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【期中复习】人教版2019必修2023-2024学年高一下册生物 第3章 基因的本质(考点复习)
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这是一份【期中复习】人教版2019必修2023-2024学年高一下册生物 第3章 基因的本质(考点复习),共60页。PPT课件主要包含了新课程标准内容,①R型活细菌,②S型活细菌,③加热致死的S型细菌,不死亡,1实验过程及结果,DNA,蛋白质,T2噬菌体,实验思路等内容,欢迎下载使用。
1.概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段,有些病毒的基因在RNA分子上2.概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成,通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构,碱基的排列顺序编码了遗传信息3.概述DNA分子通过半保留方式进行复制
核心素养1.生命观念:亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上,DNA是主要的遗传物质。对大多数生物来说,基因是具有遗传效应的DNA片段。基因的脱氧核苷酸排列顺序蕴含着多种多样的遗传信息。DNA通过半保留复制,将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞2.科学思维:能基于事实和证据,采用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等方法,阐释DNA的双螺旋结构以及DNA的半保留复制3.科学探究:运用同位素标记等技术在新情境下分析和解决问题4.社会责任:人们对于基因本质的认识是循序渐进的,是在不断修正中发展的。这些认识的发展离不开同位素标记技术、离心技术、物质提纯等物理和化学技术的支持,也离不开科学家们的交流合作与继承发展
1.(P43)S型肺炎链球菌有荚膜,有致病性;R型肺炎链球菌无荚膜,无致病性。2.(P44)在艾弗里及同事的肺炎链球菌的转化实验中,只有S型细菌的DNA才能使R型活细菌转化为S型细菌,即转化因子是DNA。3.(P44)T2噬菌体由蛋白质和DNA组成,S元素存在于蛋白质中,P元素几乎全部存在于DNA中。4.(P45)肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验都证明了DNA是遗传物质。5.(P46)烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。6.(P46)因为绝大多数生物的遗传物质是DNA,所以说DNA是主要的遗传物质。7.(P50)DNA的双螺旋结构:(1)两条链反向平行;(2)脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架;(3)碱基通过氢键连接成碱基对,排列在内侧。8.(P50)双链DNA中,嘌呤碱基数=嘧啶碱基数,即A+G=T+C。9.(P50)互补碱基之和的比例在DNA的任何一条链及整个DNA中都相等。10.(P50)在DNA中,含G—C碱基对越多的DNA相对越稳定。11.(P51)双链DNA分之中非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数,而在整个DNA中比值为1。
12.(P53)DNA半保留复制实验技术:同位素标记技术和离心技术。13.(P55)DNA复制发生在细胞分裂前的间期。14.(P55)DNA复制需要DNA模板、4种脱氧核苷酸作原料以及酶和能量等。15.(P55)DNA聚合酶使两条子链从5′-端到3′-端,进行合成。16.(P55)DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制。17.(P56)DNA分子独特的双螺旋结构,为复制提供了精确的模板;通过碱基互补配对,保证了复制能够准确地进行。 18.(P59)基因通常是有遗传效应的DNA片段。19.(P59)DNA中碱基对的排列顺序表示遗传信息。20.(P59)DNA分子具有多样性:DNA中碱基的排列顺序千变万化决定了DNA的多样性。21.(P59)每个特定的DNA分子都有特定的碱基排列顺序,即基因的特异性。22.(P59)一条染色体上含有一个或两个DNA分子,一个DNA分子上含有若干个基因。
一、 肺炎双球菌的转化实验
1.肺炎双球菌的类型及特征
有毒性使人患肺炎或使小鼠患败血症
(1)实验①②对比说明____________________________________。(2)实验②③对比说明______________________________。(3)实验②③④对比说明__________________________。(4)结论: 。
R型细菌无致病性,S型细菌有致病性
被加热杀死的S型细菌无致病性
R型细菌可转化为S型细菌
④R型活细菌+加热致死的S型细菌
死亡,分离出S型活细菌
加热致死的S型细菌中含有某种转化因子使R型活细菌转化为S型活细菌
一、 肺炎双球菌的转化实验
2.格里菲思的体内转化实验
a.第①组实验表明_________________ 。b.第②③④组实验表明___________________________________________________________________。c.第⑤组实验表明 。(2)实验结论: 。
3.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验
S型细菌的细胞提取物可以促进R型细菌转化为S型细菌
S型细菌的细胞提取物用蛋白酶、酯酶或RNA酶处理后仍然具有转化活性
细胞提取物中含有转化因子,其很可能是DNA
破碎加热致死的S型细菌
设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质
分别与R型细菌混合培养
DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质,蛋白质不是
一、肺炎链球菌的转化实验
1.(2021·高考全国卷乙改编)在格里菲思所做的肺炎链球菌转化实验中,无致病性的R型活细菌与被加热致死的S型细菌混合后注射到小鼠体内,从小鼠体内分离出了有致病性的S型活细菌。某同学根据上述实验,结合现有生物学知识所做的下列推测中,不合理的是( )A.与R型细菌相比,S型细菌的致病性可能与多糖类的荚膜有关B.S型细菌的DNA能够进入R型细菌细胞指导蛋白质的合成C.加热致死S型细菌使其蛋白质功能丧失而DNA功能可能不受影响D.将S型细菌的DNA经DNA酶处理后与R型细菌混合,可以得到S型细菌
2.艾弗里及其同事用R型和S型肺炎链球菌进行实验,如下表所示。下列说法错误的是( )
A.①~④均会出现S型活细菌B.②③④⑤利用了酶的专一性C.实验设计严格遵循了单一变量原则D.通过本实验说明DNA是主要的遗传物质
与常态相比,人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。例如在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中,每个实验组特异性地去除了一种物质,从而鉴定出DNA是遗传物质,这利用了“减法原理”。
在对照实验中控制自变量,可以采用“加法或减法原理”; 与常态比较,人为增加某种影响因素的称为“加法原理”。例如在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中,与对照组相比,实验组分别作加温、滴加FeCl3溶液、滴加肝脏研磨液的处理,利用了“加法原理”;
1.在对照实验中,控制自变量可以采用“加法原理”或“减法原理”。下列实验中,采用“加法原理”的是( )A.验证过氧化氢酶可加快过氧化氢分解B.验证Mg是植物的必需元素C.验证光是光合作用的条件D.艾弗里的肺炎链球菌的转化实验
肺炎链球菌两个转化实验的比较
S 型细菌可以使人患肺炎或使小鼠患败血症
R 型细菌与 S 型细菌的毒性进行对照
用加热杀死的S 型细菌注射到小鼠体内作为对照实验来说明确实发生了转化
已经被加热杀死的 S 型细菌体内含有某种“转化因子”
对 S 型细菌中的物质进行提取、分离,分别单独观察各种物质的作用
S 型细菌体内各成分的相互对照
将物质提纯分离后,直接、单独地观察某种物质在实验中所起的作用
DNA 是 S 型细菌的遗传物质,而蛋白质等其他物质不是遗传物质
①所用的材料相同:都巧妙选用 R 型和 S 型两种肺炎双球菌②体内转化实验是体外转化实验的基础,仅说明 S 型细菌体内有“转化因子”;体外转化实验则是前者的延伸,进一步证明了“转化因子”是 DNA③实验设计都遵循对照原则和单一变量原则
二、 噬菌体侵染细菌的实验
1952年郝尔希和蔡斯噬菌体的侵染细菌的实验
一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。
设法将DNA和蛋白质分开,直接地去观察各自的作用。
35S标记噬菌体蛋白质:32P标记噬菌体DNA:
(C、H、O、N、S)
(C、H、O、N、P)
不能标记蛋白质和 DNA 的共有元素。例如,不能用 14C、18O 进行同位素标记
①T2 噬菌体的结构及生活方式: 寄生在大肠杆菌细胞中。不能用培养基来培养病毒。②T2 噬菌体的增殖:吸附 → 注入 → 合成 → 组装 → 释放。
T2 噬菌体的 DNA
大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸
5.过程及结果:(1)实验过程:标记大肠杆菌 → 标记 T2 噬菌体 → T2 噬菌体侵染大肠杆菌 → 搅拌离心 → 观察
①标记细菌(大肠杆菌)
大肠杆菌+含35S的培养基大肠杆菌+含32P的培养基
噬菌体+含35S的大肠杆菌噬菌体+含32P的大肠杆菌
含35S的噬菌体含32P的噬菌体
直接用含有放射性同位素的培养基来培养噬菌体。
噬菌体侵染含35S大肠杆菌
噬菌体侵染含32P大肠杆菌
制备含有放射性标记噬菌体过程示意图
搅拌的目的:使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离
离心的目的:让上清液中析出重量较轻的T2噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。
噬菌体不是整个进入大肠杆菌体内。研究表明:空壳噬菌体能吸附但不能产生子代噬菌体,因此空壳噬菌体不含遗传物质,遗传物质在侵染时注入了大肠杆菌体内。
用标记的噬菌体侵染未标记的细菌。菌
子代噬菌体中无35S。
搅拌不充分,有少量含35S的噬菌体蛋白质外壳吸附在细菌上,随细菌离心到沉淀物中。
说明:T2噬菌体中的蛋白质没有进入大肠杆菌。
不能证明蛋白质不是遗传物质。
结论:蛋白质外壳没有进入宿主细胞,蛋白质不是联系亲代和子代噬菌体的物质
保温时间过短,部分噬菌体还未侵染大肠杆菌;保温时间过长,部分子代噬菌体已经释放。 搅拌过于剧烈,大肠杆菌细胞被破坏,释放出其中的子代噬菌体,经搅拌离心后子代噬菌体分布于上清液中。
说明:T2噬菌体中的DNA进入了大肠杆菌。
说明DNA是真正的遗传物质
噬菌体侵染细菌时,DNA进入宿主细胞中,子代噬菌体的各种性状,是通过亲代DNA遗传的,DNA才是噬菌体的遗传物质
分析实验结果,得出结论
◇蛋白质没有进入细菌细胞
◇DNA进入到细菌的细胞中
不能证明蛋白质不是遗传物质
三、烟草花叶病毒感染烟草的实验
(1)实验材料:烟草花叶病毒(只含有 和 )、烟草。(2)实验过程(如何设计)
(3)结论:烟草花叶病毒的遗传物质是 ,不是 。
1.(2022·福建南安高一月考)如图A~E表示用35S标记的T2噬菌体侵染细菌的过程,有关叙述正确的是( )A.A~E依次为吸附、注入、复制、组装和释放B.C时细菌内部分DNA分子具有放射性C.若分别在D、E时搅拌并离心,后者上清液中放射性较强D.该实验证明DNA是T2噬菌体的主要遗传物质
2.某研究人员模仿赫尔希和蔡斯进行“噬菌体侵染细菌的实验”,实验过程如下:①用X标记T2噬菌体→②侵染大肠杆菌→③操作Y→④检测到沉淀物中有很高的放射性。下列有关说法错误的是( )A.①中的X代表32P,标记T2噬菌体前需先标记大肠杆菌B.③中的Y代表搅拌、离心,目的是使吸附在大肠杆菌上的T2噬菌体与大肠杆菌分离C.②步骤需经过长时间保温,④的检测结果才真实可靠D.将大肠杆菌换成肺炎链球菌不会得到④的检测结果
3.1952年,赫尔希和蔡斯用32P和35S分别标记噬菌体后,进行了噬菌体侵染细菌的实验。下列有关叙述错误的是 ( )A.两组实验获得的子代噬菌体都不含35S,部分含有32PB.若搅拌不充分会使35S标记组沉淀物的放射性偏低C.若保温时间过长会使32P标记组上清液的放射性偏高D.该实验说明DNA分子在亲子代之间的传递具有连续性
“二看法”判断子代噬菌体标记情况
作原料,子代中都应含有放射性标记
标记DNA,部分子代中含有放射性标记
标记蛋白质,子代中不含有放射性标记
标记DNA和蛋白质,部分子代含有放射性标记
四、真核生物、原核生物及病毒的核酸类型
绝大多数生物的遗传物质是 ,只有少数生物的遗传物质是 。所以说DNA是主要的遗传物质。
①真核生物和原核生物的遗传物质一定是 DNA②病毒的遗传物质要么为 DNA,要么为 RNA③对于任何一种生物,其遗传物质只能是 DNA,或只能是 RNA,不会有“主要是 DNA”之说——只有面对“所有生物”综合描述时,才会有“主要是 DNA”之说。
1.(2022·山东济南高一检测)下列关于遗传物质的说法,正确的是( )A.真核生物的遗传物质是DNAB.原核生物的遗传物质是RNAC.细胞质的遗传物质是RNAD.甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNA
四、DNA双螺旋结构模型的构建
DNA以4种脱氧核苷酸为单位组成长链
威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱
查哥夫提出DNA分子碱基数量特点: A=T, G=C
脱氧核糖——磷酸骨架在双链螺旋外部,碱基在内部,且A与T配对G与C配对,DNA两条链的方向是相反的
沃森、克里克和英国物理学家威尔金斯因发现生命的双螺旋而荣获1962年诺贝尔生理学或医学奖。
左一:威尔金斯 左三:克里克 左五:沃森
1.(2021·高考广东卷改编)DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中,为该模型构建提供主要依据的是( )①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验②富兰克林等拍摄的DNA衍射图谱③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等④艾弗里的肺炎链球菌转化实验A.①② B.②③C.③④ D.①④
元素→物质→基本单位→脱氧核苷酸链→平面结构→立体结构
1.DNA双螺旋模型构建者: 。2.DNA双螺旋结构的构成:
五、 DNA的结构和特性
胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸
五、DNA的结构和特性
(1)DNA分子由___条脱氧核苷酸链组成,这两条链按__________的方式盘旋成双螺旋结构。(2)外侧:_________________和_____________交替连接,构成基本骨架。(3)内侧:两条链上的碱基通过氢键连接成__________。(4)遵循 :A一定与T配对,G一定与C配对。
5.DNA分子结构特点:(1) 性:具n 个碱基对的DNA, 有 种碱基对排列顺序。(2) 性:每种DNA分子都有其 。(3) 性:两条主链 的顺序不变。
磷酸与脱氧核糖交替连接
五、 DNA的结构和特性
4.DNA的结构模型的解读
DNA是由两条脱氧核苷酸长链构成的,如何确定一条核苷酸的两端?
DNA的一条脱氧核苷酸长链具有两个末端,具有游离的磷酸基团的一端称为5’—端。另一端有一个羟基—OH)称为3’—端,DNA的两条脱氧核苷酸长链的走向相反
4.解旋酶作用于图中 部位,限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于图中 部位?5.某双链DNA含200个碱基,一条链A:T:G:C=1:2:3:4,该DNA碱基排列方式4100种( )6.DNA初步水解产物是 。 DNA彻底水解产物是 ;
1.一个双链DNA分子片段中有 个游离的磷酸基团,分别位于 。2.图中④能表示胞嘧啶脱氧核苷酸吗? .3.两条链相邻碱基之间通过 连接,一条链相邻碱基通过 连接;一条链上的脱氧核苷酸之间通过 连接的.
—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—
磷酸、脱氧核糖、含氮碱基
2.(2022·吉林长春高一期末)下图所示为DNA的某一片段,下列相关叙述正确的是( )A.每个脱氧核糖上均连着2个磷酸和1个碱基B.DNA中⑤相对含量越多越稳定C.图中④的种类由③决定,共有5种D.双链DNA中,A+T=G+C
六、DNA结构相关的计算
三步解决DNA分子中有关碱基比例的计算
搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例,还是占DNA分子一条链上碱基的比例。
画一个DNA分子模式图,并在图中标出已知的和所求的碱基。
根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。
A+G=______=______=______=__________________。
1/2(A+G+T+C)
(1)双链DNA分子中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数,
(2)互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等,简记为“补则等”。
(3)非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数。
1.(2022·河北唐山高一期中)下列关于双链DNA的叙述,错误的是( )A.一条链中A和T的数量相等,则其互补链中A和T的数量也相等B.一条链中G为C的2倍,则其互补链中G为C的1/2C.一条链中C∶T=1∶2,则其互补链中G∶A=2∶1D.一条链中A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,则其互补链中A∶T∶G∶C=2∶1∶4∶3
2.若一个双链DNA的G占整个DNA碱基的27%,并测得DNA一条链上的A占这个链碱基的18%,则另一条链上的A的比例是( )A.9% B.27%C.28% D.46%解析:G占整个DNA碱基的27%,据碱基互补配对原则可知,G=C=27%,G+C=54%,那么A+T=1-54%=46%,又因为它的任何一条链中A+T=46%,其中一条链中的A=18%,则此链中T=46%-18%=28%,另一条链中A=28%,C符合题意。
检测方案( 法和 法)
15N/ 15N-DNA
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
14N/14N-DNA
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
随着染色体的复制而完成的
减数第一次分裂前的间期
(1)DNA复制的概念:
细胞质:线粒体、叶绿体
一条母链和一条子链螺旋成为一个新的DNA分子
(5)DNA复制的过程:
DNA双螺旋两条链解开
(6)DNA复制的特点:
(7)DNA分子精确复制的原因
①DNA分子的双螺旋结构提供精确的模板。
②碱基互补配对原则保证复制准确进行。
(8)DNA分子复制的意义
使遗传信息从亲代传给子代,保持了遗传信息的连续性。
1.(2022·四川成都高一期末)DNA复制保证了亲、子代细胞间遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述,错误的是( )A.细胞核和线粒体均可进行DNA复制B.碱基互补配对原则保证了复制的准确性C.以DNA的一条母链为模板合成两条新的子链D.真核细胞中该过程发生在细胞分裂前的间期
2.(2022·山东潍坊高一检测)下图为真核细胞DNA复制过程模式图,相关分析错误的是( )A.酶①为解旋酶,酶②为DNA聚合酶B.图示体现了边解旋边复制及半保留复制的特点C.在复制完成后,甲、乙可在有丝分裂后期、减数分裂Ⅰ后期分开D.复制结束后形成的两个DNA分子是完全相同的
八、 DNA复制相关的计算
分子总数________
只含15N的分子___________
含15N 14N的分子__________
只含14N的分子___________
含14N的分子___________脱氧核苷酸链总数________
含15N的链为_____________
含14N的链为_____________
1.已知一条全部N原子被15N标记的DNA分子(亲代),转移到含14N的培养基上培养n代,结果如下,回答下列问题:
2.DNA复制时消耗脱氧核苷酸数的计算方法运用DNA分子的半保留复制特点解决消耗某种脱氧核苷酸数量的问题时,应注意亲代DNA分子的两条链被保留下来,不需消耗原料。具体计算方法归纳如下:①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为 个②第n次复制所需该脱氧核苷酸数为 个
3.与染色体相关的计算(绘图法)
1条染色体上的1个DNA
将含有15N的1个DNA分子放在含有14N的培养基中培养,复制n次。 (1)做题时看准是“含”, 还是“只含”含14N的DNA分子有 个,只含14N的DNA分子有 个。(2)做题时应看准是“DNA分子数”, 还是“链数”子代DNA分子中, 总链数为 条。模板链始终是 条。
【温馨提示】DNA分子复制计算问题的提醒
2.下列关于DNA的相关计算中,正确的是( )A.具有1 000个碱基对的DNA,腺嘌呤有600个,则每一条链上都具有胞嘧啶200个B.具有m个胸腺嘧啶的DNA片段,复制n次后共需要2n·m个胸腺嘧啶C.具有m个胸腺嘧啶的DNA片段,第n次复制需要2n-1·m个胸腺嘧啶D.无论是双链DNA还是单链DNA,A+G所占的比例均是1/2
①有丝分裂染色体标记问题
1H 培养基
第1次 有裂
100% 子细胞含3H
1H 培养基
第2次 有裂
2/4、3/4、4/4 子细胞含3H
九、DNA复制与细胞分裂的联系
①有 的子细胞带有标记
②有 的子细胞带有标记
③ 子细胞带有标记
分裂形成4个子细胞,子细胞类型有4种组合方式
1.与细胞分裂相关的计算(绘图法)
②减数分裂染色体标记问题
高中生物其他常用同位素示踪举例
核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜
光合作用产生的O2来自H2O,而不是CO2
1.将在含15NH4Cl的培养液中培养若干代的某真核细胞转移到含14NH4Cl的培养液中培养,让细胞连续进行有丝分裂,并进行密度梯度离心,则下列说法不正确的是( )A.细胞经过一次分裂和离心后,DNA位于试管的中层B.细胞经过两次分裂和离心后,一半DNA位于试管的中层,另一半DNA位于试管的上层C.细胞经过三次分裂和离心后,3/4的DNA位于试管的中层,1/4的DNA位于试管的上层D.该实验可以证明DNA的复制是半保留复制
2.取小鼠睾丸中的一个精原细胞,在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一次有丝分裂,然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程。下列有关叙述正确的是( )A.初级精母细胞中每条染色体的两条染色单体都被标记B.次级精母细胞中每条染色体都被标记C.只有半数精细胞中有被标记的染色体D.所有精细胞的全部染色体中,被标记的染色体数与未被标记的染色体数相等
十、基因通常是有遗传效应的DNA片段
遗传信息蕴藏在____________________之中。
①DNA病毒、细胞的遗传信息: 分子中 的排列顺序.②RNA病毒的遗传信息: 分子中 的排列顺序.
(碱基对) 脱氧核苷酸
基因通常是有遗传效应的DNA片段
基因是有遗传效应的DNA片段
基因是有遗传效应的RNA片段(少数)
3. DNA分子的特性
不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同,___________多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对,则其碱基对排列顺序最多有___________种。
每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的_________________,代表了特定的遗传信息。
磷酸与脱氧核糖交替连接,排列在外侧构成基本骨架,碱基之间有氢键相连,使DNA分子具有稳定性
4.脱氧核苷酸、基因DNA、染色体之间的关系
染色体是DNA的主要载体
每个染色体上有1个或2个DNA分子
每个DNA分子上含有多个基因
控制生物性状的结构功能单位
每个基因中含有许多脱氧核苷酸
基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息
1.下图表示基因与染色体之间的关系,下列相关叙述错误的是( )A.H是遗传物质的主要载体B.C的种类有五种C.E在H上呈线性排列D.E中的遗传信息在复制过程中严格遵循碱基互补配对原则
2.下图是果蝇某条染色体上的一段DNA分子的示意图。下列说法正确的是( )A.白眼基因含有多个核糖核苷酸B.白眼基因是有遗传效应的DNA片段C.白眼基因位于细胞质内D.白眼基因的基本组成单位是4种碱基
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