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第4节　基因通常是有遗传效应的DNA片段
课时作业
(时间:30分钟　分值:68分)
第1～8题每题3分,第9～12题每题6分,共计48分。
基础对点练
知识点1　说明基因与DNA关系的实例
1.人类基因组计划测定的24条染色体上有2万～2.5万个基因,这一事实说明(　　)
[A] 基因是DNA上有遗传效应的片段
[B] 基因是染色体的片段
[C] 一个DNA分子上有许多个基因
[D] 基因只存在于染色体上
【答案】 C
【解析】 人类基因组计划测定的24条染色体上含有24个DNA分子,由题可知,24条染色体上的基因有2万～2.5万个,因此可推出一个DNA分子上有许多个基因。
2.下图表示脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体间的关系。下列有关叙述错误的是(　　)
[A] d是脱氧核苷酸,其种类取决于c的种类
[B] 基因通常是有遗传效应的f片段
[C] e含有的碱基总数等于f含有的碱基总数
[D] e在h上呈线性排列
【答案】 C
【解析】 题图中c为含氮碱基,d为脱氧核苷酸,根据含氮碱基不同,可将脱氧核苷酸分为四种,故d的种类取决于c的种类;基因(e)通常是有遗传效应的DNA(f)片段,故基因(e)含有的碱基总数小于f含有的碱基总数;基因(e)在染色体(h)上呈线性排列。
3.(2025·扬州期中)下图为基因和染色体关系的示意图。下列有关叙述错误的是(　　)
[A] 染色体是基因的主要载体
[B] 复制后的两个基因随染色单体的分开而分离
[C] 染色体是由一条DNA上的基因组成的
[D] 基因和染色体的行为存在平行关系
【答案】 C
【解析】 染色体主要由DNA和蛋白质组成,一个DNA分子上有许多个基因。
4.科学研究发现,小鼠体内HMGIC基因与肥胖直接相关。具有HMGIC基因缺陷的实验小鼠与作为对照的正常小鼠吃同样多的高脂肪食物,一段时间后,对照组小鼠变得十分肥胖,而具有HMGIC基因缺陷的实验小鼠体重仍然保持正常,这说明(　　)
[A] 基因在DNA上 [B] 基因在染色体上
[C] 基因具有遗传效应 [D] DNA具有遗传效应
【答案】 C
【解析】 由题干信息可知,肥胖这一性状是由HMGIC基因决定的,说明基因控制生物体的性状,具有遗传效应。
5.(2025·廊坊期末)下图是用集合的方法表示各种概念之间的关系,下表中与图示相符的是(　　)
选项 1 2 3 4
[A] 染色体 DNA RNA 基因
[B] DNA 基因 脱氧核苷酸 碱基
[C] 核酸 DNA 脱氧核苷酸 基因
[D] 核酸 染色体 DNA 基因
【答案】 B
【解析】 染色体由DNA和蛋白质组成,但是RNA不属于DNA;一个DNA分子含有很多个基因,基因的基本单位是脱氧核苷酸,脱氧核苷酸由含氮碱基、磷酸和脱氧核糖组成;基因不属于脱氧核苷酸;核酸不包括染色体。
6.人类抗体重链基因位于14号染色体上,由VH、DH、JH、CH四个基因片段簇组成,其中功能性VH基因片段约有65个、DH基因片段有27个、JH基因片段有6个、功能性CH基因片段有9个,如下图所示。下列有关叙述错误的是(　　)
[A] VH1、DH1和JH1的基本组成单位相同
[B] VH1、DH1和JH1在染色体上呈线性排列
[C] VH、DH、JH和CH的多样性是抗体多样性的基础
[D] 遗传信息主要蕴藏在VH基因片段簇的排列顺序中
【答案】 D
【解析】 VH1、DH1和JH1都属于14号染色体上的基因,因此基本组成单位都是脱氧核苷酸;VH1、DH1和JH1在一条染色体上,它们之间可互为非等位基因,呈线性排列;VH、DH、JH和CH的碱基排列顺序不同,遗传信息不同,导致了基因的多样性,基因的多样性决定了蛋白质的多样性,因此基因多样性是抗体多样性的基础;遗传信息主要蕴藏在基因的碱基排列顺序中。
知识点2　DNA片段中的遗传信息
7.决定DNA分子的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] 碱基互补配对原则
[D] 碱基排列顺序
【答案】 D
【解析】 DNA分子的多样性主要表现为碱基排列顺序的千变万化;特异性主要表现为每个特定的DNA分子的碱基都有特定的排列顺序。
8.(2025·玉溪期末)DNA携带遗传信息,随机选取的两个个体有相同遗传信息的可能性极低,因此DNA可以像指纹一样用来识别身份,这种方法称为DNA指纹技术。此技术依据的原理是(　　)
[A] DNA分子具有稳定性
[B] DNA分子具有多样性
[C] DNA分子具有特异性
[D] 碱基互补配对原则
【答案】 C
【解析】 DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序储存着遗传信息,不同的DNA的脱氧核苷酸的排列顺序不同,且每个特定的DNA分子具有特定的脱氧核苷酸的排列顺序,因此DNA可以像指纹一样用来识别身份,原理为DNA分子具有特异性。
综合提升练
9.(2025·昭通期末)下图为洋葱根尖细胞内某基因的结构示意图。下列相关叙述错误的是(　　)
[A] 该基因有特定的碱基排列顺序
[B] 该基因是有遗传效应的DNA片段
[C] a端为该基因中脱氧核苷酸链的3′端,b端为5′端
[D] 该基因复制时,解旋酶可以作用于部位②处的氢键
【答案】 C
【解析】 基因是有遗传效应的DNA片段,DNA含两条反向平行的脱氧核苷酸链,两条链的3′端和5′端是相反的。因此,a端、b端各为一条链的3′端和另一条链的5′端。
10.拟南芥AtNHX1基因编码一个位于液泡膜上的转运蛋白,将Na+逆浓度梯度转运至液泡内,以降低Na+的毒害。研究人员将AtNHX1基因转化到了烟草中。下列说法错误的是(　　)
[A] AtNHX1基因可提高烟草的抗盐性
[B] 该转运蛋白的转运方式为协助扩散
[C] AtNHX1基因的碱基数少于其所在的DNA的碱基总数
[D] 该基因的特异性在于脱氧核苷酸特定的排列顺序
【答案】 B
【解析】 该转运蛋白可将Na+逆浓度梯度转运至液泡内,其转运方式为主动运输。
11.我国科学家成功将正常单倍体酿酒酵母细胞中的全部16条染色体融合,创建了只有1条线型染色体的酵母菌株SY14,成为国际首例人造单染色体真核细胞。菌株SY14除表现出小的适应性限制和有性生殖缺陷外,在形态、功能等各方面全部正常。下列有关叙述错误的是(　　)
[A] 该条人造单染色体上含有多个基因
[B] 该条人造单染色体上的基因呈线性排列
[C] 该条人造单染色体复制后含有1个亲代DNA分子和1个子代DNA分子
[D] 菌株SY14可能因细胞中只含1条染色体,不能发生联会,从而导致其有性生殖缺陷
【答案】 C
【解析】 DNA复制方式为半保留复制,故该条人造单染色体复制后含2个DNA分子,而且每个DNA分子中各有一条单链是亲代DNA分子的单链。
12.能发出绿色荧光的水母DNA上有一段长度为5 170 个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。科学家通过转基因实验发现,转入了水母绿色荧光蛋白基因的转基因小鼠在紫外线的照射下,也能像水母一样发光。下列相关叙述错误的是(　　)
[A] 水母绿色荧光蛋白基因可以在小鼠细胞内复制
[B] 绿色荧光蛋白基因在小鼠体内复制2次需要41 360个脱氧核苷酸
[C] 水母和小鼠的基因都是有遗传效应的DNA片段
[D] 水母和小鼠的DNA中(A+C)/(G+T)的值相同
【答案】 B
【解析】 将能发出绿色荧光的水母绿色荧光蛋白基因转入小鼠体内,转基因小鼠在紫外线的照射下也能像水母一样发光,说明水母绿色荧光蛋白基因可以在小鼠细胞内复制;绿色荧光蛋白基因含有5 170个碱基对,在小鼠体内复制2次,需要(22-1)×5 170×2=31 020(个)脱氧核苷酸;基因通常是有遗传效应的DNA片段,是决定生物体性状的基本单位,水母和小鼠的基因都是有遗传效应的DNA片段;在双链DNA分子中,互补碱基两两相等,A=T,C=G,A+C=G+T,因此,水母和小鼠的DNA中(A+C)/(G+T)的值相同。
13.(8分)下图表示一个DNA分子上的片段A、B、C,请回答下列问题。
(1)片段A和片段C之所以被称为基因,是因为它们都具有　　　　效应。
(2)片段A和片段C的不同之处是 　。
(3)片段A和片段B的不同之处是片段B的碱基序列　 。
(4)一般情况下,在一个DNA分子中类似于B的片段的长度要　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)类似于A的片段的长度。
【答案】 (每空2分)
(1)遗传
(2)脱氧核苷酸的数目和排列顺序不同
(3)不携带遗传信息,不具有遗传效应
(4)大于
【解析】 (1)片段A与片段C之所以能被称为基因,是因为它们都是一段具有遗传效应的DNA片段,能控制一定的生物体性状。
(2)片段A和片段C的不同之处也就是基因与基因的不同之处:其内部的遗传信息即脱氧核苷酸的排列顺序及数目不同。
(3)片段A和片段B的不同之处是片段B中的碱基序列不具有遗传效应,而片段A是具有遗传效应的DNA片段。
(4)一般情况下,在一个DNA分子中类似于B的片段的长度要大于类似于A的片段的长度。
14.(12分)人类基因组计划的实施为人类了解自身的奥秘、增进健康具有不可估量的意义,而其基础是对DNA分子与基因结构和功能的认识。下图表示细胞内与基因有关的物质或结构,其中h代表蛋白质。请回答下列问题。
(1)细胞内的遗传物质是[　]　　　　,基因和g的关系是　　　　　　　　。　　　　(用图中字母表示)的排列顺序代表着遗传信息。
(2)g的基本骨架是　 。
(3)e和g的关系是　　　　　　　　　　,g被彻底水解后的产物可用字母　　　　表示。
(4)遗传物质的主要载体是[　]　　　 　,基因和i 的关系是　 　　　　　　　。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)g　DNA　基因通常是有遗传效应的DNA片段(2分)　e
(2)脱氧核糖与磷酸交替连接
(3)e是g的基本单位　b、c、d
(4)i　染色体　基因在染色体上呈线性排列(2分)
【解析】 (1)细胞内的遗传物质是DNA(g),基因通常是有遗传效应的DNA片段,DNA中脱氧核苷酸(e)的排列顺序代表着遗传信息。
(2)脱氧核糖与磷酸交替连接,排列在DNA的外侧,构成DNA(g)的基本骨架。
(3)e是脱氧核苷酸,g是DNA,e是g的基本单位,g被彻底水解后的产物为磷酸、五碳糖和碱基,可用题图中字母b、c、d表示。
(4)遗传物质的主要载体是染色体(i),一条染色体上有许多基因,基因在染色体上呈线性排列。第4节　基因通常是有遗传效应的DNA片段
[学习目标]　1.举例说明基因通常是有遗传效应的DNA片段。2.阐述DNA分子的多样性和特异性。
一、说明基因与DNA关系的实例
二、DNA片段中的遗传信息
1.遗传信息
蕴藏在4种碱基的排列顺序之中。
2.DNA分子的多样性和特异性
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;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。
3.基因的概念
(1)基因通常是有遗传效应的DNA片段。
(2)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。
判断正误
(1)DNA的每个片段都是一个基因。(　　)
【答案】 ×
【提示】 基因通常是有遗传效应的DNA片段,并不是DNA的每个片段都是一个基因。
(2)基因一定位于染色体上。(　　)
【答案】 ×
【提示】 在线粒体、叶绿体中也有基因,原核生物的拟核中也有基因。
(3)基因一定是有遗传效应的DNA片段。(　　)
【答案】 ×
【提示】 RNA病毒的基因是有遗传效应的RNA片段。
(4)基因的特异性是由碱基的排列顺序决定的。(　　)
【答案】 √
任务一　分析基因与DNA的关系　　　　　 　　　　　 　　　　　
　　下图是基因与DNA、染色体的关系图解,据图回答下列问题。
(1)B代表蛋白质,G代表脱氧核糖,F代表4种含氮碱基。
(2)D是C中有遗传效应的片段。
(3)请说出A、C、D、E的数量关系。
【提示】 每一条A(染色体)上有1个或2个C(DNA)分子;每个C(DNA)分子上有许多个D(基因);每个D(基因)含有许多个E(脱氧核苷酸)。
(4)基因通常是有遗传效应的DNA片段。你怎样理解“通常”的含义
【提示】 自然界中绝大多数生物的遗传物质是DNA,但是有少数病毒的遗传物质是RNA,对这类病毒而言,基因就是有遗传效应的RNA片段,因此说基因通常是有遗传效应的DNA片段。
核心归纳
1.全方位理解基因的概念
(1)本质上,基因通常是有遗传效应的DNA片段。
(2)结构上,基因通常是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。
(3)功能上,基因是遗传物质的结构和功能的基本单位。
(4)位置上,基因在染色体上呈线性排列。
(5)从分布上看,基因可以分为细胞核基因和细胞质基因,细胞核基因遗传时遵循孟德尔两大定律,而细胞质基因遗传时不遵循,表现为母系遗传。
2.基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸之间的关系
典型例题
1.基因通常是有遗传效应的DNA片段。下列有关基因的叙述,错误的是(　　)
[A] 基因能够自我复制并遗传给后代
[B] 基因的碱基排列顺序代表了遗传信息
[C] 生物体细胞内的基因都是成对存在的
[D] 基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数
【答案】 C
【解析】 基因是遗传物质结构和功能的基本单位,能够进行自我复制并遗传给后代;遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中,即基因的碱基排列顺序代表了遗传信息;生物体细胞内的基因不都是成对存在的,如线粒体、叶绿体中的基因以及生殖细胞中的基因不成对存在;基因通常是有遗传效应的DNA片段,DNA上还存在非基因片段,故基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数。
2.(2025·泉州期末)下图是与遗传有关的结构示意图。下列叙述正确的是(　　)
[A] ②是蛋白质,③是DNA,它们共同构成①染色体
[B] 人细胞中的①都是成对存在的
[C] ②是主要的遗传物质
[D] ③的片段就是基因
【答案】 A
【解析】 人体细胞中的①染色体成对存在,但是生殖细胞中的①染色体成单存在;③(DNA)是主要的遗传物质;基因通常是有遗传效应的DNA片段,③(DNA)的片段不一定是基因。
任务二　分析DNA的多样性和特异性
　　DNA指纹技术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。思考回答下列问题。
(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遗传信息的物质,该信息蕴藏在DNA分子(或基因)的碱基排列顺序之中。
(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,这说明DNA分子具有特异性。
(3)假设长度为17个碱基对的脱氧核苷酸序列组成一个基因,可能组合成多少种基因 这说明了基因的什么特性
【提示】 417种。说明了基因的多样性。
典型例题
3.(2025·昆明期末)下列从分子水平上对生物体具有多样性或特异性的分析,错误的是(　　)
[A] 碱基排列顺序的千变万化,构成了DNA分子的多样性
[B] 碱基特定的排列顺序,构成了每一个DNA分子的特异性
[C] 一个含2 000个碱基的DNA分子,其碱基对可能的排列方式有41 000 种
[D] 人体内控制β珠蛋白的基因由1 700个碱基对组成,其碱基对排列方式有41 700 种
【答案】 D
【解析】 人体内控制β珠蛋白的基因的碱基对排列顺序是特定的,其碱基对排列方式只有一种。
4.猕猴和普通小麦的体细胞都含有42条染色体,但它们的性状差异很大,根本原因是(　　)
[A] 生活环境不同
[B] 细胞结构不同
[C] 蛋白质的种类和功能不同
[D] DNA分子中碱基排列顺序不同
【答案】 D
【解析】 不同生物之间性状差异很大的根本原因是不同生物的DNA分子中碱基排列顺序不同。
随堂检测
1.(2025·海口期末)下列关于DNA、基因、染色体的关系描述正确的是(　　)
[A] 原核生物DNA不会与蛋白质结合形成复合物
[B] 染色体主要由DNA和蛋白质构成,一条染色体上可能会有1个或2个DNA分子
[C] 基因通常是有遗传效应的DNA片段,所以真核生物的基因一定都在染色体上
[D] DNA分子一条链上的相邻碱基通过氢键相连
【答案】 B
【解析】 原核生物在进行DNA复制时,解旋酶(蛋白质)和DNA结合形成复合物;染色体主要由DNA和蛋白质构成,DNA复制前,一条染色体上含有1个DNA,复制后一条染色体上含有2个DNA,因此一条染色体上可能会有1个或2个DNA分子;基因通常是有遗传效应的DNA片段,真核生物的基因主要在染色体上,也可以存在于线粒体或叶绿体中;DNA分子一条链上的相邻碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连。
2.(2025·徐州期末)基因中的遗传信息蕴含在基因的(　　)
[A] 空间结构中　
[B] 碱基种类中
[C] 脱氧核苷酸排列顺序中　
[D] 碱基的配对方式中
【答案】 C
【解析】 基因中的遗传信息是指基因中碱基(或脱氧核苷酸)的排列顺序。
3.(2025·大连期末)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] 大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子,在DNA分子上分布着大约4 400个基因
[C] 有些病毒的遗传物质是RNA,对这类病毒而言,基因是有遗传效应的RNA片段
[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
【答案】 A
【解析】 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。
4.(2025·天津期末)小鼠的部分隐性基因及其在染色体上的相对位置如下图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
[A] 一条染色体上有多个基因,基因在染色体上呈线性排列
[B] 正常情况下,雄性小鼠的一条X染色体上可能有0个、1个或2个c基因
[C] 若小鼠的Y染色体上存在d基因或等位基因D,D和d基因所控制的性状在遗传上会与性别相关联
[D] 若b基因由140对脱氧核苷酸构成,则该基因碱基排列顺序有4140种
【答案】 D
【解析】 雄性小鼠的一条X染色体上可能含有的是1个C基因,即含0个c基因,也可能含有1个c基因,该染色体完成复制后则含有2个c基因,因此雄性小鼠的一条X染色体上可能有0个、1个或2个c基因;只要基因在性染色体上,那么该基因所控制的性状在遗传上就会与性别相关联,因此若小鼠的Y染色体上存在d基因或等位基因D,D和d基因所控制的性状在遗传上会与性别相关联;b基因的碱基序列是确定的,因此该基因碱基排列顺序有1种。
5.(2025·泰安期末)图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
【答案】 C
【解析】 图甲结果说明基因存在于染色体上,但不能说明基因是有遗传效应的DNA片段;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;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;由图甲可知,每条染色体上的相同位置有两个荧光位点,说明此时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、末期,一条染色体同一位置同种荧光点有1个。
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
　　铁皮石斛具有良好的药用价值,价格昂贵。常见的石斛属植物有十多种,市场上有人用其他近缘物种假冒铁皮石斛。质检人员从市场上抽检部分商品,对这类植物中较为稳定的“matK基因”进行序列分析,得到四种碱基含量如下表。请回答下列问题。
组别 matK基因中的碱基含量/%
T C A G
样品1 37.4 17.4 29.5 15.7
样品2 37.5 17.1 29.8 15.6
样品3 37.6 16.9 30.0 15.5
样品4 37.3 17.4 29.6 15.7
铁皮石斛 37.5 17.1 29.8 15.6
　　(1)据表可知,质检人员检测的是该基因的一条单链(填“双链”或“一条单链”),判断的理由是检测结果A与T数量不相等,C与G数量不相等。
　　(2)与铁皮石斛的matK基因中碱基含量比较,能初步确定抽检样品中1、3、4为“假冒品”。
　　(3)仅依据上述信息,质检人员还无法判断样品2一定是铁皮石斛,理由是样品2与铁皮石斛的碱基的排列顺序可能不同。已知铁皮石斛matK基因中第1 015个碱基为T,若样品2在多次随机抽检中该位点均为C,则可以(填“可以”或“不能”)判断样品2不是铁皮石斛;若样品2在多次随机抽检中该位点均为T,则不能(填“可以”或“不能”)判断样品2一定是铁皮石斛。
课时作业
(时间:30分钟　分值:68分)
第1～8题每题3分,第9～12题每题6分,共计48分。
基础对点练
知识点1　说明基因与DNA关系的实例
1.人类基因组计划测定的24条染色体上有2万～2.5万个基因,这一事实说明(　　)
[A] 基因是DNA上有遗传效应的片段
[B] 基因是染色体的片段
[C] 一个DNA分子上有许多个基因
[D] 基因只存在于染色体上
【答案】 C
【解析】 人类基因组计划测定的24条染色体上含有24个DNA分子,由题可知,24条染色体上的基因有2万～2.5万个,因此可推出一个DNA分子上有许多个基因。
2.下图表示脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体间的关系。下列有关叙述错误的是(　　)
[A] d是脱氧核苷酸,其种类取决于c的种类
[B] 基因通常是有遗传效应的f片段
[C] e含有的碱基总数等于f含有的碱基总数
[D] e在h上呈线性排列
【答案】 C
【解析】 题图中c为含氮碱基,d为脱氧核苷酸,根据含氮碱基不同,可将脱氧核苷酸分为四种,故d的种类取决于c的种类;基因(e)通常是有遗传效应的DNA(f)片段,故基因(e)含有的碱基总数小于f含有的碱基总数;基因(e)在染色体(h)上呈线性排列。
3.(2025·扬州期中)下图为基因和染色体关系的示意图。下列有关叙述错误的是(　　)
[A] 染色体是基因的主要载体
[B] 复制后的两个基因随染色单体的分开而分离
[C] 染色体是由一条DNA上的基因组成的
[D] 基因和染色体的行为存在平行关系
【答案】 C
【解析】 染色体主要由DNA和蛋白质组成,一个DNA分子上有许多个基因。
4.科学研究发现,小鼠体内HMGIC基因与肥胖直接相关。具有HMGIC基因缺陷的实验小鼠与作为对照的正常小鼠吃同样多的高脂肪食物,一段时间后,对照组小鼠变得十分肥胖,而具有HMGIC基因缺陷的实验小鼠体重仍然保持正常,这说明(　　)
[A] 基因在DNA上 [B] 基因在染色体上
[C] 基因具有遗传效应 [D] DNA具有遗传效应
【答案】 C
【解析】 由题干信息可知,肥胖这一性状是由HMGIC基因决定的,说明基因控制生物体的性状,具有遗传效应。
5.(2025·廊坊期末)下图是用集合的方法表示各种概念之间的关系,下表中与图示相符的是(　　)
选项 1 2 3 4
[A] 染色体 DNA RNA 基因
[B] DNA 基因 脱氧核苷酸 碱基
[C] 核酸 DNA 脱氧核苷酸 基因
[D] 核酸 染色体 DNA 基因
【答案】 B
【解析】 染色体由DNA和蛋白质组成,但是RNA不属于DNA;一个DNA分子含有很多个基因,基因的基本单位是脱氧核苷酸,脱氧核苷酸由含氮碱基、磷酸和脱氧核糖组成;基因不属于脱氧核苷酸;核酸不包括染色体。
6.人类抗体重链基因位于14号染色体上,由VH、DH、JH、CH四个基因片段簇组成,其中功能性VH基因片段约有65个、DH基因片段有27个、JH基因片段有6个、功能性CH基因片段有9个,如下图所示。下列有关叙述错误的是(　　)
[A] VH1、DH1和JH1的基本组成单位相同
[B] VH1、DH1和JH1在染色体上呈线性排列
[C] VH、DH、JH和CH的多样性是抗体多样性的基础
[D] 遗传信息主要蕴藏在VH基因片段簇的排列顺序中
【答案】 D
【解析】 VH1、DH1和JH1都属于14号染色体上的基因,因此基本组成单位都是脱氧核苷酸;VH1、DH1和JH1在一条染色体上,它们之间可互为非等位基因,呈线性排列;VH、DH、JH和CH的碱基排列顺序不同,遗传信息不同,导致了基因的多样性,基因的多样性决定了蛋白质的多样性,因此基因多样性是抗体多样性的基础;遗传信息主要蕴藏在基因的碱基排列顺序中。
知识点2　DNA片段中的遗传信息
7.决定DNA分子的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] 碱基互补配对原则
[D] 碱基排列顺序
【答案】 D
【解析】 DNA分子的多样性主要表现为碱基排列顺序的千变万化;特异性主要表现为每个特定的DNA分子的碱基都有特定的排列顺序。
8.(2025·玉溪期末)DNA携带遗传信息,随机选取的两个个体有相同遗传信息的可能性极低,因此DNA可以像指纹一样用来识别身份,这种方法称为DNA指纹技术。此技术依据的原理是(　　)
[A] DNA分子具有稳定性
[B] DNA分子具有多样性
[C] DNA分子具有特异性
[D] 碱基互补配对原则
【答案】 C
【解析】 DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序储存着遗传信息,不同的DNA的脱氧核苷酸的排列顺序不同,且每个特定的DNA分子具有特定的脱氧核苷酸的排列顺序,因此DNA可以像指纹一样用来识别身份,原理为DNA分子具有特异性。
综合提升练
9.(2025·昭通期末)下图为洋葱根尖细胞内某基因的结构示意图。下列相关叙述错误的是(　　)
[A] 该基因有特定的碱基排列顺序
[B] 该基因是有遗传效应的DNA片段
[C] a端为该基因中脱氧核苷酸链的3′端,b端为5′端
[D] 该基因复制时,解旋酶可以作用于部位②处的氢键
【答案】 C
【解析】 基因是有遗传效应的DNA片段,DNA含两条反向平行的脱氧核苷酸链,两条链的3′端和5′端是相反的。因此,a端、b端各为一条链的3′端和另一条链的5′端。
10.拟南芥AtNHX1基因编码一个位于液泡膜上的转运蛋白,将Na+逆浓度梯度转运至液泡内,以降低Na+的毒害。研究人员将AtNHX1基因转化到了烟草中。下列说法错误的是(　　)
[A] AtNHX1基因可提高烟草的抗盐性
[B] 该转运蛋白的转运方式为协助扩散
[C] AtNHX1基因的碱基数少于其所在的DNA的碱基总数
[D] 该基因的特异性在于脱氧核苷酸特定的排列顺序
【答案】 B
【解析】 该转运蛋白可将Na+逆浓度梯度转运至液泡内,其转运方式为主动运输。
11.我国科学家成功将正常单倍体酿酒酵母细胞中的全部16条染色体融合,创建了只有1条线型染色体的酵母菌株SY14,成为国际首例人造单染色体真核细胞。菌株SY14除表现出小的适应性限制和有性生殖缺陷外,在形态、功能等各方面全部正常。下列有关叙述错误的是(　　)
[A] 该条人造单染色体上含有多个基因
[B] 该条人造单染色体上的基因呈线性排列
[C] 该条人造单染色体复制后含有1个亲代DNA分子和1个子代DNA分子
[D] 菌株SY14可能因细胞中只含1条染色体,不能发生联会,从而导致其有性生殖缺陷
【答案】 C
【解析】 DNA复制方式为半保留复制,故该条人造单染色体复制后含2个DNA分子,而且每个DNA分子中各有一条单链是亲代DNA分子的单链。
12.能发出绿色荧光的水母DNA上有一段长度为5 170 个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。科学家通过转基因实验发现,转入了水母绿色荧光蛋白基因的转基因小鼠在紫外线的照射下,也能像水母一样发光。下列相关叙述错误的是(　　)
[A] 水母绿色荧光蛋白基因可以在小鼠细胞内复制
[B] 绿色荧光蛋白基因在小鼠体内复制2次需要41 360个脱氧核苷酸
[C] 水母和小鼠的基因都是有遗传效应的DNA片段
[D] 水母和小鼠的DNA中(A+C)/(G+T)的值相同
【答案】 B
【解析】 将能发出绿色荧光的水母绿色荧光蛋白基因转入小鼠体内,转基因小鼠在紫外线的照射下也能像水母一样发光,说明水母绿色荧光蛋白基因可以在小鼠细胞内复制;绿色荧光蛋白基因含有5 170个碱基对,在小鼠体内复制2次,需要(22-1)×5 170×2=31 020(个)脱氧核苷酸;基因通常是有遗传效应的DNA片段,是决定生物体性状的基本单位,水母和小鼠的基因都是有遗传效应的DNA片段;在双链DNA分子中,互补碱基两两相等,A=T,C=G,A+C=G+T,因此,水母和小鼠的DNA中(A+C)/(G+T)的值相同。
13.(8分)下图表示一个DNA分子上的片段A、B、C,请回答下列问题。
(1)片段A和片段C之所以被称为基因,是因为它们都具有　　　　效应。
(2)片段A和片段C的不同之处是 　。
(3)片段A和片段B的不同之处是片段B的碱基序列　 。
(4)一般情况下,在一个DNA分子中类似于B的片段的长度要　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)类似于A的片段的长度。
【答案】 (每空2分)
(1)遗传
(2)脱氧核苷酸的数目和排列顺序不同
(3)不携带遗传信息,不具有遗传效应
(4)大于
【解析】 (1)片段A与片段C之所以能被称为基因,是因为它们都是一段具有遗传效应的DNA片段,能控制一定的生物体性状。
(2)片段A和片段C的不同之处也就是基因与基因的不同之处:其内部的遗传信息即脱氧核苷酸的排列顺序及数目不同。
(3)片段A和片段B的不同之处是片段B中的碱基序列不具有遗传效应,而片段A是具有遗传效应的DNA片段。
(4)一般情况下,在一个DNA分子中类似于B的片段的长度要大于类似于A的片段的长度。
14.(12分)人类基因组计划的实施为人类了解自身的奥秘、增进健康具有不可估量的意义,而其基础是对DNA分子与基因结构和功能的认识。下图表示细胞内与基因有关的物质或结构,其中h代表蛋白质。请回答下列问题。
(1)细胞内的遗传物质是[　]　　　　,基因和g的关系是　　　　　　　　。　　　　(用图中字母表示)的排列顺序代表着遗传信息。
(2)g的基本骨架是　 。
(3)e和g的关系是　　　　　　　　　　,g被彻底水解后的产物可用字母　　　　表示。
(4)遗传物质的主要载体是[　]　　　 　,基因和i 的关系是　 　　　　　　　。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)g　DNA　基因通常是有遗传效应的DNA片段(2分)　e
(2)脱氧核糖与磷酸交替连接
(3)e是g的基本单位　b、c、d
(4)i　染色体　基因在染色体上呈线性排列(2分)
【解析】 (1)细胞内的遗传物质是DNA(g),基因通常是有遗传效应的DNA片段,DNA中脱氧核苷酸(e)的排列顺序代表着遗传信息。
(2)脱氧核糖与磷酸交替连接,排列在DNA的外侧,构成DNA(g)的基本骨架。
(3)e是脱氧核苷酸,g是DNA,e是g的基本单位,g被彻底水解后的产物为磷酸、五碳糖和碱基,可用题图中字母b、c、d表示。
(4)遗传物质的主要载体是染色体(i),一条染色体上有许多基因,基因在染色体上呈线性排列。(共36张PPT)
第4节　基因通常是有
遗传效应的DNA片段
1.举例说明基因通常是有遗传效应的DNA片段。2.阐述DNA分子的多样性和特异性。
[学习目标]
预习案·自主学习
一、说明基因与DNA关系的实例
许多
部分
DNA
独立性
性状
遗传效应
有遗传效应的DNA片段
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.DNA分子的多样性和特异性
碱基 的千变万化,构成了DNA的多样性,而碱基 的排列顺序,又构成了每个DNA分子的特异性;DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的 。
排列顺序
排列顺序
特定
物质基础
3.基因的概念
(1)基因通常是 的DNA片段。
(2)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
。
有遗传效应
RNA片段
判断正误
(1)DNA的每个片段都是一个基因。(　　)
×
【提示】 基因通常是有遗传效应的DNA片段,并不是DNA的每个片段都是一个基因。
(2)基因一定位于染色体上。(　　)
×
【提示】 在线粒体、叶绿体中也有基因,原核生物的拟核中也有基因。
(3)基因一定是有遗传效应的DNA片段。(　　)
×
【提示】 RNA病毒的基因是有遗传效应的RNA片段。
(4)基因的特异性是由碱基的排列顺序决定的。(　　)
√
探究案·互动探究
任务一　分析基因与DNA的关系
下图是基因与DNA、染色体的关系图解,据图回答下列问题。
(1)B代表 ,G代表 ,F代表 。
(2)D是C中 的片段。
蛋白质
脱氧核糖
4种含氮碱基
有遗传效应
(3)请说出A、C、D、E的数量关系。
【提示】 每一条A(染色体)上有1个或2个C(DNA)分子;每个C(DNA)分子上有许多个D(基因);每个D(基因)含有许多个E(脱氧核苷酸)。
(4)基因通常是有遗传效应的DNA片段。你怎样理解“通常”的含义
【提示】 自然界中绝大多数生物的遗传物质是DNA,但是有少数病毒的遗传物质是RNA,对这类病毒而言,基因就是有遗传效应的RNA片段,因此说基因通常是有遗传效应的DNA片段。
「核心归纳」
1.全方位理解基因的概念
(1)本质上,基因通常是有遗传效应的DNA片段。
(2)结构上,基因通常是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。
(3)功能上,基因是遗传物质的结构和功能的基本单位。
(4)位置上,基因在染色体上呈线性排列。
(5)从分布上看,基因可以分为细胞核基因和细胞质基因,细胞核基因遗传时遵循孟德尔两大定律,而细胞质基因遗传时不遵循,表现为母系遗传。
2.基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸之间的关系
「典型例题」
1.基因通常是有遗传效应的DNA片段。下列有关基因的叙述,错误的是
(　　)
[A] 基因能够自我复制并遗传给后代
[B] 基因的碱基排列顺序代表了遗传信息
[C] 生物体细胞内的基因都是成对存在的
[D] 基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数
C
【解析】 基因是遗传物质结构和功能的基本单位,能够进行自我复制并遗传给后代;遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中,即基因的碱基排列顺序代表了遗传信息;生物体细胞内的基因不都是成对存在的,如线粒体、叶绿体中的基因以及生殖细胞中的基因不成对存在;基因通常是有遗传效应的DNA片段,DNA上还存在非基因片段,故基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数。
2.(2025·泉州期末)下图是与遗传有关的结构示意图。下列叙述正确的是
(　　)
[A] ②是蛋白质,③是DNA,它们共同构成①染色体
[B] 人细胞中的①都是成对存在的
[C] ②是主要的遗传物质
[D] ③的片段就是基因
A
【解析】 人体细胞中的①染色体成对存在,但是生殖细胞中的①染色体成单存在;③(DNA)是主要的遗传物质;基因通常是有遗传效应的DNA片段,③(DNA)的片段不一定是基因。
任务二　分析DNA的多样性和特异性
DNA指纹技术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。思考回答下列问题。
(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,这说明DNA分子具有 。
(3)假设长度为17个碱基对的脱氧核苷酸序列组成一个基因,可能组合成多少种基因 这说明了基因的什么特性
遗传
【提示】 417种。说明了基因的多样性。
碱基排列顺序
特异性
「典型例题」
3.(2025·昆明期末)下列从分子水平上对生物体具有多样性或特异性的分析,错误的是(　　)
[A] 碱基排列顺序的千变万化,构成了DNA分子的多样性
[B] 碱基特定的排列顺序,构成了每一个DNA分子的特异性
[C] 一个含2 000个碱基的DNA分子,其碱基对可能的排列方式有41 000 种
[D] 人体内控制β-珠蛋白的基因由1 700个碱基对组成,其碱基对排列方式有41 700 种
D
【解析】 人体内控制β-珠蛋白的基因的碱基对排列顺序是特定的,其碱基对排列方式只有一种。
4.猕猴和普通小麦的体细胞都含有42条染色体,但它们的性状差异很大,根本原因是(　　)
[A] 生活环境不同
[B] 细胞结构不同
[C] 蛋白质的种类和功能不同
[D] DNA分子中碱基排列顺序不同
D
【解析】 不同生物之间性状差异很大的根本原因是不同生物的DNA分子中碱基排列顺序不同。
思维导图
随堂检测
1.(2025·海口期末)下列关于DNA、基因、染色体的关系描述正确的是
(　　)
[A] 原核生物DNA不会与蛋白质结合形成复合物
[B] 染色体主要由DNA和蛋白质构成,一条染色体上可能会有1个或2个DNA分子
[C] 基因通常是有遗传效应的DNA片段,所以真核生物的基因一定都在染色体上
[D] DNA分子一条链上的相邻碱基通过氢键相连
B
【解析】 原核生物在进行DNA复制时,解旋酶(蛋白质)和DNA结合形成复合物;染色体主要由DNA和蛋白质构成,DNA复制前,一条染色体上含有1个DNA,复制后一条染色体上含有2个DNA,因此一条染色体上可能会有1个或2个DNA分子;基因通常是有遗传效应的DNA片段,真核生物的基因主要在染色体上,也可以存在于线粒体或叶绿体中;DNA分子一条链上的相邻碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连。
2.(2025·徐州期末)基因中的遗传信息蕴含在基因的(　　)
[A] 空间结构中　
[B] 碱基种类中
[C] 脱氧核苷酸排列顺序中　
[D] 碱基的配对方式中
C
【解析】 基因中的遗传信息是指基因中碱基(或脱氧核苷酸)的排列顺序。
3.(2025·大连期末)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] 大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子,在DNA分子上分布着大约4 400个基因
[C] 有些病毒的遗传物质是RNA,对这类病毒而言,基因是有遗传效应的RNA片段
[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
A
【解析】 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。
4.(2025·天津期末)小鼠的部分隐性基因及其在染色体上的相对位置如下图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
[A] 一条染色体上有多个基因,基因在染色体上呈线性排列
[B] 正常情况下,雄性小鼠的一条X染色体上可能有0个、1个或2个c基因
[C] 若小鼠的Y染色体上存在d基因或等位基因D,D和d基因所控制的性状在遗传上会与性别相关联
[D] 若b基因由140对脱氧核苷酸构成,则该基因碱基排列顺序有4140种
D
【解析】 雄性小鼠的一条X染色体上可能含有的是1个C基因,即含0个c基因,也可能含有1个c基因,该染色体完成复制后则含有2个c基因,因此雄性小鼠的一条X染色体上可能有0个、1个或2个c基因;只要基因在性染色体上,那么该基因所控制的性状在遗传上就会与性别相关联,因此若小鼠的Y染色体上存在d基因或等位基因D,D和d基因所控制的性状在遗传上会与性别相关联;b基因的碱基序列是确定的,因此该基因碱基排列顺序有1种。
5.(2025·泰安期末)图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
C
【解析】 图甲结果说明基因存在于染色体上,但不能说明基因是有遗传效应的DNA片段;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;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;由图甲可知,每条染色体上的相同位置有两个荧光位点,说明此时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、末期,一条染色体同一位置同种荧光点有1个。
联系实际 迁移应用
铁皮石斛具有良好的药用价值,价格昂贵。常见的石斛属植物有十多种,市场上有人用其他近缘物种假冒铁皮石斛。质检人员从市场上抽检部分商品,对这类植物中较为稳定的“matK基因”进行序列分析,得到四种碱基含量如下表。请回答下列问题。
组别 matK基因中的碱基含量/%
T C A G
样品1 37.4 17.4 29.5 15.7
样品2 37.5 17.1 29.8 15.6
样品3 37.6 16.9 30.0 15.5
样品4 37.3 17.4 29.6 15.7
铁皮石斛 37.5 17.1 29.8 15.6
(1)据表可知,质检人员检测的是该基因的 (填“双链”或“一条单链”),判断的理由是 。
(2)与铁皮石斛的matK基因中碱基含量比较,能初步确定抽检样品中
为“假冒品”。
(3)仅依据上述信息,质检人员还无法判断样品2一定是铁皮石斛,理由是
。已知铁皮石斛matK基因中第1 015个碱基为T,若样品2在多次随机抽检中该位点均为C,则 (填“可以”或“不能”)判断样品2不是铁皮石斛;若样品2在多次随机抽检中该位点均为T,则 (填“可以”或“不能”)判断样品2一定是铁皮石斛。
一条单链
检测结果A与T数量不相等,C与G数量不相等
1、3、4
样品2与铁皮石斛的碱基的排列顺序可能不同
可以
不能

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