中图版必修二 321 认识基因 学案.docx

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中图版必修二321认识基因学案

第二章　基因对性状的控制

第一节　认识基因

1．概述基因的概念及其发展。

2．举例说明基因的现代含义。

3．列举脱氧核糖核苷酸、基因、DNA和染色体之间的关系。

（重点）

基因概念的发展

1．“基因”的提出

（1）1865年，孟德尔首次提出“遗传因子”，并认识到它具有两个基本属性：

①世代相传。

②决定遗传表达。

（2）1909年，丹麦遗传学家约翰逊首次提出并使用“基因”这个名词。

其含义与“遗传因子”完全一致。

2．染色体外基因：

真核生物的线粒体基因和叶绿体基因，原核生物的拟核和质粒。

3．基因概念的发展

（1）摩尔根：

发表《基因论》，提出一条染色体上含有许多基因，基因以线性形式排列在染色体上的特定位置上。

（2）比德尔和泰特姆：

通过实验提出“一基因一酶说”为进一步认识基因的功能奠定了基础。

后来又有人提出“一个基因一个肽链”的学说。

（3）艾弗里：

最终证实了基因的本质是DNA。

（4）沃森和克里克：

1953年提出DNA双螺旋结构模型为进一步探明基因结构和功能奠定了基础。

人们对基因认识发展到了分子水平，基因是DNA分子上的一段核苷酸序列，是遗传的功能单位，可编码一段肽链或者编码一段RNA。

（5）雅各布和莫诺：

1961年证明基因在结构或功能上是可分的，在功能上可分为：

①负责编码某种蛋白质的：

结构基因；

②负责调节其他基因的功能：

调节基因；

③起调控作用：

启动基因、操纵基因。

[合作探讨]

探讨1：

生物体的DNA数目与基因数目是否相同？

提示：

不相同，DNA数目远少于基因数目。

探讨2：

请你猜测，烟草花叶病毒有基因吗？

若有，应位于何种分子上？

提示：

有。

位于RNA分子上。

探讨3：

某男患者患有某种肌肉萎缩病，该病致病基因位于线粒体DNA分子上，请推测该患者的致病基因源自父亲，还是母亲？

为什么？

提示：

源自母亲。

因为受精卵形成时，细胞质基因只由卵细胞提供，精子仅提供细胞核。

[思维升华]

1．基因与脱氧核苷酸的关系

（1）基因的基本组成单位是脱氧核苷酸。

（2）基因中脱氧核苷酸的排列顺序称为遗传信息。

（3）基因中脱氧核苷酸的排列顺序的多样性决定了基因的多样性。

2．基因与DNA的关系

（1）基因是有遗传效应的DNA序列，每个DNA分子上有许多个基因。

一个DNA分子上的碱基总数大于该DNA分子上所有基因上的碱基数之和。

（2）基因具有遗传效应是指其能控制生物的性状。

基因是控制生物性状的结构和功能的基本单位，特定的基因控制特定的性状。

3．DNA与染色体的关系

染色体主要由DNA和蛋白质构成。

通常情况下一条染色体上含有1个DNA分子，但染色体复制后，1条染色体上有2个DNA，染色体是DNA的主要载体。

即：

4．基因与染色体的关系

（1）基因在染色体上呈线性排列。

（2）染色体是基因的主要载体，但不是唯一载体，如线粒体、叶绿体中也有少量的DNA，也是基因的载体。

5．脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系图解如下

基因的行为并不都遵循孟德尔遗传规律

（1）并不是所有的非等位基因都遵循基因自由组合规律，只有非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合规律。

（2）并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德尔的遗传规律，叶绿体、线粒体中的基因都不遵循遗传规律。

（3）原核生物中的基因都不遵循孟德尔遗传规律。

1．染色体、DNA、基因三者关系密切，下列叙述中不正确的是（　　）

A．正常细胞中每个染色体含有一个DNA分子，每个DNA分子有很多个基因

B．复制、分离和传递，三者都能相伴而行

C．三者都是遗传物质，三者都能行使生物的遗传作用

D．在生物的传宗接代过程中，染色体行为决定后两者

【解析】　DNA是主要的遗传物质，基因是有遗传效应的DNA片段，染色体是基因的主要载体，而不是遗传物质。

【答案】　C

2．对于一个基因的正确描述是（　　）

①它是DNA分子上特定的片段　②它是由沃森和克里克共同提出的　③它决定某一遗传性状或功能

④染色体的一段就是基因

A．①和②　　　　　B．①和③

C．③和④D．①和④

【解析】　基因是具有遗传效应的DNA片段而不是染色体的一段，它是由丹麦遗传学家约翰逊首先提出的。

【答案】　B

基因的现代含义

1．基因的结构特点

（1）断裂基因

大多数真核生物的基因的编码序列在DNA分子上不是连续的，而是被不编码的序列隔开，称为断裂基因。

其中的编码序列称为外显子，非编码序列称为内含子。

断裂基因往往由一些交替存在的外显子和内含子构成。

（2）重叠基因

指两个基因共用一段重叠的核苷酸序列。

（3）可动基因

在染色体上通过某种方式从一个位置转移到另外一个位置的基因，称为可动基因，也叫做转座因子。

2．基因的概念

基因是遗传的基本物质和功能单位，它携带了逐代传递的信息，是组成一个转录区域和转录调节的一段DNA序列。

[合作探讨]

探讨1：

是否DNA上任何一段脱氧核糖核苷酸序列都可称为一个基因？

为什么？

提示：

不是。

基因是有遗传效应的DNA序列。

探讨2：

细胞中所有的基因均会表达为一定的产物吗？

为什么？

提示：

不一定，要在特定时间、特定空间才会表达为一定的产物。

探讨3：

研究表明大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子长度约为4700000个碱基对，在DNA分子上分布着大约4400个基因，每个基因的平均长度约为1000个碱基对。

由此你想到了什么？

提示：

DNA分子的长度远大于其上面所有基因总和的长度。

这表明DNA分子上除基因外，还有许多“非基因”片段。

[思维升华]

1．基因的分类

（1）按位置：

（2）按功能：

（3）按结构特点分为：

2．说明基因与DNA关系的实例

项目

实例

可说明的情况

实例1

大肠杆菌一个DNA分子上含有多个基因

基因位于DNA分子上或基因是一小段DNA

实例2

把海蜇的绿色荧光蛋白基因转入鼠的体内，鼠体内出现了以前没有的荧光

基因有遗传效应，它可以独立起作用

实例3

人体中构成基因的碱基对组成比较少，不超过全部碱基总数的2%

基因是一段DNA，但是任一段DNA不一定是基因

实例4

没有HMGIC基因，就没有肥胖的表现，有HMGIC基因就有肥胖表现

基因具有特定的遗传效应

结论

基因是有遗传效应的DNA片段，它是生物体遗传的功能单位和结构单位；每个DNA分子上有许多个基因

1．绝大多数基因在染色体上的位置是固定不变的，但有些基因可以通过某种方式从一个位置转移到另外一个位置，这些能在染色体上移动位置的基因称为（　　）

A．断裂基因B．重叠基因

C．转座因子D．操作子

【解析】　断裂基因是指绝大多数真核生物的基因的编码序列在DNA分子上不是连续的，而是被不编码的序列隔开。

重叠基因是许多原核生物和真核生物中有两个基因共用一段重叠的核苷酸序列的现象。

可动基因也称为转座因子。

【答案】　C

2．下图表示基因、DNA和染色体之间的关系。

1、2、3、4分别表示（　　）

A．胸腺嘧啶、启动基因和操纵基因、内含子、外显子

B．尿嘧啶、非编码区、外显子、内含子

C．胸腺嘧啶、非编码序列、外显子、内含子

D．尿嘧啶、启动基因和操纵基因、内含子、外显子

【解析】　图示中1是构成脱氧核糖核苷酸的成分，所以是胸腺嘧啶T,2是启动基因和操纵基因，3和4构成结构基因，4编码蛋白质，说明是外显子，3是内含子。

【答案】　A

1．关于基因的概念，错误的是（　　）

A．基因是有遗传效应的DNA片段

B．基因是DNA上有一定功能的特定的碱基排列顺序

C．基因是DNA上任意一段

D．基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位

【解析】　基因是有遗传效应的DNA片段，是一特定的碱基排列顺序。

由于DNA分子上有很多不能控制生物性状的区段，所以基因不能是DNA上的任意一段。

【答案】　C

2．如图是果蝇染色体上的白眼基因示意图，下列叙述不正确的是（　　）

【导学号：

73730058】

A．白眼基因片段中，含有成百上千个脱氧核糖核苷酸

B．S基因是有遗传效应的DNA片段

C．白眼基因与其他基因的区别是碱基的种类不同

D．白眼基因与红眼基因的区别是部分碱基序列的不同

【解析】　基因是由脱氧核苷酸组成的，A项正确，是具有遗传效应的DNA片段，B项正确，不同基因碱基序列不同，D正确，但不同基因碱基种类相同，C项错误。

【答案】　C

3．下列关于真、原核细胞的各种结构，有基因分布其中的是（　　）

①细胞核　②核糖体　③叶绿体　④线粒体　⑤拟核　⑥高尔基体　⑦内质网　⑧质粒

A．①③④⑤⑧　　　　　B．②③④⑤⑧

C．②⑥⑦D．③④⑧

【解析】　核糖体、高尔基体、内质网上不存在基因。

D选项中③④⑧为染色体外基因，真核生物的基因主要分布于核内染色体上，原核生物的基因主要存在于拟核大型环状DNA分子上。

【答案】　A

4．根据下图所示，下列相关叙述正确的是（　　）

A．非编码序列是外显子，编码序列是内含子

B．启动基因没有遗传效应

C．结构基因有三个内含子和四个外显子

D．结构基因有三个外显子和四个内含子

【解析】　基因是具有遗传效应的DNA序列。

图示为真核生物的基因，结构基因中的编码序列称为外显子，非编码序列称为内含子。

图示结构基因中有四个外显子，三个内含子。

【答案】　C

5．同源染色体之间与姐妹染色单体之间的共同点是（　　）

A．它们中的一条都是以另一条为模板复制而来的

B．它们的形态、大小一般都是相同的

C．它们所含的基因都是相同的

D．一对同源染色体与一对姐妹染色单体所包含的DNA分子数都是相同的

【解析】　同源染色体的形状一般相同，姐妹染色体间形状一定相同。

【答案】　B

学业分层测评（十四）

（建议用时：

45分钟）

[学业达标]

1．下列关于基因、遗传信息的描述，错误的是（　　）

A．基因在染色体上呈线性排列，染色体是基因的主要载体

B．遗传信息可以通过DNA复制传递给后代

C．同种生物不同个体之间DNA完全不同

D．遗传信息是指DNA分子的脱氧核苷酸的排列顺序

【答案】　C

2．下列关于真核细胞基因结构的叙述，正确的是（　　）

A．每一个基因中的外显子和内含子数目相同

B．不同基因的内含子长度相同，外显子长度不同

C．内含子是非基因片段

D．有些基因在染色体上的位置可以移动

【解析】　不同基因中外显子、内含子数目及其长度未必相同，内含子是真核细胞基因结构中非编码序列。

有些基因在染色体上的位置可以移动被称作可动基因或转座因子。

【答案】　D

3．下列有关DNA与基因的关系的叙述，正确的是（　　）

A．基因是碱基对随机排列而成的DNA片段

B．一个DNA分子上有许多个基因

C．DNA的碱基排列顺序就代表基因

D．组成不同基因的碱基数量一定不同

【解析】　基因是DNA分子上有遗传效应的片段；组成不同基因的脱氧核苷酸序列各不相同，但其碱基数量未必不同。

【答案】　B

4．从下列物质的结构层次看，由简单到复杂的顺序是（　　）

A．脱氧核苷酸→基因→染色体→DNA

B．脱氧核苷酸→基因→DNA→染色体

C．基因→脱氧核苷酸→染色体→DNA

D．基因→DNA→脱氧核苷酸→染色体

【解析】　基因是有遗传效应的DNA片段，DNA的基本单位是脱氧核苷酸。

DNA和蛋白质构成染色体。

【答案】　B

5．下列关于基因的说法不正确的是（　　）

【导学号：

73730059】

A．孟德尔提出了“遗传因子”的概念

B．比德尔和泰特姆提出了“一基因一酶说”

C．雅各布和莫诺认为基因是可分的

D．原核基因只有外显子，不含内含子

【解析】　本题考查基因概念的认识过程。

孟德尔提出了遗传因子的概念，实际指的就是基因。

真核生物的基因的编码区有内含子、外显子之分，原核生物的基因的编码区是连续的，没有内含子和外显子之分。

【答案】　D

6．如图为人体内某DNA分子结构示意图，其中a、b、c、d均为DNA分子中有遗传效应的片段，e、f、g、h、i不具有遗传效应，则下列关于e、f、g、h、i的叙述正确的是（　　）

A．e、f、g、h、i属于基因的非编码区

B．e、f、g、h、i为内含子

C．e、f、g、h、i为外显子

D．e、f、g、h、i不属于基因结构

【解析】　基因是具有遗传效应的DNA序列，e、f、g、h、i不具有遗传效应，因此不属于基因结构。

【答案】　D

7．科学研究发现，小鼠体内HMGIC基因与肥胖直接相关。

具有HMGIC基因缺失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

8．某同学总结了DNA、基因、蛋白质和性状之间的相互关系，其中错误是（　　）

A．DNA相同，其控制的性状也相同

B．基因是有遗传效应的DNA片段

C．蛋白质是一切生物性状的体现者

D．基因的数量多于DNA分子的数量

【解析】　DNA相同，指导合成的蛋白质不一定相同，再加上外界环境的影响，其控制的性状不一定相同；基因的本质是指具有遗传效应的DNA片段；蛋白质是生物生命活动的主要承担者即一切生物性状的体现者；一个DNA分子上有许多个基因。

【答案】　A

9．下列关于染色体、DNA、基因三者之间关系的叙述中，不正确的是（　　）

A．DNA主要存在于染色体上

B．基因在DNA分子上

C．一条染色体就是一个DNA分子

D．一个DNA分子上有很多个基因

【解析】　DNA也存在于线粒体和叶绿体等结构中，因此DNA主要存在于染色体上，但一条染色体不是一个DNA分子；一个DNA上有许许多多个基因，基因是有遗传效应的DNA片段。

【答案】　C

10．分析下图，回答有关问题。

（1）图中B是________，C是________，C有____________、________、________、________四种，它们之间的配对方式是________。

D是____________，F是____________，其空间结构是____________，G是____________。

（2）F的基本组成单位是图中的________，共有________种。

F与H的关系是________。

（3）图中E和F的关系是____________。

决定F结构多样性的是____________的排列顺序。

（4）通常情况下，1个H中含有________个F,1个F中含有________个E,1个E中含有________个D。

【答案】　

（1）脱氧核糖　含氮碱基　腺嘌呤（A）　鸟嘌呤（G）　胞嘧啶（C）　胸腺嘧啶（T）　A—T、G—C　脱氧核苷酸　DNA　双螺旋结构　蛋白质　

（2）D　4　H是F的主要载体　（3）E是具有遗传效应的F片段　D的不同　（4）1　成百上千　许多

[能力提升]

11．传统观点认为基因是互不沾染、单个分离的实体，下列现象能说明这一观点具有局限性的是（　　）

A．真核生物的结构基因是断裂基因，由内含子和外显子交替构成

B．许多原核生物和一些真核生物中发现有重叠基因

C．转座因子可以通过某种方式从一个位置转移到另外一个位置

D．基因不仅单独起作用，且各个基因之间还存在相互制约和调节的关系

【解析】　A是针对传统观点中的每一个结构基因是一段连续的DNA序列，C是针对传统观点中的基因在染色体上的位置是固定的。

【答案】　B

12．下列数据是人体部分器官中所表达基因的估计数目，有关叙述不正确的是（　　）

器官或

细胞

眼

唾液腺

皮肤

甲状腺

血细胞

心脏

所表达

基因的

估计数目

1932

186

3043

2391

23505

9400

A.人体各器官表达的基因数目有差异是细胞内基因选择性表达形成的

B．血细胞所表达的基因数目最多说明其遗传物质相对含量较高

C．人体各器官表达的基因数目有差异说明细胞中所含蛋白质有差异

D．不同功能的细胞表达的基因不相同，这与细胞具有不同功能相适应

【解析】　在生长发育过程中，受精卵进行有丝分裂，同一个体不同细胞核DNA相同，B错；由于基因的选择性表达导致不同细胞表达的基因有所不同，蛋白质种类和含量不同，细胞的形态结构和生理功能发生稳定性差异，A、C、D对。

【答案】　B

13．下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核糖核苷酸的说法，不正确的是（　　）

【导学号：

73730060】

A．基因一定位于染色体上

B．基因在染色体上呈线性排列

C．四种脱氧核糖核苷酸的数目和排列顺序决定了基因的多样性和特异性

D．一条染色体上含有1个或2个DNA分子

【解析】　一般来讲，基因是具有遗传效应的DNA片段，而DNA不一定组成染色体，因此基因不一定位于染色体上，A错；多个基因位于同一条染色体上，基因在染色体上呈线性排列，B正确；不同基因中脱氧核糖核苷酸的数目和排列顺序不同，使基因具有多样性，而每一个基因的脱氧核糖核苷酸的数目和排列顺序是特定的，因此基因又具有特异性，C正确；没有复制的每条染色体含有1个DNA分子，复制后的每条染色体含有两条染色单体，每条染色单体含有1个DNA分子，D正确。

【答案】　A

14．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）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________规律，又有特殊性。

（5）b的空间结构是______________。

若其中的（A＋T）/（G＋C）＝0.25，则G占总碱基数比例为___________________________________，

其中一条单链中（A＋T）/（G＋C）＝____________________。

【解析】　本题考查基因的概念、基因与DNA的关系、DNA的结构等。

分析题图可知，a是染色体，b是DNA，c是脱氧核糖核苷酸，h为蛋白质。

【答案】　

（1）b　DNA　基因是有遗传效应的DNA片段　

（2）a　染色体　基因在a上呈线性排列　（3）c是组成b的基本单位　d、e、f　（4）性染色体　伴性遗传　基因分离　（5）规则的双螺旋结构　40%　0.25

15．下图表示大肠杆菌中与乳糖代谢有关的基因结构，完成下面有关的问题。

（1）图中标出的四种基因是按基因的________划分的。

（2）已知上图中的四个基因都与大肠杆菌乳糖代谢有关，其中不能编码蛋白质的基因是________。

（3）已知启动子在结构基因控制合成蛋白质的过程中发挥重要的调控作用。

当环境中没有乳糖时，调节基因能够控制合成一种叫做阻抑物的蛋白质，能与操作子紧密结合，从而阻碍启动子对结构基因发挥调控作用。

试解释阻抑物与操作子结合后，启动子不能发挥作用的最可能原因是___________________。

（4）由此可见，各个基因之间存在着_______________________的关系。

【解析】　

（1）基因按功能可以分为结构基因、调节基因和起调控作用的启动基因、操纵基因。

（2）启动基因和操纵基因由于不编码任何蛋白质或RNA，称为启动子和操作子。

（3）（4）阻抑物蛋白质与操作子紧密结合，阻碍了启动子对结构基因发挥调控作用，这说明启动子与操作子这两个基因可能共用一段重叠的核苷酸序列。

由此可见，各个基因之间存在着相互制约和调节的关系。

【答案】　

（1）功能　

（2）P（启动子）和O（操作子）　（3）启动子与操作子这两个基因可能共用一段重叠的核苷酸序列（重叠基因）　（4）相互制约和调节