第3章 第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中生物学必修第二册（人教版2024）

第4节　基因通常是有遗传效应的DNA片段 (见学生用书P69)　　[课标要求]1.概述多数生物的基因是DNA的功能片段，有些病毒的基因在RNA上(生命观念)。2.尝试运用数学方法来分析DNA中脱氧核苷酸序列和遗传信息的多样性(科学思维)。 知识点1　说明基因与DNA关系的实例 1．教材“思考·讨论”中资料1和3说明基因中的碱基数目只是DNA分子碱基总数的一部分，可推测每个DNA分子上有__许多__个基因，只有__部分__碱基参与基因的组成，结论是基因是__特定的DNA__片段。 2．教材“思考·讨论”资料2中绿色荧光与基因有关，且基因具有一定的独立性，可推测基因能控制生物体的__性状__，结论是基因具有特定的__遗传效应__。 3．由上述材料可知：基因通常是有遗传效应的DNA片段。 知识点2　DNA片段中的遗传信息 1．遗传信息：指基因中的脱氧核苷酸的排列顺序。不同基因的脱氧核背酸的排列顺序不同，含有的遗传信息不同。 2．DNA分子的多样性和特异性 (1)多样性：DNA分子中共有__4__种类型的碱基，但是碱基的__数目__却可以成千上万，形成的碱基的__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，构成了DNA分子的特异性。 3．生物体多样性和特异性与DNA的关系：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。 4．基因的本质：基因通常是__有遗传效应__的__DNA__片段。 5．有些病毒的遗传物质是RNA，如人类免疫缺陷病毒(艾滋病病毒)、流感病毒等。对这类病毒而言，基因就是__有遗传效应的RNA片段__。 思考：生物体内所有基因的碱基总数与生物体内DNA分子的碱基总数相等吗？为什么？ 提示　不相等。基因通常是DNA中有遗传效应的片段，DNA中还有非基因片段，故生物体内所有的DNA分子的碱基总数多于所有基因的碱基总数。 阅读教材P58、59“思考·讨论” 1．如果是100个碱基对组成1个基因，可能组合成多少种基因？ 4100种 2．怎样理解DNA的多样性和特异性？你能从DNA的结构特点分析生物体具有多样性和特异性的原因吗？ 碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性，而碱基的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性。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。 探究点1　基因与DNA、染色体的关系 1．每条染色体上含有一个或者两个(染色体复制后、着丝粒分裂前)DNA分子，每个DNA分子中含有许多个基因，每个基因都是特定的DNA片段，具有特定的遗传效应。 2．脱氧核苷酸排列顺序的特异性和多样性决定了基因的特异性和多样性。 3．真核生物的基因载体主要是染色体，另外还有线粒体和叶绿体；原核生物的基因载体主要是拟核，另外还有质粒。 4．基因在染色体上一般呈线性排列。 【例1】 染色体、DNA、基因三者关系密切，下列叙述不正确的是(　　) A．每条染色体含一个或两个DNA分子，每个DNA分子上有多个基因 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作用 D．在真核生物的生殖过程中，染色体行为决定后两者 答案　C 解析　基因通常是有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上有许多个基因，通常每条染色体上含有一个DNA分子，染色体复制后，每条染色体含有两个DNA分子，A项正确；染色体是DNA与基因的主要载体，三者的行为存在平行关系，即染色体行为变化决定DNA和基因的行为变化，B、D项正确；染色体、DNA、基因三者中，只有DNA是遗传物质(基因是遗传物质的结构和功能单位)，C项错误。 【例2】 下列有关基因的叙述，正确的是(　　) A．每条染色体上含有的基因数目相同 B．蓝细菌的基因主要分布在染色体上 C．基因是DNA的基本组成单位 D．性染色体上的基因不都参与控制生物的性别 答案　D 解析　一条染色体上含有许多基因，但每条染色体上所含基因的数目不一定相同，A项错误；蓝细菌为原核生物，没有染色体，B项错误；DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，C项错误；性染色体上的基因不都参与控制生物的性别，如红绿色盲基因，D项正确。 (1)有些病毒的遗传物质是RNA，其遗传信息就储存于RNA片段中。 (2)对于真核细胞来说，染色体是DNA的主要载体，有少量DNA分布在叶绿体和线粒体中。而基因通常是具有遗传效应的DNA片段，因此可理解为：染色体是基因的主要载体，线粒体和叶绿体中也含有基因。 (3)对于原核细胞来说，拟核中的DNA分子是裸露的，并没有与蛋白质结合而构成染色体。 探究点2　DNA片段中的遗传信息 1．如果一个DNA中含有n个碱基对，那么碱基对的排列方式就有4n种，而不是42n种。因为一个DNA有两条链，只要其中一条链的碱基排列顺序确定了，另一条链的碱基排列顺序根据碱基互补配对原则也就确定了。 2．不同的碱基排列顺序代表了不同的遗传信息，因此，DNA能够储存大量的遗传信息。 【例3】 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．碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性 B．碱基特定的排列顺序，构成了每个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特定的，D项错误。 【例4】 由80个碱基组成的DNA分子片段，可因其碱基对的排列顺序不同而携带不同的遗传信息，其种数最多可达(　　) A．4120 B．1202 C．440 D．260 答案　C 解析　因为DNA分子的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互补链的碱基序列。因此n个不同碱基对的排列方式有4n种，即40个碱基对的排列种类就有440种。 核心知识小结 [网络构建] [答题必备] 1．基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息 (1)每条染色体上含有一个或两个(复制后)DNA分子，每个DNA分子上有许多个基因，每个基因通常都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应。 (2)遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中，而DNA片段并不都携带遗传信息。基因通常是有遗传效应的DNA片段。 2．脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性：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。 3．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。 1．下列关于遗传信息的说法，不正确的是(　　) A．基因的脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息 B．遗传信息的传递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　生物体表现出来的性状是由遗传信息控制形成的，受环境因素的影响。 2．下列关于基因的叙述，不正确的是(　　) A．随机排列的脱氧核苷酸序列均可构成基因 B．不同的基因含有不同的遗传信息 C．每个基因都有其特定的遗传效应 D．基因在染色体上呈线性排列 答案　A 解析　基因是有遗传效应的DNA片段，DNA分子的碱基对的排列顺序蕴藏着遗传信息。随机排列的脱氧核苷酸序列不能构成基因，A项错误；不同的基因中碱基的排列顺序不同，含有不同的遗传信息，B项正确；每个基因的碱基的排列顺序都是特定的，都有其特定的遗传效应，C项正确；摩尔根及其学生发明了测定基因位于染色体上的相对位置的方法，并绘出了第一个果蝇各种基因在染色体上相对位置的图示，说明基因在染色体上呈线性排列，D项正确。 3．下列对一个基因正确的描述是(　　) ①它通常是DNA分子上特定的片段　②它的分子结构首先由孟德尔发现　③它决定某一遗传性状或功能　④它的化学结构不会发生变化 A．①② B．①③ C．③④ D．①④ 答案　B 解析　基因的结构不是孟德尔首先发现的，在孟德尔的年代，人们还没有条件分析出基因的结构，②错误；基因的化学结构在某种条件下可能发生变化，如DNA复制过程中出现碱基配对错误，④错误。 4．下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，错误的是(　　) A．在DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸和一个碱基 B．基因是具有遗传效应的DNA或RNA片段，一个DNA分子上可含有成百上千个基因 C．一个基因含有许多个脱氧核苷酸，基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的 D．染色体是DNA的载体，一条染色体上含有1个或2个DNA分子 答案　A 解析　在DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的一般是两个磷酸和一个碱基，A项错误；基因是具有遗传效应的DNA或RNA(RNA病毒)片段，一个DNA分子上可含有成百上千个基因，B项正确；一个基因含有许多个脱氧核苷酸，基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的，不同基因，其脱氧核苷酸的排列顺序不同，C项正确；染色体是DNA的载体，一条染色体上含有1个(未复制)或2个(完成复制)DNA分子，D项正确。 5．如图表示细胞内与基因有关的物质或结构，请仔细阅读并回答问题： 元素(a)―→―→e―→基因(f)―→gi (1)细胞内的遗传物质是[　　]___ _____________。基因和它的关系是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)e和g的关系是_______________________________________________，g被彻底水解后的产物可用字母________表示。 (3)f和i的位置关系是______________________________。 (4)1个i与g有两种比例关系：__________和________。 (5)每个g中含有________个f，每个f可以由________个e组成，e有________种。 (6)g的空间结构一般表现为______________。若其中＝0.5，则A占总碱基数的比例为________，其单链之一的 为________。 解析　由题意可知，a代表组成基因的元素C、H、O、N、P；b、c、d代表磷酸、脱氧核糖、含氮碱基；e代表4种脱氧核苷酸；g代表DNA；h代表蛋白质；i代表染色体。双链DNA中，A＝T、C＝G。又因为(C＋G)/(A＋T)＝1/2，所以A＋T占总数的2/3，A占总数的1/3。 答案　(1)g　DNA　基因通常是具有遗传效应的DNA片段，1个 DNA分子上含有许多个基因　(2)脱氧核苷酸是DNA的基本组成单位 b、c、d　(3)基因在染色体上呈线性排列 (4)1∶1　1∶2　(5)许多　成百上千　4　(6)规则的双螺旋结构　1/3　1/2 学科网（北京）股份有限公司 $$