人教版教材word版必修2基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段

第4節(jié)基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段問(wèn)題探討如果全班同學(xué)排成一排，代表一條DNA單鏈的堿基排列情況，每個(gè)同學(xué)代表DNA鏈上的一個(gè)堿基，每人都可以從A、T、C、G四種堿基中自由選擇自己所代表的堿基，全班同學(xué)一起可以組合出多少種排列？本節(jié)聚焦：·基因是什么？·DNA分子是如何攜帶遺傳信息的？·DNA分子為什么能夠攜帶豐富的遺傳信息？摩爾根將基因定位于染色體上，后來(lái)證明染色體中只有DNA是遺傳物質(zhì)。那么，基因等同于DNA嗎？說(shuō)明基因與DNA關(guān)系的實(shí)例基因與DNA究竟是什么關(guān)系？下面的資料會(huì)給你許多啟示，請(qǐng)閱讀和討論。資料分析：1.大腸桿菌細(xì)胞的擬核有1個(gè)DNA分子（圖A），長(zhǎng)度約為4700000個(gè)堿基對(duì)，在DNA分子上分布著大約4400個(gè)基因，每個(gè)基因的平均長(zhǎng)度約為1000個(gè)堿基對(duì)。2.生長(zhǎng)在太平洋西北部的一種海蜇能發(fā)出綠色熒光（圖B），這是因?yàn)楹ｒ氐腄NA分子上有一段長(zhǎng)度為5170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)入了海蜇的綠色熒光蛋白基因的轉(zhuǎn)基因鼠，在紫外線的照射下，也能像海蜇一樣發(fā)光（圖C）。3.人類(lèi)基因組計(jì)劃測(cè)定的是24條染色體（22條常染色體+X+Y）上DNA的堿基序列。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(guò)2%。4.不少人認(rèn)為，人和動(dòng)物體的胖瘦是由遺傳決定的。近來(lái)的科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，小鼠體內(nèi)的HMGIC基因與肥胖直接相關(guān)。具有HMGIC基因缺陷的實(shí)驗(yàn)鼠與作為對(duì)照的小鼠，吃同樣多的高脂肪食物，一段時(shí)間后，對(duì)照組的小鼠變得十分肥胖，而具有HMGIC基因缺陷的實(shí)驗(yàn)鼠體重仍保持正常。討論：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(shuō)明了什么？2.你如何理解基因具有遺傳效應(yīng)？3.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。除了上述資料以外，你還知道哪些實(shí)例，能夠揭示基因的含義，說(shuō)明基因與DNA的關(guān)系？DNA片段中的遺傳信息不難看出，一個(gè)DNA分子上有許多基因，每一個(gè)基因都是特定的DNA片段，有著特定的遺傳效應(yīng)，這說(shuō)明DNA必然蘊(yùn)含了大量的遺傳信息。DNA分子為什么能儲(chǔ)存大量的遺傳信息呢？我們知道，一個(gè)DNA分子的基本骨架是由脫氧核糖和磷酸交替連接而成的，從頭至尾沒(méi)有變化，而骨架內(nèi)側(cè)4種堿基的排列順序卻是可變的。那么，由4種堿基排列而成的脫氧核苷酸序列，足以儲(chǔ)存生物體必需的全部遺傳信息嗎？相關(guān)信息：第一個(gè)把遺傳物質(zhì)設(shè)定為一種信息分子，提出遺傳是遺傳信息的復(fù)制、傳遞與表達(dá)的科學(xué)家，是量子物理學(xué)的奠基人薛定諤（,1887-1961），他的著名演講是《生命之光》。探究：脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣性七種音符可以組成各種美妙的旋律。26個(gè)英文字母可以組成許許多多詞匯和句子，形成傳遞和交流信息的語(yǔ)言。問(wèn)題：4種堿基排列而成的脫氧核苷酸序列，是否足以表達(dá)生物體必需的各種遺傳信息？探究思路：可以采用數(shù)學(xué)推算的方法探究這個(gè)問(wèn)題。推算前首先要?jiǎng)?chuàng)設(shè)具體的數(shù)字化情境?；蚴菑?fù)雜多樣的，但是，為了便于研究，需要盡可能使問(wèn)題情境簡(jiǎn)單化。下面的問(wèn)題可供你參考，你也可以自己設(shè)置情境。情境1：假設(shè)長(zhǎng)度為17個(gè)堿基對(duì)的脫氧核苷酸序列組成一個(gè)基因（當(dāng)然，這僅僅是假設(shè)），那么，17個(gè)堿基對(duì)可以排列出多少種基因？提示：如果1個(gè)堿基對(duì)組成1個(gè)基因，4種堿基對(duì)的排列可能形成4種基因；如果2個(gè)堿基對(duì)組成1個(gè)基因，則可能形成16（即4×4）種基因；如果3個(gè)堿基對(duì)組成1個(gè)基因，則可能形成64（即4×4×4）種基因。如果是4個(gè)、5個(gè)或者更多個(gè)堿基對(duì)組成1個(gè)基因呢？情境2：截至2005年6月，全球人口總數(shù)接近65億。假設(shè)人類(lèi)基因組中第1號(hào)染色體的第1個(gè)基因是由17個(gè)堿基對(duì)隨機(jī)排列構(gòu)成的，那么，17個(gè)堿基對(duì)的所有排列是否都有機(jī)會(huì)出現(xiàn)？你與你的同桌相比，這個(gè)基因的脫氧核苷酸序列完全相同的可能性有多大？提示：與情境2中第2問(wèn)類(lèi)似的情境是：袋子中裝有紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫7個(gè)小球，從中抓出1個(gè)小球，抓到紅球的可能性為1/7。討論：1．你如何理解DNA分子的多樣性和特異性？你能從DNA水平分析生物體具有多樣性和特異性的原因嗎？2．在刑偵領(lǐng)域，DNA分子能像指紋一樣用來(lái)鑒定個(gè)人身份。你能結(jié)合脫氧核苷酸序列的多樣性和特異性，分析這一方法的科學(xué)依據(jù)嗎？3．上面的探究是建立在所有堿基對(duì)的隨機(jī)排列都能構(gòu)成基因這一假設(shè)下的。事實(shí)上，大部分隨機(jī)排列的脫氧核苷酸序列從來(lái)不曾出現(xiàn)在生物體內(nèi)，而有些序列卻會(huì)在生物體內(nèi)重復(fù)數(shù)千甚至數(shù)百萬(wàn)次。你認(rèn)為基因是堿基對(duì)隨機(jī)排列成的DNA片段嗎？為什么？研究表明，DNA分子能夠儲(chǔ)存足夠量的遺傳信息；遺傳信息蘊(yùn)藏在4種堿基的排列順序之中；堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子的多樣性，而堿基的特定的排列順序，又構(gòu)成了每一個(gè)DNA分子的特異性；DNA分子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)。DNA分子上分布著多個(gè)基因，基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。練習(xí)一、基礎(chǔ)題1.判斷下列表述是否正確。（1）遺傳信息是指DNA中堿基的排列順序。（）（2）DNA和基因是同一概念。（）2.下列有關(guān)基因的敘述，不正確的是A.可以準(zhǔn)確地復(fù)制B.能夠存儲(chǔ)遺傳信息C.是4種堿基對(duì)的隨機(jī)排列D.是有遺傳效應(yīng)的脫氧核首酸序列3.請(qǐng)分析DNA為什么能夠作為遺傳物質(zhì)？二、拓展題下面是有關(guān)DNA與基因相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)，你同意這些觀點(diǎn)嗎？你認(rèn)為DNA與基因有哪些區(qū)別與聯(lián)系？1.基因是DNA的片段，基因與DNA是局部與整體的關(guān)系。2.基因在DNA上，DNA是基因的集合。3.基因與DNA都是描述遺傳物質(zhì)的概念?；騻?cè)重描述遺傳物質(zhì)的功能，DNA主要反映遺傳物質(zhì)的化學(xué)組成?？茖W(xué)·技術(shù)·社會(huì)DNA指紋技術(shù)世界上除同卵雙生外，幾乎沒(méi)有指紋一模一樣的兩個(gè)人，所以指紋可以用來(lái)鑒別身份。那么，什么是DNA指紋技術(shù)呢？研究表明，每個(gè)人的DNA都不完全相同，因此，DNA也可以像指紋一樣用來(lái)識(shí)別身份，這種方法就是DNA指紋技術(shù)。應(yīng)用DNA指紋技術(shù)首先需要用合適的酶將待檢測(cè)的樣品DNA切成片段，然后用電泳的方法將這些片段按大小分開(kāi)，再經(jīng)過(guò)一系列步驟，最后形成如右圖所示的DNA指紋圖。因?yàn)槊總€(gè)人的DNA指紋圖是獨(dú)一無(wú)二的，所以我們可以根據(jù)分析指