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(共25張PPT)
第4節
第3章　基因的本質
基因通常是有遺傳效應的DNA片段
2
1
3
舉例說明基因通常是有遺傳效應的DNA片段
用數學方法說出DNA分子的多樣性和特異性
說明基因與DNA的關系
基因等同于DNA嗎
1
2
3
1903年
薩頓假說：基因和染色體存在平行關系
5
20世紀中葉
染色體主要由蛋白質和DNA組成
1928、
1944、
1952年
4
實驗證明DNA是主要的遺傳物質。
摩爾根證明基因位于染色體上
1910年
沃森、克里克提出DNA雙螺旋模型
1953年
練習與應用
DNA片段中的遺傳信息
基因與DNA關系的實例
目標一
目標二
目標三
目
錄
CONTENTS
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。
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，構成基因的堿基數占堿基總數的比例不超過2%。
1. 大腸桿菌體內的DNA分子數目與基因數目不相同，說明了什么？
2. 它的所有基因的堿基總數與DNA分子堿基總數相等嗎，說明了什么？
不相同，基因在DNA上的分布可能是不連續的
說明了一個DNA分子上含有多個基因（基因是DNA分子上的一段）
同：基因的堿基數遠遠少于DNA的堿基數，說明基因在DNA上的分布是不連續的。
異：人類的非基因序列占DNA總堿基數的比例遠大于酵母菌。
3. 與資料1相比，得出的結論有何異同？
任務一：辨析基因
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。
3. 資料2、4說明了基因有怎樣的作用？
基因能控制生物的性狀，即基因具有遺傳效應。
資料4.不少人認為，人和動物體的胖瘦是由遺傳決定的。近來的科學研究發現，小鼠體內的HMGIC基因與肥胖直接相關。具有HMGIC基因缺陷的實驗鼠與作為對照的小鼠，吃同樣多的高脂肪食物，一段時間后，對照組的小鼠變得十分肥胖，而具有HMGIC基因缺陷的實驗鼠體重仍然保持正常。
人和動物的胖瘦是受基因控制的。
分析基因與DNA的關系
基因A
基因B
基因C
非基因片段
非基因片段
非基因片段
非基因片段
含有3個基因的DNA片段的模式圖：
4.根據以上實例，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。
實例1大腸桿菌DNA；
實例3人的DNA。
實例2轉基因實驗。
基因是一個DNA片段
基因可以控制某種性狀
基因具有遺傳效應
基因是具有遺傳效應的DNA片段。
注：有些病毒的遺傳物質是RNA，其基因就是有遺傳效應的RNA片段。
5.請完善基因與染色體、DNA、脫氧核苷酸之間關系的概念模型。
染色體是______的主要載體
每個染色體上有_______個DNA
基因通常是有_________的DNA片段；
每個DNA分子上含有_____基因
是控制生物性狀的結構功能單位
DNA是主要的遺傳物質
每個基因有許多脫氧核苷酸
1或2
DNA
許多
遺傳效應
基因中的脫氧核苷酸排列順序代表著遺傳信息
DNA
基因
染色體
脫氧核苷酸
1.“人類基因組計劃”研究表明，人類基因組計劃測定的24條染色體上有2～2.5萬個基因，這一事實說明
A.基因是DNA上有遺傳效應的片段
B.基因是染色體的片段
C.一個DNA分子上有許多個基因
D.基因只存在于染色體上
√
2.如圖表示脫氧核苷酸、基因、DNA和染色體間的關系。下列有關敘述不正確的是
A.d是脫氧核苷酸，其種類取決于c的種類
B.基因通常是具有遺傳效應的f片段
C.e含有的堿基總數等于f
D.e在h上呈線性排列
基因
DNA
染色體
√
練習與應用
DNA片段中的遺傳信息
基因與DNA關系的實例
目標一
目標二
目標三
目
錄
CONTENTS
T
G
A
A
T
C
T
G
A
A
T
C
DNA分子結構：
基本骨架，由脫氧核糖和磷酸交替連接（固定不變）。
4種堿基對的排列（可變）。
外側：
內側：
遺傳信息就蘊藏在4種堿基的排列順序之中。
哪部分可以代表遺傳信息？
DNA分子中堿基（或堿基對、脫氧核苷酸）的排列順序。
遺傳信息：
分析脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣性
7種音符
美妙旋律
詞匯句子
26個
英文字母
DNA只含有4種脫氧核苷酸（4種堿基）是否能夠儲存大量的遺傳信息？
任務二：基因的多樣性和特異性
1．如果是100個堿基對組成1個基因，可能組合成多少種基因？
這說明了基因的什么特點？
基因的多樣性
若1個堿基對組成1個基因
若2個堿基對組成1個基因
若3個堿基對組成1個基因
4種
41
16種
4x4（42）
64種
4x4x4（43）
若n個堿基對組成1個基因
4n
……
……
4100 種基因
n 指對數
T
C
G
A
T
A
G
C
T
A
2．基因是堿基隨機排列成的DNA片段嗎？為什么？
資料1. 前面的探究是建立在所有堿基對都隨機排列這一假設上的。實際上，基因組測序結果表明大部分隨機排列的堿基序列從來不曾出現在生物體內，而有些序列卻重復千百次。
（GATA)n
不同人的短序列重復
資料3. 人與黑猩猩血紅蛋白 鏈部分基因序列比較
資料2. 兩個健康人CFTR基因的堿基對差異
不變區
單堿基差異
(Genetics, McGraw-Hill, 2004)
堿基特定的排列順序
DNA的特異性
2．基因是堿基隨機排列成的DNA片段嗎？為什么？
不是；基因的堿基排列順序是特定的，具有特異性；如果把堿基隨機排列，
不一定具有遺傳效應，則構不成基因。
1
DNA分子的特性
DNA的多樣性和特異性
生物體多樣性和特異性的物質基礎
遺傳信息蘊藏在4種堿基的排列順序之中
2
人類基因組計劃
1990年10月，預計用時15年，投資30億美元的國際人類基因組計劃正式啟動。參與的國家有美、英、日、法、德、中這6個國家。
確定構成人類基因組24條染色體的約30億個堿基對的序列；
鑒定出人類的所有基因，尤其是與疾病有關的基因；
將上述信息儲存于專門的數據庫，并開發出相應的分析工具；
對五種模式生物大腸桿菌、酵母、線蟲、果蠅和小鼠進行測序。
3.決定DNA分子的多樣性和特異性的是
A.脫氧核苷酸鏈上磷酸和脫氧核糖的排列特點
B.嘌呤總數與嘧啶總數的比值
C.堿基互補配對原則
D.堿基排列順序
√
DNA分子的多樣性主要表現為堿基排列順序的千變萬化；特異性主要表現為每個特定的DNA分子的堿基都有特定的排列順序。
4.下列關于DNA和基因的敘述，不正確的是
A.基因是有遺傳效應的核酸分子片段
B.遺傳信息能夠由親代傳遞到子代
C.親代DNA通過復制向子代傳遞遺傳信息
D.一個DNA片段上有一個基因
√
基因是有遺傳效應的核酸分子片段，而核酸包括DNA和RNA，A正確；一個DNA片段上可以有多個基因，D錯誤。
練習與應用(P59 )
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
B
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。
（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。
染色體
DNA
基因
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。
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。
二、拓展應用
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。

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