1、第3章 基因的本质 第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 学 习 目 标核 心 素 养 1.概述DNA复制方式的假说及实验证据。2.掌握DNA复制的过程及精确复制的原因。(重点)3.理解基因与DNA、染色体的关系。(重、难点)1.通过对探究DNA复制方式的实验的分析，再一次体会“假说演绎法”。2.利用数学方法归纳DNA分子的多样性和特异性。自 主 预 习 探 新 知 一、DNA的复制 1对DNA分子复制的推测(1)提出者：。(2)假说内容：解旋：DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋解开，互补碱基之间的断裂。复制模板：DNA分子解开的_原料：游离的4种原则：_原则 沃森和克里克
2、氢键两条单链脱氧核苷酸碱基互补配对特点：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。2DNA半保留复制的实验证据(1)实验材料：。(2)实验方法：运用技术。(3)实验结论：DNA的复制方式为。半保留复制大肠杆菌同位素示踪半保留复制3DNA分子复制的过程(1)DNA复制的概念、时间、场所 概念：以为模板合成子代DNA的过程。时间：有丝分裂的和。亲代DNA间期减数第一次分裂前的间期场所：主要是。细胞核(2)DNA分子的复制过程(3)特点 过程：。方式：。(4)准确复制的原因 DNA 分子独特的结构为复制提供了精确的模板。通过保证了复制的准确进行。(5)意义：将从亲
3、代传给子代，保持了遗传信息的。边解旋边复制半保留复制双螺旋碱基互补配对遗传信息连续性二、基因是有遗传效应的DNA片段 1基因与DNA关系的实例 2DNA片段中的遗传信息(1)遗传信息：DNA分子中的排列顺序。(2)特点 多样性：的千变万化。特异性：每一个DNA分子有。稳定性：DNA分子的结构较稳定。4种碱基碱基排列顺序特定的碱基排列顺序3与生物体多样性和特异性的关系 DNA分子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。()
4、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。()提示：1.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。2 3 DNA分子的复制方式为半保留复制，所以子代DNA的两条链中包含了一条母链和一条子链。4 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。合 作 探 究 攻 重 难 对DNA分子复制的推测和DNA半保留复制的实验证据问题探究 亲代大肠杆菌的DNA中含有15N，在含有14N的培养基中进行复制。(1)大肠杆菌通过哪
5、一种分裂方式进行增殖？其分裂次数和DNA复制次数有何关系？提示：二分裂；大肠杆菌分裂一次，DNA复制一次。(2)若将第三代大肠杆菌的DNA提取后进行离心，则靠近试管底部、位置居中和靠近试管的上部的DNA数之比为多少？提示：026。归纳总结 1对 DNA 分子复制的推测假说遗传物质自我复制的假说 提出者沃森和克里克 内容(1)解旋：DNA 分子复制时，DNA 分子的双螺旋解开，配对碱基之间的氢键断裂(2)复制：以解开的两条母链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键结合到作为模板的单链上特点新合成的每个 DNA 分子中，都保留了原来的 DNA分子中的一条链，是半保留复制
6、 2.DNA 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。重带(密度最大)：两条链都为 15N 标记的亲代双链 DNA。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。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 立即取出，提取DNA离心
7、全部重带。繁殖一代后取出，提取DNA离心全部中带。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的复制是以半保留方式进行的。易错提醒：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
8、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
9、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 15N D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/14ND
10、NA 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 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。DNA分子的复制问题探究 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端进行合成。(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
11、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 链各是多少？提示：2 个、4 个、2 条、6 条。归纳总结 1全面理解 DNA 的复制(1)DNA 复制的场所：主要是在细胞核(凡是细胞内有 DNA 的地方均可复制)。真核生物：细胞核、线粒体、叶绿体，其中主要场所是细胞核。原核生物：核区、细胞质(如质粒的复制)。病毒：宿主细胞内。(2)真核生物细胞核中 DNA 复制发生的时间：在体细胞中发生在有丝分裂间期；在有性生殖过程中发生在减数第一次分裂前的间期。(3
12、)复制所需的酶是指一个酶系统，不仅仅是指解旋酶和 DNA 聚合酶，还包括 DNA 连接酶等。解旋酶的作用是破坏碱基间的氢键。DNA 聚合酶的作用是连接游离的脱氧核苷酸。DNA 连接酶的作用是连接 DNA 片段。(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，由着丝点连在一起，在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时分开，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
13、2 个。不含亲代 DNA 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。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
14、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。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)
15、个氢键 C该噬菌体繁殖 4 次，子代中只有 14 个含有 31P D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。基因是有遗传效应的DNA片段问题探究 图甲表示果
16、蝇某一条染色体上的几个基因，图乙表示物质或结构的从属关系，据图回答下列问题：1由图甲可知：每个 DNA 分子上有基因；生物体内所有基因的碱基总数少于 DNA 分子的碱基总数。2真核生物的核基因位于上，质基因位于叶绿体或中。原核生物的基因位于或质粒上。病毒生物的基因位于核酸分子中。3染色体、基因、DNA、脱氧核苷酸可用图乙表示，则 a为，b 为，c 为，d 为。4在刑侦领域，DNA 分子能够像指纹一样用来鉴定个人的身份，原理为 DNA 分子具有多样性和。5基因通常是有的 DNA 片段，对于 RNA 病毒，基因是有遗传效应的片段。提示：1.许多 2.染色体 线粒体 拟核 3.染色体 DNA 基因
17、脱氧核苷酸 4.特异性 5.遗传效应 RNA 归纳总结 1全方位理解“基因”(1)本质上，基因是有遗传效应的 DNA 片段。(2)结构上，基因是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。(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。1历经近百年的发展，分子遗传学对于
18、遗传物质有了充分的认识。下列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。2下列有关 DN
19、A 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 C DNA 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
20、酶和能量。2.DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制。3.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。4.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。6.DNA分子中碱基对的排列顺序代表遗传信息。当 堂 达 标 提 素 养 1下列有关探究DNA复制过程的说法不正确的是()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 C 探究DNA复制的实验利用15N标记亲代细胞的DNA，在含14N的
21、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小。实验结果说明了DNA具有半保留复制的特点。2下列有关DNA复制的叙述正确的是()ADNA分子在解旋酶的作用下水解成脱氧核苷酸 B在复制过程中解旋和复制是同时进行的 C解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链 D两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子 B DNA分子在解旋酶的作用下，双链解开，变成单链，A错误；复制过程是边解旋边复制，所以解旋和复制是同时进行的，B正确；水解成的两条单链都可以作为DNA复
22、制的模板，C错误；形成的DNA分子中各含有一条母链和一条子链，两条链之间的碱基通过氢键形成碱基对，组成一个新的DNA分子，D错误。故选B项。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3000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
23、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 C DNA是主要的遗传物质；基因是有遗传效应的DNA片段；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。(3)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。(4)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。(5)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 DNA复
24、制的方式是半保留复制，其特点是边解旋边复制；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；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后期；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)(3)相反(4)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(5)遗传信息 遗传信息 点击右图进入 课 时 分 层 作 业 Thank you for watching!