高中人教版生物必修2同步作业-第3章 第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段（有解析）

第3章 第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
一、单选题
1．人的一个基因组包括了24条染色体上DNA的碱基序列，这24个DNA分子大约有31.6亿个碱基对，含有约2.5万个基因，其中构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2％。这一事实说明了在人体细胞中（　　）
A．DNA是由基因组成的 B．基因都位于染色体上
C．一个DNA分子含有多个基因 D．DNA分子的有些区段不是由脱氧核苷酸组成的
2．基因通常是有遗传效应的DNA片段。下列不能作为支持该论点的论据是（　　）
A．DNA由核苷酸组成，其结构具有多样性和特异性
B．大肠杆茵的拟核有1个DNA分子，分布着大约4400个基因
C．有些生物的基因不是DNA片段
D．导入了外源生长激素基因的转基因鲤鱼的生长速率比野生鲤鱼的快
3．若图是果蝇染色体上一段DNA分子的示意图，S是控制果蝇白眼性状的基因，则该片段中（　　）
A．含有5种碱基
B．白眼基因是有遗传效应的DNA片段
C．白眼基因位于细胞质内
D．白眼基因含有多个核糖核苷酸
4．下列关于细胞核中的染色体、DNA、基因的说法，错误的是（　　）
A．当DNA复制后，所有核基因数目也将加倍 B．当细胞分裂时，会选择性的对某些基因进行复制
C．当染色体复制时，DNA会出现解旋状态 D．当DNA复制时，染色体以染色质丝的形式存在
5．细胞核内染色体、DNA、基因、核酸之间存在一定的逻辑关系，如下图所示。以正常人体细胞为例，下列相关叙述错误的是（　　）
A．一个细胞内最多可含有92条染色体，88条常染色体，4条性染色体
B．一个染色体上可含有两个DNA分子，通常两个DNA完全相同
C．一个DNA上可含有成百上千个基因，通常每一个基因都不相同
D．一个基因上可含有8种核苷酸，5种碱基，2种五碳糖
6．下列有关遗传物质的说法中正确的有（　　）
①基因均位于染色体上；②DNA和基因是同一概念；③DNA是染色体的主要成分；④基因是4种碱基对的随机排列；⑤每条染色体上只含一个DNA分子；⑥DNA是遗传物质，遗传物质是DNA；⑦等位基因位于一对姐妹染色单体的相同位置上；⑧DNA分子结构中，每个脱氧核糖和一个磷酸基团、一个碱基相连
A．四项 B．三项 C．两项 D．一项
7．下图是用集合的方法表示各种概念之间的关系，下表与之相符的选项是（　　）
选项 1 2 3 4
A 染色体 DNA 脱氧核苷酸 基因
B DNA 基因 碱基 脱氧核苷酸
C 核酸 DNA 基因 脱氧核苷酸
D 核酸 染色体 DNA 基因
8．如图表示一个DNA分子上的三个片段A、B、C，已知基因A含有4000个碱基，下列有关说法正确的是（　　）
A．理论上片段A的碱基对可能的排列顺序有42000种
B．片段A和C的遗传信息不同是因为碱基的随机排列
C．片段A和B的功能不同是因为二者具有不同的空间结构
D．基因间区B没有遗传效应因而无任何作用
9．甲是荧光标记法显示的某果蝇细胞中一对同源染色体上基因的结果照片（每个荧光点表示一个被标记的基因），图乙是其中一条染色体上相应基因的示意图。下列说法正确的是（　　）
A．图甲结果说明基因是具有遗传效应的DNA片段
B．图甲中方框内的四个荧光点所在的基因核苷酸序列相同
C．图乙中白眼基因与朱红眼基因属于非等位基因
D．该细胞形成的一个次级卵母细胞的一条染色体同一位置同种荧光点有2个
10．科学研究发现，未经人工转基因操作的番茄都含有农杆菌的部分基因，而这些基因的遗传效应促使番茄根部发生膨大产生了可食用的部分，因此番茄被人类选育并种植。下列相关叙述错误的是（　　）
A．农杆菌和番茄细胞中的基因都能控制生物的性状
B．农杆菌的部分基因可以在番茄细胞中稳定保存并复制
C．农杆菌和番茄细胞基因的基本骨架都是由磷酸和脱氧核糖交替连接而成
D．由于农杆菌是原核细胞而番茄是真核生物，所以二者的基因中的碱基种类不同
二、多选题
11．如图为某果蝇X染色体上部分基因的示意图，图中Ⅰ处、Ⅱ处为无遗传效应的序列。下列叙述错误的是（　　）
A．每个基因（如R片段）都是由成千上万个脱氧核糖核酸组成的
B．由图可知，S和O基因的区别在于碱基的种类和排列顺序不同
C．R、S、N、O是非等位基因，在遗传中不遵循基因的自由组合定律
D．图中I处、II处不属于基因区，DNA复制时其不需要进行解旋
12．图1为人类3号染色体部分基因的分布位置图，图2为3号染色体所含 DNA 中部分基因的分布，基因间区又称基因间隔区，是相邻基因间所间隔的序列。据图分析下列叙述不正确的是（　　）

A．碱基对特定的排列顺序构成了每个DNA分子的特异性
B．图1染色体中的每个基因都有等位基因存在于另一条染色单体上
C．图2中基因1、2、3携带特定的遗传信息，生物体的基因不在RNA上
D．图2 中基因间隔区往往不具有遗传效应，包含的碱基对数目较多
三、非选择题
13．下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）元素a包含了____________元素，细胞内的遗传物质是[ ] ，基因和它的关系是 。
（2）e和g的关系是 。g的多样性是指____________ 。
（3）f和i的位置关系是 ，生物体具有多样性和特异性的物质基础是_________________。对HIV和流感病毒而言，基因是 。
14．遗传性多发性外生性骨疣是一种常染色体显性基因遗传病，伴随有软骨瘤增生的症状。某女性因含一个致病基因而患有该疾病，其丈夫正常。为了避免生出患有该遗传病的孩子，需要借助生物学技术进行检测。据此回答下列有关问题：
（1）该女性与正常男性婚配后生下患病孩子的概率为_____。为了避免生出患病孩子，可以将卵细胞在体外与精子结合，通过试管婴儿技术来获得健康婴儿。
（2）卵原细胞经过______________后成为初级卵母细胞，再经过减数分裂能产生卵细胞和极体，研究人员认为可以通过检测 ，来判断卵细胞是否含有致病基因，以获得不含致病基因的卵细胞。
（3）检测是否含有致病基因通常需要进行基因测序，测序需要大量的DNA为样品，这让上述过程存在一定困难，原因是 。因此，可以通过 的原理，以 为材料在体外进行DNA的合成。
15.籼稻（染色体组成表示为SS）和粳稻（染色体组成表示为JJ）的杂交种具有抗逆性强、产量高的优势。科研人员对花粉不育的遗传机理展开研究。
(1)将纯合粳稻和纯合籼稻杂交，获得F1，F1自交获得F2。统计发现，F2仅有粳—籼杂交种和籼稻，且二者比例接近1：1。显微镜下观察发现两个亲本花粉均正常，但F 产生的花粉中近一半的花粉粒形态异常（败育），据此推测F1产生的异常花粉的染色体组成为 。
(2)经过精细定位，科研人员将导致花粉败育的基因定位于12号染色体上的R区。粳稻和籼稻R区DNA片段上的基因如下图。注：粳稻12号染色体上无B、C、D的等位基因。
科研人员将F1杂种植株中A-E基因分别单独敲除，得到A、B、C、E的单基因敲除植株，在显微镜下观察这些敲除植株的花粉粒形态。科研人员推测其中的C基因导致一半花粉败育，其他基因不影响花粉育性，支持这一推测的显微镜观察证据是 。C基因的遗传信息储存在 。
（3）F1杂种植株单独敲除D基因，其花粉均不育，C、D基因双敲除植株花粉均可育。推测C基因使其能合成具有毒害作用的蛋白质，D基因使其合成的蛋白质可以_ 。为进一步验证基因D的作用，将基因D导入到F1中，获得转入单个基因D的F1。预期F1自交后代的染色体组成及比例是
（写出所有可能的比例）。
1．【答案】C
【解析】A、构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%，说明DNA分子中很多片段都不是基因，A错误；
B、人体细胞中，基因主要存在于细胞核中的染色体上，少数分布在线粒体中，B错误；
C、24个DNA分子含有约2.5万个基因，说明一个DNA分子含有多个基因，C正确；
D、DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，D错误。
2．【答案】A
【解析】A、DNA由核苷酸组成，其结构具有多样性和特异性，这说明DNA可以携带遗传信息，但不能说明DNA上具有遗传效应的片段就是基因，A符合题意；
B、大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，在DNA分子上分布了大约4400个基因，说明基因通常是有遗传效应的DNA片段，B不符合题意；
C、部分病毒的遗传物质是RNA，对这类病毒而言，基因是有遗传效应的RNA片段，能说明基因通常是有遗传效应的DNA片段，C不符合题意；
D、导入了外源生长激素基因的转基因鲤鱼的生长速率比野生鲤鱼的快，说明基因能控制生物的性状即基因通常是有遗传效应的DNA片段，D不符合题意。
3．【答案】B
【解析】A、该片段为DNA片段，含有4种碱基，分别为A、G、C、T，A错误；
B、基因是有遗传效应的DNA片段，B正确；
C、图中的基因为染色体上，染色体只分布在细胞核中，因此白眼基因位于细胞核内，C错误；
D、基因是有遗传效应的DNA片段，基因含有多个脱氧核糖核苷酸，D错误。
4．【答案】B
【解析】
A、DNA复制后基因数量加倍，A正确；
B、当细胞分裂时，所有基因都会进行复制，B错误；
C、染色体复制是指DNA复制和蛋白质合成，当染色体复制时，DNA复制，DNA会出现解旋状态，C正确；
D、当DNA复制时，染色体以染色质丝的形式存在，复制完成进入细胞分裂的分裂期时才以染色体形式存在，D正确。
5．【答案】D
【解析】
A、在有丝分裂后期，人体细胞内可含有92条染色体，88条常染色体，4条性染色体，A正确;
B、一条染色体复制后，含有2条染色单体，含有两个DNA分子，通常两个DNA完全相同，B正确;
C、基因是有遗传效应的DNA片段，具有特异性，一个DNA上可含有成百上千个基因，通常每一个基因都不相同，C正确;
D、基因是有遗传效应的DNA片段，一个基因上可含有4种核苷酸，4种碱基，1种五碳糖，D错误。
6．【答案】D
【解析】
①基因是有遗传效应的DNA片段，不仅位于染色体上，还可以位于其他DNA分子上，如线粒体DNA、叶绿体DNA等，①错误；
②基因是有遗传效应的DNA片段，所以DNA和基因不是同一概念，②错误；
③染色体是由DNA和蛋白质组成的，所以DNA是染色体的主要成分，③正确；
④基因是有遗传效应的DNA片段，其中4种碱基对的排列是固定的，不同的基因排列顺序不同，所以基因的4种碱基对不会随机排列，④错误；
⑤当一条染色体上存在姐妹染色单体时，每条染色体上会含有2个DNA分子，⑤错误；
⑥DNA是遗传物质，但遗传物质并不都是DNA，还有一部分生物遗传物质为RNA，⑥错误；
⑦等位基因位于一对同源染色体的相同位置上，位于姐妹染色单体相同位置上的基因是由一个基因复制而来，为相同基因（未发生交叉互换），⑦错误；
⑧DNA分子结构中，在两条链3’端的脱氧核糖和一个磷酸基团、一个碱基相连；其他的脱氧核糖和两个磷酸基团、一个碱基相连，⑧错误。
7．【答案】C
【解析】A、DNA和基因都是由脱氧核苷酸组成，A错误；
B、脱氧核苷酸由碱基、磷酸和脱氧核糖组成，B错误；
C、核酸包括DNA和RNA，基因是有遗传效应的DNA片段，基因的基本单位是脱氧核苷酸，C正确；
D、核酸包括DNA和RNA，染色体的组成成分是DNA和蛋白质，D错误。
8．【答案】A
【解析】A、图中A片段有4000个碱基，即为2000个碱基对，因此，理论上其碱基可能的排列顺序有42000种，A正确；
B、基因A和基因C各自具有特定的碱基排列顺序，这是基因具有特异性的表现，即基因中的碱基排列顺序不是碱基的随机排列，B错误；
C、片段A和B的功能不同，与其碱基数目和排列顺序等有关，二者都是具有双螺旋结构，C错误；
D、基因间区B虽然不具有遗传效应，但并不是毫无作用，例如，基因间区可表达出非编码RNA，进而调控基因的表达，影响生物体的性状表现，D错误。
9．【答案】C
【解析】A、图甲结果说明基因存在于染色体上，但不能说明基因是具有遗传效应的DNA片段，A错误；
B、同源染色体相同位点的基因可能是相同基因也可能是等位基因，等位基因的核苷酸序列不相同，B错误；
C、图乙中白眼基因和朱红眼基因位于同一条染色体上，属于非等位基因，C正确；
D、由图可知，每条染色体上的相同位置有两个荧光位点，说明此时是发生了染色体复制，每条染色体上有两条姐妹染色单体，该细胞形成的一个次级卵母细胞中，若处于减数分裂Ⅱ前期和中期，则一条染色体同一位置同种荧光点有2个，若处于减数分裂Ⅱ后期，一条染色体同一位置同种荧光点有1个，D错误。
10．【答案】D
【解析】A、基因通常是有遗传效应的DNA片段，具有遗传效应代表的是基因具有控制生物体性状的功能，所以，农杆菌和番茄细胞中的基因都能控制生物的性状，A正确；
B、题意显示，农杆菌这些特定的基因可能在自然条件下转入了番薯细胞，并成功表达，说明农杆菌的部分基因可以在番茄细胞中稳定保存并复制，B正确；
C、农杆菌和番茄细胞基因的化学本质都是DNA，因此构成它们的基本骨架都是由磷酸和脱氧核糖交替连接构成的长链形成的，C正确；
D、农杆菌是原核细胞而番茄是真核生物，但是二者的基因都是有遗传效应的DNA片段，基因中的碱基种类相同，D错误。
11．【答案】ABD
【解析】A、每个基因是由成百上千个脱氧核糖核苷酸，而不是脱氧核糖核酸组成的，A错误；
B、由图可知，S和O基因的区别在于碱基的数目和排列顺序不同，碱基种类相同，B错误；
C、R，S、N，O位于一条染色体上，是非等位基因，不遵循自由组合定律，C正确；
D、图中I处、I处虽不属于基因区，但DNA复制时仍需要进行解旋，D错误。
12．【答案】BC
【解析】A、DNA的特异性是指每个DNA的碱基具有特定的排列顺序，A正确；
B、图1染色体中的每个基因都有相同基因存在于另一条染色单体上，B错误；
C、图2中基因1、2、3携带特定的遗传信息，生物体的基因也可存在于RNA上，C错误；
D、图2中码因间隔区生往往不具有遗传效应，包含的碱基对数目也较多，即DNA中参与组成基因的碱基序列所占的比例很小，D正确。
13.【答案】
C、H、O、N、P g DNA 基因通常是有遗传效应的DNA片段或一个DNA上含有多个基因
脱氧核苷酸（e）是DNA（g）的基本组成单位 DNA的碱基排列顺序是千变万化的
基因（f）在染色体（i）上呈线性排列 DNA的多样性和特异性 有遗传效应的RNA片段
【解析】
据图分析可知，元素（a）是构成基因的元素，包含了C、H、O、N、P等元素，细胞内的遗传物质是DNA，即为g，基因和DNA的关系是：基因通常是有遗传效应的DNA片段或一个DNA上有多个基因。
e是指脱氧核苷酸，是构成DNA的基本组成单位，DNA的多样性是指DNA的碱基排列顺序千变万化。
基因和染色体的位置关系是基因在染色体上呈线性排列，生物体具有多样性和特异性的物质基础是DNA具有多样性和特异性。对于某些病毒来说，比如HIV和流感病毒等RNA病毒，基因是具有遗传效应的RNA片段。
14.【答案】
（1）1/2 （2）染色体复制 排卵期与卵细胞同时产生的极体基因组序列 （3）每个初级卵母细胞产生一个卵细胞的同时，产生的极体只有3个，所含有的DNA量极少 DNA复制 4种脱氧核苷酸
【解析】
（1）根据题意分析可知，该女性患者为杂合子，与正常男性婚配后产生的后代，患病的概率为1/2.
（2）卵原细胞经过染色体复制后形成初级卵母细胞，一个初级卵母细胞经过减数分裂能产生一个卵细胞和3个极体，若要检测卵细胞是否含有致病基因，可以通过检测与卵细胞同时产生的极体是否含有致病基因，原因是与卵母细胞同时产生的极体在基因组成上是不同的，若对卵细胞进行机制测序检测是否存在致病基因，会影响后续的试管婴儿制备。
（3）检测是否含有致病基因通常需要进行基因测序，测序需要大量的DNA样品，而与卵细胞同时产生的极体只有3个，所含的DNA量极少，因此，存在一定困难。为了方便检测基因组序列，可以通过一定技术合成更多的DNA，该过程利用的原理是DNA的复制，需要以4种脱氧核苷酸为原料。
15.【答案】
（1）J
（2）敲除C基因时花粉形态正常，敲除其他基因时花粉粒形态异常 4种碱基的排列顺序之中
（3）中和或抑制C基因合成的蛋白质的毒害作用 SS：JS：JJ＝2：3：1、SS：JS：JJ＝1：2：1、SS：JS＝1：1
【解析】（1）依据孟德尔的分离定律，纯合粳稻（基因型为JJ）和纯合籼稻（基因型为SS）杂交，获得F1，F1自交获得F2，正常情况下，应为JJ：JS：SS=1：2：1，而F2仅有粳-籼杂交种和籼稻，且二者比例接近1：1，两个亲本花粉均正常，F1产生的花粉中近一半的花粉粒形态异常（败育），推测杂合子花粉不育，即含粳稻J花粉败育，以据此推测F1产生的异常花粉的染色体组成为J。
（2）将F1杂种植株中A~E基因分别单独敲除，得到A、B、C、E的单基因敲除植株，在显微镜下观察这些敲除植株的花粉粒形态，若敲除C基因时花粉形态正常，敲除其他基因时花粉粒形态异常，则其中的C基因导致一半花粉败育，其他基因不影响花粉育性。
（3）敲除D基因，保留C基因时，花粉均不育，而C也敲除花粉就可育，故真正令花粉不育的是C基因，而D基因可中和或抑制C基因编码合成的蛋白质的毒害作用。为进一步验证基因D的作用，将基因D导入到F1中，获得转入单个基因D的F1。F1的基因型为JS，导入D基因后进行自交，若D基因导入未在12号染色体上，仍可发挥作用，不含D基因的J花粉败育，则花粉中J∶S=1∶2，则F1自交后代的染色体组成及比例是SS：JS：JJ＝2：3：1，若D基因导入在12号染色体上，在J染色体上，则含D基因的J配子均可育，则花粉中J∶S=1∶1，则F1自交后代的染色体组成及比例是SS：JS：JJ＝1：2：1，若D基因导入在12号染色体上，在S染色体上，此时含J的花粉败育，则F1自交后代的染色体组成及比例是SS：JS＝1：1。