【課件】3.4基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段（人教版2019必修2）

1、基因通常是有遺傳效應(yīng)的基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段片段親 代15N15N15N15N14N14N14N14N14N14N【補(bǔ)充拓展】【補(bǔ)充拓展】DNADNA分子復(fù)制的計(jì)算分子復(fù)制的計(jì)算復(fù)制復(fù)制1次次復(fù)制復(fù)制2次次復(fù)制復(fù)制3次次248=21=22=2315N15N14N14N1.DNA分子數(shù)分子數(shù)子代子代DNA分子數(shù)：分子數(shù)：含親代母鏈的含親代母鏈的DNA分子數(shù)：分子數(shù)：不含親代母鏈的不含親代母鏈的DNA分子數(shù)：分子數(shù)：2 2n n2 22 2n n-2-22 22 2n n1 1-2 -2 一個(gè)一個(gè)DNADNA分子經(jīng)分子經(jīng) n n 次復(fù)制后次復(fù)制后2.脫氧核苷酸鏈數(shù)脫氧核苷酸鏈數(shù)子代子代D

2、NA中脫氧核苷酸鏈數(shù)中脫氧核苷酸鏈數(shù):親代脫氧核苷酸鏈數(shù)親代脫氧核苷酸鏈數(shù):新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù):2 2n+1n+1例例1 1：一個(gè)：一個(gè)DNADNA被被1515N N標(biāo)記的大標(biāo)記的大腸桿菌，在只含腸桿菌，在只含1414N N的培養(yǎng)液的培養(yǎng)液中繁殖中繁殖3 3代，第三代中含有代，第三代中含有1515N N的的DNADNA分子有分子有_個(gè)，不含個(gè)，不含1515N N的的DNADNA分子有分子有_個(gè)，含有個(gè)，含有1414N N的的DNADNA分子有分子有_個(gè)，不含個(gè)，不含1414N N的的DNADNA分子有分子有_個(gè)，只含有個(gè)，只含有1414N N的的DNADNA分子有分子

3、有_個(gè)。個(gè)。2 26 68 80 06 62.消耗的脫氧核苷酸數(shù)消耗的脫氧核苷酸數(shù) 若一親代若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，則經(jīng)過個(gè)，則經(jīng)過n次復(fù)制后共需要次復(fù)制后共需要消耗該脫氧核苷酸個(gè)數(shù)為：消耗該脫氧核苷酸個(gè)數(shù)為：m（ 2 2n n1 1）C C：400400個(gè)個(gè)C C：400400個(gè)個(gè)C C：400400個(gè)個(gè)400400個(gè)個(gè)400400個(gè)個(gè)400400個(gè)個(gè)400400個(gè)個(gè)親代中c：400個(gè)F1：共2個(gè)400個(gè)F2：共22個(gè)400個(gè)F3：共23個(gè)400個(gè)Fn：共：共2n個(gè)個(gè)400個(gè)個(gè)第第n次復(fù)制次復(fù)制需要消耗該脫氧核苷酸個(gè)數(shù)為：需要消耗該脫氧核苷酸個(gè)數(shù)為：m

4、 22n n1 1消耗1個(gè)400個(gè)消耗2個(gè)400個(gè)消耗4個(gè)400個(gè)消耗2n-1個(gè)400個(gè)溫故知新染色體和DNA的關(guān)系DNA蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)染色質(zhì)染色質(zhì) 染色體染色體ACTTGACGATGAACTGCTACTTGACGATGAACTGCTACTTGACGATGAACTGCTDNA是染色體的組成成分，染色體是DNA的主要載體。1條染色體1個(gè)DNA1條染色體2個(gè)DNA溫故知新染色體和基因的關(guān)系3. 基因在染色體上呈線性排列2.一條染色體上有多個(gè)基因1.基因在染色體上果蠅某X染色體上一些基因的示意圖短硬毛短硬毛棒狀眼棒狀眼深紅眼深紅眼朱紅眼朱紅眼截翅截翅紅寶石眼紅寶石眼白眼白眼黃身黃身1條染色體1或2個(gè)D

5、NA 基因多個(gè)說明基因與DNA關(guān)系的實(shí)例1.大腸桿菌細(xì)胞的擬核有1個(gè)DNA分子，長(zhǎng)度約為4. 7*106個(gè)堿基對(duì)，在DNA分子上分布著大約4.4*103個(gè)基因，每個(gè)基因的平均長(zhǎng)度約為1*103個(gè)堿基對(duì)。 (1)生物體內(nèi)的DNA分子數(shù)目與基因數(shù)目相同嗎？生物體內(nèi)所有基因的堿基 總數(shù)與DNA分子的堿基總數(shù)相同嗎？如果不同，說明了什么？ 說明一說明一個(gè)個(gè)DNA分子上含有多個(gè)基因分子上含有多個(gè)基因 基因的基因的堿基對(duì)堿基對(duì)總數(shù)總數(shù)DNA分子的分子的堿基對(duì)堿基對(duì)總數(shù)總數(shù) 生物體內(nèi)的生物體內(nèi)的DNA分子數(shù)基因數(shù)目分子數(shù)基因數(shù)目 說明基因是說明基因是DNA的片段的片段結(jié)論 基因基因是是DNA的片段的片段，基

6、因基因不是不是連續(xù)分布在連續(xù)分布在DNA上的，而是由堿基上的，而是由堿基序列將其分隔開的序列將其分隔開的。基因基因A基因基因B基因基因C含有含有3個(gè)基因的個(gè)基因的DNA片段的模式圖片段的模式圖非基因片段非基因片段非基因片段非基因片段非基因片段非基因片段非基因片段非基因片段說明基因與DNA關(guān)系的實(shí)例3.人類基因組計(jì)劃測(cè)定的是人類基因組計(jì)劃測(cè)定的是24條染色體（條染色體（22條染色體條染色體+X+Y）上的）上的DNA的的堿基序列堿基序列。其中，每條染色體上有一個(gè)DNA分子。這24個(gè)DNA分子大約有31.6億個(gè)堿基對(duì)，其中，構(gòu)成基因的堿基數(shù)占?jí)A基總數(shù)的比例不超過構(gòu)成基因的堿基數(shù)占?jí)A基總數(shù)的比例不超過

7、2%。結(jié)論：構(gòu)成結(jié)論：構(gòu)成基因的堿基數(shù)基因的堿基數(shù) 堿基總數(shù)堿基總數(shù) 這說明并不是隨便一段這說明并不是隨便一段DNA就就稱為基因。稱為基因?；蚴且欢位蚴且欢蜠NA，但，但是一段是一段DNA不一定是基因不一定是基因。說明基因與DNA關(guān)系的實(shí)例你如何理解基因具有遺傳效應(yīng)？如指導(dǎo)如指導(dǎo)相應(yīng)蛋白質(zhì)的合成相應(yīng)蛋白質(zhì)的合成、控制生物體的性狀控制生物體的性狀等等基因是特定的基因是特定的DNA片段片段，可以切除，可以，可以切除，可以拼接拼接到到其他生物的其他生物的DNA上去，從而上去，從而獲得某種性狀的表達(dá)獲得某種性狀的表達(dá)，所以基因是遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位。所以基因是遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位。2.生長(zhǎng)在太平洋西北

8、部的一種水母能發(fā)出綠色熒光，這是因?yàn)樗傅腄NA上有一段長(zhǎng)度為5.17*103個(gè)堿基對(duì)的片段綠色熒光蛋白基因。轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)表明，轉(zhuǎn)入了水母綠色熒光蛋白基因的轉(zhuǎn)基因鼠，在紫外線的照射下，也能像水母一樣發(fā)光。說明基因與DNA關(guān)系的實(shí)例請(qǐng)從DNA水平上給基因下一個(gè)定義，要求既能反映基因與DNA的關(guān)系， 又能體現(xiàn)基因的作用。-ATGCATGCATCCATGCTAGCCATCCCTAAGGACAG-TACGTACGTAGGTACGATCGGTAGGGATTCCTGTC-基因基因1基因基因2非基因片段非基因片段基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，是生物體遺傳的功能單位和結(jié)構(gòu)單位。有些有些病毒的遺傳物質(zhì)是病毒的

9、遺傳物質(zhì)是RNA，如如HIV病毒（艾滋病病毒）、病毒（艾滋病病毒）、SARS-CoV-2病病毒毒(新冠病毒）等。新冠病毒）等。對(duì)這類病毒而言，基因就是對(duì)這類病毒而言，基因就是有遺傳效應(yīng)的有遺傳效應(yīng)的RNA片段片段。鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)1.每個(gè)基因都是DNA上的一個(gè)片段，DNA的每個(gè)片段都是一個(gè)基因。（ ）2.基因在DNA上，DNA是基因的集合。（ ）3.基因一定位于染色體上。（ ）4.基因一定是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。（ ）DNA片段中的遺傳信息外側(cè)：基本骨架，由脫氧核糖和 磷酸交替連接（固定不變）內(nèi)側(cè)：4種堿基對(duì)的排列（可變）回憶DNA分子結(jié)構(gòu)：哪部分可以代表遺傳信息？遺傳信息就蘊(yùn)藏在4種堿基的

10、排列順序之中 遺傳信息遺傳信息：DNA分子中堿基（或分子中堿基（或堿基對(duì)、脫氧核苷酸）的排列順序。堿基對(duì)、脫氧核苷酸）的排列順序。DNA片段中的遺傳信息資料資料1 1： 如果如果1個(gè)個(gè)堿基對(duì)組成堿基對(duì)組成1個(gè)個(gè)基因基因，4種堿基對(duì)的排列種堿基對(duì)的排列可能形成可能形成4種基因種基因（這僅僅（這僅僅是假設(shè)）；如果是假設(shè)）；如果2 2個(gè)堿基對(duì)組成個(gè)堿基對(duì)組成1 1個(gè)基因個(gè)基因，則可能形成則可能形成1616（即（即4 44 4）種基因）種基因；如果如果3 3個(gè)個(gè)堿基對(duì)組成堿基對(duì)組成1 1個(gè)基因個(gè)基因，則可能形成則可能形成6464（即（即4 44 44 4）種基因）種基因。計(jì)算公式：可能組合的基因種類=

11、4n（n為堿基對(duì)數(shù)） 基 因1 1個(gè)個(gè)堿基對(duì)堿基對(duì)2 2個(gè)堿基對(duì)個(gè)堿基對(duì)44（42）3 3個(gè)堿基對(duì)個(gè)堿基對(duì)444（43）100100個(gè)堿基對(duì)個(gè)堿基對(duì)4100n n個(gè)堿基對(duì)個(gè)堿基對(duì)4n排列種數(shù) 41 堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA的多樣性。的多樣性。DNA片段中的遺傳信息資料資料2 2： 前面前面數(shù)學(xué)模型模擬探究是建立在數(shù)學(xué)模型模擬探究是建立在所有堿基對(duì)的隨機(jī)排列都能構(gòu)成基因所有堿基對(duì)的隨機(jī)排列都能構(gòu)成基因這一假這一假設(shè)下的。設(shè)下的。事實(shí)上，事實(shí)上，大部分隨機(jī)排列的堿基序列從來不曾出現(xiàn)在生物體內(nèi)大部分隨機(jī)排列的堿基序列從來不曾出現(xiàn)在生物體內(nèi)，而，而有些序列卻有

12、些序列卻會(huì)在生物體內(nèi)重復(fù)數(shù)千甚至數(shù)百萬次會(huì)在生物體內(nèi)重復(fù)數(shù)千甚至數(shù)百萬次。在生物體內(nèi)，基因中的堿基并不是隨機(jī)排列的。在生物體內(nèi)，基因中的堿基并不是隨機(jī)排列的。具有特定的遺傳效應(yīng)4.你認(rèn)為基因是堿基對(duì)隨機(jī)排列成的DNA片段嗎？每個(gè)基因都是特定的DNA片段具有特定的堿基排列順序堿基堿基特定的排列順序特定的排列順序，構(gòu)成了，構(gòu)成了DNA的特異性的特異性。DNA片段中的遺傳信息2.怎樣理解DNA的多樣性和特異性？你能從DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析生物體 具有多樣性和特異性的原因嗎？堿堿基排列順序的基排列順序的千變?nèi)f化千變?nèi)f化DNA分子的分子的多樣性多樣性堿基特定的堿基特定的排列順序排列順序每個(gè)每個(gè)DNA分子分

13、子的的特異性特異性生物體的多樣性生物體的特異性DNA的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。生物多樣性和特異性的原因：生物多樣性和特異性的原因： 根本根本原因：原因：DNADNA的多樣性和特異性的多樣性和特異性 直接直接原因原因: :蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)的多樣性和特異性的多樣性和特異性鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)5.因?yàn)镈NA的組成成分相同，因此不同基因攜帶的遺傳信息相同。 （ ）6.不同基因的堿基數(shù)目一定相同。（ ）7.DNA是所有生物的遺傳物質(zhì)。（ ）8.基因A和基因a的根本區(qū)別是這兩種基因所含的脫氧核苷酸的種類 不同。 （ ）脫氧核苷酸、基因、DNA、染色體之間有什么關(guān)系？（1）用你認(rèn)為最簡(jiǎn)單的形式表示出它們之間的關(guān)系（2）分別用一句話歸納兩兩之間的關(guān)系染色體DNA基因脫氧核苷酸每個(gè)基因由許多脫氧核苷酸組成每個(gè)DNA分子上有許多基因每個(gè)染色體上有一個(gè)DNA分子染色體是DNADNA的主要載體DNA是主要的遺傳物質(zhì)基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片斷基因中的脫氧