生物必修2《遗传与进化》第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段学案设计

基因通常是有遗传效应的DNA片段

一、通过实例分析DNA与基因的关系

1. 大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4.7×106个碱基对，碱基是脱氧核苷酸的组成部分，该数据说明DNA是由多个脱氧核苷酸构成；在DNA上大约有4.4×103个基因，该数据说明一个DNA分子上有多个基因；每个基因的平均长度约为1×103个碱基对，该数据说明基因是DNA的片段。

2. 将水母的绿色荧光蛋白基因导入小鼠，得到在紫外线照射下像水母一样发光的转基因鼠。将外源生长激素基因导入鲤鱼的受精卵，培育出生长速率加快的转基因鲤鱼，并且外源基因只有整合到受体细胞的DNA上才能发挥作用。这两个实例说明：基因可控制蛋白质的合成，即具有遗传效应；基因可切除、可拼接，即可以独立起作用，因此基因是控制生物性状的结构和功能单位。

3. 人类基因组计划测定的是24条染色体上DNA的碱基序列，即22条常染色体+X+Y上的碱基序列。在不复制的情况下，每条染色体上有一个DNA，这24个DNA分子大约含有31.6亿个碱基对，其中构成基因的不足2%。该实例说明基因只是DNA上很小的一部分，是DNA的一个片段。

总结：每个DNA分子含有许多个基因，基因是有遗传效应的DNA片段，每个基因中含有许多脱氧核苷酸，基因是遗传物质的结构和功能单位。

易错警示：

（1）基因是DNA片段，但是DNA片段不一定是基因。基因通常是有遗传效应的DNA片段。

（2）如果生物的遗传物质是DNA，如大多数生物，基因是由遗传效应的DNA片段；如果生物的遗传物质是RNA，如某些病毒，艾滋病病毒、流感病毒等，基因就是由遗传效应的RNA片段。因此，对绝大多数生物来说，基因是有遗传效应的DNA片段，所以说，基因通常是有遗传效应的DNA片段。

二、DNA片段中的遗传信息

1. DNA蕴含了大量的遗传信息

DNA分子的基本骨架由脱氧核糖和磷酸交替连接而成，在一个DNA分子中从头到尾没有变化，在不同生物的DNA分子中没有差异，骨架内侧A、T、C、G4种碱基的排列顺序是可变的。因此，遗传信息就蕴藏在A、T、C、G4种碱基的排列顺序之中。

如果生物的遗传物质是RNA，遗传信息则蕴藏在A、U、C、G4种碱基的排列顺序之中。

2. DNA的多样性和特异性

（1）碱基的排列顺序千变万化，构成DNA的多样性；尽管许多生物的遗传物质都是DNA，但是不同生物却存在着结构和功能的差异。

（2）碱基特定的排列顺序，构成了每个DNA分子的特异性。因此，DNA能像指纹一样用来确定生物的种类、鉴定人的身份。

（3）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。

三、染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸之间的关系

例题1  下列关于基因的理解，正确的一项是（    ）

A. 真核细胞基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息

B. DNA分子中的每一个片段都是基因

C. 基因只存在于染色体上，所以染色体是基因的载体

D. 真核细胞的基因只存在于细胞核中，而核酸并非仅存在细胞核中

答案：A

解析：真核细胞基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息，A正确；基因是有遗传效应的DNA片段，所以不是所有的DNA片段都是基因，B错误；基因在染色体上呈线性排列，染色体是基因的主要载体，但有些基因（位于叶绿体和线粒体）没有和蛋白质结合形成染色体，C错误；真核细胞的叶绿体和线粒体中也含有DNA分子，上面也有基因，D错误。

例题2  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

答案：A

解析：在DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的一般是两个磷酸和一个碱基，只有末端的那个脱氧核糖连了一个磷酸，A错误。基因是具有遗传效应的DNA片段，但在RNA病毒中具有遗传效应的RNA片段上的也称为基因，一个DNA分子上可以含有成百上千个基因，B正确。一个基因中有许多个脱氧核苷酸，基因的特异性是脱氧核苷酸的排列顺序决定的，C正确。染色体是DNA的主要载体，一条染色体上有1个或2个DNA分子（复制后），D正确。

（答题时间：30分钟）

1. 下列有关基因的说法不正确的是（    ）

A. 基因都是通过控制酶的合成控制生物性状的

B. 基因是有遗传效应的DNA或RNA片段

C. 基因以一定的次序排列在染色体上

D. 基因是控制生物性状的遗传物质的基本单位

2. 下列关于基因与染色体关系的描述，正确的是（    ）

A. 基因与染色体存在一一对应的关系 B. 基因和染色体的组成成分完全相同

C. 一个基因由一条染色体构成 D. 基因在染色体上呈线性排列

3. 关于DNA和基因的叙述，下列说法正确的是（    ）

A. DNA的两条核糖核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋结构

B. 基因和DNA是同一概念

C. 单个脱氧核苷酸借助DNA聚合酶通过氢键彼此连接成DNA链

D. DNA分子初步水解的产物有4种，彻底水解的产物为6种

4. 对细胞核中的染色体、DNA、基因三者的关系的叙述中，错误的是（    ）

A. 都能复制、分离和传递，且三者行为一致

B. 每条染色体上含有一或两个DNA，DNA分子上含有多个基因

C. 生物的传种接代中，染色体的行为决定着DNA和基因的行为

D. 在DNA分子结构中，与所有脱氧核糖直接相连的均是二个磷酸基和一个碱基

5. 决定DNA分子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

6. 真核生物中关于染色体、DNA 与基因的关系，正确的叙述是（    ）

A. 基因是 DNA 上任意一个片段 B. 基因是有遗传效应的 DNA 片段

C. 染色体是 DNA 唯一的载体 D. 一条染色体上有 1 个或 2 个基因

7. DNA指纹法在案件侦破工作中有着重要作用，从案发现场提取DNA样品，可为案件侦破提供证据，其中的生物学原理是（    ）

A. 不同人体内的DNA所含的碱基种类不同

B. 不同人体内的DNA所含的五碳糖和磷酸不同

C. 不同人体内的DNA的空间结构不同

D. 不同人体内的DNA所含的脱氧核苷酸排列顺序不同

8. 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. 不同生物体内的所有基因都是不相同的

D. 基因中的脱氧核苷酸的排列顺序中蕴含着遗传信息

9. 分析图，回答有关问题：

（1）图中B是________，F是________，G是________。

（2）A与C有两种数量比例关系：______和______，每个C上含有______个D，每个D可以由______个E组成。

（3）D与A的位置关系是________________________________。

（4）从分子水平看，D与C的关系是_________________________________。

（5）C的基本组成单位是图中的______。D的主要载体是图中的______。除细胞核外，______和______中的D也可由亲代传递给子代。

（6）在E构成的链中，与1分子G相连接的有______分子的F和______分子的H。

（7）遗传信息是D中______________排列顺序。

（8）生物的性状遗传主要通过A上的______传递给后代，实际上是通过__________排列顺序来传递遗传信息。

10. 如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[   ]______。

（2）遗传物质的主要载体是[   ]______。

（3）b被彻底水解后的产物是______（填字母）。一般可得到__________种小分子物质。

（4）如果基因存在于______上，则其遗传方式与性别相关联，这就是伴性遗传。这种遗传方式既遵循______定律，又有特殊性。

（5）b的空间结构一般表现为___________，若其中C+G/T+A＝0. 5，则Ａ占总碱基数的比例为___________________。

1.【答案】A

【解析】

A. 基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状，A项错误；

B、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，是有遗传效应的DNA或RNA片段，B项、D项正确；

C. 基因在染色体上呈线性排列，C项正确；

因此，本题答案选A。

2.【答案】D

【解析】

A. 一条染色体上可以有多个基因，有的基因位于线粒体或叶绿体中，二者不是一一对应的关系，A错误；

B. 基因的基本单位是脱氧核苷酸，染色体的组成成分是DNA和蛋白质，B错误；

C. 一条染色体上含有多个基因，C错误；

D. 基因在染色体上呈线性排列，D正确。

3.【答案】D

【解析】

A. DNA分子是由反向平行的两条脱氧核糖核苷酸长链盘旋形成双螺旋结构，A错误；

B. 基因是DNA上有遗传效应的片段，B错误；

C. 在DNA聚合酶催化下单个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA单链，两条链之间的碱基通过氢键形成碱基对，C错误；

D. DNA初步水解的产物是四种脱氧核苷酸，而彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和四种含氮碱基共6种化合物，D正确。

4.【答案】D

【解析】

染色体、DNA、基因都能复制、分离和传递，且三者行为一致，A正确；每条染色体上含有一个或两个DNA分子，一个DNA分子上含有多个基因，B正确；DNA主要以染色体的形式存在，基因位于染色体上，因此在生物的传种接代中，染色体的行为决定着基因的行为，C正确；在DNA分子结构中，大多数脱氧核糖连接2个磷酸和一个碱基，但每条链有一个末端的脱氧核糖只连接一个磷酸和一个碱基，D错误。

5.【答案】D

【解析】

A. DNA分子的特异性是指每个DNA分子具有特定的碱基序列，与脱氧核苷酸链上磷酸和脱氧核糖的排列特点无关，A错误；

B. 不同双链DNA分子中嘌呤总数与嘧啶总数的比值都是1，与DNA分子的特异性无关，B错误；

C. 不同的DNA分子中碱基互补配对原则相同，A与T配对，G与C配对，与DNA分子的特异性无关，C错误；

D. DNA分子的特异性是由DNA分子的碱基排列顺序决定的，D正确。

故选：D。

6.【答案】B

【解析】

A. DNA上有遗传效应的片段是基因，还有一些片段是没有遗传效应的，是非基因片段，A错误；   

B. 基因是有遗传效应的 DNA 片段，可以指导蛋白质的合成，控制生物的性状，B正确；

C. DNA主要分布在细胞核内的染色体，所以染色体是 DNA的主要载体，C错误；

D. 一条染色体上有很多个基因，D错误；

7.【答案】D

【解析】

A. 不同人体内的DNA所含的碱基相同都是A、T、C、G，故A错误；

B. 不同人体内的DNA所含的五碳糖和磷酸相同，故B错误；

C. DNA的结构都是双螺旋结构，故C错误；

D. DNA指纹根据人与人之间的遗传信息不同，遗传信息储藏在碱基对的排列顺序中，也就是所含脱氧核苷酸的排列顺序，故D正确。

8.【答案】C

【解析】基因在染色体上呈线性排列，染色体是基因的主要载体，A正确；DNA通过复制，将遗传信息传递给子代DNA，B正确；不同的生物个体内可能含有相同的基因，如人与黑猩猩的胰岛素基因是相同的，C错误；基因中的脱氧核苷酸的排列顺序中蕴含着遗传信息，D正确。

9. 【答案】蛋白质  含氮碱基  脱氧核糖  1∶1  1∶2  许多  成百上千  D在A上呈线性排列  D是有遗传效应的C片段  E（或脱氧核苷酸）  A（或染色体）  线粒体  叶绿体  1   2  特定的碱基  基因  特定的碱基   

【解析】

（1）染色体由DNA和蛋白质组成；脱氧核苷酸由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基组成；

（2）染色体没有复制时，每条染色体上有1个DNA分子，染色体复制后，每条染色体中有2个DNA；一个DNA分子有许多个基因，每个基因有成百上千个碱基；

（3）基因在染色体上呈线性排列；

（4）基因是有遗传效应的DNA片段；

（5）组成基因的基本单位是脱氧核苷酸；染色体是基因的主要载体；

（6）在DNA分子的一条链中，1个脱氧核糖与1个碱基和2个磷酸基团相连；

（7）基因中，碱基的排列顺序储存着遗传信息；

（8）生物的性状主要靠基因传递给后代；基因中，碱基的排列顺序储存着遗传信息。

10. 【答案】b DNA  a染色体  d、e、f  6   性染色体  基因分离  双螺旋  1/3   

【解析】

基因是有遗传效应的DNA片段，是决定生物性状的遗传物质的结构和功能单位。染色体的主要成分是DNA和蛋白质。染色体是DNA的主要载体，每个染色体上有一个或两个DNA分子。每个DNA分子含多个基因。每个基因中含有许多脱氧核苷酸。

【详解】

（1）细胞内的遗传物质是b（DNA），基因是有遗传效应的DNA片段。

（2）遗传物质DNA的主要载体是a（染色体），基因在a染色体上呈线性排列。

（3）c为核苷酸，b为DNA，c是组成b的基本单位，DNA彻底水解后的产物是d、e、f ，1种脱氧核糖、4种碱基和1种磷酸分子，一般可得到6种小分子物质。

（4）如果基因存在于性染色体上，则其遗传方式与性别相关联，称为伴性遗传. 这种遗传方式既遵循基因分离定律，又有特殊性。

（5）b（DNA）的空间结构是反向平行的双螺旋结构。根据碱基互补配对原则，双链DNA中A=T，C=G，若其中的（G+C）/（A+T）=0.5，则G+C占总碱基数的比例为1/3，A+T占总碱基数的比例为2/3，由于A=T，A占总碱基数的比例1/3。