9.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段-【大鹏生物】2024高考生物一轮复习讲义

第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段 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。 4.1 说明基因与DNA的关系的实例 1.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。 （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）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.实例分析 3.结论：基因是有遗传效应的DNA片段 基因概念的具体解读 （1）从结构上看： ①基因是DNA上特定的片段，但DNA上的片段不一定就是基因； ②基因与DNA分子的结构一样，也是由四种脱氧核苷酸按一定顺序排列而成的，也是双螺旋结构； ③每个基因上脱氧核苷酸的数目及排列顺序是特定的； ④基因中碱基的排列顺序代表遗传信息。 （2）从功能上看： ①基因具有遗传效应，即基因能控制生物的性状； ②基因是控制生物性状的基本单位； ③特定的基因决定特定的性状。 4.2 DNA片段中的遗传信息 不难看出，一个DNA分子上有许多个基因，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只含有4种脱氧核苷酸（分别含A、T、G、C）4种碱基，为什么能够储存大量的遗传信息呢？ 7种音符可以组成各种美妙的旋律。26个英文字母可以组成许许多多词汇和句子，形成传递和交流信息的语言。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? 【资料1】 1个DNA分子的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的，从头至尾没有变化，而骨架内侧4种碱基的排列顺序却是可变的。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。 【资料2】 资料1的推算是建立在所有碱基对的随机排列都能构成基因这一假设上的。事实上，随机排列的脱氧核苷酸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许多次。 研究表明，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的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。DNA上分布着许多个基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段。 1.遗传信息的含义：DNA分子中4种碱基的排列顺序。 2.特点 （1）多样性：碱基排列顺序的千变万化。 DNA分子中碱基相互配对的方式虽然不变，但是长链中碱基对的排列顺序是千变万化的。如一个最短的DNA分子大约有4000个碱基对，这些碱基4000对可能的排列方式就有4 种。实际上构成DNA分子的脱氧核苷酸的数目是成千上万的，其排列种类几乎是无限的，这就构成了DNA分子的多样性。 （2）特异性：每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序。 每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列顺序，而具有特定碱基排列顺序的DNA分子中有遗传效应的片段就代表遗传信息，所以每个特定的DNA分子中都储存着特定的遗传信息 这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子的特异性。 ※大鹏老师提示※ ①DNA的多样性和特异性与DNA的空间结构（双螺旋结构）无关； ②对于绝大多数生物（原核生物、真核生物、DNA病毒）来说，基因是有遗传效应的DNA片段。有些病毒的遗传物质是RNA，如2019-nCoV、人类免疫缺陷病毒(HIV)、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。 本章小结 理解概念 ●亲代的遗传信息是通过DNA遗传给子代的，DNA是主要的遗传物质。 ●DNA双螺旋结构的主要特点是：DNA是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构；DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧；两条链上的碱基按照碱基互补配对原则连接成碱基对。 ●DNA的双螺旋结构为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对保证了复制的准确性，新合成的每个DNA分子中都保留了原来DNA分子中的一