统编版高中生物必修二第3章 第4节.docx

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统编版高中生物必修二第3章第4节

第4节　基因通常是有遗传效应的DNA片段

一、说明基因与DNA关系的实例

阅读教材“思考·讨论”，说明基因与DNA的关系

（1）基因通常是DNA上的片段（　　）

（2）基因通常是DNA上有一定功能的特异性碱基排列顺序（　　）

（3）基因和DNA是同一概念（　　）

答案　

（1）√　

（2）√　（3）×

请据图回答下列问题：

1．D、E、F、H之间有什么数量关系？

提示　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）。

2．真核生物中，H是F的唯一载体吗？

提示　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。

二、DNA片段中的遗传信息

1．遗传信息

遗传信息是指基因中的脱氧核苷酸的排列顺序。

不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序不同，含有的遗传信息不同。

2．DNA分子的多样性和特异性

（1）多样性：

DNA分子中共有4种类型的碱基，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，若某个DNA分子具有n个碱基对，则DNA分子可有4n种组合方式，从而构成了DNA分子的多样性。

（2）特异性：

每个特定的DNA分子都有特定的碱基排列顺序，即DNA分子的特异性。

3．生物体多样性和特异性与DNA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。

归纳总结

　染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系图解

注：

有些病毒的遗传物质是RNA，对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。

（1）基因A和基因B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）遗传信息是指DNA中的碱基排列顺序（　　）

（3）基因具有多样性的原因是构成基因的碱基种类、数目和排列顺序不同（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×

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？

这说明了基因的什么特性？

提示　417种；说明了基因的多样性。

2．假设人类基因组中第1号染色体上第1个基因由17个碱基对随机排列构成，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？

这说明基因的什么特点？

提示　1/（417×417），几率很小；说明基因的特异性。

1．对一个基因的正确描述是（　　）

①基因通常是DNA分子上特定的片段　②它的分子结构首先由摩尔根发现　③它决定着某一遗传性状或功能　④它的化学结构不会发生变化

A．①和②B．①和③

C．③和④D．①和④

答案　B

解析　基因通常是DNA分子上具有遗传效应的片段，决定着某一遗传性状或功能，①、③正确；基因的分子结构是沃森和克里克发现的，②错误；基因的结构在一定的内、外环境条件下，可能发生改变，④错误。

2．下列属于基因的是（　　）

A．控制抗体合成的DNA片段

B．组成DNA的4种脱氧核苷酸及其序列

C．组成染色体的主要化学成分

D．含有编码淀粉酶遗传信息的DNA分子

答案　A

解析　基因通常是有遗传效应的DNA片段，而非任意的DNA序列，故A项属于基因而B项不属于基因；染色体的主要成分是蛋白质和DNA；含有编码淀粉酶遗传信息的DNA分子中可能含有一个或多个基因，同时存在无遗传效应的片段。

3．“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。

4．如图是果蝇某染色体上的白眼基因（S）示意图，下列叙述正确的是（　　）

A．白眼基因片段中，含有成百上千个核糖核苷酸

B．S基因是有遗传效应的DNA片段

C．白眼基因在细胞核内，不遵循遗传规律

D．基因片段中有5种碱基、8种核苷酸

答案　B

解析　组成白眼基因片段的基本单位是脱氧核苷酸，有4种碱基，4种脱氧核苷酸，A、D项错误；S基因控制果蝇的白眼性状，所以是有遗传效应的DNA片段，B项正确；白眼基因位于染色体上，属于核基因，遵循遗传规律，C项错误。

5．（2019·宣城高二上期末）下列关于基因、DNA与染色体的叙述，正确的是（　　）

A．细胞分裂前的间期随着DNA的复制，染色体和基因的数目也会发生改变

B．DNA的片段即基因，所以一个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脱氧核苷酸的排列顺序不同

答案　D

解析　细胞分裂前的间期，DNA复制，数目加倍，但染色体数目未发生改变，A错误；基因通常是有遗传效应的DNA片段，B错误；基因主要分布在染色体上，少数分布在细胞质中，C错误；基因中储存着遗传信息，基因不同的根本原因在于脱氧核苷酸的排列顺序不同，D正确。

6．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著的差异性，这种短序列应该位于图中的____________。

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

A组　基础对点练

题组一　说明基因与DNA关系的实例

1．（2019·长沙模考）大肠杆菌细胞的拟核中有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．一个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．“人类基因组计划”最新研究表明：

人体24条染色体上含有2万到2.5万个基因，这一事实说明（　　）

A．基因是有遗传效应的DNA片段

B．一个DNA分子上有许多个基因

C．基因是染色体片段

D．基因只存在于染色体上

答案　B

解析　在DNA复制之前，每条染色体上有一个DNA分子，人类24条染色体上含有2万到2.5万个基因，说明一个DNA分子上有许多个基因。

3．科学研究发现，小鼠体内HMGIC基因与肥胖直接相关。

具有HMGIC基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠，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基因缺陷的实验鼠体重仍然保持正常，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　缺乏HMGIC基因，小鼠体重保持正常；含有HMGIC基因，小鼠变得肥胖，说明基因具有遗传效应。

题组二　DNA片段中的遗传信息

4．（2019·成都高新实验中学高二月考）下列关于基因的叙述中，可以揭示基因化学本质的是（　　）

A．遗传物质的结构单位和功能单位

B．在染色体上呈线性排列

C．有遗传效应的DNA片段

D．碱基排列顺序代表遗传信息

答案　C

解析　基因的本质是有遗传效应的DNA片段。

5．（2018·湖北宜昌一中期末）下列关于遗传信息的说法中，不正确的是（　　）

A．基因的脱氧核苷酸的排列顺序就代表遗传信息

B．遗传信息的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．遗传信息即生物体所表现出来的遗传性状

答案　D

解析　遗传信息是指基因中脱氧核苷酸的排列顺序，不是指生物体所表现出来的遗传性状。

6．（2019·河北衡水中学周测）等位基因A与a最本质的区别是（　　）

A．A控制显性性状，a控制隐性性状

B．在减数分裂时，A与a分离

C．两者的碱基序列不同

D．A对a起显性作用

答案　C

解析　基因间的本质区别是碱基序列不同。

7．由50个脱氧核苷酸构成的DNA分子，按其碱基排列顺序的不同，可分为的种类数及说明DNA分子具有的特性是（　　）

①504种　②450种　③425种　④遗传性　⑤多样性　⑥特异性

A．①④B．②⑤

C．②⑥D．③⑤

答案　D

解析　50个脱氧核苷酸含25个碱基对，因此形成的DNA分子共有425种，同时说明了DNA分子具有多样性。

题组三　基因、DNA、染色体、脱氧核苷酸的关系

8．下列有关基因的说法中，正确的是（　　）

A．生物体内的DNA分子数与基因数相同

B．基因和染色体的行为存在着明显的平行关系

C．生物体内所有基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数大致相同

D．每个基因的长度相同

答案　B

解析　生物体内的每条DNA上含有许多个基因，故DNA分子数与基因数不相同，A项错误；染色体是基因的主要载体，基因与染色体的行为是平行的，B项正确；基因是有遗传效应的DNA片段，DNA中还有非基因片段，故生物体内所有基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数不相同，C项错误；每个基因都具有特定的碱基序列，故其长度和排列顺序不一定相同，D项错误。

9．决定DNA分子特异性的因素是（　　）

A．两条长链上的脱氧核糖与磷酸的交替排列顺序是稳定不变的

B．构成DNA分子的脱氧核苷酸只有四种

C．严格的碱基互补配对原则

D．每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序

答案　D

解析　DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成的，两条长链上的脱氧核糖与磷酸的交替排列顺序是稳定不变的，两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基对严格遵循碱基互补配对原则，A、B、C均不符合题意；每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序，决定了DNA分子的特异性，D项符合题意。

10．（2019·辽宁葫芦岛一中高二上月考）如图表示细胞内与基因有关的物质或结构，请仔细阅读并回答问题：

（1）细胞内的遗传物质是[　　]________，基因和g的关系是_________________________。

（2）e和g的关系是____________________，g被彻底水解后的产物可用字母________表示。

（3）遗传物质的主要载体是[　　]________，基因和i的关系是______________________。

（4）g的成分与RNA的成分相比，主要差异在于_________________________________。

（5）g的空间结构一般表现为______________________，若其中（C＋G）/（T＋A）＝1/2，则A占总碱基数的比例为________，其单链中（C＋G）/（T＋A）为________。

（6）g的功能可表达为________________________________________________________。

答案　

（1）g　DNA　基因是有遗传效应的g（DNA）片段

（2）e是组成g的基本单位　b、c、d　（3）i　染色体　基因在染色体上呈线性排列　（4）碱基和五碳糖的种类不同

（5）双螺旋结构　1/3　1/2　（6）储存、复制、传递和表达遗传信息

解析　根据图示信息可以推知：

g是DNA，h是蛋白质，i是染色体，e是脱氧核苷酸，b、c、d是构成脱氧核苷酸的磷酸、脱氧核糖和含氮碱基，a是组成元素C、H、O、N、P。

（1）细胞内的遗传物质是DNA，基因是有遗传效应的DNA片段。

（2）脱氧核苷酸是构成DNA的基本单位，DNA彻底水解后可用字母b、c、d表示。

（3）遗传物质的主要载体是染色体（i），基因在染色体上呈线性排列。

（4）DNA与RNA在组成成分上的主要区别是碱基和五碳糖的种类不同。

（5）DNA具有双螺旋的空间结构。

因为DNA双链中，A＝T，G＝C，则A占总碱基数的比例为A/（A＋T＋C＋G）＝A/（2A＋2G），由（C＋G）/（T＋A）＝1/2得出A＝2G，所以，A占总碱基数的比例为A/（3A）＝1/3；根据（C＋G）/（T＋A）的比值特点知，DNA单链中（C＋G）/（T＋A）的值与双链中（C＋G）/（T＋A）的值相同。

（6）DNA的功能是储存、复制、传递和表达遗传信息。

B组　综合强化练

　1～6题为选择题，1～4题中只有一个选项符合题目要求，5、6题中有一个或多个选项符合题目要求。

1．下列关于基因的叙述中，不正确的是（　　）

A．基因能够储存遗传信息

B．基因通常是有遗传效应的DNA片段

C．基因在染色体上呈线性排列

D．一段染色体就是一个基因

答案　D

解析　基因的脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息，A项正确；基因通常是有遗传效应的DNA片段，B项正确；基因在染色体上呈线性排列，C项正确；染色体是由DNA和蛋白质组成的，而基因通常是有遗传效应的DNA片段，D项错误。

2．基因研究最新发现，人与小鼠的基因约80%相同，则人与小鼠DNA碱基序列相同的比例是（　　）

A．20%B．80%

C．11%D．无法确定

答案　D

解析　每个DNA分子上有许多个基因，基因是有遗传效应的DNA片段，但基因在DNA上不是连续分布的，DNA中还存在着大量的非基因片段将基因分隔开。

人与小鼠的基因约80%相同，但不能确定非基因部分有多少相同，所以无法判断人与小鼠DNA碱基序列相同的比例。

故选D。

3．（2019·荆州沙市中学月考）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．碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性

B．碱基特定的排列顺序，又构成了每一个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有41000种

D．人体内控制β珠蛋白的基因由1700个碱基对组成，其碱基对排列方式有41700种

答案　D

解析　β珠蛋白基因碱基对的排列顺序是β珠蛋白基因所特有的，任意改变碱基的排列顺序后，合成的就不一定是β珠蛋白。

β珠蛋白基因的碱基对排列顺序是特定的，其碱基对排列方式应只有一种。

4．（2018·甘肃武威六中月考）下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

1

2

3

4

A

染色体

DNA

RNA

基因

B

DNA

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　据图分析，1包含了2,2包含了3,3包含了4，依次是包含关系。

染色体由DNA和蛋白质组成，但是RNA不属于DNA，A项错误；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项正确；基因不属于脱氧核苷酸，C项错误；核酸不包括染色体，D项错误。

5．下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，正确的是（　　）

A．真核生物的染色体存在于细胞核中，原核生物的染色体存在于拟核中

B．基因通常是有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上可含有成百上千个基因

C．一个基因含有许多个脱氧核苷酸，基因的特异性由碱基的排列顺序决定

D．染色体是DNA的主要载体，一条染色体上含有1个或2个DNA分子

答案　BCD

解析　原核生物没有染色体结构，A项错误；基因通常是有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上可含有成百上千个基因，B项正确；一个基因含有许多个脱氧核苷酸，基因的特异性由碱基的排列顺序决定，不同的DNA分子其碱基排列顺序也不相同，C项正确；染色体是DNA的主要载体，一条染色体上含有1个DNA分子，DNA复制后，着丝粒分裂前，每条染色体上含有2个DNA分子，D项正确。

6．有人提出“吃基因补基因”的观点，下面对该观点的辨析中，最合理的是（　　）

A．不赞成，因为基因被吃后会被消化分解，不可能补充或整合到人体原有的基因组中去

B．不赞成，因为基因被吃后会导致出现不可预测的变异

C．赞成，因为基因只是具有遗传效应的DNA片段，被吃下后不会被分解

D．赞成，因为基因被吃下后，可弥补缺陷的基因或修正原有基因的不足

答案　A

解析　基因被吃后会被消化分解，不可能补充或整合到人体原有的基因组中去。

7．人类有一套“生命天书”，这套书有24“本”。

组成这套书的“文字”有四种“基本笔画”，每两个笔画形成一个“偏旁部首”，每三个“偏旁部首”形成一个“文字”。

每本“生命天书”中含有几千个关于人类生命的结构、功能、生老病死的“信息”，每条信息由几千个“文字”组成。

人类基因组计划就是首先要破译这套天书中所含有的10亿个文字中的30多亿个偏旁部首的排列顺序；然后再破译书中每条信息的具体含义，即具体功能。

（1）人类“生命天书”有“24本”，每本“天书”是指一条_____，这套书为什么是“24本”？

_______________________________________________________________________________。

（2）“生命天书”中的“信息”是指________。

（3）“生命天书”中的四种“基本笔画”是指________________________________________。

（4）“生命天书”中的每个“偏旁部首”是指____________，它们是_____________________。

答案　

（1）染色体　人类22条常染色体和一对性染色体（X、Y）中的DNA分子相互之间结构各不相同　

（2）基因

（3）分别含A、T、C、G碱基的四种脱氧核苷酸　（4）碱基对　A—T、T—A、C—G、G—C

解析　题中所说的“破译天书”实际上是指对人类基因组进行碱基对的测序工作。

每本“天书”指一条染色体，因为人类体细胞中有22对常染色体，每对染色体中的两个DNA分子结构基本相同，又由于X和Y这两条性染色体中DNA分子结构有较大差异，需要各自单独测序；所以一套“生命天书”实际上是指人类体细胞中一套常染色体（22条）和X、Y这两条性染色体，即共24个DNA分子。

“生命天书”中的四种“基本笔画”是指含不同碱基的四种脱氧核苷酸，“生命天书”中的“偏旁部首”是DNA中的碱基对。

8．图甲是用DNA测序仪测出的某DNA片段上一条脱氧核苷酸链中的碱基排列顺序（TGCGTATTGG），请回答下列问题：

（1）据图甲推测，此DNA片段上的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是________个。

（2）根据图甲的脱氧核苷酸链中的碱基排列顺序，推测图乙中显示的脱氧核苷酸链的碱基排列顺序为________________（从上往下）。

（3）图甲所显示的DNA片段与图乙所显示的DNA片段中的（A＋G）/（T＋C）总是为________，由此可说明DNA分子中碱基的数量关系是____________________。

图甲中的DNA片段与图乙中的DNA片段中的A/G分别为________、________，由此说明了DNA分子具有特异性。

答案　

（1）5　

（2）CCAGTGCGCC　（3）1　嘌呤数等于嘧啶数　1　1/4

解析　

（1）图甲中显示的一条链上鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是4个，胞嘧啶脱氧核苷酸的数量是1个，根据碱基互补配对原则，其互补链上还有1个鸟嘌呤脱氧核苷酸。

（2）看清楚图甲中各列所示的碱基种类是读出图乙中脱氧核苷酸链碱基序列的关系。

（3）在双链DNA分子中，因为碱基互补配对，所以嘌呤数等于嘧啶数；不同的DNA分子中（A＋T）/（G＋C）、A/G、T/C是不同的，体现DNA分子的特异性。