第4节 基因是由遗传效应的DNA片段
资料1、大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4700000个碱基对，在DNA分子上分布着大约4400个基因，每个基因的平均长度约为1000个碱基对。
带有纤毛的大肠杆菌
一、证明基因与DNA关系的实例
大肠杆菌一个DNA分子上含有多个基因。说明基因是一段DNA。
资料2、生长在太平洋西北部的一种海蛰能发出绿色荧光，这是因为海蛰的DNA分子上有一段长度为5170个碱基对的片段---绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了海蛰的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能象海蛰一样发光。
说明基因是特定的DNA片段，可拼接到其他生物的DNA上去，有遗传效应,可独立起作用
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，从而获得某种性状的表达，所以基因是遗传物质的结构单位。
资料3、人类基因组计划测定的是24条染色体（22条染色体+X+Y）上的DNA的碱基序列。其中，每条染色体上有一个DNA分子。这24个DNA分子大约有31.6亿个碱基对，其中构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。
DNA分子上只有部分碱基参与基因组成。基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因。
--ATGCATGCATCCATGCTAGCCATCCCTAAGGACAG---
--TACGTACGTAGGTACGATCGGTAGGGATTCCTGTC---
资料4、 、不少人认为，人和动物体的胖瘦是由遗传决定的。近来的科学研究发现，小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关。具有HMGIC基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组的小鼠变得十分肥胖，而具有HMGIC基因缺陷的实验鼠体重仍然保持正常。
你从资料４能得出什么结论？
没有HMGIC基因，就没有肥胖的表现，有HMGIC基因就有肥胖表现。说明基因能控制生物的性状(功能单位)。
结论：基因是有遗传效应的DNA片段，它是生物体遗传的功能单位和结构单位.
综合上述资料，请你给基因下个定义？
遗传效应：
指具有复制、转录、翻译、重组突变及调控等功能。
回答问题：
1、生物体内的DNA分子数目与基因数目相同吗？生物体内所有的基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相同吗？如果不同，说明了什么？
二、DNA片段中的遗传信息
1、每个染色体含有一个DNA分子，每个DNA分子有很多基因，每个基因都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应，这说明DNA必然蕴含了大量的遗传信息。
DNA分子为什么能储存大量的遗传信息呢？
构成DNA的基本单位是什么？
---脱氧核苷酸
1.基因的化学组成：每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。
基因的脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息。例如：白花基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序，这样特定的排列顺序就代表白花的遗传信息。上一代传给下一代的是遗传信息而不是白花(性状)的本身，在下一代就可以将白花遗传信息表达为白花。
情境1：
DNA分子为什么能储存大量的遗传信息呢？
探究：脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性
假如决定脸型的一个基因只有17个碱基对组成，那么这种排列有多少种可能？
含有四种碱基的脱氧核苷酸：
碱基互补配对
DNA分子为什么能储存大量的遗传信息呢？
探究：脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性
417种。
碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性
假如决定脸型的一个基因只有17个碱基对组成，那么这种排列有多少种可能？
（大约为一百七十二亿种）
情境1：
全球人口总数约为６０亿。假设人类基因组中第１号染色体的第１个基因是由１７个碱基对随机排列构成的，那么，１７个碱基对的所有排列是否都有机会出现？————。
不是
DNA分子为什么能储存大量的遗传信息呢？
探究：脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性
你与你的同桌相比，这个基因的脱氧核苷酸序列
完全相同的可能性有多大？
４-１７×４-１７
碱基特定的排列顺序，又构成了DNA分子的特异性
情境2：
DNA分子能像指纹一样用来鉴定身份吗？有科学依据吗？
在人类的DNA分子中，核苷酸序列多样性表现为每个人的DNA几乎不可能完全相同，因此，DNA可以像指纹一样用来鉴别身份。
刑侦领域的应用
上面的探究是建立在所有碱基对的随机排列都能构成基因的这一假设下的。
事实上，大部分随机排列的脱氧核苷酸序列从来不曾出现在生物体内，而有些序列却火在生物体内重复千万次。
你认为，基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？
讨论：
的 蓝 天 是
如果选用上面的几个字拼成一句四个字的话，你会怎么写？（文字可以重复使用，也可以不用）
基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？
（提示：从进化角度分析）
理论上，每一个基因中的碱基对是可以随机排列的，但大量随机排列的核苷酸序列一般不能表达出某种适应环境的性状，这种序列在长期进化过程中会逐渐被淘汰掉。
2、遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化，构成DNA分子多样性，而碱基的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性；DNA分子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上分布着多个基因。
3、基因是有遗传效应的DNA片段。
小结：
（复习）基因的位置：
染色体是基因的主要载体，每个染色体含有一个DNA分子，每个DNA分子含有多个基因，基因在染色体上呈直线排列（果蝇某一条染色体上的几个基因）。
果蝇某染色体上的几个基因
仔细观察基因在染色体（DNA）上是如何排列的。
①从基因在染色体(染色质)上的关系看：基因在染色体上具有一定的位置，并且呈线性排列。基因与染色体的行为具有一致性。
基因与染色体(染色质)、DNA、性状、遗传信息的关系？
小结：
②从基因与DNA的关系看：每个DNA分子上有许多基因，基因是有遗传效应的DNA片段(DAN片段不一定是基因) 。
③从基因与性状的关系看：基因是控制生物性状的结构和功能单位。
④从基因与遗传信息的关系看：基因的脱氧核苷酸的排列顺序包含着遗传信息。对于某个基因来说，其“顺序”是固定的，而不同的基因，其脱氧核苷酸的顺序又是各不相同的。
染色体是DNA的主要载体
每个染色体上有一个DNA分子
基因是有遗传效应
的DNA片断
每个DNA分子
上有许多基因
基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息
每个基因由许多脱氧核苷酸组成
DNA是主要的
遗传物质
1．下列关于DNA、基因、染色体的叙述错误的是
A 基因是有遗传效应的DNA片段
B DNA是遗传信息的主要载体
C DNA分子在染色体上成念珠状排列
D DNA的相对稳定性决定染色体的相对稳定性
2．下列有关DNA与基因关系的叙述中，正确的是
A 基因是碱基对随机排列而成的DNA片段
B 一个DNA分子上有许多个基因
C DNA的碱基排列顺序就代表基因
D 组成不同的基因的碱基数量一定不同
C
B
课堂练习
3．DNA分子结构多样性的原因是
A 碱基配对方式的多样性
B 磷酸和脱氧核糖排列顺序的多样性
C 螺旋方向的多样性
D 碱基对排列次序的多样性
4．DNA指纹技术也可以帮助人们确认亲子关系，这是因为
A 每个人的指纹大多相同
B 每个人的指纹是不同的
C 不同的个体的相同的组织中的DNA指纹是相同的
D DNA技术是检测DNA上碱基种类
D
B
5、分析下面的概念图，回答有关问题：
（1）图中B是 ，F是 ，G是 。
（2）1个A与C有两种比例关系： 和 。
（3）每个C含有 个D，每个D中可以由 个E组成。
蛋白质
含N碱基
脱氧核糖
1：1
1：2
很多
成百上千
（4）D和A的位置关系： 。
（5）从分子水平看D和C的关系是 。
（6）C的基本组成单位是图中的 。
（7）在E构成的链中，与一分子G相连接的有 分子F和 分子H。
（8）遗传信息是D中 的排列顺序。
D位于A上
基因（D）是有遗传效应的DNA（C）片断
E
1
2
E（脱氧核苷酸）
6．中国青年科学家陈炬成功地把人的抗病毒干扰素基因“嫁接”到烟草的DNA分子上，使烟草具备了抗病毒的能力，试分析：
（1）人的基因所以能接到植物体内去，物质基础是__________________________。
（2）烟草具备抗病毒能力，表明烟草体内产生了_____________，这个事实说明：人和植物体内蛋白质的合成方式_____________。
DNA结构基本相同
干扰素
基本相同
解析：人和植物的DNA都是由脱氧核苷酸组成，都是规则的双螺旋结构，这是转基因技术的物质基础；同时所有生物合成蛋白质时都共用那20种氨基酸，因此将人的基因移植到植物体内后可以在植物体内合成相应的蛋白质。