[中學聯(lián)盟]湖北省谷城縣第二中學高中生物必修1課件：第4節(jié) 基因是有遺傳效應的DNA片段

1、 引言：引言： DNADNA分子是怎樣控制遺傳性狀的分子是怎樣控制遺傳性狀的呢？現(xiàn)代遺傳學的研究認為，基因是呢？現(xiàn)代遺傳學的研究認為，基因是決定生物性狀的基本單位。決定生物性狀的基本單位。 那么，那么，基因基因與與DNADNA有什么關系呢？有什么關系呢？1、大腸桿菌細胞的擬核有、大腸桿菌細胞的擬核有1個個DNA分子，長度約為分子，長度約為4700000個堿基個堿基對，在對，在DNA分子上分布著分子上分布著4400個基因，每個基因的平均長度約為個基因，每個基因的平均長度約為1000個堿基對。個堿基對。問題：計算所有問題：計算所有基因的堿基對基因的堿基對總數(shù)的比例。總數(shù)的比例。DNA的堿基對總數(shù)的

2、堿基對總數(shù)基因的堿基對總數(shù)基因的堿基對總數(shù)基因是基因是DNADNA的片段。的片段。推理：推理：、人類基因組計劃測定的是、人類基因組計劃測定的是2424條染色體（條染色體（2222條常染色體條常染色體+X+Y+X+Y）上的）上的DNADNA的堿基序列。其中，每條染色體上有一個的堿基序列。其中，每條染色體上有一個DNADNA分子。這分子。這2424個個DNADNA分子大約有分子大約有億億個堿基對，其中，構(gòu)成個堿基對，其中，構(gòu)成基因的堿基數(shù)占堿基總數(shù)的比例不超過基因的堿基數(shù)占堿基總數(shù)的比例不超過2%2%。推理：推理：基因堿基對總數(shù)占基因堿基對總數(shù)占DNADNA堿基對總數(shù)很少的一部分堿基對總數(shù)很少的一

3、部分問題：生物體內(nèi)所有基因的堿基總數(shù)問題：生物體內(nèi)所有基因的堿基總數(shù)=DNA=DNA的堿基總數(shù)？的堿基總數(shù)？進一步明確進一步明確基因是基因是DNADNA的片段的片段但一段但一段DNA不一定是基因！不一定是基因！2、生長在太平洋西北部的一種海蟄能發(fā)出綠色熒光，這、生長在太平洋西北部的一種海蟄能發(fā)出綠色熒光，這是因為海蟄的是因為海蟄的DNA分子上有一段長度為分子上有一段長度為5170個堿基對的個堿基對的片段片段綠色熒光蛋白基因綠色熒光蛋白基因。轉(zhuǎn)基因?qū)嶒灡砻?，轉(zhuǎn)入了海。轉(zhuǎn)基因?qū)嶒灡砻?，轉(zhuǎn)入了海蟄的綠色熒光蛋白基因的轉(zhuǎn)基因鼠，在紫外線的照射下，蟄的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

4、海蟄一樣發(fā)光。也能像海蟄一樣發(fā)光。你從資料能得出什么結(jié)論？你從資料能得出什么結(jié)論？ 基因具有遺傳效應基因具有遺傳效應基因是特定的基因是特定的DNA片段，片段，可切除，可拼接可切除，可拼接4 4、不少人認為，人和動、不少人認為，人和動物體的胖瘦是由遺傳決定物體的胖瘦是由遺傳決定的。近來的科學研究發(fā)現(xiàn)，的。近來的科學研究發(fā)現(xiàn)，小鼠體內(nèi)的小鼠體內(nèi)的HMGICHMGIC基因基因與與肥胖直接相關。具有肥胖直接相關。具有HMGICHMGIC基因缺陷的實驗鼠基因缺陷的實驗鼠與作為對照的小鼠，吃同與作為對照的小鼠，吃同樣多的高脂肪食物，一段樣多的高脂肪食物，一段時間后，對照組的小鼠變時間后，對照組的小鼠變得十

5、分肥胖，而具有得十分肥胖，而具有HMGICHMGIC基因缺陷的實驗鼠基因缺陷的實驗鼠體重仍然保持正常。體重仍然保持正常。你從資料能得出什么結(jié)論？你從資料能得出什么結(jié)論？ 基因具有遺傳效應基因具有遺傳效應基因的定義基因的定義現(xiàn)代遺傳學認為現(xiàn)代遺傳學認為: :基因是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的功基因是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的功能單位和結(jié)構(gòu)單位能單位和結(jié)構(gòu)單位, ,是有遺傳效應的是有遺傳效應的DNADNA片段片段. .根據(jù)以上圖解和分析你應當?shù)贸鲞M一步的結(jié)論是根據(jù)以上圖解和分析你應當?shù)贸鲞M一步的結(jié)論是一個一個DNADNA分子上有許多個基因分子上有許多個基因 基因主要存在于細胞的哪個部分？基因主要存在于細

6、胞的哪個部分？存在部位：存在部位：細胞核細胞核. .線粒體線粒體. .葉綠體葉綠體細菌細菌基因在染色體上呈線性排基因在染色體上呈線性排列列基因和染色體的關系是基因和染色體的關系是二、染色體、二、染色體、DNADNA、基因、脫氧核苷酸、基因、脫氧核苷酸、 性狀之間的關系性狀之間的關系脫氧核苷酸脫氧核苷酸基因基因DNADNA染色體染色體性狀性狀蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)染色質(zhì)染色質(zhì)主要載體主要載體有效片段有效片段1 1：2 21 1：1 11 1：n n 基本單位基本單位1 1：n n數(shù)量關系數(shù)量關系遺傳信息遺傳信息它們之間它們之間的關系的關系控制控制表現(xiàn)表現(xiàn)磷酸磷酸堿基堿基A A、G G、C C、T T脫氧核

7、糖脫氧核糖用用a a表示表示DNADNA，b b表示基因，表示基因，c c表示脫氧核苷酸，表示脫氧核苷酸，d d表表示堿基。下列圖解中，四者關系正確的是示堿基。下列圖解中，四者關系正確的是 a b c db c d ac d a bd c b aABCD 脫氧核苷酸、基因、脫氧核苷酸、基因、DNADNA、染色體的關系、染色體的關系脫氧核苷酸脫氧核苷酸基因基因DNA染色體染色體基因中基因中脫氧核苷酸排列脫氧核苷酸排列順序順序代表著代表著遺傳信息遺傳信息。每個基因中含有每個基因中含有許多許多脫氧核苷酸脫氧核苷酸每個每個DNADNA分子含有分子含有許多許多個基因個基因, ,基因在染色體上呈直線排列基

8、因在染色體上呈直線排列基因基因是有遺傳效是有遺傳效應的應的DNADNA片段片段每個染色體（不含染色單體）每個染色體（不含染色單體）有有一個一個DNADNA分子分子染色體染色體是是DNADNA的主的主要載體要載體DNADNA是主要的是主要的遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)三、三、DNADNA片段中的遺傳信息片段中的遺傳信息DNADNA分子為什么能儲存大量的遺傳信息呢？分子為什么能儲存大量的遺傳信息呢？ 每個每個DNADNA分子有很多基因，每個基因都是特定的分子有很多基因，每個基因都是特定的DNADNA片段，能決片段，能決定一定的性狀，這說明定一定的性狀，這說明DNADNA必然蘊含了大量的遺傳信息。必然蘊含了大量

9、的遺傳信息。DNADNA分子具有多樣性分子具有多樣性DNADNA分子具有特異性分子具有特異性 假設長度為假設長度為1717個堿基對的脫氧核苷酸序列組成一個基因（當然，個堿基對的脫氧核苷酸序列組成一個基因（當然，這僅僅是假設），那么，個堿基對可以排列出種基因？這僅僅是假設），那么，個堿基對可以排列出種基因？DNADNA指紋指紋遺傳信息遺傳信息 基因中的脫氧核苷酸排列順序代表遺傳信息基因中的脫氧核苷酸排列順序代表遺傳信息堿基對的排列順序堿基對的排列順序 年年底美國某報紙披露說在某地找年年底美國某報紙披露說在某地找著了一個克林頓總統(tǒng)的私生子，這個黑人小孩著了一個克林頓總統(tǒng)的私生子，這個黑人小孩的出現(xiàn)

10、幾乎要了正處于被彈劾之難堪境地的絆的出現(xiàn)幾乎要了正處于被彈劾之難堪境地的絆聞總統(tǒng)克林頓的老命，幸虧后來經(jīng)聞總統(tǒng)克林頓的老命，幸虧后來經(jīng)指紋指紋證明該黑小孩與克林頓總統(tǒng)沒有親緣關系，否證明該黑小孩與克林頓總統(tǒng)沒有親緣關系，否則白宮非亂套不可；當然，我們也不要忘記，則白宮非亂套不可；當然，我們也不要忘記，同樣是經(jīng)過指紋鑒定，美國獨立檢察官同樣是經(jīng)過指紋鑒定，美國獨立檢察官斯塔爾證明沾在萊溫斯基裙子上的精液是來源斯塔爾證明沾在萊溫斯基裙子上的精液是來源于克林頓，從而逼得克林頓總統(tǒng)走投無路，只于克林頓，從而逼得克林頓總統(tǒng)走投無路，只好承認他與萊溫斯基的不正常關系，真可謂是好承認他與萊溫斯基的不正常關系

11、，真可謂是“成也蕭何，敗也蕭何成也蕭何，敗也蕭何”。 . .遺傳信息蘊藏在遺傳信息蘊藏在4 4種堿基的排列順序之中；種堿基的排列順序之中； ，構(gòu)成，構(gòu)成DNADNA分子分子多樣性多樣性， ，又構(gòu)成，又構(gòu)成了每一個了每一個DNADNA分子的分子的特異性特異性； DNADNA分子的多樣性和特異性是生物體多樣性分子的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的和特異性的物質(zhì)基礎物質(zhì)基礎。.DNADNA上分布著多個基因，上分布著多個基因， 基因是基因是 。即：即： 。堿基排列順序的千變?nèi)f化堿基排列順序的千變?nèi)f化而堿基的特定的排列順序而堿基的特定的排列順序有遺傳效應的有遺傳效應的DNADNA片段片段DNA分子

12、中有遺傳效應的脫氧核苷酸序列美科學家研制出世界上第一只轉(zhuǎn)基因蝴蝶美科學家研制出世界上第一只轉(zhuǎn)基因蝴蝶 t-PAt-PA是目前治療急性心肌梗塞最好的溶血栓藥物，如果從是目前治療急性心肌梗塞最好的溶血栓藥物，如果從國外進口，價格非常昂貴，由動物的乳腺生產(chǎn)出含有國外進口，價格非常昂貴，由動物的乳腺生產(chǎn)出含有t-PAt-PA的藥的藥物蛋白，價格就會大大降低。物蛋白，價格就會大大降低。 此項成果可能意味著人類醫(yī)學進步步伐加快，具體涉及的疾此項成果可能意味著人類醫(yī)學進步步伐加快，具體涉及的疾病可能包括糖尿病、乳腺癌、帕金森癥和艾滋病。病可能包括糖尿病、乳腺癌、帕金森癥和艾滋病?；蚧虻鞍踪|(zhì)蛋白質(zhì)生物性狀

13、生物性狀DNADNA染色體染色體脫氧核苷酸脫氧核苷酸 磷酸磷酸堿基堿基A A、G G、C C、T T脫氧核糖脫氧核糖遺傳信息遺傳信息控制控制體現(xiàn)體現(xiàn)復制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的區(qū)別復制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的區(qū)別復制復制轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯時間時間部位部位原料原料模板模板堿基配對堿基配對模板去向模板去向產(chǎn)物產(chǎn)物間期間期任一時期任一時期任一時期任一時期核、線、葉核、線、葉細胞核細胞核核糖體核糖體脫氧核苷酸脫氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸氨基酸氨基酸DNADNA兩條鏈兩條鏈DNADNA一條鏈一條鏈mRNAmRNA子代子代DNADNAA=TG=CA=TG=CA=UG=CT=AA=UG=CT=AA=UG=CA=UG=C兩個兩個

14、DNADNA分子分子RNARNA肽鏈肽鏈恢復原位恢復原位GAAGAACTTCTTG GT TA AC CA AT TAAaaAa等位基因?qū)嵸|(zhì)不同是？等位基因?qū)嵸|(zhì)不同是？GAAGAACTTCTTG GT TA AC CA AT TGAAGAACTTCTTG GT TA AC CA AT T基因的存在形式基因的存在形式 破譯天書 生命昭然2000年年6月月26日，科學家公布了人類基因工日，科學家公布了人類基因工作草圖，這是人類基因組研究的重大成果，這作草圖，這是人類基因組研究的重大成果，這一成果被譽為是人類一成果被譽為是人類“生命天書生命天書”的破譯，是的破譯，是人類科學史上的重要里程碑。繼人類科

15、學史上的重要里程碑。繼2000年年6月月26日日公布公布“基因工作草圖基因工作草圖”以后，經(jīng)過幾個月的努以后，經(jīng)過幾個月的努力，科學家于力，科學家于2001年年2月月 12日宣布，人類基因日宣布，人類基因組共有組共有32億對堿基。包含了億對堿基。包含了34萬個基因。這萬個基因。這標志著人類基因組研究工作取得了實質(zhì)進展，標志著人類基因組研究工作取得了實質(zhì)進展，為破譯生命之謎奠定了堅實的基礎。為破譯生命之謎奠定了堅實的基礎。 例例3 3閱讀下列報道，回答問題：閱讀下列報道，回答問題： 人類人類“生命天書生命天書”有一有一“套套”，這套，這套書有書有24“24“本本”。組成這套書的。組成這套書的“文

16、學文學”有有四種基本四種基本“筆畫筆畫”，每兩個筆畫形成一個，每兩個筆畫形成一個“偏旁部首偏旁部首”，每三個，每三個“偏旁部首偏旁部首”形成形成一個一個“文字文字”。 每本每本“生命天書生命天書”中含有幾千個關于中含有幾千個關于人類生命的結(jié)構(gòu)、功能、生老病死的人類生命的結(jié)構(gòu)、功能、生老病死的“信信息息”，每條信息由幾千個，每條信息由幾千個“文字文字”組成。組成。人類基因組計劃就是首先要破譯這套天書人類基因組計劃就是首先要破譯這套天書中所含有的中所含有的1010億個文字中的億個文字中的3030多億個偏旁多億個偏旁部首的排列順序；然后再破譯書中每條信部首的排列順序；然后再破譯書中每條信息的具體含義

17、即具體功能。息的具體含義即具體功能。 （l）人類“生命天書”有“24本”，每“本書”是指一個_，這套書為什么是“24本”？ （2）“生命天書”中的“信息”是指一個_ _。 （3）“生命天書”中的四種“基本筆畫”是指_ _。 （4）“生命天書”中的每個“偏旁部首”是指_，它們是_ _ _ _。 （5）“生命天書”中的每個“文字”是表示三個特定排列的_，這個特定排列的物質(zhì)為什么是三個？染色體染色體基因基因分別含分別含A、T、C、G堿基的四種脫氧核苷酸堿基的四種脫氧核苷酸堿基對堿基對AT、TA、CG、GC堿基對堿基對 因為因為DNA中轉(zhuǎn)錄一個中轉(zhuǎn)錄一個“密碼子密碼子”或控制一個氨或控制一個氨基酸需要

18、三個堿基對。基酸需要三個堿基對。 【解析】通讀上面的報道，報道中所說的“破譯天書”實際上指對人類基因組進行了堿基對的測序工作。每本“天書”指一個染色體，因為人類體細胞中有22對常染色體，每對染色體中的兩個DNA分子結(jié)構(gòu)基本相同，又由于X和Y這兩個性染色體中DNA分子結(jié)構(gòu)有較大差異，需要各自單獨測序；所以一套“生命天書”實際上是指人類體細胞中一套常染色體（22個）和X、Y這兩個性染色體中共24個DNA分子?！吧鞎敝械乃姆N“基本筆畫”是指含不同堿基的脫氧核苷酸，它們是A（T、C、G）堿基脫氧核苷酸，共四種。 “生命天書”中的“偏旁部首”是DNA中的脫氧核苷酸對或堿基對，它們有四種，即AT、TA、CG、GC。每三個“偏旁部首”組成一個“文字”，即一個“文字”中有3個堿基對，因為DNA中含遺傳信息的核苷酸鏈上的三個堿基可轉(zhuǎn)錄成信使RNA上的一個“密碼子”，每個“密碼子”在蛋白質(zhì)合成過程中可