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第4节基因是有遗传效应的DNA片段第三章基因的本质（1）豌豆有哪些性状？（2）孟德尔认为性状是受什么控制的？（3）艾弗里的研究认为，肺炎双球菌有无荚膜的性状是受什么控制的？高茎、矮茎、圆粒、皱粒……受遗传因子即基因控制。受DNA控制。那么，基因=DNA吗？复习回顾1、大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4700000个碱基对，在DNA分子上分布着4400个基因，每个基因的平均长度约为1000个碱基对。分析资料1，你能得出什么结论？大肠杆菌一个DNA上含有多个基因。大肠杆菌所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数，说明基因是DNA的片段，DNA中存在非基因片段。资料分析一、基因与DNA的关系一、基因与DNA的关系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）上的DNA的碱基序列。其中，每条染色体上有一个DNA分子。这24个DNA分子大约有31.6亿个碱基对，其中，构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。分析资料3，你能得出什么结论？基因是DNA的片段，DNA中存在大量的非基因片段。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。人体中构成基因的碱基对组成比较少，占全部碱基总数不超过2%。这说明并不是随便一段DNA就称为基因。基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因。比较两则资料，你还能得出什么结论？大肠杆菌的DNA分子，其中，构成基因的碱基数占碱基总数的比例为：4400×1000/4700000=94%。人类DNA中，构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。生物越高等DNA中存在的非基因片段的比例越高。什么样的DNA片段就是基因？2、生长在太平洋西北部的一种海蛰能发出绿色荧光，这是因为海蛰的DNA分子上有一段长度为5170个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了海蛰的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能象海蛰一样发光。资料2说明了什么？把海蜇的绿色荧光基因转入鼠的体内，鼠体内出现了以前没有的荧光。说明基因能控制生物性状，基因有遗传效应。它可以独立起作用。4、不少人认为，人和动物体的胖瘦是由遗传决定的。近来的科学研究发现，小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关。具有HMGIC基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组的小鼠变得十分肥胖，而具有HMGIC基因缺陷的实验鼠体重仍然保持正常。资料4说明了什么？没有HMGIC基因，就没有肥胖的表现，有HMGIC基因就有肥胖表现。说明基因能控制生物的性状。人和动物的胖瘦是受基因控制的。分析资料4和资料2你能得出什么结论？基因具有遗传效应。基因能控制蛋白质合成，从而控制生物的性状。结合上述资料，从DNA水平上给基因下一个完整的定义。基因是有遗传效应的DNA片段。基因是生物体遗传的功能单位和结构单位。基因是DNA片段，不是连续分布在DNA上，而是由碱基序列将其分隔开；它能控制性状，具有特定的遗传效应。果蝇某个DNA分子上的几个基因分布示意图：（1）片段O、N、S、R称作什么？N与S以及S与R之间的片段又称作什么？（2）一个DNA分子上只能有几个基因吗？（3）一个基因内只能有几个碱基对吗？R、S、N和O片段就可以称作基因，N与S以及S与R之间的片段可以称作非基因片段，因为它没有遗传效应。基因是DNA上特定的而不是任意的片段。一个DNA分子上有许多基因。每个基因中有成百上千个碱基对。…ATGT…CGAGTC…ACAGCTAC…AGTGCAGTGCGCA…TGCCGACC…TGAG……TACA…GCTCAG…TGTCGATG…TCACGTCACGCGT…ACGGCTGG…ACTC…RSNO黄身白眼截翅棒眼思考GAACTTGTACATAAaaAa等位基因实质不同是？GAACTTGTACATGAACTTGTACAT基因的存在形式基因在染色体上呈线性排列，现在又说基因在DNA上，那么，基因、DNA、染色体三者到底有什么关系呢？基因DNA染色体123456三者之间相互关系：1、基因是有遗传效应的DNA片段；2、一个DNA上有多个基因；3、DNA是染色体的主要成分；4、染色体是DNA的主要载体；5、基因在染色体上，呈线性排列；6、染色体是基因的主要载体。二、基因、DNA、染色体的关系尝试对以下概念的联系进行描述:染色体DNA基因脱氧核苷酸碱基模型建构概念图1染色体DNA基因脱氧核苷酸碱基有遗传效应的DNA片段构成+脱氧核糖+磷酸（A、T、C、G四种）+蛋白质形成双链染色体DNA基因脱氧核苷酸染色体是DNA的主要载体每个染色体上有一个DNA分子基因是有遗传效应的DNA片段每个DNA分子上有许多基因基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息每个基因由许多脱氧核苷酸组成DNA是主要的遗传物质概念图2一个DNA分子上有许多基因，每一个基因都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应。DNA必然蕴含着大量的遗传信息。DNA分子为什么能储存大量的遗传信息呢？由四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？AGCGT…TCGATTCGCA…AGCTAAGCTG…TCGATTCGAC…AGCTA基因1基因2比较基因1和基因2有何不同？碱基对的排列顺序不同如果全班同学（共60人）排成一排，代表一条DNA单链的碱基排列情况，每个同学代表DNA链上的一个碱基，每人都可以从ATCG四种碱基中自由选择自己所代表的碱基，全班同学一起可以自由组合出多少种排列？可以组合出460种排列，体会碱基排列顺序的多样性。（1）假设长度为3个碱基对组成一个基因，那么理论上可以排列出多少种基因？（2）假设长度为10个碱基对呢？（3）假设长度为1000个碱基对呢？43=64种410=1048576种41000种三、DNA片段中的遗传信息ATCATTGATCGAAT这两个碱基对相同吗？含有四种碱基的脱氧核苷酸：ATCG碱基互补配对ATCGGGCCGG截至2005年6月，全球人口总数接近65亿。假设人类基因组中第1号染色体的第1个基因是由17个碱基对随机排列构成的，那么，17个碱基对的所有排列是否都有机会出现？上述结果是建立在纯理论的情况下，其实，有一些排列情况并不存在，但即使去除一些不存在的排列情况，得到的结果依然是天文数字。探究不是基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？（提示：从进化角度分析）理论上，每一个基因中的碱基对是可以随机排列的，但大量随机排列的核苷酸序列一般不能表达出某种适应环境的性状，这种序列在长期进化过程中会逐渐被淘汰掉。CTGACCTCAATGGG探究你能从分子水平解释生物的多样性和特异性的原因吗？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。遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化，构成DNA分子多样性，而碱基的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性；DNA分子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指纹：每个人都有指纹，而且几乎每个人的指纹都很独特，很难找到一模一样的指纹，指纹因而也就成了人的独特特征。指纹是可以抹去的，但DNA却无法改变或抹去，科学家们只需要一滴血或是一根头发就可以对其DNA进行鉴定。DNA指纹，由“DNA”和“指纹”两个词构成，即把DNA作为像指纹那样的独特特征来识别不同的人。每个人的DNA都不完全相同（克隆人除外），通过分子生物学方法显示人的DNA，就可以像指纹那样分辨人与人的不同了。知识拓展（1）进行DNA指纹的检测需要哪些材料？（2）DNA指纹技术有哪些方面的应用？只需要一滴血或一根头发的样品就可以对其进行DNA指纹鉴定。“9.11”、“印尼海啸”罹难者的尸体身份识别、亲子鉴定、刑事侦查……思考“9.11事件”和“印度洋海啸”中罹难者的尸体被严重毁坏。依靠PCR仪进行DNA指纹检测进行了身份识别。DNA指纹图是如何做出来的：首先需用合适的酶将这三个人的待检测的样品DNA切成片段，然后用一定的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤，最后形成DNA指纹图。（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？不是基础题1.（1）√；（2）×。2.C。3.从遗传物质必须具备的条件来分析：（1）在细胞增殖过程中能够精确地进行复制；（2）能够控制生物体的性状；（3）能够贮存足够量的遗传信息；（4）结构比较稳定。拓展题1.并非任何一个DNA片段都是基因，只有具有遗传效应的DNA片段才是基因。2.DNA包括基因与非基因的碱基序列。3.这一观点是有道理的。但在日常生活中，如报刊、杂志、广播等传播媒体常将基因与DNA这两个概念等同使用，因此在具体情况中，要留意区分。课后练习（P58）自我检测（P60）一、概念检测判断题1.×。2.×。3.×。4.×。选择题A。识图作答题1.2；4；2。2.反向平行；互补3.磷酸基团；脱氧核糖；碱基；脱氧核糖。二、知识迁移A。三、思维拓展形成杂合双链区的部位越多，DNA碱基序列的一致性越高，说明在生物进化过程中，DNA碱基序列发生的变化越小，因此亲缘关系越近。1.下列关于基因的叙述中，不正确的是A.不同的基因含有不同的遗传信息B.每一个DNA分子片段都是一个基因C.每一个基因分别控制着不同的遗传性状D.基因存在于染色体上2.马和豚鼠体细胞具有相同数目的染色体，但性状差异很大，原因是A.生活环境不同B.DNA分子中碱基配对方式不同C.着丝点数目不同D.DNA分子中碱基对排列顺序不同BD一、说明基因与DNA关系的实例1.资料1：全部基因的碱基对总数是DNA分子碱基对总数的一部分基因是DNA的片段2.资料2：基因是DNA的片段3.资料3：基因具有特定的遗传效应4.资料4：基因是具有遗传效应二、基因与DNA、染色体的关系1.与DNA的关系：（1）基因的实质是有遗传效应的DNA片段。（2）每个DNA分子包含许多个基因。2.与染色体的关系：（1）基因在染色体上呈线性排列。（2）染色体是基因的主要载体。三、DNA片段中的遗传信息1.DNA分子能储存遗传信息2.DNA分子的多样性3.DNA分子的特异性四、DNA指纹技术基因是DNA片段，不是连续分布在DNA上，而是由碱基序列将其分隔开；它能控制性状，具有特定的遗传效应。一个DNA分子上有许多基因，每一个基因都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应。遗传信息蕴藏在4种碱基排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化，构成DNA分子的多样性，而碱基的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性；DNA分子的多样性和特异性是生物多样性和特异性的物质基础。