3.4 基因通常是有遗传效应的DNA片段-【正禾一本通】2024-2025学年高中生物必修2 遗传与进化同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019 单选）

第3章 基因的本质 第4节　基因通常是有遗 传效应的DNA片段 任务一　说明基因与DNA关系的实例 自主预习 合作探究 学以致用 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 任务二　DNA片段中的遗传信息 自主预习 合作探究 学以致用 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 新情境命题 会发光的转基因猴（科学思维） 课堂小结　巩固提升 课下巩固训练(十四) 基因通常是有遗传效应的DNA片段 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 【学习目标】1.生命观念：通过对基因概念的学习，加深对生命物质观和信息观的理解。 2.科学思维：运用归纳与概括、演绎与推理等科学方法分析资料，并得出结论。 3.科学探究：通过转基因生物的性状表现激发学生对生物学知识进行学习、探究的兴趣。 4.社会责任：通过在转基因生物、DNA检测等方面的学习，形成科学的生命观和社会责任感的建立。 部分 DNA 遗传效应 性状 独立性 有遗传效应的DNA片段 阅读教材P57“思考·讨论”，提取有效信息，明确基因与DNA的关系 许多 图甲表示果蝇某一条染色体上的几个基因，图乙表示物质或结构的从属关系： (1)图甲体现了基因与染色体有什么关系？基因都位于染色体上吗？ 提示：①基因在染色体上呈线性排列；②一条染色体上含有多个基因；③染色体是基因的主要载体。不是。真核生物的核基因位于染色体上，质基因位于叶绿体或线粒体中；原核生物的基因位于拟核或质粒中；病毒的基因位于核酸分子中。 (2)染色体主要由DNA和蛋白质构成，DNA分子数目与基因数目相同吗？构成基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相同吗？说明了什么？ 提示：DNA分子数目少于基因数目。构成基因的碱基总数少于DNA分子的碱基总数。说明一个DNA上有许多个基因，DNA分子中的基因不一定是连续排列的。 (3)图乙表示染色体、基因、DNA、脱氧核苷酸之间的关系，则a、b、c、d分别代表什么？ 提示：a为染色体，b为DNA，c为基因，d为脱氧核苷酸。 【归纳总结】　基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸之间的关系 1.下列关于基因、DNA和染色体的叙述，错误的是(　　) A.细胞生物的遗传物质一定是DNA B.一个DNA分子上有多个基因 C.分裂后期染色体上只能含有一个DNA分子 D.基因通常是具有遗传效应的DNA片段 解析：选C。细胞生物含有DNA和RNA两种核酸，但遗传物质一定是DNA，A正确；一个DNA分子上有许许多多的基因，一个基因只是DNA上的一个片段，B正确；减数分裂Ⅰ后期一条染色体上同时含有两个DNA分子，C错误；生物的性状由基因控制，基因通常是具有遗传效应的DNA片段，D正确。 2.(2024·浙江嘉兴高一检测)在真核生物中，关于染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸之间具有一定的逻辑关系，下列叙述错误的是(　　) A.在DNA分子中，一个脱氧核苷酸中的磷酸与脱氧核糖之间以磷酸二酯键相连 B.在真核生物中，基因是具有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上可含有成百上千个基因 C.一个基因含有多个脱氧核苷酸，基因的特异性是由脱氧核苷酸排序决定的 D.染色体是DNA的主要载体，一条染色体上含有1个或2个DNA分子 解析：选A。磷酸二酯键是两个相邻的核苷酸相互连接时经脱水缩合形成的，一个脱氧核苷酸中没有磷酸二酯键，A错误；在真核生物中，基因是有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上含有许多个基因，B正确；基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，且脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序代表遗传信息，也决定了基因的特异性，C正确；DNA主要分布在染色体上，一条染色体含1个DNA分子，经过DNA复制后一条染色体上含有2个DNA分子，D正确。 3.(2024·山东济宁高一检测)每种生物的基因数量远多于这种生物的染色体数量。果蝇X染色体上基因的相对位置如图。下列叙述正确的是(　　) A.朱红眼基因与深红眼基因是控制果蝇眼色的一对等位基因 B.基因在染色体上呈线性排列 C.果蝇每条染色体上基因数目一定相等 D.位于性染色体上的基因，其控制的性状均与性别的形成有关 解析：选B。朱红眼基因与深红眼基因都位于X染色体上，属于非等位基因，A错误；染色体是基因的主要载体，且呈线性排列，B正确；果蝇每条染色体上基因数目不一定相等，C错误；位于性染色体上的基因，其控制的性状并不都与性别的形成有关，如果蝇的白眼和红眼基因，D错误。 千变万化 特定 物质基础 DNA片段 RNA片段 1.遗传信息蕴藏在4种碱基的 之中。 2.DNA分子的多样性和特异性 (1)多样性：碱基的排列顺序 。 (2)特异性：碱基 的排列顺序，构成了DNA分子的特异性。 (3)意义：DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的 。 3.基因的概念 (1)基因通常是有遗传效应的 。 (2)有些病毒的遗传物质是RNA，对这些病毒而言，基因就是有遗传效应的 。 排列顺序 (2)那么你与你同桌相比，这个基因的脱氧核苷酸序列完全相同的可能性为多少？这说明基因的什么特点？ 提示：1/(417×417)。说明基因的特异性。 假设人类基因组中1号染色体上第1个基因由17个碱基对随机排列构成： (1)该基因的17个碱基对可以排列出大约多少种基因？这说明了基因的什么特性？ 提示：417种基因。说明了基因的多样性。 1.(2024·山西太原高一期中)太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光，此种水母的DNA分子上有一段长度为5 170个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。已知遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中，则绿色荧光蛋白基因的碱基排列顺序有(　　) A.1种 B.4种 C.45 170种 D.无法确定 解析：选A。DNA分子具有多样性和特异性的特点。水母的DNA分子上有一段长度为5 170个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因，每一个基因有其独特的碱基排列顺序，所以绿色荧光蛋白基因的碱基排列顺序有1种，A正确，B、C、D错误。 2.科学家发现，有些单个基因竟然会“跳舞”，即从染色体的一个位置跳到另一个位置，甚至从一条染色体跳到另一条染色体上，这种能跳动的基因被称为转座子。下列相关说法错误的是(　　) A.转座子中不一定含有遗传信息 B.转座子一定存在于DNA分子中 C.转座子是具有遗传效应的DNA片段 D.转座子不会引起基因数目的变化 解析：选A。转座子是单个基因，基因通常是具有遗传效应的DNA片段，碱基的排列顺序代表遗传信息，一定含有遗传信息，A错误，C正确；转座子是单个的基因，可以在染色体上进行位置转移，说明属于DNA分子，B正确；转座子是基因位置的改变，故基因数目不变，D正确。 3.(2024·河南郑州高一期中)从DNA的双螺旋结构到现代基因组测序，一代又一代科学家奋力前行，揭开了基因的奥妙。下列叙述正确的是(　　) A.乳酸菌的基因在染色体上呈线性排列 B.对果蝇进行基因组测序，需要测定4条染色体上的DNA C.艾滋病病毒的基因是有遗传效应的RNA片段 D.人体胰岛素基因由n个碱基对组成，其碱基对的排列方式有4n种 解析：选C。乳酸菌是原核生物，没有染色体，A错误；对果蝇进行基因组测序，需要测定3条常染色体＋X、Y染色体，共5条染色体上的DNA，B错误；艾滋病病毒的遗传物质是RNA，其基因是有遗传效应的RNA片段，C正确；人体胰岛素基因是特定基因，其碱基对的排列方式是确定的，只有1种，D错误。 2008年，诺贝尔化学奖颁给了在绿色荧光蛋白(GFP)的发现以及改造方面做出突出贡献的三位科学家，科学家研究出了荧光蛋白发光机理，以及通过改良GFP遗传基因而改变了氨基酸的序列，开发出了荧光波长变长或变短，能发出不同颜色的光的变异型GFP。这些变异型可以做到虽然在同一个细胞里，却可以根据发光颜色的不同来同时显示多个蛋白质的不同机能。我国科学家用绿色荧光蛋白基因转入的多能干细胞(ESCs)注入食蟹猴的胚胎中获得了身体和多种器官发绿色荧光的嵌合猴。 1.考查推理能力 (1)水母中绿色荧光蛋白基因在小鼠体内表达说明____________________________。 2.考查迁移运用能力 (2)绿色荧光蛋白基因是以______________的方式进行复制的，产生含有绿色荧光蛋白基因的细胞分裂方式是______________。 (3)ESCs在猴子体内具有__________、__________生成多种组织的潜能；绿色荧光蛋白基因的遗传效应是指__________________________________。 解析：(1)水母中绿色荧光蛋白基因在小鼠体内表达说明基因具有遗传效应。(2)基因通常是有遗传效应的DNA片段，因此基因的复制方式为半保留复制，产生含有绿色荧光蛋白基因的细胞为体细胞，分裂方式为有丝分裂。(3)多能干细胞具有分裂和分化能力，绿色荧光蛋白基因的遗传效应是指能够指导绿色荧光蛋白的合成。 答案：(1)基因具有遗传效应　(2)半保留复制　有丝分裂　(3)分裂　分化　能够指导绿色荧光蛋白的合成　 【教材答疑】 问题探讨　　　　　　　　　　 P57 1.因为外源生长激素基因整合到转基因鲤鱼的DNA中，并发挥了合成生长激素的作用，而生长激素可使鲤鱼的生长速率加快。 2.导入的是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列。 思考·讨论 P57 1.生物体内的DNA分子数目少于基因数目。生物体内所有基因的碱基总数少于DNA分子的碱基总数。这说明基因是DNA片段，基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将其分隔开的。 2.基因能够指导相应蛋白质的合成、控制生物体的性状等。使鲤鱼的生长速率加快。 3.基因是有遗传效应的DNA片段。 P58 1.4100种。 2.碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性。DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。 3.在人类的DNA中，脱氧核苷酸序列的多样性表现为每个人的DNA几乎不可能完全相同。因此，DNA能像指纹一样用来鉴定个人身份。 4.不是。基因的碱基序列都有特定的排列顺序。 [练习与应用·P59] 一、概念检测 1.B 2. 二、拓展应用 1.最可能采取DNA鉴定的方法。因为每种生物的DNA具有特异性，只有将“山羊”的DNA与中华斑羚的DNA进行比对，才能确定这种“山羊肉”是否来自国家二级保护动物中华斑羚。 2.DNA具有多样性和特异性，而生物体的表型由DNA决定，所以人的面部特征完全一样的可能性很小，故人脸识别技术可行。 【体系构建】 【核心语句】 1.遗传信息蕴藏在DNA(RNA)4种碱基的排列顺序中。 2.基因通常是有遗传效应的DNA片段，对少数病毒而言，基因是有遗传效应的RNA片段。 3.DNA分子具有多样性：DNA中碱基对的排列顺序千变万化决定了DNA的多样性。 4.每个特定的DNA分子都有特定的碱基排列顺序，即基因的特异性。 5.一条染色体上含有一个或两个DNA分子，一个DNA分子含有若干个基因。 一、选择题 1.研究表明，人类的体细胞中有23对染色体，却携带有几万个基因。这一事实说明(　　) A.一条染色体上有许多个基因 B.一条染色体上只有一个基因 C.基因只存在于染色体上 D.染色体只由基因构成 解析：选A。基因在染色体上呈线性排列，一条染色体上有许多基因，A正确，B错误；细胞质基因不存在于染色体上，C错误；基因通常是具有遗传效应的DNA片段，而染色体主要由DNA和蛋白质构成，D错误。 2.(2024·江苏南通高一检测)下列关于DNA和基因的说法中正确的是(　　) A.DNA分子一条链的相邻两个基本单位A和T通过氢键相连 B.DNA分子中，每个脱氧核糖都连着两个磷酸基团和一个碱基 C.基因碱基排列顺序的多样性决定了基因的多样性 D.基因在染色体上呈线性排列，大肠杆菌无染色体就无基因 解析：选C。在DNA分子中，相邻的两个碱基由脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖连接，A错误。环状DNA分子中，每个脱氧核糖都连着两个磷酸基团和一个碱基；链状DNA分子中，3′末端的脱氧核糖只连接了一个磷酸基团和一个碱基，B错误。一个基因含有许多个脱氧核苷酸，不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序不同，这决定了基因的多样性，C正确。基因在染色体上呈线性排列，大肠杆菌无染色体，但是有基因，D错误。 3.(2024·河北保定高一期末)基因通常是有遗传效应的DNA片段。下列选项不能作为支持该论点的论据是(　　) A.DNA由核苷酸组成，其结构具有多样性和特异性 B.大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，在DNA分子上分布了大约4.4×103个基因 C.严查偷猎的执法部门用基因检测技术在某餐馆检查出用中华斑羚肉代替山羊肉的违法行为 D.导入了外源生长激素基因的转基因鲤鱼的生长速率比野生鲤鱼的快 解析：选A。DNA由核苷酸组成，其结构具有多样性和特异性，这说明DNA可以携带遗传信息，但不能说明DNA上具有遗传效应的片段就是基因，A符合题意；大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，在DNA分子上分布了大约4.4×103个基因，说明基因是DNA上的片段，B不符合题意；执法部门用基因检测技术检测出了中华斑羚的基因和山羊基因的不同，C不符合题意；导入了外源生长激素基因的转基因鲤鱼的生长速率比野生鲤鱼的快，说明基因能控制生物的性状，D不符合题意。 4.(2024·山西忻州高一期中)下图中A～H分别表示细胞内与基因有关的物质或结构。下列相关叙述正确的是(　　) A.组成细胞生物基因的单糖B有2种 B.C表示A、C、U、G 4种碱基 C.一条H上只能携带1个F分子 D.E是具有遗传效应的F片段，其在 H上呈线性排列 解析：选D。组成细胞生物基因的单糖B有1种，即脱氧核糖，A错误；C表示A、C、T、G 4种碱基，B错误；一条H(染色体)上可能携带1个或2个F(DNA)分子，C错误；基因是控制生物体性状的基本单位，是具有遗传效应的F(DNA)片段，且基因在H(染色体)上呈线性排列，D正确。 5.科学研究发现，未经人工转基因操作的番薯都含有农杆菌的部分基因，而这些基因的遗传效应促使番薯根部发生膨大产生了可食用部分，因此番薯被人类选育并种植。下列相关叙述错误的是(　　) A.农杆菌这些特定的基因可以在番薯细胞内复制 B.农杆菌的基因由四种脱氧核苷酸按照一定的顺序排列而成 C.所有生物的基因都是有遗传效应的 DNA 片段 D.农杆菌这些特定的基因可能在自然条件下转入了番薯细胞 解析：选C。农杆菌这些特定的基因可以在番薯细胞内复制，这些基因的遗传效应促使番薯根部发生膨大产生了可食用部分，A正确；农杆菌的基因由四种脱氧核苷酸按照一定的顺序排列而成，核苷酸的排列顺序蕴含着遗传信息，B正确；不是所有生物的基因都是有遗传效应的 DNA 片段，RNA病毒的基因是有遗传效应的RNA片段，C错误；科学研究发现，未经人工转基因操作的番薯都含有农杆菌的部分基因，故推测农杆菌这些特定的基因可能在自然条件下转入了番薯细胞，D正确。 6.(2024·安徽合肥高一期中)我国科学家已成功将正常酿酒酵母细胞中的全部16条染色体融合，创建了1条线型融合染色体。将这条染色体移植到去核的酿酒酵母细胞后，细胞依然能够存活，并表现出相应的生命特性。下列叙述错误的是(　　) A.该条人造单染色体上含有多个基因 B.该条人造单染色体由DNA和蛋白质构成 C.该条人造单染色体可能执行16条染色体的功能 D.该条人造单染色体复制后含有1个亲代DNA分子和1个子代DNA分子 解析：选D。染色体上有许多基因，据此可知，该条人造单染色体上含有多个基因，A正确；染色体由DNA和蛋白质构成，B正确；“将正常酿酒酵母细胞中的全部16条染色体融合，创建了1条线型融合染色体。将这条染色体移植到去核的酿酒酵母细胞后，细胞依然能够存活，并表现出相应的生命特性”，因此该条人造单染色体可能执行16条染色体的功能，C正确；DNA复制方式为半保留复制，故该条人造单染色体复制后含2个DNA分子，而且每个DNA分子中各有一条单链是亲代DNA分子的单链，D错误。 7.(2024·湖南长沙高一质检)如图表示果蝇某染色体上的几个基因。下列相关叙述正确的是(　　) A.图示DNA上有多个基因，且这些基因是连续的 B.图示每个基因都是特定的DNA片段，有特定的遗传效应 C.图示4种基因的脱氧核苷酸的种类和数量均不相同 D.图中各基因在一个个体上均表达，并表现出相应性状 解析：选B。基因通常是有遗传效应的DNA片段，DNA上有的片段不是基因，A错误；图示每个基因都是特定的DNA片段，有特定的遗传效应，B正确；图示4种基因的脱氧核苷酸的种类相同，均为4种，C错误；由于基因的选择性表达，图中基因在一个个体中不一定都表达，即使都表达，由于基因之间的相互作用，也不一定表现出相应的性状，D错误。 二、非选择题 8.(2024·广西桂林高一质检)下图表示一个DNA分子上的三个片段A、B、C，请回答下列问题： (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联重复的序列，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__________。 答案：(1)一段具有遗传效应的DNA片段　(2)其内部的遗传信息即脱氧核苷酸的排列顺序或数目不同　(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)基因间区域B 【综合提升练】 一、选择题 1.(2024·烟台高一期中)拟南芥AtNX1基因编码一个位于液泡膜上的转运蛋白，将Na＋逆浓度梯度转运至液泡内，以降低Na＋的毒害。研究人员将AtNX1基因转化到了烟草中。下列说法错误的是(　　) A.AtNX1基因可提高烟草的抗盐性 B.Na＋进入液泡内的转运方式为主动运输 C.该基因只有在拟南芥中具有遗传效应 D.该基因的特异性在于脱氧核苷酸的排列顺序 解析：选C。由题可知，AtNX1基因可将Na＋逆浓度梯度转运至液泡内降低Na＋的毒害，以此提高烟草的抗盐性，A正确；Na＋逆浓度梯度进入液泡内，故Na＋进入液泡内的转运方式为主动运输，B正确；该基因在其他生物体内也可能具有遗传效应，C错误；该基因的特异性在于脱氧核苷酸(或碱基)特定的排列顺序，D正确。 2.(2024·福建宁德高一期中)如图所示为某人染色体组成图和染色体与DNA的关系示意图。据图分析，下列说法正确的是(　　) A.①表示性染色体，由DNA和蛋白质组成 B.②是蛋白质，其中储存着大量的遗传信息 C.此人正常体细胞中染色体组成为22对＋XX D.此人正常生殖细胞中染色体组成为11对＋X 解析：选C。①表示常染色体，XX表示性染色体，染色体由DNA和蛋白质组成，A错误；②是蛋白质，不储存遗传信息，③是DNA分子，其中储存着大量的遗传信息，B错误；由图可知，此人的性染色体是XX，此人正常体细胞中染色体组成为22对＋XX，C正确；人的体细胞中染色体成对存在，生殖细胞中成单存在，此人正常生殖细胞中染色体组成为22条＋X，D错误。 3.(2024·辽宁丹东高一期中)沃森和克里克发现了DNA双螺旋结构，开启了分子生物学时代，DNA条形码技术就是一种利用一个或者多个特定的小段DNA进行物种鉴定的分子生物学技术。下图展示的中药材DNA条形码就是中药材的基因身份证。下列叙述错误的是(　　) A.DNA双螺旋结构的发现运用了模型构建法 B.中药材遗传信息的“条形码”源于DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序 C.不同种类中药材细胞的DNA分子不同，不同DNA分子水解产物种类不同 D.利用DNA条形码可以鉴定物种及物种间亲缘关系 解析：选C。DNA双螺旋结构的发现运用了模型构建法，DNA双螺旋结构为物理模型，A正确；中药材的遗传物质是 DNA，遗传信息就储存在脱氧核苷酸的排列顺序中，B正确；不同种类的中药材细胞中的 DNA 分子不同，但不同的 DNA分子彻底水解的产物是相同的，都是磷酸基团、脱氧核糖和4种含氮碱基，C错误；由于DNA分子具有特异性，因此利用DNA条形码可以鉴定物种及物种间亲缘关系，D正确。 二、非选择题 4.植物的叶绿体进行光合作用的遗传会受叶绿体DNA(cpDNA)的控制，cpDNA是环状双链DNA。回答下列问题： (1)由cpDNA控制的性状的遗传______(填“遵循”或“不遵循”)孟德尔的分离定律。 (2)cpDNA分子中，1个脱氧核糖上连接的磷酸基团和含氮碱基的数量分别是______个和______个。若设植物叶肉细胞中染色体DNA的嘌呤碱基总和与嘧啶碱基总和的比值为x，cpDNA的嘌呤碱基总和与嘧啶碱基总和的比值为y，则x、y的大小关系为________。 (3)cpDNA上的基因能在叶绿体中表达，推测叶绿体中含有________(填细胞器)；1个cpDNA分子上有多个基因，cpDNA与基因的关系可以简述为________________________________________________________________________。 解析：(1)有性生殖生物的细胞核基因的遗传遵循孟德尔遗传定律，由于cpDNA位于细胞质，细胞质中的遗传物质的遗传不遵循孟德尔的分离定律。(2)cpDNA 是环状双链DNA，cpDNA分子中每个脱氧核糖上连接2个磷酸基团和1个含氮碱基。双链DNA分子中，嘌呤碱基总和与嘧啶碱基总和总是相等的，因此x＝y。(3)cpDNA上的基因能在叶绿体中表达，可推测叶绿体中应含有核糖体；基因通常是有遗传效应的DNA 片段，cpDNA 与基因的关系可以简述为基因是cpDNA 上有遗传效应的片段。 答案：(1)不遵循　(2)2　1　x＝y　(3)核糖体　基因是cpDNA上有遗传效应的片段 $$