《基因通常是有遗传效应的DNA片段》课件

3.4基因通常是有遗传效应的DNA片段第三章基因的本质

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?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?问题探讨讨论1．为什么转基因鲤鱼的生长速率更快?问题探讨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速率加快。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?导入的是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列。关于基因关于遗传物质探究过程①孟德尔提出遗传因子①推测蛋白质是遗传物质②约翰逊将遗传因子命名为基因②格里菲思提出转化因子的存在③萨顿提出基因位于染色体上的假说③艾弗里证明遗传物质是DNA④摩尔根通过实验证明基因在染色体上，并呈线性排列。④蔡斯和赫尔希证明遗传物质是DNA结论基因在染色体上，基因控制生物性状DNA是遗传物质思考：基因与DNA是什么关系？基因=DNA吗？一、说明基因与DNA关系的实例实例1.大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子(图A），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。图A：正在分裂的大肠杆菌,细胞内的DNA被染成红色①大肠杆菌一个DNA上含有多个基因。②4.4×103×1×103＜4.7×106。说明基因是一段DNA。说明DNA某些序列不是基因。实例2.生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光(图B)，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。说明：基因是特定的DNA片段，可以控制某种性状。图B：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实例2.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(图C)。图C正常光线（左）及紫外线照射下(右)的4只小鼠,其中3号小鼠为对照组，1、2、4号小鼠转入了绿色荧光蛋白基因基因是可以切除，拼接到其他生物的DNA上去，在其他生物体中表现出该性状。说明：基因是遗传的结构与功能单位。实例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%。人的一个DNA分子上有很多个基因片段，也有很多个非基因片段。实例1实例3大肠杆菌DNA人的DNA实例2转基因实验基因是一个DNA片段基因可以控制某种性状基因具有遗传效应基因是具有遗传效应的DNA片段根据以上实例，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。有些病毒的遗传物质是RNA，其基因就是有遗传效应的RNA片段。二、DNA片段中的遗传信息1.如果是100个碱基对组成1个基因,可能组合成多少种基因?碱基排列顺序蕴藏遗传信息4100种二、DNA片段中的遗传信息2.怎样理解DNA的多样性和特异性?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。碱基排列顺序蕴藏遗传信息二、DNA片段中的遗传信息2.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?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。碱基排列顺序蕴藏遗传信息二、DNA片段中的遗传信息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，核苷酸序列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。碱基排列顺序蕴藏遗传信息二、DNA片段中的遗传信息4.你认为基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗?为什么?碱基排列顺序蕴藏遗传信息不是。基因的碱基序列都有特定的排列顺序。DNA上分布着许多个基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段。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能够储存足够量的遗传信息：遗传信息蕴藏在_________________之中;4种碱基的排列顺序总结染色体DNA基因①②③④⑤⑥总结：基因-DNA-染色体之间的关系①染色体是DNA的主要载体②DNA和蛋白质组成染色体染色体DNA基因①②③④⑤⑥总结：基因-DNA-染色体之间的关系③基因在染色体上呈线性排列④染色体是基因的主要载体染色体DNA基因①②③④⑤⑥总结：基因-DNA-染色体之间的关系⑤DNA是基因的载体⑥基因是具有遗传效应的DNA片段染色体DNA基因脱氧核苷酸是主要的遗传物质是遗传物质的功能结构单位是DNA的主要载体，每条染色体上有1个或2个DNA分子。基因是有遗传效应的DNA片段，每个DNA分子上有许多基因。基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息，每个基因含有许多脱氧核苷酸脱氧核苷酸-基因-DNA-染色体之间的关系总结练习与应用（P59）一、概念检测1.科学研究发现，未经人工转基因操作的番薯都含有农杆菌的部分基因，而这些基因的遗传效应促使番薯根部发生膨大产生了可食用的部分，因此番薯被人类选育并种植。下列相关叙述错误的是（

）A.农杆菌这些特定的基因可以在番薯细胞内复制B.农杆菌和番薯的基因都是4种碱基对的随机排列C.农杆菌和番薯的基因都是有遗传效应的DNA片段D.农杆菌这些特定的基因可能在自然条件下转入了番薯细胞B2.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。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。复习与提高（P62）一、选择题1.本章介绍的艾弗里的实验、赫尔希和蔡斯的实验都证明DNA是遗传物质，这两个实验在设计思路上的共同点是（

）A.重组DNA片段，研究其表型效应B.去掉DNA片段，研究其表型效应C.设法分别研究DNA和蛋白质各自的效应D.应用同位素标记技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递C2.在噬菌体侵染细菌的实验中，下列对噬菌体外壳蛋白质合成的描述，正确的是（）A.氨基酸原料和酶来自细菌B.氨基酸原料和酶来自噬菌体C.氨基酸原料来自细菌，酶来自噬菌体D.氨基酸原料来自噬菌体，酶来自细菌A3.烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)同属于RNA病毒，都可以使烟草患病。将TMV的RNA和HRV的蛋白质外壳混合后感染烟草叶片，使烟草患病，可能观察到的现象是（）A.能检测到TMV的RNA和蛋白质B.能检测到HRV的RNA和蛋白质C.能检测到TMV的RNA和HRV的蛋白质D.能检测到HRV的RNA和TMV的蛋白质A4.研究人员对数千种生物的DNA碱基序列进行测定发现，没有任何两个物种的DNA序列是一样的。DNA具有多样性的主要原因是（）A.DNA由4种碱基组成B.DNA具有规则的双螺旋结构C.DNA具有碱基互补配对的特点D.DNA的碱基对有很多种不同的排列顺序D二、非选择题1.DNA分子杂交技术可以用来比较不同种生物DNA分子的差异。当两种生物的DNA单链具有互补的碱基序列时，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链(如右上图所示)。形成杂合双链区的部位越多，说明这两种生物的亲缘关系越近，这是为什么?形成杂合双链区的部位越多，则DNA碱基序列的一致性越高，说明在生物进化过程中，DNA碱基序列发生的变化越小。因此亲缘关系越近。2.科学家分析了多种生物DNA的碱基组成，一部分实验数据如以下两表所示。据表回答下面的问题。(1)不同生物的DNA中4种脱氧核苷酸的比例相同吗?这说明DNA具有什么特点?不同，这表明不同生物的DNA中脱氧核苷酸的组成不同，说明DNA的碱基排列顺序具有多样性。(2)同种生物不同器官细胞的DNA中脱氧核苷酸的比例基本相同，这说明DNA具有什么特点?为什么?不同生物的A、T之和与G、C之和的比值不一致，这说明了什么?为什么?同种生物不同器官细胞的DNA中脱氧核苷酸的比例基本相同，这说明同种生物DNA的碱基组成具有一致性。这是因为同种生物不同器官的细胞中，DNA序列是相同的。(2)同种生物不同器官细胞的DNA中脱氧核苷酸的比例基本相同，这说明DNA具有什么特点?为什么?不同生物的A、T之和与G、C之和的比值不一致，这说明了什么?为什么?不同生物的A、T之和与G、C之和的比值不一致，这说明不同生物的碱基组成不同，表明了DNA的多样性。其原因是不同生物在漫长的进化过程中，形成了每种生物特有的DNA序列。2.科学家分析了多种生物DNA的碱基组成，一部分实验数据如以下两表所示。据表回答下面的问题。(3)除少数病毒外，所有生物的DNA都由4种相同的碱基组成，试从生命起源和进化的角度说明原因。说明生物是由共同祖先进化而来的。

人类遗传病致病基因的碱基序列与正常基因的存在差别，有时一个碱基的差别就会导致遗传病的发生。因此，基因测序能够在遗传病防治中发挥重要作用。

2014年11月，一个经单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿在北京大学第三医院出生。这个健康婴儿的母亲患有常染色体单基因显性遗传病，在自然生育条件下，她的孩子的患病概率是50%。怎样避免她的孩子患这种遗传病呢?初级卵母细胞经过减数分裂会形成卵细胞和极体，如果知道极体的基因组序列，就可以推测出这个卵细胞的基因组序列。选择不含致病基因的卵细胞，再利用试管婴儿技术，就可以获得健康的婴儿。单细胞基因组测序

分离单个细胞，在技术上已不是难题，难点是怎样获知一个细胞内的基因组序列。传统的基因测序往往通过提取大量细胞中的DNA来进行。为了获得足够的DNA进行测序，通常需要数以千计甚至百万计的细胞作为样品。然而，一个细胞内的基因组DNA只有两个拷贝，是皮克(pg,Ipg=10-12g)级的痕量水平，远远低于测序对样品浓度的要求。单细胞基因组测序

北京大学的科研人员应用一种单细胞基因组扩增技术，成功地在体外对分离得到的极体进行了基因组扩增，并完成了测序，从而推测出与被测极体同时产生的卵细胞不含致病基因，最终通过试管婴儿技术帮助遗传病患者夫妇获得了健康婴儿。

单细胞基因组测序有着广泛的应用前景。例如，了解癌细胞的基因突变以及在肿瘤发生过程中的变化，分析不同细胞内“定居”着哪些基因等。单细胞基因组测序A级必备知识基础练1234567891011121314151.(四川成都高一期末)如图表示脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体间的关系。下列有关叙述不正确的是(

)A.d是脱氧核苷酸,其种类取决于c的种类B.基因通常是具有遗传效应的f片段C.e含有的碱基数与f含有的碱基数相同D.e在h上呈线性排列C123456789101112131415解析

d是脱氧核苷酸,是由磷酸、五碳糖和碱基组成的,其种类取决于c碱基的种类,A项正确;基因通常是具有遗传效应的DNA(f)片段,B项正确;基因(e)通常是有遗传效应的DNA(f)片段,故e含有的碱基数小于f含有的碱基数,C项错误;基因的主要载体是染色体,并在其上呈线性排列,D项正确。1234567891011121314152.下列有关基因的说法,错误的是(

)A.基因通常是有遗传效应的DNA片段B.真核生物的核基因在染色体上呈线性排列C.DNA的两条互补的链上存在等位基因D.基因中的遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序中C123456789101112131415解析

基因通常是具有遗传效应的DNA片段,是决定生物性状的基本单位,A项正确;真核生物的一条染色体上含有多个基因,基因在染色体上呈线性排列,B项正确;等位基因是指位于同源染色体相同位置上,控制同一性状的不同表现类型的一对基因,DNA的两条互补的链上不存在等位基因,C项错误;基因中的脱氧核苷酸(碱基)排列顺序代表遗传信息,因此基因中的遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中,D项正确。1234567891011121314153.下列有关真核生物中基因的叙述,错误的是(

)A.每个基因都是DNA分子上的一个片段B.DNA分子上的每一个片段都是基因C.DNA分子的结构发生改变,基因的结构不一定发生改变D.真核细胞的核基因位于染色体上B解析

基因通常是有遗传效应的DNA片段,B项错误。

1234567891011121314154.由80个碱基组成的DNA片段,可由其碱基对组成不同的序列而携带不同的遗传信息,其种类数最多可达(

)A.4120

B.404C.440

D.260C解析

因为1个DNA分子两条链上的碱基遵循碱基互补配对原则,所以一条链的碱基序列决定了另一条链的碱基序列。根据数学的排列知识,n个不同碱基对的排列有4n种,80个碱基构成40个碱基对,排列的种类数最多为440。1234567891011121314155.“DNA指纹技术”在刑事侦破、亲子鉴定等方面作用巨大,这主要是根据DNA具有(

)A.稳定性 B.特异性C.多样性 D.可变性B解析

每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列顺序,即DNA具有特异性,根据这一特性可辅助进行刑事侦破、亲子鉴定等。1234567891011121314156.等位基因A与a最本质的区别是(

)A.A控制显性性状,a控制隐性性状B.在减数分裂时,A与a分离C.两者的脱氧核苷酸的排列顺序不同D.A对a起显性作用C1234567891011121314157.(广东肇庆高一期末)亲子鉴定、犯罪嫌疑人的确定、器官移植的配型实验,甚至查找被拐卖儿童和确定不明尸体身份都与DNA的结构息息相关。下列有关说法错误的是(

)A.通过从犯罪现场残留的血迹、头发等材料中提取的DNA锁定犯罪嫌疑人,运用了DNA的特异性B.DNA分子中碱基的排列顺序蕴藏着遗传信息C.DNA分子一条链上的相邻碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连D.某DNA分子中一条链上A∶T=1∶2,则该DNA分子中A∶T=2∶1D123456789101112131415解析

每一个DNA分子的碱基都有其特定的排列顺序,所以可以通过从犯罪现场残留的血迹、头发等材料中提取的DNA锁定犯罪嫌疑人,A项正确;每一个DNA分子的碱基的特定排列顺序包含着特定的遗传信息,B项正确;DNA分子一条链上的相邻碱基通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”相连,C项正确;某DNA分子中一条链上A∶T=1∶2,另一条链上A∶T=2∶1,整个该DNA分子中A∶T=1∶1,D项错误。1234567891011121314158.决定DNA分子特异性的因素是(

)A.两条长链上的脱氧核糖与磷酸的交替排列顺序是稳定不变的B.构成DNA分子的脱氧核苷酸只有四种C.严格的碱基互补配对原则D.每个特定的DNA分子都有特定的碱基排列顺序D1234567891011121314159.下列有关DNA分子多样性的叙述,正确的是(

)A.DNA分子多样性的原因是DNA分子的空间结构千变万化B.含有200个碱基的DNA分子,碱基对可能的排列方式有4200种C.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D.DNA的多样性是指一个DNA分子上有许多个基因C解析

DNA的多样性是指DNA分子中碱基排列顺序的千变万化;含有200个碱基的DNA分子中,碱基对可能的排列方式有4100种。12345678910111213141510.如图表示细胞内与基因有关的物质或结构,请仔细阅读并回答问题。

(1)细胞内的遗传物质是[

]

,基因和g的关系是

。

(2)e和g的关系是

,g被彻底水解后的产物可用图中字母

表示。

gDNA基因通常是具有遗传效应的DNA(g)片段e是组成g的基本单位b、c、d123456789101112131415(3)遗传物质的主要载体是[

]

,基因和i的关系是

。

(4)g的成分与RNA的成分相比,主要差异在于

。

五碳糖的种类不同、碱基的种类不完全相同(g的五碳糖为脱氧核糖,RNA的五碳糖为核糖;g的含氮碱基为A、T、C、G,而RNA的含氮碱基为A、U、C、G)(5)基因中的遗传信息蕴藏在

中,不同基因的遗传信息不同是因为

不同。

i染色体基因在染色体上呈线性排列4种碱基的排列顺序碱基的排列顺序123456789101112131415B级关键能力提升练11.(山东济南高一期中)下列关于DNA的叙述,正确的是(

)A.不同类型肺炎链球菌致病性有差异的原因是DNA空间结构不同B.DNA分子中碱基A+T的比例不同,体现了DNA分子的特异性C.DNA分子中每个磷酸基团都与两个脱氧核糖相连接D.双链DNA分子中配对的两个碱基之间通过“磷酸—脱氧核糖—磷酸”连接B123456789101112131415解析

不同类型肺炎链球菌致病性有差异的原因是DNA中碱基排列顺序的不同,而DNA空间结构都是双螺旋结构,A项错误;DNA分子的特异性主要表现为每个DNA分子都有特定的碱基序列,不同DNA分子中碱基(A+T)/(G+C)的值不同,体现了DNA分子的特异性,B项正确;DNA分子中,大多数的磷酸基团与两个脱氧核糖相连,位于两条链末端的2个磷酸各与一个脱氧核糖相连,C项错误;双链DNA分子中配对的两个碱基之间通过氢键连接,D项错误。12345678910111213141512.[多选](辽宁大连高一期中)2018年,我国科学家成功将正常单倍体酿酒酵母细胞中的16条染色体全部融合,创建了只有1条线型染色体的酵母菌株SY14,成为国际首例人造单染色体真核细胞。菌株SY14除表现出小的适应性限制和有性生殖缺陷外,在形态、功能等各方面全部都正确如初。下列有关叙述正确的是(

)A.该条人造单染色体上含有多个基因B.该条人造单染色体上的基因呈线性排列C.该条人造单染色体复制后含有1个亲代DNA分子和1个子代DNA分子D.菌株SY14可能因细胞中只含1条染色体,不能发生联会导致其有性生殖缺陷ABD123456789101112131415解析

染色体上有许多个基因,据此可知,该条人造单染色体上含有多个基因,A项正确;基因在染色体上呈线性排列,该条人造单染色体上的基因呈线性排列,B项正确;DNA的复制方式为半保留复制,故该条人造单染色体复制后含2个DNA分子,而且每个DNA分子中各有一条单链是亲代DNA分子的单链,C项错误;由于菌株SY14中只有一条染色体,故其有性生殖缺陷的原因可能是细胞中只含1条染色体,无法进行正常联会,D项正确。12345678910111213141513.[多选]下图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图,下列叙述错误的是(

)A.基因R、S、N、O互为非等位基因B.基因R、S、N、O的基本单位是四种碱基C.基因R、S、N、O的碱基排列顺序代表遗传信息D.基因R、S、N、O在果蝇所有体细胞中都能表达BD123456789101112131415解析

基因R、S、N、O在同一条染色体上,互为非等位基因,A项正确;基因R、S、N、O的基本单位是四种脱氧核苷酸,碱基是构成核苷酸的组成成分,B项错误;遗传信息蕴含在碱基的排列顺序中,故基因R、S、N、O的碱基排列顺序代表遗传信息,C项正确;由于基因的选择性表达,基因R、S、N、O在果蝇所有体细胞中不一定都能表达,D项错误。12345678910111213141514.下列关于DNA或基因的叙述,错误的是(

)A.能使R型细菌发生转化的物质是S型细菌的DNAB.DNA的遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中C.构成DNA的碱基数等于构成基因的碱基数D.利用DNA的特异性可以确