3.4基因通常是有遗传效应的DNA片段 课件 (共25张PPT) --2024-2025学年下学期高一生物（人教版）必修2

(共25张PPT)
第4节
第3章　基因的本质
基因通常是有遗传效应的DNA片段
2
1
3
举例说明基因通常是有遗传效应的DNA片段
用数学方法说出DNA分子的多样性和特异性
说明基因与DNA的关系
基因等同于DNA吗
1
2
3
1903年
萨顿假说：基因和染色体存在平行关系
5
20世纪中叶
染色体主要由蛋白质和DNA组成
1928、
1944、
1952年
4
实验证明DNA是主要的遗传物质。
摩尔根证明基因位于染色体上
1910年
沃森、克里克提出DNA双螺旋模型
1953年
练习与应用
DNA片段中的遗传信息
基因与DNA关系的实例
目标一
目标二
目标三
目
录
CONTENTS
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。
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. 大肠杆菌体内的DNA分子数目与基因数目不相同，说明了什么？
2. 它的所有基因的碱基总数与DNA分子碱基总数相等吗，说明了什么？
不相同，基因在DNA上的分布可能是不连续的
说明了一个DNA分子上含有多个基因（基因是DNA分子上的一段）
同：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。
异：人类的非基因序列占DNA总碱基数的比例远大于酵母菌。
3. 与资料1相比，得出的结论有何异同？
任务一：辨析基因
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。
3. 资料2、4说明了基因有怎样的作用？
基因能控制生物的性状，即基因具有遗传效应。
资料4.不少人认为，人和动物体的胖瘦是由遗传决定的。近来的科学研究发现，小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关。具有HMGIC基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组的小鼠变得十分肥胖，而具有HMGIC基因缺陷的实验鼠体重仍然保持正常。
人和动物的胖瘦是受基因控制的。
分析基因与DNA的关系
基因A
基因B
基因C
非基因片段
非基因片段
非基因片段
非基因片段
含有3个基因的DNA片段的模式图：
4.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。
实例1大肠杆菌DNA；
实例3人的DNA。
实例2转基因实验。
基因是一个DNA片段
基因可以控制某种性状
基因具有遗传效应
基因是具有遗传效应的DNA片段。
注：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。
5.请完善基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸之间关系的概念模型。
染色体是______的主要载体
每个染色体上有_______个DNA
基因通常是有_________的DNA片段；
每个DNA分子上含有_____基因
是控制生物性状的结构功能单位
DNA是主要的遗传物质
每个基因有许多脱氧核苷酸
1或2
DNA
许多
遗传效应
基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息
DNA
基因
染色体
脱氧核苷酸
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
√
2.如图表示脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体间的关系。下列有关叙述不正确的是
A.d是脱氧核苷酸，其种类取决于c的种类
B.基因通常是具有遗传效应的f片段
C.e含有的碱基总数等于f
D.e在h上呈线性排列
基因
DNA
染色体
√
练习与应用
DNA片段中的遗传信息
基因与DNA关系的实例
目标一
目标二
目标三
目
录
CONTENTS
T
G
A
A
T
C
T
G
A
A
T
C
DNA分子结构：
基本骨架，由脱氧核糖和磷酸交替连接（固定不变）。
4种碱基对的排列（可变）。
外侧：
内侧：
遗传信息就蕴藏在4种碱基的排列顺序之中。
哪部分可以代表遗传信息？
DNA分子中碱基（或碱基对、脱氧核苷酸）的排列顺序。
遗传信息：
分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性
7种音符
美妙旋律
词汇句子
26个
英文字母
DNA只含有4种脱氧核苷酸（4种碱基）是否能够储存大量的遗传信息？
任务二：基因的多样性和特异性
1．如果是100个碱基对组成1个基因，可能组合成多少种基因？
这说明了基因的什么特点？
基因的多样性
若1个碱基对组成1个基因
若2个碱基对组成1个基因
若3个碱基对组成1个基因
4种
41
16种
4x4（42）
64种
4x4x4（43）
若n个碱基对组成1个基因
4n
……
……
4100 种基因
n 指对数
T
C
G
A
T
A
G
C
T
A
2．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
2．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。
1
DNA分子的特性
DNA的多样性和特异性
生物体多样性和特异性的物质基础
遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中
2
人类基因组计划
1990年10月，预计用时15年，投资30亿美元的国际人类基因组计划正式启动。参与的国家有美、英、日、法、德、中这6个国家。
确定构成人类基因组24条染色体的约30亿个碱基对的序列；
鉴定出人类的所有基因，尤其是与疾病有关的基因；
将上述信息储存于专门的数据库，并开发出相应的分析工具；
对五种模式生物大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和小鼠进行测序。
3.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
√
DNA分子的多样性主要表现为碱基排列顺序的千变万化；特异性主要表现为每个特定的DNA分子的碱基都有特定的排列顺序。
4.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
√
基因是有遗传效应的核酸分子片段，而核酸包括DNA和RNA，A正确；一个DNA片段上可以有多个基因，D错误。
练习与应用(P59 )
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 （ ）
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
B
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。
（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。
染色体
DNA
基因
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？
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。
二、拓展应用
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。