2024年高中生物新教材同步必修第二册 第3章　第4节　基因通常是有遗传效应的DNA片段

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。2.说出DNA分子的多样性和特异性。一、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。由上述材料可知：基因通常是有遗传效应的DNA片段。判断正误(1)DNA的片段就是基因()(2)真核生物的基因均在染色体上呈线性排列()答案(1)×(2)×解析(1)有遗传效应的DNA片段才是基因。(2)线粒体和叶绿体中的基因不在染色体上。任务一：辨析基因请结合模式图完成下面内容，并从以下两方面理解“基因”：(1)从结构上看：①基因是DNA上特定的片段，但DNA上的片段不一定(填“一定”或“不一定”)就是基因；②基因与DNA分子的结构一样，也是由四种脱氧核苷酸按一定顺序排列而成的，也是双螺旋结构；③每个基因上脱氧核苷酸的数目及排列顺序是特定的；④基因中碱基的排列顺序代表遗传信息。(2)从功能上看：基因具有遗传效应，即基因能控制生物体的性状，基因是控制生物体性状的基本单位，特定的基因决定特定的性状。(3)从生物类型上看：基因可以分成真核基因和原核基因。(4)从分布上看：基因可以分为细胞核基因和细胞质基因，细胞核基因遗传时遵循孟德尔两大定律，而细胞质基因遗传时不遵循，表现为母系遗传。基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸之间的关系1．“人类基因组计划”研究表明，人类基因组计划测定的24条染色体上有2～2.5万个基因，这一事实说明()A．基因是DNA上有遗传效应的片段B．基因是染色体的片段C．一个DNA分子上有许多个基因D．基因只存在于染色体上答案C解析人类基因组计划测定的24条染色体上含有24个DNA分子，由题中所给数据可知，其上的基因已发现的有2～2.5万个，因此可推出一个DNA分子上有许多个基因。2．如图表示脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体间的关系。下列有关叙述不正确的是()A．d是脱氧核苷酸，其种类取决于c的种类B．基因通常是具有遗传效应的f片段C．e含有的碱基总数等于fD．e在h上呈线性排列答案C解析图中c为含氮碱基，d为脱氧核苷酸，根据含氮碱基不同，可将脱氧核苷酸分为四种，A正确；基因(e)通常是有遗传效应的DNA(f)片段，故基因含有的碱基总数小于f，B正确，C错误；基因的主要载体是h染色体，并在其上呈线性排列，D正确。二、DNA片段中的遗传信息1．遗传信息：蕴藏在4种碱基的排列顺序之中。2．DNA分子的多样性和特异性(1)多样性：碱基的排列顺序千变万化。(2)特异性：碱基特定的排列顺序，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物质基础。3．基因的概念(1)基因通常是有遗传效应的DNA片段。(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RNA片段。判断正误(1)基因A和基因a的根本区别是这两种基因所含的脱氧核苷酸的种类不同()(2)基因中碱基对的数目与其多样性有关()(3)基因的基本组成单位均为脱氧核苷酸()(4)从广义上来说，烟草花叶病毒中有遗传效应的RNA片段也叫作基因()答案(1)×(2)√(3)×(4)√解析(1)基因A和基因a的根本区别是这两种基因的脱氧核苷酸的排列顺序不同。(3)遗传物质为RNA的基因的基本组成单位是核糖核苷酸。任务二：基因的多样性和特异性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？这说明了基因的什么特点？提示可能组合成4100种基因；说明了基因的多样性。2．基因是碱基随机排列成的DNA片段吗？为什么？提示不是；基因的碱基排列顺序是特定的，具有特异性；如果把碱基随机排列，不一定具有遗传效应，则构不成基因。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．碱基排列顺序答案D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。4．下列关于DNA和基因的叙述，不正确的是()A．基因是有遗传效应的核酸分子片段B．遗传信息能够由亲代传递到子代C．亲代DNA通过复制向子代传递遗传信息D．一个DNA片段上有一个基因答案D解析基因是有遗传效应的核酸分子片段，而核酸包括DNA和RNA，A正确；一个DNA片段上可以有多个基因，D错误。题组一说明基因与DNA关系的实例1．大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4.7×106bp(碱基对)，在该DNA分子上分布有大约4400个基因，每个基因的平均长度约为1000bp。根据题中信息，不能得出的结论是()A．基因位于DNA分子上B．1个DNA分子上有多个基因C．DNA分子上有非基因片段D．DNA分子的碱基对总数与所含有的基因的碱基对总数相等答案D解析该DNA分子上分布有大约4400个基因，每个基因的平均长度约为1000bp，则所有基因含有的碱基对总数约为4.4×106个，小于DNA分子含有的碱基对总数，这同时也说明DNA分子上有非基因片段，故选D。2．(2022·四川内江高一月考)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解析由题干信息可知，肥胖这一性状是由HMGIC基因决定的，说明基因控制生物的性状，具有遗传效应，C正确。3．(2023·河北石家庄高一统考)太平洋西北部的一种海蜇能发出绿色荧光，此种海蜇的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，下列有关叙述错误的是()A．绿色荧光蛋白基因所在DNA具有双螺旋结构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．海蜇的遗传信息蕴藏在碱基的排列顺序中答案B解析绿色荧光蛋白基因有A、T、C、G四种碱基，B错误。4．下列有关基因、染色体和DNA三者之间的关系的说法，正确的是()A．真核生物的DNA分子都分布在染色体上B．一条染色体上的多个不同基因呈线性排列C．基因是DNA分子中能发生复制的片段D．三者的基本组成单位都是脱氧核苷酸答案B解析真核生物的DNA分子主要分布在染色体上，少量分布在线粒体和叶绿体中，A错误；一条染色体上有多个不同基因，它们在染色体上呈线性排列，B正确；基因通常是有遗传效应的DNA片段，C错误；染色体主要由DNA和蛋白质组成，基本组成单位是脱氧核苷酸、氨基酸等，D错误。5．(2023·安徽黄山高一期中)下列关于基因和染色体关系的叙述，错误的是()A．等位基因位于一对姐妹染色单体的相同位置上B．基因与染色体是多对一的关系C．抗维生素D佝偻病的基因位于X染色体上D．性染色体的基因并不都与性别决定有关答案A解析一般情况下，等位基因位于同源染色体的相同位置上，A错误；基因在染色体上，且一条染色体上含有多个基因，B正确；抗维生素D佝偻病基因位于X染色体上，该病属于伴X染色体显性遗传病，C、D正确。题组二DNA片段中的遗传信息6．(2023·贵州六盘水高一月考)下列与遗传信息有关的叙述，正确的是()A．DNA分子中的全部片段都含有遗传信息B．细胞核中的DNA携带遗传信息，细胞质中的DNA不携带遗传信息C．DNA分子中遗传信息来自4种碱基的特定排列顺序D．RNA病毒没有DNA分子，所以没有遗传信息答案C7．(2023·江苏无锡高一期末)Y－STR检测技术是一种特殊的DNA指纹技术，可检测Y染色体的DNA序列。警方可利用已有的Y－STR数据库，迅速定位犯罪分子的家族。该技术利用了DNA分子的()A．稳定性 B．特异性C．多样性 D．可变性答案B解析碱基特定的排列顺序构成了每个DNA分子的特异性，导致每个人的DNA指纹图都是独一无二的，据此，我们可以根据分析指纹图的吻合程度来帮助确认身份。8．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答案C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，碱基对可能的排列方式有4100种。9．(2023·广东佛山高一质检)如图是用集合的方法表示各种概念之间的关系，表中与图示相符的是()选项1234A染色体DNARNA基因BDNA基因脱氧核苷酸碱基C核酸DNA脱氧核苷酸基因D核酸染色体DNA基因答案B解析染色体由DNA和蛋白质组成，但是RNA不属于DNA，A错误；一个DNA分子含有很多个基因，基因的基本单位是脱氧核苷酸，脱氧核苷酸由含氮碱基、磷酸和脱氧核糖组成，B正确；基因不属于脱氧核苷酸，C错误；核酸不包括染色体，D错误。10．(2023·江苏镇江高一模拟)如图是通过荧光标记技术显示基因在染色体上位置的照片。图中字母表示存在于染色体上的部分基因，其中A和a显示黄色荧光，B和b显示红色荧光。下列叙述正确的是()A．A和a彼此分离发生在减数分裂Ⅱ后期B．图中染色体上的基因A与基因B遗传时遵循自由组合定律C．甲、乙两条染色体上相同位置的四个黄色荧光点脱氧核苷酸序列相同D．据荧光点分布判断，甲、乙为一对含姐妹染色单体的同源染色体答案D解析A和a位于一对同源染色体上，A和a在减数分裂Ⅰ后期随着同源染色体的分开而分离，A错误；图中染色体上的基因A与基因B位于一对同源染色体上，在遗传时不遵循自由组合定律，B错误；甲、乙两条染色体上相同位置的四个荧光点为一对等位基因的四个荧光点，等位基因的脱氧核苷酸序列不同，C错误；等位基因位于同源染色体上，复制后的姐妹染色单体上基因一般是相同的，所以据荧光点分布判断，甲、乙为一对含姐妹染色单体的同源染色体，D正确。11．基因通常是有遗传效应的DNA片段。下列关于基因与DNA的说法，正确的是()A．豌豆体细胞中的基因都是成对存在的，在产生配子时成对的基因彼此分离B．同源染色体上含有等位基因A、a的两个DNA分子中(A＋G)/(T＋C)的值不同C．同一条染色体上的DNA和基因的复制与分离总是同步的D．同一生物体不同细胞的结构和功能不同的根本原因是所含基因不同答案C解析一般情况下，豌豆体细胞的细胞核中的基因都是成对存在的，细胞质中的基因不是成对存在的，在产生配子时细胞核中成对的基因彼此分离，A错误；根据碱基互补配对原则，A与T配对，G与C配对，则不同的DNA分子中，(A＋G)/(T＋C)的值都是1，B错误；同一生物体不同细胞是由同一受精卵经有丝分裂而来的，所含基因相同，D错误。12．(2023·江苏南京高一月考)下列有关基因、DNA、染色体的叙述，正确的是()A．人体细胞中所有基因含有的碱基总数等于所有DNA分子含有的碱基总数B．真核生物内染色体是基因的主要载体C．人的β-珠蛋白基因由1700个碱基对组成，则其碱基排列顺序有41700种D．遗传信息就是指DNA中碱基的排列顺序答案B解析由于DNA中存在非基因片段，故人体细胞中所有基因含有的碱基总数均小于所有DNA分子含有的碱基总数，A错误；人的β-珠蛋白基因中碱基的排列顺序是特定的，C错误；RNA病毒的遗传物质是RNA，所以遗传信息是指DNA或RNA中碱基的排列顺序，D错误。13．(2023·河北衡水高一质检)如图所示细胞中与基因有关的物质或结构，请分析并回答下列问题：(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)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。答案(1)bDNA基因通常是有遗传效应的DNA(b)片段(2)a染色体基因在染色体(a)上呈线性排列(3)脱氧核苷酸(c)是组成DNA(b)的基本单位d、e、f(4)性染色体伴性遗传基因分离14．如图表示一个DNA分子上三个片段A、B、C，请回答下列相关问题：(1)片段A和片段B之所以能称为基因，是因为它们都是_______________________________。(2)片段A和片段B的不同之处是___________________