第2节DNA贮存遗传信息.doc

3.4基因是有遗传效应的DNA片段

必修2《遗传与进化》学案
必修2《遗传与进化》学案3.4基因是有遗传效应的DNA片段

第4节基因是有遗传效应的DNA片段学案

学习目标
1.举例说明基因是有遗传效应的DNA片段。（重点）
2.说明基因(脱氧核苷酸序列)和遗传信息的关系。（难点）
3.运用数学方法说明DNA分子的多样性和特异性。（重点）
知识回顾
1.染色体的主要成分是什么？其中哪种成分是遗传物质？
2.基因和染色体有什么关系？
情境导入：举几个在生活中常常会提到DNA和基因这两个词的实例（多媒体展示举例），引发学生思考“基因和DNA到底是什么关系”。
一、基因与DNA分子的关系
资料分析基因与DNA关系的实例分析P55
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。
2.生长在太平洋西北部的一种海蜇能发出绿色荧光，这是因为海蜇的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，转入了海蜇的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像海蜇一样发光。
3.人类基因组计划测定的是24条染色体(22条常染色体＋X＋Y)上DNA的碱基序列。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%。
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。
讨论：
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？
答案：生物体的DNA分子数目小于基因数目。生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数。这说明基因是DNA的片段。
2.请从DNA水平上给基因下一个定义，要求既能反映基因与DNA的关系，又能体现基因的作用。
答案：基因是有遗传效应的DNA片段。
分析：
资料1、3：大肠杆菌、人的全部基因的碱基对总数只是DNA分子碱基总数的一部分。
可知：①DNA分子数目<基因数目；②基因的碱基总数<DNA分子的碱基总数；
说明基因是DNA的片段。
资料2、4：转入荧光蛋白质基因的小鼠发荧光、小鼠体内HMGIC基因与肥胖直接有关。
可知：基因是特定的DNA片段，可切除，可拼接到其他生物的DNA上去，从而获得某种性状的表达：基因能控制生物的性状；基因具有特定的遗传效应；
综上可得出结论：基因是具有遗传效应的DNA片段，是遗传物质的结构和功能单位。

二、DNA片段中的遗传信息
1.遗传信息的含义：DNA分子中碱基对（脱氧核苷酸）的排列顺序。

探究：脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性
如果由n个碱基对组成一个基因，完成下表
碱基对1234…n基因种数4142
探究脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性P57
情境1：假设长度为17个碱基对的脱氧核苷酸序列组成一个基因，那么，17个碱基对可以排列出多少种基因？答案：417种。
情境2：截止2005年6月，全球人口总数接近65亿。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，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？答案：1/417×1/417。
2.与生物体多样性和特异性的关系
讨论1：你如何理解DNA分子的多样性和特异性？你能从DNA水平分析生物体具有多样性和特异性的原因吗？
（1）遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；
（2）DNA分子的多样性：碱基排列顺序的千变万化，碱基对排列方式种类数＝4n（n表示碱基对数目）；
DNA分子的特异性：每一个DNA分子碱基的特定的排列顺序(注：非基因片段的碱基序列也有特异性)。
（3）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。
讨论2：在刑侦领域，DNA分子能像指纹一样用来鉴定个人身份。你能结合脱氧核苷酸序列的多样性和特异性，分析这一方法的科学依据吗？
提示：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（高度特异性），因此，DNA可以像指纹一样用来鉴别身份；同一个人的不同组织如血液、肌肉、毛发、精液等产生的DNA指纹图形完全一致（稳定性）。

归纳总结对基因概念的理解
（1）基因与脱氧核苷酸的关系
①基因的基本组成单位是脱氧核苷酸。
②基因中脱氧核苷酸的排列顺序蕴含着遗传信息。
③基因中脱氧核苷酸的排列顺序的多样性决定了基因的多样性。
（2）基因与DNA的关系
①基因是有遗传