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第4节　基因通常是有遗传效应的DNA片段
一、说明基因与DNA关系的实例
1. 说明基因与DNA关系的实例
(1)教材思考·讨论中资料1和3说明基因中的碱基数目只是DNA分子碱基总数的一部分，可推测每个DNA分子上有许多个基因，只有部分碱基参与基因的组成，结论是基因是特定的DNA片段。
(2)教材思考·讨论资料2中绿色荧光与基因有关，且基因具有一定的独立性，可推测基因能控制生物体的性状，结论是基因具有特定的遗传效应。
由上述材料可知：基因通常是有遗传效应的DNA片段。
2．请结合模式图完成下面内容，并从以下两方面理解“基因”：
(1)从结构上看：①基因是DNA上特定的片段，但DNA上的片段不一定(填“一定”或“不一定”)就是基因；②基因与DNA分子的结构一样，也是由四种脱氧核苷酸按一定顺序排列而成的，也是双螺旋结构；③每个基因上脱氧核苷酸的数目及排列顺序是特定的；④基因中碱基的排列顺序代表遗传信息。
(2)从功能上看；基因具有遗传效应，即基因能控制生物的性状，基因是控制生物性状的基本单位，特定的基因决定特定的性状。
3．请辨析基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸之间的关系：
(1)图解
(2)范围大小：请将脱氧核苷酸、基因、DNA、染色体填入下图
二、DNA片段中的遗传信息
1．遗传信息：遗传信息是指基因中的脱氧核苷酸的排列顺序。不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序不同，含有的遗传信息不同。
2．DNA分子的多样性和特异性
(1)多样性：DNA分子中共有4种类型的碱基，但是碱基对的数目却可以成千上万，形成的碱基对的排列顺序也可以千变万化，若某个DNA分子具有n个碱基对，则DNA分子可有4n种组合方式，从而构成了DNA分子的多样性。
(2)特异性：每个特定的DNA分子都有特定的碱基排列顺序，构成了DNA分子的特异性。
3．生物体多样性和特异性与DNA的关系：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。
4．基因的本质：基因通常是有遗传效应的DNA片段。
注：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。
强化记忆：
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？
提示　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即可。
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？
提示　417种基因；说明了基因的多样性。
3．假设人类基因组中第1号染色体上第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/(417×417)，完全相同的概率很小；说明基因的特异性。
必背知识：
1．基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息
(1)每条染色体上含有一个或两个(复制后)DNA分子，每个DNA分子上有许多个基因，每个基因通常都是特定的DNA片段，有着特定的遗传效应。
(2)遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中，而DNA片段并不都携带遗传信息。基因通常是有遗传效应的DNA片段。
2．脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性：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。
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、有丝分裂中染色体的标记情况
用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行两次有丝分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)：
由图可以看出，第一次有丝分裂形成的两个细胞中所有的DNA分子都呈“杂合状态”，即15N/14N－DNA；第二次有丝分裂形成的子细胞有多种可能性，可能子细胞的所有染色体都含15N，也可能子细胞的所有染色体都不含15N。即子细胞含有15N的染色体为0～2n条(体细胞染色体为2n条)。
四、减数分裂中染色体的标记情况
用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行正常减数分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)：
由图可以看出，在减数分裂过程中细胞连续分裂两次，DNA只复制一次，所以四个子细胞中所有的DNA分子都呈“杂合”状态，即15N/14N－DNA，子细胞的所有染色体都含15N。
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