[中学联盟]湖北省谷城县第二中学高中生物必修1课件：第4节 基因是有遗传效应的DNA片段

1、 引言：引言： DNADNA分子是怎样控制遗传性状的分子是怎样控制遗传性状的呢？现代遗传学的研究认为，基因是呢？现代遗传学的研究认为，基因是决定生物性状的基本单位。决定生物性状的基本单位。 那么，那么，基因基因与与DNADNA有什么关系呢？有什么关系呢？1、大肠杆菌细胞的拟核有、大肠杆菌细胞的拟核有1个个DNA分子，长度约为分子，长度约为4700000个碱基个碱基对，在对，在DNA分子上分布着分子上分布着4400个基因，每个基因的平均长度约为个基因，每个基因的平均长度约为1000个碱基对。个碱基对。问题：计算所有问题：计算所有基因的碱基对基因的碱基对总数的比例。总数的比例。DNA的碱基对总数的

2、碱基对总数基因的碱基对总数基因的碱基对总数基因是基因是DNADNA的片段。的片段。推理：推理：、人类基因组计划测定的是、人类基因组计划测定的是2424条染色体（条染色体（2222条常染色体条常染色体+X+Y+X+Y）上的）上的DNADNA的碱基序列。其中，每条染色体上有一个的碱基序列。其中，每条染色体上有一个DNADNA分子。这分子。这2424个个DNADNA分子大约有分子大约有亿亿个碱基对，其中，构成个碱基对，其中，构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%2%。推理：推理：基因碱基对总数占基因碱基对总数占DNADNA碱基对总数很少的一部分碱基对总数很少的一

3、部分问题：生物体内所有基因的碱基总数问题：生物体内所有基因的碱基总数=DNA=DNA的碱基总数？的碱基总数？进一步明确进一步明确基因是基因是DNADNA的片段的片段但一段但一段DNA不一定是基因！不一定是基因！2、生长在太平洋西北部的一种海蛰能发出绿色荧光，这、生长在太平洋西北部的一种海蛰能发出绿色荧光，这是因为海蛰的是因为海蛰的DNA分子上有一段长度为分子上有一段长度为5170个碱基对的个碱基对的片段片段绿色荧光蛋白基因绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了海。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，蛰的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像

4、海蛰一样发光。也能像海蛰一样发光。你从资料能得出什么结论？你从资料能得出什么结论？ 基因具有遗传效应基因具有遗传效应基因是特定的基因是特定的DNA片段，片段，可切除，可拼接可切除，可拼接4 4、不少人认为，人和动、不少人认为，人和动物体的胖瘦是由遗传决定物体的胖瘦是由遗传决定的。近来的科学研究发现，的。近来的科学研究发现，小鼠体内的小鼠体内的HMGICHMGIC基因基因与与肥胖直接相关。具有肥胖直接相关。具有HMGICHMGIC基因缺陷的实验鼠基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠，吃同与作为对照的小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组的小鼠变时间后，对照组的小鼠变得十

5、分肥胖，而具有得十分肥胖，而具有HMGICHMGIC基因缺陷的实验鼠基因缺陷的实验鼠体重仍然保持正常。体重仍然保持正常。你从资料能得出什么结论？你从资料能得出什么结论？ 基因具有遗传效应基因具有遗传效应基因的定义基因的定义现代遗传学认为现代遗传学认为: :基因是控制生物性状的遗传物质的功基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位能单位和结构单位, ,是有遗传效应的是有遗传效应的DNADNA片段片段. .根据以上图解和分析你应当得出进一步的结论是根据以上图解和分析你应当得出进一步的结论是一个一个DNADNA分子上有许多个基因分子上有许多个基因 基因主要存在于细胞的哪个部分？基因主要存在于细

6、胞的哪个部分？存在部位：存在部位：细胞核细胞核. .线粒体线粒体. .叶绿体叶绿体细菌细菌基因在染色体上呈线性排基因在染色体上呈线性排列列基因和染色体的关系是基因和染色体的关系是二、染色体、二、染色体、DNADNA、基因、脱氧核苷酸、基因、脱氧核苷酸、 性状之间的关系性状之间的关系脱氧核苷酸脱氧核苷酸基因基因DNADNA染色体染色体性状性状蛋白质蛋白质染色质染色质主要载体主要载体有效片段有效片段1 1：2 21 1：1 11 1：n n 基本单位基本单位1 1：n n数量关系数量关系遗传信息遗传信息它们之间它们之间的关系的关系控制控制表现表现磷酸磷酸碱基碱基A A、G G、C C、T T脱氧核

7、糖脱氧核糖用用a a表示表示DNADNA，b b表示基因，表示基因，c c表示脱氧核苷酸，表示脱氧核苷酸，d d表表示碱基。下列图解中，四者关系正确的是示碱基。下列图解中，四者关系正确的是 a b c db c d ac d a bd c b aABCD 脱氧核苷酸、基因、脱氧核苷酸、基因、DNADNA、染色体的关系、染色体的关系脱氧核苷酸脱氧核苷酸基因基因DNA染色体染色体基因中基因中脱氧核苷酸排列脱氧核苷酸排列顺序顺序代表着代表着遗传信息遗传信息。每个基因中含有每个基因中含有许多许多脱氧核苷酸脱氧核苷酸每个每个DNADNA分子含有分子含有许多许多个基因个基因, ,基因在染色体上呈直线排列基

8、因在染色体上呈直线排列基因基因是有遗传效是有遗传效应的应的DNADNA片段片段每个染色体（不含染色单体）每个染色体（不含染色单体）有有一个一个DNADNA分子分子染色体染色体是是DNADNA的主的主要载体要载体DNADNA是主要的是主要的遗传物质遗传物质三、三、DNADNA片段中的遗传信息片段中的遗传信息DNADNA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？ 每个每个DNADNA分子有很多基因，每个基因都是特定的分子有很多基因，每个基因都是特定的DNADNA片段，能决片段，能决定一定的性状，这说明定一定的性状，这说明DNADNA必然蕴含了大量的遗传信息。必然蕴含了大量

9、的遗传信息。DNADNA分子具有多样性分子具有多样性DNADNA分子具有特异性分子具有特异性 假设长度为假设长度为1717个碱基对的脱氧核苷酸序列组成一个基因（当然，个碱基对的脱氧核苷酸序列组成一个基因（当然，这仅仅是假设），那么，个碱基对可以排列出种基因？这仅仅是假设），那么，个碱基对可以排列出种基因？DNADNA指纹指纹遗传信息遗传信息 基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息碱基对的排列顺序碱基对的排列顺序 年年底美国某报纸披露说在某地找年年底美国某报纸披露说在某地找着了一个克林顿总统的私生子，这个黑人小孩着了一个克林顿总统的私生子，这个黑人小孩的出现

10、几乎要了正处于被弹劾之难堪境地的绊的出现几乎要了正处于被弹劾之难堪境地的绊闻总统克林顿的老命，幸亏后来经闻总统克林顿的老命，幸亏后来经指纹指纹证明该黑小孩与克林顿总统没有亲缘关系，否证明该黑小孩与克林顿总统没有亲缘关系，否则白宫非乱套不可；当然，我们也不要忘记，则白宫非乱套不可；当然，我们也不要忘记，同样是经过指纹鉴定，美国独立检察官同样是经过指纹鉴定，美国独立检察官斯塔尔证明沾在莱温斯基裙子上的精液是来源斯塔尔证明沾在莱温斯基裙子上的精液是来源于克林顿，从而逼得克林顿总统走投无路，只于克林顿，从而逼得克林顿总统走投无路，只好承认他与莱温斯基的不正常关系，真可谓是好承认他与莱温斯基的不正常关系

11、，真可谓是“成也萧何，败也萧何成也萧何，败也萧何”。 . .遗传信息蕴藏在遗传信息蕴藏在4 4种碱基的排列顺序之中；种碱基的排列顺序之中； ，构成，构成DNADNA分子分子多样性多样性， ，又构成，又构成了每一个了每一个DNADNA分子的分子的特异性特异性； DNADNA分子的多样性和特异性是生物体多样性分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的和特异性的物质基础物质基础。.DNADNA上分布着多个基因，上分布着多个基因， 基因是基因是 。即：即： 。碱基排列顺序的千变万化碱基排列顺序的千变万化而碱基的特定的排列顺序而碱基的特定的排列顺序有遗传效应的有遗传效应的DNADNA片段片段DNA分子

12、中有遗传效应的脱氧核苷酸序列美科学家研制出世界上第一只转基因蝴蝶美科学家研制出世界上第一只转基因蝴蝶 t-PAt-PA是目前治疗急性心肌梗塞最好的溶血栓药物，如果从是目前治疗急性心肌梗塞最好的溶血栓药物，如果从国外进口，价格非常昂贵，由动物的乳腺生产出含有国外进口，价格非常昂贵，由动物的乳腺生产出含有t-PAt-PA的药的药物蛋白，价格就会大大降低。物蛋白，价格就会大大降低。 此项成果可能意味着人类医学进步步伐加快，具体涉及的疾此项成果可能意味着人类医学进步步伐加快，具体涉及的疾病可能包括糖尿病、乳腺癌、帕金森症和艾滋病。病可能包括糖尿病、乳腺癌、帕金森症和艾滋病。基因基因蛋白质蛋白质生物性状

13、生物性状DNADNA染色体染色体脱氧核苷酸脱氧核苷酸 磷酸磷酸碱基碱基A A、G G、C C、T T脱氧核糖脱氧核糖遗传信息遗传信息控制控制体现体现复制、转录和翻译的区别复制、转录和翻译的区别复制复制转录转录翻译翻译时间时间部位部位原料原料模板模板碱基配对碱基配对模板去向模板去向产物产物间期间期任一时期任一时期任一时期任一时期核、线、叶核、线、叶细胞核细胞核核糖体核糖体脱氧核苷酸脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸氨基酸氨基酸DNADNA两条链两条链DNADNA一条链一条链mRNAmRNA子代子代DNADNAA=TG=CA=TG=CA=UG=CT=AA=UG=CT=AA=UG=CA=UG=C两个两个

14、DNADNA分子分子RNARNA肽链肽链恢复原位恢复原位GAAGAACTTCTTG GT TA AC CA AT TAAaaAa等位基因实质不同是？等位基因实质不同是？GAAGAACTTCTTG GT TA AC CA AT TGAAGAACTTCTTG GT TA AC CA AT T基因的存在形式基因的存在形式 破译天书 生命昭然2000年年6月月26日，科学家公布了人类基因工日，科学家公布了人类基因工作草图，这是人类基因组研究的重大成果，这作草图，这是人类基因组研究的重大成果，这一成果被誉为是人类一成果被誉为是人类“生命天书生命天书”的破译，是的破译，是人类科学史上的重要里程碑。继人类科

15、学史上的重要里程碑。继2000年年6月月26日日公布公布“基因工作草图基因工作草图”以后，经过几个月的努以后，经过几个月的努力，科学家于力，科学家于2001年年2月月 12日宣布，人类基因日宣布，人类基因组共有组共有32亿对碱基。包含了亿对碱基。包含了34万个基因。这万个基因。这标志着人类基因组研究工作取得了实质进展，标志着人类基因组研究工作取得了实质进展，为破译生命之谜奠定了坚实的基础。为破译生命之谜奠定了坚实的基础。 例例3 3阅读下列报道，回答问题：阅读下列报道，回答问题： 人类人类“生命天书生命天书”有一有一“套套”，这套，这套书有书有24“24“本本”。组成这套书的。组成这套书的“文

16、学文学”有有四种基本四种基本“笔画笔画”，每两个笔画形成一个，每两个笔画形成一个“偏旁部首偏旁部首”，每三个，每三个“偏旁部首偏旁部首”形成形成一个一个“文字文字”。 每本每本“生命天书生命天书”中含有几千个关于中含有几千个关于人类生命的结构、功能、生老病死的人类生命的结构、功能、生老病死的“信信息息”，每条信息由几千个，每条信息由几千个“文字文字”组成。组成。人类基因组计划就是首先要破译这套天书人类基因组计划就是首先要破译这套天书中所含有的中所含有的1010亿个文字中的亿个文字中的3030多亿个偏旁多亿个偏旁部首的排列顺序；然后再破译书中每条信部首的排列顺序；然后再破译书中每条信息的具体含义

17、即具体功能。息的具体含义即具体功能。 （l）人类“生命天书”有“24本”，每“本书”是指一个_，这套书为什么是“24本”？ （2）“生命天书”中的“信息”是指一个_ _。 （3）“生命天书”中的四种“基本笔画”是指_ _。 （4）“生命天书”中的每个“偏旁部首”是指_，它们是_ _ _ _。 （5）“生命天书”中的每个“文字”是表示三个特定排列的_，这个特定排列的物质为什么是三个？染色体染色体基因基因分别含分别含A、T、C、G碱基的四种脱氧核苷酸碱基的四种脱氧核苷酸碱基对碱基对AT、TA、CG、GC碱基对碱基对 因为因为DNA中转录一个中转录一个“密码子密码子”或控制一个氨或控制一个氨基酸需要

18、三个碱基对。基酸需要三个碱基对。 【解析】通读上面的报道，报道中所说的“破译天书”实际上指对人类基因组进行了碱基对的测序工作。每本“天书”指一个染色体，因为人类体细胞中有22对常染色体，每对染色体中的两个DNA分子结构基本相同，又由于X和Y这两个性染色体中DNA分子结构有较大差异，需要各自单独测序；所以一套“生命天书”实际上是指人类体细胞中一套常染色体（22个）和X、Y这两个性染色体中共24个DNA分子。“生命天书”中的四种“基本笔画”是指含不同碱基的脱氧核苷酸，它们是A（T、C、G）碱基脱氧核苷酸，共四种。 “生命天书”中的“偏旁部首”是DNA中的脱氧核苷酸对或碱基对，它们有四种，即AT、TA、CG、GC。每三个“偏旁部首”组成一个“文字”，即一个“文字”中有3个碱基对，因为DNA中含遗传信息的核苷酸链上的三个碱基可转录成信使RNA上的一个“密码子”，每个“密码子”在蛋白质合成过程中可