第4節(jié)　基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段　　學(xué)習(xí)目標核心素養(yǎng)1.閱讀“思考·討論”，概括基因與DNA的關(guān)系。2．利用數(shù)學(xué)方法分析DNA的多樣性和特異性。3．說明基因和遺傳信息的關(guān)系。1.生命觀念：本節(jié)課學(xué)生通過對基因概念的學(xué)習(xí)，進一步加深了生命物質(zhì)觀和信息觀的理解。2．科學(xué)思維：通過對教材中給出資料的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的歸納推理、進行創(chuàng)造性思維的能力。3．社會責(zé)任：通過在轉(zhuǎn)基因生物、DNA檢測等方面的學(xué)習(xí)，來培養(yǎng)學(xué)生價值觀的形成和社會責(zé)任感的建立。 知識點一　說明基因與DNA關(guān)系的實例 1．DNA都分布在染色體上嗎？DNA片段都有遺傳效應(yīng)嗎？提示：DNA不都分布在染色體上，真核細胞的DNA分布在細胞核內(nèi)的染色體上和細胞質(zhì)中的線粒體、葉綠體中，原核細胞的DNA則分布在擬核和質(zhì)粒上。DNA片段不都有遺傳效應(yīng)，DNA片段包含有遺傳效應(yīng)的基因片段和無遺傳效應(yīng)的非基因片段。  知識點二　DNA片段中的遺傳信息1．遺傳信息：DNA分子中4種堿基的排列順序。 2．DNA分子如何能夠儲存足夠多的遺傳信息？提示：不同的DNA分子中脫氧核苷酸的數(shù)目有差異，排列順序多種多樣。不同的排列順序，可以表示不同的遺傳信息，所以DNA分子能夠儲存足夠多的遺傳信息。 2．DNA的特點(1)多樣性：堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA的多樣性。(2)特異性：每個DNA分子都有特定的堿基排列順序。(3)意義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．生物體多樣性和特異性的直接原因是什么？根本原因是什么？提示：直接原因：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性和特異性。根本原因：DNA分子(基因)的多樣性和特異性。 3．基因概念：基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。有些病毒的基因是有遺傳效應(yīng)的RNA片段，例如，遺傳物質(zhì)為RNA的人類免疫缺陷病毒(艾滋病病毒)、流感病毒等。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1．(目標1)下列物質(zhì)從復(fù)雜到簡單的結(jié)構(gòu)層次關(guān)系正確的是(　　)A．染色體→DNA→脫氧核苷酸→基因B．染色體→DNA→基因→脫氧核苷酸C．基因→染色體→脫氧核苷酸→DNAD．染色體→脫氧核苷酸→DNA→基因答案　B解析　染色體主要由DNA和蛋白質(zhì)組成，DNA的主要載體是染色體；基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，每個DNA上有很多個基因；基因的基本組成單位是脫氧核苷酸，基因的不同在于脫氧核苷酸的排列順序不同，故從復(fù)雜到簡單的結(jié)構(gòu)層次是染色體→DNA→基因→脫氧核苷酸，B正確，A、C、D錯誤。2．(目標2)下列從分子水平上對生物體具有多樣性或特異性的分析，錯誤的是(　　)A．堿基的排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子的多樣性B．堿基的特定的排列順序，又構(gòu)成了每一個DNA分子的特異性C．一個含2000個堿基的雙鏈DNA分子，其堿基對可能的排列方式就有41000種D．人體內(nèi)控制β－珠蛋白的基因由1700個堿基對組成，其堿基對可能的排列方式有41700種答案　D解析　β－珠蛋白基因堿基的排列順序是確定的，故其堿基對可能的排列方式就是1種。3．(目標3)如果基因中四種堿基的排列順序發(fā)生變化，這種變化則意味著(　　)A.遺傳信息的改變B．基因數(shù)量的改變C．基因位置的改變D．DNA空間結(jié)構(gòu)的改變答案　A解析　基因中堿基的排列順序代表的就是遺傳信息。4．(目標1)下圖所示真核細胞中與基因有關(guān)的物質(zhì)或結(jié)構(gòu)，請分析并回答：a(1)細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)是[　　]________，基因和b的關(guān)系是______________________________________。(2)遺傳物質(zhì)的主要載體是[　　]________，基因和a的關(guān)系是________________________。(3)c和b的關(guān)系是______________________，b被徹底水解后的產(chǎn)物是________(填字母)。(4)h可用________試劑鑒定。(5)如果基因存在于________上，則其遺傳方式與性別相關(guān)聯(lián)，這就是________。(6)b的空間結(jié)構(gòu)是__________________________________________。若其中的＝0.25，則G占總堿基數(shù)比例為________，其中一條單鏈中＝________。(7)請用簡潔的語言來描述染色體、DNA、基因、性狀之間的關(guān)系。答案　(1)b　DNA　基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA(b)片段(2)a　染色體　基因在染色體(a)上呈線性排列(3)c是組成b的基本單位　d、e、f(4)雙縮脲(5)性染色體　伴性遺傳(6)規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)　40%　0.25(7)基因通常是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，主要位于染色體上，控制生物性狀。解析　圖中a為染色體，b為DNA，c為脫氧核苷酸，d、e、f可代表磷酸、脫氧核糖、含氮堿基，g為C、H、O、N、P五種元素，h為蛋白質(zhì)。(6)b(DNA)的空間結(jié)構(gòu)是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，根據(jù)堿基互補配對原則，雙鏈DNA中A＝T，C＝G，若其中的＝0.25＝，則＝＝，由于G＝C，則G占總堿基數(shù)的比例為÷2×100%＝×100%＝40%；DNA分子的一條單鏈中(A＋T)與(G＋C)的比值等于其互補鏈和整個DNA分子中該種比例的比值，即該DNA分子中＝0.25，則其中一條單鏈中的值也為0.25。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　題型一　基因與DNA關(guān)系辨析[例1]　下列有關(guān)染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的說法，不正確的是(　　)A．在DNA分子結(jié)構(gòu)中，與脫氧核糖直接相連的一般是一個磷酸和一個堿基B．基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，一個DNA分子上可含有成百上千個基因C．一個基因通常含有許多個脫氧核苷酸，基因的特異性是由脫氧核苷酸的排列順序決定的D．染色體是DNA的主要載體，一條染色體上含有1個或2個DNA分子解題分析　在DNA分子結(jié)構(gòu)中，除了3′-端的脫氧核糖只與一個磷酸基團和一個堿基相連，其余與脫氧核糖直接相連的是兩個磷酸基團和一個堿基，A錯誤；基因的組成單位通常是脫氧核苷酸，且脫氧核苷酸的排列順序代表遺傳信息，也決定了基因的特異性，C正確；染色體是DNA的主要載體，一條染色體上不一定只含有1個DNA分子，如在有絲分裂前期和中期有2個DNA分子，D正確。答案　A  知識拓展基因與染色體、DNA、脫氧核苷酸之間的關(guān)系   題型二　DNA的特點、作用[例2]　“DNA指紋技術(shù)”在刑事偵破、親子鑒定等方面作用巨大，這主要是根據(jù)DNA具有(　　)A．穩(wěn)定性    B．特異性C．多樣性    D．可變性解題分析　不同的DNA分子中脫氧核苷酸的排列順序不同，即DNA分子具有特異性，根據(jù)這一特性可輔助進行刑事偵破、親子鑒定等。答案　B[例3]　如圖為紫色百合某條染色體上的M基因示意圖。下列有關(guān)說法錯誤的是(　　)A．基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，具有多樣性B．該DNA分子中一條鏈的相鄰脫氧核苷酸依靠磷酸二酯鍵相連接C．該M基因的特異性由基因基本骨架的結(jié)構(gòu)與長度決定D．該條染色體上還有其他多個基因解題分析　該M基因的特異性主要由基因中堿基的排列順序決定，C錯誤。答案　C 知識拓展DNA指紋具有的特點(1)高度的特異性：除非是同卵雙生，否則幾乎不可能有兩個人的DNA指紋圖完全相同。(2)穩(wěn)定的遺傳性：DNA是人的遺傳物質(zhì)，是由父母遺傳給子女的。(3)體細胞穩(wěn)定性：同一個人的不同組織，如血液、肌肉等產(chǎn)生的DNA指紋圖完全一致。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[基礎(chǔ)對點]知識點一　說明基因與DNA關(guān)系的實例1.下列關(guān)于基因和DNA的說法正確的是(　　)A.每個基因都是DNA分子上的一個片段B.基因一定在細胞質(zhì)或者細胞核(包括擬核)中C.一種生物的基因可以在另一種生物體內(nèi)表現(xiàn)出遺傳效應(yīng)D.DNA分子上每一個片段都是一個基因答案　C解析　基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，但對于RNA病毒來說，基因就是有遺傳效應(yīng)的RNA片段，A錯誤；病毒也有基因，但不存在細胞結(jié)構(gòu)，B錯誤；由噬菌體侵染實驗可知，一種生物的基因可以在另一種生物體內(nèi)表現(xiàn)出遺傳效應(yīng)，C正確；DNA上存在著沒有遺傳效應(yīng)的DNA片段，D錯誤。2．下列有關(guān)基因的敘述，正確的是(　　)A.對于原核生物來說，基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段B.經(jīng)測定一個由n個脫氧核苷酸構(gòu)成的DNA分子中包含了m個基因，則每個基因的平均長度為n/2m個脫氧核苷酸C.人體細胞內(nèi)的基因全部位于染色體上D.基因中脫氧核苷酸的排列順序就是遺傳信息，只能通過減數(shù)分裂傳遞給后代答案　A解析　細胞生物的遺傳物質(zhì)都是DNA，那么，原核生物的基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，A正確；一個DNA分子上有許多個基因，在真核生物中，并非基因與基因緊密相連，因此B項中基因的平均長度小于n/2m個脫氧核苷酸，B錯誤；人體細胞內(nèi)的基因主要在染色體上，線粒體DNA分子上也有少量基因，C錯誤；某些原核生物如細菌通過二分裂的方式將遺傳信息傳遞給后代，D錯誤。3．大腸桿菌的擬核DNA由4.7×106對脫氧核苷酸組成，分布有4400個基因。下列說法不正確的是(　　)A.大腸桿菌基因的化學(xué)本質(zhì)是DNA片段B.大腸桿菌基因的復(fù)制通過DNA的復(fù)制來實現(xiàn)C.大腸桿菌的遺傳物質(zhì)是DNAD.一個基因的堿基對通常不超過100個答案　D解析　大腸桿菌細胞中每個基因的平均長度約為1×103個堿基對。知識點二　DNA片段中的遺傳信息4.下列有關(guān)基因的敘述中，正確的是(　　)A.真核細胞的基因只存在于細胞核中，而核酸并非僅存在于細胞核中B.組成基因和組成DNA的基本單位一定相同C.DNA分子的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，基因的結(jié)構(gòu)一定發(fā)生改變D.真核細胞的核基因位于染色體上，在染色體上呈線性排列答案　D解析　真核細胞的基因主要存在于細胞核中，此外在線粒體、葉綠體中也存在少量基因，A錯誤；基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，在某些病毒中，基因是有遺傳效應(yīng)的RNA片段，所以組成基因和組成DNA的基本單位不一定相同，B錯誤；DNA分子的非基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，不會引起基因結(jié)構(gòu)變化，C錯誤；染色體是基因的主要載體，基因在染色體上呈線性排列，D正確。5．如圖是摩爾根果蠅實驗中，果蠅染色體上的白眼基因示意圖，下列敘述正確的是(　　)A.白眼基因片段中，含有成百上千個核糖核苷酸B.S基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段C.白眼基因在常染色體上D.基因片段中有5種堿基，8種核苷酸答案　B解析　白眼基因位于X染色體上，組成該基因片段的基本單位是脫氧核苷酸，基因中有4種堿基，4種脫氧核苷酸。6．某犯罪嫌疑人為逃脫法律的制裁，進行了面部整容，讓人很難辨其真?zhèn)?，假如你是一位專家，你認為在國家公安部門已經(jīng)獲得該犯罪嫌疑人的照片、指紋、口腔上皮細胞標本的條件下，哪種鑒定方法最可靠(　　)A.研究嫌疑人的牙齒結(jié)構(gòu)、成分和年齡，然后進行分析判斷B.鑒定指紋特點，并與檔案中指紋相比較，進行確認C.檢測嫌疑人口腔上皮細胞中DNA的堿基排列順序，并與檔案中的相比較D.檢測嫌疑人口腔上皮細胞中RNA的核苷酸排列順序，并與檔案中的相比較答案　C解析　DNA分子具有特異性，兩個隨機個體具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此在個體鑒定中DNA的鑒定是最可靠的鑒定方法。7．以下說法正確的是(　　)A.生物體的多樣性決定了DNA的多樣性B.DNA分子中堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子的多樣性C.DNA特異性的根本原因是生物體的特異性D.像流感病毒等RNA病毒是不存在基因的答案　B解析　DNA的多樣性是生物體多樣性的物質(zhì)基礎(chǔ)，A錯誤；DNA特異性的根本原因是脫氧核苷酸特定的排列順序，DNA的特異性是生物體特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)，C錯誤；像流感病毒等RNA病毒，遺傳物質(zhì)是RNA，這樣基因就是有遺傳效應(yīng)的RNA片段，D錯誤。8．基因研究最新發(fā)現(xiàn)表明：人與小鼠的基因約98%～99%相同，則人與小鼠DNA堿基序列相同的比例是(　　)A.1%～2%     B．80%C.99%     D．無法確定答案　D解析　基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。人與小鼠的有遺傳效應(yīng)的DNA片段約98%～99%相同。但是人與小鼠的沒有遺傳效應(yīng)的DNA片段有多少是相同的顯然是未知的，所以人與小鼠的DNA堿基序列相同的比例是無法確定的。[能力提升]9．某種細胞生物的一個基因由200個堿基構(gòu)成，下列說法不合理的是(　　)A.該基因不可能含有堿基尿嘧啶B.由200個堿基組成一個基因就可能形成4200種基因C.其他種類的生物中也可能有該基因D.同一種基因在不同種生物中也可能有不同的遺傳效應(yīng)答案　B解析　由細胞生物的遺傳物質(zhì)都是DNA可知，該基因中一定沒有堿基尿嘧啶，A不符合題意；200個堿基組成一個基因，則可能形成4100種基因，B符合題意；由于細菌、病毒的感染，不同種的生物中可能含有同一種的基因，并且可能具有不同的遺傳效應(yīng)，C、D不符合題意。10．擬南芥AtNX1基因編碼一個位于液泡膜上的轉(zhuǎn)運蛋白，將Na＋逆濃度梯度轉(zhuǎn)運至液泡內(nèi)，以降低Na＋的毒害。研究人員將AtNX1基因轉(zhuǎn)化到了煙草中。下列說法不正確的是(　　)A.AtNX1基因可能會提高煙草的抗鹽性B.該轉(zhuǎn)運蛋白的轉(zhuǎn)運方式為主動運輸C.該基因只有在擬南芥中具有遺傳效應(yīng)D.該基因的特異性在于脫氧核苷酸的排列順序答案　C解析　由題意可知，該轉(zhuǎn)運蛋白可將Na＋逆濃度梯度轉(zhuǎn)運至液泡內(nèi)，因此該轉(zhuǎn)運蛋白的轉(zhuǎn)運方式為主動運輸，B正確；該基因在其他生物體內(nèi)也可能具有遺傳效應(yīng)，C錯誤。11．水稻的彎曲穗和直立穗是一對相對性狀，野生型水稻為彎曲穗。與直立穗相關(guān)的基因有多個，目前在生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用的直立穗品系是水稻9號染色體上的DEP1基因的突變體——突變體1。請回答問題：(1)DEP1基因的遺傳信息儲存在__________________。(2)另外一個直立穗基因DEP2位于7號染色體上，在遺傳學(xué)上，DEP1與DEP2基因稱為____________。已知組成這兩個基因的核苷酸數(shù)目是相同的，那么，二者的根本區(qū)別是______________________。(3)已知前兩種直立穗品系增產(chǎn)不同，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)一種產(chǎn)量明顯下降的直立穗水稻，其直立穗基因DEP3內(nèi)增加了3個相鄰的堿基對。這一事實可說明_________________________________________________________________。答案　(1)堿基排列順序中(2)非等位基因　堿基排列順序不同(3)基因的堿基序列不同，其蘊藏的遺傳信息則不同12．接到消費者的投訴，相關(guān)執(zhí)法部門對某飯店進行了檢查，經(jīng)實驗室檢驗，認定出售的“羊肉串”不是羊肉，而是鴨肉，你認為執(zhí)法部門最可能采取了哪種檢測方法？為什么？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，將該飯店“羊肉串”的DNA與真羊肉、鴨肉的DNA進行比對，如果和羊肉的DNA差別很大，而和鴨肉的DNA很接近，就能確定該“羊肉串”是鴨肉而不是真正的羊肉。13．2014年11月，一個經(jīng)單細胞基因組測序進行遺傳病篩查的試管嬰兒在北京大學(xué)第三醫(yī)院出生。這個健康嬰兒的母親患有常染色體單基因顯性遺傳病，而父親正常，在自然生育條件下，她的孩子的患病概率是50%。(1)為了生下健康的孩子，需要這對夫婦中的________提供正常的________，然后在體外完成受精作用。通常，科研人員是檢查第一極體中相關(guān)的基因，如果含有致病基因，就推斷________細胞正常，進而獲得正常的卵細胞，再利用試管嬰兒技術(shù)，就可以獲得健康嬰兒。請簡述作出此推斷的依據(jù)。(2)單細胞基因組測序有著廣泛的應(yīng)用前景，請舉兩例。答案　(1)女方(婦)　卵細胞　次級卵母　初級卵母細胞中含有存在該致病基因和正?；虻囊粚ν慈旧w，在減數(shù)分裂Ⅰ時彼此分離，這樣形成的子細胞中如果第一極體含有致病基因，次級卵母細胞中的基因就正常。(2)癌細胞篩查、病毒感染檢測、單基因遺傳病診斷。 

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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《遺傳與進化》

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