1、-1-第3章 基因的本质-2-3、4节 DNA的复制 基因是有 遗传效应的DNA片段-3-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 情境导入课程目标右图所示为基因扩增仪。顾名思义,其基本用途是对微量的基因样本进行数目扩增(复制)。你能根据基因与 DNA 的关系,说出基因扩增和 DNA 扩增的关系吗?你知道细胞内基因和 DNA 的扩增是如何进行的吗?1.说出科学家对 DNA 分子复制作出的推测。2.简述 DNA 分子的复制过程并说明 DNA 分子的半保留复制。
2、3.说出 DNA 分子携带遗传信息的方式并说明 DNA 携带丰富遗传信息的原因。4.总结基因与 DNA 的关系和基因的概念。5.简述 DNA 半保留复制的实验证据。-4-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 三 四 一、对 DNA 分子复制的推测1.沃森、克里克的假说:半保留复制。2.实验证据(1)材料:大肠杆菌。(2)方法:同位素示踪技术、密度梯度离心。(3)结论:DNA 分子的复制是以半保留复制方式进行的。-5-第3、4节 DNA的复制 基因
3、是有遗传效应的DNA片段 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 三 四 二、DNA 分子的复制1.概念:以亲代 DNA 为模板合成子代 DNA 的过程。2.时间:有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期。3.场所:主要在细胞核。4.过程:解旋 (1)需要细胞提供能量(2)需要解旋酶的作用(3)结果:把两条螺旋的双链解开 -6-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一
4、 二 三 四 合成子链 (1)模板:解开的每一段母链(2)原料:四种脱氧核苷酸(3)酶:DNA 聚合酶等(4)原则:碱基互补配对原则 形成子代 DNA:每一条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。5.条件(4 个):模板、原料、能量、酶等。6.结果:1 个 DNA2 个子代 DNA。7.意义:使遗传信息从亲代传给子代,保持遗传信息的连续性。8.特点:半保留复制和边解旋边复制。-7-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 二 三 四 9.准确复制的原因:
5、DNA 的双螺旋结构提供精确的模板;碱基互补配对原则保证了复制的准确进行。自主思考和亲代 DNA 相比,子代 DNA 的组成成分一定是全新的吗?提示:不是,子代 DNA 的两条链中,一条为直接来自亲代 DNA 的母链,一条是以亲代 DNA 母链为模板合成的子链。-8-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 三 四 二 三、基因与 DNA、染色体的关系1.每个 DNA 分子上有多个基因,基因是有遗传效应的 DNA 片段。2.每条染色体上有多个基因,基因在
6、染色体上呈线性排列。-9-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 JICHU ZHISHI基础知识 首 页 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 SUITANG LIANXI随堂练习 一 三 四 二 四、DNA 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(1)多样性:碱基排列顺序的千变万化。(2)特异性:每一个 DNA 分子有特定的碱基排列顺序。(3)稳定性: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 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。-10-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段
7、 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究点一 探究点二 易错点排查 探究点一 DNA 复制的过程和规律问题导引女性子宫癌细胞中最长的 DNA 分子可达 36 mm,DNA 复制速度约为 4 m/min,但复制过程仅需 40 min 左右。(1)简述女性子宫癌细胞中 DNA 复制的大体过程和所需的基本条件。(2)按 DNA 分子长度为 36 mm、复制速度为 4 m/min 计算,DNA 从一端复制到另一端约需多长时间?你的计算结果是否与“40 min”矛盾?从中你能对 DNA 复制的规律作出猜想吗?提示:
8、(1)DNA 复制的大体过程:解旋合成子链形成子代 DNA。DNA 复制所需的基本条件:模板、原料、能量和酶等。(2)900 min,该结果与“40 min”矛盾。40 min 远比 900 min 小,说明人的 DNA 不是从一端复制到另一端,可能有多个复制起点,而且是双向复制。-11-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究点一 探究点二 易错点排查 名师精讲 1.理解 DNA 复制(1)复制的场所。DNA 复制的主要场所是细胞核,在拟核、线粒体、
9、叶绿体中也进行DNA 的复制。(2)外界条件对 DNA 复制的影响。DNA 复制的过程中,需要酶的催化和 ATP 供能,凡是影响酶活性的因素和影响细胞呼吸的因素,都会影响 DNA 的复制过程。(3)DNA 能准确复制的原因。一般情况下,DNA 能准确地进行复制,其原因有两个:一是 DNA 具有独特的双螺旋结构,能为复制提供精确的模板;二是 DNA 具有碱基互补配对的能力,能够使复制准确无误地进行。特别提醒在特殊情况下,在外界因素和生物内部因素的作用下,可能造成碱基配对发生差错,引起基因突变。-12-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 ZHONGDIAN NANDIAN重点难
10、点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究点一 探究点二 易错点排查(4)DNA 的半保留复制特点。新合成的每个 DNA 分子中,都保留了原来 DNA 分子中的一条链。(5)图示几个规律。半保留复制和边解旋边复制。-13-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究点一 探究点二 易错点排查 真核生物中一般是多起点双向复制。特别提醒从多个起点开始的复制不一定是同步的。每个起点的复制方向均为双向复制,即从起点向两
11、侧按相反方向复制。-14-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究点一 探究点二 易错点排查 2.半保留复制的验证:应用放射性同位素标记技术和密度梯度离心技术为了证明 DNA 分子的复制方式,1958 年米西尔逊(Meselson)和斯塔尔(Stahl)设计了一个非常精巧的实验。(1)实验材料:大肠杆菌(大约每 20 min 分裂一次,产生子代)。(2)实验方法:放射性同位素标记法和离心技术。(3)实验过程。用 15N 标记的 NH4Cl 培养大肠杆菌
12、,获得 15N/15N DNA。将大肠杆菌转移到含 14N 的普通培养液中培养。在不同时刻收集大肠杆菌并提取 DNA。将提取的 DNA 进行离心,记录离心后试管中 DNA 的位置。-15-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究点一 探究点二 易错点排查(4)实验预期。离心后出现 3 条 DNA 带:重带(密度最大,最靠近试管底部):两条链都为 15N 标记的亲代双链DNA(15N/15N)。杂交带(密度居中,位置也居中,也称中带):一条链为 15N、
13、另一条链为 14N 标记的子代双链 DNA(15N/14N)。-16-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究点一 探究点二 易错点排查 轻带(密度最小,离试管底部最远):两条链都为 14N 标记的子代双链DNA(14N/14N)。如下图所示。(5)结论:上述实验证明,在新合成的每个 DNA 分子中,都保留了原来DNA 分子中的一条链,因此,这种复制方式又被称为 DNA 半保留复制。-17-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 ZHO
14、NGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究点一 探究点二 易错点排查【例题 1】用 15N 标记含有 100 个碱基对的 DNA 分子,其中有胞嘧啶60 个,该 DNA 分子在 14N 的培养基中连续复制 4 次,其结果不可能是()A.含有 15N 的 DNA 分子占 1/8B.含有 14N 的 DNA 分子占 7/8C.复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸 600 个D.复制结果共产生 16 个 DNA 分子-18-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首
15、页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究点一 探究点二 易错点排查 解析:16 个 DNA 分子都是含 14N 的,比例为 100%;只含 14N 的 DNA 有14 个,占 7/8。根据有关公式可求出该 DNA 分子中含 40 个 A,复制 4 次需 A的数量=(24-1)40=600(个)。答案:B典型方法解答此类题目,至少注意两点:审清标记的对象是亲代 DNA 的两条链、一条链,还是 DNA 复制的原料即各种脱氧核苷酸。掌握 DNA 复制过程消耗某种脱氧核苷酸数量的计算公式。设亲代 DNA 分子中含有某种脱氧核苷酸 m 个,则:a.经过 n 次复制
16、共需消耗游离的该种脱氧核苷酸 m(2n-1)个。b.第 n 次复制时,共需消耗游离的该种脱氧核苷酸 m2n-1 个。-19-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究点一 探究点二 易错点排查 探究点二基因、DNA、染色体的关系问题导引玉米每条染色体含有 1 个 DNA 分子(不考虑复制后的状态)并承载着735 个左右的基因(平均值)。(1)总结 DNA 和基因的数量关系。(2)DNA 和基因均属于对遗传物质的描述,两种描述的侧重点有何不同?(3)描述基
17、因、DNA 和染色体的关系。提示:(1)每个 DNA 分子有许多个基因。(2)“DNA”侧重于遗传物质的化学本质,“基因”侧重于遗传物质的生物学功能。(3)基因是有遗传学效应的片段,每个 DNA 上有多个基因;染色体是基因和 DNA 的主要载体,每条染色体上有 1 个 DNA 的(复制后为 2 个)和多个基因。-20-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究点一 探究点二 易错点排查 名师精讲 1.基因与 DNA 关系概括特别提醒遗传物质是 DNA,遗
18、传信息是指基因中碱基对的排列顺序。基因并不都在染色体上,在细胞质内也含有 DNA,其上也会有基因。基因和 DNA 一样为双螺旋结构,含有两条脱氧核苷酸链。-21-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究点一 探究点二 易错点排查 2.染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系 关系内容基因与脱氧核苷酸基因的基本组成单位是脱氧核苷酸,基因中脱氧核苷酸的排列顺序称为遗传信息基因与 DNA基因是有遗传效应的 DNA 片段,每个 DNA 分子上有很多个基因基因与染
19、色体基因在染色体上呈线性排列,染色体是基因的主要载体-22-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究点一 探究点二 易错点排查【例题 2】下列有关基因的叙述,正确的是()A.基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位B.经测定一个由 n 个脱氧核苷酸构成的 DNA 分子中,包含了 m 个基因,则每个基因的平均长度为 2个脱氧核苷酸对C.人体细胞内的基因全部位于染色体上D.基因中脱氧核苷酸的排列顺序就是遗传信息,只能通过减数分裂传递给后代解析:基因
20、是有遗传效应的 DNA 片段,是控制生物性状的结构单位和功能单位。一个 DNA 分子上有许多个基因,但并非基因与基因紧密相连,那些没有遗传效应的 DNA 片段并不是基因,因此 B 项中基因的平均长度小于 2个脱氧核苷酸对。人体细胞内的基因主要在染色体上,线粒体 DNA 分子上也有少量基因。有性生殖的生物通过减数分裂将遗传信息传递给下一代;无性生殖的生物通过有丝分裂将遗传信息传递给下一代。答案:A-23-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究点一 探究
21、点二 易错点排查 判断正误(正确的画“”,错误的画“”)。1.DNA 进行复制时,先彻底解旋,然后再进行复制。()提示:DNA 复制的特点之一是边解旋边复制。2.DNA 一旦完成复制,母链不复存在。()提示:DNA 一旦完成复制,亲代 DNA 不复存在,但亲代 DNA 的母链仍然存在。3.只要提供模板、原料、能量和酶,DNA 就能顺利复制。()提示:DNA 复制并非仅仅需要模板、原料、能量和酶四种条件。4.DNA 复制是细胞进行分裂的前提条件。()提示:-24-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 首 页 JICHU ZHISHI基
22、础知识 SUITANG LIANXI随堂练习 探究点一 探究点二 易错点排查 5.基因是 DNA 分子的单链片段。()提示:基因是有遗传效应的 DNA 片段,和完整的 DNA 一样,基因也是由两条链构成的。6.染色体不是基因和 DNA 的唯一载体。()提示:7.在绿色荧光蛋白基因中,碱基对的排列是随机的。()提示:基因中的碱基对序列具有特异性。-25-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 12341.某个 DNA 分子的碱基总数中,腺嘌呤为 200 个,
23、复制数次后,消耗了周围环境中含有腺嘌呤的脱氧核苷酸 3 000 个,该 DNA 分子复制了几次(是第几代)?()A.三次(第三代)B.四次(第四代)C.三次(第四代)D.四次(第五代)解析:根据题目,若设复制次数为 n,则(2n-1)200=3 000,解得 n=4。复制了四次,应为第五代。答案:D-26-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 12342.假如某一含 31P 的 DNA 分子中含有 1 000 个碱基对,将该 DNA 分子放在用 32P
24、标记的脱氧核苷酸的培养液中培养让其复制 n 次,则子代 DNA 分子的平均相对分子质量比原来增加()A.1 000B.2 000C.1 000(2n-1)/2n-1D.1 000(2n-1)/2n解析:DNA 的基本组成单位为脱氧核苷酸,用 32P 标记后,每一个基本组成单位的相对分子质量增加 1,所以一个 DNA 分子的相对分子质量共增加 2 000。复制 n次后共增加 2 000(2n-1),则子代 DNA 的平均相对分子质量比原来增加 2 000(2n-1)/2n=1 000(2n-1)/2n-1。答案:C-27-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 SUITANG L
25、IANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN重点难点 12343.下列对染色体、DNA、基因三者关系的叙述,错误的是()A.每条染色体上含有一个或两个 DNA,DNA 分子上含有多个基因B.都能复制、分离和传递,且三者行为一致C.三者都是生物细胞的遗传物质D.生物的传宗接代中,染色体的行为决定着 DNA 和基因的行为解析:染色体是遗传物质的载体,不是遗传物质。答案:C-28-第3、4节 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 SUITANG LIANXI随堂练习 首 页 JICHU ZHISHI基础知识 ZHONGDIAN NANDIAN
26、重点难点 4.(多选)下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法,不正确的是()A.在 DNA 分子结构中,与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸和一个碱基B.基因是具有遗传效应的 DNA 片段,一个 DNA 分子上含有许多个基因C.一个基因含有许多个脱氧核苷酸,基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的D.染色体是 DNA 的主要载体,一条染色体上含有 1 个 DNA 分子解析:在 DNA 分子结构中一个脱氧核糖连接一个碱基,但磷酸则是多数连着两个,因为脱氧核苷酸是相连的,脱氧核糖与磷酸交替连接形成基本的骨架结构。只有 DNA 的两端分别存在一个脱氧核糖只连着一个磷酸。一条染色体上含有 1 个或 2 个 DNA 分子。答案:AD1234