2.3.4 基因是具有遗传效应的DNA片段课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

2.3.4 基因通常是具有遗传效应的DNA片段 课件创意@小狗啃骨头（刘永生） 课件引用图片仅限于教学用途 我们已经明确了DNA是遗传物质，遗传因子或者说基因当然也存在于遗传物质也就是DNA之中。那么，现在的问题是基因和DNA之间有着怎样的关系呢？今天就让我们来学习基因通常是具有遗传效应的DNA片段。 1 生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光，这是因为水母含有绿色荧光蛋白。科学家将水母中编码绿色荧光蛋白的基因导入转基因小鼠体内，结果在紫外线照射下，小鼠也能像水母一样发光。 讨论： 为什么转基因小鼠会发出绿色荧光？ 导入的绿色荧光蛋白基因是一个DNA分子，还是DNA分子的一段序列？ 思考‧讨论 疑惑：基因到底是什么？ 课件创意@小狗啃骨头（刘永生） 课件引用图片仅限于教学用途 我们先来看一个例子。生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色的荧光，这是因为水母含有绿色荧光蛋白，这种绿色荧光蛋白在紫外线照射下可以发出绿色荧光。研究发现绿色荧光蛋白是由绿色荧光蛋白基因控制合成的。科学家将水母中的绿色荧光蛋白基因导入转基因小鼠体内，结果在紫外线照射下，小鼠也能像水母一样发光。在这个例子中，普通小鼠或者说对照组小鼠是不能发出绿色荧光的，而转基因小鼠可以发出绿色荧光，为什么转基因小鼠可以发出绿色荧光呢？显然是因为转基因小鼠转入了绿色荧光蛋白基因，这个基因赋予了转基因小鼠发绿色荧光的性状，这跟我们前面学习的性状是由基因控制的情况一致。我们知道基因存在于遗传物质之中，小鼠和水母的遗传物质都是DNA，现在这个例子中的绿色荧光蛋白基因是一个DNA分子的呢，还是DNA分子的一段序列？根据摩尔根的观点：基因在染色体上呈线性排列，显然绿色荧光蛋白基因应该是DNA分子的一段序列，那么DNA分子上怎样的一段序列才能称为绿色荧光蛋白基因呢？或者换一种说法：基因到底是什么呢？ 2 CH2CHCOOH NH2 CH2CHCOOH NH2 HO CH2COOH HO OH CO2＋H2O 苯丙氨酸 酪氨酸 尿黑酸 饮食（营养）中蛋白质分解 一个突变基因——一个代谢阻碍 课件创意@小狗啃骨头（刘永生） 课件引用图片仅限于教学用途 人们对于基因这一概念的认识是一个不断发展的过程。早期是从功能的角度出发来定义基因的，起初遗传学家把基因设定为控制生物体特定性状的遗传单位。但基因具体是怎样控制性状的，遗传学家对此却一无所知。盲盒的打开是从特殊情况开始的。20世纪初，Garrod研究了一种人类代谢病——尿黑酸症，之所以叫尿黑酸症，是因为病人的尿液暴露在空气中会变黑，导致尿液变黑的这种物质叫做尿黑酸，它是酪氨酸和苯丙氨酸降解的中间产物，正常人可以把尿黑酸最终分解为水和二氧化碳。Garrod相信尿液中出现尿黑酸是因为正常的代谢途径受到了阻碍，结果导致尿黑酸不能被分解而积存在尿液中。通过系谱分析，Garrod发现尿黑酸症是由一个隐性基因所控制的遗传病。于是，他指出“一个突变基因一个代谢障碍”。 3 基因是串在染色体上的“珠子”（经典遗传学） 基因是控制生物性状的基本单位 基因是突变和重组（交换）的基本单位（最小单位） 说明： 按照经典遗传学，基因突变就是一个“珠子”变成另一种的“珠子”，珠子在染色体上的位置并没有改变（所以是等位基因）。由于珠子是不可分割的（类比于早期的原子论），因此，基因突变时是以“珠子”这一整体进行的。 染色体发生交换时，交换各自的“珠子”，由此导致染色体上的“珠子”重新组合。 课件创意@小狗啃骨头（刘永生） 课件引用图片仅限于教学用途 摩尔根学派对经典遗传学的发展做出了杰出的贡献，他及其弟子认为基因在染色体上呈线性排列，受他们的影响，1940年之前，科学家普遍认为基因类似于串在染色体上的珠子，一个基因就是一个珠子。在这种经典遗传学的基因观念中，基因首先是控制生物性状的基本单位，每个基因控制生物体某一特定的性状。另外，基因还是突变和重组的基本单位。基因发生突变时，就会变成另外一种样子，并且经典遗传学认为突变是以基因为单位进行的。另外，减数分裂过程中非姐妹染色单体会发生交换，这种交换会导致染色体上的基因重新组合，或者简称为重组，经典遗传学认为重组发生在不同基因之间，而不能在一个基因内部发生重组。 4 lz+ lzs lzg lzs或lzg × lzs lzg lzs lzs或lzg lzg lzs或lzg 理论上无野生型 回复突变率远低于0.2% 实际0.2%野生型 lzs lzg 果蝇X染色体 课件创意@小狗啃骨头（刘永生） 课件引用图片仅限于教学用途 但在1940年，Clarence P. Oliver 发现了重组可在基因内发生的实验证据。我们简单介绍一下Oliver的实验。Oliver研究果蝇X染色体上一个基因座的突变，野生型基因记作lz+，两个突变基因l