DNA分子结构与复制及基因概念.ppt

高中生物多媒体教学课件高中生物多媒体教学课件 DNADNA分子的结构和复制分子的结构和复制 一、一、DNADNA的化学结构的化学结构 脱氧脱氧 核糖核糖 碱基碱基 磷酸磷酸 A G C T 2、组成的基本单位 1、组成元素： 脱氧核苷酸脱氧核苷酸 C C、HH、OO、N N、P P 2 2 4 4 3 3 1 1 5 5 AG CT 腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 3、脱氧核苷酸的种类 4 4、碱基互补配对原则、碱基互补配对原则 （腺嘌呤）（腺嘌呤）A AT T（胸腺嘧啶）胸腺嘧啶） - （鸟嘌呤）（鸟嘌呤）GG - C C（胞嘧啶）胞嘧啶） - - 5 5、DNADNA的平面结构的平面结构 连连 接接 A T G C A T G C 注意：注意：一个双链一个双链DNADNA分子中只含有分子中只含有2 2个个游离的磷酸基团游离的磷酸基团 ，且分布在，且分布在DNADNA分子的分子的两条链上两条链上，其余磷酸基团都与，其余磷酸基团都与2 2 个脱氧核糖个脱氧核糖通过通过磷酸二酯键磷酸二酯键相连接。相连接。 1 1、配对的碱基，、配对的碱基，A A与与T T之间之间形成形成两个两个氢键，氢键， G G与与C C之间之间形成形成三个三个氢键。氢键。CGCG比例越大，比例越大， DNADNA结构越稳定结构越稳定。 2 2、脱氧核苷酸聚合形成长链的过程中产生、脱氧核苷酸聚合形成长链的过程中产生 水，即脱氧核苷酸水，即脱氧核苷酸DNADNAH H 2 2 O O。 3 3、DNADNA分子结构可简记为：分子结构可简记为：5 5种元素种元素，4 4种碱种碱 基基( (脱氧核苷酸脱氧核苷酸) )，3 3种小分子种小分子，2 2条长链条长链，1 1个双个双 螺旋螺旋。 4 4、每个、每个DNADNA片段中，片段中，游离的磷酸基团游离的磷酸基团有有2 2个个 ，且分布在，且分布在DNADNA分子的分子的两条链上两条链上。 5 5、脱氧核苷酸、磷酸、脱氧核糖、含氮碱基、脱氧核苷酸、磷酸、脱氧核糖、含氮碱基 之间的数量关系是之间的数量关系是1 11 11 11 1。 6 6、磷酸、磷酸和和脱氧核糖脱氧核糖之间的化学键为之间的化学键为磷酸二酯磷酸二酯 键键，用，用限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶处理可切断，用处理可切断，用DNADNA连连 接酶接酶处理可连接。处理可连接。 7 7、碱基与碱基碱基与碱基之间之间的化学键为的化学键为氢键氢键，可用，可用解解 旋酶旋酶断裂，也可断裂，也可加热加热断裂。断裂。 8 8、每个脱氧核糖连接着、每个脱氧核糖连接着2 2个磷酸，分别在个磷酸，分别在3 3号号 、5 5号碳原子上相连接。号碳原子上相连接。 9 9、若碱基对为、若碱基对为n n，则氢键数为，则氢键数为2n2n3n3n之间，之间， 若已知若已知A A有有m m个，则氢键数为个，则氢键数为3n3nm m。 6 6、空间结构、空间结构 G T A C G T A C - - - - 发现：发现： DNADNA的空间结构的空间结构 （规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构 ） 特特 点点 1. 1. DNADNA分子的两条链按分子的两条链按反向平行反向平行方式盘旋方式盘旋 成成双螺旋结构双螺旋结构。 2. 2. DNADNA分子中的分子中的脱氧核糖脱氧核糖和和磷酸磷酸交替连接交替连接 ，排列在外侧，构成基本骨架；，排列在外侧，构成基本骨架；碱基碱基排排 列在列在内侧内侧。 3. 3. DNADNA分子两条链上的碱基通过分子两条链上的碱基通过氢键氢键连接连接 成碱基对，且遵循碱基互补配对原则。成碱基对，且遵循碱基互补配对原则。 记忆口诀：记忆口诀：空间结构双螺旋，糖酸成链两相间，空间结构双螺旋，糖酸成链两相间， 碱基配对靠氢键，碱基配对靠氢键，A A - - T T、GG - - C C必相连必相连 19531953年，沃森（美国）、克里克（英国）年，沃森（美国）、克里克（英国） 1 1稳稳稳稳定性：定性：DNADNA分子分子两条两条长链长链长链长链 上的脱氧核糖与上的脱氧核糖与 磷酸交替排列的磷酸交替排列的顺顺顺顺序序和和两条两条链链链链之之间间间间碱基互碱基互补补补补配配 对对对对的方式是的方式是稳稳稳稳定不定不变变变变的的，从而，从而导导导导致致DNADNA分子的分子的 稳稳稳稳定性。定性。 2 2多多样样样样性：性：DNADNA分子中碱基相互配分子中碱基相互配对对对对的方式的方式虽虽虽虽 然不然不变变变变，但，但长链长链长链长链 中的中的碱基碱基对对对对的排列的排列顺顺顺顺序是千序是千变变变变 万化的万化的。如一个最短的。如一个最短的DNADNA分子大分子大约约约约有有40004000个碱个碱 基基对对对对，这这这这些碱基些碱基对对对对可能的排列方式就有可能的排列方式就有 4 4 4000400010 102408 2408种。 种。实际实际实际实际 上构成上构成DNADNA分子的脱氧核分子的脱氧核 苷酸数目是成千上万的，其排列种苷酸数目是成千上万的，其排列种类类类类几乎是无几乎是无 限的，限的，这这这这就构成就构成了了DNADNA分子的多样性。分子的多样性。 7 7、DNADNA分子分子的特性的特性（见导学（见导学7070页）页） 3 3特异性：特异性：每个特定的每个特定的DNADNA分子都具有特定分子都具有特定 的碱基排列的碱基排列顺顺顺顺序序，这这这这种特定的碱基排列种特定的碱基排列顺顺顺顺序序 就构成了就构成了DNADNA分子自身分子自身严严严严格的特异性。格的特异性。 4 4DNADNA分子的多分子的多样样样样性和特异性不矛盾：性和特异性不矛盾： DNADNA分子的多分子的多样样样样性性是指不同的是指不同的DNADNA分子其碱分子其碱 基排列基排列顺顺顺顺序不同，序不同， DNADNA分子特异性分子特异性是指是指对对对对某某 一特定的一特定的DNADNA分子而言，其碱基排列分子而言，其碱基排列顺顺顺顺序是序是 特定的特定的。 【典例精析典例精析】 【例例1 1】由由120120对碱基组成的对碱基组成的DNADNA分子片段，分子片段， 可因其碱基对组成和序列的不同而携带不同可因其碱基对组成和序列的不同而携带不同 的遗传信息，其种类数最多为的遗传信息，其种类数最多为 ( )( ) A A 4 4 120120 种 种 B B120120 4 4 种种 C C4 460 60种 种 D D6060 4 4 种种 A A DNADNA分子的复制分子的复制 1.1.概念：概念： 2.2.时间：时间： 3.3.主要场所：主要场所： 4.4.过程：过程： ( ( 亲代亲代DNADNA ) ) 解旋解旋 配对配对连结连结 ( ( 子代子代DNADNA ) ) 边解旋边复制边解旋边复制 细胞核细胞核 体细胞体细胞： ： 有丝分裂的间期有丝分裂的间期 生殖细胞生殖细胞：减数第一次分裂前的间期减数第一次分裂前的间期 以亲本以亲本DNADNA为模板，合成子代为模板，合成子代DNADNA的过程。的过程。 （ DNADNA分子复制的实质是分子复制的实质是遗传信息的复制遗传信息的复制） 5 5、复制遵循原则：、复制遵循原则：碱基互补配对原则碱基互补配对原则 6 6、DNADNA分子复制需要的基本条件分子复制需要的基本条件 四种游离的脱氧核苷酸四种游离的脱氧核苷酸 DNADNA的两条母链的两条母链 解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶等聚合酶等 ATPATP 原料：原料： 模板：模板： 酶：酶： 能量：能量： 7 7、复制方式、复制方式 ： 8 8、复制的特点：、复制的特点： 半保留复制半保留复制 1.1.半保留复制半保留复制 2.2.边解旋边复制边解旋边复制 注意：注意：原核生物：复制起点单个，双向复制原核生物：复制起点单个，双向复制. . 真核生物：复制起点多个，双向复制真核生物：复制起点多个，双向复制. . 想一想：想一想：在在DNADNA分子的复制的过程中除了分子的复制的过程中除了 有新的有新的DNADNA分子外，还有何种产物？分子外，还有何种产物？ 形成形成1 1分子脱氧核苷酸要脱去分子脱氧核苷酸要脱去2 2分子分子HH 2 2 OO； 由由n n个脱氧核苷酸形成直链且为双链的个脱氧核苷酸形成直链且为双链的DNADNA分子，分子， 要脱去要脱去（ n n - - 2 2）个个HH 2 2 O O 9 9、DNADNA分子精确复制的原因分子精确复制的原因 碱基互补配对原则保证复制准确无误的完成。碱基互补配对原则保证复制准确无误的完成。 独特的双螺旋结构为复制提供了精确的摸板。独特的双螺旋结构为复制提供了精确的摸板。 1010、DNADNA复制的意义复制的意义 （1 1）通过精确无误的复制，把）通过精确无误的复制，把遗传信息遗传信息从亲从亲 代传递给子代代传递给子代, ,从而保持遗传信息的从而保持遗传信息的连续性连续性， 保证物种的相对保证物种的相对稳定性稳定性。 （2 2）复制若发生）复制若发生“差错差错”，使，使DNADNA的的碱基对碱基对 排列顺序发生局部改变排列顺序发生局部改变，可能会导致，可能会导致遗传信遗传信 息息改变，从而导致生物产生改变，从而导致生物产生可遗传的变异可遗传的变异。 亲代亲代DNADNA分子分子 复制复制1 1次次 复制复制2 2次次 复制复制3 3次次 4 4 8 8 2 2 = = 2 2 1 1 = = 2 2 2 2 = 2= 2 3 3 复制次数复制次数n n与得到的子与得到的子DNADNA分子的数量关系是：分子的数量关系是： 2 2 n n 例例1 1：一个一个DNADNA分子经过分子经过3 3次复制后，其子代次复制后，其子代 中保留原来母链的中保留原来母链的DNADNA分子占（分子占（ ） A.1/2 B.1/4 C.1/8 D.1/16A.1/2 B.1/4 C.1/8 D.1/16 规律：规律：DNADNA复制复制n n次，后代就有次，后代就有2 2 n n 个个 DNADNA分子。保留原来亲代分子。保留原来亲代DNADNA分子链分子链 的子代的子代DNADNA分子永远是分子永远是2 2个个。 B B 【例例2 2】( (20092009江苏卷，江苏卷，12)12)如图为真核生物染如图为真核生物染 色体上色体上DNADNA分子复制过程示意图，有关叙述错误分子复制过程示意图，有关叙述错误 的是的是( ( ) ) A A图中图中DNADNA分子复制是从多个起点同时开始的分子复制是从多个起点同时开始的 B B图中图中DNADNA分子复制是边解旋边双向复制的分子复制是边解旋边双向复制的 C C真核生物真核生物DNADNA分子复制过程需要解旋酶分子复制过程需要解旋酶 D D真核生物的这种复制方式提高了复制速率真核生物的这种复制方式提高了复制速率 A A 拓展延伸一：有关拓展延伸一：有关DNADNA的计算问题的计算问题 第一类第一类 双链双链DNADNA（由（由1 1、2 2链组成）分子中碱基之间的关系链组成）分子中碱基之间的关系 一、相等关系一、相等关系（注意：下面所讨论的DNA均为双链结构 ） 1.1. 有有A = TA = T、G = CG = C ； 2.2. 两类不互补的碱基之和是相等的。两类不互补的碱基之和是相等的。 则：则：A+G = T+C = A+C = T+G A+G = T+C = A+C = T+G 3.3. 双链双链DNADNA分子中的两类互补的两种碱基之和的比值与分子中的两类互补的两种碱基之和的比值与 任一单链中的该比值是相等的。则：任一单链中的该比值是相等的。则： （ A+T)/(G+C)=(A+T)A+T)/(G+C)=(A+T) 1 1 /(G+C)/(G+C) 1 1 =(A+T)=(A+T) 2 2 /(G+C)/(G+C) 2 2 4 4、双链、双链DNADNA分子中，两互补碱基之和占总碱分子中，两互补碱基之和占总碱 基数的比值与任一单链中该两互补碱基之和基数的比值与任一单链中该两互补碱基之和 占该单链总碱基数的比值占该单链总碱基数的比值 是相等的。是相等的。 则：则：（A+T)/(G+C+A+T) = A+T)/(G+C+A+T) = （ A+T)A+T) 1 1 /(G+C+A+T)/(G+C+A+T) 1 1 = (A+T)= (A+T) 2 2 /(G+C+A+T)/(G+C+A+T) 2 2 例如：在双链例如：在双链DNADNA分子中，已知分子中，已知A+T=35%A+T=35%， 那么，任一条单链中那么，任一条单链中A+TA+T占该单链中总碱基占该单链中总碱基 的量也是的量也是35% 35% 。 例如：例如：在双链在双链DNADNA分子中，分子中，G=38%G=38%，其中一条，其中一条 链中链中T=5%T=5%，那么另一条链中，那么另一条链中T T占该单链碱基总占该单链碱基总 数的比例是多少？数的比例是多少？ 常规法（略）常规法（略） 巧解法：巧解法： 由由G=38G=38%G+C=76%G+C=76%A+T=24%A+T=24% 任一单链中的任一单链中的A+T=24%A+T=24% A=19%A=19% 已知已知 T=5%T=5% 互补链中互补链中T=19%T=19% 二、倒数关系二、倒数关系 1 1、两种互补碱基之比在、两种互补碱基之比在DNADNA分子的两分子的两条链中呈倒数条链中呈倒数 关系。关系。 则：则： A A 1 1 / /T T 1 1 = T = T 2 2 /A/A2 2 ； G G 1 1 /C/C 1 1 = C = C 2 2 /G/G 2 2 例如：例如：已知某已知某DNADNA分子的分子的一条链中一条链中A A：T T：GG：C C = 1= 1：2 2：3 3：4 4，则其互补链中，则其互补链中 A A：T T：GG：C = C = 。 2 2：1 1：4 4：3 3 2 2、两类不互补的两种碱基和之比，在、两类不互补的两种碱基和之比，在DNADNA分子的分子的 两两条链中呈倒数关系。则：条链中呈倒数关系。则： （ A+G)A+G) 1 1 /(T+C)/(T+C) 1 1 = =（T+C)T+C) 2 2 /(A+G)/(A+G) 2 2 例如：例如：已知某已知某DNADNA分子的分子的一条链中（一条链中（A+GA+G）/ /（T+CT+C） =0.5=0.5，则其互补链中的该比值是，则其互补链中的该比值是 。 2 2 三、一半关系三、一半关系 1 1、两类不互补的碱基之和占整个、两类不互补的碱基之和占整个DNADNA分子中总碱基分子中总碱基 数的数的一半一半。 则：则：A+G = T+C = A+C = T+GA+G = T+C = A+C = T+G = 50%= 50% 2 2、整个、整个DNADNA分子中分子中某一种碱基某一种碱基所占总碱基的比例等于所占总碱基的比例等于 该种碱基在每一单链中所占比例的该种碱基在每一单链中所占比例的和和的的一半一半。则：。则： A/(G+C+A+T)=1/2AA/(G+C+A+T)=1/2A 1 1 /(G+C+A+T)/(G+C+A+T) 1 1 +A+A 2 2 /(G+C+A+T)/(G+C+A+T) 2 2 例如：例如：已知某个已知某个DNADNA分子中分子中， A=32%A=32%，其中其中 一一 条单链中条单链中A A占该链总碱基数的比例为占该链总碱基数的比例为24%24%， 则其互补链中则其互补链中A A 所占的比例应为所占的比例应为 。 40% 40% 第二类第二类 DNADNA分子复制中的有关计算分子复制中的有关计算 1 1、某、某DNADNA分子经复制分子经复制n n次后，所得的子代次后，所得的子代DNADNA数为数为2 2 n n 2 2、由、由 n n 对对碱基对碱基对组成的组成的DNADNA分子分子的种类有的种类有4 4 n n 种种（注意注意 在不考虑在不考虑DNADNA分子中分子中每种碱基比例关系的情况下）每种碱基比例关系的情况下） 3 3、若某、若某DNADNA分子含某碱基分子含某碱基mm个，则该个，则该DNADNA分子复制分子复制n n 次需增加该碱基的数目为次需增加该碱基的数目为（2 2 n n -1-1）mm个个 。复制第复制第n n次次 需增加该碱基的数目为需增加该碱基的数目为m .m . 2 2 n-1 n-1 个。 个。 思考：思考：某双链某双链DNADNA分子，分子，A A为为6060个，且占总碱基数的个，且占总碱基数的 30%30%，则该，则该DNADNA分子复制分子复制3 3次后还需增加次后还需增加GG多少个？多少个？ 280280个个 拓展延伸二：拓展延伸二：DNADNA复制方式的探究复制方式的探究 关于关于DNADNA复制方式的探究，充分体现了假说复制方式的探究，充分体现了假说 演绎法，即在克里克假说的基础上，通过演演绎法，即在克里克假说的基础上，通过演 绎推理，最终通过实验得以验证。绎推理，最终通过实验得以验证。 1 1实验材料：实验材料：大肠杆菌。大肠杆菌。 2 2实验方法：实验方法：放射性同位素标记技术放射性同位素标记技术和和离心离心 技术技术。 3 3实验假设：实验假设：DNADNA以半保留的方式复制。以半保留的方式复制。 4 4实验过程：实验过程：( (见图见图) ) 中带中带 实验步骤：实验步骤： (1)(1)大肠杆菌在含大肠杆菌在含15 15N N标记的 标记的NHNH 4 4 ClCl培养基中繁殖培养基中繁殖 几代，使几代，使DNADNA双链充分标记双链充分标记15 15N N。 。 (2)(2)将含将含15 15N N的大肠杆菌转移到 的大肠杆菌转移到14 14N N标记的普通培 标记的普通培 养基中培养。养基中培养。 (3)(3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNADNA（间隔（间隔 的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间）。的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间）。 (4)(4)将提取的将提取的DNADNA进行离心，记录离心后试管中进行离心，记录离心后试管中 DNADNA位置。位置。 5 5实验预期：实验预期：离心后应出现离心后应出现3 3条条DNADNA带。带。( (见图见图) ) (1)(1)重带重带( (密度最大密度最大) )：15 15N N标记的亲代双链 标记的亲代双链DNA(DNA(15 15N/ N/15 15N) N) (2)(2)中带中带( (密度居中密度居中) )：一条链为：一条链为15 15N N，另一条链为 ，另一条链为14 14N N标 标 记的子代双链记的子代双链DNA(DNA(15 15N/ N/14 14N) N) (3)(3)轻带轻带( (密度最小密度最小) )：两条链都为：两条链都为14 14N N标记的子代双链 标记的子代双链 DNA(DNA(14 14N/ N/14 14N) N)。 6 6实验结果：实验结果：与预期的相符。与预期的相符。 (1)(1)立即取出提取立即取出提取DNADNA离心离心全部重带全部重带(15N/15N)(15N/15N)。 (2)(2)繁殖一代后取出提取繁殖一代后取出提取DNADNA离心离心全部中带全部中带 (14N/15N)(14N/15N) (3)(3)繁殖两代后取出提取繁殖两代后取出提取DNADNA离心离心1/21/2轻带、轻带、1/21/2中带中带 。 实验结论：实验结论：DNADNA的复制是以半保留方式进行的。的复制是以半保留方式进行的。 例例3 3：( (实验设计实验设计) )某某校一个生物活校一个生物活动动动动小小组组组组要要进进进进行研行研 究性学究性学习习习习。对对对对生生 物学史上的物学史上的经经经经典典实验进实验进实验进实验进 行行验证验证验证验证 ，也是，也是 研究性学研究性学习习习习的内容之一。的内容之一。这这这这个小个小组组组组借借 助某大学的助某大学的实验设备实验设备实验设备实验设备 ，对对对对有关有关DNA DNA 复制的方式复制的方式进进进进行探索，有人行探索，有人认为认为认为认为 DNADNA是全保留复制，也有人是全保留复制，也有人认为认为认为认为 DNADNA是半保留复制。是半保留复制。为为为为了了证证证证明明这这这这 两种假两种假设设设设，这这这这个小个小组设计组设计组设计组设计 了下列了下列 实验实验实验实验 程序，程序，请请请请完成完成实验实验实验实验 并并对结对结对结对结 果果进进进进行行预测预测预测预测 。 (1)(1)实验步骤：第一步：在氮源为实验步骤：第一步：在氮源为14N14N的培养基上生长的培养基上生长 的大肠杆菌，其的大肠杆菌，其DNADNA分子均为分子均为14NDNA14NDNA；在氮源为；在氮源为15N15N 的培养基上生长的大肠杆菌，其的培养基上生长的大肠杆菌，其DNADNA分子均为分子均为15NDNA15NDNA 。用某种离心方法分离得到的结果如上图所示，其。用某种离心方法分离得到的结果如上图所示，其DNADNA 分别分布在轻带和重带上。分别分布在轻带和重带上。 第二步：将亲代大肠杆菌第二步：将亲代大肠杆菌( (含含15N)15N)转移到含转移到含14N14N的培养基的培养基 上繁殖一代上繁殖一代()()。 请分析：如果请分析：如果DNADNA位于位于 带位置，则是全保带位置，则是全保 留复制；如果留复制；如果DNADNA位于位于_带位置，则是半保留复制。带位置，则是半保留复制。 第三步：为了进一步验证第二步的推测结果，将亲代大第三步：为了进一步验证第二步的推测结果，将亲代大 肠杆菌肠杆菌( (含含15N)15N)转移到含转移到含14N14N的培养基上再连续繁殖一代的培养基上再连续繁殖一代 ()()。 请分析：如果请分析：如果DNADNA位于位于 _ _带位置，则是全保带位置，则是全保 留复制；如果留复制；如果DNADNA位于位于 带位置，则是半保带位置，则是半保 留复制。留复制。 (2)(2)有人提出：第一代有人提出：第一代()()的的DNADNA用解旋酶处理后再离心用解旋酶处理后再离心 ，就能直接判断，就能直接判断DNADNA的复制方式，如果轻带和重带各占的复制方式，如果轻带和重带各占 ，则一定为半保留复制。你认为这同学说法是否正确？，则一定为半保留复制。你认为这同学说法是否正确？ 。原因是。原因是_ _。 1/21/2重和重和1/21/2轻 轻 全全 中 中 1/41/4重和重和3/43/4 轻轻轻轻 1/21/2中和中和1/21/2 轻轻轻轻 不正不正 确 确 无无论论论论半保留复制半保留复制还还还还是全保留复是全保留复 制，如果研究制，如果研究DNADNA链链链链的情况，的情况，结结结结果是一致的，无法区分果是一致的，无法区分 练习：见导学练习：见导学7171页。页。 基因基因= =DNADNA吗？吗？ 基因和基因和DNADNA有什么关系呢？有什么关系呢？ 一、基因与一、基因与DNADNA的关系的关系 第第4 4节节 基因是什么？基因是什么？ 资料资料1 1：大肠杆菌细胞的拟核有大肠杆菌细胞的拟核有1 1个个DNADNA分子，分子， 长度约为长度约为47000004700000个碱基对，在个碱基对，在DNADNA分子上分布分子上分布 着着44004400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10001000 个碱基对个碱基对。 DNADNA分子数目分子数目 基因数目基因数目 基因的碱基总数基因的碱基总数 DNADNA分子的碱基总数分子的碱基总数 分析分析: : 推理推理 大肠杆菌的一个大肠杆菌的一个DNADNA分子上含有分子上含有 多个基因。多个基因。说明说明基因是一段基因是一段DNADNA。 小于小于 小于小于 资料资料3 3：人类基因组计划测定的是人类基因组计划测定的是2424条染色体条染色体 （2222条常染色体条常染色体+X+Y+X+Y）上的上的DNADNA的碱基序列。其的碱基序列。其 中，每条染色体上有一个中，每条染色体上有一个DNADNA分子。这分子。这2424个个DNADNA 分子大约有分子大约有31.631.6亿个碱基对，其中构成基因的亿个碱基对，其中构成基因的 碱基数占碱基总数的碱基数占碱基总数的比例不超过比例不超过2%2%。 说明人的基因与说明人的基因与DNADNA有怎样的数量关系？有怎样的数量关系？ 推理推理基因是基因是DNADNA的片段的片段 基因碱基对总数占基因碱基对总数占DNADNA碱基对总数碱基对总数 很少的一部分。很少的一部分。 DNADNA 基因基因 基因是控制基因是控制生物性状生物性状的遗传物质的遗传物质 的的功能单位功能单位和和结构单位结构单位，是有，是有遗传效遗传效 应应的的DNADNA片段片段。 每个基因每个基因都有都有特定的脱氧核苷酸特定的脱氧核苷酸 排列顺序排列顺序，它代表着，它代表着遗传信息遗传信息。 一、基因的概念一、基因的概念 基因区段基因区段 非基因区段非基因区段 正确理解基因的概念：正确理解基因的概念： 与染色体的关系：与染色体的关系： 本本 质：质： 与与DNADNA的关系：的关系： 与遗传信息的关系：与遗传信息的关系： 与性状的关系：与性状的关系： 基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNADNA片段片段 基因在染色体上呈线性排列基因在染色体上呈线性排列 基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNADNA片段片段 基因中特定的脱氧核苷酸基因中特定的脱氧核苷酸 的排列顺序代表遗传信息的排列顺序代表遗传信息 基因是控制生物性状的遗传物基因是控制生物性状的遗传物 质的结构、功能单位，特定的质的结构、功能单位，特定的 基因控制特定的生物性状基因控制特定的生物性状 发出荧光的水母发出荧光的水母 绿色荧光蛋白的克隆猪绿色荧光蛋白的克隆猪 资料资料2 2：探究基因的功能：探究基因的功能 1.1.为什么水母这一荧光的为什么水母这一荧光的 性状能在小猪身上表现？性状能在小猪身上表现？ 左为荧光小猪，右为正常小猪左为荧光小猪，右为正常小猪 推理推理 基因是特定的基因是特定的DNADNA片段，可切除，可拼接片段，可切除，可拼接 基因有遗传的功能基因有遗传的功能 2.2.说明基因有什么特点？说明基因有什么特点？ 教材教材5656页资料页资料4 4进一步说明什么问题？进一步说明什么问题？ 基因能控制生物的性状基因能控制生物的性状 具有遗传效应具有遗传效应（基因的功能）（基因的功能） 小结小结：从资料：从资料2 2、4 4中可以得出什么结论？中可以得出什么结论？ 无无HMGICHMGIC基因就基因就无无肥胖的表现肥胖的表现 有有HMGICHMGIC基因就基因就有有肥胖的表现。肥胖的表现。 二、基因的功能二、基因的功能 遗传信息的传递遗传信息的传递 通过通过DNADNA分子的复制使基因得到复制分子的复制使基因得到复制，通通 过复制把遗传信息传递给下一代过复制把遗传信息传递给下一代，它既可，它既可 以在以在生物体上下代之间生物体上下代之间，也可以在，也可以在生物体生物体 内的细胞上下代之间内的细胞上下代之间。 遗传信息的表达遗传信息的表达 在生物体内，在生物体内，通过对蛋白质合成的控制通过对蛋白质合成的控制， 使遗传信息得以表达。使遗传信息得以表达。 探究探究DNADNA是否足以储存大量的遗传信息？是否足以储存大量的遗传信息？ 基因基因 排列种数排列种数 1 1个碱基对个碱基对 2 2个碱基对个碱基对4444（4 4 2 2 ） 。 N N个碱基对个碱基对 4 4N N 结论结论1 1：DNADNA分子具有多样性。分子具有多样性。 3 3个碱基对个碱基对444444（4 4 3 3 ） 4 41 1 结论结论2 2：DNADNA分子具有特异性。分子具有特异性。 基因是碱基对随机排列得基因是碱基对随机排列得DNADNA片段吗？片段吗？ 每个基因都是特定的每个基因都是特定的DNADNA片段片段 具有特定的碱基排列顺序具有特定的碱基排列顺序 具有特定的遗传效应具有特定的遗传效应 上面的探究是建立在所有碱基对的随即排列都上面的探究是建立在所有碱基对的随即排列都 能构成基因这一假设上的。事实上大部分随即能构成基因这一假设上的。事实上大部分随即 排列的碱基序列从来不曾出现在生物体内，而排列的碱基序列从来不曾出现在生物体内，而 有些序列却重复千百次。有些序列却重复千百次。 多样性多样性 多样性多样性 多样性多样性 特异性特异性 特异性特异性 特异性特异性 遗传信息：遗传信息： 基因中特定的碱基（碱基对、脱氧核苷基因中特定的碱基（碱基对、脱氧核苷 酸）的排列顺序。酸）的排列顺序。 碱基排列顺序碱基排列顺序DNADNA分子分子生物生物 碱基排列顺序碱基排列顺序DNADNA分子分子生物生物 三、基因的本质和特点三、基因的本质和特点 【知识拓展知识拓展】 一、遗传信息、基因、一、遗传信息、基因、DNADNA、染色体的关系、染色体的关系 1 1特定的基因有特定的遗传信息特定的基因有特定的遗传信息( (即特定的碱即特定的碱 基排列顺序基排列顺序) )。 2 2基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNADNA片段。片段。 3 31 1个个DNADNA分子上有许多基因。分子上有许多基因。 4 4基因的主要载体是染色体，少量的基因的主要载体是染色体，少量的DNADNA分布分布 在线粒体、叶绿体等结构中。在线粒体、叶绿体等结构中。 二、染色体的行为变化决定基因的行为变化二、染色体的行为变化决定基因的行为变化 1 1在减数第一次分裂后期，同源染色体分离在减数第一次分裂后期，同源染色体分离 ，其上的等位基因分离。，其上的等位基因分离。 2 2在减数第一次分裂后期，非同源染色体自在减数第一次分裂后期，非同源染色体自 由由组组组组合，其上的非等位基因自由合，其上的非等位基因自由组组组组合。合。 3 3在减数第一次分裂前期，同源染色体的非在减数第一次分裂前期，同源染色体的非 姐妹染色姐妹染色单单单单体体发发发发生交叉互生交叉互换换换换，其上的等位基，其上的等位基 因互因互换换换换。 染色体染色体 DNADNA 基因基因 脱氧核脱氧核 苷酸苷酸 染色体是染色体是 DNADNA的主要的主要 载体载体 每个染色体上有一每个染色体上有一 个或个或2 2个个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是主是主 要的遗传物要的遗传物 质质 总结：总结：染色体、染色体、DNADNA、基因、脱氧核苷酸基因、脱氧核苷酸之间的关系之间的关系 【例例2 2】下列叙述中正确的是下列叙述中正确的是( )( ) A A细胞中的细胞中的DNADNA都在染色体上都在染色体上 B B细胞中每条染色体都只有一个细胞中每条染色体都只有一个DNADNA分子分子 C C减数分裂过程中染色体与基因的行为一致减数分裂过程中染色体与基因的行为一致 D D以上叙述均对以上叙述均对 C C 【典例精析典例精析】 【例例3 3】染色体、染色体、DNADNA、基因三者关系密切，下列、基因三者关系密切，下列 叙述中不正确的是叙述中不正确的是( )( ) A A每个染