第3章第4节：基因是有遗传效应的DNA片段

资料3 人类基因组计划测定的是24条染色体（22条常染 资料3、人类基因组计划测定的是24条染色体（22条常染 24条染色体 色体+X+Y 上的DNA的碱基序列。其中， +X+Y） DNA的碱基序列 色体+X+Y）上的DNA的碱基序列。其中，每条染色体上有 一个DNA分子。 24个DNA分子大约有31.6亿个碱基对 DNA分子 分子大约有31.6亿个碱基对， 一个DNA分子。这24个DNA分子大约有31.6亿个碱基对，其 构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2% 2%。 中，构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。 推理： 推理： 进一步明确基因是DNA的片段（基因碱基对 进一步明确基因是DNA的片段（ 基因是DNA的片段 总数占DNA碱基对总数很少的一部分） DNA碱基对总数很少的一部分 总数占DNA碱基对总数很少的一部分）
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
基因 碱基ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
DNA
脱氧核苷酸
概念图1
构成
脱氧核苷酸
形 成 双 链
碱基
+脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖+磷酸 脱氧核糖
四种） （A、T、C、G四种） 、 、 、 四种
DNA
+
DNA
基因
概念图2
染 色 体 是 DNA 的主要载体 DNA是主要的 DNA是主要的 遗传物质 基因是有遗传效 应的DNA DNA片断 应的DNA片断 染色体 DNA 每个染色体上有 一个DNA DNA分子 一个DNA分子 每个DNA分子 每个DNA分子 DNA 上有许多基因
基因是特定的DNA片段，可以切除， 基因是特定的DNA片段，可以切除，可 DNA片段 切除 拼接到其他生物的DNA上去 到其他生物的DNA上去， 以拼接到其他生物的DNA上去，从而获得某 种性状的表达，所以基因是遗传物质的结 种性状的表达，所以基因是遗传物质的结 构单位。 构单位。
资料4 资料4 不少人认为， 不少人认为，人和动物的胖瘦是由基因决定 近来的科学研究发现，小鼠体内的HMGIC 的。近来的科学研究发现，小鼠体内的HMGIC 基因与肥胖直接相关。具有HMGIC HMGIC基因缺陷的 基因与肥胖直接相关。具有HMGIC基因缺陷的 实验鼠与作为对照的小鼠， 实验鼠与作为对照的小鼠，吃同样多的高脂 肪食物，一段时间后， 肪食物，一段时间后，对照组的小鼠变得十 分肥胖，而具有HMGIC HMGIC基因缺陷的实验鼠体重 分肥胖，而具有HMGIC基因缺陷的实验鼠体重 仍然保持正常。 仍然保持正常。 没有HMGIC基因，就没有肥胖的表现， 没有HMGIC基因，就没有肥胖的表现， HMGIC基因 HMGIC基因就有肥胖表现 说明基因能 基因就有肥胖表现。 有HMGIC基因就有肥胖表现。说明基因能 控制生物的性状(功能单位) 控制生物的性状(功能单位)。
T
这两个碱基对
相同
吗？
DNA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？ 分子为什么能储存大量的遗传信息呢
探究：脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性
情境1 情境1：
假如决定脸型的一个基因只有17个碱基对组成，那 假如决定脸型的一个基因只有17个碱基对组成， 17个碱基对组成 么这种排列有多少种可能？ 么这种排列有多少种可能？
情境1 情境1： 17个碱基对组成， 假如决定脸型的一个基因只有17个碱基对组成，那么 这种排列有多少种可能？ 这种排列有多少种可能？
含有四种碱基的脱氧核苷酸： 含有四种碱基的脱氧核苷酸： A T C G 碱基 互补 配对 A T
C T C G A T C G A A G C T A
G
G
G
T
C
G
A
理论上， 理论上，每一个基因中的碱基对是可以随机排 列的， 列的，但大量随机排列的核苷酸序列一般不能 表达出某种适应环境的性状 适应环境的性状， 表达出某种适应环境的性状，这种序列在长期 进化过程中会逐渐被淘汰掉。 进化过程中会逐渐被淘汰掉。
C C A G C T A
G
G
T
C
G
A
T
小结： 小结： 遗传信息蕴藏在4 １、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， 之中；碱基排列顺序的千变万化，构 DNA分子多样性 分子多样性， 成DNA分子多样性，而碱基的特定的排 列顺序，又构成了每一个DNA DNA分子的特 列顺序，又构成了每一个DNA分子的特 异性；DNA分子的多样性和特异性是生 异性；DNA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。 物体多样性和特异性的物质基础。DNA 上分布着多个基因。 上分布着多个基因。 ２、基因是有遗传效应的DNA片段。 基因是有遗传效应的DNA片段。 基因是有遗传效应的DNA片段
基因
每个基因由许多 脱氧核苷酸组成 基因中的脱氧核 苷酸排列顺序代 脱氧核苷酸 表着遗传信息
总结
1.DNA分子多样性与遗传信息多样性的差别： 1.DNA分子多样性与遗传信息多样性的差别： 分子多样性与遗传信息多样性的差别 DNA分子的多样性 脱氧核苷酸(碱基对 碱基) 分子的多样性： DNA分子的多样性：脱氧核苷酸(碱基对、碱基) 的排列顺序千变万化。 的排列顺序千变万化。 遗传信息的多样性：碱基的排列顺序千变万化 的排列顺序千变万化。 遗传信息的多样性：碱基的排列顺序千变万化。 2.基因是遗传信息是错误的 基因是遗传信息是错误的。 2.基因是遗传信息是错误的。 3.染色体是DNA载体 染色体是DNA 3.染色体是DNA载体 DNA是基因的载体 DNA是基因的载体 基因是遗传信息的载体 4.
第三章基因的本质
第4节 基因是有遗传效应的 节 基因是有遗传效应的DNA片段 片段
一、用实例说明基因与DNA的关系 用实例说明基因与 的关系
基因=DNA吗？ 基因= 吗 基因和DNA有什么关系呢？ 有什么关系呢？ 基因和 有什么关系呢
资料1 大肠杆菌细胞的拟核有1 DNA分 资料1、大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分 长度约为4700000个碱基对， 4700000个碱基对 子，长度约为4700000个碱基对，在DNA 分子上分布着4400个基因， 4400个基因 分子上分布着4400个基因，每个基因的 平均长度约为1000个碱基对。 1000个碱基对 平均长度约为1000个碱基对。 问题：计算所有基因的碱基对总数的比例。 问题：计算所有基因的碱基对总数的比例。 基因的碱基对总数的比例 4400× 4400×1000=4,400,000 < 4,700,000
DNA片段中的遗传信息
每个DNA分子有很多基因，每个基因都是特 定的DNA片段，能决定一定的性状，这说明 DNA必然蕴含了大量的遗传信息。
果蝇某染色体上的几个基因
DNA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？ 分子为什么能储存大量的遗传信息呢
探究：脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性
大约为一百七十二亿种） 417种。 （大约为一百七十二亿种）
碱基排列顺序的千变万化，构成了
DNA分子的多样性 分子的多样性
DNA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？ 分子为什么能储存大量的遗传信息呢
探究： 探究：脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性
情境2 情境2：
全球人口总数约为６０亿。假设人类 基因组中第１号染色体的第１个基因是由１７ 个碱基对随机排列构成的，那么，１７个碱基 不是 对的所有排列是否都有机会出现？————。 你与你的同桌相比，这个基因的脱氧核苷酸序列
P56 讨论题1 讨论题1 生物体内的DNA分子数目与基因数目相同吗？ DNA分子数目与基因数目相同吗 1、生物体内的DNA分子数目与基因数目相同吗？不相同 生物体内所有的基因的碱基总数与DNA DNA分子的碱 2、生物体内所有的基因的碱基总数与DNA分子的碱 基总数相同吗？ 基总数相同吗？ 不相同 你从资料1和资料3能得出什么结论？ 3、你从资料1和资料3能得出什么结论？ 这说明基因是DNA的片段，基因不是连续 DNA的片段 不是连续分布在 这说明基因是DNA的片段，基因不是连续分布在 DNA上的 而是由碱基序列将其分隔开。 上的， DNA上的，而是由碱基序列将其分隔开。
构成的链中， （6）在E构成的链中，与一分子 相连接的有 1 ） 构成的链中 与一分子G相连接的有 分子H。 分子 。 2 （7）遗传信息是 中 ）遗传信息是D中 分子F和 分子 和
E（脱氧核苷酸） 的排列顺序。 脱氧核苷酸） 的排列顺序。
很多
的位置关系： 位于A （3）D 和A的位置关系： D位于A上 ） 的位置关系
。
基因（ 基因（D）是有遗传效 DNA（ 从分子水平看D和 的关系是 应的DNA （4 ）从分子水平看 和C的关系是 应的DNA（C）片断 。 脱氧核苷酸） （5）C的基本组成单位是图中的 E （脱氧核苷酸） 。 ） 的基本组成单位是图中的
分析下面的概念图，回答有关问题： 分析下面的概念图，回答有关问题：
A 染色体 B + C DNA D 基因
F
+ G
+
H 磷酸
构成
E 脱氧核苷酸
（1）图中 是 蛋白质 ）图中B是 每个C含有 （2 ）每个 含有 E 组成。 组成。
，F是 含N碱基 ，G是 脱氧核糖。 是 是 个D，每个 中可以由成百上千 个 ，每个D中可以由
讨论： 讨论：
上面的探究是建立在所有碱基对的随 机排列都能构成基因的这一假设下的。 机排列都能构成基因的这一假设下的。 事实上，大部分随机排列的脱氧核苷酸序列 事实上， 从来不曾出现在生物体内， 从来不曾出现在生物体内，而有些序列却火 在生物体内重复千万次。 在生物体内重复千万次。 你认为，基因是碱基对随机排列成的DNA片 你认为，基因是碱基对随机排列成的 片 段吗？ 段吗？
C C A G C T A
G
G
T
C
G
A
T
的
蓝
天
是
如果选用上面的几个字拼成一句四个字的话，你会 怎么写？（文字可以重复使用，也可以不用）
天是蓝的 天蓝蓝的 蓝蓝的天
是天的蓝 天蓝天的 蓝是的天 的是的天 蓝是是的
基因是碱基对随机排列成的DNA片 片 基因是碱基对随机排列成的 段吗？ 段吗？
（提示：从进化角度分析）
资料2 资料2
生长在太平洋西北部的一种海蛰能发出绿色荧光， 生长在太平洋西北部的一种海蛰能发出绿色荧光， 这是因为海蛰的DNA分子上有一段长度为5 170个 DNA分子上有一段长度为 这是因为海蛰的DNA分子上有一段长度为5 170个 碱基对的片段---绿色荧光蛋白基因。 ---绿色荧光蛋白基因 碱基对的片段---绿色荧光蛋白基因。转基因实验 表明， 表明，转入了海蛰的绿色荧光蛋白基因的转基因 鼠，在紫外线的照射下，也能象海蛰一样发光。 在紫外线的照射下，也能象海蛰一样发光。
综合上述资料，请你给基因下个定义？ 综合上述资料，请你给基因下个定义？
结论： 是有遗传效应的DNA片段， DNA片段 结论：基因是有遗传效应的DNA片段，它
是生物体遗传的功能单位和结构单位. 是生物体遗传的功能单位和结构单位. 功能单位和结构单位
遗传效应： 遗传效应： 直接指导或间接调控蛋白质合成 从而控制生物性状 控制生物性状。 从而控制生物性状。
非基因片段
带 有 纤 毛 的 大 肠 杆 菌
--ATGCATGCATCCATGCTAGCCATCCCTAAGGACAG----TACGTACGTAGGTACGATCGGTAGGGATTCCTGTC--基因 基因
结论：基因是一段DNA 但是一段DNA DNA， DNA不一定是基因 结论：基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因
１７ １ 完全相同的可能性有多大？４-１７×４-１ ７ 碱基特定的排列顺序，又构成了
DNA分子的特异性 分子的特异性
刑侦领域的应用 DNA分子能像指纹一样用来鉴定身份吗？ DNA分子能像指纹一样用来鉴定身份吗？ 分子能像指纹一样用来鉴定身份吗 有科学依据吗？ 有科学依据吗？
在人类的DNA分子中， 在人类的DNA分子中，核苷酸序列多样性表现 DNA分子中 为每个人的DNA几乎不可能完全相同，因此， DNA几乎不可能完全相同 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 可以像指纹一样用来鉴别身份。 DNA可以像指纹一样用来鉴别身份。