問題探討
我國科學家將外源生長激素基因匯入鯉魚的受精卵，培育出了轉基因鯉魚。與對照組相比，轉基因鯉魚的生長速率加快。
據科學家介紹，外源基因匯入受體細胞後，必須整合到受體細胞的DNA上才能發揮作用。
1. 為什麼轉基因鯉魚的生長速率更快？
【答案】因為外源生長激素基因整合到轉基因鯉魚的DNA中，併發揮了促進生長激素合成的功能，而生長激素可使鯉魚的生長速率加快。
2. 匯入的外源基因是1個DNA分子，還是DNA分子的一段脫氧核苷酸序列？
【答案】匯入的是DNA分子的一段脫氧核苷酸序列。
1. 生物體內的DNA分子數目與基因數目相同嗎？生物體內所有基因的鹼基總數與DNA分子的鹼基總數相同嗎？如果不同，說明了什麼？
【答案】生物體內的DNA分子數目小於基因數目，生物體內所有基因的鹼基總數小於DNA分子的鹼基總數。這說明基因是DNA片段，基因不是連續分佈在DNA上的，而是由鹼基序列將其分隔開的。
2.你如何理解基因具有遺傳效應？本節“問題探討”中提到的生長激素基因的遺傳效應是什麼？
【提示】此題旨在引導學生理解遺傳效應的含義，並不要求唯一答案。可以結合提供的資料來理解，如能夠指導相應蛋白質的合成、控制生物體的性狀等。“問題探討”中提到的生長激素基因的遺傳效應是使鯉魚的生長速率加快。
3. 請從DNA水平上給基因下一個定義，要求既能反映基因與DNA的關係，又能體現基因的作用。
【提示】基因是有遺傳效應的DNA片段。
1. 如果是100個鹼基對組成1個基因，可能組合成多少種基因？
【答案】4100個。
2.怎樣理解DNA的多樣性和特異性？你能從DNA的結構特點分析生物體具有多樣性和特異性的原因嗎？
【答案】鹼基排列順序的千變萬化，構成了DNA的多樣性，而鹼基特定的排列順序，又構成了每個DNA分子的特異性。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。
3. 在刑偵領域，DNA能像指紋一樣用來鑑定個人身份。結合脫氧核苷酸序列的多樣性和特異性，你能分析這一方法的科學依據嗎？
【提示】在人類的DNA中，核苷酸序列多樣性表現為每個人的DNA幾乎不可能完全相同，因此，DNA可以像指紋一樣用來鑑別身份。
4. 你認為基因是鹼基對隨機排列成的 DNA片段嗎？為什麼？
【答案】不是。基因的鹼基序列都有特定的排列順序。
練習與應用
一、概念檢測
1. 科學研究發現，未經人工轉基因操作的番薯都含有農桿菌的部分基因，而這些基因的遺傳效應促使番薯根部發生膨大產生了可食用的部分，因此番薯被人類選育並種植。下列相關敘述錯誤的是 （B）
A. 農桿菌這些特定的基因可以在番薯細胞內複製
B. 農桿菌和番薯的基因都是4種鹼基對的隨機排列
C. 農桿菌和番薯的基因都是有遺傳效應的DNA片段
D. 農桿菌這些特定的基因可能在自然條件下轉入了番薯細胞
2. 整理總結染色體、DNA和基因三者之間的關係，並以你認為最簡明的形式表示出來。
【提示】形式多樣，用表格、圖形、文字均可。示例如下：
（1）如下圖所示：
（2）文字：基因是染色體上具有遺傳效應的DNA片段。
二、拓展應用
1. 在嚴查偷獵野生動物的行動中，執法部門發現某餐館出售的一種烤肉比較可疑，餐館工作人員說是“山羊肉”，經實驗室檢驗，執法部門確定這種“山羊肉”來自國家二級保護動物斑羚。你認為執法部門最可能採取哪種檢測方法？為什麼？
【答案】最可能採取DNA鑑定的方法。因為每種生物的DNA具有特異性，只有將“山羊”的DNA與斑羚的DNA進行比對，才能確定這種“山羊肉”是否來自國家二級保護動物斑羚。
2. 我國一些城市在交通路口啟用了人臉識別技術，針對行人和非機動車闖紅燈等違規行為進行抓拍。這種技術應用的前提是每個人都具有獨一無二的面孔。為什麼人群中沒有一模一樣的兩個人呢？請你從生物學的角度評述人臉識別技術的可行性。
【答案】人臉識別技術的前提是每個人都有獨特的面部特徵，而這些都是由基因決定的，這說明了基因的多樣性。
複習與提高
一、 選擇題
1. 本章介紹的艾弗裡的實驗、赫爾希和蔡斯的實驗都證明DNA是遺傳物質，這兩個實驗在設計思路上的共同點是 ( C )
A. 重組DNA片段，研究其表型效應
B. 去掉DNA片段，研究其表型效應
C. 設法分別研究DNA和蛋白質各自的效應
D. 應用同位素標記技術，研究DNA在親代與子代之間的傳遞
2. 在噬菌體侵染細菌的實驗中，下列對噬菌體外殼蛋白質合成的描述，正確的是 (A)
A. 氨基酸原料和酶來自細菌
B. 氨基酸原料和酶來自噬菌體
C. 氨基酸原料來自細菌，酶來自噬菌體
D. 氨基酸原料來自噬菌體，酶來自細菌
3. 菸草花葉病毒(TMV)和車前草病毒(HRV)同屬於RNA病毒，都可以使菸草患病。將TMV的RNA和HRV的蛋白質外殼混合後感染菸草 葉片，使菸草患病，可能觀察到的現象是 (A)
A. 能檢測到TMV的RNA和蛋白質
B. 能檢測到HRV的RNA和蛋白質
C. 能檢測倒TMV的RNA和HRV的蛋白質
D. 能檢測到HRV的RNA和TMV的蛋白質
4. 研究人員對數千種生物的DNA鹼基序列進行測定發現，沒有任何兩個物種的DNA序列是 一樣的。DNA具有多樣性的主要原因是 (D )
A. DNA由4種鹼基組成
B. DNA具有規則的雙螺旋結構
C. DNA具有鹼基互補配對的特點
D. DNA的鹼基對有很多種不同的排列順序
二、 非選擇題
1. DNA分子雜交技術可以用來比較不同種生物DNA分子的差異。當兩種生物的DNA單鏈具有互補的鹼基序列時，互補的鹼基序列就會結合在一起，形成雜合雙鏈區；在沒有互補鹼基序列的部位，仍然是兩條遊離的單鏈（如圖所示）。形成雜合雙鏈區的部位越多，說明這兩種生物的親緣關係越近，這是為什麼？
【提示】形成雜合雙鏈區的部位越多，則DNA鹼基序列的一致性越高，說明在生物進化過程中，DNA鹼基序列發生的變化越小，因此親緣關係越近。
2. 科學家分析了多種生物DNA的鹼基組成， 一部分實驗資料如以下兩表所示。據表回答下面的問題。
|
生物 |
豬 |
牛 | ||||
|
器官 |
肝 |
脾 |
胰 |
肺 |
腎 |
胃 |
|
(A+T) (G+C) |
1.43 |
1.43 | 1.42 |
1.29 |
1.29 |
1.30 |
（1）不同生物的DNA中4種脫氧核苷酸的比例相同嗎？這說明DNA具有什麼特點？
【答案】不同。這表明不同生物的DNA中脫氧核苷酸的組成不同，說明DNA的鹼基排列順序具有多樣性。
（2）同種生物不同器官細胞的DNA中脫氧核苷酸的比例基本相同，這說明DNA具有什麼特點？為什麼？不同生物的A、T之和與G、C之和的比值不一致，這說明了什麼？為什麼？
【答案】同種生物不同器官細胞的DNA中脫氧核苷酸的比例基本相同，這說明同種生物DNA的鹼基組成具有一致性。這是因為同種生物不同器官的細胞中，DNA序列是相同的。
不同生物的A、T之和與G、C之和的比值不一致，這說明不同生物DNA的鹼基組成不同，表明了DNA的多樣性。其原因是不同生物在漫長的進化過程中，形成了每種生物特有的DNA序列。
（3）除少數病毒外，所有生物的DNA都由4 種相同的鹼基組成，試從生命起源和進化的角度說明原因。
【答案】說明生物是由共同祖先進化而來的。