3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段（讲义）-【讲义+分层练】2021-2022学年高一生物下学期同步备课优质资源（人教版2019必修2）

《第3章 基因的本质》教学讲义[高中生物学 必修2] 第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段 必会知识 考点梳理拓展延伸易错警示 必会知识一 基因与DNA的关系 1．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。 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。 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DNA的碱基序列。每条染色体上有一个DNA分子。这24个DNA分子大约含有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%。 2．基因与DNA关系的结论 (1)从数量上看，每个DNA分子上有多个基因。所有基因的碱基总数小于(选填“大于”“等于”或“小于”)DNA分子的碱基总数，即DNA分子上只有部分碱基参与基因的组成。 (2)从功能上看，基因是有遗传效应的DNA片段，能控制生物的性状。遗传效应是指基因的遗传功能，主要包括复制、控制蛋白质的合成、重组、突变和调控等功能。这也说明有的DNA片段没有控制生物性状的功能，属间隔区段，这样的DNA片段不是基因。 (3)基因的位置，染色体是基因的主要载体，每个染色体含有1(或2)个DNA分子，每个DNA分子含有多个基因，基因在染色体上呈线性排列。 ①并不是所有的DNA片段都是基因，基因必须是有遗传效应的DNA片段。 ②并不是所有的基因都位于染色体上，叶绿体和线粒体也是基因的载体。 ③不同的生物个体内可能含有相同的基因，如不同人体内的胰岛素基因是相同的。 必会知识二 DNA片段中的遗传信息 1．基因中4种碱基的排列顺序称作遗传信息。生物的遗传性状是以遗传信息的形式编排在DNA分子上的，表现为特定的碱基排列顺序。又由于在不同的基因中具有不同的碱基排列顺序，因此不同的基因中就蕴含着不同的遗传信息。 2．分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性 (1)分析DNA分子的结构。 ①基本骨架：脱氧核糖和磷酸→交替排列→不变化。 ②骨架内侧：4种碱基→排列顺序→可变化。 ③遗传信息与DNA分子结构中4种碱基的排列顺序有关。 (2)4种碱基排列而成的脱氧核苷酸序列，是否足以表达生物体必需的各种遗传信息？ ①碱基对的种类有2种，有4种排列方式，分别为A—T、C—G、T—A、 G—C。 ②碱基对数量是足够多的，取其中的n个碱基对进行排列。 ③如果n个碱基对组成1个基因，4种碱基对的排列可能形成的基因组合类型数为4n种。 ④1个DNA分子所含的碱基对数目可以非常巨大，如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，足以储存大肠杆菌的全部遗传信息。 (3)结论：DNA能够储存足够量的遗传信息；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分子特异性的应用 (1)利用DNA指纹技术进行DNA指纹鉴定。 因为每个人的DNA都具有特定的排列顺序故每个人的DNA指纹图都是独一无二的。 (2)用于刑事侦破、尸体鉴定、亲子鉴定、亲缘关系远近的判断等。 3．基因通常是有遗传效应的DNA片段 ①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。 ②有些病毒的遗传物质是RNA，如人类免疫缺陷病毒(艾滋病病毒)流感病毒等。对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。 因此：基因通常是有遗传效应的DNA片段。 基因测序是一种新型基因检测技术，能够从血液或唾液中分析测定基因全序列，从而锁定个人病变基因，做好提前的预防和洽疗。目前基因测序已用于遗传病的筛查。只要采集孕妇的外周血，通过对血液中游离的DNA(包括胎儿游离的DNA)进行测序，并对测序结果进行生物学分析，从而得出胎儿是否患有染色体数目异常的疾病，包括常见的唐氏综合征(21三体综合征)、18三体综合征(爱德华氏综合征)和13三体综合征(Patau综合征)。 单细胞基因组测序：人类遗传病致病基因的碱基序列与正常基因的存在差别，有时一个碱基的差别就会导致遗传病的发生。因此，基因测序能够在遗传病防治中发挥重要作用。 传统的基因测序往往通过提取大量细胞中的DNA来进行。为了获得足够的DNA进行测序，通常需要数以千计甚至百万计的细胞作为