3.4基因通常是有遗传效应的DNA片段课件-2026-2027学年高一下学期生物人教版必修2

第三章 基因的本质 第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段 1 问题探讨 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。 讨论： 1.为什么转基因鲤鱼的生长速率更快？ 普通鲤鱼 转基因鲤鱼 2.导入的外源基因是1个DNA分子，还是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列？ 因为外源生长激素基因整合到转基因鲤鱼的DNA中，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激素加快。 导入的是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列 基因在染色体上 染色体是DNA的主要载体 一、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 DNA分子的碱基总数 ＞ 基因的碱基总数 分析: 说明:基因是DNA的片段，DNA中存在非基因片段。 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分子上有一段长度为5.1×103个碱基对的片段---绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了水母的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。 发出绿色荧光的水母 绿色荧光蛋白基因 绿色荧光蛋白 控制合成 绿色荧光 发出 说明基因是特定的DNA片段，可拼接到其他生物的DNA上去，有遗传效应(能控制相应蛋白质的合成来控制生物的性状)，可独立起作用 转基因荧光鼠 基因是控制生物性状的结构和功能单位 资料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1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%。 同样说明基因是DNA片段，基因不是连续分布在DNA上的，而是由大量非基因的碱基序列将其分隔开 基因A 基因B 基因C 含有3个基因的DNA片段的模式图 讨论： 1.生物体内的DNA分子数目与基因数目相同吗？生物体内所有基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相同吗？如果不同，说明了什么？ 生物体内的DNA分子数目小于基因数目，生物体内所有基因数目小于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。 2.你如何理解基因具有遗传效应？本节“问题探讨”中提到的生长激素基因的遗传效应是什么？ 能够指导相应蛋白质的合成、控制生物体的性状等(生长激素基因控制合成生长激素，从而促使鲤鱼的生长速率加倍) 3.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。 资料1和3 资料2 每个DNA分子上有 基因 只有 碱基参与基因的组成 基因是 片段 基因能控制 基因具有 基因通常是有遗传效应的DNA片段 许多 部分 DNA 生物的性状 遗传效应 有些病毒的遗传物质是RNA，如HIV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。 流感病毒 艾滋病病毒 烟草花叶病毒病毒 二、DNA片段中的遗传信息 1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、C4种碱基)，为什么能够储存大量的遗传信息呢？ 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种碱基对的排列顺序(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 思考·讨论 分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性。 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；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。 基 因 排列种数 1个碱基对组成 41 2个碱基对组成 4×4（42） ... N个碱基对组成 4N 3个碱基对组成 4×4×4（43） ... 碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性 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，大部分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。 具有特定的遗传效应 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 在生物体内，基因中的碱基并不是随机排列的。 讨论 2.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 3.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，脱氧核苷酸序列的多样性表现为每个人的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。 4.你认为基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？为什么？ 基因不是碱基对随机排列成的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，所以一些随机排列的脱氧核苷酸序列会因不被选择而消失。 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；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。 小结归纳：全方位理解“基因” (2)位置上：基因在染色体上呈线性排列。 (1)本质上：基因通常是有遗传效应的DNA片段。 (4)功能上：基因是控制生物性状的结构和功能单位 (3)结构上：基因是含有特定遗传信息的核苷酸序列,具有多样性和特异性 三、基因与脱氧核苷酸、DNA、染色体之间的关系 染色体 DNA 基因 脱氧核苷酸 DNA的主要载体（还有线粒体、叶绿体等） 每个染色体上有1或2个DNA分子 通常是有遗传效应的DNA片段 每个DNA分子上有许多基因 排列顺序代表着遗传信息 每个基因由许多脱氧核苷酸组成 主要的遗传物质 练习与应用 2.整理总结染色体、DNA和基因三者之间的关系，并以你认为最简明的形式表示出来。 染色体 DNA 基因 二、拓展应用 1.在严查偷猎野生动物的行动中，执法部门发现某餐馆出售的一种烤肉比较可疑，餐馆工作人员说是“山羊肉”，经实验室检验，执法部门确定这种“山羊肉”来自国家二级保护动物斑羚。你认为执法部门最可能采取哪种检测方法？为什么？ 最可能采取DNA鉴定的方法。因为每种生物的DNA具有特异性，只有将“山羊”的DNA与斑羚的DNA进行比对，才能确定这种“山羊肉”是否来自国家二级保护动物斑羚。 2.我国一些城市在交通路口启用了人脸识别技术，针对行人和非机动车闯红灯等违规行为进行抓拍。这种技术应用的前提是每个人都具有独一无二的面孔。为什么人群中没有一模一样的两个人呢？请你从生物学的角度评述人脸识别技术的可行性。 人脸识别技术的前提是每个人都有独特的面部特征，而这些都是由基因决定的，这说明了基因的多样性和特异性。 $