學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1.分析資料,說明基因與DNA的關(guān)系 2.運(yùn)用數(shù)學(xué)方法，分析DNA的多樣性和特異性
1865年，孟德爾：提出“遺傳因子”（基因）1910年，摩爾根：基因位于染色體上1944、1952年：艾弗里、赫爾希、蔡斯 證明DNA是遺傳物質(zhì)
資料1. 大腸桿菌細(xì)胞的擬核有1個DNA分子，長度約為4.7×106個堿基對；上面分布了大約4.4×103個基因，每個基因的平均長度約為1×103個堿基對。
資料2.人類基因組計劃測定的是24條染色體（22條常染色體+X+Y）上DNA的堿基序列。每條染色體上有一個DNA分子。這24個DNA分子大約含有31.6億個堿基對，其中構(gòu)成基因的堿基數(shù)占堿基總數(shù)的比例不超過2%。
一.說明基因與DNA關(guān)系的實例
討論1.生物體內(nèi)的DNA分子數(shù)目與基因數(shù)目相同嗎？
討論2.生物體內(nèi)所有基因的堿基總數(shù)與DNA分子的堿基總數(shù)相同嗎？
結(jié)論1.基因是DNA的片段。
討論3.為什么轉(zhuǎn)基因鯉魚的生長速率更快？
資料3.我國科學(xué)家將外源生長激素基因?qū)膈庺~的受精卵，培育出了轉(zhuǎn)基因鯉魚。與對照組相比，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。
討論4.導(dǎo)入的外源基因是1個DNA分子，還是DNA分子的一段？
討論5. 為什么轉(zhuǎn)基因鼠能發(fā)出綠色熒光？
資料4. 生長在太平洋西北部的一種水母能發(fā)出綠色熒光（圖B），這是因為水母的DNA上有一段長度為5.17×103個堿基對的片段——綠色熒光蛋白基因。 轉(zhuǎn)基因?qū)嶒灡砻?，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（圖C）。
結(jié)論2.基因能控制生物性狀，或指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成
討論6. 你如何理解基因具有遺傳效應(yīng)？可以結(jié)合資料3和資料4進(jìn)行分析
請同學(xué)們從DNA水平給基因下一個定義，要求既能反映基因與DNA的關(guān)系，又能體現(xiàn)基因的作用。
基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段
基因的化學(xué)本質(zhì)__________
一個DNA分子上有_______基因
基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段
基因的基本單位是__________
染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸
有遺傳效應(yīng)的DNA片段
1條染色體上有1個DNA分子
1個DNA分子中含有多個基因
1個基因由多個脫氧核苷酸組成
資料1：如果1個堿基對組成1個基因，4種堿基對的排列可能形成4種基因（這僅僅是假設(shè)）；如果2個堿基對組成1個基因，則可能形成16（即4×4）種基因；如果3個堿基對組成1個基因，則可能形成64（即4×4×4）種基因。
二.DNA片段中的遺傳信息
資料1：如果3個堿基對組成1個基因，則可能形成64（即4×4×4）種基因。
討論1：如果是100個堿基對組成1個基因，可能組合成多少種基因？
T-AA-TC-GG-C
堿基排列順序的千變?nèi)f化
每個DNA分子的特異性
討論2：怎樣理解DNA的多樣性和特異性？你能從DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析生物體具有多樣性和特異性的原因嗎？
討論3：在刑偵領(lǐng)域，DNA能像指紋一樣用來鑒定個人身份。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？
資料：剛才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)，而有些序列卻會在生物體內(nèi)重復(fù)許多次。
討論4：你認(rèn)為基因是堿基對隨機(jī)排列成的DNA片段嗎？
課堂總結(jié)：1.DNA上分布著許多個基因，基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。2.遺傳信息蘊(yùn)藏在4種堿基的排列順序之中；堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成DNA分子多樣性，而堿基特定的排列順序，又構(gòu)成了每個DNA分子的特異性；DNA分子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)。3. RNA病毒（人類免疫缺陷病毒、流感病毒等）的基因是有遺傳效應(yīng)的RNA片段。
下面是有關(guān)DNA與基因相互關(guān)系的認(rèn)識,你同意這些觀點(diǎn)嗎?你認(rèn)為DNA與基因有哪些區(qū)別與聯(lián)系?1.基因是DNA的片段,基因與DNA是局部與整體的關(guān)系。2.基因在DNA上, DNA是基因的集合。
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
2. 整理總結(jié)出染色體、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)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)?(2)同種生物不同器官細(xì)胞的DNA中脫氧核苷酸的比例基木相同,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、C之和的比值不一致,這說明了什么? 為什么?(3)除少數(shù)病毒外,所有生物的DNA都由4種相同的堿基組成,試從生命起源和進(jìn)化的角度說明原因。
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,互補(bǔ)的堿基序列就會結(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?
作業(yè)：P59頁拓展應(yīng)用、P62復(fù)習(xí)與提高 選擇題
參考答案：最可能采取DNA鑒定的方法。因為每種生物的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)動物斑羚。
1.在嚴(yán)查偷獵野生動物的行動中,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)實驗室檢驗,執(zhí)法部門確定這種“山羊肉”來自國家二級保護(hù)動物斑羚。你認(rèn)為執(zhí)法部門最可能采取哪種檢測方法?為什么?
參考答案:人臉識別技術(shù)的前提是每個人都有獨(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。
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)用的前提是每個人都具有獨(dú)一無一的面孔。為什么人群中沒有一模一樣的兩個人呢?請你從生物學(xué)的角度評述人臉識別技術(shù)的可行性。
1.本章介紹的艾弗里的實驗、赫爾希和蔡斯的實驗都證明DNA是遺傳物質(zhì),這兩個實驗在設(shè)計思路上的共同點(diǎn)是（ C ）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
2.在噬菌體侵染細(xì)菌的實驗中,下列對噬菌體外殼蛋白質(zhì)合成的描述,正確的是（ A ）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
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 )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.能檢測到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)
4.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),沒有任何兩個物種的DNA序列是一樣的。 DNA具有多樣性的主要原因是（ D ）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

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第4節(jié) 基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修2《遺傳與進(jìn)化》

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