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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？基因与DNA究竟是什么关系？复习回顾资料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分子上分布着大约4400个基因，每个基因的平均长度约为1000个碱基对。大肠杆菌一、证明基因与DNA关系的实例大肠杆菌的一个DNA分子上含有多个基因。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。分析资料1，你能得出什么结论？资料3、人类基因组计划测定的是24条染色体（22条染色体+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%。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。分析资料3，你能得出什么结论？比较这两则资料，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？资料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？说明基因是特定的DNA片段，可以切除，可拼接到其他生物的DNA上去，从而获得某种性状的表达，所以基因有遗传效应,可独立起作用，是遗传物质的结构单位。资料4、不少人认为，人和动物的胖瘦是由基因决定的。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。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(功能单位)。资料4，说明了什么？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•基因是DNA的片段，但必须具有遗传效应（指具有复制、转录、翻译、重组突变及调控等功能）。有的DNA片段属间隔区段，没有控制性状的作用，这样的DNA片段就不是基因。控制某种性状的基因有特定的DNA片段，蕴含特定的遗传信息，可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上，从而获得某种性状的表达。例如：把牛的胰岛素基因拼接到大肠杆菌的DNA上，大肠杆菌可以生产胰岛素。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、染色体的关系果蝇某染色体上的几个基因仔细观察基因在染色体（DNA）上是如何排列的。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1每个染色体含有一个DNA分子，每个DNA分子有很多基因，每个基因都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应，这说明DNA必然蕴含了大量的遗传信息。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思考：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？三、DNA片段中的遗传信息460（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？不是基因中脱氧核苷酸的排列顺序就代表着遗传信息，而基因中脱氧核苷酸的排列顺序又导致了控制不同性状的基因之间的差别。归根到底，生物性状的遗传就是基因通过四种脱氧核苷酸的序列来传递和表达信息的。基因和遗传信息的关系？①从基因在染色体(染色质)上的关系看：基因在染色体上具有一定的位置，并且呈线性排列。基因与染色体的行为具有一致性。基因与染色体(染色质)、DNA、性状、遗传信息的关系？小结：②从基因与DNA的关系看：每个DNA分子上有许多基因，基因是有遗传效应的DNA片段(DAN片段不一定是基因)。③从基因与性状的关系看：基因是控制生物性状的结构和功能单位。④从基因与遗传信息的关系看：基因的脱氧核苷酸的排列顺序包含着遗传信息。对于某个基因来说，其“顺序”是固定的，而不同的基因，其脱氧核苷酸的顺序又是各不相同的。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片断每个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1．下列关于DNA、基因、染色体的叙述错误的是A基因是有遗传效应的DNA片段BDNA是遗传信息的主要载体CDNA分子在染色体上成念珠状排列DDNA的相对稳定性决定染色体的相对稳定性2．下列有关DNA与基因关系的叙述中，正确的是A基因是碱基对随机排列而成的DNA片段B一个DNA分子上有许多个基因CDNA的碱基排列顺序就代表基因D组成不同的基因的碱基数量一定不同CB课堂练习3．DNA分子结构多样性的原因是A碱基配对方式的多样性B磷酸和脱氧核糖排列顺序的多样性C螺旋方向的多样性D碱基对排列次序的多样性4．DNA指纹技术也可以帮助人们确认亲子关系，这是因为A每个人的指纹大多相同B每个人的指纹是不同的C不同的个体的相同的组织中的DNA指纹是相同的DDNA技术是检测DNA上碱基种类DB5、分析下面的概念图，回答有关问题：A染色体B+CDNAD基因E脱氧核苷酸构成H磷酸++FG（1）图中B是，F是，G是。（2）1个A与C有两种比例关系：和。（3）每个C含有个D，每个D中可以由个E组成。蛋白质含N碱基脱氧核糖1：11：2很多成百上千（4）D和A的位置关系：。（5）从分子水平看D和C的关系是。（6）C的基本组成单位是图中的。（7）在E构成的链中，与一分子G相连接的有分子F和分子H。（8）遗传信息是D中的排列顺序。D位于A上基因（D）是有遗传效应的DNA（C）片断E12E（脱氧核苷酸）A染色体B+CDNAD基因E脱氧核苷酸构成H磷酸++FG6．中国青年科学家陈炬成功地把人的抗病毒干扰素基因“嫁接”到烟草的DNA分子上，使烟草具备了抗病毒的能力，试分析：（1）人的基因所以能接到植物体内去，物质基础是__________________________。（2）烟草具备抗病毒能力，表明烟草体内产生了_____________，这个事实说明：人和植物体内蛋白质的合成方式_____________。DNA结构基本相同干扰素基本相同•解析：人和植物的DNA都是由脱氧核苷酸组成，都是规则的双螺旋结构，这是转基因技术的物质基础；同时所有生物合成蛋白质时都共用那20种氨基酸，因此将人的基因移植到植物体内后可以在植物体内合成相应的蛋白质。