2019-2020年高中生物 第三章 基因的本質(zhì) 第4節(jié) 基因是有遺傳效應的DNA片段教學案 新人教版必修2.doc
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2019-2020年高中生物 第三章 基因的本質(zhì) 第4節(jié) 基因是有遺傳效應的DNA片段教學案 新人教版必修2 [學習導航] 1.閱讀分析教材“資料分析”,歸納概括基因和DNA的關系。2.閱讀教材“DNA片段中的遺傳信息”,利用數(shù)學方法歸納DNA分子的多樣性和特異性。3.歸納基因的概念。 [重難點擊] 1.基因的本質(zhì)。2.DNA與染色體的關系。 在孟德爾分離定律中我們提到了遺傳因子,它是一種可以遺傳的物質(zhì),也就是我們常說的基因。隨后又學習了薩頓假說,摩爾根通過果蠅的遺傳實驗將基因定位在染色體上。而在本章學習中知道了染色體中只有DNA是遺傳物質(zhì)?;貞浟诉@些知識,我們會提出問題:基因是不是在DNA上?它有遺傳性嗎?基因與DNA究竟是什么關系?下面我們學習“基因是有遺傳效應的DNA片段”。 一、說明基因與DNA關系的實例 請據(jù)圖回答下列問題: 1.若圖中A為糖類,則A、C、G分別是什么? 答案 分別為脫氧核糖、磷酸、蛋白質(zhì)。 2.D、E、F、H之間有什么數(shù)量關系? 答案 每一條H(染色體)上有1個或者2個F(DNA)分子;每個F(DNA)分子上有許多個E(基因);每個E(基因)含有許多個D(脫氧核苷酸)。 3.真核生物中,H是F的唯一載體嗎? 答案 不是,染色體是DNA的主要載體,另外葉綠體和線粒體也是DNA的載體。 知識整合 每一條染色體上有1個或者2個DNA分子,每個DNA分子上有許多個基因,每個基因含有許多個脫氧核苷酸;真核細胞中染色體是DNA的主要載體,另外葉綠體和線粒體也是DNA的載體。 1.如圖是果蠅染色體上的白眼基因示意圖,下列敘述正確的是( ) A.白眼基因片段中,含有成百上千個核糖核苷酸 B.S基因是有遺傳效應的DNA片段 C.白眼基因在常染色體上 D.基因片段中有5種堿基,8種核苷酸 答案 B 解析 白眼基因位于X染色體上,組成基因片段的基本組成單位是脫氧核苷酸,有4種堿基,4種脫氧核苷酸。 2.人類14號染色體信息已被破譯,總計含87 410 661個堿基對,這一結果于2003年1月4日發(fā)表在英國科學周刊《自然》雜志上。研究報告稱,第14號染色體含有1 050個基因。則平均每個基因含有的堿基數(shù)為( ) A.83 248 B.166 496 C.1 050 D.不能確定 答案 D 解析 一個DNA分子中含有多個基因。在基因之間的DNA片段屬于間隔區(qū)段,這些間隔區(qū)段因為沒有遺傳效應而不屬于基因。人類14號染色體上的87 410 661個堿基對,并不全屬于該染色體上含有的1 050個基因。 二、DNA片段中的遺傳信息 1.遺傳信息 生物的遺傳性狀以遺傳信息形式編排在DNA分子上,表現(xiàn)為特定的堿基排列順序。由于基因是有遺傳效應的DNA片段,因此基因中脫氧核苷酸的排列順序可以代表遺傳信息;由于不同基因的脫氧核苷酸的排列順序(堿基順序)不同,因此不同的基因就含有不同的遺傳信息。 2.基因的多樣性和特異性 (1)多樣性:構成DNA分子的堿基只有4種,配對方式只有2種,但是堿基對的數(shù)目卻可以成千上萬,形成的堿基對的排列順序也可以千變?nèi)f化,從而構成了DNA分子的多樣性,也決定了遺傳信息的多樣性,即基因的多樣性。 (2)特異性:每個特定的DNA分子都有特定的堿基排列順序,都儲存著特定的遺傳信息,即基因的特異性。 3.生物多樣性與DNA分子多樣性的關系 DNA分子的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎。 1.假設長度為17個堿基對的脫氧核苷酸序列組成一個基因,那么這17個堿基對可以排列出大約多少種基因?這說明了遺傳信息的什么特性? 答案 417種。說明了遺傳信息的多樣性。 2.假設人類基因組中第1號染色體上第1個基因由17個堿基對隨機排列構成的,那么你與你同桌相比,這個基因的脫氧核苷酸序列完全相同的可能性為多少?這說明遺傳信息的什么特點? 答案 1/(417417),幾率很小。說明遺傳信息的特異性。 知識整合 基因中脫氧核苷酸的排列順序代表著遺傳信息,遺傳信息具有多樣性和特異性。 3.“DNA指紋技術”在刑事偵破、親子鑒定等方面作用巨大,這主要是根據(jù)DNA具有( ) A.穩(wěn)定性 B.特異性 C.多樣性 D.可變性 答案 B 解析 每個特定的DNA分子都具有特定的堿基排列順序,即DNA分子具有特異性,根據(jù)這一特性可輔助進行刑事偵破、親子鑒定等。 4.下列關于遺傳信息的說法,不確切的是( ) A.基因的脫氧核苷酸的排列順序代表遺傳信息 B.遺傳信息主要是通過染色體上的基因傳遞的 C.生物體內(nèi)的遺傳信息主要儲存在DNA分子上 D.遺傳信息即生物表現(xiàn)出來的性狀 答案 D 解析 生物體的所有性狀,都以一種特定的脫氧核苷酸排列順序來代表,這種排列順序就是遺傳信息。 1.下列關于基因的敘述,正確的是( ) A.DNA分子上任意一個片段都是基因 B.人體細胞中染色體是基因的唯一載體 C.等位基因的根本區(qū)別是脫氧核苷酸的排列順序不同 D.基因的多樣性決定了DNA分子的多樣性 答案 C 解析 基因是有遺傳效應的DNA片段,而不是DNA分子中任意一片段;人體細胞中染色體是基因的主要載體,線粒體中也分布著一定數(shù)量的基因;構成基因的基本單位是脫氧核苷酸;基因的多樣性與DNA分子的多樣性均與脫氧核苷酸的數(shù)量和排列順序有關。 2.科學研究發(fā)現(xiàn),小鼠體內(nèi)HMGIC基因與肥胖直接相關。具有HMGIC基因缺陷的實驗小鼠與作為對照的正常小鼠,吃同樣多的高脂肪食物,一段時間后,對照組小鼠變得十分肥胖,而具有HMGIC基因缺陷的實驗小鼠體重仍然保持正常,這說明( ) A.基因在DNA上 B.基因在染色體上 C.基因具有遺傳效應 D.DNA具有遺傳效應 答案 C 解析 根據(jù)對照實驗,正常小鼠吃高脂肪食物則肥胖,具有HMGIC基因缺陷的小鼠吃同樣多的高脂肪食物體重仍保持正常,說明肥胖由基因控制,從而得出基因能夠控制性狀,具有遺傳效應。 3.下列關于DNA和基因的關系的敘述,正確的是( ) A.基因是堿基對隨機排列而成的DNA片段 B.DNA的堿基排列順序就代表基因 C.一個DNA分子上有許多個基因 D.組成不同基因的堿基數(shù)量一定不同 答案 C 解析 每個DNA分子上有多個基因,它們在染色體上呈線性排列。 4.下列與生物體內(nèi)核酸分子功能多樣性無關的是( ) A.核苷酸的組成種類 B.核苷酸的連接方式 C.核苷酸的排列順序 D.核苷酸數(shù)量的多少 答案 B 解析 核酸分子的多樣性與核苷酸的種類、數(shù)量和排序有關,在核苷酸鏈中,核苷酸之間都是通過磷酸二酯鍵相連接的。 5.DNA分子雜交技術在社會生活中已經(jīng)得到廣泛應用。如用在偵察犯罪上,可從犯罪嫌疑人和現(xiàn)場遺留物中分別提取DNA,然后在一個溫度下水浴加熱,使DNA氫鍵斷裂,雙鏈打開。若兩份樣本來自同一個體,在溫度降低時,兩份樣本中的DNA單鏈會通過氫鍵連接在一起;若不是來自同一個體,則兩份樣本中的DNA單鏈一定程度上不能互補,這樣可以鑒別犯罪嫌疑人。由以上材料,完成下列問題: (1)人體DNA的載體是____________________。 (2)為了確保實驗的準確性,需要克隆出較多的DNA樣品。若一個只含31P的DNA分子用32P標記的脫氧核苷酸為原料連續(xù)復制三次后,含32P的單鏈占全部單鏈的____________。 (3)偵察犯罪的理論基礎是:不同個體的DNA分子具有____________。 答案 (1)染色體和線粒體 (2) (3)特異性 課時作業(yè) [學考達標] 1.下列有關基因的敘述,正確的是( ) A.基因是體現(xiàn)生物遺傳效應的結構單位和功能單位 B.經(jīng)測定一個由n個脫氧核苷酸構成的DNA分子中,包含了m個基因,則每個基因的平均長度為n/2m個脫氧核苷酸對 C.人體細胞內(nèi)的基因全部位于染色體上 D.基因中脫氧核苷酸的排列順序就是遺傳信息,只能通過減數(shù)分裂傳遞給后代 答案 A 解析 基因是有遺傳效應的DNA片段。一個DNA分子上有許多個基因,但并非基因與基因緊密相連,那些沒有遺傳效應的DNA片段并不是基因,因此B項中基因的平均長度小于n/2m個脫氧核苷酸對。人體細胞內(nèi)的基因主要在染色體上,線粒體DNA分子上也有少量基因。有性生殖的生物通過減數(shù)分裂將遺傳信息傳遞給下一代,無性生殖的生物通過有絲分裂將遺傳信息傳遞給下一代。 2.組成DNA的堿基只有4種,4種堿基的配對方式只有2種,但DNA分子具有多樣性和特異性,主要原因是( ) A.DNA分子是高分子化合物 B.脫氧核糖結構不同 C.磷酸的排列方式不同 D.堿基的排列順序不同,堿基數(shù)目很多 答案 D 3.某生物體有10對同源染色體,其生殖細胞中的DNA總量約為7109個脫氧核苷酸對,假定每個基因平均含有1.4104個脫氧核苷酸,則此生殖細胞中,染色體上的基因個數(shù)( ) A.小于5105個 B.等于5105個 C.小于1106個 D.等于1106個 答案 C 解析 生殖細胞中基因總數(shù)為(27109)(1.4104)=106個,但基因不只是位于染色體上,故此生殖細胞中染色體上的基因個數(shù)小于106個。 4.下列關于基因的說法,正確的是( ) A.基因就是任意一段DNA分子 B.基因一定位于染色體上 C.基因是有遺傳效應的DNA片段 D.不同基因上帶有的遺傳信息相同 答案 C 解析 并非DNA上任意一個片段就是基因,必須是具有遺傳效應的DNA片段才是基因。 5.目前,DNA計算機技術已成為科學研究的熱點。若用DNA分子存儲信息,理論上一個含有100個堿基的雙鏈DNA分子片段最多可存儲多少個不同的數(shù)據(jù)( ) A.50 B.100 C.450 D.4100 答案 C 解析 100個堿基的DNA分子片段中有50個堿基對,由此形成的不同DNA分子堿基序列有450種,所以,理論上一個含有100個堿基的DNA分子片段最多可存儲450個不同的數(shù)據(jù)。 6.遺傳信息是指( ) A.有遺傳效應的脫氧核苷酸序列 B.脫氧核苷酸序列 C.氨基酸序列 D.核苷酸序列 答案 A 解析 所謂的遺傳信息是指能夠表達(形成特定氨基酸順序的蛋白質(zhì))出來的DNA(基因)脫氧核苷酸序列(有遺傳效應的DNA片段),不同的脫氧核苷酸序列能夠控制形成不同氨基酸順序的蛋白質(zhì)。 [高考提能] 7.確認兩個基因是相同基因的依據(jù)是兩者( ) A.位于同一條染色體上 B.位于同源染色體的同一位置 C.控制相對性狀 D.具有相同的堿基排列順序 答案 D 解析 基因中堿基的排列順序就代表遺傳信息,如果兩個基因相同,其基因中的堿基排列順序一定相同,否則兩基因就不同,而位于同源染色體同一位置的基因可能是等位基因,等位基因堿基排列順序不同。 8.基因研究最新發(fā)現(xiàn)表明,人與小鼠的基因約80%相同,則人與小鼠DNA堿基序列相同的比例是( ) A.20% B.80% C.10% D.無法確定 答案 D 解析 基因是有遺傳效應的DNA片段。據(jù)估計,人的一個染色體組中約有30億個堿基,其中構成基因的堿基數(shù)不超過全部堿基的10%?;蜓芯拷Y果表明人與小鼠的基因堿基序列約80%相同,但不能根據(jù)部分堿基序列相同的比例來推斷全部堿基序列相同的比例。 9.如圖為果蠅某一條染色體上的幾個基因示意圖,下列有關敘述正確的是( ) A.基因R、S、N、O在果蠅所有體細胞中都表達 B.R、S、N、O互為非等位基因 C.果蠅的每個基因都是由成百上千個核糖核苷酸組成的 D.基因R、S、N、O中的比值一般相同 答案 B 解析 R、S、N、O控制果蠅不同的性狀,在果蠅體細胞中選擇性表達,互為非等位基因。 10.科學家通過對前列腺癌細胞的研究發(fā)現(xiàn),綠茶中的多酚可減少BCL—XL蛋白,而這種蛋白有抑制癌細胞凋亡的作用。這表明綠茶具有抗癌作用,根本原因是由于綠茶細胞中具有( ) A.多酚 B.多酚酶基因 C.BCL—XL蛋白 D.BCL—XL蛋白酶 答案 B 解析 材料指出多酚能抗癌,但多酚不是蛋白質(zhì),因而不是由基因直接控制的,所以多酚的合成需要相應的酶催化。 11.下圖所示細胞中與基因有關的物質(zhì)或結構,請分析并回答下列問題: (1)細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)是[ ]____________,基因和b的關系是__________________。 (2)遺傳物質(zhì)的主要載體是[ ]____________,基因和a的關系是______________________。 (3)c和b的關系是____________________,b被徹底水解后的產(chǎn)物是____________(填字母)。 (4)h可用____________試劑鑒定。 (5)如果基因存在于____________上,則其遺傳方式與性別相關聯(lián),這就是____________。 (6)b的空間結構是________________。若其中的=0.25,則G占總堿基數(shù)比例為____________,其中一條單鏈中=____________。 答案 (1)b DNA 基因是有遺傳效應的DNA(b)片段 (2)a 染色體 基因在a上呈線性排列 (3)c是組成b的基本單位 d、e、f (4)雙縮脲 (5)性染色體 伴性遺傳 (6)規(guī)則的雙螺旋結構 40% 0.25 解析 圖中a為染色體,b為DNA,c為脫氧核苷酸,d、e、f可代表磷酸、脫氧核糖、含氮堿基,g為C、H、O、N、P五種元素,h為蛋白質(zhì)。 12.如圖表示一個DNA分子上的三個片段A、B、C,請完成下列問題: (1)片段A和C之所以能稱為基因,是因為它們都是____________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)片段A和片段C的不同之處是______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)片段A和片段B的不同之處是______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)一般情況下,在一個DNA分子中類似于B的片段的長度要____________類似于A的片段的長度。 (5)在人類染色體DNA不表達的片段中有一部分是串連重復的序列,它們在個體之間具有顯著的差異性,這種短序列應該位于圖中的____________。 (6)上題中所說的短序列可應用于____________。 A.生產(chǎn)基因工程藥物 B.偵查罪犯 C.遺傳病的產(chǎn)前診斷 D.基因治療 答案 (1)具有遺傳效應的DNA片段,能控制一定的生物性狀 (2)其內(nèi)部的遺傳信息即脫氧核苷酸的排列順序及數(shù)目不同 (3)片段B中的堿基序列不攜帶遺傳信息,不具有遺傳效應 (4)大于 (5)基因間隔區(qū)B (6)B 13.由于DNA上的“遺傳因子”基本都是符合孟德爾的遺傳定律的,因此人類可以利用PCR技術合成的DNA進行親子鑒定,其原理是:首先獲取被測試者的DNA,并進行PCR擴增,取其中一樣本DNA用限制酶切成特定的小片段,放進凝膠內(nèi),用電泳推動DNA小片段分離,再使用特制的“探針”去尋找基因。相同的基因會凝聚在一起,然后利用特別的染料在X光照射下,便會顯示由DNA探針凝聚在一起的黑色條碼。每個人的條碼一半與其母親的條碼吻合,另一半與其父親的條碼吻合。 (1)2002年6月,我國第一張18位點的“基因身份證明”在湖北武漢誕生。人的“基因身份證明”是否終身有效?________。理由是___________________________________________。 (2)雙胞胎或多胞胎的“基因身份證明”是否一定完全相同?________,原因是___________ ________________________________________________________________________。 (3)圖示某小孩和其母親以及待測定的四位男性的DNA指紋圖譜示意圖,請推測該小孩真正生物學上的父親是________,原因是_________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)是 因為同一個體的不同生長發(fā)育階段和不同組織的DNA是相同的,所以它有高度的個體特異性和穩(wěn)定性 (2)不一定 如果是異卵雙生的雙胞胎,其遺傳物質(zhì)不相同 (3)B 子代遺傳物質(zhì)一半來自父親,一半來自母親 解析 (1)同一個體的所有體細胞都是由同一個受精卵有絲分裂而來的,所以DNA相同,具有個體的特異性和穩(wěn)定性,故“基因身份證明”終身有效。(2)同卵雙胞胎DNA相同,但異卵雙胞胎DNA不一定相同。(3)對比DNA指紋圖譜就會發(fā)現(xiàn)孩子的基因有一半與母親相同,還有一半與B相同,而A、C、D與孩子DNA指紋圖譜不相同,所以B是孩子真正生物學上的父親。 [真題體驗] 14.(經(jīng)典題)下列關于染色體、DNA、基因三者之間的關系的敘述,不正確的是( ) A.三者行為一致 B.三者都是生物細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì) C.每條染色體上含有1個或2個DNA分子,DNA分子上含有多個基因 D.在生物的繁衍過程中,染色體的行為決定著DNA和基因的行為 答案 B 解析 生物細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)只能是DNA,基因是具有遺傳效應的DNA片段,染色體是DNA的主要載體。 15.(xx福建,5)STR是DNA分子上以2~6個核苷酸為單元重復排列而成的片段,單元的重復次數(shù)在不同個體間存在差異?,F(xiàn)已篩選出一系列不同位點的STR用作親子鑒定,如7號染色體有一個STR位點以“GATA”為單元,重復7~14次;X染色體有一個STR位點以“ATAG”為單元,重復11~15次。某女性7號染色體和X染色體DNA的上述STR位點如下圖所示。下列敘述錯誤的是( ) A.篩選出用于親子鑒定的STR應具有不易發(fā)生變異的特點 B.為保證親子鑒定的準確率,應選擇足夠數(shù)量不同位點的STR進行檢測 C.有絲分裂時,圖中(GATA)8和(GATA)14分別分配到兩個子細胞中 D.該女性的兒子X染色體含有圖中(ATAG)13的概率是1/2 答案 C 解析 A項,子代細胞的核DNA有50%來自母方,所以可以通過比較親子代間DNA的差異確定親子關系,若無變異發(fā)生,則子代應有50%的核DNA與母親的核DNA相同,但若鑒定的DNA片段變異性較強,會干擾親子鑒定的準確率,故選擇用于親子鑒定的STR應具有不易發(fā)生變異的特點;B項,為保證親子鑒定的準確率,應選擇足夠數(shù)量不同位點的STR進行檢測,這樣可以減少偶然因素導致的誤差;C項,在有絲分裂過程中,核DNA復制后平均分配到兩個子細胞中,所以兩個子細胞中都同時具有(GATA)8和(GATA)14,不會發(fā)生(GATA)8和(GATA)14分別分配到兩個子細胞中的現(xiàn)象;D項,該女性的兒子從母親那里獲得兩條X染色體中的一條,所以兒子的X染色體中含有(ATAG)13的概率為1/2。- 配套講稿:
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