第二章 基因对性状的控制
第一节 认识基因
学习目标 1.概述基因的概念及其发展。 2.举例说明基因的现代含义。 列举脱氧核糖核苷酸、基因、DNA和染色体之间的关系。(重点)
一、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。人们对基因的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。
二、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，也叫作转座因子。
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。
1．判断对错
(1)基因都位于染色体上。 ( )
(2)遗传信息是指基因中核糖核苷酸的排列顺序。 ( )
(3)基因是遗传的基本物质和功能单位。 ( )
[答案](1)× 分析：染色体是基因的主要载体，叶绿体和线粒体中也含有基因。
(2)× 分析：遗传信息是指基因中脱氧核苷酸的排列顺序。
(3)√
2．下列有关基因的叙述，不正确的是( )
A．基因是有遗传效应的DNA片段
B．基因在染色体上呈线性排列
C．基因的基本单位是脱氧核苷酸
D．每个DNA分子有一个基因
D [基因是有遗传效应的DNA序列，每个DNA分子上有许多个基因。]
3．下列有关基因、DNA、染色体的叙述，不正确的是( )
A．染色体是DNA的主要载体
B．双链DNA分子中含有2个游离的磷酸基团
C．DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基总数相同
D．在生物的传种过程中，基因是随染色体而传递的
C [染色体主要由DNA和蛋白质组成，细胞中的大部分DNA都在染色体上，染色体是DNA的主要载体，A正确；双链DNA分子中含有2个游离的磷酸基团，B正确；基因是有遗传效应的DNA片段，即DNA分子中除了基因序列之外，基因和基因之间还存在无遗传效应的片段，所以DNA分子的碱基总数大于所有基因的碱基总数，C错误；基因在染色体上呈线性排列，在生物的传种过程中，基因是随染色体而传递的，D正确。]
基因概念的发展
[思考交流]
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。
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。
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是源自父亲，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。
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1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分子；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
特别提醒：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．在生物的传种过程中，染色体行为决定后两者
C [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。]
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④ D．①和④
B [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。]
基因的现代含义
[思考交流]
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。
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。
3．研究表明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分子上分布着大约4 400个基因，每个基因的平均长度约为1 000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。
1．基因的分类
(1)按位置：
(2)按功能：
(3)按结构特点：
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，但是任意一段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
C [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。]
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
A [图中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，其中4编码蛋白质，说明是外显子，3是内含子。]
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上的任意一段
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
C [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。]
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( )
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
C [基因是由脱氧核苷酸组成的，A项正确；S基因是具有遗传效应的DNA片段，B项正确；不同基因的碱基序列不同，但不同基因的碱基种类相同，C项错误，D项正确。]
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．②⑥⑦ D．③④⑧
A [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。]
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
C [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。]
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
B [同源染色体的形状一般相同，姐妹染色单体间形状一定相同。]
课件46张PPT。第三单元 遗传与变异的分子基础第二章 基因对性状的控制
第一节 认识基因234基因世代相传遗传表达5一基因一酶说线粒体叶绿体拟核和质粒线性6RNADNADNA双螺旋结构分子核苷酸序列功能肽链7
可分结构基因基因调节基因启动基因操纵基因8内含子断裂基因外显子9转座因子核苷酸序列10转录调节物质和功能逐代传递111213141516基因概念的发展 17181920212223242526基因的现代含义 27282930313233343536373839404142434445点击右图进入…Thank you for watching !
