3.4 基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段-2023-2024學(xué)年高一生物教學(xué)同步課件（人教版2019必修2）

第4節(jié)

基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段我國科學(xué)家將外源生長激素基因?qū)膈庺~的受精卵，培育出了轉(zhuǎn)基因鯉魚。與對照組相比，轉(zhuǎn)基因鯉魚的生長速率加快。據(jù)科學(xué)家介紹，外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，必須整合到受體細(xì)胞的DNA上才能發(fā)揮作用。轉(zhuǎn)基因鯉魚（右）討論1．為什么轉(zhuǎn)基因鯉魚的生長速率更快？2．導(dǎo)入的外源基因是1個(gè)DNA分子，還是DNA分子的一段脫氧核苷酸序列？因?yàn)橥庠瓷L激素基因整合到轉(zhuǎn)基因鯉魚的DNA中，并發(fā)揮了促進(jìn)生長激素合成的功能，而生長激素可使鯉魚的生長速率加快。導(dǎo)入的是DNA分子的一段脫氧核苷酸序列基因在染色體上必修二：必修一：染色體是DNA的主要載體基因=DNA嗎？12說明基因與DNA關(guān)系的實(shí)例DNA片段中的遺傳信息基因、DNA和染色體的關(guān)系3【資料1】大腸桿菌細(xì)胞的擬核有1個(gè)DNA分子（圖A），長度約為4.7×106個(gè)堿基對，在DNA分子上分布了大約4.4×103個(gè)基因，每個(gè)基因的平均長度約為1×103個(gè)堿基對。圖A正在分裂的大腸桿菌，細(xì)胞內(nèi)的DNA被染成紅色【資料3】人類基因組計(jì)劃測定的是24條染色體（22條常染色體+X+Y）上DNA的堿基序列。每條染色體上有一個(gè)DNA分子。這24個(gè)DNA分子大約含有31.6億個(gè)堿基對，其中，構(gòu)成基因的堿基數(shù)占堿基總數(shù)的比例不超過2%。

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？分析【資料1】和【資料3】，填寫下表：DNA分

子數(shù)

總堿基數(shù)

基因數(shù)平均每個(gè)基因的堿基對總數(shù)比例（所有基因的堿基對總和/總堿基對）大腸桿菌人類基因組計(jì)劃測定14.7×106

4.4×103

1×10344/4724（22+X+Y）31.6億約2.6萬不超過2%一個(gè)DNA上是有多個(gè)基因的?；蚴荄NA的片段。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？DNA分子數(shù)目<基因數(shù)目生物體內(nèi)所有基因的堿基總數(shù)<DNA分子的堿基總數(shù)說明基因是DNA的片段，基因不是連續(xù)分布在DNA上的，而是由堿基序列將其分隔開的。思考討論從【資料3】中看到構(gòu)成基因的堿基數(shù)占堿基總數(shù)的比例不超過2%，那么其它片段呢？這說明并不是任意一段DNA都是基因，DNA上的基因并不連貫?；蚴荄NA上的片段，但是一段DNA不一定是基因。那什么樣的DNA片段是基因呢？【資料2】生長在太平洋西北部的一種水母能發(fā)出綠色熒光，這是因?yàn)樗傅腄NA上有一段長度為5.17×103個(gè)堿基對的片段——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)基鼠，在紫外線的照射下，也能像水母一樣發(fā)光。非轉(zhuǎn)基因鼠轉(zhuǎn)基因熒光鼠發(fā)出綠色熒光的水母從【資料2】說明了什么？把水母的綠色熒光蛋白基因轉(zhuǎn)入動(dòng)物的體內(nèi)，從而此動(dòng)物出現(xiàn)了以前沒有的熒光性狀。說明基因能控制生物的性狀。轉(zhuǎn)基因熒光兔轉(zhuǎn)基因熒光豬基因是特定的DNA片段，可拼接到其它生物的DNA上去，有遺傳效應(yīng)，可獨(dú)立其作用。2．你如何理解基因具有遺傳效應(yīng)？本節(jié)“問題探討”中提到的生長激素基因的遺傳效應(yīng)是什么？3．請從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。綠色熒光蛋白基因控制合成綠色熒光蛋白，從而控制生物的性狀；生長激素基因控制合成生長激素，從而促使鯉魚的生長速率?；蚴怯羞z傳效應(yīng)的DNA片段。思考討論由剛才的三則資料說明了DNA蘊(yùn)含了大量的遺傳信息。那么DNA是如何儲存遺傳信息的？DNA為什么能夠儲存大量的遺傳信息？脫氧核糖PA脫氧核糖PC脫氧核糖PG脫氧核糖PT脫氧核糖PTC脫氧核糖PG脫氧核糖PA脫氧核糖PDNA分子的平面結(jié)構(gòu)圖1.DNA的外側(cè)和內(nèi)側(cè)各有什么特點(diǎn)？這說明是什么組成成分決定了DNA之間的差異？2.如果4個(gè)堿基對組成1個(gè)基因，4種堿基對的排列可能形成多少種基因？外側(cè)由磷酸和脫氧核糖交替連接構(gòu)成骨架，內(nèi)側(cè)是堿基對；堿基對的不同決定了DNA之間的差異。44【情境1】如果17個(gè)堿基對組成1個(gè)基因，那么，4種堿基對的排列可能形成多少種基因？這說明了什么？【情境2】截至2022年11月15日，世界人口數(shù)量：80億。假設(shè)人類基因組中1號染色體的第1個(gè)基因是由17個(gè)堿基對組成的，那么，17個(gè)堿基對的所有排列順序是否都有機(jī)會(huì)出現(xiàn)？你與你的同桌相比，這個(gè)基因的堿基排列順序完全相同的可能性有多大，這說明什么？417,大約172億種；說明：堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子的多樣性。無法都出現(xiàn)；說明：堿基特定的排列順序，又構(gòu)成了每個(gè)DNA分子的特異性。討論1．如果是100個(gè)堿基對組成1個(gè)基因，可能組合成多少種基因？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？4100堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA的多樣性。堿基特定的排列順序，又構(gòu)成了每個(gè)DNA分子的特異性。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)。思考討論3．在刑偵領(lǐng)域，DNA能像指紋一樣用來鑒定個(gè)人身份。結(jié)合脫氧核苷酸序列的多樣性和特異性，你能分析這一方法的科學(xué)依據(jù)嗎？4．你認(rèn)為基因是堿基對隨機(jī)排列成的DNA片段嗎？為什么？在人類的DNA中，核苷酸序列多樣性表現(xiàn)為每個(gè)人的DNA幾乎不可能完全相同，因此，DNA可以像指紋一樣用來鑒別身份。不是?；虻膲A基序列都有特定的排列順序。思考討論【資料4】研究表明，有些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA,如人類免疫缺陷病毒、新冠病毒等。對這類病毒而言，基因就是有遺傳效應(yīng)的RNA片段。小結(jié)：②堿基排列順序多樣性堿基排列順序特異性DNA多樣性DNA特異性生物多樣性生物特異性①遺傳信息蘊(yùn)藏在4種堿基的排列順序之中；③DNA上分布著許多個(gè)基因，基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。染色體DNA是主要的

。蛋白質(zhì)DNA基因脫氧核苷酸每個(gè)DNA分子含有

個(gè)基因基因通常是有

的DNA片段（本質(zhì)）基因在染色體上呈

。基因是

的基本單位染色體是DNA的

。（DNA的載體還有

和

等）每條染色體含有

個(gè)DNA分子每個(gè)基因含有

個(gè)脫氧核苷酸脫氧核苷酸（堿基）的

代表遺傳信息。主要載體線粒體葉綠體1個(gè)或2遺傳物質(zhì)多遺傳效應(yīng)線性排列決定生物性狀許多個(gè)排列順序一、概念檢測1．科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)人工轉(zhuǎn)基因操作的番薯都含有農(nóng)桿菌的部分基因，而這些基因的遺傳效應(yīng)促使番薯根部發(fā)生膨大產(chǎn)生了可食用的部分，因此番薯被人類選育并種植。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（

）A.農(nóng)桿菌這些特定的基因可以在番薯細(xì)胞內(nèi)復(fù)制B.農(nóng)桿菌和番薯的基因都是4種堿基對的隨機(jī)排列C.農(nóng)桿菌和番薯的基因都是有遺傳效應(yīng)的DNA片段D.農(nóng)桿菌這些特定的基因可能在自然條件下轉(zhuǎn)入了番薯細(xì)胞B2.整理總結(jié)染色體、DNA和基因三者之間的關(guān)系，并以你認(rèn)為最簡明的形式表示出來?；蚴侨旧w上具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。二、拓展應(yīng)用1．在嚴(yán)查偷獵野生動(dòng)物的行動(dòng)中，執(zhí)法部門發(fā)現(xiàn)某餐館出售的一種烤肉比較可疑，餐館工作人員說是“山羊肉”，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)，執(zhí)法部門確定這種“山羊肉”來自國家二級保護(hù)動(dòng)物中華斑羚。你認(rèn)為執(zhí)法部門最可能采取哪種檢測方法？為什么？最可能采取DNA鑒定的方法。因?yàn)槊糠N生物的DNA具有特異性，只有將“山羊”的DNA與斑羚的DNA進(jìn)行比對，才能確定這種“山羊肉”是否來自國家二級保護(hù)動(dòng)物斑羚。2．我國一些城市在交通路口啟用了人臉識別技術(shù)，針對行人和非機(jī)動(dòng)車闖紅燈等違規(guī)行為進(jìn)行抓拍。這種技術(shù)應(yīng)用的前提是每個(gè)人都具有獨(dú)一無二的面孔。為什么人群中沒有一模一樣的兩個(gè)人呢？請你從生物學(xué)的角度評述人臉識別技術(shù)的可行性。人臉識別技術(shù)的前提是每個(gè)人都有獨(dú)特的面部特征，而這些都是由基因決定的，這說明了基因的多樣性。一、選擇題1．本章介紹的艾弗里的實(shí)驗(yàn)、赫爾希和蔡斯的實(shí)驗(yàn)都證明DNA是遺傳物質(zhì)，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)思路上的共同點(diǎn)是（

）A．重組DNA片段，研究其表型效應(yīng)B．去掉DNA片段，研究其表型效應(yīng)C．設(shè)法分別研究DNA和蛋白質(zhì)各自的效應(yīng)D．應(yīng)用同位素標(biāo)記技術(shù)，研究DNA在親代與子代之間的傳遞C2．在噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中，下列對噬菌體外殼蛋白質(zhì)合成的描述，正確的是（

）A．氨基酸原料和酶來自細(xì)菌B．氨基酸原料和酶來自噬菌體C．氨基酸原料來自細(xì)菌，酶來自噬菌體D．氨基酸原料來自噬菌體，酶來自細(xì)菌A3．煙草花葉病毒（TMV）和車前草花葉病毒（HRV）同屬于RNA病毒，都可以使煙草患病。將TMV的RNA和HRV的蛋白質(zhì)外殼混合后感染煙草葉片，使煙草患病，可能觀察到的現(xiàn)象是（

）A．能檢測到TMV的RNA和蛋白質(zhì)B．能檢測到HRV的RNA和蛋白質(zhì)C．能檢測到TMV的RNA和HRV的蛋白質(zhì)D．能檢測到HRV的RNA和TMV的蛋白質(zhì)A4．研究人員對數(shù)千種生物的DNA堿基序列進(jìn)行測定發(fā)現(xiàn)，沒有任何兩個(gè)物種的DNA序列是一樣的。DNA具有多樣性的主要原因是（

）A．DNA由4種堿基組成B．DNA具有規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)C．DNA具有堿基互補(bǔ)配對的特點(diǎn)D．DNA的堿基對有很多種不同的排列順序D二、非選擇題1．DNA分子雜交技術(shù)可以用來比較不同種生物DNA分子的差異。當(dāng)兩種生物的DNA單鏈具有互補(bǔ)的堿基序列時(shí)，互補(bǔ)的堿基序列就會(huì)結(jié)合在一起，形成雜合雙鏈區(qū)；在沒有互補(bǔ)堿基序列的部位，仍然是兩條游離的單鏈（如下圖所示）。形成雜合雙鏈區(qū)的部位越多，說明這兩種生物的親緣關(guān)系越近，這是為什么？形成雜合雙鏈區(qū)的部位越多，則DNA堿基序列的一致性越高，說明在生物進(jìn)化過程中，DNA堿基序列發(fā)生的變化越小。因此親緣關(guān)系越近。2．某科學(xué)家分析了多種生物DNA的堿基組成，一部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如以下兩表所示。據(jù)表回答下面的問題。（1）不同生物的DNA中4種脫氧核苷酸的比例相同嗎？這說明DNA具有什么特點(diǎn)？不同，這表明不同生物的DNA中脫氧核苷酸的組成不同，說明DNA的堿基排列順序具有多樣性。（2）同種生物不同器官細(xì)胞的DNA中脫氧核苷酸的比例基本相同，這說明DNA具有什么特點(diǎn)？為什么？不同生物的A、T之和與G、C之和的比值不一致，這說明了什么？為什么？2．某科學(xué)家分析了多種生物DNA的堿基組成，一部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如以下兩表所示。據(jù)表回答下面的問題。同種生物不同器官細(xì)胞的DNA中脫氧核苷酸的比例基