資源簡介

(共36張PPT)
從社會中來
1、為什么轉基因鯉魚生長更快？
我國科學家將外源生長激素基因導入鯉魚受精卵，培育出轉基因鯉魚，與對照組相比，生長速度加快。
科學家介紹，外源基因導入受體細胞后，必須整合到受體細胞的DNA上才能發揮作用。
2、導入的外源基因是一個DNA分子，還是DNA片段？
外源生長激素基因在鯉魚細胞內表達，促進生長激素合成，促進了鯉魚的生長。
轉基因魚（左）
第3章第4節 基因的本質
基因是有遺傳效應的DNA片段
資料1：
大腸桿菌細胞的擬核有1個DNA分子，長度約為4.7×106個堿基對，在DNA分子上分布著大約4.4×103個基因，每個基因的平均長度約為1×103個堿基對。
一、說明基因和DNA關系的實例
個數 總堿基對數
DNA
基因
1個
470萬
4400個
440萬
基因數目 ＞ DNA分子數目
DNA分子的堿基總數 ＞ 基因的堿基總數
一個DNA上含有多個基因
結論: 基因是DNA的片段，DNA 中存在非基因片段。
分析資料：
DNA 中存在非基因片段
資料2：
生長在太平洋西北部的一種水母能發出綠色熒光，這是因為水母的DNA
上有一段長度為5.17×103個堿基對的片段——綠色熒光蛋白基因。轉基因實驗表明，轉入了水母綠色熒光蛋白基因的轉基因鼠，在紫外線的照射下，也能像水母一樣發光。
一、說明基因和DNA關系的實例
綠色熒光蛋白基因
性狀（發出熒光）
控制
（2）基因與生物體的性狀之間有什么關系？
（3）基因能在不同生物個體之間轉移并表達嗎？
可以；實驗說明基因是具有遺傳效應的特定DNA片段，可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上去，從而獲得某種性狀的表達，它是結構單位，是切實存在的。
（1）該實驗的自變量是什么？為何設置3號小鼠？
是否導入綠色熒光蛋白基因；
起對照作用。
資料3：
人類基因組計劃測定的是24條染色體（22條染色體+X+Y）上的DNA的堿基序列。其中，每條染色體上有一個DNA分子。這24個DNA分子大約有31.6億個堿基對，其中，構成基因（≈3萬個）的堿基數占堿基總數的比例不超過2%。
一、說明基因和DNA關系的實例
分析資料：
生物體內的DNA分子數目小于基因數目，生物體內所有基因的堿基總數小于DNA分子的堿基總數。 這同樣說明基因是DNA片段，基因不是連續分布在DNA上的，而是由大量非基因的堿基序列將其分隔開。
并不是隨便一段DNA就稱為基因。
基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因！
基因A
基因B
基因C
含有3個基因的DNA片段的模式圖
非基因片段
資料4：
人和動物體的胖瘦是遺傳決定的。研究發現，小鼠體內的HMGIC基因與肥胖直接相關。
一、說明基因和DNA關系的實例
正常鼠
無HMGIC基因就無肥胖的表現
有HMGIC基因就有肥胖的表現
說明基因能控制生物的性狀(功能單位)，基因具有遺傳效應。
——基因是有遺傳效應的DNA片段，是生物體遺傳的功能單位和結構單位。
可以表達出來，對蛋白質合成有直接或間接影響的能力，能控制生物的性狀。
4、請從DNA水平上給基因下一個定義，要求既能反映基因與DNA的關系，又能體現基因的作用。
類比推理：
有些病毒的遺傳物質是RNA，如人類免疫缺陷病毒（HIV）、流感病毒等。對這類病毒而言：
基因就是有遺傳效應的RNA片段。
二、DNA片段中的遺傳信息
一個DNA分子上有許多個基因，每一個基因都是特定的DNA片段，有著特定的遺傳效應，這說明DNA必然蘊含了大量的遺傳信息。
4種堿基的排列順序 —— 可變
基本骨架：
脫氧核糖和磷酸交替排列 —— 無變化
脫氧核苷酸序列
DNA分子由兩條脫氧核糖核苷酸鏈組成雙螺旋結構
找一找，遺傳信息蘊藏在DNA的哪個地方呢？
4種堿基的排列順序蘊藏著遺傳信息
7種音符可以組成各種美妙的旋律，26個英文字母可以組成許多詞匯和句子，形成語言。由4種堿基排列而成的脫氧核苷酸序列，足以儲存生物體必需的全部遺傳信息嗎？
思考 討論
分析脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣性
資料5 如果1個堿基對組成1個基因，4種堿基對的排列可能形成4種基因
（這僅僅是假設）；如果2個堿基對組成1個基因，則可能形成16（即4×4）
種基因；如果3個堿基對組成1個基因，則可能形成64（即4×4×4）種基因。
思考 討論
分析脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣性
基 因 排列種數
1個堿基對組成一個基因 41
2個堿基對組成一個基因
4×4（42）
...
N個堿基對
4N
3個堿基對...
4×4×4（43）
...
計算公式：可能的基因種類=4100
問題1：若長度為100個堿基對的脫氧核苷酸序列組成一個基因，那么100個堿基對可以排列成多少種基因？
堿基排列順序的千變萬化，構成了DNA的多樣性。
資料6：資料5的推算是建立在所有堿基對的隨機排列都能構成基因這一
假設上的。事實上，大部分隨機排列的脫氧核苷酸序列從來不曾出現在生物體內（有些出現過的又因為不能表達出某種適應環境的性狀，在長期進化過程中被逐漸淘汰掉），而有些序列卻會在生物體內重復許多次。
——不是；特定的基因有特定的堿基排列順序，說明DNA分子具有特異性。
問題2：基因是堿基對隨機排列成的DNA片段嗎？為什么？
問題3：怎樣理解DNA的多樣性和特異性？你能從DNA的結構特點分析生物體具有多樣性和特異性的原因嗎？
堿基排列順序的千變萬化，構成了DNA的多樣性；而堿基特定的排列順序，又構成了每個DNA分子的特異性。
DNA的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質基礎。
問題4： 在刑偵領域，DNA能像指紋一樣用來鑒定個人身份。結合
脫氧核苷酸序列的多樣性和特異性，你能分析這一方法的科學依據嗎？
——在人類的DNA中，核苷酸序列多樣性表現為每個人的DNA幾乎不可能完全相同，因此，DNA可以像指紋一樣用來鑒別身份。
補充：DNA指紋技術
DNA指紋技術的實質是把DNA作為像指紋那樣來識別不同的人，DNA指紋的特異性主要是由于人的DNA中，不表達的堿基序列中存在著一部分串聯重復的短序列，它們在不同個體間存在顯著的差異。
應用：刑事偵查、親子鑒定等
（1）圖中的幾號可能是罪犯？
1號
（2）圖中的一個片段就是一個基因嗎？
不是
DNA指紋圖
受害者
從受害者體內分離的精液樣品
懷疑對象
—— 真相永遠只有一個 ！
2.2 DNA的特性: 多樣性、 特異性、 穩定性
1、堿基排列順序的千變萬化
------ 構成DNA分子的多樣性
2、堿基的特定排列順序
------ 構成DNA分子的特異性
2.3 意義：
DNA分子的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的基礎。
3、穩定性是結構特性
（1）外部穩定的基本骨架——磷酸和脫氧核糖交替連接
（2）內部堿基對穩定——通過氫鍵連接，嚴格遵循堿基互
補配對原則，加強穩定性
（3）空間結構穩定——規則的雙螺旋結構
HIV
流感病毒
冠狀病毒
什么是基因？ DNA、基因與染色體三者的關系是怎樣的？
——基因通常是具有遺傳效應的DNA片段；
注意：如果遺傳物質是RNA，則基因就是具有遺傳效應的RNA片段。
DNA、基因與染色體三者的關系是怎樣的？
基 因
染色體
脫氧核苷酸
DNA
每條染色體上含有1個或2個DNA分子
DNA是主要的遺傳物質
每個DNA分子含有許多個基因
染色體是DNA的主要載體
基因在染色體上呈線性排列
基因通常是有遺傳效應的DNA片段
是遺傳物質的結構和功能單位
基因中的脫氧核苷酸
排列順序代表遺傳信息
遺傳因子
新名
蛋白質+
染色質
同種物質
一、概念檢測
1. 科學研究發現，未經人工轉基因操作的番薯都含有農桿菌的部分基因，而這些基因的遺傳效應促使番薯根部發生膨大產生了可食用的部分，因此番薯被人類選育并種植。下列相關敘述錯誤的是 （ ）
A. 農桿菌這些特定的基因可以在番薯細胞內復制
B. 農桿菌和番薯的基因都是4種堿基對的隨機排列
C. 農桿菌和番薯的基因都是有遺傳效應的DNA片段
D. 農桿菌這些特定的基因可能在自然條件下轉入了番薯細胞
練習與應用
B
一、概念檢測
2. 整理總結染色體、DNA和基因三者之間的關系，并以你認為最簡明的形式表示出來。
練習與應用
（1）如下圖所示：
（2）文字：基因是染色體上具有遺傳效應的DNA片段。
練習與應用
二、拓展應用
1. 在嚴查偷獵野生動物的行動中，執法部門發現某餐館出售的一種烤肉比較可疑，餐館工作人員說是“山羊肉”，經實驗室檢驗，執法部門確定這種“山羊肉”來自國家二級保護動物斑羚。你認為執法部門最可能采取哪種檢測方法？為什么？
最可能采取DNA鑒定的方法。因為每種生物的DNA具有特異性，只有將“山羊”的DNA與斑羚的DNA進行比對，才能確定這種“山羊肉”是否來自國家二級保護動物斑羚。
練習與應用
二、拓展應用
2. 我國一些城市在交通路口啟用了人臉識別技術，針對行人和非機動車闖紅燈等違規行為進行抓拍。這種技術應用的前提是每個人都具有獨一無二的面孔。為什么人群中沒有一模一樣的兩個人呢？請你從生物學的角度評述人臉識別技術的可行性。
人臉識別技術的前提是每個人都有獨特的面部特征，而這些都是由基因決定的，這說明了基因的多樣性。
一、 選擇題
1. 本章介紹的艾弗里的實驗、赫爾希和蔡斯的實驗都證明DNA是遺傳物質，這兩個實驗在設計思路上的共同點是 ( )
A.重組DNA片段，研究其表型效應
B.去掉DNA片段，研究其表型效應
C.設法分別研究DNA和蛋白質各自的效應
D.應用同位素標記技術，研究DNA在親代與子代之間的傳遞
復習與提高
C
一、 選擇題
2. 在噬菌體侵染細菌的實驗中，下列對噬菌體外殼蛋白質合成的描述，正確的是 ( )
A.氨基酸原料和酶來自細菌
B.氨基酸原料和酶來自噬菌體
C.氨基酸原料來自細菌，酶來自噬菌體
D.氨基酸原料來自噬菌體，酶來自細菌
復習與提高
A
一、 選擇題
3. 煙草花葉病毒(TMV)和車前草病毒(HRV)同屬于RNA病毒，都可以使煙草患病。將TMV的RNA和HRV的蛋白質外殼混合后感染煙草葉片，使煙草患病，可能觀察到的現象是 ( )
A.能檢測到TMV的RNA和蛋白質
B.能檢測到HRV的RNA和蛋白質
C.能檢測倒TMV的RNA和HRV的蛋白質
D.能檢測到HRV的RNA和TMV的蛋白質
復習與提高
A
一、 選擇題
4. 研究人員對數千種生物的DNA堿基序列進行測定發現，沒有任何兩個物種的DNA序列是 一樣的。DNA具有多樣性的主要原因是 ( )
A.DNA由4種堿基組成
B.DNA具有規則的雙螺旋結構
C.DNA具有堿基互補配對的特點
D.DNA的堿基對有很多種不同的排列順序
復習與提高
D
二、非選擇題
1. DNA分子雜交技術可以用來比較不同種生物DNA分子的差異。當兩種生物的DNA單鏈具有互補的堿基序列時，互補的堿基序列就會結合在一起，形成雜合雙鏈區；在沒有互補堿基序列的部位，仍然是兩條游離的單鏈（如圖所示）。形成雜合雙鏈區的部位越多，說明這兩種生物的親緣關系越近，這是為什么？
形成雜合雙鏈區的部位越多，則DNA堿基序列的一致性越高，說明在生物進化過程中，DNA堿基序列發生的變化越小，因此親緣關系越近。
二、非選擇題
2. 科學家分析了多種生物DNA的堿基組成， 一部分實驗數據如以下兩表所示。據表回答下面的問題。
生物 豬 牛 器官 肝 脾 胰 肺 腎 胃
(A+T)/(G+C) 1.43 1.43 1.42 1.29 1.29 1.30
（1）不同生物的DNA中4種脫氧核苷酸的比例相同嗎？這說明DNA具有什么特點？
來源 A/G T/C A/T G/C 嘌呤/
嘧啶
人 1.56 1.43 1.00 1.00 1.0
鯡魚 1.43 1.43 1.02 1.02 1.02
小麥 1.22 1.18 1.00 0.97 0.99
結核 分枝桿菌 0.4 0.4 1.09 1.08 1.1
——不同。這表明不同生物的DNA中脫氧核苷酸的組成不同，說明DNA的堿基排列順序具有多樣性。
（2）同種生物不同器官細胞的DNA中脫氧核苷酸的比例基本相同，這說明DNA具有什么特點？為什么？不同生物的A、T之和與G、C之和的比值不一致，這說明了什么？為什么？
同種生物不同器官細胞的DNA中脫氧核苷酸的比例基本相同，這說明同種生物DNA的堿基組成具有一致性。這是因為同種生物不同器官的細胞中，DNA序列是相同的。
不同生物的A、T之和與G、C之和的比值不一致，這說明不同生物DNA的堿基組成不同，表明了DNA的多樣性。其原因是不同生物在漫長的進化過程中，形成了每種生物特有的DNA序列。
（3）除少數病毒外，所有生物的DNA都由4種相同的堿基組成，試從生命起源和進化的角度說明原因。
——說明生物是由共同祖先進化而來的。
1、由80個堿基組成的DNA分子片段，可由其堿基對組成不同的序列而攜帶不同的遺傳信息，其種數最多可達（ ）
A．480 B．804 C．440 D．260
2、通過分析發現甲、乙兩個生物細胞中DNA堿基總量完全相同，且4種堿基的量也分別相同。下列對此現象的解釋正確的是（ ）
A.這兩個生物的DNA的分子數相同
B.這兩個生物的遺傳信息完全相同
C.這兩個生物的性狀相同
D.不足以做出什么判斷
練習與應用
C
D

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