内容正文:
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
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第3章 基因的本质
生物学•必修2 遗传与进化(配RJ版)
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第3章 基因的本质
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课前新知导学
01
02
CONTENTS
04
课堂互动探究
知能达标训练
03
随堂巩固演练
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第3章 基因的本质
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知能达标训练
04
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第3章 基因的本质
生物学•必修2 遗传与进化(配RJ版)
1
学习目标
1.举例说出DNA与基因、遗传信息间的关系
生命观念、科学思维
2.举例说出基因通常是有遗传效应的DNA片段
生命观念、科学思维
3.理解基因多样性和特异性的原因
生命观念、科学思维
一、说明基因与DNA关系的实例
二、DNA片段中的遗传信息
1.遗传信息:DNA分子中4种碱基的排列顺序。
2.特点
(1)多样性:碱基排列顺序的千变万化。
(2)特异性:每一个DNA分子有特定的碱基排列顺序。
(3)稳定性:DNA分子的结构较稳定。
3.与生物体多样性和特异性的关系
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.基因概念:基因通常是有遗传效应的DNA片段。有些病毒的基因是有遗传效应的RNA片段。例如,遗传物质为RNA的人类免疫缺陷病毒(艾滋病病毒)、流感病毒等。
古代常用滴血认亲的方式进行亲子鉴定,结果并不准确。现代则用DNA指纹技术,准确度极高。请对以下相关叙述进行判断:
(1)碱基排列顺序的千变万化,构成了DNA分子的多样性。( )
(2)遗传信息是指DNA中的碱基排列顺序。( )
探究点一 基因、DNA、染色体的关系
1.阅读教材P57~58“思考·讨论,分析基因与DNA的关系”,思考下列问题:
(1)通过材料1能得到什么结论?
提示:DNA分子数目<基因数目,基因的碱基总数<DNA分子的碱基总数。
(2)通过材料2能得到什么结论?
提示:基因是特定的DNA片段,可以切除,可以拼接到其他生物的DNA上去,从而获得某种性状的表达。
(3)通过材料3能得到什么结论?
提示:基因是DNA的一小部分。
(4)从材料1和3得出什么、从材料2得出什么?
提示:材料1和3得出:基因是有遗传效应的DNA的片段。
材料2得出:基因具有特定的遗传效应,能够控制生物性状。
2.下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,请分析回答:
(1)图甲体现了基因与染色体有什么关系?基因都在染色体上吗?
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)一条染色体上有几个DNA分子?一个DNA分子中有很多个基因,这些基因是不是连续排列的?
提示:一条染色体上有1个或2个DNA分子。一个DNA分子中基因并非连续排列的,基因之间有一些碱基序列不属于基因。
(3)图乙中表示染色体、基因、DNA、脱氧核苷酸之间的关系,则a、b、c、d分别是什么?
提示:a为染色体,b为DNA,c为基因,d为脱氧核苷酸。
染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系
(1)基因的本质:基因通常是有遗传效应的DNA片段,一个DNA分子含有多个基因。
(2)基因与脱氧核苷酸的关系:一般来说,脱氧核苷酸是基因的基本单位,每个基因含有成千上万个脱氧核苷酸。
(3)基因与染色体的关系:染色体是基因的主要载体,基因在染色体上呈线性排列。
(4)基因的功能:基因是控制性状的结构、功能单位,特定基因控制相应的性状。
(5)基因与遗传信息的关系:基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息。不同的基因具有不同的脱氧核苷酸排列顺序。
1.(2025·广东佛山高一质检)下图表示染色体、DNA、基因三者之间的关系,下列关于三者之间关系的叙述,错误的是( )
A.都能复制、分离和传递,且三者行为一致
B.染色体的任一片段均可称作基因
C.每条染色体含有1个或2个DNA分子,DNA分子上含有多个基因
D.在生物的细胞核遗传中,染色体的行为决定着DNA和基因的行为
解析 染色体、DNA和基因都能复制、分离和传递,且三者行为一致,A正确;基因通常是有遗传效应的DNA片段,B错误;每条染色体一般含1个DNA分子,复制后含有2个DNA分子,DNA分子上往往含有多个基因,C正确;在生物的细胞核遗传中,染色体的行为决定着DNA和基因的行为,D正确。
答案 B
2.(2025·南阳高一期末)下图为某昆虫一条染色体上几个基因的示意图。下列叙述正确的是( )
A.图中的4个基因在该昆虫所有体细胞中都能表达
B.图中的4个基因是一条染色体上的非等位基因
C.图中4个基因的碱基数相同,但碱基对的排列顺序不同
D.图中的4个基因的遗传遵循自由组合定律
解析 图中的4个基因不会在该昆虫所有体细胞中都表达,基因选择性表达使生物体出现多种多样的体细胞,A错误;等位基因是指同源染色体上同一位置上控制一对相对性状的基因,图中的4个基因是一条染色体上的非等位基因,B正确;由于省略号处碱基对的数目未知,因此图中4个基因的碱基数不一定相同,C错误;图中的4个基因是位于一条染色体上,不遵循自由组合定律,D错误。
答案 B
探究点二 DNA片段中的遗传信息
如图是人类某染色体上DNA的片段,含有基因A、基因b和无遗传效应的片段M。请思考:
(1)基因A和b的本质区别是什么?
提示:不同基因的本质区别在于其脱氧核苷酸序列不同。
(2)为什么一个含有2n个碱基的DNA分子有4n种碱基排列顺序,而不是42n种?
提示:因为一个DNA分子有两条链,两条链上的碱基互补配对,只要其中一条链上的碱基排列顺序确定,另一条链上的碱基排列顺序也就确定了,故只考虑DNA分子中一条链上碱基的种类和排列顺序即可。
(3)假设长度为17个碱基对的脱氧核苷酸序列组成一个基因,那么这17个碱基对可以排列出大约多少种基因?这说明了遗传信息的什么特性?
提示:417。说明了遗传信息的多样性。
(4)假设人类基因组中第1号染色体上第1个基因长度为17个碱基对随机排列构成的,那么与你的朋友相比,这个基因的脱氧核苷酸序列完全相同的可能性是多少?这说明遗传信息的什么特性?
提示:1/(417×417),概率很小,说明了遗传信息的特异性。
1.基因的多样性和特异性
(1)多样性:基因中碱基对的排列顺序千变万化决定了DNA的多样性。
(2)特异性:每个特定的基因都有特定的碱基排列顺序,即基因的特异性。
2.生物多样性与DNA多样性的关系
DNA(基因)多样性 eq \o(⥫====⥬,\s\up17(决定),\s\do15(根本原因))蛋白质多样性 eq \o(⥫====⥬,\s\up17(体现),\s\do15(直接原因))生物多样性
(1)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。
(2)生物体的多样性和特异性是DNA多样性和特异性的客观体现。
3.决定DNA分子的多样性和特异性的是( )
A.脱氧核苷酸链上磷酸和脱氧核糖的排列特点
B.嘌呤总数与嘧啶总数的比值
C.碱基互补配对原则
D.碱基排列顺序
解析 DNA分子的多样性主要表现为碱基排列顺序的千变万化;特异性主要表现为每个特定的DNA分子的碱基都有特定的排列顺序。
答案 D
4.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.碱基的排列顺序千变万化,构成了DNA的多样性
B.碱基特定的排列顺序,构成了每一个DNA分子的特异性
C.一个含2000个碱基的DNA分子,其碱基对可能的排列方式就有41000种
D.人体内合成β珠蛋白的基因长度为1700个碱基对,其碱基对可能的排列方式有41700种
解析 DNA的多样性是指碱基排列顺序的千变万化,DNA的特异性是指每一个DNA分子的碱基具有特定的排列顺序,A、B正确;2000个碱基组成1000个碱基对,其碱基对可能的排列方式就有41000种,C正确;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,合成的不一定是β珠蛋白,其碱基对的排列方式只有1种,D错误。
答案 D
[构建课堂要点]
[检测学习效果]
1.下列有关DNA多样性的叙述,正确的是( )
A.DNA多样性的原因是DNA分子空间结构千变万化
B.含有200个碱基的DNA分子,碱基对可能的排列方式有4200种
C.DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的基础
D.DNA的多样性是指一个DNA分子上有许多个基因
解析 DNA的多样性是指DNA分子中碱基排列顺序的千变万化;含有200个碱基的DNA分子中,碱基对可能的排列方式有4100种。
答案 C
2.如图表示果蝇某一条染色体上的几个基因,相关叙述中不正确的是( )
A.观察图示可知,基因在染色体上呈线性排列
B.图示DNA中只有部分脱氧核苷酸序列能编码蛋白质
C.每个基因均由多个脱氧核糖核苷酸组成
D.由图可知染色体是生物体内基因的唯一载体
解析 图示中一条染色体含多个基因,呈线性排列。图示中的基因是DNA上一段段的脱氧核苷酸序列。染色体不是基因的唯一载体,线粒体和叶绿体中也有基因的存在。
答案 D
3.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1个磷酸和1个碱基
B.基因通常是有遗传效应的DNA片段,1个DNA分子上可含有许多个基因
C.基因可以是一段DNA,但一段DNA不一定是基因
D.染色体是DNA的主要载体,基因在染色体上呈线性排列
解析 在DNA分子结构中,与脱氧核糖直接相连的一般是2个磷酸和1个碱基。
答案 A
4.(多选)生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光,这种水母的DNA分子上有一段长度为5170个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。下列有关叙述正确的是( )
A.绿色荧光蛋白基因具有规则的双螺旋结构
B.绿色荧光蛋白基因有A、U、C、G四种碱基
C.绿色荧光蛋白基因是有遗传效应的DNA片段
D.遗传信息蕴藏在碱基对的排列顺序中
解析 基因通常是有遗传效应的DNA片段,DNA是双螺旋结构,因此绿色荧光蛋白基因也具有规则的双螺旋结构,A正确;绿色荧光蛋白基因有A、T、C、G四种碱基,B错误;基因通常是有遗传效应的DNA片段,C正确;遗传信息蕴藏在碱基对的排列顺序中,D正确。
答案 ACD
5.分析图示,回答有关问题:
(1)图中B是________,G是__________。
(2)A与C有两种数量关系:________和________。
(3)D与A的位置关系是______________。
(4)从分子水平看,D与C的关系是________。
(5)真核生物中,D的主要载体是图中的____,除此之外,______和______中也含有D。
(6)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。
(7)遗传信息是D中______的特定排列顺序。
(8)生物的性状遗传主要通过A上的______传递给后代。
解析 (1)染色体的主要成分是蛋白质和DNA,因此B是蛋白质;1分子脱氧核苷酸由1分子磷酸、1分子脱氧核糖和1分子含氮碱基组成,因此G是脱氧核糖,F是含氮碱基。(2)一般情况下,一条染色体含有1个DNA分子,DNA复制后、着丝粒分裂之前,一条染色体上含有2个DNA分子,因此A与C有两种数量关系:1∶1和1∶2。(3)基因与染色体的位置关系是基因在染色体上呈线性排列。(4)基因与DNA的关系是基因通常是有遗传效应的DNA片段。(5)真核生物中,染色体是基因的主要载体,线粒体和叶绿体中也含有基因。(6)在脱氧核苷酸构成的链中,与1分子脱氧核糖相连接的有1分子的含氮碱基和1或2分子的磷酸。(7)遗传信息是基因中碱基的特定排列顺序。(8)生物的性状遗传主要通过染色体上的基因传递给后代。
答案 (1)蛋白质 脱氧核糖 (2)1∶1 1∶2 (3)D在A上呈线性排列 (4)D通常是有遗传效应的C片段 (5)A 线粒体 叶绿体 (6)1 1或2 (7)碱基 (8)基因(D)
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