3.4基因通常是有遗传效应的DNA片段 课件(共24张PPT) --2024-2025学年下学期高一生物（人教版）必修2

(共24张PPT)
3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段
本节聚焦
基因是什么
DNA是如何携带遗传信息的
如何理解DNA的多样性和特异性
我国科学家将外源生长激素基因导入鲤鱼受精卵，培育出转基因鲤鱼，与对照组相比，生长速度加快。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。
1.为什么转基因鲤鱼生长更快？
2.导入的外源基因是一个DNA分子，还是DNA片段？
因为外源生长激素基因整合到转基因鲤鱼的DNA上，并发挥了促进生长激素合成的功能，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。
转基因鲤鱼(右)
讨论：
问题探讨
1865年，孟德尔：提出了遗传因子
1909年，约翰逊：将“遗传因子”命名为基因
1910年，摩尔根：证实了基因在染色体上
20世纪中叶：染色体主要是由两种物质组成的——DNA和蛋白质
1944，艾弗里等；1952年，赫尔希及蔡斯：实验证明了DNA是遗传物质。
1953年：沃森、克里克提出了DNA双螺旋结构模型
基因在染色体上；
染色体由DNA和蛋白质组成；
DNA是主要的遗传物质。
染色体
DNA
基因
基因与DNA之间是什么关系呢？
一 说明基因与DNA关系的实例
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。
DNA分子数目<基因数目
基因的碱基总数 DNA分子上含有多个基因，基因是一段DNA
一 说明基因与DNA关系的实例
非基因片段
非基因片段
非基因片段
非基因片段
基因A
基因B
基因C
含有3个基因的DNA片段的模式图
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。
基因一定是DNA片段，但一个DNA片段不一定是基因。
一 说明基因与DNA关系的实例
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。
一 说明基因与DNA关系的实例
说明基因能控制生物性状，基因具有遗传效应。它可以独立起作用。
发出绿色荧光
转基因鼠
转入
绿色荧光蛋白基因（5.1×103个碱基对的片段）
原因
水母
基因的遗传效应是指能通过一定的方式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。
一 说明基因与DNA关系的实例
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%。
结论：
构成基因的碱基数 < 碱基总数
这说明并不是随便一段DNA就称为基因。基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因。
一 说明基因与DNA关系的实例
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。
--ATGCATGCATCCATGCTAGCCATCCCTAAGGACAG---
--TACGTACGTAGGTACGATCGGTAGGGATTCCTGTC---
基因1
基因2
非基因片段
基因通常是有遗传效应的DNA片段，是生物体遗传的功能单位和结构单位。
有些病毒的遗传物质是RNA，
如HIV病毒（艾滋病病毒）、SARS-CoV-2病毒(新冠病毒）等。
对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。
一 说明基因与DNA关系的实例
二 DNA片段中的遗传信息
T
G
A
A
T
C
T
G
A
A
T
C
外侧：基本骨架，由脱氧核糖和
磷酸交替连接（固定不变）
内侧：4种碱基对的排列（可变）
回忆DNA分子结构：
哪部分可以代表遗传信息？
遗传信息就蕴藏在4种碱基的排列顺序之中
遗传信息：DNA分子中碱基（或碱基对 、脱氧核苷酸）的排列顺序。
资料1： 如果1个碱基对组成1个基因，4种碱基对的排列可能形成4种基因（这仅仅是假设）；如果2个碱基对组成1个基因，则可能形成16（即4×4）种基因；如果3个碱基对组成1个基因，则可能形成64（即4×4×4）种基因。
计算公式：
可能组合的基因种类=4n
（n为碱基对数）
基 因
1个碱基对
2个碱基对
4×4（42）
3个碱基对
4×4×4（43）
100个碱基对
4100
……
n个碱基对
4n
排列种数
41
……
碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性。
二 DNA片段中的遗传信息
资料2：前面数学模型模拟探究是建立在所有碱基对的随机排列都能构成基因这一假设下的。事实上，大部分随机排列的碱基序列从来不曾出现在生物体内，而有些序列却会在生物体内重复数千甚至数百万次。
在生物体内，基因中的碱基并不是随机排列的。
具有特定的遗传效应
你认为基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？
每个基因都是特定的DNA片段
具有特定的碱基排列顺序
碱基特定的排列顺序，构成了DNA的特异性。
二 DNA片段中的遗传信息
怎样理解DNA的多样性和特异性？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？
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。
生物多样性和特异性的原因：
根本原因：DNA的多样性和特异性
直接原因:蛋白质的多样性和特异性
二 DNA片段中的遗传信息
在刑侦领域，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，核苷酸序列多样性和特异性表现为每个人的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。
二 DNA片段中的遗传信息
染色体
DNA
基因
脱氧核苷酸
染色体是 的主要载体
DNA
每条染色体上有 ，个DNA分子
1个或2个
DNA是主要的 ，
遗传物质
基因是有 的DNA片段
遗传效应
每个DNA分子上有 个基因
多
基因在染色体上
呈 排列
线性
是控制生物体 的基本单位
性状
每个基因由许多 ，组成
脱氧核苷酸
基因中 ，排列顺序代表着遗
传信息
脱氧核苷酸
小结
①位置上：基因在染色体上呈线性排列。
②本质上：基因通常是有遗传效应的DNA片段。
③功能上：基因是控制生物性状的结构和功能单位。
④结构上：基因的脱氧核苷酸的排列顺序包含着遗
传信息，具有多样性和特异性
小结
判断正误,从课本中找到依据并标出页码。
1.基因是DNA上有一定功能的特异性碱基排列顺序。( )
2.DNA分子上每一个片段都是一个基因。( )
3.人体基因全部位于染色体上。( )
4.遗传信息储存在4种碱基的排列顺序中。( )
5.DNA分子具有多样性和特异性都与遗传信息有关。( )
√
×
×
√
√
即时训练
6.基因中碱基对的数目与其多样性有关。( )
7.基因的基本组成单位均为脱氧核苷酸。( )
8.从广义上来说,烟草花叶病毒具有遗传效应的RNA片段也叫作基因。( )
9.基因一定位于DNA上。( )
√
×
√
×
即时训练
例：下列关于DNA和基因相互关系的叙述,不正确的是(　　)。
A.基因通常是有遗传效应的DNA片段
B.生物体的DNA分子数目小于基因数目
C.基因在DNA上,DNA上所有序列都属于基因
D.基因并不是碱基对随机排列成的DNA片段
C
即时训练
例：下列物质从复杂到简单的结构层次关系正确的是(　　)。
A.染色体→DNA→脱氧核苷酸→基因
B.染色体→DNA→基因→脱氧核苷酸
C.基因→染色体→脱氧核苷酸→DNA
D.染色体→脱氧核苷酸→DNA→基因
B
即时训练
例：下图是果蝇某条染色体上的一段DNA分子的示意图。下列说法正确的是(　　)。
A.白眼基因含有多个核糖核苷酸
B.白眼基因是有遗传效应的DNA片段
C.白眼基因位于细胞质内
D.白眼基因的基本组成单位是4种碱基
B
即时训练
例：“DNA指纹技术”在刑事侦破、亲子鉴定等方面作用巨大,这主要是根据DNA具有(　　)。
A.稳定性　　 B.特异性　　
C.多样性　 　D.可变性
B
即时训练