高中生物人教版 (2019)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

3.4  基因通常是有遗传效应的DNA片段学案

                                                          班级_________姓名_________

学习目标

1.举例说明基因是有遗传效应的DNA片段。

2.运用数学方法说明DNA的多样性和特异性。

3.说明基因与DNA的关系。

【基础学习】

一、说明基因与DNA关系的实例

实例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，在DNA分子上分布着大约4.4×103个基因，每个基因的平均长度约为1×103个碱基对。

DNA分子数目＜基因数目,

DNA分子的碱基总数 ＞ 基因的碱基总数

（含有3个基因的DNA片段的模式图）

结论:  基因是DNA的片段，但是一段DNA不一定是基因,DNA 中存在非基因片段。

实例3：人类基因组计划测定的是24条染色体（22条染色体+X+Y）上的DNA的碱基序列。其中，每条染色体上有一个DNA分子。这24个DNA分子大约有31.6亿个碱基对，其中，构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。

结论：1.基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将其分隔开的。

2.DNA中存在大量的非基因片段。

人类基因组计划测定的是24条染色体（22条常染色体+X+Y）

1.已知果蝇体细胞染色体有8条，进行“基因组测序”要测定其（    ）条染色体

2.已知豌豆体细胞2n=14，进行“豌豆基因组测序”要测定其（    ）条染色体

实例2：生长在太平洋西北部的一种海蛰能发出绿色荧光，这是因为海蛰的DNA分子上有一段长度为5170个碱基对的片段—绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了海蛰的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能象海蛰一样发光。

实验说明：

基因能控制生物性状,基因是具有遗传效应的特定DNA片段；

可切除，可拼接到其他生物的DNA上去，从而获得某种性状的表达，是遗传物质的结构单位,可以独立起作用。

能否从DNA水平上给基因下一个定义，要求既能反映基因与DNA的关系，又能体现基因的作用。

基因通常是有                  （对蛋白质合成有直接或间接影响的能力，能控制生物的性状）的DNA片段。

有些病毒的遗传物质是RNA，如HIV（人类免疫缺陷病毒），流感病毒、烟草花叶病毒等，对这类病毒而言：基因是有遗传效应的          片段。

基因与脱氧核苷酸、DNA和染色体的关系：

❆基因与脱氧核苷酸的关系：

基因的基本组成单位是                      。

基因中脱氧核苷酸的排列顺序称为                     。

❆基因与DNA的关系：

基因是有遗传效应的DNA片段，每个DNA分子上有很多个基因。

❆基因与染色体的关系：

染色体是基因的          ，基因在染色体上呈       排列。

二、DNA片段中的遗传信息

资料1：1 个DNA分子的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的，从头至尾没有变化，而骨架内侧4种碱基对排列顺序却是可以改变的。

若1个碱基对组成1个基因有_____排列方式

若2个碱基对组成1个基因有_____排列方式

若3个碱基对组成1个基因有_____排列方式

若100个碱基对组成1个基因有             排列方式

若n个碱基对组成1个基因有_____排列方式

碱基排列顺序千变万化→DNA的              

资料2：资料1的推算是建立在所有碱基对的随机排列都能构成基因这一假设上的。事实上，大部分随机排列的脱氧核苷酸序列从来不曾出现在生物体内，而有些序列却会在生物体内重复许多次。

讨论：1.怎样理解DNA的多样性和特异性？你能从DNA的结构特点分析生物体具有多样性和特异性的原因吗？

碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的            ；

而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的            ；

DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的               。

讨论：2.在刑侦领域，DNA能像指纹一样用来鉴定个人身份。结合脱氧核苷酸序列的多样性和特异性，你能分析这一方法的科学依据吗？

在人类的DNA中，脱氧核苷酸序列的多样性表现为每个人的DNA几乎不可能完全相同，因此，DNA可以像指纹一样用来鉴别身份。

讨论：3.你认为基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？为什么？

不是，基因的碱基序列都有特定的排列顺序。

研究表明：

❆DNA能够储存足够量的遗传信息；遗传信息蕴藏在4种碱基的                之中；

❆碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的              ，

❆碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的               ；

❆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。

❆DNA上分布着许多个基因，基因通常是有               的DNA片段。

DNA结构的特性：

❆              ：是指DNA双螺旋空间结构的相对稳定性。

❆             ：碱基的排列顺序可以千变万化，构成了DNA的多样性。

❆             ：每个特定的DNA分子中都存在特定的碱基排列顺序，特定的碱基排列顺序中有遗传效应的片段代表遗传信息，所以每个特定的DNA分子中都储存着特定的遗传信息，构成了每个DNA分子的特异性。

【巩固练习】

1. 下列关于基因的叙述中，不正确的是（     ）

A. 不同的基因含有不同的遗传信息              B. 每一个DNA分子片段都是一个基因

C. 每一个基因分别控制着不同的遗传性状        D. 基因存在于染色体上

2. 马和豚鼠体细胞具有相同数目的染色体，但性状差异很大，原因是（     ）

A.生活环境不同              B. DNA分子中碱基配对方式不同

C. 着丝点数目不同           D. DNA分子中碱基对排列顺序不同

3.下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，正确的是(　　)

A.染色体是DNA的主要载体，一条染色体上含有2个DNA分子

B.基因是具有遗传效应的DNA片段，不是4种碱基对的随机排列

C.基因在DNA分子双链上成对存在，叫做等位基因

D.一个DNA分子上有多个基因，一个基因含有一个脱氧核苷酸

4．基因Ⅰ和基因Ⅱ在某条染色体DNA上的相对位置如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．基因Ⅰ和基因Ⅱ的结构差别仅在于内部碱基对的排列顺序不同 

B．基因Ⅰ中不一定具有遗传信息但一定具有遗传效应 

C．四分体时期，基因Ⅱ中的两条脱氧核苷酸链之间可能发生交叉互换 

D．基因I与基因Ⅱ位于同一条染色体上，减数分裂时一般不能发生分离

5．DNA指纹技术正发挥着越来越重要的作用，在亲子鉴定、侦查罪犯等方面是目前最为可靠的鉴定技术。请思考回答下列有关DNA指纹的问题：

（1）DNA亲子鉴定中，DNA探针必不可少，DNA探针实际上是一种已知碱基序列的DNA片段，DNA探针寻找基因所用的原理是 　碱基互补配对原则　。

（2）用DNA做亲子鉴定时，小孩的条码一半与其生母相吻合，另一半与其生父相吻合，其原因是孩子的每一对  同源染色体  必定一条来自母亲，一条来自父亲。

（3）如图为通过提取某小孩和其生母以及待检测的三位男性的DNA，进行DNA指纹鉴定，部分结果如图所示。则该小孩的真正生物学父亲是 　B　。

（4）现在已知除了一卵双生双胞胎外，每个人的DNA都是独一无二的，就好像指纹一样，这说明了　DNA分子具有  多样性  和  特异性　。

（5）为什么用DNA做亲子鉴定，而不用RNA？　因为DNA是人类的遗传物质　。