1、第3节DNA的复制第4节基因通常是有遗传效应的DNA片段课标内容要求核心素养对接1概述DNA分子通过半保留方式进行复制。2DNA中碱基的排列顺序编码遗传信息。1生命观念：准确说出DNA复制的过程和特点，明确DNA在前后代可以保持连续性；同时说明基因和DNA在结构和功能上的关系。2科学思维：根据碱基互补配对原则进行DNA复制的相关计算；并通过分类和比较及分析和综合，说出基因和DNA、染色体、脱氧核苷酸、性状等的关系。3科学探究：分析探究DNA复制的实验方法、过程和结论。一、DNA的复制1对DNA复制的推测(1)提出者：沃森和克里克。(2)假说内容：解旋：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基
2、之间的氢键断裂。复制特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式称作半保留复制。2DNA半保留复制的实验证据(1)实验材料：大肠杆菌。(2)实验方法：运用同位素标记技术和密度梯度离心技术。(3)实验过程：(4)实验预期两条链被标记情况密度大小离心位置都是15N最大靠近试管的底部一条15N，一条14N居中位置居中都是14N最小靠近试管的上部(5)实验结果：提取亲代DNA离心位置靠近试管底部。繁殖一代后，提取DNA离心位置居中。繁殖两代后，提取DNA离心1/2位置居中，1/2位置更靠上。(6)实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的。3DNA复制的过程(1)D
3、NA复制的概念、时间、场所概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。时间：细胞分裂前的间期。场所：主要是细胞核。(2)DNA的复制过程(3)特点过程：边解旋边复制。方式：半保留复制。(4)准确复制的原因DNA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。(5)意义：将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。二、基因通常是有遗传效应的DNA片段1说明基因与DNA关系的实例2DNA片段中的遗传信息(1)遗传信息：DNA分子中4种碱基的排列顺序。(2)特点多样性：碱基排列顺序的千变万化。特异性：每一个DNA分子有特定的碱基排列顺序。稳
4、定性：DNA分子的结构较稳定。3与生物体多样性和特异性的关系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。判断对错(正确的打“”，错误的打“”)1证明DNA复制方式的实验只能用同位素标记N。()2在证明DNA复制方式的实验中，从代开始细菌DNA分子中至少有一条链含 14N。()3DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的DNA分子中两条链均是新合成的。()4任何生物的基因都是有遗传效应的DNA片段。()5碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。()答案1提示：DNA的组成元素有C、H、O、N、P，这几种元素都有同位素，所以标记任何一种元素都可以。23提示：DNA分子的复制方式
5、为半保留复制，所以子代DNA的两条链中包含了一条母链和一条子链。4提示：RNA病毒(如烟草花叶病毒、禽流感病毒、埃博拉病毒等)的遗传物质是RNA，其基因是有遗传效应的RNA片段。5DNA半保留复制的实验证据分析1实验方法：放射性同位素标记法和密度梯度离心法。2实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA分子密度居中。3实验假设：DNA以半保留的方式复制。4实验预期：离心后应出现3条DNA带。(1)重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。(2)中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA
6、。(3)轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。5实验过程6过程分析(1)立即取出，提取DNA离心全部重带。(2)繁殖一代后取出，提取DNA离心全部中带。(3)繁殖两代后取出，提取DNA离心1/2轻带、1/2中带。7实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的。(1)该实验在探究过程中使用的方法是假说演绎法。(2)该实验也可以用P、C等元素进行标记。(3)在实验过程中一定要注意提取DNA的时间，以大肠杆菌繁殖一次所用的时间为间隔。1细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再将其移入含14N的培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA离心分离，如图为可
7、能的结果，下列叙述错误的是()A子一代DNA应为B子二代DNA应为C子三代DNA应为D亲代的DNA应为C亲代DNA全为15 N，应为，复制一次后，DNA一条链为15N，一条链为14N，应为；复制两次后形成4个DNA，其中2个全为14N，2个是一条链为15N，一条链为 14N，应为；复制三次后形成8个DNA，其中6个DNA全为 14N，2个DNA的一条链为 14N，一条链为 15N，故C错。2下列有关“探究DNA的复制过程”活动的叙述，正确的是()A培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成DNA的基本骨架B通过对第二代大肠杆菌DNA的密度梯度离心，得出DNA复制的特点为半保留复制C将含14
8、N/14NDNA的大肠杆菌放在以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代，所获得的大肠杆菌的DNA中都含有15ND将含15N/15NDNA的大肠杆菌转移到以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行密度梯度离心，离心管中将只出现1个条带C培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成含氮碱基进而形成DNA两条链之间的碱基对，A错误；通过对亲代、第一代、第二代大肠杆菌DNA的密度梯度离心，对比分析才可得出DNA复制的特点为半保留复制，B错误；根据DNA的半保留复制，将含14N/14NDNA的大肠杆菌放在以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干
9、代，所获得的大肠杆菌的DNA中都含有15N，C正确；将含15N/15NDNA的大肠杆菌转移到以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行密度梯度离心，离心管中将出现轻、重2个条带，D错误。看准亲代和培养液的标记情况(1)若亲代DNA用15N标记，在14N的培养液中培养，则离心时，亲代在底部，子一代居中，子二代一半居中，一半靠上。(2)若亲代DNA用14N标记，在15N的培养液中培养，则离心时，亲代在上部，子一代居中，子二代一半居中，一半在底部。DNA复制1DNA复制过程的分析(1)复制的场所(2)复制的结果：DNA分子复制一次形成两个完全相同的DN
10、A分子，且与亲代DNA分子相同，每个子代DNA分子中一条为母链，另一条为新合成的子链。(3)子代DNA分子的组成：新合成的链与对应的模板链。(4)两个子代DNA的位置及分开时间：复制产生的两个子代DNA分子位于一对姐妹染色单体上，由着丝粒连在一起，在有丝分裂后期或减数分裂后期着丝粒分裂时分开，分别进入两个子细胞中。2DNA复制的有关计算将含有 15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则：(1)DNA分子数子代DNA分子数2n个。含有亲代DNA链的子代DNA分子数2个。不含亲代链的子代DNA分子数(2n2)个。(2)脱氧核苷酸链数子代DNA分子中脱氧核苷酸链数2n1条。亲代脱氧
11、核苷酸链数2条。新合成的脱氧核苷酸链数(2n12)条。(3)消耗的脱氧核苷酸数：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m(2n1)个；第n次复制，消耗该脱氧核苷酸数为m2n1。应用实践：1.如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图回答相关问题：(1)据图可知，DNA聚合酶使两条子链从5端到3端，还是从3端到5端进行合成？提示：从5端到3端进行。(2)合成的两条子链间碱基排列顺序相同还是互补？提示：互补。2如果将DNA分子的两条链用15N标记，转移到含14N的培养基中培养，复制2次后，含15N的DNA、含14N的DNA、含15N的DNA链、含14N的DNA链
12、各是多少？提示：2个、4个、2条、6条。1真核细胞中DNA复制如下图所示，下列叙述错误的是()A多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成B每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代C复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化DDNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则C多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成，提高复制效率，A正确。DNA为半保留复制，每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代，B正确。DNA解旋酶破坏碱基对的氢键，使DNA双链解旋，DNA聚合酶形成磷酸二酯键，C错误。碱基对之间严格的碱基互补配对原则，保证了遗传信息准确地从亲代DNA传向子代DNA，D正确。DNA复制的
13、三个易错点(1)DNA复制的场所并非只在细胞核中，线粒体、叶绿体中也能进行DNA复制。(2)并非所有细胞都进行DNA复制，只有分裂的细胞才能进行DNA复制。(3)DNA复制并非单向进行，而是双向多起点复制，且各个复制起点并不是同时开始的。2用一个32P标记的噬菌体侵染在31P环境中培养的大肠杆菌，已知噬菌体DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个。下列叙述不正确的是()A大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料和酶等B噬菌体DNA含有(2mn)个氢键C该噬菌体繁殖4次，子代中只有14个含有31PD噬菌体DNA第4次复制共需要8(mn)个腺嘌呤脱氧核苷酸C噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌并作为模板控制子代
14、噬菌体的合成，其DNA的复制及表达需要大肠杆菌提供原料、酶和ATP等，A项正确；DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个，T有(mn)个，因此氢键个数2(mn)3n(2mn)个，B项正确；子代噬菌体中有16个含31P，C项错误；噬菌体DNA第4次复制共需要腺嘌呤脱氧核苷酸(168)(mn)8(mn)个，D项正确。基因通常是有遗传效应的DNA片段1全方位理解“基因”(1)本质上，基因是有遗传效应的DNA或RNA片段。(2)结构上，基因是含有特定遗传信息的核苷酸序列。(3)功能上，基因是遗传物质的结构和功能的基本单位。(4)位置上，基因在染色体上呈线性排列。2染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系3
15、基因、染色体、蛋白质、性状的关系(1)对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体；线粒体和叶绿体是基因的次要载体。(2)对于原核细胞来说，基因存在于拟核中的DNA分子或质粒上，DNA是裸露的，并没有与蛋白质一起构成染色体，因此，没有染色体这一载体。合作探究：如图是人类某染色体上DNA的片段，含有基因A、基因b和无遗传效应的片段M。请思考：基因A和b的本质区别是什么？提示：脱氧核苷酸序列不同。1历经近百年的发展，分子遗传学对于遗传物质有了充分的认识。下面关于遗传物质概念图的相关叙述，错误的是()AD有四种，E在H上呈线性排列B同源染色体同一位置上存在的基因可能不同C所有E的总和构成F且E在F上的排
16、列顺序代表遗传信息DE通常是具有遗传效应的F片段C根据含氮碱基不同，D脱氧核苷酸分为四种，E基因在H染色体上呈线性排列，A正确；同源染色体同一位置上存在相同基因或等位基因，B正确；除E外，F中还有无遗传效应的片段，遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，DNA上的非基因片段不包含遗传信息，C错误；E基因通常是具有遗传效应的DNA片段，D正确。与遗传有关物质的两个易错点(1)染色体是DNA的主要载体；真核细胞的线粒体、叶绿体中也含有DNA。(2)RNA病毒的基因是有遗传效应的RNA片段。2下列有关DNA多样性的叙述，正确的是()ADNA分子多样性的原因是DNA分子空间结构千变万化B含有200个碱基
17、的DNA分子，碱基对可能的排列方式有4200种CDNA分子的多样性和特异性是生物多样性和特异性的基础DDNA分子的多样性是指一个DNA分子上有许多个基因CDNA分子的多样性是指DNA分子中碱基对的排列顺序多种多样；DNA分子的多样性和特异性是生物多样性和特异性的物质基础；含有200个碱基的DNA分子中，碱基对可能的排列方式有4100种。课堂小结知 识 网 络 构 建核 心 语 句 归 纳1.DNA复制需要DNA模板、4种脱氧核苷酸做原料以及酶和能量。2DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制。3DNA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。4
18、DNA通过复制，保持了遗传信息的连续性。5基因是具有遗传效应的DNA片段。6DNA分子中碱基对的排列顺序代表遗传信息。1(不定项)下列有关探究DNA复制过程的说法，正确的是()A实验利用了同位素示踪法B细胞有丝分裂一次意味着DNA复制一次C密度梯度超速离心后，DNA在试管中的位置与相对分子质量无关D实验结果说明了DNA具有半保留复制的特点ABD探究DNA复制的实验利用15N标记亲代细胞的DNA，在含14N的培养液中连续分裂两次(在每次分裂的间期DNA都复制一次)，分别取分裂一次和分裂两次的细胞DNA，进行密度梯度超速离心，DNA在试管中的位置取决于DNA分子所含同位素的情况，即相对分子质量的大
19、小。实验结果说明了DNA具有半保留复制的特点。2如图表示细胞核内某生理过程，其中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链。以下说法正确的是()A此过程需要能量和尿嘧啶脱氧核苷酸B真核细胞中此过程发生的唯一场所是细胞核C正常情况下，a、d链都应该到不同的细胞中去Db链中(AG)/(TC)的值一定与c链中的相同CDNA分子中不存在尿嘧啶脱氧核苷酸，A项错误；真核生物细胞中，DNA复制可以发生在细胞核、线粒体和叶绿体中，B项错误；a、d两条链分布到两个DNA分子中，DNA分子经过复制后平均分配给两个子细胞，因此正常情况下a、d链应该到不同的细胞中去，C项正确；由题图可知b链中(AG)/(TC)的值与c链中的不
20、相同，互为倒数，D项错误。3某一个DNA分子中，A为200个，复制n次后，消耗周围环境中含A的脱氧核苷酸3 000个，则该DNA分子已经复制了几次？()A4次B3次C5次D6次A利用DNA复制规律可知，经过n次复制利用腺嘌呤脱氧核苷酸数目3 000(2n1)200，得n4。4染色体、DNA和基因三者关系密切，下列叙述中不正确的是()A正常细胞中每个染色体含有一个DNA分子，每个DNA分子有很多个基因B复制、分离和传递，三者都能相伴而行C三者都是遗传物质，三者都能行使生物的遗传作用D在进行有性生殖的生物的传宗接代过程中，染色体行为决定后两者CDNA是主要的遗传物质；基因是有遗传效应的DNA片段；
21、染色体是DNA与基因的载体，而不是遗传物质。5如图为真核细胞DNA复制过程模式图，请根据图示过程回答问题。(1)由图示得知，1个DNA分子复制出乙、丙2个DNA分子，其方式是_。(2)DNA解旋酶能使双链DNA解开，但需要细胞提供_。从图中可以看出合成的两条子链的方向是_(填“相同”或“相反”)的。(3)真核细胞中DNA复制的场所是_等；细胞分裂过程中，在复制完成后，乙、丙分开的时期为_。(4)DNA分子通过复制，将_从亲代传给了子代，从而保持了_的连续性。解析(1)DNA复制的方式是半保留复制，其特点是边解旋边复制。(2)解旋过程需要细胞提供能量；DNA的2条脱氧核苷酸链是反向平行的关系，那么以这两条链为模板合成的子链的方向也应该是相反的。(3)真核细胞内DNA分子复制的场所有细胞核、线粒体和叶绿体等；复制后的DNA分子分别存在于两条染色单体中，染色单体分开发生的时期是有丝分裂后期和减数第二次分裂后期。(4)DNA分子复制的意义是将遗传信息从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的连续性。答案(1)半保留复制(2)能量(ATP)相反(3)细胞核、线粒体和叶绿体有丝分裂后期、减数第二次分裂后期(4)遗传信息遗传信息