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第4節　基因通常是有遺傳效應的DNA片段
一、說明基因與DNA關系的實例
1. 說明基因與DNA關系的實例
(1)教材思考·討論中資料1和3說明基因中的堿基數目只是DNA分子堿基總數的一部分，可推測每個DNA分子上有許多個基因，只有部分堿基參與基因的組成，結論是基因是特定的DNA片段。
(2)教材思考·討論資料2中綠色熒光與基因有關，且基因具有一定的獨立性，可推測基因能控制生物體的性狀，結論是基因具有特定的遺傳效應。
由上述材料可知：基因通常是有遺傳效應的DNA片段。
2．請結合模式圖完成下面內容，并從以下兩方面理解“基因”：
(1)從結構上看：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基因與DNA分子的結構一樣，也是由四種脫氧核苷酸按一定順序排列而成的，也是雙螺旋結構；③每個基因上脫氧核苷酸的數目及排列順序是特定的；④基因中堿基的排列順序代表遺傳信息。
(2)從功能上看；基因具有遺傳效應，即基因能控制生物的性狀，基因是控制生物性狀的基本單位，特定的基因決定特定的性狀。
3．請辨析基因與染色體、DNA、脫氧核苷酸之間的關系：
(1)圖解
(2)范圍大小：請將脫氧核苷酸、基因、DNA、染色體填入下圖
二、DNA片段中的遺傳信息
1．遺傳信息：遺傳信息是指基因中的脫氧核苷酸的排列順序。不同基因的脫氧核苷酸的排列順序不同，含有的遺傳信息不同。
2．DNA分子的多樣性和特異性
(1)多樣性：DNA分子中共有4種類型的堿基，但是堿基對的數目卻可以成千上萬，形成的堿基對的排列順序也可以千變萬化，若某個DNA分子具有n個堿基對，則DNA分子可有4n種組合方式，從而構成了DNA分子的多樣性。
(2)特異性：每個特定的DNA分子都有特定的堿基排列順序，構成了DNA分子的特異性。
3．生物體多樣性和特異性與DNA的關系：DNA的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質基礎。
4．基因的本質：基因通常是有遺傳效應的DNA片段。
注：有些病毒的遺傳物質是RNA，對這類病毒而言，基因就是有遺傳效應的RNA片段。
強化記憶：
1．為什么一個含有2n個堿基的DNA分子有4n種堿基排列順序，而不是42n種？
提示　因為一個DNA分子有兩條鏈，兩條鏈上的堿基互補配對，只要其中一條鏈上的堿基排列順序確定，另一條鏈上的堿基排列順序也就確定了，故只考慮DNA分子中一條鏈上堿基的種類和排列順序即可。
2．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？這說明了基因的什么特性？
提示　417種基因；說明了基因的多樣性。
3．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，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？這說明基因的什么特點？
提示　1/(417×417)，完全相同的概率很小；說明基因的特異性。
必背知識：
1．基因中脫氧核苷酸的排列順序代表遺傳信息
(1)每條染色體上含有一個或兩個(復制后)DNA分子，每個DNA分子上有許多個基因，每個基因通常都是特定的DNA片段，有著特定的遺傳效應。
(2)遺傳信息蘊藏在4種堿基的排列順序之中，而DNA片段并不都攜帶遺傳信息。基因通常是有遺傳效應的DNA片段。
2．脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣性：堿基排列順序的千變萬化，構成了DNA的多樣性，而堿基特定的排列順序，又構成了每個DNA分子的特異性。
3．DNA的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質基礎。
三、有絲分裂中染色體的標記情況
用15N標記細胞的DNA分子，然后將其放到含14N的培養液中進行兩次有絲分裂，情況如圖所示(以一對同源染色體為例)：
由圖可以看出，第一次有絲分裂形成的兩個細胞中所有的DNA分子都呈“雜合狀態”，即15N/14N－DNA；第二次有絲分裂形成的子細胞有多種可能性，可能子細胞的所有染色體都含15N，也可能子細胞的所有染色體都不含15N。即子細胞含有15N的染色體為0～2n條(體細胞染色體為2n條)。
四、減數分裂中染色體的標記情況
用15N標記細胞的DNA分子，然后將其放到含14N的培養液中進行正常減數分裂，情況如圖所示(以一對同源染色體為例)：
由圖可以看出，在減數分裂過程中細胞連續分裂兩次，DNA只復制一次，所以四個子細胞中所有的DNA分子都呈“雜合”狀態，即15N/14N－DNA，子細胞的所有染色體都含15N。
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