1、第4节基因是有遗传效应的DNA片段学习导航1.阅读分析教材“资料分析”，归纳概括基因和DNA的关系。2.阅读教材“DNA片段中的遗传信息”，利用数学方法归纳DNA分子的多样性和特异性。3.归纳基因的概念。重难点击1.基因的本质。2.DNA与染色体的关系。【课堂导入】在孟德尔分离定律中我们提到了遗传因子，它是一种可以遗传的物质，也就是我们常说的基因。随后又学习了萨顿假说，摩尔根通过果蝇的遗传实验将基因定位在染色体上。而在本章学习中知道了染色体中只有DNA是遗传物质。回忆了这些知识，我们会提出问题：基因是不是在DNA上？它有遗传性吗？基因与DNA究竟是什么关系？下面我们学习“基因是有遗传效应的DN
2、A片段”。一、说明基因与DNA关系的实例合作探究1.请计算教材资料分析1中的基因碱基数目，与DNA的总碱基数目比较能说明什么？答案基因总的碱基数目4 4001 0004.4106(对)，小于该DNA中总的碱基数目4.7106(对)，说明DNA分子中并非所有的片段都属于基因。2.请分析资料2和3：是不是DNA的任意一个片段都是基因？答案资料2和3说明基因具有一定的遗传效应，所以并非DNA的任意一个片段都属于基因，只有具有一定遗传效应的DNA片段才是基因。3.请据图回答下列问题。(1)若图中A为糖类，则A、C、G分别是什么？答案A、C、G分别为脱氧核糖、磷酸、蛋白质。(2)D、E、F、H之间有什么
3、数量关系？答案每一条H(染色体)上有1个或者2个F(DNA)分子；每个F(DNA)分子上有许多个E(基因)；每个E(基因)含有许多个D(脱氧核苷酸)。(3)真核生物中，H是F的唯一载体吗？答案不是，染色体是DNA的主要载体，另外叶绿体和线粒体也是DNA 的载体。1.如图表示染色体、DNA、基因三者之间的关系，关于三者之间关系的叙述不正确的是()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.每条染色体上含有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和基因的行为答案B解析在有染色体的生物体中，DNA是遗传物质。染色
4、体是遗传物质的主要载体。基因是具有遗传效应的DNA片段。一题多变判断正误(1)每个基因都是DNA分子上的一个片段()(2)基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位()(3)基因一定位于染色体上()(4)DNA分子上每一个片段都是一个基因()答案(1)(2)(3)(4)二、DNA片段中的遗传信息1.遗传信息生物的遗传性状以遗传信息形式编排在DNA分子上，表现为特定的碱基排列顺序。由于基因是有遗传效应的DNA片段，因此基因中脱氧核苷酸的排列顺序可以代表遗传信息；由于不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序(碱基顺序)不同，因此不同的基因就含有不同的遗传信息。2.基因的多样性和特异性(1)多样性：构成DNA分子
5、的碱基只有4种，配对方式只有2种，但是碱基对的数目却可以成千上万，形成的碱基对的排列顺序也可以千变万化，从而构成了DNA分子的多样性，也决定了遗传信息的多样性，即基因的多样性。(2)特异性：每个特定的DNA分子都有特定的碱基排列顺序，都储存着特定的遗传信息，即基因的特异性。3.生物多样性与DNA分子多样性的关系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。合作探究1.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？答案417种。说明了遗传信息的多样性。2.假设人类基因组中第1号染色体上第1个基因由17个碱
6、基对随机排列构成的，那么你与你同桌相比，这个基因的脱氧核苷酸序列完全相同的可能性为多少？这说明遗传信息的什么特点？答案417417，几率很小。说明遗传信息的特异性。2.由50个脱氧核苷酸构成的DNA分子，按其碱基的排列顺序不同，可分为多少种，说明了DNA分子的什么特性()504种450种425种遗传性多样性特异性A. B. C. D.答案D解析50个脱氧核苷酸构成的DNA分子，每条单链有25个脱氧核苷酸，第一个脱氧核苷酸有4种可能，第二个脱氧核苷酸同样有4种可能，以此类推，形成的DNA分子共有425种。存在多种多样的DNA分子，说明了DNA分子的多样性。自然界中不同生物的DNA分子不同，说明了
7、DNA分子的特异性。一题多变“DNA指纹技术”在刑事侦破、亲子鉴定等方面作用巨大，这主要是根据DNA具有()A.稳定性 B.特异性 C.多样性 D.可变性答案B解析每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列顺序，即DNA分子具有特异性，根据这一特性可辅助进行刑事侦破、亲子鉴定等。1.下列关于基因的叙述，正确的是()A.DNA分子上任意一个片段都是基因B.人体细胞中染色体是基因的唯一载体C.等位基因的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同D.基因的多样性决定了DNA分子的多样性答案C解析基因是有遗传效应的DNA片段，而不是DNA分子中任意一片段；人体细胞中染色体是基因的主要载体，线粒体中也分布着一定数
8、量的基因；构成基因的基本单位是脱氧核苷酸；基因的多样性与DNA分子的多样性均与脱氧核苷酸的数量和排列顺序有关。2.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解析根据对照实验，正常小鼠吃高脂肪食物则肥胖，具有HMGIC基因缺陷的小鼠吃同样多的高脂肪食物体重仍保持正常，说明肥胖由基因控制，从而得出基因能够控制性状，具有遗传效应。3
9、.人类14号染色体信息已被破译，总计含87 410 661个碱基对，这一结果于2003年1月4日发表在英国科学周刊自然杂志上。研究报告称，第14号染色体含有1 050个基因。则平均每个基因含有的碱基数为()A.83 248 B.166 496 C.1 050 D.不能确定答案D解析一个DNA分子中含有多个基因。在基因之间的DNA片段属于间隔区段，这些间隔区段因为没有遗传效应而不属于基因。人类14号染色体上的87 410 661个碱基对，并不全属于该染色体上含有的1 050个基因，选D。4.下列与生物体内核酸分子功能多样性无关的是()A.核苷酸的组成种类 B.核苷酸的连接方式C.核苷酸的排列顺序
10、 D.核苷酸数量的多少答案B解析核酸分子的多样性与核苷酸的种类、数量和排序有关，在核苷酸链中，核苷酸之间都是通过磷酸二酯键相连接的。5.DNA分子杂交技术在社会生活中已经得到广泛应用。如用在侦察犯罪上，可从犯罪嫌疑人和现场遗留物中分别提取DNA，然后在一个温度下水浴加热，使DNA氢键断裂，双链打开。若两份样本来自同一个体，在温度降低时，两份样本中的DNA单链会通过氢键连接在一起；若不是来自同一个体，则两份样本中的DNA单链一定程度上不能互补，这样可以鉴别犯罪嫌疑人。由以上材料，完成下列问题。(1)人体DNA的载体是_。(2)为了确保实验的准确性，需要克隆出较多的DNA样品。若一个只含31P的D
11、NA分子用32P标记的脱氧核苷酸为原料连续复制三次后，含32P的单链占全部单链的_。(3)侦察犯罪的理论基础是：不同个体的DNA分子具有_。答案(1)染色体和线粒体(2)(3)特异性基础过关1.下列有关基因的叙述，正确的是()A.基因是体现生物遗传效应的结构单位和功能单位B.经测定一个由n个脱氧核苷酸构成的DNA分子中，包含了m个基因，则每个基因的平均长度为n/2m个脱氧核苷酸对C.人体细胞内的基因全部位于染色体上D.基因中脱氧核苷酸的排列顺序就是遗传信息，只能通过减数分裂传递给后代答案A解析基因是有遗传效应的DNA片段。一个DNA分子上有许多个基因，但并非基因与基因紧密相连，那些没有遗传效应
12、的DNA片段并不是基因，因此B项中基因的平均长度小于n/2m个脱氧核苷酸对。人体细胞内的基因主要在染色体上，线粒体DNA分子上也有少量基因。有性生殖的生物通过减数分裂将遗传信息传递给下一代，无性生殖的生物通过有丝分裂将遗传信息传递给下一代。2.组成DNA的碱基只有4种，4种碱基的配对方式只有2种，但DNA分子具有多样性和特异性，主要原因是()A.DNA分子是高分子化合物B.脱氧核糖结构不同C.磷酸的排列方式不同D.碱基的排列顺序不同，碱基数目很多答案D3.某生物体有10对同源染色体，其生殖细胞中的DNA总量约为7109个脱氧核苷酸对，假定每个基因平均含有1.4104个脱氧核苷酸，则此生殖细胞中
13、，染色体上的基因个数()A.小于5105个 B.等于5105个C.小于1106个 D.等于1106个答案C解析生殖细胞中基因总数为(27109)(1.4104)106个，但基因不只是位于染色体上，故此生殖细胞中染色体上的基因个数小于106个。4.“DNA指纹技术”在刑事侦破、亲子鉴定等方面作用巨大，这主要是根据DNA具有()A.稳定性 B.特异性 C.多样性 D.可变性答案B解析不同的DNA分子中脱氧核苷酸的碱基排列顺序各不相同，即DNA分子具有特异性，根据这一特性可辅助进行刑事侦破、亲子鉴定等。5.下列关于遗传信息的说法，不确切的是()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
14、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解析生物体的所有性状，都以一种特定的脱氧核苷酸排列顺序来代表，这种排列顺序就是遗传信息。6.某生物的一个DNA分子长度为35 700埃。已知DNA每一个螺旋的长度为34埃，含10个碱基对，假设平均每个基因有250个碱基，则这个DNA中的基因数不会超过多少个()A.30 B.60 C.84 D.240答案C解析此DNA的螺旋数为1 050(个)，碱基总数为1 0502021 000(个)。基因是具有遗传效应的DNA片段，即DNA中有些片段是没有基因的，如果把这些片段也考虑进去，核D
15、NA中基因数不会超过84(个)。7.下列关于基因的说法，正确的是()A.基因就是任意一段DNA分子B.基因一定位于染色体上C.基因是有遗传效应的DNA片段D.不同基因上带有的遗传信息相同答案C解析并非DNA上任意一个片段就是基因，必须是具有遗传效应的DNA片段才是基因。8.设一个基因平均由103个核苷酸构成，玉米体细胞中有20条染色体，生殖细胞里的DNA合计含7109个核苷酸，那么每条染色体上平均最多有基因()A.3.5105个 B.7105个C.7106个 D.1.4107个答案B解析玉米体细胞中有20条染色体，那么生殖细胞里有10条染色体，1条染色体上有1个DNA，则每个DNA上有7108
16、个核苷酸，则每条染色体上平均最多有基因71081037105(个)。能力提升9.如图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图，有关叙述正确的是()A.基因R、S、N、O在果蝇所有体细胞中都表达B.R、S、N、O互为非等位基因C.果蝇的每个基因都是由成百上千个核糖核苷酸组成的D.基因R、S、N、O中的比值一般相同答案B解析R、S、N、O控制果蝇不同的性状，在果蝇体细胞中选择性表达，互为非等位基因。10.科学家通过对前列腺癌细胞的研究发现，绿茶中的多酚可减少BCLXL蛋白，而这种蛋白有抑制癌细胞凋亡的作用。这表明绿茶具有抗癌作用，根本原因是由于绿茶细胞中具有()A.多酚 B.多酚酶基因C.BCLXL蛋
17、白 D.BCLXL蛋白酶答案B解析材料指出多酚能抗癌，但多酚不是蛋白质，因而不是由基因直接控制的，所以多酚的合成需要相应的酶催化。11.下图所示细胞中与基因有关的物质或结构，请分析并回答：(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)h可用_试剂鉴定。(5)如果基因存在于_上，则其遗传方式与性别相关联，这就是_。(6)b的空间结构是_。若其中的0.25，则G占总碱基数比例为_，其中一条单链中_。答案(1)bDNA基因是有遗传效应的DNA(b)片段(2)a染色体基因在a上呈线性排
18、列(3)c是组成b的基本单位d、e、f(4)双缩脲(5)性染色体伴性遗传(6)规则的双螺旋结构40%0.25解析图中a为染色体，b为DNA，c为脱氧核苷酸，d、e、f可代表磷酸、脱氧核糖、含氮碱基，g为C、H、O、N、P五种元素，h为蛋白质。12.如图表示一个DNA分子上的三个片段A、B、C，请完成下列问题：(1)片段A和C之所以能称为基因，是因为它们都是_。(2)片段A和片段C的不同之处是_。(3)片段A和片段B的不同之处是_。(4)一般情况下，在一个DNA分子中类似于B的片段的长度要_类似于A的片段的长度。(5)在人类染色体DNA不表达的片段中有一部分是串连重复的序列，它们在个体之间具有显
19、著的差异性，这种短序列应该位于图中的_。(6)上题中所说的短序列可应用于_。A.生产基因工程药物 B.侦查罪犯C.遗传病的产前诊断 D.基因治疗答案(1)具有遗传效应的DNA片段，能控制一定的生物性状(2)其内部的遗传信息即脱氧核苷酸的排列顺序及数目不同(3)片段B中的碱基序列不携带遗传信息，不具有遗传效应(4)大于(5)基因间隔区B(6)B13.由于DNA上的“遗传因子”基本都是符合孟德尔的遗传定律的，因此人类可以利用PCR技术合成的DNA进行亲子鉴定，其原理是：首先获取被测试者的DNA，并进行PCR扩增，取其中一样本DNA用限制酶切成特定的小片段，放进凝胶内，用电泳推动DNA小片段分离，再
20、使用特制的“探针”去寻找基因。相同的基因会凝聚在一起，然后利用特别的染料在X光照射下，便会显示由DNA探针凝聚在一起的黑色条码。每个人的条码一半与其母亲的条码吻合，另一半与其父亲的条码吻合。(1)2002年6月，我国第一张18位点的“基因身份证明”在湖北武汉诞生。人的“基因身份证明”是否终身有效？_。理由是_。(2)双胞胎或多胞胎的“基因身份证明”是否一定完全相同？_，原因是_。(3)图示某小孩和其母亲以及待测定的四位男性的DNA指纹图谱示意图，请推测该小孩真正生物学上的父亲是_，原因是_。答案(1)是因为同一个体的不同生长发育阶段和不同组织的DNA是相同的，所以它有高度的个体特异性和稳定性(
21、2)不一定如果是异卵双生的双胞胎，其遗传物质不相同(3)B子代遗传物质一半来自父亲，一半来自母亲解析(1)同一个体的所有体细胞都是由同一个受精卵有丝分裂而来的，所以DNA相同，具有个体的特异性和稳定性，故“基因身份证明”终身有效。(2)同卵双胞胎DNA相同，但异卵双胞胎DNA不一定相同。(3)对比DNA指纹图谱就会发现孩子的基因有一半与母亲相同，还有一半与B相同，而A、C、D与孩子DNA指纹图谱不相同，所以B是孩子真正生物学上的父亲。走进高考14.(2014福建卷，5)STR是DNA分子上以26个核苷酸为单元重复排列而成的片段，单元的重复次数在不同个体间存在差异。现已筛选出一系列不同位点的ST
22、R用作亲子鉴定，如7号染色体有一个STR位点以“GATA”为单元，重复714次；X染色体有一个STR位点以“ATAG”为单元，重复1115次。某女性7号染色体和X染色体DNA的上述STR位点如下图所示。下列叙述错误的是()A.筛选出用于亲子鉴定的STR应具有不易发生变异的特点B.为保证亲子鉴定的准确率，应选择足够数量不同位点的STR进行检测C.有丝分裂时，图中(GATA)8和(GATA)14分别分配到两个子细胞中D.该女性的儿子X染色体含有图中(ATAG)13的概率是1/2答案C解析A项，子代细胞的核DNA有50%来自母方，所以可以通过比较亲子代间DNA的差异确定亲子关系，若无变异发生，则子代应有50%的核DNA与母亲的核DNA相同，但若鉴定的DNA片段变异性较强，会干扰亲子鉴定的准确率，故选择用于亲子鉴定的STR应具有不易发生变异的特点。B项，为保证亲子鉴定的准确率，应选择足够数量不同位点的STR进行检测，这样可以减少偶然因素导致的误差。C项，在有丝分裂过程中，核DNA复制后平均分配到两个子细胞中，所以两个子细胞中都同时具有(GATA)8和(GATA)14，不会发生(GATA)8和(GATA)14分别分配到两个子细胞中的现象。D项，该女性的儿子从母亲那里获得两条X染色体中的一条，所以儿子的X染色体中含有(ATAG)13的概率为1/2。
