人教版（2019）高中生物必修二3.4基因是有遗传效应的DNA片段-课件(共31张PPT)

(共31张PPT)
第3章
基因的本质
第4节
基因是有遗传效应的DNA片段
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
回顾历史：
基因在染色体上
染色体中只有DNA是遗传物质
1910年，摩尔根：
什么关系？
基因=DNA吗？
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，长度大约为4
700
000个碱基对，在DNA分子上分布着大约为4
400个基因，每个基因的平均长度大约为1
000个碱基对。
结论：基因是DNA的片段。
一个DNA分子上含有多个基因
生物体内所有基因的碱基对总数是小于DNA分子的碱基对总数的，这说明，基因是DNA的片段。
那么，一段DNA一定为基因吗？
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：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。基因是DNA中特定的片段。
基因A
基因B
基因C
含有3个基因的DNA片段的模式图
说明基因与DNA关系的实例
资料3
并非任何一个DNA片段就都是基因。
基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因。
非基因片段
非基因片段
非基因片段
非基因片段
生长在太平洋西北部的一种海蛰能发出绿色荧光，这是因为海蛰的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，转入了海蛰的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能象海蛰一样发光。
结论：基因具有遗传效应，它可以独立起作用。
说明基因与DNA关系的实例
资料2
基因可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上，从而获得某种性状。
基因具有一定独立性。（生物遗传的基本单位）
遗传效应:指具有复制、转录、翻译等功能，能控制一定的性状。
不少人认为，人和动物体的胖瘦是由遗传决定的。近来科学研究发现，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，而实验鼠体重维持正常。
结论：基因能控制生物的性状
说明基因与DNA关系的实例
资料4
无HMGIC基因就无肥胖的表现，
有HMGIC基因就有肥胖的表现。
HMGIC基因具有控制小鼠肥胖这一性状的作用
实验组
基因缺陷
对照组
基因正常
小结
通过资料1、3
通过资料2、4
基因是DNA片段
基因有遗传效应
概念：基因是有遗传效应的DNA片段。
功能：是生物体遗传（控制生物性状）的
功能单位和结构单位。
说明基因与DNA关系的实例
果蝇某个DNA
分子上的几个基因分布示意图：
R、S、N和O片段就可以称作基因，
S与R以及N与S之间的片段可以称作非基因片段，因为它没有遗传效应。
DNA分子上分布着多个基因，基因是DNA上有遗传效应的片段，每个基因中有成百上千个碱基对。
（概念扩展）
由此可见，基因由几条链构成？基因的基本单位是？
两条链（双螺旋结构）
4种脱氧核苷酸
白化基因
多指基因
胰岛素基因
血红蛋白
基因
唾液淀粉酶
基因
总结：基因与DNA
的关系
人的某DNA分子片段上
的几个基因
一个DNA分子中有许多基因；
每个基因都是特定的DNA片段，
并有着特定的遗传效应；
DNA分子中包括基因和非基因片段。
例1
A
C
DNA片段中的遗传信息
二、
一个DNA分子上有许多基因，每一个基因都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应，这说明DNA必然蕴含了大量的遗传信息。
DNA为什么能储存大量的遗传信息呢？
DNA中哪一部分储存着遗传信息？
为什么每个人的DNA是独一无二的？
A
A
A
T
T
T
G
G
G
C
C
A
T
C
C
G
DNA中哪一部分储存着遗传信息？
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）
遗传信息：DNA分子中碱基（或碱基对、脱氧核苷酸）
的排列顺序。
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
AGCGT…TCGAT
TCGCA…AGCTA
AGCTT…TCGAT
TCGAA…AGCTA
基因1
基因2
碱基对的排列顺序不同
比较基因1和基因2有何不同？
DNA片段中的遗传信息
二、
那么，由4种碱基排列而成的脱氧核苷酸序列，足以储存生物体必需的全部遗传信息吗？
A＝T
1.DNA分子中每一个位置的碱基对都
有_____种可能性
4
2.已知，人体细胞的DNA中约有31.6亿个碱基对，则人体DNA的碱基可以有多少种排列方式？
数学模型模拟探究
T＝A
G＝C
C＝G
基
因
排列种数
1个碱基对
41
2个碱基对
4×4（42）
3个碱基对
4×4×4（43）
4000个碱基对
44000
……
……
……
……
n个碱基对
4n
结论1：DNA分子的多样性！
DNA片段中的遗传信息
二、
截至2005年6月，全球人口总数接近65亿。假设人类基因组中第1号染色体的第1个基因是由17个碱基对随机排列构成的，那么你与你的同桌相比，这个基因的脱氧核苷酸序列完全相同的可能性有多大？
17个碱基对的所有排列是否都有机会出现？
不是
?
结论2：DNA分子的特异性！
在生物体内，基因中的碱基并不是随机排列的。
每个基因都是特定的DNA片段
具有特定的碱基排列顺序
具有特定的遗传效应
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。
多样性→
多样性→生物多样性
特异性→
特异性→生物特异性
碱基排列顺序
DNA分子
碱基排列顺序
DNA分子
你如何理解DNA分子的多样性和特异性？
DNA分子中碱基互补配对的方式虽然不变，但长链中碱基对的排列顺序千变万化，这构成了DNA分子的多样性，而碱基的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性。
你能从DNA分子水平分析生物体具有多样性和特异性的原因吗？
？
DNA分子的多样性和特异性，分别是生物体多样性和特异性的物质基础。
？
基因中脱氧核苷酸的
排列顺序代表遗传信息
染色体
DNA
基因
脱氧核苷酸
染色体是DNA
的主要载体
基因是有遗传
效应的DNA片段
每个基因中含有很多个脱氧核苷酸
DNA是主要的
遗传物质
每条染色体上含有
1个或2个DNA分子
DNA
染色体、DNA、基因与脱氧核苷酸的关系
每个DNA分子
上有许多基因
基因在染色体
上呈线性排列
基因是控制生物性状的结构单位和功能单位
注意：
绝大多数生物的遗传物质是DNA，通常，我们所说的基因是指有遗传效应的双链DNA片段。遗传信息是指DNA分子中碱基（或碱基对、脱氧核苷酸）的排列顺序；
而RNA病毒的遗传物质是RNA，其基因是具有遗传效应的RNA片段。遗传信息是指RNA分子中碱基（或核糖核苷酸）的排列顺序。
基因在生物体内具体存在于哪些部位？
染色体上（核基因）、线粒体和叶绿体中（质基因）、原核生物的拟核区域、病毒体内
本堂小结
◆
DNA能够储存足够的遗传信息。
◆
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。
基因通常是有遗传效应的DNA片段。
RNA病毒体内的基因是：有遗传效应的RNA片段。
C
×
√
×
A
×
×
×
2
2
4
反向平行
脱氧核糖
互补
A
磷酸
碱基
脱氧核糖
D
B
C
D
C
C
脱氧核糖
磷酸
蛋白质
A
腺嘌呤
G
鸟嘌呤
C
胞嘧啶
T
胸腺嘧啶
D
D
D
F
成百上千
许多
1:2
1:1
H是F的主要载体
E是有遗传效应的F片段
叶绿体
H
线粒体
D
C
A
C
C
D
C
D
γ
α
一个含有
P标记的双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有两个带有标记
32
D
D
C
D
C
D
D
A
B
一段有遗传效应的DNA片段，能控制一定的生物性状
脱氧核苷酸的排列顺序或数目不同
片段B中的碱基序列不携带遗传信息，不具有遗传效应
大于
基因片段B
B
B
B
B
C
1953
沃森、克里克
分子
A-T、
G-C
、T-A、
C-G
具有独特的双螺旋结构，连接两条链的碱基具有互补配对能力