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第4节基因通常是具有遗传效应的DNA片段
一、单选题
1．下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是（ ）
A．在DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸基和一个碱基
B．基因是具有遗传效应的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，基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的
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
2．根据功能不同可将基因结构划分为非编码区和编码区，非编码区上有RNA聚合酶的结合位点。真核生物的编码区包括外显子和内含子，其中编码蛋白质的序列是外显子，分布在外显子之间的多个只转录但不编码蛋白质的序列是内含子。原核生物的编码区没有内含子序列。下列说法错误的是（ ）
A．基因双链结构中碱基比例关系为（A+G）/（T+C）＝1
B．启动子应位于基因结构的非编码区
C．真核生物基因中第一个外显子首位的3个碱基为起始密码子
D．直接将从人体内获得的胰岛素基因通过基因工程转入大肠杆菌体内不能得到胰岛素
3．杰弗理·霍尔等人发现了控制昼夜节律的分子机制---周期基因。这个发现向人们揭示了生物钟是由遗传基因决定的。下列叙述错误的是（ ）
A．基因突变一定引起基因结构的改变，从而可能改变生物的性状
B．控制生物钟的基因A可自发突变为基因a1或基因a2
C．没有细胞结构的病毒也可以发生基因突变
D．科学家用光学显微镜观察了周期基因
4．下列有关真核细胞中基因的描述，正确的是（ ）
A．化学本质一定是脱氧核糖核酸或核糖核酸
B．在复制过程中需要DNA 聚合酶但并不需要解旋酶
C．在转录过程中碱基仅遵守U与A配对、C与G配对的原则
D．该类细胞中基因的表达过程可发生在不同场所
5．下列关于基因的说法正确的是（ ）
A．生物体中一个基因决定一种性状，一种性状由一个基因决定
B．一个基因的碱基排列顺序的多样化构成了基因的多样性
C．DNA是染色体的主要成分，一个DNA分子上含有许多个基因
D．性染色体上基因的遗传不遵循分离定律
6．下列物质从复杂到简单的结构层次关系正确的是（ ）
A．染色体→DNA→基因→脱氧核苷酸 B．染色体→DNA→脱氧核苷酸→基因
C．基因→染色体→脱氧核苷酸→DNA D．染色体→脱氧核苷酸→DNA→基因
7．下图是用集合的方法，表示各种概念之间的关系、其中与图示相符的是（ ）
选项 1 2 3 4
A 染色体 DNA 脱氧核苷酸 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
A．A B．B C．C D．D
8．生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光，这是因为水母的DNA上有绿色荧光蛋白基因。转入了水母绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像水母一样发光。据此分析，错误的是（ ）
A．绿色荧光蛋白基因是有遗传效应的DNA片段
B．绿色荧光蛋白基因可以在小鼠细胞内复制
C．绿色荧光蛋白基因能够指导相应蛋白质的合成、控制生物体的性状
D．转基因鼠能发光是细胞内基因突变的结果
9．染色体、DNA、基因三者关系密切，下列叙述不正确的是（ ）
A．每条染色体含一个或两个DNA分子，每个DNA分子上有很多个基因
B．复制、分离和传递，三者都能相伴随而进行
C．三者都是遗传物质，三者都能行使生物的遗传功能
D．在生物的传宗接代过程中，染色体行为决定后两者
10．下列有关基因、DNA和染色体的叙述错误的有（ ）
①在形成配子的过程中，基因和染色体的数目及行为存在明显的平行关系
②位于一对同源染色体上相同位置的基因控制同一性状
③由于四分体中的非姐妹染色单体之间常会发生互换，导致一条染色体的姐妹染色单体相同位置可能存在等位基因
④一条染色体上有多个基因，基因在染色体上呈线性排列，染色体是基因的唯一载体
⑤豌豆高茎基因（D）与矮茎基因（d）的根本区别是碱基对的排列顺序不同
A．5个 B．4个 C．3个 D．2个
11．下列有关染色体、DNA、基因、碱基的说法，正确的是（ ）
A．染色体是DNA的主要载体，一条染色体上只含有1个DNA分子
B．所有生物的基因都是具有遗传效应的DNA片段
C．一个含有p个碱基对的DNA分子上有q个基因，则每个基因平均长度为p/q个碱基对
D．DNA分子复制一般以整个DNA为单位进行，转录则以基因为单位进行
12．下图表示果蝇某一条染色体上的几个基因，正确的叙述是（ ）
A．由图可推断该果蝇是白眼黄身截翅
B．果蝇的眼色由1对等位基因控制
C．图中所示的各个基因是同时并由同一个细胞完成表达的
D．朱红眼基因和深红眼基因在减数分裂过程中不能自由组合
13．下列关于DNA和基因的关系的叙述，正确的是（ ）
A．DNA的碱基排列顺序就代表基因
B．组成不同基因的碱基数量一定不同
C．一个DNA分子上可能有许多个基因
D．基因是碱基对随机排列而成的DNA片段
14．如图为某原核细胞内某基因结构，已知该基因共由1000对脱氧核苷酸组成，其中一条链中T+A占40%，该链已被15N标记。下列叙述正确的是（ ）
A．该DNA分子的14N链中T＋A占60%
B．该基因所在的全部DNA分子均具有遗传效应
C．若该基因复制⒉次，则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸1800个
D．由该基因转录出的mRNA中，A和U的总数占碱基总数的80%
15．有关DNA、基因和染色体的叙述，错误的是（ ）
A．位于同一染色体上的多个基因不重叠、不重复
B．基因在染色体上线性排列，基因在染色体上的位置可能改变
C．染色体是DNA的主要载体，每条染色体中含有1或2个DNA分子
D．真核细胞中所有基因都是成对存在的
二、综合题
16．请据图回答下列问题。
（1）若图中A为糖类，则A是________，C是__________，G是________。
（2）B有4种，即[ ]________、[ ]________、[ ]________、[ ]________；F的基本组成单位是图中的______。
（3） E和F的关系是________________。
（4）F和H的关系是________________。
（5）一个H和F有两种比例关系：______和_____，一个F中含有____个E，一个E中含____个D。
（6）E的主要载体是图中的_______，除此之外，_______和_______也是E由亲代传递给子代的载体。
（7）遗传信息是E中________的排列顺序。
（8）“种瓜得瓜，种豆得豆”的遗传主要是通过H上的________传递给后代，实际上是通过________的排列顺序来传递遗传信息的。
17．下图表示一个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联重复的序列，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______________。
（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
18．图甲为相关物质的关系图，图中字母代表相关物质，图乙为DNA复制及DNA结构模式图，请据图回答下列问题：
（1）图甲中D代表________，有________种。E与F的关系为________，E与G的关系为________。
（2）图乙过程可以发生在人体细胞的________中，可以看出DNA的复制方式为________，图中M代表________酶，右侧DNA结构模式图中3、4通过________（化学键）相连。
（3）噬菌体为DNA病毒，某同学用一个未标记的噬菌体去侵染被32P标记的大肠杆菌，得到200个子代噬菌体，其中只含有32P的噬菌体有________个，不含32P的噬菌体有________个。
参考答案
1．A
2．C
3．D
4．D
5．C
6．A
7．B
8．D
9．C
10．D
11．D
12．D
13．C
14．C
15．D
16．脱氧核糖 磷酸 蛋白质 A 腺嘌呤 T 胸腺嘧啶 G 鸟嘌呤 C 胞嘧啶 D E是有遗传效应的 F片段 H是F的主要载体 1∶1 1∶2 许多 成百上千 H 叶绿体 线粒体 D ）F D
17．一段具有遗传效应的DNA片段，能控制一定的生物性状 其内部的遗传信息即脱氧核苷酸的排列顺序或数目不同 片段B中的碱基序列不携带遗传信息，不具有遗传效应 大于 基因间区B B
18．脱氧（核糖）核苷酸 4 E（基因）是有遗传效应的F（DNA）的片段 E（基因）指导G（蛋白质）的合成 细胞核、线粒体 半保留复制 解旋 氢键 198 0
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3.4基因通常是具有遗传效应的DNA片段
新人教版高一下
新知导入
问题探讨
我国科学家将外源生长激素基因导入鲤鱼的受精卵，培育出了转基因鲤鱼。与对照组相比，转基因鲤鱼的生长速率加快。
据科学家介绍，外源基因导入受体细胞后，必须整合到受体细胞的DNA上才能发挥作用。
1.为什么转基因鲤鱼的生长速率更快？
外源生长激素基因在鲤鱼细胞内表达，产生了外源生长激素，促进了鲤鱼的生长
新知导入
问题探讨
我国科学家将外源生长激素基因导入鲤鱼的受精卵，培育出了转基因鲤鱼。与对照组相比，转基因鲤鱼的生长速率加快。
据科学家介绍，外源基因导入受体细胞后，必须整合到受体细胞的DNA上才能发挥作用。
2.导入的外源基因是1个DNA分子，还是DNA分子的一段脱氧核苷酸序列？
导入的外源基因是控制生长激素合成的一段有遗传效应的DNA分子的脱氧核苷酸序列
合作探究
结合教材P57~58的资料,分析并思考:
1.通过阅读教材P57~58的资料分析,完成下表。
2.请画出基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸之间的关系图。
结 论
资料1
资料2
资料3
资料4
新知讲解
正在分裂的大肠杆菌，细胞内的DNA被染成红色
1、大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4 700 000个碱基对，在DNA分子上分布着4 400个基因，每个基因的平均长度约为1 000个碱基对。
分析资料1，你能得出什么结论？
大肠杆菌一个DNA上含有多个基因。大肠杆菌所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数，说明基因是DNA的片段， DNA 中存在非基因片段。
基因一定是DNA片段，但一个DNA片段不一定是基因。
DNA片段
基因1
基因2
基因3
非基因片段
非基因片段
非基因片段
基因和DNA的关系图
2、生长在太平洋西北部的一种海蛰能发出绿色荧光，这是因为海蛰的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。转基因实验表明，转入了海蛰的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能象海蛰一样发光。
资料2说明了什么？
把海蜇的绿色荧光基因转入鼠的体内，鼠体内出现了以前没有的荧光。说明基因能控制生物性状，基因有遗传效应。它可以独立起作用。
3、人类基因组计划测定的是24条染色体（22条常染色体+X+Y）上的DNA的碱基序列。其中，每条染色体上有一个DNA分子。这24个DNA分子大约有31.6亿个碱基对，其中，构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。
分析资料3，你能得出什么结论？
基因是DNA的片段，DNA中存在大量的非基因片段。基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将其分隔开的。
人体中构成基因的碱基对组成比较少，占全部碱基总数不超过2%。这说明并不是随便一段DNA就称为基因。基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因。
4、不少人认为，人和动物体的胖瘦是由遗传决定的。近来的科学研究发现，小鼠体内的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，对照组的小鼠变得十分肥胖，而具有HMGIC基因缺陷的实验鼠体重仍然保持正常。
资料4说明了什么？
没有HMGIC基因，就没有肥胖的表现，有HMGIC基因就有肥胖表现。说明基因能控制生物的性状。人和动物的胖瘦是受基因控制的。
分析资料4和资料2你能得出什么结论？
基因具有遗传效应。基因能控制蛋白质合成，从而控制生物的性状。
结合上述资料，从DNA水平上给基因下一个完整的定义。
基因是有遗传效应的DNA片段。
基因是生物体遗传的功能单位和结构单位。
基因是DNA片段，不是连续分布在DNA上，而是由碱基序列将其分隔开；它能控制性状，具有特定的遗传效应。
基因的定义：通常是有遗传效应的DNA片段。
基因A
基因B
基因C
含有3个基因的DNA片段的模式图
遗传效应:能复制,传递和表达性状的过程。
染色体
DNA
基因
脱氧核苷酸
染色体是DNA的主要载体
每个染色体上有1个或2个DNA分子
基因是有遗传效应的DNA片段
每个DNA分子上有许多基因
基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息
每个基因由许多脱氧核苷酸组成
DNA是主要的遗传物质
基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸之间的关系图
染色体
DNA
基因
脱氧核苷酸
课堂练习
例1 下列关于染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸间的关系的叙述正确的是( )。
A.染色体是基因的主要载体,基因在染色体上线性排列
B.基因是DNA上的片段,DNA上的片段即基因
C.基因是脱氧核苷酸对随机排列的DNA片段
D.DNA分子所含脱氧核苷酸对数等于其上所有基因脱氧核苷酸对数之和
A
合作探究
阅读课本P58~59内容，思考并回答：
1.如何理解DNA分子的特异性及遗传信息的特异性
2.导致DNA分子多样性的原因是什么
3.DNA结构的特性有哪些 可否利用DNA分子中不具有遗传效应的非基因片段来鉴别生物体 为什么
新知讲解
一个DNA分子上有许多基因，每一个基因都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应。DNA必然蕴含着大量的遗传信息。
分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性
资料1 1个DNA分子的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的，从头至尾没有变化，而骨架内侧4种碱基的排列顺序却是可变的。
如果1个碱基对组成1个基因，4种碱基对的排列可能形成4种基因（这仅仅是假设）；如果2个碱基对组成1个基因，则可能形成16（即4×4）种基因；如果3个碱基对组成1个基因，则可能形成64（即4×4×4）种基因。
资料2 资料1的推算是建立在所有碱基对的随机排列都能构成基因这一假设上的。事实上，大部分随机排列的脱氧核苷酸序列从来不曾出现在生物体内，而有些序列却会在生物体内重复许多次。
分析脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性
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？
4100种
2.怎样理解DNA的多样性和特异性？你能从DNA的结构特点分析生物体具有多样性和特异性的原因吗？
碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性。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.在刑侦领域，DNA能像指纹一样用来鉴定个人身份。结合脱氧核苷酸序列的多样性和特异性，你能分析这一方法的科学依据吗？
在人类的DNA中，脱氧核苷酸序列的多样性表现为每个人的DNA几乎不可能完全相同，因此，DNA可以像指纹一样用来鉴别身份。
4.你认为基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？为什么？
基因不是碱基对随机排列构成的DNA片段。理论上，所有碱基对的随机排列都能构成基因，但是在生物的进化过程中，由于自然选择的作用，环境只选择能与其相适应的物质或生物，因此一些随机排列的脱氧核苷酸序列会因不被选择而消失。
研究表明，DNA能够储存足够量的遗传信息；遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性；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。DNA上分布着许多个基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段。
（1）稳定性：是指DNA双螺旋空间结构的相对稳定性。每个特定的DNA分子中，碱基的数量和排列顺序稳定不变。
（2）多样性：尽管组成DNA的碱基只有四种，而四种碱基的配对方式只有两种，但是碱基的排列顺序可以千变万化，因而构成了DNA的多样性。
（3）特异性：每个特定的DNA分子中都存在特定的碱基排列顺序，而特定的碱基排列顺序中有遗传效应的片段代表遗传信息，所以每个特定的DNA分子中都储存着特定的遗传信息，这种特定的碱基排列顺序就构成了每个DNA分子的特异性。
DNA结构的特性
课堂练习
例2 通过分析发现甲、乙两个生物细胞中DNA碱基总量完全相同,且4种碱基的量也分别相同。下列对此现象的解释,正确的是( )。
A.这两个生物的DNA的分子数相同
B.这两个生物的遗传信息完全相同
C.这两个生物的性状相同
D.不足以做出什么判断
D
课堂总结
板书设计
基因通常是具有遗传效应的DNA片段
一、基因是具有遗传效应的DNA片段
二、DNA分子的多样性和特异性
作业布置
完成学案检测题
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3.4基因通常是具有遗传效应的DNA片段
基础知识
一、基因与DNA的关系
1.摩尔根将基因定位于①染色体上,后来证明该结构中只有②DNA是遗传物质。
2.生物体内的DNA分子数目③小 于基因数目。生物体内所有基因的碱基总数④小于DNA分子的碱基总数。遗传效应是指具备某性状的信息,能够控制⑤某性状的发育和遗传。转入了海蜇的⑥绿色荧光蛋白基因的转基因鼠,在紫外线的照射下也能像海蜇一样发出绿色荧光,小鼠体内的HMGIC基因与⑦肥胖直接相关,都说明基因具有⑧遗传效应。
二、DNA片段中的遗传信息
1.基因是⑨有遗传效应的DNA片段。每个DNA分子上有⑩许多基因,每一个基因都是特定的DNA片段,有着特定的遗传效应,这说明DNA必然蕴含了大量的遗传信息。
2.DNA的遗传信息蕴藏在4种碱基(或脱氧核苷酸)的排列顺序之中;碱基排列顺序的千变万化,构成了DNA分子的多样性,而碱基的特定的排列顺序,又构成了每一个DNA分子的特异性;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
知识点一:基因是具有遗传效应的DNA片段
1.通过阅读教材P57~58的资料分析,完成下表。
结 论
资料1
资料2
资料3
资料4
2.请画出基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸之间的关系图。
例1 下列关于染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸间的关系的叙述正确的是( )。
A.染色体是基因的主要载体,基因在染色体上线性排列
B.基因是DNA上的片段,DNA上的片段即基因
C.基因是脱氧核苷酸对随机排列的DNA片段
D.DNA分子所含脱氧核苷酸对数等于其上所有基因脱氧核苷酸对数之和
知识点二:DNA分子的多样性和特异性
阅读课本P58~59内容，思考并回答：
1.如何理解DNA分子的特异性及遗传信息的特异性
2.导致DNA分子多样性的原因是什么
3.DNA结构的特性有哪些 可否利用DNA分子中不具有遗传效应的非基因片段来鉴别生物体 为什么
例2 通过分析发现甲、乙两个生物细胞中DNA碱基总量完全相同,且4种碱基的量也分别相同。下列对此现象的解释,正确的是( )。
A.这两个生物的DNA的分子数相同
B.这两个生物的遗传信息完全相同
C.这两个生物的性状相同
D.不足以做出什么判断
课堂总结
板书设计
基因通常是具有遗传效应的DNA片段
一、基因是具有遗传效应的DNA片段
二、DNA分子的多样性和特异性
作业布置
基础知识（答案）
①染色体 ②DNA ③小 ④小于 ⑤某性状的发育和遗传
⑥绿色荧光蛋白基因 ⑦肥胖 ⑧遗传 ⑨有遗传效应的DNA ⑩许多 DNA 遗传信息 4种碱基(或脱氧核苷酸)的排列顺序 多样性 碱基的特定的排列顺序 多样性 特异性
合作探究
知识点一:基因是具有遗传效应的DNA片段
1.
结 论
资料1 基因是DNA的片段,且在DNA上不是连续分布的
资料2 基因是特定的DNA片段,具有遗传效应
资料3 基因是DNA的片段
资料4 基因具有遗传效应
2.
例1 A
【解析】基因是DNA上有遗传效应的片段,DNA上的片段不一定是基因,DNA分子所含脱氧核苷酸对数大于其上所有基因脱氧核苷酸对数之和。大部分随机排列的脱氧核苷酸序列从来不曾出现在生物体内。
知识点二:DNA分子的多样性和特异性
1.每个特定的DNA分子都有特定的碱基排列顺序,而有遗传效应的片段中特定的碱基排列顺序就代表了遗传信息,所以每个特定的DNA分子中都储存着特定的遗传信息,因此这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子的特异性,也构成了遗传信息的特异性。
2.不同DNA分子的碱基对的数量不同,且排列顺序千变万化。
3.作为绝大多数生物遗传物质的DNA,其结构具有稳定性、特异性和多样性,这也是其作为遗传物质的基础。在不同生物体的DNA分子中,非基因片段中碱基排列顺序存在差异,可用于生物体的鉴定。
例2 D
【解析】DNA分子具有多样性的特点,根本原因就是碱基对的数量、比例及排列顺序多种多样。由于不知道每个DNA的碱基数,所以不知道这两个生物的DNA分子数是否相等。虽然甲、乙两个生物DNA碱基总量相同,且4种碱基的量也相同,但不能确定碱基对排列顺序所以不能确定它们的遗传信息是否相同,所以也不能确定它们的性状是否相同。因此,不足以做出判断。
