第3节　遗传密码的破译（选学）

1、第四节第四节 基因是有遗基因是有遗传效应的传效应的DNADNA片段片段本节知识点本节知识点l基因与基因与DNA的关系（的关系（重点重点）l基因的概念（基因的概念（重点重点）lDNA片段中的遗传信息（片段中的遗传信息（难点难点）导入思考：导入思考：l DNA DNA与染色体的关系？与染色体的关系？ l 基因与染色体的关系？基因与染色体的关系？ l 基因与基因与DNA的关系呢？的关系呢？1条染色体条染色体1个个DNA1条染色体条染色体2个个 DNADNA是染色体的组成成分是染色体的组成成分,染色体是染色体是DNA的载体的载体DNA与染色体的关系与染色体的关系黄身黄身白眼白眼红宝石眼红宝石眼截翅截翅

2、朱红眼朱红眼深红眼深红眼棒眼棒眼短硬毛短硬毛果蝇某一条染色体上的几果蝇某一条染色体上的几个基因个基因基因与染色体的关系基因与染色体的关系基因在染色体上，基因在染色体上，一条染色体上有多个基因一条染色体上有多个基因l基因、染色体、基因、染色体、DNA、性状的关系、性状的关系 1条条染色体染色体 1或或2个个DNA 基因基因？多个多个？性状性状阅读资料分析讨论：阅读资料分析讨论：l生物体内的生物体内的DNA分子数目与基因数目相同吗？分子数目与基因数目相同吗？生物体内所有基因的碱基总数与生物体内所有基因的碱基总数与DNA分子的分子的碱基总数相同吗？如不同，说明了什么？碱基总数相同吗？如不同，说明了什

3、么？l你如何理解基因具有遗传效应？你如何理解基因具有遗传效应？l请你从请你从DNA水平上给基因下一个定义。水平上给基因下一个定义。资料分析资料分析l资料一：资料一： 大肠杆菌大肠杆菌DNA碱基对：碱基对：4.7106 基因碱基对：基因碱基对：4.4106基因碱基总数基因碱基总数小于DNADNA碱基总数碱基总数人类基因组计划测定的是人类基因组计划测定的是24条染色体（条染色体（22条常条常染色体染色体+X+Y）上）上DNA的碱基序列。其中，每的碱基序列。其中，每条染色体上有一个条染色体上有一个DNA分子，分子，24个个DNA分子大分子大约有约有31.6亿个碱基对亿个碱基对，共有，共有基因数约为基

4、因数约为3万个万个，其中，其中，构成基因的碱基数构成基因的碱基数占碱基总数的比例不占碱基总数的比例不超过超过2%。资料三一个一个DNA上含有多个基因，上含有多个基因，基因是基因是DNA的片断。的片断。图图B B：正常光线（左）及紫外线：正常光线（左）及紫外线照射下（右）的照射下（右）的4 4只小鼠，其中只小鼠，其中3 3号小鼠为对照组，号小鼠为对照组，第第1 1、2 2、4 4号号小鼠转入了绿色荧光基因小鼠转入了绿色荧光基因图图A：发出：发出绿色荧光绿色荧光的海蜇的海蜇海蜇的海蜇的DNA分子上有一段长分子上有一段长度为度为5170个碱基对的片段个碱基对的片段绿色荧光基因绿色荧光基因资料二海蛰中

5、的绿色荧光基因海蛰中的绿色荧光基因在小鼠中表达在小鼠中表达进来科学研究发现进来科学研究发现, ,小鼠体内小鼠体内HMGICHMGIC基因与肥基因与肥胖直接相关胖直接相关, ,具有具有HMGICHMGIC基因缺陷基因缺陷的实验鼠与的实验鼠与作为作为对照的小鼠对照的小鼠, ,吃同样多的高脂肪食物吃同样多的高脂肪食物, ,一一段时间后段时间后, ,对照组的小鼠变得十分肥胖对照组的小鼠变得十分肥胖, ,而实而实验鼠体重维持正常。验鼠体重维持正常。基因控制性状的表达基因控制性状的表达资料四上述资料分析总结上述资料分析总结基因与基因与DNA的关系的关系l一个一个DNA分子中有许多基因；分子中有许多基因；l

6、每个基因都是特定的每个基因都是特定的DNA片段，并有着特定片段，并有着特定的遗传效应。的遗传效应。基因的定义：是有遗传效应的基因的定义：是有遗传效应的DNA片段。片段。基因A基因B基因C含有含有3个基因的个基因的DNA片段的模式图片段的模式图遗传效应遗传效应:能复制能复制,传递和传递和表达性状表达性状的过程。的过程。DNADNA分子为什么能储存大量的遗传信息？分子为什么能储存大量的遗传信息？l探究思路探究思路 1 1、假设、假设1717个碱基对的脱氧核苷酸组成一个个碱基对的脱氧核苷酸组成一个基因，那么基因，那么1717个碱基对可以排列出多少种个碱基对可以排列出多少种基因？基因？4 41717

7、遗传信息遗传信息蕴藏在蕴藏在4 4种碱基的种碱基的排列顺序排列顺序中；指中；指基基因因的脱氧核苷酸的脱氧核苷酸( (碱基对碱基对) )的的排列顺序排列顺序。 碱基排列顺序的碱基排列顺序的千变万化千变万化，构成了，构成了DNADNA分子分子的的多样性多样性；而碱基的；而碱基的特定特定排列顺序，又构成了排列顺序，又构成了每个每个DNADNA分子的分子的特异性特异性； DNADNA分子的多样性与特异性分子的多样性与特异性是是生物多样性和生物多样性和特异性的物质基础特异性的物质基础。总结总结染色体染色体脱氧核苷酸脱氧核苷酸基因基因DNADNA染色体是染色体是DNADNA的载体的载体每个染色体上有每个染

8、色体上有1 1个或个或2 2个个DNADNA基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNADNA片段片段每个每个DNADNA分子上含有多个基因分子上含有多个基因是遗传物质的结是遗传物质的结构功能单位构功能单位是主要的遗传物质是主要的遗传物质每个基因含有多个脱氧核苷酸每个基因含有多个脱氧核苷酸基因中脱氧核苷酸的排列基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息顺序代表遗传信息本节小结本节小结课堂练习课堂练习1下列有关基因的说法正确的是（下列有关基因的说法正确的是（ ）A基因就是一段基因就是一段DNA分子分子B基因一定位于染色体上基因一定位于染色体上C基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段片段D不同基

9、因上带有的遗传信息相同不同基因上带有的遗传信息相同2 2将海蛰的绿色荧光蛋白基因转移到小鼠体内的将海蛰的绿色荧光蛋白基因转移到小鼠体内的DNADNA上，小鼠在紫外线的照射下，也能发出荧光，上，小鼠在紫外线的照射下，也能发出荧光，基因能够转移成功的主要原因是基因能够转移成功的主要原因是_ _; ; 当把绿色荧光蛋白基因用技术手段切成两部分当把绿色荧光蛋白基因用技术手段切成两部分后，将其中的一部分转移到小鼠体内，结果，小后，将其中的一部分转移到小鼠体内，结果，小鼠在紫外线的照射下，不再发出荧光，该实验说鼠在紫外线的照射下，不再发出荧光，该实验说明了明了_。构成基因的基本单位都是四种相同的脱氧核苷酸

10、基因是控制生物性状的基本结构和功能的单位某生物的某生物的体细胞体细胞有有1010对对同源染色体同源染色体, ,生殖细胞生殖细胞的的DNADNA约有约有7X107X109 9个个碱基对碱基对, ,如果每个基因平均含碱基如果每个基因平均含碱基1.4X101.4X104 4个个, ,回答回答: :平均每条染色体最多含有多少个基因平均每条染色体最多含有多少个基因? ?该生物的体细胞中该生物的体细胞中, ,全部全部DNADNA共有的碱基数目共有的碱基数目, ,脱脱氧核苷酸数目是多少氧核苷酸数目是多少? ?有关人类基因组计划有关人类基因组计划l 1990年年10月，月， 国际人类基因组计划启动国际人类基因

11、组计划启动（公共研究（公共研究机构），机构），投资投资30亿亿美元，预计美元，预计2005年完成。目的是年完成。目的是找出所有人类基因并搞清其在找出所有人类基因并搞清其在DNA分子上的位置，分子上的位置，绘制出完整的人类基因组图谱，破译出人类全部遗传绘制出完整的人类基因组图谱，破译出人类全部遗传信息。信息。 l 1998年，一批科学家在美国组建塞莱拉遗传公司，年，一批科学家在美国组建塞莱拉遗传公司，与国际人类基因组计划展开竞争（私人机构）。与国际人类基因组计划展开竞争（私人机构）。 l 1999年年9月月 中国获准加入人类基因组计划，负责测定中国获准加入人类基因组计划，负责测定人类第人类第3号

12、染色体短臂上的约号染色体短臂上的约3000万个碱基对，占全万个碱基对，占全部序列的，投入部序列的，投入500万万美元。美元。 l 塞莱拉公司的核心分析方法被称为塞莱拉公司的核心分析方法被称为“霰弹法霰弹法”，人类人类基因组工程则采用了基因组工程则采用了“克隆法克隆法”。“霰弹法霰弹法”在后期在后期需要大量的计算，而需要大量的计算，而“克隆法克隆法”在早期集中了较多的在早期集中了较多的时间和精力在克隆和绘制草图上。时间和精力在克隆和绘制草图上。 由于塞莱拉公司的由于塞莱拉公司的竞争使得人类基因组计划提前完成。竞争使得人类基因组计划提前完成。l 2001年年6月月，国际人类基因组计划和美国塞莱拉公

13、司，国际人类基因组计划和美国塞莱拉公司联合公布联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。人类基因组图谱及初步分析结果。 l 一、一、基因数量少得惊人。基因数量少得惊人。人类人类DNA分子大约有分子大约有30亿个碱基亿个碱基对对，研究人员曾经预测人类约有研究人员曾经预测人类约有14万个基因，最终确定出万个基因，最终确定出的基因数在的基因数在3万个左右万个左右。人类拥有的基因虽然只是蠕虫或飞人类拥有的基因虽然只是蠕虫或飞虫的两倍，但证明了人类拥有的基因的功能比其他物种复虫的两倍，但证明了人类拥有的基因的功能比其他物种复杂得多。杂得多。塞莱拉公司的科学家测出的序列准确地覆盖了国塞莱拉公司的科学家测出的序

14、列准确地覆盖了国际人类基因组的际人类基因组的95%。l 二、二、人类基因组中存在人类基因组中存在“热点热点”和大片和大片“荒漠荒漠”。人类基人类基因组序列中所谓的因组序列中所谓的“荒漠荒漠”就是包含极少或根本不包含基就是包含极少或根本不包含基因的部分，基因组上大约因的部分，基因组上大约14的区域是长长的、没有基因的区域是长长的、没有基因的片段的片段。基因密度在第基因密度在第17、第、第19和第和第22号染色体上最高，号染色体上最高，在在X染色体、第染色体、第4、第、第18号和号和Y染色体上相对贫瘠。染色体上相对贫瘠。人类基因组研究成果人类基因组研究成果l三、三、35.3%的基因组包含重复的序列的基因组包含重复的序列。这意味着这意味着所有这些所有这些重复序列重复序列，即原来被认为的