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文檔簡(jiǎn)介
1、引言:引言: 摩爾根將基因定位于染色摩爾根將基因定位于染色體上,后來(lái)證明染色體中只有體上,后來(lái)證明染色體中只有是遺傳物質(zhì)。那么,基是遺傳物質(zhì)。那么,基因等同于嗎?因等同于嗎?第第4 4節(jié)節(jié) 基因是有遺傳效應(yīng)的基因是有遺傳效應(yīng)的DNADNA片段片段學(xué)習(xí)目標(biāo):學(xué)習(xí)目標(biāo):1 1、舉例說(shuō)明基因是有遺傳效應(yīng)的、舉例說(shuō)明基因是有遺傳效應(yīng)的DNADNA片段;片段;2 2、運(yùn)用數(shù)學(xué)方法說(shuō)明、運(yùn)用數(shù)學(xué)方法說(shuō)明DNADNA分子的多樣性和特分子的多樣性和特異性;異性;3 3、說(shuō)明基因和遺傳信息的關(guān)系。、說(shuō)明基因和遺傳信息的關(guān)系。資料資料1 1 大腸桿菌細(xì)胞的擬核有大腸桿菌細(xì)胞的擬核有1 1個(gè)個(gè)DNADNA分子,長(zhǎng)度
2、約分子,長(zhǎng)度約為為4 700 0004 700 000個(gè)堿基對(duì),在個(gè)堿基對(duì),在DNADNA分子上分布著分子上分布著大約大約4 4004 400個(gè)基因,每個(gè)基因的平均長(zhǎng)度約為個(gè)基因,每個(gè)基因的平均長(zhǎng)度約為1 0001 000個(gè)堿基對(duì)。個(gè)堿基對(duì)。帶帶有有纖纖毛毛的的大大腸腸桿桿菌菌一、證明基因與DNA關(guān)系的實(shí)例大腸桿菌一個(gè)大腸桿菌一個(gè)DNADNA上含有上含有多個(gè)基因。說(shuō)明基因是多個(gè)基因。說(shuō)明基因是一一段段DNADNA。資料資料2 2 生長(zhǎng)在太平洋西北部的一種海蟄能發(fā)出綠色生長(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的熒光,這是因?yàn)楹OU的DNADNA分子上有一段長(zhǎng)分子上有一段長(zhǎng)度為度為5
3、 1705 170個(gè)堿基對(duì)的片段個(gè)堿基對(duì)的片段-綠色熒光蛋白基綠色熒光蛋白基因。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,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。也能象海蟄一樣發(fā)光。說(shuō)明基因是特定的說(shuō)明基因是特定的DNADNA片段,可拼接到其他生片段,可拼接到其他生物的物的DNADNA上去,有遺傳效應(yīng)上去,有遺傳效應(yīng), ,可獨(dú)立起作用可獨(dú)立起作用基因是特定的基因是特定的DNA片段,可以片段,可以切除切除,可以,可以拼接拼接到其他生物的到其他生物的DNA上去,從而獲得某種性狀的表達(dá),所以基因是遺傳物質(zhì)上去,
4、從而獲得某種性狀的表達(dá),所以基因是遺傳物質(zhì)的的結(jié)構(gòu)單位結(jié)構(gòu)單位。 美國(guó)密蘇里大學(xué)培育出四只含有熒光水母基因的美國(guó)密蘇里大學(xué)培育出四只含有熒光水母基因的小豬。左為熒光小豬,右為正常小豬。小豬。左為熒光小豬,右為正常小豬。資料資料3 3 人類基因組計(jì)劃測(cè)定的是人類基因組計(jì)劃測(cè)定的是2424條染色體(條染色體(2222條染色體條染色體+X+Y+X+Y)上的)上的DNADNA的堿基序列。其中,每條染色體的堿基序列。其中,每條染色體上有一個(gè)上有一個(gè)DNADNA分子。這分子。這2424個(gè)個(gè)DNADNA分子大約有分子大約有31.631.6億億個(gè)堿基對(duì),其中,構(gòu)成基因的堿基數(shù)占?jí)A基總數(shù)的個(gè)堿基對(duì),其中,構(gòu)成基
5、因的堿基數(shù)占?jí)A基總數(shù)的比例不超過(guò)比例不超過(guò)2%2%。并不是隨便一段并不是隨便一段DNADNA就稱為基因?;蚴蔷头Q為基因?;蚴且欢我欢蜠NADNA,但是一段,但是一段DNADNA不一定是基因。不一定是基因。-ATGCATGCATCCATGCTAGCCATCCCTAAGGACAG-TACGTACGTAGGTACGATCGGTAGGGATTCCTGTC-基因基因基因基因非基因片段非基因片段資料資料4 4 不少人認(rèn)為,人和動(dòng)物的胖瘦是由基因決定的。近不少人認(rèn)為,人和動(dòng)物的胖瘦是由基因決定的。近來(lái)的科學(xué)研究發(fā)現(xiàn),小鼠體內(nèi)的來(lái)的科學(xué)研究發(fā)現(xiàn),小鼠體內(nèi)的HMGICHMGIC基因與肥胖基因與肥胖直接相關(guān)。
6、具有直接相關(guān)。具有HMGICHMGIC基因缺陷的實(shí)驗(yàn)鼠與作為對(duì)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,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,而具有對(duì)照組的小鼠變得十分肥胖,而具有HMGICHMGIC基因缺基因缺陷的實(shí)驗(yàn)鼠體重仍然保持正常。陷的實(shí)驗(yàn)鼠體重仍然保持正常。 沒(méi)有沒(méi)有HMGICHMGIC基因,就沒(méi)有肥胖的表現(xiàn),有基因,就沒(méi)有肥胖的表現(xiàn),有HMGICHMGIC基因就有基因就有肥胖表現(xiàn)。進(jìn)一步說(shuō)明:肥胖表現(xiàn)。進(jìn)一步說(shuō)明: 基因具有遺傳效應(yīng),幷能控制生物的性狀基因具有遺傳效應(yīng),幷能控制生物的性狀( (功能單位功能單位) )。結(jié)論:結(jié)
7、論:基因基因是有遺傳效應(yīng)的是有遺傳效應(yīng)的DNADNA片段,它片段,它是生物體遺傳的是生物體遺傳的結(jié)構(gòu)和功能的單位結(jié)構(gòu)和功能的單位. .綜合上述資料,請(qǐng)你給基因下個(gè)定義?綜合上述資料,請(qǐng)你給基因下個(gè)定義?遺傳效應(yīng):遺傳效應(yīng):指具有復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、重組突變及指具有復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、重組突變及調(diào)控等功能。調(diào)控等功能。第三章第第三章第4 4節(jié)節(jié)一、基因是有遺傳效應(yīng)的一、基因是有遺傳效應(yīng)的DNADNA片段片段二、二、DNADNA片段中的遺傳信息蘊(yùn)含在片段中的遺傳信息蘊(yùn)含在 4 4種堿基的排列順序中種堿基的排列順序中 n n個(gè)堿基對(duì)的個(gè)堿基對(duì)的DNADNA分子最多有分子最多有4 4n n種種二、二、DN
8、ADNA片段中的遺傳信息片段中的遺傳信息 每個(gè)每個(gè)DNADNA分子有很多基因,每個(gè)基因都是特定分子有很多基因,每個(gè)基因都是特定的的DNADNA片段,能決定一定的性狀,這說(shuō)明片段,能決定一定的性狀,這說(shuō)明DNADNA必然蘊(yùn)含了大量的遺傳信息。必然蘊(yùn)含了大量的遺傳信息。果蠅某染色體上的幾個(gè)基因基因在染色基因在染色體上如何排體上如何排列列?呈線性排列呈線性排列DNADNA分子為什么能儲(chǔ)存分子為什么能儲(chǔ)存大量的遺傳信息呢?大量的遺傳信息呢?探究:脫氧核苷酸序列與遺傳信息的探究:脫氧核苷酸序列與遺傳信息的 多樣性多樣性情景情景1 1、假設(shè)長(zhǎng)度為、假設(shè)長(zhǎng)度為1717個(gè)堿基對(duì)的脫氧個(gè)堿基對(duì)的脫氧核苷酸序列組
9、成一個(gè)基因(當(dāng)然,這核苷酸序列組成一個(gè)基因(當(dāng)然,這僅僅是假設(shè)),那么,僅僅是假設(shè)),那么,1717個(gè)堿基對(duì)可個(gè)堿基對(duì)可以列出種基因?以列出種基因?4 41717情景、全球人口總數(shù)約為情景、全球人口總數(shù)約為5 5億。假設(shè)人億。假設(shè)人類基因組中第號(hào)染色體的第個(gè)基因是類基因組中第號(hào)染色體的第個(gè)基因是由個(gè)堿基對(duì)隨機(jī)排列構(gòu)成的,那么,由個(gè)堿基對(duì)隨機(jī)排列構(gòu)成的,那么,個(gè)堿基對(duì)的所有排列是否都有機(jī)會(huì)出個(gè)堿基對(duì)的所有排列是否都有機(jī)會(huì)出現(xiàn)?現(xiàn)?。你與你的同桌相比,這個(gè)基因。你與你的同桌相比,這個(gè)基因的脫氧核苷酸序列完全相同的可能性有多的脫氧核苷酸序列完全相同的可能性有多大?大?不是不是-探究:脫氧核苷酸序列與
10、遺傳信息的多樣性探究:脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣性由此可見(jiàn):種堿基排列而成的脫氧核由此可見(jiàn):種堿基排列而成的脫氧核苷酸序列,完全可以表達(dá)生物體必需的苷酸序列,完全可以表達(dá)生物體必需的各種遺傳信息。各種遺傳信息。遺傳信息蘊(yùn)藏在種堿基的排列順序之遺傳信息蘊(yùn)藏在種堿基的排列順序之中;堿基排列順序的千變?nèi)f化,構(gòu)成了中;堿基排列順序的千變?nèi)f化,構(gòu)成了分子的分子的多樣性多樣性,而堿基的特定的,而堿基的特定的排列順序,又構(gòu)成了每一個(gè)分子排列順序,又構(gòu)成了每一個(gè)分子的的特異性特異性;探究:脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣性探究:脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣性、遺傳信息蘊(yùn)藏在、遺傳信息蘊(yùn)藏在4 4種堿基的排
11、列順序之種堿基的排列順序之中;堿基排列順序的千變?nèi)f化,構(gòu)成中;堿基排列順序的千變?nèi)f化,構(gòu)成DNADNA分子多樣性,而堿基的特定的排列分子多樣性,而堿基的特定的排列順序,又構(gòu)成了每一個(gè)順序,又構(gòu)成了每一個(gè)DNADNA分子的特異分子的特異性;性;DNADNA分子的多樣性和特異性是生物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)。體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。DNADNA上上分布著多個(gè)基因。分布著多個(gè)基因。、基因是有遺傳效應(yīng)的基因是有遺傳效應(yīng)的DNADNA片段片段。小結(jié):小結(jié):從基因在染色體從基因在染色體( (染色質(zhì)染色質(zhì)) )上的關(guān)系看:基因在染色體上上的關(guān)系看:基因在染色體上具有一定的位置
12、,并且呈線性排列?;蚺c染色體的行具有一定的位置,并且呈線性排列?;蚺c染色體的行為具有一致性。為具有一致性。基因與染色體基因與染色體( (染色質(zhì)染色質(zhì)) )、DNADNA、性狀、性狀、遺傳信息的關(guān)系?遺傳信息的關(guān)系?小結(jié):小結(jié):從基因與從基因與DNADNA的關(guān)系看:每個(gè)的關(guān)系看:每個(gè)DNADNA分子上有許多基因,分子上有許多基因,基因是有遺傳效應(yīng)的基因是有遺傳效應(yīng)的DNADNA片段片段(DN(DNA A片段不一定是基因片段不一定是基因) ) 。從基因與性狀的關(guān)系看:基因是控制生物性狀的結(jié)構(gòu)和從基因與性狀的關(guān)系看:基因是控制生物性狀的結(jié)構(gòu)和功能單位。功能單位。從基因與遺傳信息的關(guān)系看:基因的脫
13、氧核苷酸的排列從基因與遺傳信息的關(guān)系看:基因的脫氧核苷酸的排列順序包含著遺傳信息。對(duì)于某個(gè)基因來(lái)說(shuō),其順序包含著遺傳信息。對(duì)于某個(gè)基因來(lái)說(shuō),其“順序順序”是是固定的,而不同的基因,其脫氧核苷酸的順序又是各不相固定的,而不同的基因,其脫氧核苷酸的順序又是各不相同的。同的。染色體染色體DNA基因基因脫氧核苷脫氧核苷酸酸染色體是染色體是DNADNA的的主 要 載 體 , 由主 要 載 體 , 由DNADNA和蛋白質(zhì)組和蛋白質(zhì)組成成每個(gè)染色體上有一個(gè)每個(gè)染色體上有一個(gè)或兩個(gè)或兩個(gè)DNADNA分子分子基因是有遺傳效應(yīng)基因是有遺傳效應(yīng)的的DNADNA片斷片斷每個(gè)每個(gè)DNADNA分子分子上有許多基因上有許多
14、基因基因中的脫氧核苷酸排基因中的脫氧核苷酸排列順序代表著遺傳信息列順序代表著遺傳信息每個(gè)基因由許多脫氧核苷每個(gè)基因由許多脫氧核苷酸組成酸組成DNADNA是主要的是主要的遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)三、關(guān)系 為了達(dá)到特定的目的而將為了達(dá)到特定的目的而將DNADNA進(jìn)行人為改造的生物。進(jìn)行人為改造的生物。通常的做法是提取某生物具有特殊功能(如抗病蟲(chóng)害、通常的做法是提取某生物具有特殊功能(如抗病蟲(chóng)害、增加營(yíng)養(yǎng)成分)的基因片斷,通過(guò)基因技術(shù)加入到目增加營(yíng)養(yǎng)成分)的基因片斷,通過(guò)基因技術(shù)加入到目標(biāo)生物當(dāng)中。標(biāo)生物當(dāng)中。移動(dòng)動(dòng)植物的基因并加以改變,制造移動(dòng)動(dòng)植物的基因并加以改變,制造出具備新特征的食品種類。人們可以用
15、鮮出具備新特征的食品種類。人們可以用鮮魚(yú)的基因幫助西紅柿、草莓等普通植物來(lái)魚(yú)的基因幫助西紅柿、草莓等普通植物來(lái)抵御寒冷;把某些細(xì)菌的基因接入玉米、抵御寒冷;把某些細(xì)菌的基因接入玉米、大豆的植株中,就可以更好地保護(hù)它們不大豆的植株中,就可以更好地保護(hù)它們不受害蟲(chóng)的侵襲。而以這些轉(zhuǎn)基因生物為原受害蟲(chóng)的侵襲。而以這些轉(zhuǎn)基因生物為原料加工生產(chǎn)的食品就是轉(zhuǎn)基因食品。料加工生產(chǎn)的食品就是轉(zhuǎn)基因食品。轉(zhuǎn)基因煙草轉(zhuǎn)基因煙草 1983 1983年年 世界上第一例轉(zhuǎn)基因植物世界上第一例轉(zhuǎn)基因植物一種含有一種含有抗生素藥類抗體的煙草在美國(guó)成功培植??股厮庮惪贵w的煙草在美國(guó)成功培植。 迄今迄今 全世界已有近全世界已
16、有近5050個(gè)國(guó)家和個(gè)國(guó)家和地區(qū)開(kāi)展轉(zhuǎn)基因作物種植實(shí)驗(yàn),有地區(qū)開(kāi)展轉(zhuǎn)基因作物種植實(shí)驗(yàn),有1616個(gè)國(guó)家的近個(gè)國(guó)家的近600600萬(wàn)農(nóng)民以種植轉(zhuǎn)基萬(wàn)農(nóng)民以種植轉(zhuǎn)基因作物為主。因作物為主。 2002 2002年年 全球轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物種植面積已擴(kuò)大到全球轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物種植面積已擴(kuò)大到58705870萬(wàn)公頃。萬(wàn)公頃。19961996年年 世界轉(zhuǎn)基因作物種植總面積僅為世界轉(zhuǎn)基因作物種植總面積僅為170170萬(wàn)公頃。萬(wàn)公頃。 1993 1993年年 世界上第一種轉(zhuǎn)基因食品世界上第一種轉(zhuǎn)基因食品轉(zhuǎn)基因晚熟轉(zhuǎn)基因晚熟西紅柿正式投放美國(guó)市場(chǎng)。西紅柿正式投放美國(guó)市場(chǎng)。 美國(guó)密蘇里大學(xué)培育出四只含有熒光水母基因的美國(guó)密
17、蘇里大學(xué)培育出四只含有熒光水母基因的小豬。左為熒光小豬,右為正常小豬。小豬。左為熒光小豬,右為正常小豬。美科學(xué)家研制出世界上第一只轉(zhuǎn)基因蝴蝶美科學(xué)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(guó)外進(jìn)口,價(jià)格非常昂貴,由動(dòng)物的乳腺生產(chǎn)出含有國(guó)外進(jìn)口,價(jià)格非常昂貴,由動(dòng)物的乳腺生產(chǎn)出含有t-PAt-PA的藥的藥物蛋白,價(jià)格就會(huì)大大降低。物蛋白,價(jià)格就會(huì)大大降低。 此項(xiàng)成果可能意味著人類醫(yī)學(xué)進(jìn)步步伐加快,具體涉及的疾此項(xiàng)成果可能意味著人類醫(yī)學(xué)進(jìn)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
18、病。病可能包括糖尿病、乳腺癌、帕金森癥和艾滋病。 這一方面給醫(yī)療、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)甚至工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)曙光,這一方面給醫(yī)療、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)甚至工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)曙光,另一方面,又不能不讓普通人擔(dān)心:這次是不是真的打開(kāi)了潘多另一方面,又不能不讓普通人擔(dān)心:這次是不是真的打開(kāi)了潘多拉盒子?拉盒子?1 1下列關(guān)于下列關(guān)于DNADNA、基因、染色體的敘述錯(cuò)誤的是、基因、染色體的敘述錯(cuò)誤的是A A 基因是有遺傳效應(yīng)的基因是有遺傳效應(yīng)的DNADNA片段片段B DNAB DNA是遺傳信息的主要載體是遺傳信息的主要載體C DNAC DNA分子在染色體上成念珠狀排列分子在染色體上成念珠狀排列D DNAD DNA的相對(duì)穩(wěn)定性
19、決定染色體的相對(duì)穩(wěn)定性的相對(duì)穩(wěn)定性決定染色體的相對(duì)穩(wěn)定性2 2下列有關(guān)下列有關(guān)DNADNA與基因關(guān)系的敘述中,正確的是與基因關(guān)系的敘述中,正確的是 A A 基因是堿基對(duì)隨機(jī)排列而成的基因是堿基對(duì)隨機(jī)排列而成的DNADNA片段片段 B B 一個(gè)一個(gè)DNADNA分子上有許多個(gè)基因分子上有許多個(gè)基因 C DNAC DNA的堿基排列順序就代表基因的堿基排列順序就代表基因 D D 組成不同的基因的堿基數(shù)量一定不同組成不同的基因的堿基數(shù)量一定不同C B鞏固練習(xí):3 3DNADNA分子結(jié)構(gòu)多樣性的原因是分子結(jié)構(gòu)多樣性的原因是 A A 堿基配對(duì)方式的多樣性堿基配對(duì)方式的多樣性 B B 磷酸和脫氧核糖排列順序的
20、多樣性磷酸和脫氧核糖排列順序的多樣性 C C 螺旋方向的多樣性螺旋方向的多樣性 D D 堿基對(duì)排列次序的多樣性堿基對(duì)排列次序的多樣性4 4DNADNA指紋技術(shù)也可以幫助人們確認(rèn)親子關(guān)系,指紋技術(shù)也可以幫助人們確認(rèn)親子關(guān)系,這是因?yàn)檫@是因?yàn)?A A 每個(gè)人的指紋大多相同每個(gè)人的指紋大多相同 B B 每個(gè)人的指紋是不同的每個(gè)人的指紋是不同的 C C 不同的個(gè)體的相同的組織中的不同的個(gè)體的相同的組織中的DNADNA指紋是相同的指紋是相同的 D DNAD DNA技術(shù)是檢測(cè)技術(shù)是檢測(cè)DNADNA上堿基種類上堿基種類DB鞏固練習(xí):5.分析下面的概念圖,回答有關(guān)問(wèn)題:分析下面的概念圖,回答有關(guān)問(wèn)題: A A
21、染色體染色體B B+ + C CDNADNA D D基因基因 E E脫氧核苷酸脫氧核苷酸構(gòu)成構(gòu)成 H磷酸磷酸+ + +FG(1)圖中)圖中B是是 ,F(xiàn)是是 ,G是是 。(2 )1個(gè)個(gè)A與與C有兩種比例關(guān)系:有兩種比例關(guān)系: 和和 。(3 )每個(gè))每個(gè)C含有含有 個(gè)個(gè)D,每個(gè),每個(gè)D中可以由中可以由 個(gè)個(gè) E 組成。組成。蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)含含N N堿基堿基脫氧核糖脫氧核糖1 1:1 11 1:2 2很多很多成百上千成百上千(4 )D 和和A的位置關(guān)系:的位置關(guān)系: 。(5 )從分子水平看)從分子水平看D和和C的關(guān)系是的關(guān)系是 。(6)C的基本組成單位是圖中的的基本組成單位是圖中的 。(7 )在)在E
22、構(gòu)成的鏈中,與一分子構(gòu)成的鏈中,與一分子G相連接的有相連接的有 分子分子F和和 分子分子H。(8)遺傳信息是)遺傳信息是D中中 的排列順序。的排列順序。 DD位于位于A A上上基因(基因(DD)是有遺傳效)是有遺傳效應(yīng)的應(yīng)的DNADNA(C C)片斷)片斷E E1 12 2E E(脫氧核苷酸)(脫氧核苷酸)破譯天書(shū)破譯天書(shū) 生命昭然生命昭然2000年年6月月26日,科學(xué)家公布了人類基因工日,科學(xué)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,這一作草圖,這是人類基因組研究的重大成果,這一成果被譽(yù)為是人類成果被譽(yù)為是人類“生命天書(shū)生命天書(shū)”的破譯,是人類的破譯,是人類科學(xué)史上的重要里程碑。繼科學(xué)史上的重要里程碑。繼2000年年6月月26日公布日公布“基因工作草圖基因工作草圖”以后,經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力,科以后,經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力,科學(xué)家于學(xué)家于2001年年2月月 12日宣布,人類基因組共有日宣布,人類基因組共有32億對(duì)堿基。包含了億對(duì)堿基。包含了34萬(wàn)個(gè)基因。這標(biāo)志著人類萬(wàn)個(gè)基因。這標(biāo)志
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