第4節(jié)

基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段第3章

基因的本質(zhì)我國科學(xué)家將外源生長激素基因?qū)膈庺~的受精卵中，培育出了轉(zhuǎn)基因鯉魚。與普通鯉魚相比，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。導(dǎo)入的生長激素基因在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)出來生長激素，促進(jìn)了鯉魚的生長。1.為什么轉(zhuǎn)基因鯉魚的生長速率更快？普通鯉魚轉(zhuǎn)基因鯉魚是DNA分子的一段。2.導(dǎo)入的外源基因是1個(gè)DNA分子，還是DNA分子的一段？問題探討基

因DNA染色體？資料1：大腸桿菌細(xì)胞的擬核有1個(gè)DNA分子，長度約為4.7×106個(gè)堿基對，在DNA分子上分布著大約4400個(gè)基因，每個(gè)基因的平均長度約為1000個(gè)堿基對。數(shù)目長度（堿基對數(shù)目）DNA基因思考：1.大腸桿菌體內(nèi)的DNA分子數(shù)目與基因數(shù)目相同嗎?說明了什么？

大腸桿菌體內(nèi)所有基因的堿基總數(shù)與DNA分子的堿基總數(shù)相同嗎?若不同說明了什么?不相同，說明:一個(gè)DNA分子上含有多個(gè)基因（基因是DNA分子上的一段）不相同，在DNA上既有基因片段也有非基因片段1個(gè)4400個(gè)4.7×106個(gè)4.

4×106個(gè)一、說明基因與DNA關(guān)系的實(shí)例資料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。其中，每條染色體上有一個(gè)DNA分子，24個(gè)DNA分子大約有31.6億個(gè)堿基對，共有基因數(shù)約為3萬個(gè)，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%。24條染色體24個(gè)DNA31.6億個(gè)堿基對基因的堿基數(shù)不超過2%31.6億說明什么？基因堿基數(shù)遠(yuǎn)小于DNA堿基數(shù)--ATGCATGCAT……CCATGCTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GGTACGATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---1個(gè)DNA分子非基因片段非基因片段非基因片段①基因是一段DNA，一段DNA不一定是基因基因片段基因片段基因片段②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一、說明基因與DNA關(guān)系的事例說明：非基因片段什么樣的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)基因鼠，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)出綠色熒光的水母一、說明基因與DNA關(guān)系的事例綠色熒光蛋白基因（約5170個(gè)堿基對）綠色熒光蛋白基因小鼠受精卵紫外線說明了什么？基因能指導(dǎo)相應(yīng)蛋白質(zhì)的合成而控制生物性狀，即基因具有遺傳效應(yīng)1．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？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加倍。思考

討論2．若只將綠色熒光蛋白基因的一部分拼接到小鼠的DNA上，小鼠仍能發(fā)光嗎？不能，基因是特定的DNA片段，可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上去，從而獲得某種性狀的表達(dá)。但必須保持結(jié)構(gòu)完整。思考

討論說明基因是生物遺傳的結(jié)構(gòu)單位和功能單位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。思考

討論實(shí)例1大腸桿菌DNA；實(shí)例3人的DNA。實(shí)例2轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)基因是一個(gè)

。基因可以控制某種性狀基因具有

?；蚴蔷哂?/p>

。DNA片段遺傳效應(yīng)遺傳效應(yīng)的DNA片段基因一定是DNA嗎？RNA病毒有：新冠病毒流感病毒SARS病毒你還記得嗎？煙草花葉病毒病毒艾滋病毒RNA病毒的基因是有遺傳效應(yīng)的RNA片段基因的定義？基因通常是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。二、DNA片段中的遺傳信息TGAATCTGAATC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種堿基對的排列（可變）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種堿基的排列順序之中遺傳信息：DNA分子中堿基（或堿基對

、脫氧核苷酸）的排列順序ATATGATCATCGGGCCGG資料一：若1個(gè)堿基對組成1個(gè)基因有_____排列方式若2個(gè)堿基對組成1個(gè)基因有_____排列方式若3個(gè)堿基對組成1個(gè)基因有_____排列方式若4個(gè)堿基對組成1個(gè)基因有_____排列方式若n個(gè)堿基對組成1個(gè)基因有_____排列方式4種16種64種4n種256種堿基排列順序千變?nèi)f化DNA的多樣性二、DNA片段中的遺傳信息DNA的特異性資料二：資料1的推算是建立在所有堿基對的隨機(jī)排列都能構(gòu)成基因這一假設(shè)上的。事實(shí)上，大部分隨機(jī)排列的脫氧核苷酸序列從來不曾出現(xiàn)在生物體內(nèi)，而有些序列卻會(huì)在生物體內(nèi)重復(fù)許多次。二、DNA片段中的遺傳信息在生物體內(nèi)，基因中的堿基并不是隨機(jī)排列的基因的堿基序列具有特定的排列順序具有特定的遺傳效應(yīng)資料三：在刑偵、親子鑒定領(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？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。二、DNA片段中的遺傳信息堿基特定的排列順序，構(gòu)成了DNA的特異性。堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA的多樣性。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)。DNA能夠儲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二、DNA片段中的遺傳信息（P59）（2）位置上：基因在染色體上呈線性排列。（1）本質(zhì)上：基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。（4）功能上：基因是控制生物性狀的結(jié)構(gòu)和功能單位（3）結(jié)構(gòu)上：基因是含有特定遺傳信息的核苷酸序列

具有多樣性和特異性1.全方位理解“基因”2.染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸之間的關(guān)系染色體DNA基因脫氧核苷酸DNA的主要載體每個(gè)染色體上有1或2個(gè)DNA分子通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段每個(gè)DNA分子上有許多基因排列順序代表著遺傳信息每個(gè)基因由許多脫氧核苷酸組成主要的遺傳物質(zhì)（還有線粒體、葉綠體等）

√例2[2024·山東聊城月考]生活中，7種音符可以組成各種美妙的音樂，26個(gè)字母可以組成許許多多的詞匯和句子，形成傳遞和交流信息的語言。在生物體中，由4種堿基排列而成的脫氧核苷酸序列，足以儲存生物必需的全部遺傳信息。下列關(guān)于遺傳信息的敘述，錯(cuò)誤的是()

√

√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B

一、概念檢測練習(xí)與應(yīng)用P592.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。（1）如下圖所示：（2）文字：基因是染色體上具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。一、概念檢測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。二、拓展應(yīng)用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。二、拓展應(yīng)用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C復(fù)習(xí)與提高P62一、選擇題2.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A

3.煙草花葉病毒(TMV)和車前草病毒(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.能檢測倒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一、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。二、非選擇題6.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。二、非選擇題（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、