第3章 第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段-【新课程学案】2025-2026学年高中生物必修2 遗传与进化教师用书word（人教版 单选版）

第4节　基因通常是有遗传效应的DNA片段 【学习目标】 1.举例说明基因通常是有遗传效应的DNA片段,明确基因与DNA的关系; 2.明确DNA(基因)复制与细胞分裂中的染色体标记的关系。 聚焦·学案一　基因通常是有遗传效应的DNA片段　　　　　 [学案设计] 1.基因与DNA关系的实例分析 (结合教材P57“思考·讨论”资料分析) 2.DNA片段中的遗传信息 3.染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系 微点拨:①DNA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对于遗传物质是RNA的生物而言,基因是有遗传效应的RNA片段。 　　[典例]　基因是控制生物性状的基本遗传单位,下列有关基因的叙述错误的是 (　　) A.DNA片段不一定是基因,基因可以是有遗传效应的RNA片段 B.萨顿提出以“基因位于染色体上”为主要内容的假说 C.染色体和基因并不是一一对应关系,一条染色体上可以有多个基因 D.与原核生物不同,真核生物所有基因都位于染色体上,且存在等位基因 [解析]　基因通常是有遗传效应的DNA片段,因此DNA片段不一定是基因,在某些RNA病毒中,基因可以是有遗传效应的RNA片段,A正确。萨顿利用类比推理法,提出了以“基因位于染色体上”为主要内容的假说,B正确;染色体和基因并不是一一对应关系,一条染色体上含有很多基因,基因在染色体上呈线性排列,C正确;真核细胞的基因有些位于染色体上,有些位于细胞质中的线粒体和叶绿体中,D错误。 [答案]　D |情|境|思|考|探|究| 　　请据图回答下列问题: (1)DNA上任何一个片段都是基因吗?不同基因的本质区别是什么? 提示:不一定,DNA上具有遗传效应的DNA片段才是基因,DNA分子中存在非基因片段。不同基因的本质区别在于其脱氧核苷酸序列不同。 (2)图中C和D均具有多样性,其多样性的决定因素分别有哪些? 提示:DNA(C)的多样性决定于脱氧核苷酸的排列顺序;蛋白质(D)的多样性决定于组成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序和肽链盘曲、折叠形成的空间结构。 (3)在有丝分裂后期、减数分裂Ⅰ后期和减数分裂Ⅱ后期,一条染色体中分别含有几个DNA分子? 提示:1个、2个、1个。 [迁移训练] 1.判断下列叙述的正误 (1)染色体是DNA的唯一载体。 (×) (2)真核生物的基因均在染色体上呈线性排列。 (×) (3)基因中碱基对的数目与其多样性有关。 (√) (4)基因的基本组成单位均为脱氧核苷酸。 (×) (5)烟草花叶病毒中有遗传效应的RNA片段也叫作基因。 (√) 2.下图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图,下列叙述正确的是 (　　) A.基因R、S、N、O互为非等位基因 B.基因R、S、N、O中A/T的值各不相同 C.基因R、S、N、O的排列顺序代表遗传信息 D.基因就是生物体内具有遗传效应的DNA片段 解析:选A　基因R、S、N、O在一条染色体上,互为非等位基因,A正确;基因R、S、N、O中A/T的值相同,都为1,B错误;基因R、S、N、O中的碱基排列顺序代表遗传信息,C错误;对于某些RNA病毒而言,基因是有遗传效应的RNA片段,D错误。 3.基因通常是有遗传效应的DNA片段,基于这一表述理解正确的是 (　　) A.所有基因均具有双螺旋结构 B.所有基因中“A+G=T+C”恒成立 C.对有些病毒而言,基因是有遗传效应的RNA片段 D.所有基因均位于染色体上 解析:选C　DNA具有双螺旋结构,若基因为RNA,一般为单链,不具有双螺旋结构,A错误;对于双链的DNA分子,由于A=T,G=C,故A+G=T+C成立,但对于单链DNA分子和RNA分子不成立,B错误;基因通常是有遗传效应的DNA片段,但对有些病毒而言,基因是有遗传效应的RNA片段,C正确;染色体是基因的主要载体,除此之外,线粒体和叶绿体以及原核细胞等也有基因存在,D错误。 4．在细胞生物中，下列关于基因、DNA与染色体的叙述，错误的是(　　) A．细胞分裂前的间期随着DNA的复制，基因的数目会发生改变 B．基因通常是有遗传效应的DNA的片段，一个DNA分子上有许多的基因 C．染色体是基因的载体，基因只分布在染色体上 D．基因中储存着遗传信息，基因不同的根本原因在于碱基的排列顺序不同 解析：选C　染色体是基因的主要载体，此外在线粒体、叶绿体等中也含有少量的基因，C错误。 聚焦·学案二　DNA(基因)复制与细胞分裂中的染色体标记问题　　　　　　　　 [学案设计] (一)有丝分裂中染色体的标记情况分析 用15N标记细胞的DNA分子,然后将其放到含14N的培养液中进行两次有丝分裂,情况如图所示(以一对同源染色体为例): 由图可以看出,第一次有丝分裂形成的两个细胞中所有的DNA分子都呈“杂合状态”,即15N/14N-DNA;第二次有丝分裂形成的子细胞有多种可能性,可能子细胞的所有染色体都含15N,也可能子细胞的所有染色体都不含15N,即子细胞含有15N的染色体为0~2n条(体细胞染色体为2n条)。 微点拨:若只复制一次,产生的子染色体都带有15N标记,若复制两次,产生的子染色体只有一半带有15N标记。 　　[例1]　用32P标记了某玉米体细胞(正常体细胞含20条染色体)的DNA分子双链,再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养,完成了两次细胞分裂。下列有关叙述错误的是 (　　) A.在第一次细胞分裂的中期,一个细胞中的染色体总数和被32P标记的染色体数分别是20和20 B.在第二次细胞分裂的后期,一个细胞中的染色体总数和被32P标记的染色体数分别是40和40 C.在第一次分裂完成后,形成的两个子细胞中染色体上的DNA都是有一条链含32P,另一条链不含32P D.在第二次分裂完成后,形成的四个子细胞中含32P的染色体数从0到20都有可能 [解析]　在第一次分裂前的分裂间期,DNA进行复制,形成的染色体中每条染色单体的DNA两条链均是一条链含32P、另一条链不含32P。在第一次细胞分裂中期,一个细胞中的染色体总数为20,被32P标记的染色体数也是20;第一次分裂完成后,形成的两个子细胞中,染色体上的DNA都是有一条链含32P,另一条链不含32P,A、C正确。第二次分裂前的分裂间期,DNA进行复制,形成的染色体中一个DNA的两条链均不含32P,另一个DNA中一条链含32P,另一条链不含32P。在第二次细胞分裂的后期,一个细胞中的染色体总数是40,被32P标记的染色体数是20;由于分裂后期染色体随机移向两极,在第二次分裂完成后,形成的四个子细胞中含32P的染色体数从0到20都有可能,B错误,D正确。 [答案]　B (二)减数分裂中染色体的标记情况分析 用15N标记细胞的DNA分子,然后将其放到含14N的培养液中进行正常减数分裂,情况如图所示(以一对同源染色体为例): 由图可以看出,在减数分裂过程中细胞连续分裂两次,DNA只复制一次,所以四个子细胞中所有的DNA分子都呈“杂合状态”,即15N/14N-DNA,子细胞的所有染色体都含15N。 　　[例2]　假设某果蝇的一个精原细胞的全部染色体DNA分子均用15N标记,然后培养在含14N的培养基中,则该精原细胞经过减数分裂产生的4个精子中,含15N标记的精子数目为 (　　) A.1 B.2 C.4 D.3 [解析]　根据DNA分子复制的过程可知,模板链是含15N的DNA链,原料是含14N的脱氧核苷酸,复制一次后,每个核DNA分子都是一条链含有15N,另一条链含有14N,因此在减数分裂产生的4个精子中,每一个精子中的核DNA组成都是一条链含15N,另一条链含14N,所以减数分裂形成的4个精子中,所有的核DNA均含有15N,C正确。 [答案]　C [迁移训练] 1.蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中完成一个细胞周期,然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期,其染色体的放射性标记分布情况是 (　　) A.每条染色体的两条单体都被标记 B.每条染色体中都只有一条单体被标记 C.只有半数的染色体中一条单体被标记 D.每条染色体的两条单体都不被标记 解析:选B　DNA复制是半保留复制,蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期,每一个核DNA分子都有一条脱氧核苷酸链含3H、一条含1H;然后在不含放射性标记的培养基中培养至中期,每个核DNA复制能得到两种DNA位于一条染色体的两条姐妹染色单体上,一种是一条链含3H、另一条链含1H,一种是两条链都是1H,因此每条染色体的一条染色单体被标记,一条染色单体不被标记,B正确。 2.用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链。再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养,在第二次细胞分裂完成后每个细胞中被32P标记的染色体条数是 (　　) A.0条 　 B.20条 C.大于0条小于20条 　 D.以上都有可能 解析:选D　依题意和DNA分子的半保留复制可推知,在第一次有丝分裂结束后,每个子细胞中均含有20条染色体,且每条染色体上含有的双链DNA分子中都只有一条链被32P标记。在第二次有丝分裂前的间期DNA分子完成复制后,每条染色体含有的2个DNA分子,分别组成该染色体的2条姐妹染色单体,其中只有一条染色单体上的DNA的一条链被32P 标记。在第二次有丝分裂后期,因着丝粒分裂导致姐妹染色单体分开成为子染色体,此时细胞中的染色体数目加倍为40条,其中被32P标记的染色体有20条。由于子染色体移向细胞两极是随机的,所以在第二次分裂结束后,所形成的子细胞中,含有被32P标记的染色体数为0~20条。综上分析,D正确。 3.将两个双链均被3H标记的A基因导入某动物(2n=42)精原细胞的染色体中,然后置于不含3H的培养液中培养,经过两次细胞分裂后产生4个子细胞,测定子细胞的染色体被标记情况。不考虑染色体片段的互换等情况,下列叙述错误的是 (　　) A.若4个子细胞中只有2个含有3H,则可能进行了有丝分裂 B.可能出现3个子细胞中含3H、1个子细胞中不含3H的情况 C.每个子细胞中含有的基因A的数量是0个或2个 D.4个子细胞中3H标记的染色体总数最多为4条,最少为2条 解析:选C　若两个A基因插入到两条染色体中,则共有4条DNA单链被标记,则该精原细胞进行两次有丝分裂或减数分裂,含3H的染色体共有4条,则4个子细胞中被标记染色体的总条数为4条;若2个A基因插入到同一条染色体上,则4个子细胞中被标记染色体的总条数为2条,因此若4个子细胞中只有2个含有3H,则可能进行的是有丝分裂或减数分裂,无论是减数分裂还是有丝分裂,4个子细胞中3H标记的染色体总数最多为4条,最少为2条,A、D正确;若两个A基因插入到两条染色体中并进行的是有丝分裂时,则共有4条DNA单链被标记,进行复制后,有4条染色体含有标记,分裂后期,染色体随机分配,则可能出现3个子细胞中含3H、1个子细胞中不含3H的情况,B正确;若2个A基因插入到非同源染色体上并进行减数分裂时,减数分裂Ⅰ后期,同源染色体分离,非同源染色体自由组合,则每个子细胞中有0个或1个或2个A基因,C错误。 　　　　　　　　　　　　　　　　 一、建构概念体系 二、融通科学思维 1.脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性的关系是脱氧核苷酸序列由4种碱基排列而成,遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中,碱基排列顺序的千变万化,构成了遗传信息的多样性。 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,而不是种? 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。 三、综合检测反馈 1.下列有关基因、DNA、染色体的说法,错误的是 (　　) A.碱基特定的排列顺序构成了每一个DNA分子的特异性 B.随着细胞质基因的发现,基因与染色体的关系可概括为染色体是基因的主要载体 C.分子大小相同、碱基含量相同的基因所携带的遗传信息一定相同 D.一条染色体上含有1个或2个DNA分子 解析:选C　分子大小相同、碱基含量相同的基因中碱基排列顺序可能不同,所携带的遗传信息可能不同,C错误。 2.现代生活中,手机的指纹识别解锁、考试时的指纹信息对比等都运用了指纹识别技术,下列与指纹识别技术原理无关的是 (　　) A.所有细胞生物的遗传物质都是DNA B.DNA的碱基排列顺序中蕴藏着遗传信息 C.指纹具有特异性的根本原因是DNA分子具有特异性 D.基因中碱基序列的多样性决定了基因的多样性 解析:选A　每个人的指纹特征都是不同的,这是由于DNA具有多样性和特异性,指纹识别技术识别的是人类的指纹,与所有细胞生物的遗传物质都是DNA无关,A符合题意;DNA中碱基的排列顺序蕴藏着遗传信息,不同的遗传信息控制形成不同的指纹特征,B不符合题意;DNA的多样性和特异性是指纹多样性和特异性的物质基础,指纹具有特异性的根本原因是DNA分子具有特异性,C不符合题意;基因中碱基序列的多样性决定了基因的多样性,基因的多样性使得不同个体形成的指纹特征存在差异,D不符合题意。 3.果蝇的部分隐性基因及其在染色体上的相对位置如下图所示,下列相关叙述错误的是 (　　) A.一条染色体上有多个基因,基因在染色体上呈线性排列 B.正常情况下,雄果蝇的一条X染色体上可能有0个、1个或2个白眼基因 C.若果蝇的Y染色体上存在sn(焦刚毛基因)或sn的等位基因sn+(直刚毛基因),sn和sn+基因所控制的性状在遗传上会与性别相关联 D.pr(紫眼基因)和ru(粗糙眼基因)不是控制一对相对性状的等位基因,而pr(紫眼基因)和w(白眼基因)是控制一对相对性状的等位基因 解析:选D　基因通常是有遗传效应的DNA片段,染色体是基因的主要载体,一条染色体上有多个基因,且在染色体上呈线性排列,A正确;正常情况下,关于果蝇是否为白眼的性状,雄果蝇的基因型为XWY或XwY,因此雄果蝇一条X染色体上可能有0个(基因型为XWY雄果蝇体内无白眼基因或基因型为XwY个体的次级精母细胞或精细胞中)、1个(基因型为XwY雄果蝇的体细胞或者是精细胞中)或2个白眼基因(基因型为XwY个体的初级精母细胞或次级精母细胞中),B正确;若果蝇的Y染色体上存在sn(焦刚毛基因)或sn的等位基因sn+(直刚毛基因),sn和sn+基因所控制的性状在遗传上表现为伴性遗传的特征,在遗传时会与性别相关联,C正确;pr(紫眼基因)和ru(粗糙眼基因)不是控制一对相对性状的等位基因,属于非同源染色体上的非等位基因,且pr(紫眼基因)和w(白眼基因)也是非同源染色体上的非等位基因,D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $