《创新课堂》第3章第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段 讲义（教师版）-高中生物学必修2（人教版）同步讲练测

第4节　基因通常是有遗传效应的DNA片段
[课标内容]
1．运用结构与功能观，说出DNA分子多样性和特异性的原因。　2.采用模型与建模，理解DNA、基因和染色体的关系。　3.基于DNA分子的特异性，认同基因检测在科研、医学和执法部门等领域中的应用。
一、说明基因与DNA关系的实例
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二、DNA片段中的遗传信息
1．遗传信息：蕴藏在4种碱基的________之中。
2．特点
　 　是生物体多样性的物质基础
　　 　 INCLUDEPICTURE "箭头F.TIF" INCLUDEPICTURE "箭头F.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)多样性：碱基____________的千变万化。
　 　是生物体特异性的物质基础
　　 　 INCLUDEPICTURE "箭头F.TIF" INCLUDEPICTURE "箭头F.TIF" \* MERGEFORMAT
(2)特异性：每一个DNA分子的碱基有特定的____________。
3．基因：通常是有遗传效应的DNA片段。
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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
[答案自填] 独立性　许多　部分　性状　有遗传效应　排列顺序　排列顺序　排列顺序
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(1)DNA的一个片段就是基因。(　　)
(2)遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序中。(　　)
(3)DNA分子的多样性除与其中的脱氧核苷酸排列顺序有关外，还与其空间结构有关。(　　)
(4)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。(　　)
(5)烟草花叶病毒中有遗传效应的RNA片段不是基因。(　　)
提示：(1)×　基因通常是有遗传效应的DNA片段，DNA的一个片段不一定是基因。
(2)√
(3)×　DNA分子的多样性与其脱氧核苷酸的排列顺序有关，与其空间结构无关。
(4)√
(5)×　基因也可以是具有遗传效应的RNA片段。烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，因此在烟草花叶病毒中，有遗传效应的RNA片段是基因。
【知识框架】
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核心点一　分析基因与DNA的关系[学生用书P76]
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阅读教材P57～58，分析资料，明确基因与DNA的关系，并回答下列问题。
(1)教材P57“思考·讨论”中的资料1能说明什么？
(2)分析教材P57～58“思考·讨论”2和3，回答下列问题：
①绿色荧光蛋白基因能够成功转移到小鼠体内的主要原因是什么？
②当把绿色荧光蛋白基因通过技术手段切成两部分后，将其中的一部分转移到小鼠体内，结果小鼠在紫外线的照射下不再发出荧光，这说明什么？
(3)怎样理解“基因具有遗传效应”？请举例说明。
(4)真核生物中，染色体是DNA的唯一载体吗？
提示：(1)大肠杆菌细胞拟核中基因总的碱基对数目约为4.4×103×1×103＝4.4×106个，小于该DNA中总的碱基对数目4.7×106个，说明一个DNA分子中并非所有的片段都是基因。
(2)①构成水母和小鼠基因的基本单位都是4种脱氧核苷酸。
②基因是控制生物性状的基本单位。
(3)“遗传效应”是指基因能够控制某种蛋白质的合成，使生物呈现出某种性状。例如把水母的绿色荧光蛋白基因导入小鼠体内培育的转基因小鼠，在紫外线照射下，也能像水母一样发光，说明水母的绿色荧光蛋白基因控制荧光蛋白的合成，体现了“基因具有遗传效应”。
(4)不是，还有线粒体、叶绿体。
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染色体、基因、DNA、脱氧核苷酸关系图解
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1．(教材P57“思考·讨论”改编)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分子上有一段长度为5 170个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了水母的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。下列叙述错误的是(　　)
A．基因通常是有遗传效应的DNA片段
B．基因是DNA上的有一定功能的特异性的碱基排列顺序
C．基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位
D．DNA的任意片段都能在另一种生物体内表达
解析：选D。基因通常是有遗传效应的DNA片段，A正确；基因是DNA上的有一定功能的特异性的碱基排列顺序，B正确；基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位，C正确；基因通常是有遗传效应的DNA片段，DNA上的任意片段不一定都具有遗传效应，所以DNA的任意片段不一定都能在另一种生物体内表达，D错误。
2．(2024·广东河源高一检测)下图表示基因与染色体之间的关系，下列相关叙述错误的是(　　)
A．H是遗传物质的主要载体
B．C的种类有五种
C．E在H上呈线性排列
D．E中的遗传信息在复制过程中严格遵循碱基互补配对原则
解析：选B。细胞核中的遗传物质全部分布在染色体上，但细胞质中的遗传物质分布在线粒体和叶绿体中，所以说染色体是遗传物质的主要载体，A正确；因为D是构成DNA的基本单位——脱氧核苷酸，所以C(碱基)的种类只有四种，B错误；基因通常是有遗传效应的DNA片段，基因在染色体上呈线性排列，C正确；基因在复制过程中要严格遵循碱基互补配对原则，以确保遗传信息准确地传递给子代，D正确。
核心点二　基因的多样性和特异性[学生用书P77]
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[探究1] 阅读教材P58～59的内容，回答下列问题。
(1)为什么一个含有2n个碱基的DNA分子有4n种碱基排列顺序，而不是42n种？
(2)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？
(3)假设人类基因组中1号染色体上的第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)因为一个DNA分子有两条链，两条链上的碱基互补配对，只要其中一条链上的碱基排列顺序确定，另一条链上的碱基排列顺序也就确定了，故只考虑DNA分子中一条链上碱基的种类和排列顺序。
(2)417种。基因的多样性。
(3)完全相同的可能性为1/(417×417)。概率很小，说明了基因具有特异性。
[探究2] DNA指纹法在案件侦破工作中有着重要的用途。刑侦人员将从案发现场得到的血液、头发等样品中提取的DNA，与犯罪嫌疑人的DNA进行对比，就可能为案件的侦破提供重要证据。
(1)DNA之所以能为案件的侦破提供证据是因为它是细胞内携带________信息的物质，该信息蕴藏在DNA分子(或基因)的________之中。
(2)DNA侦破的准确率非常高，是因为不同人体内的DNA分子存在差异，说明DNA分子具有________。
提示：(1)遗传　脱氧核苷酸排列顺序
(2)特异性
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1．决定DNA结构多样性和特异性的是(　　)
A．脱氧核苷酸链上磷酸和脱氧核糖的排列特点
B．嘌呤总数与嘧啶总数的比值
C．碱基互补配对的原则
D．碱基排列顺序
解析：选D。DNA分子的特异性是指每个DNA分子具有特定的碱基序列，DNA分子的多样性是指DNA分子的碱基排列顺序多种多样，D符合题意。
2．(2024·广东珠海高一质检)下表为生物学家在分析大麦、果蝇、猪、牛和人等生物DNA碱基比例时得到的结果：
生物的种类 大麦 果蝇 猪 牛 人
1.21 1.37 1.43 1.31 1.52
根据上表，可获得的最恰当的结论是(　　)
A．DNA具有特异性
B．DNA具有多样性
C．DNA具有遗传性
D．DNA具有特异性和多样性
解析：选D。在双链DNA中A＝T、G＝C，但(A＋T)/(G＋C)的值因生物种类的不同而不同，每一种生物都有其特定的比值，构成了DNA的特异性；不同生物，其比值又不同，构成了DNA的多样性。
eq \o(\s\up7( INCLUDEPICTURE "随堂效果检测LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "随堂效果检测LLL.TIF" \* MERGEFORMAT ),\s\do5([学生用书P78]))
1．豌豆的高茎基因(D)与矮茎基因(d)的根本区别是(　　)
A．基因D能控制显性性状，基因d能控制隐性性状
B．基因D、基因d所含的碱基种类不同
C．4种脱氧核苷酸的排列顺序不同
D．在染色体上的位置不同
解析：选C。显性基因D能控制显性性状，隐性基因d能控制隐性性状，这是对显性基因与隐性基因功能的描述，不是它们的根本区别，A不符合题意；基因D、基因d所含的碱基种类相同，都是T、A、G、C，B不符合题意；基因通常是有遗传效应的DNA片段，因此高茎基因(D)与矮茎基因(d)的根本区别是4种脱氧核苷酸的排列顺序不同，C符合题意；高茎基因(D)与矮茎基因(d)是一对等位基因，位于同源染色体的相同位置上，D不符合题意。
2．下图是果蝇某条染色体上的一段DNA分子的示意图。下列说法正确的是(　　)
A.白眼基因含有多个核糖核苷酸
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．白眼基因的基本组成单位是4种碱基
解析：选B。每个DNA分子上含有许多个基因，每个基因中含有许多个脱氧核苷酸，A错误；基因通常是有遗传效应的DNA片段，其基本组成单位与DNA相同，为脱氧核苷酸，脱氧核苷酸共有4种，B正确，D错误；染色体是DNA的主要载体，白眼基因位于染色体上，是细胞核基因，C错误。
3．染色体是核DNA的载体，基因通常是具有遗传效应的DNA片段，能正确表示染色体、核DNA、核基因三者关系的示意图是(　　)
答案：C
4．(教材P59“概念检测”T1改编)科学研究发现，未经人工转基因操作的番薯都含有农杆菌的部分基因，而这些基因的遗传效应促使番薯根部发生膨大产生了可食用的部分，因此番薯被人类选育并种植。下列相关叙述错误的是(　　)
A．农杆菌这些特定的基因所具有的遗传效应是由其特定的核苷酸序列决定的
B．农杆菌这些特定的基因与番薯基因一样，其结构基本单位都是脱氧核苷酸
C．农杆菌这些特定的基因很可能是由人工转基因操作转入了番薯细胞
D．农杆菌这些特定的基因离开了农杆菌细胞后可以在番薯细胞内复制
解析：选C。基因所具有的遗传效应是由其特定的核苷酸序列决定的，A正确；农杆菌这些特定的基因与番薯基因一样，都是DNA片段，其结构基本单位都是脱氧核苷酸，B正确；由题干可知，未经人工转基因操作的番薯都含有农杆菌的部分基因，C错误；农杆菌这些特定的基因离开了农杆菌细胞后可以在番薯细胞内复制，这些基因的遗传效应促使番薯根部发生膨大产生了可食用的部分，D正确。
5．现代生活中，手机的人脸识别解锁、购物时的刷脸支付等都运用了人脸识别技术，其原理与DNA的结构、功能和特性有关。下列与人脸识别技术原理无关的是(　　)
A．所有细胞生物的遗传物质都是DNA
B．DNA的碱基排列顺序中蕴藏着遗传信息
C．人脸具有特异性的根本原因是DNA分子具有特异性
D．基因中碱基序列的多样性决定了基因的多样性
解析：选D。所有细胞生物的遗传物质都是DNA，人脸识别技术的原理与遗传物质控制的性状有关，A不符合题意；遗传信息蕴藏在DNA的4种碱基排列顺序中，B不符合题意；人脸识别技术是通过识别人面部多个性状实现的，其具有特异性的根本原因是DNA分子具有特异性，C不符合题意；人脸识别技术利用的是DNA分子的特异性，而不是多样性，D符合题意。