生物必修2《遺傳與進(jìn)化》第4節(jié) 基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段一等獎(jiǎng)?wù)n件ppt

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我國(guó)科學(xué)家將外源生長(zhǎng)激素基因?qū)膈庺~(yú)的受精卵，培育出了轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)。與對(duì)照組相比，轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)的生長(zhǎng)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： 1.為什么轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)的生長(zhǎng)速度更快？
因?yàn)橥庠瓷L(zhǎng)激素基因整合到轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)的DNA中，并發(fā)揮了促進(jìn)生長(zhǎng)激素合成的功能，而生長(zhǎng)激素可使鯉魚(yú)的生長(zhǎng)速率加快。
我國(guó)科學(xué)家將外源生長(zhǎng)激素基因?qū)膈庺~(yú)的受精卵，培育出了轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)。與對(duì)照組相比，轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)的生長(zhǎng)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： 2.導(dǎo)入的外源基因是1個(gè)DNA分子，還是DNA分子的一段脫氧核苷酸序列？
導(dǎo)入的是DNA分子的一段脫氧核苷酸序列。
一、說(shuō)明基因與DNA關(guān)系的實(shí)例
基因與DNA究竟是什么關(guān)系？
分析基因與DNA的關(guān)系
【資料1】大腸桿菌細(xì)胞的擬核有1個(gè)DNA分子，長(zhǎng)度約為470萬(wàn)個(gè)堿基對(duì)，在DNA分子上分布著大約4400個(gè)基因，每個(gè)基因的平均長(zhǎng)度約為1000個(gè)堿基對(duì)。
分析：1.大腸桿菌體內(nèi)的DNA分子數(shù)目 基因數(shù)目；2.所有基因的堿基總數(shù) DNA的堿基總數(shù)。
2.基因是DNA的片段，DNA中存在非基因片段。
1.一個(gè)DNA上含有多個(gè)基因；
【資料2】生長(zhǎng)在太平洋西北部的一種海蟄能發(fā)出綠色熒光，這是因?yàn)楹ＯU的DNA分子上有一段長(zhǎng)度為5170個(gè)堿基對(duì)的片段——綠色熒光蛋白基因。轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)表明，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，也能象海蟄一樣發(fā)光。
基因是特定的DNA片段，能控制生物性狀；基因有遺傳效應(yīng)；它可以獨(dú)立起作用。
【資料3】人類(lèi)基因組計(jì)劃測(cè)定的是24條染色體（22條常染色體+X+Y）上的DNA的堿基序列。其中，每條染色體上有1個(gè)DNA分子。這24個(gè)DNA分子大約有31.6億個(gè)堿基對(duì)，其中構(gòu)成基因的堿基數(shù)占?jí)A基總數(shù)的比例不超過(guò)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(kāi)的；DNA中存在大量的非基因片段。
含有3個(gè)基因的DNA片段的模式圖：
根據(jù)以上實(shí)例，請(qǐng)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。
實(shí)例1大腸桿菌DNA；實(shí)例3人的DNA。
基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，是生物體遺傳的功能單位和結(jié)構(gòu)單位。
注：有些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，其基因就是有遺傳效應(yīng)的RNA片段。
【資料4】不少人認(rèn)為，人和動(dòng)物體的胖瘦是由遺傳決定的。近來(lái)的科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，小鼠體內(nèi)的HMGIC基因與肥胖直接相關(guān)。具有HMGIC基因缺陷的實(shí)驗(yàn)鼠與作為對(duì)照的小鼠，吃同樣多的高脂肪食物，一段時(shí)間后，對(duì)照組的小鼠變得十分肥胖，而具有HMGIC基因缺陷的實(shí)驗(yàn)鼠體重仍然保持正常。
沒(méi)有HMGIC基因，就沒(méi)有肥胖的表現(xiàn)，有HMGIC基因就有肥胖表現(xiàn)。
說(shuō)明：基因能控制生物的性狀。人和動(dòng)物的胖瘦是受基因控制的。
討論： 1.生物體內(nèi)的DNA分子數(shù)目與基因數(shù)目相同嗎？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？如果不同，說(shuō)明了什么？
生物體內(nèi)的DNA分子數(shù)目小于基因數(shù)目，生物體內(nèi)所有基因的堿基總數(shù)小于DNA分子的堿基總數(shù)。這說(shuō)明基因是DNA片段，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(kāi)的。
2.你如何理解基因具有遺傳效應(yīng)？本節(jié)“問(wèn)題探討”中提到的生長(zhǎng)激素基因的遺傳效應(yīng)是什么？
能夠指導(dǎo)相應(yīng)蛋白質(zhì)的合成、控制生物體的性狀等?！皢?wèn)題探討”中提到的生長(zhǎng)激素基因的遺傳效應(yīng)是使鯉魚(yú)的生長(zhǎng)速率加快。
討論： 3.請(qǐng)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。
基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。
二、DNA片段中的遺傳信息
基本骨架，由脫氧核糖和磷酸交替連接（固定不變）。
4種堿基對(duì)的排列（可變）。
遺傳信息就蘊(yùn)藏在4種堿基的排列順序之中。
哪部分可以代表遺傳信息？
DNA分子中堿基（或堿基對(duì)、脫氧核苷酸）的排列順序。
分析脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣性
【資料1】1個(gè)DNA分子的基本骨架是由脫氧核糖和磷酸交替連接而成的，從頭至尾沒(méi)有變化，而骨架內(nèi)側(cè)4種堿基對(duì)排列順序卻是可以改變的。 如果1個(gè)堿基對(duì)組成1個(gè)基因，4個(gè)堿基對(duì)的排列可能形成4種基因（這僅僅是假設(shè)）；如果2個(gè)堿基對(duì)組成1個(gè)基因，則可能形成16（即4×4）種基因；如果3個(gè)堿基對(duì)組成1個(gè)基因，則可能形成64（即4×4×4）種基因。 討論 1.如果是100個(gè)堿基對(duì)組成1個(gè)基因，可能組合成多少種基因？
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？
（1）堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA的多樣性；（2）堿基特定的排列順序，又構(gòu)成了每個(gè)DNA分子的特異性。（3）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)。
生物多樣性和特異性的原因：（1）根本原因：DNA的多樣性和特異性；（2）直接原因:蛋白質(zhì)的多樣性和特異性。
【資料2】資料1的推算是建立在所有堿基對(duì)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(lái)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。 討論： 3.在刑偵領(lǐng)域，DNA能像指紋一樣用來(lái)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(lèi)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(lái)鑒別身份。
【資料2】資料1的推算是建立在所有堿基對(duì)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(lái)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。 討論： 4.你認(rèn)為基因是堿基對(duì)隨機(jī)排列成的DNA片段嗎？為什么？
（1）不是?；虻膲A基序列都有特定的排列順序。（2）每個(gè)基因都是特定的DNA片段；（3）具有特定的堿基排列順序；（4）具有特定的遺傳效應(yīng)。
二、DNA片段中的遺傳信息小結(jié)（1）
（1）遺傳信息蘊(yùn)藏在4種堿基的___________中；（2）堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子的________；（3）特定的堿基的排列順序，構(gòu)成了每一個(gè)DNA分子的_________；（4） DNA的________和________是生物體多樣性與特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。（5）DNA分子上分布多個(gè)基因，________是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。
基因在染色體上呈線性排列
二、DNA片段中的遺傳信息小結(jié)（2）
歸納“脫氧核苷酸、基因、DNA和染色體的關(guān)系”
人類(lèi)遺傳病致病基因的堿基序列與正?；虻拇嬖诓顒e，有時(shí)一個(gè)堿基的差別就會(huì)導(dǎo)致遺傳病的發(fā)生。因此，基因測(cè)序能夠在遺傳病防治中發(fā)揮重要作用。 2014年11月，一個(gè)經(jīng)單細(xì)胞基因組測(cè)序進(jìn)行遺傳病篩查的試管嬰兒在北京大學(xué)第三醫(yī)院出生。這個(gè)健康嬰兒的母親患有常染色體單基因顯性遺傳病，在自然生育條件下，她的孩子的患病概率是50%。怎樣避免她的孩子患這種遺傳病呢?初級(jí)卵母細(xì)胞經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂會(huì)形成卵細(xì)胞和極體，如果知道極體的基因組序列，就可以推測(cè)出這個(gè)卵細(xì)胞的基因組序列。選擇不含致病基因的卵細(xì)胞，再利用試管嬰兒技術(shù)，就可以獲得健康的嬰兒。
分離單個(gè)細(xì)胞，在技術(shù)上已不是難題，難點(diǎn)是怎樣獲知一個(gè)細(xì)胞內(nèi)的基因組序列。傳統(tǒng)的基因測(cè)序往往通過(guò)提取大量細(xì)胞中的DNA來(lái)進(jìn)行。為了獲得足夠的DNA進(jìn)行測(cè)序，通常需要數(shù)以千計(jì)甚至百萬(wàn)計(jì)的細(xì)胞作為樣品。然而，一個(gè)細(xì)胞內(nèi)的基因組DNA只有兩個(gè)拷貝，是皮克(pg,Ipg=10-12g)級(jí)的痕量水平，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于測(cè)序?qū)悠窛舛鹊囊蟆? 北京大學(xué)的科研人員應(yīng)用一種單細(xì)胞基因組擴(kuò)增技術(shù)，成功地在體外對(duì)分離得到的極體進(jìn)行了基因組擴(kuò)增，并完成了測(cè)序，從而推測(cè)出與被測(cè)極體同時(shí)產(chǎn)生的卵細(xì)胞不含致病基因，最終通過(guò)試管嬰兒技術(shù)幫助遺傳病患者夫婦獲得了健康嬰兒。 單細(xì)胞基因組測(cè)序有著廣泛的應(yīng)用前景。例如，了解癌細(xì)胞的基因突變以及在腫瘤發(fā)生過(guò)程中的變化，分析不同細(xì)胞內(nèi)“定居”著哪些基因等。
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(lèi)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(duì)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)染色體、DNA和基因三者之間的關(guān)系，并以你認(rèn)為最簡(jiǎn)明的形式表示出來(lái)。
1.在嚴(yán)查偷獵野生動(dòng)物的行動(dòng)中，執(zhí)法部門(mén)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(shuō)是“山羊肉”，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)，執(zhí)法部門(mén)確定這種“山羊肉”來(lái)自國(guó)家二級(jí)保護(hù)動(dòng)物斑羚。你認(rèn)為執(zhí)法部門(mén)最可能采取哪種檢測(cè)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(duì)，才能確定這種“山羊肉”是否來(lái)自國(guó)家二級(jí)保護(hù)動(dòng)物斑羚。
2.我國(guó)一些城市在交通路口啟用了人臉識(shí)別技術(shù)，針對(duì)行人和非機(jī)動(dòng)車(chē)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(wú)二的面孔。為什么人群中沒(méi)有一模一樣的兩個(gè)人呢？請(qǐng)你從生物學(xué)的角度評(píng)述人臉識(shí)別技術(shù)的可行性。
人臉識(shí)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(shuō)明了基因的多樣性。
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
2.在噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中，下列對(duì)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(lái)自細(xì)菌 B.氨基酸原料和酶來(lái)自噬菌體 C.氨基酸原料來(lái)自細(xì)菌，酶來(lái)自噬菌體 D.氨基酸原料來(lái)自噬菌體，酶來(lái)自細(xì)菌
3.煙草花葉病毒(TMV)和車(chē)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(cè)到TMV的RNA和蛋白質(zhì) B.能檢測(cè)到HRV的RNA和蛋白質(zhì) C.能檢測(cè)到TMV的RNA和HRV的蛋白質(zhì) D.能檢測(cè)到HRV的RNA和TMV的蛋白質(zhì)
4.研究人員對(duì)數(shù)千種生物的DNA堿基序列進(jìn)行測(cè)定發(fā)現(xiàn)，沒(méi)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(duì)的特點(diǎn) D.DNA的堿基對(duì)有很多種不同的排列順序
1.DNA分子雜交技術(shù)可以用來(lái)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(méi)有互補(bǔ)堿基序列的部位，仍然是兩條游離的單鏈(如右上圖所示)。形成雜合雙鏈區(qū)的部位越多，說(shuō)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(shuō)明在生物進(jìn)化過(guò)程中，DNA堿基序列發(fā)生的變化越小。因此親緣關(guān)系越近。
2.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(wèn)題。 (1)不同生物的DNA中4種脫氧核苷酸的比例相同嗎？這說(shuō)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(shuō)明DNA的堿基排列順序具有多樣性。
(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(shuō)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(shuō)明了什么？為什么？
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(shuō)明同種生物DNA的堿基組成具有一致性。這是因?yàn)橥N生物不同器官的細(xì)胞中，DNA序列是相同的。
不同生物的A、T之和與G、C之和的比值不一致，這說(shuō)明不同生物的堿基組成不同，表明了DNA的多樣性。其原因是不同生物在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中，形成了每種生物特有的DNA序列。