3.4基因通常是有遗传效应的DNA片段高一生物课件（人教版2019必修2）

第3章第4节

基因的本质

基因是有遗传效应的DNA片段遗传因子的发现基因的表达基因与染色体的关系基因的本质基因突变及其他变异从杂交育种到基因工程现代生物进化理论从社会中来1、为什么转基因鲤鱼生长更快？

我国科学家将外源生长激素基因导入鲤鱼受精卵，培育出转基因鲤鱼，与对照组相比，生长速度加快。

科学家介绍，外源基因导入受体细胞后，必须整合到受体细胞的DNA上才能发挥作用。2、导入的外源基因是一个DNA分子，还是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列？转基因鱼（左）外源生长激素基因整合到转基因鲤鱼的DNA上，并发挥了促进生长激素合成的功能，而生长激素可使鲤鱼的生长速率加快。DNA分子的一段脱氧核苷酸序列18651952190919101944孟德尔提出遗传因子概念，认为遗传因子决定生物性状。摩尔根通过实验证明基因位于染色体上，且呈线性排列。赫尔希和蔡斯揭示了DNA是噬菌体的遗传物质。

艾弗里证明DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。

约翰逊提出用基因来代替遗传因子，但没有给基因的定义。20世纪中叶

科学家染色体主要是由两种物质组成——DNA和蛋白质1928格里菲斯通过实验证明存在转化因子使R型活细菌转化为S型细菌。1953沃森和克里克揭示DNA的双螺旋结构，遗传学跨入分子遗传学时代。基因追寻记DNA是染色体的组成成分,染色体是DNA的主要载体。必修一：短硬毛棒状眼深红眼朱红眼截翅红宝石眼白眼一条染色体上应该有许多个基因；基因在染色体上呈线性排列。必修二：基因追寻记基因=DNA基

因DNA染色体？一说明基因与DNA关系的实例

PartOne资料1：大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4.7×106个碱基对，在DNA分子上分布着大约4400个基因，每个基因的平均长度约为1000个碱基对。分析基因与DNA的关系思考.讨论一、说明基因与DNA关系的事例数目长度（碱基对数目）DNA基因1个4400个470万个440万个一、说明基因与DNA关系的事例＜＜分析：①大肠杆菌体内的DNA分子数目

基因数目。②所有基因的碱基总数

DNA的碱基总数。①一个DNA上含有许多个基因结论资料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DNA的碱基序列。其中，每条染色体上有一个DNA分子，24个DNA分子大约有31.6亿个碱基对，共有基因数约为3万个，其中，构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。一、说明基因与DNA关系的事例24条染色体24个DNA31.6亿个碱基对基因的碱基数不超过2%31.6亿一、说明基因与DNA关系的事例说明什么？--ATGCATGCAT……CCATGCTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GGTACGATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---1个DNA分子非基因片段非基因片段非基因片段②基因是一段DNA，一段DNA不一定是基因基因片段基因片段基因片段③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一、说明基因与DNA关系的事例说明：非基因片段什么样的DNA片段是基因呢？资料2：生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光，这是因为水母的DNA上有一段长度为5.17×103个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了水母绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线照射下，也能像水母一样发光。非转基因鼠转基因荧光鼠发出绿色荧光的水母一、说明基因与DNA关系的事例绿色荧光蛋白基因（约5170个碱基对）绿色荧光蛋白基因小鼠受精卵紫外线说明了什么？基因具有遗传效应资料4：

我国科学家朱作言将外源生长激素基因导入鲤鱼的受精卵，培育出了转基因鲤鱼。与对照组相比，转基因鲤鱼的生长速率加快。一、说明基因与DNA关系的事例鲤鱼受精卵外源生长激素基因导入转基因鲤鱼---ATGCGGACAG------TACGCCTGTC---说明：基因能指导蛋白质合成，控制生物性状，具有遗传效应DNA基因性状1．如何理解基因具有遗传效应？本节“问题探讨”中提到的生长激素基因的遗传效应是什么？绿色荧光蛋白基因控制合成绿色荧光蛋白，从而控制生物的性状；生长激素基因控制合成生长激素，从而促使鲤鱼的生长速率加倍。思考

讨论2．若只将绿色荧光蛋白基因的一部分拼接到小鼠的DNA上，小鼠仍能发光吗？不能，基因是特定的DNA片段，可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上去，从而获得某种性状的表达。但必须保持结构完整。思考

讨论说明基因是生物遗传的结构单位和功能单位一、说明基因与DNA关系的事例资料2、资料4说明：①基因是特定DNA片段，可以切除，拼接到其他生物DNA上②基因能控制生物性状，具有遗传效应③基因是生物体遗传的结构单位和功能单位3．请从DNA水平上给基因下一个定义，要求既能反映基因与DNA的关系，又能体现基因的作用。基因是有遗传效应的DNA片段。思考

讨论--ATGCATGCATCCATGCTAGCCATCCCTAAGGACAG-----TACGTACGTAGGTACGATCGGTAGGGATTCCTGTC---基因A非基因片段基因B真核基因的结构原核基因的结构原核基因和真核基因的结构了解一下噢！基因一定是DNA吗？RNA病毒有：新冠病毒流感病毒SARS病毒你还记得吗？烟草花叶病毒病毒艾滋病毒RNA病毒的基因是有遗传效应的RNA片段二DNA片段中的遗传信息PartTwoTGAATCTGAATC外侧：基本骨架，由脱氧核糖和

磷酸交替连接（固定不变）内侧：4种碱基对的排列（可变）回忆DNA分子结构：哪部分可以代表遗传信息？遗传信息就蕴藏在4种碱基的排列顺序之中遗传信息：DNA分子中碱基（或碱基对

、脱氧核苷酸）的排列顺序7种音符可以组成各种美妙旋律，26个英文字母可以组成许多词汇和句子，形成语言。由4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？思考

讨论分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性无数个电话号码10个数字7种音符26个英文字母许许多多词汇、句子ATATCGGCG二、DNA片段中的遗传信息资料一：若1个碱基对组成1个基因有_____排列方式4种不相同不相同1链2链1链2链1链2链1链2链ATATATCGGGCCGG4种16种资料一：若1个碱基对组成1个基因有_____排列方式若2个碱基对组成1个基因有_____排列方式二、DNA片段中的遗传信息ATATGATCATCGGGCCGG资料一：若1个碱基对组成1个基因有_____排列方式若2个碱基对组成1个基因有_____排列方式若3个碱基对组成1个基因有_____排列方式若4个碱基对组成1个基因有_____排列方式若n个碱基对组成1个基因有_____排列方式4种16种64种4n种256种碱基排列顺序千变万化DNA的多样性二、DNA片段中的遗传信息DNA的特异性资料二：资料1的推算是建立在所有碱基对的随机排列都能构成基因这一假设上的。事实上，大部分随机排列的脱氧核苷酸序列从来不曾出现在生物体内，而有些序列却会在生物体内重复许多次。二、DNA片段中的遗传信息在生物体内，基因中的碱基并不是随机排列的基因的碱基序列具有特定的排列顺序具有特定的遗传效应资料三：在刑侦、亲子鉴定领域，DNA能像指纹一样用来鉴定个人身份。结合脱氧核苷酸序列的多样性和特异性，你能分析这一方法的科学依据吗？在人类的DNA中，核苷酸序列多样性表现为每个人的DNA几乎不可能完全相同，因此，DNA可以像指纹一样用来鉴别身份。二、DNA片段中的遗传信息补充：DNA指纹技术DNA指纹技术的实质是把DNA作为像指纹那样来识别不同的人，DNA指纹的特异性主要是由于人的DNA中，不表达的碱基序列中存在着一部分串联重复的短序列，它们在不同个体间存在显著的差异。应用：刑事侦查、亲子鉴定等（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DNA指纹图

受害者

从受害者体内分离的精液样品

怀疑对象——真相永远只有一个

！碱基排列顺序多样性DNA分子多样性生物多样性碱基排列顺序特异性DNA分子特异性生物特异性二、DNA片段中的遗传信息碱基特定的排列顺序，构成了DNA的特异性。碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性。DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。DNA能够储存足够量的遗传信息遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中二、DNA片段中的遗传信息（P59）三总结PartThree（2）位置上：基因在染色体上呈线性排列。（1）本质上：基因通常是有遗传效应的DNA片段。（4）功能上：基因是控制生物性状的结构和功能单位（3）结构上：基因是含有特定遗传信息的核苷酸序列

具有多样性和特异性1.全方位理解“基因”染色体是______的主要载体每个染色体上有_______个DNA基因通常是有_________的DNA片段每个DNA分子上含有_____基因DNA是主要的遗传物质每个基因有许多脱氧核苷酸1或2DNA许多遗传效应基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息DNA基因染色体脱氧核苷酸

DNA、基因与染色体三者的关系是怎样的？（线粒体和叶绿体）基因与DNA的关系DNA片段中的遗传信息基因通常是有遗传效应的DNA片段遗传信息概念:DNA的特异性：DNA的多样性:脱氧核苷酸、基因DNA、染色体之间的关系基因的概念基因通常是有遗传效应的DNA片段4种碱基的排列顺序之中碱基排列顺序的千变万化碱基特定的排列顺序生物体多样性和特异性的物质基础基因是有遗传效应的DNA片段基因是有遗传效应的RNA片段(少数)小结课后习题·概念检测1.科学研究发现，未经人工转基因操作的番薯都含有农杆菌的部分基因，而这些基因的遗传效应促使番薯根部发生膨大产生了可食用的部分，因此番薯被人类选育并种植。下列相关叙述错误的是（

）A.农杆菌这些特定的基因可以在番薯细胞内复制B.农杆菌和番薯的基因都是4种碱基对的随机排列C.农杆菌和番薯的基因都是有遗传效应的DNA片段D.农杆菌这些特定的基因可能在自然条件下转入了番薯细胞B

（1）如下图所示：（2）文字：基因是染色体上具有遗传效应的DNA片段。课后习题·概念检测2.

整理总结染色体、DNA和基因三者之间的关系，并以你认为最简明的形式表示出来。如下图所示：染色体DNA基因课后习题·拓展应用1.在严查偷猎野生动物的行动中，执法部门发现某餐馆出售的一种烤肉比较可疑，餐馆工作人员说是“山羊肉”，经实验室检验，执法部门确定这种“山羊肉”来自国家二级保护动物斑羚。你认为执法部门最可能采取哪种检测方法？为什么？提示最可能采取DNA鉴定的方法。因为每种生物的DNA具有特异性，只有将“山羊”的DNA与斑羚的DNA进行比对，才能确定这种“山羊肉”是否来自国家二级保护动物斑羚。课后习题·拓展应用2.我国一些城市在交通路口启用了人脸识别技术，针对行人和非机动车闯红灯等违规行为进行抓拍。这种技术应用的前提是每个人都具有独一无二的面孔。为什么人群中没有一模一样的两个人呢？请你从生物学的角度评述人脸识别技术的可行性。提示人脸识别技术的前提是每个人都有独特的面部特征，而这些都是由基因决定的，这说明了基因的多样性。一、选择题1.

本章介绍的艾弗里的实验、赫尔希和蔡斯的实验都证明DNA是遗传物质，这两个实验在设计思路上的共同点是(

)

A.重组DNA片段，研究其表型效应B.去掉DNA片段，研究其表型效应C.设法分别研究DNA和蛋白质各自的效应D.应用同位素标记技术，研究DNA在亲代与子代之间的传递复习与提高C一、选择题2.

在噬菌体侵染细菌的实验中，下列对噬菌体外壳蛋白质合成的描述，正确的是(

)A.氨基酸原料和酶来自细菌B.氨基酸原料和酶来自噬菌体C.氨基酸原料来自细菌，酶来自噬菌体D.氨基酸原料来自噬菌体，酶来自细菌复习与提高A一、选择题3.

烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)同属于RNA病毒，都可以使烟草患病。将TMV的RNA和HRV的蛋白质外壳混合后感染烟草叶片，使烟草患病，可能观察到的现象是(

)

A.能检测到TMV的RNA和蛋白质B.能检测到HRV的RNA和蛋白质C.能检测倒TMV的RNA和HRV的蛋白质D.能检测到HRV的RNA和TMV的蛋白质复习与提高A一、选择题4.

研究人员对数千种生物的DNA碱基序列进行测定发现，没有任何两个物种的DNA序列是一样的。DNA具有多样性的主要原因是(

)A.DNA由4种碱基组成B.DNA具有规则的双螺旋结构C.DNA具有碱基互补配对的特点D.DNA的碱基对有很多种不同的排列顺序复习与提高D二、非选择题1.

DNA分子杂交技术可以用来比较不同种生物DNA分子的差异。当两种生物的DNA单链具有互补的碱基序列时，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链（如图所示）。形成杂合双链区的部位越多，说明这两种生物的亲缘关系越近，这是为什么？

形成杂合双链区的部位越多，则DNA碱基序列的一致性越