第四节 基因是有遗传效应的DNA片段

模型建构
尝试对以下概念的联系进行描述:
染色体 基因 碱基
DNA
脱氧核苷酸
C、H、O、 N、 P
概念图1 脱氧核苷酸
形 成 双 链 构成
碱基
+脱氧核糖+磷酸
（A、T、C、G四种）
DNA 染色体
有遗传效应的DNA片段
基因
+蛋白质
概念图2 染色体是 DNA 的 染色体
主要载体 DNA是主要的 遗传物质
果蝇某个DNA 分子上的几个基因分布示意图：
黄身
R
白眼
S
截翅
N
棒眼
O
…ATGT…CGAGTC…ACAGCTAC…AGTGCAGTGCGCA…TGCCGACC…TGAG… …TACA…GCTCAG…TGTCGATG…TCACGTCACGCGT…ACGGCTGG…ACTC…
（1）片段O、N、S、R称作什么？ 思考 N与S以及S与R之间的片段又称作什么？ R、S、N和O片段就可以称作基因，N与S以及 S与R 之间的片段可以称作非基因片段，因为它 没有遗传效应。基因是DNA上特定的而不是任意 的片段。 （2）一个DNA 分子上只能有几个基因吗？ 一个DNA 分子上有许多基因。 （3）一个基因内只能有几个碱基对吗？ 每个基因中有成百上千个碱基对。
自我检测 （P60）
一、概念检测 判断题1.×。2.×。3.×。4. ×。 选择题 A。 识图作答题 1. 2；4；2 。 2. 反向平行；互补 3. 磷酸基团；脱氧核糖；碱基；脱氧核糖。 二、知识迁移 A。 三、思维拓展 形成杂合双链区的部位越多，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。
模型建构
尝试对以下概念的联系进行描述:
染色体 基因 碱基
DNA
脱氧核苷酸
C、H、O、 N、 P
概念图1 脱氧核苷酸
形 成 双 链 构成
碱基
+脱氧核糖+磷酸
（A、T、C、G四种）
DNA 染色体
有遗传效应的DNA片段
基因
+蛋白质
概念图2 染色体是 DNA 的 染色体
主要载体 DNA是主要的 遗传物质
DNA
每个染色体上 有一个DNA分子 每个DNA分子 上有许多基因
每个基因由许多 脱氧核苷酸组成
基因是有遗传效 基因 应的DNA片断
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
一个DNA分子上有许多基因，每一个基因都 是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应。 DNA必然蕴含着大量的遗传信息。
DNA
每个染色体上 有一个DNA分子 每个DNA分子 上有许多基因
每个基因由许多 脱氧核苷酸组成
基因是有遗传效 基因 应的DNA片断
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
一、基因与DNA的关系
资料分析
1、大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长 度约为4 700 000个碱基对，在DNA分子上分 布着4 400个基因，每个基因的平均长度约为 1 000个碱基对。 分析资料1，你能得出什么结论？ 大肠杆菌一个DNA上含有多个基因。大肠杆 菌所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总 数，说明基因是DNA的片段， DNA 中存在 非基因片段。
遗传信息蕴藏在4种碱基排列顺序之中；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分子的多样性和特异性是生物多样性 和特异性的物质基础。
2、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5170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。 资料2说明了什么？ 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。说明基因能控制生物 性状，基因有遗传效应。它可以独立起作用。
（1）假设长度为3个碱基对组成一个基因，那 么理论上可以排列出多少种基因？ 43 = 64种 （2）假设长度为10个碱基对呢？ 410 = 1 048 576种 （3）假设长度为1000个碱基对呢？ 41 000 种
AGCGT…TCGAT
你能从分子水平解释生物的多样性和特异性的原 因吗？
碱基排列顺序多样性 碱基排列顺序特异性
课后练习 （P58）
基础题 1.（1）√ ；（2）×。 2.C。 3.从遗传物质必须具备的条件来分析：（1）在细 胞增殖过程中能够精确地进行复制；（2）能够控 制生物体的性状；（3）能够贮存足够量的遗传信 息；（4）结构比较稳定。 拓展题 1.并非任何一个DNA片段都是基因，只有具有遗 传效应的DNA片段才是基因。 2.DNA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、 杂志、广播等传播媒体常将基因与DNA这两个概 念等同使用，因此在具体情况中，要留意区分。
思考
（1）进行DNA指纹的检测需要哪些材料？ 只需要一滴血或一根头发的样品就可以对 其进行DNA指纹鉴定。
（2）DNA指纹技术有哪些方面的应用？ “9.11”、“印尼海啸”罹难者的尸体身 份识别、亲子鉴定、刑事侦查……
DNA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DNA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 系列步骤，最后形成DNA指纹图。 （1）图中的几号可能是罪犯？ 1号 （2）图中的一个片段就是一个基因吗？ 不是
第4节 基因是有遗传效应的DNA片段
果蝇某个DNA 分子上的几个基因分布示意图：
黄身
R
白眼
S
截翅
N
棒眼
O
…ATGT…CGAGTC…ACAGCTAC…AGTGCAGTGCGCA…TGCCGACC…TGAG… …TACA…GCTCAG…TGTCGATG…TCACGTCACGCGT…ACGGCTGG…ACTC…
DNA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 以储存生物体必需的全部遗传信息吗？
三、DNA片段中的遗传信息
比较基因 1和基因2有何不同？ TCGCA…AGCTA 碱基对的排列顺序不同 基因1 如果全班同学（共60人）排成一排， 代表一条DNA单链的碱基排列情况， AGCTG…TCGAT 可以组合出 460DNA 种排列，体会碱基 每个同学代表 链上的一个碱基， TCGAC…AGCTA 排列顺序的多样性。 基因2 每人都可以从ATCG四种碱基中自 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？
分析资料4和资料2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 而控制生物的性状。 结合上述资料，从DNA水平上给基因下一个完整的 定义。 基因是有遗传效应的DNA片段。 基因是生物体遗传的功能单位和结构单位。 基因是DNA片段，不是连续分布在DNA上，而是由 碱基序列将其分隔开；它能控制性状，具有特定 的遗传效应。
1. 下列关于基因的叙述中，不正确的是
A. 不同的基因含有不同的遗传信息 B. 每一个DNA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 D. 基因存在于染色体上
B
2. 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
A. 生活环境不同 B. DNA分子中碱基配对方式不同 C. 着丝点数目不同 D. DNA分子中碱基对排列顺序不同
二、基因、DNA、染色体的关系
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、DNA、染色体三者到底有 什么关系呢？ 三者之间相互关系：
基因
1
2 3 4 5 6
DNA
染色体
1、基因是有遗传效应的DNA片 段； 2、一个DNA上有多个基因；
3、DNA是染色体的主要成分； 4、染色体是DNA的主要载体； 5、基因在染色体上，呈线性排列； 6、染色体是基因的主要载体。
三、DNA片段中的遗传信息
1. DNA分子能储存遗传信息 2. DNA分子的多样性 3. DNA分子的特异性
四、DNA指纹技术
基因是DNA片段，不是连续分布在DNA上，而 是由碱基序列将其分隔开；它能控制性状，具有特定 的遗传效应。一个DNA分子上有许多基因，每一个 基因都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应。
D
一、说明基因与DNA关系的实例
1. 资料1：全部基因的碱基对总数是DNA分子碱基对总数的一部分 基因是DNA的片段 2. 资料2：基因是DNA的片段 3. 资料3：基因具有特定的遗传效应 4. 资料4：基因是具有遗传效应
二、基因与DNA、染色体的关系
1. 与DNA的关系： （1）基因的实质是有遗传效应的DNA片段。 （2）每个DNA分子包含许多个基因。 2. 与染色体的关系：（1）基因在染色体上呈线性排列。 （2）染色体是基因的主要载体。
二、基因、DNA、染色体的关系
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、DNA、染色体三者到底有 什么关系呢？ 三者之间相互关系：
基因
1
2 传效应的DNA片 段； 2、一个DNA上有多个基因；
3、DNA是染色体的主要成分； 4、染色体是DNA的主要载体； 5、基因在染色体上，呈线性排列； 6、染色体是基因的主要载体。
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）上的DNA的碱基序列。其中，每条 染色体上有一个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%。 分析资料3，你能得出什么结论？ 基因是DNA的片段，DNA中存在大量的非基 因片段。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。 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2%。这说明并不是随便一段 DNA就称为基因。基因是一段DNA，但是一段DNA 不一定是基因。
（1）片段O、N、S、R称作什么？ 思考 N与S以及S与R之间的片段又称作什么？ R、S、N和O片段就可以称作基因，N与S以及 S与R 之间的片段可以称作非基因片段，因为它 没有遗传效应。基因是DNA上特定的而不是任意 的片段。 （2）一个DNA 分子上只能有几个基因吗？ 一个DNA 分子上有许多基因。 （3）一个基因内只能有几个碱基对吗？ 每个基因中有成百上千个碱基对。
比较两则资料，你还能得出什么结论？
大肠杆菌的DNA分子，其中，构成基 因的碱基数占碱基总数的比例为： 4 400×1000/4 700 000=94%。 人类DNA中，构成基因的碱基数占 碱基总数的比例不超过2%。生物越高等 DNA中存在的非基因片段的比例越高。
什么样的DNA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 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基因缺陷的 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，对照组的小鼠变得十分肥胖， 而具有HMGIC基因缺陷的实验鼠体重仍然保持 正常。 资料4说明了什么？ 没有HMGIC基因，就没有肥胖的表现，有 HMGIC基因就有肥胖表现。说明基因能控制生 物的性状。人和动物的胖瘦是受基因控制的。
DNA分子多样性 DNA分子特异性
生物多样性；
生物特异性。
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。
知识拓展
DNA指纹：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 而也就成了人的独特特征。指纹是可以抹去的， 但DNA却无法改变或抹去，科学家们只需要一滴血 或是一根头发就可以对其DNA进行鉴定。 DNA指纹，由“DNA”和“指纹”两个词构成， 即把DNA作为像指纹那样的独特特征来识别不同 的人。每个人的DNA都不完全相同（克隆人除 外），通过分子生物学方法显示人的DNA，就可 以像指纹那样分辨人与人的不同了。