因为水母的DNA上有一段长度为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(图C)。
图B 发出绿色荧光的水母
图C 正常光线(左)及紫外线照射下(右)的4只小鼠，其中3号小鼠为对照组，1、2、4号小鼠转入了绿色荧光蛋白基因
4.分析本资料，说明基因的作用是什么
基因是特定的DNA片段,可拼接到其他生物的DNA上去,有遗传效应(能控制生物的性状)，可独立起作用。
遗传效应是能够指导相应蛋白质的合成、控制生物体的性状等。
如何理解基因具有遗传效应 本节“问题探讨”中提到的生长激素基因的遗传效应是什么
“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。
基因是有遗传效应的DNA片段(多数)
资料1和3 ,从数量上说明基因是DNA的片段
资料2 ,从功能上说明基因有遗传效应
资料1和3,从数量上说明基因和DNA的关系是什么？
资料2 ,说明基因有什么功能？
基因是有遗传效应的RNA片段(少数)
RNA病毒的遗传物质是RNA
基因通常是有遗传效应的DNA片段
请结合模式图完成下面内容，并从以下两方面理解“基因”：
辨析基因
1．D、E、F、H之间有什么数量关系？
每一条H(染色体)上有1个或者2个F(DNA)分子；每个F(DNA)分子上有许多个E(基因)；每个E(基因)含有许多个D(脱氧核苷酸)。
不是，染色体是DNA的主要载体，另外叶绿体和线粒体也是DNA的载体。
2．真核生物中，H是F的唯一载体吗？
1.“人类基因组计划”研究表明，人类基因组计划测定的24条染色体上有2～2.5万个基因，这一事实说明(　　)
A．基因是DNA上有遗传效应的片段
B．基因是染色体的片段
C．一个DNA分子上有许多个基因
D．基因只存在于染色体上
C
分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性
DNA的外侧是基本骨架，由脱氧核糖和磷酸交替连接而成，从头到尾没有变化。
T
G
C
A
A
C
G
完善下面DNA平面结构图
讨论1.DNA的外侧和内侧各有什么特点 这说明是什么组成成分决定了DNA之间的差异
骨架内侧4种碱基的排列顺序是可变的
碱基的排列顺序决定了DNA之间的差异
思考·讨论
讨论2.如果是100个碱基对组成1个基因，可能组合成多少种基因
N种碱基可能组合成4N种基因
排列种数
41
2个碱基对
(16)4×4
3个碱基对
(64)4×4×4
基 因
1个碱基对
100个碱基对
4100
碱基排列顺序的千变万化构成了DNA分子的多样性
……
……
讨论3．基因是碱基随机排列成的DNA片段吗？为什么？
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。
（GATA)n
不同人的短序列重复
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)
碱基特定的排列顺序
DNA的特异性
讨论3．基因是碱基随机排列成的DNA片段吗？为什么？
不是；基因的碱基排列顺序是特定的，具有特异性；如果把碱基随机排列，
不一定具有遗传效应，则构不成基因。
讨论4.在刑侦、亲子鉴定领域，DNA能像指纹一样用来鉴定个人身份。结合脱氧核苷酸序列的多样性和特异性，你能分析这一方法的科学依据吗？
在人类的DNA中，核苷酸序列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。
1.生物体多样性和特异性的根本原因和直接原因分别是什么
生物多样性的直接原因是蛋白质的多样性
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
生物多样性的根本原因是遗传物质的多样性
二、DNA片段中的遗传信息
2.尝试构建基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸之间的关系的概念图。
染色体
DNA
基因
脱氧
核苷酸
染色体是DNA的主要载体
每条染色体上有1个或2个DNA分子
基因在染色体上呈线性排列
每个DNA分子上有许多基因
特定脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息
每个基因由许多脱氧核苷酸组成
具有遗传效应的DNA片段
基本单位
2.决定DNA分子的多样性和特异性的是（ ）
A.脱氧核苷酸链上磷酸和脱氧核糖的排列特点
B.嘌呤总数与嘧啶总数的比值
C.碱基互补配对原则
D.碱基排列顺序
D
3.下列关于DNA和基因的叙述，不正确的是（ ）
A.基因是有遗传效应的核酸分子片段
B.遗传信息能够由亲代传递到子代
C.亲代DNA通过复制向子代传递遗传信息
D.一个DNA片段上有一个基因
D
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。请从基因的角度说明，为什么人群中没有一模一样的两个人呢？
人脸识别技术的前提是每个人都有独特的面部特征，即生物性状(同卵双胞胎或多胞胎除外)。而这些性状都是由基因决定的，不同的人基因是不一样的，每个人的基因都是独特的。
与社会联系
基因
基因通常是有遗传效应的DNA片段
遗传信息
基因与DNA
蕴藏在4种碱基的排列顺序中
碱基排列顺序
DNA多样性和特异性