2020学年高中生物 第3章 基因的本质 第4节 基因是有遗传效应的DNA片段学案 新人教版必修2

2020学年高中生物 第3章 基因的本质 第4节 基因是有遗传效应的DNA片段学案 新人教版必修2

第4节　基因是有遗传效应的DNA片段 一、说明基因与DNA关系的实例 阅读教材“资料分析”，说明基因与DNA的关系 例1　科学研究发现，小鼠体内HMGIC基因与肥胖直接相关。具有HMGIC基因缺陷的实验小鼠与作为对照的正常小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组小鼠变得十分肥胖，而具有HMGIC基因缺陷的实验小鼠体重仍然保持正常，这说明(　　)‎ A．基因在DNA上 12‎ B．基因在染色体上 C．基因具有遗传效应 D．DNA具有遗传效应 答案　C 解析　该实验说明肥胖由基因控制，从而得出基因能够控制性状，具有遗传效应。‎ 例2　如图是果蝇染色体上的白眼基因示意图，下列叙述正确的是(　　)‎ A．白眼基因片段中，含有成百上千个核糖核苷酸 B．S基因是有遗传效应的DNA片段 C．白眼基因在常染色体上 D．基因片段中有5种碱基，8种核苷酸 答案　B 二、DNA片段中的遗传信息 ‎1．遗传信息 遗传信息是指基因中的脱氧核苷酸的排列顺序或碱基的排列顺序。不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序不同，含有的遗传信息不同。‎ ‎2．基因的多样性和特异性 ‎(1)多样性：DNA分子中共有4种类型的碱基对，但是碱基对的数目却可以成千上万，形成的碱基对的排列顺序也可以千变万化，若某个DNA分子具有n个碱基对，则DNA分子可有4n种组合方式。从而构成了DNA分子的多样性。‎ ‎(2)特异性：每个特定的DNA分子都有特定的碱基排列顺序，都储存着特定的遗传信息，即基因的特异性。‎ ‎3．生物多样性与DNA分子多样性的关系 DNA分子的多样性和特异性是生物多样性和特异性的物质基础。‎ 归纳总结　染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系图解 12‎ 例3　下列关于遗传信息的说法，不确切的是(　　)‎ A．基因的脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息 B．遗传信息主要是通过染色体上的基因传递的 C．生物体内的遗传信息主要储存在DNA分子上 D．遗传信息即生物表现出来的性状 答案　D 解析　遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序。‎ 例4　“DNA指纹技术”在刑事侦破、亲子鉴定等方面作用巨大，这主要是根据DNA具有(　　)‎ A．稳定性 B．特异性 C．多样性 D．可变性 答案　B 解析　每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列顺序，即DNA分子具有特异性，根据这一特性可辅助进行刑事侦破、亲子鉴定等。‎ 12‎ ‎1．判断正误 ‎(1)基因是DNA上的片段(　　)‎ ‎(2)基因是DNA上有一定功能的特异性碱基排列顺序(　　)‎ ‎(3)基因和DNA是同一概念(　　)‎ ‎(4)一种生物的基因在另一种生物体内可表现出不同的性状(　　)‎ ‎(5)人体基因全部位于染色体上(　　)‎ ‎(6)基因的化学结构不会发生改变(　　)‎ ‎(7)基因的化学成分是碱基、核糖和磷酸(　　)‎ ‎(8)基因A和基因B的根本区别是这两种基因所含的脱氧核苷酸的种类不同(　　)‎ 答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×　(8)×‎ ‎2．果蝇的体细胞有8条染色体，携带有1万个以上的基因。这一事实说明(　　)‎ A．基因是DNA上有遗传效应的片段 B．基因即染色体 C．1条染色体上有许多个基因 D．基因只存在于染色体上 答案　C 解析　8条染色体上含有1万多个基因，说明1条染色体上含有许多个基因；线粒体内基因就不在染色体上。‎ ‎3．揭示基因化学本质的表述是(　　)‎ A．基因是遗传物质的功能单位 B．基因是具有遗传效应的DNA片段 C．基因是蕴含遗传信息的核苷酸序列 D．基因在染色体上呈线性排列 答案　B 解析　基因的本质是有遗传效应的DNA片段。‎ ‎4．下列关于真核生物中基因的叙述，正确的是 (　　)‎ A．基因是具有遗传效应的DNA片段 12‎ B．基因的基本单位是葡萄糖 C．基因是指氨基酸的序列 D．基因与性状遗传无关 答案　A ‎5．DNA分子杂交技术在社会生活中已经得到广泛应用。如用在侦查犯罪上，可从犯罪嫌疑人和现场遗留物中分别提取DNA，然后在一个温度下水浴加热，使DNA氢键断裂，双链打开。若两份样本来自同一个体，在温度降低时，两份样本中的DNA单链会通过氢键连接在一起；若不是来自同一个体，则两份样本中的DNA单链一定程度上不能互补，这样可以鉴别犯罪嫌疑人。由以上材料，完成下列问题：‎ ‎(1)人体DNA的载体是____________________。‎ ‎(2)为了确保实验的准确性，需要克隆出较多的DNA样本。若一个只含31P的DNA分子用32P标记的脱氧核苷酸为原料连续复制三次后，含32P的单链占全部单链的____________。‎ ‎(3)侦查犯罪的理论基础是：不同个体的DNA分子具有____________。‎ 答案　(1)染色体和线粒体　(2)　(3)特异性 ‎6．如图所示细胞中与基因有关的物质或结构，请分析并回答：‎ ‎(1)细胞内的遗传物质是[　　]________，基因和b的关系是______________________。‎ ‎(2)遗传物质的主要载体是[　　]________，基因和a的关系是______________________。‎ ‎(3)c和b的关系是_____________________，b被彻底水解后的产物是______(填字母)。‎ ‎(4)基因和h的关系是__________________________。‎ ‎(5)如果基因存在于________上，则其遗传方式与性别相关联，这就是________。这种遗传方式既遵循________定律，又有特殊性。‎ ‎(6)b的空间结构是______________________________。若其中的＝0.25，则G占总碱基数的比例为______，其中一条单链中＝________。‎ 答案　(1)b　DNA　基因是有遗传效应的DNA片段　(2)a　染色体　基因在a上呈线性排列　(3)c是组成b的基本单位　d、e、f　(4)基因控制h的合成　(5)性染色体　伴性遗传　基因分离　(6)规则的双螺旋结构　40%　0.25‎ 12‎ 解析　图中a为染色体，b为DNA，c为脱氧核苷酸，d、e、f分别为磷酸、脱氧核糖、含氮碱基，g为C、H、O、N、P五种元素，h为蛋白质。‎ ‎[对点训练]‎ 题组一　说明基因与DNA关系的实例 ‎1．下列关于基因的叙述，正确的是(　　)‎ A．DNA分子上任意一个片段都是基因 B．人体细胞中染色体是基因的唯一载体 C．等位基因的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同 D．基因的多样性决定了DNA分子的多样性 答案　C 解析　基因是有遗传效应的DNA片段，而不是DNA分子中任意一个片段；人体细胞中染色体是基因的主要载体，线粒体中也分布着一定数量的基因；构成基因的基本单位是脱氧核苷酸，等位基因的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同；基因的多样性与DNA分子的多样性均与脱氧核苷酸的数量和排列顺序有关。‎ ‎2．豌豆的高茎基因(D)与矮茎基因(d)的根本区别是(　　)‎ A．分别控制显性和隐性性状 B．所含的核苷酸种类不同 C．脱氧核苷酸的排列顺序不同 D．在染色体上的位置不同 答案　C 解析　高茎基因(D)与矮茎基因(d)的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同。‎ ‎3．20世纪50年代初，查哥夫对多种生物的DNA做了碱基定量分析，发现的比值如下表。结合所学知识，下列叙述正确的是(　　)‎ DNA来源 大肠杆菌 小麦 鼠 猪肝 猪胸腺 猪脾 ‎1.01‎ ‎1.21‎ ‎1.21‎ ‎1.43‎ ‎1.43‎ ‎1.43‎ A.猪的DNA结构比大肠杆菌DNA结构更稳定一些 12‎ B．小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息相同 C．小麦的基因中A＋T的数量是C＋G数量的1.21倍 D．同一生物不同组织的DNA碱基组成相同 答案　D 解析　大肠杆菌DNA中的值小于猪，说明大肠杆菌DNA所含C—G碱基对的比例较高，而C—G碱基对含三个氢键，所以大肠杆菌的DNA结构稳定性高于猪的，A错误；虽然小麦和鼠的DNA中的值相同，但不能表明二者的碱基序列相同，B错误；基因是有遗传效应的DNA片段，因此无法根据小麦DNA中A＋T和C＋G的数量关系得出基因中A＋T和C＋G的数量关系，C错误。‎ ‎4．对一个基因的正确描述是(　　)‎ ‎①基因是DNA分子上特定的片段　②它的分子结构首先由摩尔根发现　③它决定着某一遗传性状或功能 ‎④它的化学结构不会发生变化 A．①和② B．①和③‎ C．③和④ D．①和④‎ 答案　B 解析　基因是DNA分子上具有遗传效应的片段，决定着某一遗传性状或功能，①、③正确；基因的分子结构是沃森和克里克发现的，②错误；基因的结构在一定的内外环境条件下，可能发生改变，④错误。‎ ‎5．确认两个基因是相同基因的依据是两者(　　)‎ A．位于同一条染色体上 B．位于同源染色体的同一位置 C．控制相对性状 D．具有相同的碱基排列顺序 答案　D 解析　基因中碱基的排列顺序就代表遗传信息，如果两个基因相同，两者的碱基排列顺序一定相同。‎ ‎6．人类14号染色体信息已被破译，总计含87 410 661个碱基对，这一结果于‎2003年1月4日发表在英国科学周刊《自然》杂志上。研究报告称，第14号染色体含有1‎ 12‎ ‎ 050个基因。则平均每个基因含有的碱基数为(　　)‎ A．83 248 B．166 496‎ C．1 050 D．不能确定 答案　D 解析　一个DNA分子中含有多个基因。在基因之间的DNA片段属于间隔区段，这些间隔区段因为没有遗传效应而不属于基因。人类14号染色体上的87 410 661个碱基对并不全属于该染色体上含有的1 050个基因，故不能确定每个基因含有的碱基数。‎ 题组二　DNA片段中的遗传信息 ‎7．下列关于DNA和基因的关系的叙述，正确的是(　　)‎ A．基因是碱基对随机排列而成的DNA片段 B．DNA的碱基排列顺序就代表基因 C．一个DNA分子上有许多个基因 D．组成不同基因的碱基数量一定不同 答案　C 解析　每个DNA分子上有多个基因，它们在染色体上呈线性排列。‎ ‎8．下列从分子水平上对生物体具有多样性或特异性的分析，错误的是(　　)‎ A．碱基对的排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性 B．碱基对的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性 C．一个含2 000个碱基的DNA分子，其碱基对可能的排列方式就有41 000种 D．人体内控制β珠蛋白的基因由1 700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41 700种 答案　D 解析　β珠蛋白基因碱基对的排列顺序是β珠蛋白所特有的，任意改变碱基的排列顺序后，合成的就不一定是β珠蛋白。β珠蛋白基因的碱基对排列顺序是特定的，其碱基对可能的排列方式应小于41 700种。‎ ‎9．由80个碱基组成的DNA分子片段，可由其碱基对组成不同的序列而携带不同的遗传信息，其种类数最多可达(　　)‎ A．4120 B．‎404 C．440 D．260‎ 答案　C 解析　因为DNA分子两条链上的碱基遵循碱基互补配对原则，所以一条链的碱基序列决定了另一条链的碱基序列。根据数学的排列知识，n个不同碱基对的排列有4n种,40个碱基对排列的种类数为440。‎ ‎10．染色体、DNA、基因三者关系密切，下列叙述不正确的是(　　)‎ 12‎ A．每条染色体含一个或两个DNA分子，每个DNA分子上有很多个基因 B．复制、分离和传递，三者都能相伴随而进行 C．三者都是遗传物质，三者都能行使生物的遗传功能 D．在生物的传宗接代过程中，染色体行为决定后两者 答案　C 解析　染色体由DNA和蛋白质组成，是遗传物质的主要载体，不是遗传物质。‎ ‎11．关于基因和染色体的叙述不正确的是(　　)‎ A．基因主要位于染色体上 B．基因在染色体上是由萨顿提出的，而证实基因位于染色体上的是摩尔根 C．果蝇的X染色体比Y染色体短小，因此Y染色体上含有与X染色体对应的全部基因，而X染色体上不具备与Y染色体所对应的全部基因 D．同源染色体同一位置上的基因可能不同，但所控制的性状是同一性状 答案　C 解析　基因主要位于染色体上，线粒体和叶绿体上的基因不在染色体上，A正确；萨顿提出了“基因位于染色体上”这一假说，这一假说由摩尔根证实，B正确；果蝇的X、Y染色体上有同源区段，也有各自特有的非同源区段，C错误；同源染色体同一位置上可以是等位基因，也可以是相同基因，但它们控制的都是同一性状，等位基因控制的是同一性状的不同表现类型，相同基因控制的是同一性状的相同表现类型，D正确。‎ ‎12．(2017·湖北武汉期末)如图表示脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体间的关系。下列有关叙述错误的是(　　)‎ A．D是脱氧核苷酸，其种类取决于C B．基因是具有遗传效应的F片段 C．基因的主要载体是染色体 D．用吡罗红可以检测F在细胞中的分布 答案　D 12‎ 解析　据图示可知，C为含氮碱基，D为脱氧核苷酸，D的种类取决于C碱基，A正确；F为DNA，G为蛋白质，它们共同构成H染色体，基因是具有遗传效应的DNA片段，其主要载体是染色体，B、C正确；用甲基绿可以检测F(DNA)在细胞中的分布，D错误。‎ ‎[综合强化]‎ ‎13．如图表示一个DNA分子上的三个片段A、B、C，请完成下列问题：‎ ‎(1)片段A和C之所以能称为基因，是因为它们都是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)片段A和片段C的不同之处是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)片段A和片段B的不同之处是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)一般情况下，在一个DNA分子中类似于B的片段的长度要____________类似于A的片段的长度。‎ ‎(5)在人类染色体DNA不表达的片段中有一部分是串连重复的序列，它们在个体之间具有显著的差异性，这种短序列应该位于图中的____________。‎ ‎(6)上题中所说的短序列可应用于____________。‎ A．生产基因工程药物 B．侦查罪犯 C．遗传病的产前诊断 D．基因治疗 答案　(1)具有遗传效应的DNA片段，能控制一定的生物性状　(2)其内部的遗传信息即脱氧核苷酸的排列顺序及数目不同　(3)片段B中的碱基序列不携带遗传信息，不具有遗传效应　(4)大于　(5)基因间隔区B　(6)B ‎14．分析下图，回答有关问题：‎ ‎(1)图中B是________，F是________，G是__________。‎ ‎(2)D与A的位置关系是______________________。‎ ‎(3)从分子水平看，D与C的关系是__________________________。‎ 12‎ ‎(4)C的基本组成单位是图中________；D的主要载体是图中的________，除此之外，________和________也是D由亲代传递给子代的载体。‎ ‎(5)在E构成的链中，与1分子G相连接的有__________分子的F和________分子的H。‎ ‎(6)遗传信息是D中________排列顺序。‎ ‎(7)生物的性状遗传主要通过A上的________传递给后代，实际上是通过________的排列顺序来传递遗传信息。‎ 答案　(1)蛋白质　含氮碱基　脱氧核糖　(2)D在A上(呈线性排列)　(3)D是具有遗传效应的C片段　(4)E　A　线粒体　叶绿体　(5)1　2　(6)碱基　(7)D(或基因)　F(或碱基)‎ 解析　(1)染色体主要由DNA和蛋白质组成；脱氧核苷酸由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基组成。(2)基因在染色体上呈线性排列。(3)基因是有遗传效应的DNA片段。(4)组成基因的基本单位是脱氧核苷酸；染色体是基因的主要载体。(5)在DNA分子的一条链中，1个脱氧核糖与1个碱基和2个磷酸基团相连。(6)基因中，碱基的排列顺序储存着遗传信息。(7)生物的性状主要靠基因传递给后代；基因中，碱基的排列顺序储存着遗传信息。‎ ‎15．由于DNA上的“遗传因子”基本都是符合孟德尔的遗传定律的，因此人类可以利用PCR技术合成的DNA进行亲子鉴定，其原理是：首先获取被测试者的DNA，并进行PCR扩增，取其中一样本DNA用限制酶切成特定的小片段，放进凝胶内，用电泳推动DNA小片段分离，再使用特制的“探针”去寻找基因。相同的基因会凝聚在一起，然后利用特别的染料在X光照射下，便会显示由DNA探针凝聚在一起的黑色条码。每个人的条码一半与其母亲的条码吻合，另一半与其父亲的条码吻合。‎ ‎(1)2002年6月，我国第一张18位点的“基因身份证明”在湖北武汉诞生。人的“基因身份证明”是否终身有效？________。理由是___________________________________________。‎ ‎(2)双胞胎或多胞胎的“基因身份证明”是否一定完全相同？________，原因是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)图示某小孩和其母亲以及待测定的四位男性的DNA指纹图谱示意图，请推测该小孩真正生物学上的父亲是________，原因是________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 12‎ 答案　(1)是　因为同一个体的不同生长发育阶段和不同组织的DNA是相同的，所以它有高度的个体特异性和稳定性　(2)不一定　如果是异卵双生的双胞胎，其遗传物质不相同　(3)B　子代遗传物质一半来自父亲，一半来自母亲 解析　(1)同一个体的所有体细胞都是由同一个受精卵有丝分裂而来的，所以DNA相同，具有个体的特异性和稳定性，故“基因身份证明”终身有效。(2)同卵双胞胎DNA相同，但异卵双胞胎DNA不一定相同。(3)对比DNA指纹图谱就会发现孩子的基因有一半与母亲相同，还有一半与B相同，而A、C、D与孩子DNA指纹图谱不相同，所以B是孩子真正生物学上的父亲。‎ 12‎