第四节 基因是有遗传效应的DNA片段

1、第第4节节 基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段片段果蝇某个果蝇某个DNA 分子上的几个基因分布示意图：分子上的几个基因分布示意图：（1）片段）片段O、N、S、R称作什么？称作什么？N与与S以及以及S与与R之间的片段又称作什么？之间的片段又称作什么？（2）一个）一个DNA 分子上只能有几个基因吗？分子上只能有几个基因吗？（3）一个基因内只能有几个碱基对吗？）一个基因内只能有几个碱基对吗？ R、S、N和和O片段就可以称作片段就可以称作基因基因，N与与S以及以及S与与R 之间的片段可以称作之间的片段可以称作非基因片段非基因片段，因为它，因为它没有遗传效应。没有遗传效应。基因是基因是DNA

2、DNA上特定的而不是任意上特定的而不是任意的片段的片段。一个一个DNA 分子上有许多基因。分子上有许多基因。每个基因中有成百上千个碱基对。每个基因中有成百上千个碱基对。ATGTCGAGTCACAGCTACAGTGCAGTGCGCATGCCGACCTGAGTACAGCTCAGTGTCGATGTCACGTCACGCGTACGGCTGGACTCRSNO黄身黄身白眼白眼截翅截翅棒眼棒眼思考思考基因在染色体上呈线性排列，现在又说基因在基因在染色体上呈线性排列，现在又说基因在DNA上，那么，基因、上，那么，基因、DNA、染色体三者到底有、染色体三者到底有什么关系呢？什么关系呢？基因基因DNA染色体染色体1

3、23456三者之间相互关系：三者之间相互关系：1、基因是有遗传效应的、基因是有遗传效应的DNA片片段；段；2、一个、一个DNA上有多个基因；上有多个基因；3、DNA是染色体的主要成分；是染色体的主要成分；4、染色体是、染色体是DNA的主要载体；的主要载体；5、基因在染色体上，呈线性排列；、基因在染色体上，呈线性排列；6、染色体是基因的主要载体。、染色体是基因的主要载体。二、基因、二、基因、DNADNA、染色体的关系、染色体的关系尝试对以下概念的联系进行描述尝试对以下概念的联系进行描述:染色体染色体DNA基因基因脱氧核苷酸脱氧核苷酸碱基碱基模型建构模型建构C、H、O、N、P概念图概念图1染色体染

4、色体DNA基因基因脱氧核苷酸脱氧核苷酸碱基碱基有遗传效应的有遗传效应的DNA片段片段构成构成+脱氧核糖脱氧核糖+磷酸磷酸（A、T、C、G四种）四种）+蛋白质蛋白质形成双链形成双链染色体染色体DNA基因基因脱氧核苷酸脱氧核苷酸染色体是染色体是DNADNA的的主要载体主要载体每个染色体上每个染色体上有一个有一个DNADNA分子分子基因是有遗传效基因是有遗传效应的应的DNADNA片断片断每个每个DNADNA分子分子上有许多基因上有许多基因基因中的脱氧核基因中的脱氧核苷酸排列顺序代苷酸排列顺序代表着遗传信息表着遗传信息每个基因由许多每个基因由许多脱氧核苷酸组成脱氧核苷酸组成DNADNA是主要的是主要的

5、遗传物质遗传物质概念图概念图21、大肠杆菌细胞的拟核有、大肠杆菌细胞的拟核有1个个DNA分子分子，长，长度约为度约为4 700 000个碱基对个碱基对，在，在DNA分子上分分子上分布着布着4 400个基因个基因，每个基因的平均长度约为，每个基因的平均长度约为1 000个碱基对个碱基对。分析资料分析资料1 1，你能得出什么结论？，你能得出什么结论？大肠杆菌一个大肠杆菌一个DNA上含有多个基因。大肠杆上含有多个基因。大肠杆菌所有菌所有基因的碱基总数基因的碱基总数小于小于DNADNA分子的碱基总分子的碱基总数数，说明基因是，说明基因是DNA的片段，的片段， DNA 中存在中存在非基因片段。非基因片段

6、。资料分析资料分析一、基因与一、基因与DNADNA的关系的关系一、基因与一、基因与DNADNA的关系的关系3、人类基因组计划测定的是、人类基因组计划测定的是24条染色体（条染色体（22条常条常染色体染色体+X+Y）上的）上的DNA的碱基序列。其中，每条的碱基序列。其中，每条染色体上有一个染色体上有一个DNA分子。这分子。这24个个DNA分子大约分子大约有有31.6亿个碱基对，其中，亿个碱基对，其中，构成基因的碱基数构成基因的碱基数占碱占碱基总数的比例不超过基总数的比例不超过2%。分析资料分析资料3 3，你能得出什么结论？，你能得出什么结论？ 基因是基因是DNA的片段，的片段，DNA中存在大量的

7、中存在大量的非基非基因片段因片段。基因不是连续分布在。基因不是连续分布在DNA上的，而是由上的，而是由碱基序列将其分隔开的。碱基序列将其分隔开的。 人体中构成基因的碱基对组成比较少，占全人体中构成基因的碱基对组成比较少，占全部碱基总数不超过部碱基总数不超过2%。这说明并不是随便一段。这说明并不是随便一段DNA就称为基因。就称为基因。基因是一段基因是一段DNADNA，但是，但是一段一段DNADNA不一定是基因不一定是基因。比较两则资料，你还能得出什么结论？比较两则资料，你还能得出什么结论？ 大肠杆菌的大肠杆菌的DNADNA分子，其中，构成基分子，其中，构成基因的碱基数占碱基总数的比例为：因的碱基

8、数占碱基总数的比例为： 4 400 4 4001000/4 700 000=94%1000/4 700 000=94%。 人类人类DNADNA中，构成基因的碱基数占中，构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过碱基总数的比例不超过2%2%。生物越高等生物越高等DNADNA中存在的非基因片段的比例越高中存在的非基因片段的比例越高。什么样的什么样的DNADNA片段就是基因？片段就是基因？4、不少人认为，人和动物体的胖瘦是由遗传决定、不少人认为，人和动物体的胖瘦是由遗传决定的。近来的科学研究发现，小鼠体内的的。近来的科学研究发现，小鼠体内的HMGIC基因与肥胖基因与肥胖直接相关。具有直接相关。具有HMG

9、IC基因缺陷的基因缺陷的实验鼠与作为实验鼠与作为对照对照的小鼠，吃同样多的高脂肪食的小鼠，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物，一段时间后，对照组的小鼠变得十分肥胖肥胖，而具有而具有HMGIC基因缺陷基因缺陷的实验鼠体重仍然保持的实验鼠体重仍然保持正常正常。资料资料4 4说明了什么？说明了什么？没有没有HMGIC基因，就没有肥胖的表现，有基因，就没有肥胖的表现，有HMGIC基因就有肥胖表现。说明基因就有肥胖表现。说明基因能控制生基因能控制生物的性状物的性状。人和动物的胖瘦是受基因控制的。人和动物的胖瘦是受基因控制的。2、生长在太平洋西北部的一种、生长在太平洋西北部的一种海蛰

10、海蛰能发能发出绿色荧光，这是因为海蛰的出绿色荧光，这是因为海蛰的DNA分子分子上有一段长度为上有一段长度为5170个碱基对的片段个碱基对的片段绿色荧光蛋白基因绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，。转基因实验表明，转入了海蛰的绿色荧光蛋白基因的转入了海蛰的绿色荧光蛋白基因的转基转基因鼠因鼠，在紫外线的照射下，也能象海蛰，在紫外线的照射下，也能象海蛰一样发光。一样发光。资料资料2 2说明了什么？说明了什么？把海蜇的绿色荧光基因转入鼠的体内，鼠体内把海蜇的绿色荧光基因转入鼠的体内，鼠体内出现了以前没有的荧光。说明出现了以前没有的荧光。说明基因能控制生物基因能控制生物性状，基因有遗传效应。它可以独立起作

11、用。性状，基因有遗传效应。它可以独立起作用。分析资料分析资料4 4和资料和资料2 2你能得出什么结论？你能得出什么结论？基因具有遗传效应。基因能控制蛋白质合成，从基因具有遗传效应。基因能控制蛋白质合成，从而控制生物的性状。而控制生物的性状。结合上述资料，从结合上述资料，从DNADNA水平上给基因下一个完整的水平上给基因下一个完整的定义定义。基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNADNA片段片段。基因是生物体遗传的基因是生物体遗传的功能单位功能单位和和结构单位结构单位。基因是基因是DNADNA片段，不是连续分布在片段，不是连续分布在DNADNA上，而是由上，而是由碱基序列将其分隔开；它能控制性

12、状，具有特定碱基序列将其分隔开；它能控制性状，具有特定的遗传效应。的遗传效应。果蝇某个果蝇某个DNA 分子上的几个基因分布示意图：分子上的几个基因分布示意图：（1）片段）片段O、N、S、R称作什么？称作什么？N与与S以及以及S与与R之间的片段又称作什么？之间的片段又称作什么？（2）一个）一个DNA 分子上只能有几个基因吗？分子上只能有几个基因吗？（3）一个基因内只能有几个碱基对吗？）一个基因内只能有几个碱基对吗？ R、S、N和和O片段就可以称作片段就可以称作基因基因，N与与S以及以及S与与R 之间的片段可以称作之间的片段可以称作非基因片段非基因片段，因为它，因为它没有遗传效应。没有遗传效应。基

13、因是基因是DNADNA上特定的而不是任意上特定的而不是任意的片段的片段。一个一个DNA 分子上有许多基因。分子上有许多基因。每个基因中有成百上千个碱基对。每个基因中有成百上千个碱基对。ATGTCGAGTCACAGCTACAGTGCAGTGCGCATGCCGACCTGAGTACAGCTCAGTGTCGATGTCACGTCACGCGTACGGCTGGACTCRSNO黄身黄身白眼白眼截翅截翅棒眼棒眼思考思考基因在染色体上呈线性排列，现在又说基因在基因在染色体上呈线性排列，现在又说基因在DNA上，那么，基因、上，那么，基因、DNA、染色体三者到底有、染色体三者到底有什么关系呢？什么关系呢？基因基因DN

14、A染色体染色体123456三者之间相互关系：三者之间相互关系：1、基因是有遗传效应的、基因是有遗传效应的DNA片片段；段；2、一个、一个DNA上有多个基因；上有多个基因；3、DNA是染色体的主要成分；是染色体的主要成分；4、染色体是、染色体是DNA的主要载体；的主要载体；5、基因在染色体上，呈线性排列；、基因在染色体上，呈线性排列；6、染色体是基因的主要载体。、染色体是基因的主要载体。二、基因、二、基因、DNADNA、染色体的关系、染色体的关系尝试对以下概念的联系进行描述尝试对以下概念的联系进行描述:染色体染色体DNA基因基因脱氧核苷酸脱氧核苷酸碱基碱基模型建构模型建构C、H、O、N、P概念图

15、概念图1染色体染色体DNA基因基因脱氧核苷酸脱氧核苷酸碱基碱基有遗传效应的有遗传效应的DNA片段片段构成构成+脱氧核糖脱氧核糖+磷酸磷酸（A、T、C、G四种）四种）+蛋白质蛋白质形成双链形成双链染色体染色体DNA基因基因脱氧核苷酸脱氧核苷酸染色体是染色体是DNADNA的的主要载体主要载体每个染色体上每个染色体上有一个有一个DNADNA分子分子基因是有遗传效基因是有遗传效应的应的DNADNA片断片断每个每个DNADNA分子分子上有许多基因上有许多基因基因中的脱氧核基因中的脱氧核苷酸排列顺序代苷酸排列顺序代表着遗传信息表着遗传信息每个基因由许多每个基因由许多脱氧核苷酸组成脱氧核苷酸组成DNADNA

16、是主要的是主要的遗传物质遗传物质概念图概念图2 一个一个DNA分子上有许多基因，每一个基因都分子上有许多基因，每一个基因都是特定的是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应。片段，有着特定的遗传效应。DNA必然蕴含着大量的遗传信息。必然蕴含着大量的遗传信息。DNADNA分子为什么能储存大量的遗传信息呢？分子为什么能储存大量的遗传信息呢？ 由四种碱基排列而成的脱氧核苷酸序列，足由四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？以储存生物体必需的全部遗传信息吗？AGCGTTCGATTCGCAAGCTAAGCTGTCGATTCGACAGCTA基因基因1基因基因2比较基因比较基因1和

17、基因和基因2有何不同？有何不同？碱基对的排列顺序不同碱基对的排列顺序不同 如果全班同学（共如果全班同学（共60人）排成一排，人）排成一排，代表一条代表一条DNA单链的碱基排列情况，单链的碱基排列情况，每个同学代表每个同学代表DNA链上的一个碱基，链上的一个碱基，每人都可以从每人都可以从ATCG四种碱基中自四种碱基中自由选择自己所代表的碱基，全班同由选择自己所代表的碱基，全班同学一起可以自由组合出多少种排列？学一起可以自由组合出多少种排列？可以组合出可以组合出460种排列，体会碱基种排列，体会碱基排列顺序的多样性。排列顺序的多样性。（1）假设长度为）假设长度为3个碱基对组成一个基因，那个碱基对组

18、成一个基因，那么理论上可以排列出多少种基因？么理论上可以排列出多少种基因？（2）假设长度为）假设长度为10个碱基对呢？个碱基对呢？（3）假设长度为）假设长度为1000个碱基对呢？个碱基对呢？43 = 64种种410 = 1 048 576种种41 000 种种三、三、DNADNA片段中的遗传信息片段中的遗传信息你能从分子水平解释生物的多样性和特异性的原你能从分子水平解释生物的多样性和特异性的原因吗？因吗？碱基排列顺序多样性碱基排列顺序多样性DNA分子多样性分子多样性生物多样性；生物多样性；碱基排列顺序特异性碱基排列顺序特异性DNA分子特异性分子特异性生物特异性。生物特异性。遗传信息蕴藏在遗传信

19、息蕴藏在4种碱基的排列顺序种碱基的排列顺序之中；之中； 碱基排列顺序的千变万化，构成碱基排列顺序的千变万化，构成DNA分子多样性，分子多样性，而碱基的特定的排列顺序，又构成了每一个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；分子的特异性； DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。异性的物质基础。 DNADNA指纹：指纹：每个人都有指纹，而且几乎每个人的指每个人都有指纹，而且几乎每个人的指纹都很独特，很难找到一模一样的指纹，指纹因纹都很独特，很难找到一模一样的指纹，指纹因而也就成了人的独特特征。而也就成了人的独特特征。指纹是

20、可以抹去的，指纹是可以抹去的，但但DNADNA却无法改变或抹去却无法改变或抹去，科学家们只需要一滴血，科学家们只需要一滴血或是一根头发就可以对其或是一根头发就可以对其DNA进行鉴定。进行鉴定。DNA指纹，由指纹，由“DNA”和和“指纹指纹”两个词构成，两个词构成，即即把把DNA作为像指纹那样的独特特征来识别不同作为像指纹那样的独特特征来识别不同的人。的人。每个人的每个人的DNA都不完全相同（克隆人除都不完全相同（克隆人除外），通过分子生物学方法显示人的外），通过分子生物学方法显示人的DNA，就可，就可以像指纹那样分辨人与人的不同了。以像指纹那样分辨人与人的不同了。知识拓展知识拓展（1 1）进行

21、）进行DNADNA指纹的检测需要哪些材料？指纹的检测需要哪些材料？（2 2）DNADNA指纹技术有哪些方面的应用？指纹技术有哪些方面的应用？只需要一滴血或一根头发的样品就可以对只需要一滴血或一根头发的样品就可以对其进行其进行DNA指纹鉴定。指纹鉴定。 “9.11”、“印尼海啸印尼海啸”罹难者的尸体身罹难者的尸体身份识别、亲子鉴定、刑事侦查份识别、亲子鉴定、刑事侦查思考思考 DNA指纹图是如何做出来的：首先需用合适的酶指纹图是如何做出来的：首先需用合适的酶将这三个人的待检测的样品将这三个人的待检测的样品DNA切成片段，然后切成片段，然后用一定的方法将这些片段按大小分开，再经过一用一定的方法将这些

22、片段按大小分开，再经过一系列步骤，最后形成系列步骤，最后形成DNA指纹图。指纹图。（1 1）图中的几号可能是罪犯？）图中的几号可能是罪犯？ 1号号（2 2）图中的一个片段就是一个基因吗？）图中的一个片段就是一个基因吗？ 不是不是基础题基础题 1.（1） ；（；（2）。）。 2.C。3.从遗传物质必须具备的条件来分析：（从遗传物质必须具备的条件来分析：（1）在细）在细胞增殖过程中能够精确地进行复制；（胞增殖过程中能够精确地进行复制；（2）能够控）能够控制生物体的性状；（制生物体的性状；（3）能够贮存足够量的遗传信）能够贮存足够量的遗传信息；（息；（4）结构比较稳定。）结构比较稳定。拓展题拓展题1

23、.并非任何一个并非任何一个DNA片段都是基因，只有具有遗片段都是基因，只有具有遗传效应的传效应的DNA片段才是基因。片段才是基因。2.DNA包括基因与非基因的碱基序列。包括基因与非基因的碱基序列。3.这一观点是有道理的。但在日常生活中，如报刊、这一观点是有道理的。但在日常生活中，如报刊、杂志、广播等传播媒体常将基因与杂志、广播等传播媒体常将基因与DNA这两个概这两个概念等同使用，因此在具体情况中，要留意区分。念等同使用，因此在具体情况中，要留意区分。课后练习课后练习（P58）自我检测自我检测（P60）一、概念检测一、概念检测判断题判断题1.。2.。3.。4. 。 选择题选择题 A。识图作答题识

24、图作答题 1. 2；4；2 。2. 反向平行；互补反向平行；互补3. 磷酸基团；脱氧核糖；碱基；脱氧核糖。磷酸基团；脱氧核糖；碱基；脱氧核糖。二、知识迁移二、知识迁移 A。三、思维拓展三、思维拓展形成杂合双链区的部位越多，形成杂合双链区的部位越多，DNA碱基序列碱基序列的一致性越高，说明在生物进化过程中，的一致性越高，说明在生物进化过程中，DNA碱基序列发生的变化越小，因此亲缘关碱基序列发生的变化越小，因此亲缘关系越近。系越近。1. 下列关于基因的叙述中，不正确的是下列关于基因的叙述中，不正确的是 不同的基因含有不同的遗传信息不同的基因含有不同的遗传信息 每一个每一个DNA分子片段都是一个基因分子片段都是一个基因C. 每一个基因分别控制着不同的遗传性状每一个基因分别控制着不同的遗传性状 D. 基因存在于染色体上基因存在于染色体上 2. 马和豚鼠体细胞具有相同数目的染色体，马和豚鼠体细胞具有相同数目的染色体，但性状差异很大，原因是但性状差异很大，原因是 生活环境不同生活环境不同 B. DNA分子中碱基配对方式不同分子中碱基配对方式不同C. 着丝点数目不同着丝点数目不同 D. DNA分子中碱基对排列顺序不同分子中碱基对排列顺序不同BD一、说明基因与一、说明基因与DN