高中生物（必修2）3.4基因通常是有遗传效应的 DNA 片段知识点

高中生物（必修2）3.4基因通常是有遗传效应的DNA片段知识点整理一、课程主要内容概述本课程核心围绕“基因的本质”展开，通过实例分析和逻辑推理，明确基因与DNA的关系，即基因通常是有遗传效应的DNA片段。同时，阐述DNA片段中的遗传信息，解释生物多样性和个体特异性的分子基础，梳理基因、DNA与染色体之间的层次关系，为后续学习基因的表达、变异等内容奠定基础。二、核心知识点梳理知识点1：基因的本质——有遗传效应的DNA片段1.核心定义：基因是有遗传效应的DNA片段，这是基因的本质属性。“遗传效应”指基因能够控制生物的性状（如生长发育、代谢、繁殖等），具体表现为指导蛋白质合成或调控其他基因的表达。2.基因与DNA的关系：①数量关系：一个DNA分子上含有多个基因，不同生物的DNA分子中基因数量差异较大（如大肠杆菌拟核DNA约有4400个基因，人类基因组约有2-2.5万个基因）；②位置关系：基因在DNA分子上呈线性排列，每个基因占据DNA分子上特定的片段；③非基因片段：DNA分子中除了基因片段外，还存在大量非基因片段，这些片段不具有遗传效应，可能起到调控基因表达、维持DNA结构稳定等作用。3.特殊情况：少数病毒（如烟草花叶病毒、HIV）的遗传物质是RNA，其基因是有遗传效应的RNA片段。练习题1（知识点1）1.下列关于基因与DNA关系的叙述，正确的是（）A.一个DNA分子上只有一个基因B.基因是DNA分子上任意一个片段C.基因是有遗传效应的DNA片段D.DNA分子上的所有片段都能控制生物性状答案：C解析：A项错误，一个DNA分子上含有多个基因；B项错误，基因不是DNA分子上的任意片段，而是有遗传效应的片段；C项正确，符合基因的本质定义；D项错误，DNA分子上的非基因片段不具有遗传效应，不能控制生物性状。2.下列关于基因的说法，错误的是（）A.基因能控制生物的性状B.基因的化学本质是DNA或RNAC.基因在DNA分子上呈线性排列D.生物体内的基因数量与DNA分子数量相等答案：D解析：A项正确，基因的核心功能是控制生物性状；B项正确，绝大多数生物的基因是DNA片段，少数病毒的基因是RNA片段；C项正确，基因在DNA分子上按一定顺序线性排列；D项错误，一个DNA分子上有多个基因，因此基因数量远多于DNA分子数量。3.若某DNA分子中含有1000个碱基对，其中有300个碱基对构成了基因片段，则该DNA分子上基因的数量可能是（）A.1个B.2个C.5个D.不确定答案：D解析：基因是有遗传效应的DNA片段，每个基因的碱基对数量不确定（不同基因的长度差异较大）。已知该DNA分子中有300个碱基对是基因片段，但无法确定每个基因包含多少个碱基对，因此无法准确判断基因的数量。知识点2：DNA片段中的遗传信息1.遗传信息的载体：DNA分子中的碱基排列顺序是遗传信息的根本载体，基因中的碱基排列顺序则代表了特定的遗传信息。2.遗传信息的多样性：DNA分子中碱基对的排列顺序千变万化，构成了DNA分子的多样性。具体来说，n个碱基对的DNA片段，可能的排列方式有4ⁿ种（4种碱基：A、T、C、G，每个位置有4种选择，n个位置则为4的n次方）。这种多样性是生物多样性的分子基础。3.遗传信息的特异性：每个DNA分子（或基因）都有其特定的碱基排列顺序，这使得每个DNA分子（或基因）具有特异性。这种特异性是不同生物个体之间、同一生物不同性状之间差异的分子基础，也是DNA指纹技术的原理（每个人的DNA碱基排列顺序不同，指纹图谱具有唯一性）。练习题2（知识点2）1.下列关于DNA分子中遗传信息的叙述，错误的是（）A.遗传信息蕴藏在碱基对的排列顺序中B.不同DNA分子的碱基对排列顺序不同，体现了遗传信息的多样性C.一个DNA分子中只有一个特定的碱基对排列顺序D.遗传信息的特异性是指每个DNA分子都有独特的碱基排列顺序答案：C解析：A项正确，遗传信息的本质是碱基对的排列顺序；B项正确，不同DNA分子的碱基排列顺序差异体现了遗传信息的多样性；C项错误，一个DNA分子上含有多个基因，每个基因都有特定的碱基排列顺序，因此一个DNA分子中存在多个特定的碱基对排列顺序；D项正确，遗传信息的特异性即每个DNA分子的碱基排列顺序具有唯一性。2.若某DNA片段含有5个碱基对，则该片段可能的碱基排列方式有（）A.5种B.10种C.4⁵种D.5⁴种答案：C解析：DNA分子中每个碱基对的位置有4种可能的碱基组合（A-T、T-A、C-G、G-C），n个碱基对的排列方式为4ⁿ种。该片段含有5个碱基对，因此可能的排列方式为4⁵种，C项正确。3.DNA指纹技术在亲子鉴定、案件侦破等方面应用广泛，其原理是利用了DNA分子的（）A.稳定性B.多样性C.特异性D.流动性答案：C解析：DNA指纹技术的核心是每个个体的DNA分子具有独特的碱基排列顺序，即遗传信息的特异性。通过检测DNA的特异性片段，可以区分不同个体，实现亲子鉴定、案件侦破等目的，C项正确；A项DNA的稳定性是指其双螺旋结构不易破坏，与指纹技术无关；B项多样性是指不同DNA分子的排列顺序差异，不是个体特异性的体现；D项DNA分子不具有流动性。4.生物多样性的分子基础是（）A.蛋白质的多样性B.DNA分子的多样性C.基因的多样性D.染色体的多样性答案：B解析：生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。其中，DNA分子中碱基对排列顺序的千变万化构成了DNA分子的多样性，这是基因多样性、物种多样性的根本原因，即生物多样性的分子基础，B项正确；A项蛋白质的多样性是由DNA多样性决定的；C项基因多样性是DNA多样性的具体体现；D项染色体多样性主要体现在染色体的数量和形态上，受DNA多样性调控。知识点3：基因、DNA与染色体的关系1.层次关系（从大到小）：染色体→DNA→基因。2.具体关联：①染色体是DNA的主要载体（真核生物中，DNA主要存在于细胞核的染色体上，少数存在于线粒体、叶绿体中；原核生物中，DNA裸露存在，无染色体）；②DNA是基因的主要载体，一个DNA分子上含有多个基因；③基因是有遗传效应的DNA片段，在染色体上呈线性排列（即基因在染色体上的位置是固定的，按一定顺序排列）。3.数量关系：①一条染色体（未复制时）含有1个DNA分子；复制后（姐妹染色单体时期）含有2个DNA分子；②一个DNA分子含有多个基因；③不同生物的染色体数量、DNA分子数量、基因数量均存在差异。练习题3（知识点3）1.关于基因、DNA和染色体的关系，下列叙述正确的是（）A.染色体是基因的唯一载体B.一条染色体上只有一个DNA分子C.一个DNA分子上有多个基因D.基因是DNA分子上的任意片段答案：C解析：A项错误，染色体是DNA的主要载体，基因还可以存在于线粒体、叶绿体的DNA上（真核生物）或裸露的DNA上（原核生物），并非唯一载体；B项错误，未复制的染色体含1个DNA分子，复制后的染色体含2个DNA分子；C项正确，一个DNA分子上有多个有遗传效应的片段（基因）；D项错误，基因是有遗传效应的DNA片段，不是任意片段。2.真核生物中，基因、DNA和染色体的关系表述正确的是（）A.基因在染色体上呈线性排列，基因的数量等于DNA的数量B.染色体是DNA的主要载体，DNA是基因的主要载体C.一个染色体上有多个DNA分子，一个DNA分子上有多个基因D.基因是DNA片段，DNA是染色体片段答案：B解析：A项错误，基因数量远多于DNA数量（一个DNA分子含多个基因）；B项正确，真核生物中DNA主要存在于染色体上，因此染色体是DNA的主要载体，而基因主要存在于DNA上，因此DNA是基因的主要载体；C项错误，未复制的染色体含1个DNA分子，复制后含2个，并非多个；D项错误，染色体主要由DNA和蛋白质组成，DNA是染色体的组成部分，而非染色体片段。3.原核生物与真核生物中基因、DNA的载体差异在于（）A.原核生物的基因不在DNA上B.原核生物的DNA没有基因片段C.原核生物的DNA裸露，无染色体作为载体D.原核生物的DNA有多个载体答案：C解析：A项错误，原核生物的基因是有遗传效应的DNA片段，位于DNA上；B项错误，原核生物的DNA上含有多个基因；C项正确，原核生物无成形的细胞核，DNA裸露存在于细胞质中，没有染色体作为载体；D项错误，原核生物的DNA主要以裸露的环状DNA形式存在，载体单一。知识点4：基因的功能定位1.核心功能：控制生物的性状。基因通过指导蛋白质的合成来控制性状，具体分为两种途径：①直接控制：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状（如镰刀型细胞贫血症，基因突变导致血红蛋白结构异常，进而影响红细胞形态）；②间接控制：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状（如白化病，基因突变导致酪氨酸酶合成受阻，黑色素无法合成，表现为白化性状）。2.基因的表达：基因控制性状的过程称为基因的表达，包括转录和翻译两个阶段，后续课程将详细学习。练习题4（知识点4）1.基因控制生物性状的途径不包括（）A.直接控制蛋白质的结构B.直接控制染色体的形态C.控制酶的合成来影响代谢D.通过代谢过程间接控制性状答案：B解析：基因控制生物性状的两大途径的是直接控制蛋白质结构和间接控制酶的合成（影响代谢），A、C、D项均属于基因控制性状的途径；B项错误，基因不能直接控制染色体的形态，染色体的形态主要由DNA和蛋白质的结构决定。2.镰刀型细胞贫血症患者的红细胞形态异常，其根本原因是（）A.血红蛋白结构异常B.基因的碱基排列顺序发生改变C.红细胞细胞膜异常D.代谢过程中酶的合成受阻答案：B解析：镰刀型细胞贫血症是一种遗传病，根本原因是控制血红蛋白合成的基因发生突变，导致基因的碱基排列顺序改变，进而使血红蛋白结构异常，最终导致红细胞形态异常。A项是直接原因，B项是根本原因，C、D项与该病无关，故选B。3.白化病患者无法合成黑色素，表现为皮肤、毛发发白，其原因是（）A.基因直接控制黑色素的合成B