1、第三章第三章 基因的本质基因的本质第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段“基因”概念的演变第3节：科学家通过实验证明DNA的半保留复制方式。这种复制方式保证了遗传信息的稳定传递。通过实验证明基因在染色体上，确认了基因的物质基础。摩尔根1910年提出用“基因”代替孟德尔提出的遗传因子约翰逊1909年孟德尔生物的性状是由遗传因子决定的，体细胞中遗传因子是成对存在的。1865年艾弗里实验证明DNA是遗传物质。1944年揭示DNA的双螺旋结构，并提出DNA可能通过半保留方式进行复制。沃森、克里克1953年1条染色体1个DNA1条染色体2个 DNADNA是染色体的组成成分是染色体的组成成分,染色体是染
2、色体是DNA的主要载体的主要载体一条染色体上含有一条染色体上含有1或或2个个DNADNA与染色体的关系如何？黄身黄身白眼白眼红宝石眼红宝石眼截翅截翅朱红眼朱红眼深红眼深红眼棒眼棒眼短硬毛短硬毛果蝇某一条染色体上的几个基果蝇某一条染色体上的几个基因因基因在染色体上，呈线性排列；基因在染色体上，呈线性排列；一条染色体上有多个基因一条染色体上有多个基因基因与染色体的关系如何？提问：什么是基因？基因与DNA之间是什么关系呢？转基因鲤鱼（上）与对照鲤鱼（下）（素材来自中国科学院水生生物研究所网站）（素材来自中国科学院水生生物研究所网站）思考：思考：导入的外源导入的外源生长激素生长激素基因基因是是一一个个
3、DNADNA分子，还是分子，还是DNADNA分子的一段脱氧核苷酸序分子的一段脱氧核苷酸序列？列？【资料】【资料】我国科学家将外源生长激素基因导入鲤鱼的受精卵，培育出了转基因鲤鱼。与对照组相比，转基因鲤鱼的生长速率加快。据科学家介绍，外源基因导入受体细胞后，必须整合到受体细胞的DNA上才能发挥作用。基因与DNA关系的实例资料1：大肠杆菌细胞大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子；DNA分子的长度约为4.7106个碱基对；DNA分子上分布了大约4.4103个基因；每个基因的平均长度约为1103个碱基对。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
4、是DNA的片段，DNA中存在非基因片段。这些数字说明了什么呢？基因与DNA关系的实例资料2：绿色荧光水母&转基因荧光鼠生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光。水母的DNA上有一段绿色荧光蛋白基因的片段，长度为5.17103个碱基对。将绿色荧光蛋白基因转入小鼠体内，小鼠发荧光，使小鼠有了发荧光的性状。说明：绿色荧光基因能控制生物性状。具有遗传效应。具有遗传效应。绿色荧光绿色荧光蛋白基因蛋白基因绿色荧绿色荧光蛋白光蛋白控制合成控制合成绿色绿色荧光荧光发出发出资料二、生长在太平洋西北部的一种水母能发资料二、生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光，这是因为水母的出绿色荧光，这是因为水母的DNA
5、上有一段长上有一段长度为度为5.17*103个碱基对的片段个碱基对的片段绿色荧光蛋绿色荧光蛋白基因白基因。绿色荧光绿色荧光蛋白基因蛋白基因绿色荧绿色荧光蛋白光蛋白控制合成控制合成绿色绿色荧光荧光发出发出说明：基因是特定的说明：基因是特定的DNA片段，可以控制某种性状。片段，可以控制某种性状。基因与DNA关系的实例 资料资料3：人类基因组人类基因组计划测定的是计划测定的是24条染色体（条染色体（22条染色体条染色体+X+Y）上的）上的DNA的碱基序列的碱基序列。其中，每条染色体上有。其中，每条染色体上有1个个DNA分子。这分子。这24个个DNA分分子大约有子大约有31.6亿个碱基对，其中构成基因
6、的碱基数占碱基总数的比例不超亿个碱基对，其中构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过过2%。说明：说明：基因是基因是DNA的片段，的片段，DNA中存在大量的非基因片段。中存在大量的非基因片段。基基因不是连续分布在因不是连续分布在DNA上的，上的，而是由碱基序列将其分隔开的。基而是由碱基序列将其分隔开的。基因是一段因是一段DNA，但是一段，但是一段DNA不一定是基因。不一定是基因。基因基因A A基因基因B B基因基因C C含有含有3 3个基因的个基因的DNADNA片段的模式图片段的模式图基因与DNA关系的实例资料资料4 4说明了肥胖基因的作用是什么？说明了肥胖基因的作用是什么？含肥胖基因的小鼠不含
7、肥胖基因的小鼠肥胖不肥胖肥胖基因能让小鼠肥胖。肥胖基因能让小鼠肥胖。相同食量相同食量资料4：肥胖小鼠肥胖小鼠问题：观察到什么实验现象？说明了肥胖基因的作用是什么？具有遗传效应。具有遗传效应。DNA基因基因归纳：归纳：性状性状基因基因通常是是有有遗传效应遗传效应的的DNA片段片段。一个一个或两个或两个脱氧核苷酸排脱氧核苷酸排列顺序列顺序染色体，染色体，DNA，基因，脱氧核苷酸的关系，基因，脱氧核苷酸的关系通常通常归纳：归纳：为什么说“通常”？有些有些病毒的遗传物质是病毒的遗传物质是RNA，如如HIV病毒（艾滋病病毒）、病毒（艾滋病病毒）、SARS-CoV-2病毒病毒(新冠病毒）等。新冠病毒）等。
8、u 对这类病毒而言，基因就是对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的有遗传效应的RNA片段片段。p 基因基因通常通常是有是有遗传效应遗传效应的的DNA片段。片段。RNARNA计算公式：可能组合的基因种类=4n（n为碱基对数）结论：DNA分子具有多样性TCGATAGCTA基本骨架资料资料1：碱基对的排列顺序：碱基对的排列顺序1个DNA分子的基本骨架是由脱氧核糖脱氧核糖和磷酸磷酸交替连接而成的，从头至尾没有没有变化，而骨架内侧4种碱种碱基的排列顺序基的排列顺序却是可变的。如果1个碱基对组成1个基因，4种碱基对的排列可能形成4种基因（这仅仅是假设）；如果2个碱基对组成1个基因，则可能形成16（即44）种
9、基因；如果3个碱基对组成1个基因，则可能形成64（即444）种基因。DNA片段中的遗传信息片段中的遗传信息资料资料2 2：前面前面数学模型模拟探究是建立在所有碱基对的随机排列都能构成基数学模型模拟探究是建立在所有碱基对的随机排列都能构成基因这一假设下的。因这一假设下的。事实上，大部分随机排列的碱基序列从来不曾出现在生物事实上，大部分随机排列的碱基序列从来不曾出现在生物体内，而有些序列却会在生物体内重复数千甚至数百万次。体内，而有些序列却会在生物体内重复数千甚至数百万次。在生物体内，基因中的碱基并不是随机排列的。具有特定的遗传效应你认为基因是碱基对随机排列成的你认为基因是碱基对随机排列成的DNA
10、片段吗？片段吗？每个基因都是每个基因都是特定特定的的DNA片段片段具有具有特定特定的碱基排列顺序的碱基排列顺序碱基特定的排列顺序，构成了碱基特定的排列顺序，构成了DNA的特异性。的特异性。DNA片段中的遗传信息片段中的遗传信息 讨论讨论22怎样理解怎样理解DNA的多样性和特异性？你能从的多样性和特异性？你能从DNA的结构特点分析生的结构特点分析生物体物体 具有多样性和特异性的原因吗？具有多样性和特异性的原因吗？碱碱基排列顺序的基排列顺序的千变万化千变万化DNA分子的分子的多样性多样性碱基特定的碱基特定的排列顺序排列顺序每个每个DNA分子分子的的特异性特异性生物体的生物体的多样性多样性生物体的特
11、异性生物体的特异性DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。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片段中的遗传信息片段中的遗传信息DNA为什么可以为什么可以像指纹一样用来像指纹一样用来识身份？识身份？DNA可以像指纹一样用来识别身份，可以像指纹一样用来识别身份，这种方法就是这种方法就是DNA指纹技术。指纹技术。因为在人类的因为在人类的DNA中，核苷酸序列多中，核苷酸序列多样性表现为每个人的样性表现为每个人的DNA几乎不可能完全几乎不可能完全相同，因此相同，因此DNA可以像指纹一样用来鉴别可以像指纹一样用来鉴别身份。身份。此外，此外，DNA指纹技术还可以用于亲子指纹技术还可以用于亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等。鉴定、死者遗骸的鉴定等。总结总结DNA能够储存足够的能够储存足够的遗传信息遗传信息遗传信息蕴藏在遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中种碱基的排列顺序之中碱基排列顺序的千变万化，构成了碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每个了每个DNA分子的特异性分子的特异性DNA的多样性和特异性是生物体多样性的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础和特异性的物质基础基因通常是有遗传基因通常是有遗传效应的效应的DNA片段。片段。RNA病毒体内的基因是：有遗传效应的RNA片段。
