1、第3节 DNA的复制第4节 基因是有遗传效应的DNA片段学 习 目 标知 识 体 系1.概述DNA分子的复制。(重点、难点)2.举例说明基因是有遗传效应的DNA片段。(重点)3.应用数学方法说明DNA分子的多样性和特异性。(难点)4.说明基因和遗传信息的关系。(重点)01 探新知 自主梳理02 破重难 讲练互动03 固双基 当堂达标04 课后 巩固提升单元质量检测(三)(含第3章)一、对 DNA 分子复制的推测1假说：复制方式。2提出者：。3内容(1)解旋：DNA 分子复制时，DNA 分子的解开，互补碱基之间的断裂。(2)复制模板：DNA分子解开的原料：游离的4种原则：原则，重新形成(3)特点
2、：新合成的每个 DNA 分子中，都保留了原来 DNA 分子中的。半保留沃森和克里克双螺旋氢键两条单链脱氧核苷酸碱基互补配对氢键一条链二、DNA分子的复制1概念：以为模板合成的过程。2时间：细胞有丝分裂的和减数第一次分裂前的。3场所：DNA主要分布在内，是DNA复制的主要场所。亲代DNA子代DNA间期间期细胞核细胞核4DNA分子的复制过程5特点(1)过程：。(2)方式：。6准确复制的原因(1)DNA分子独特的结构提供了精确的模板。(2)通过保证了复制的准确进行。7意义：将从亲代传给子代，保证了的连续性。边解旋边复制半保留复制双螺旋碱基互补配对遗传信息遗传信息三、基因、DNA和染色体的关系1基因与
3、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预习小测1想一想不同的DNA分子在结构方面可能有哪些不同？提示：脱氧核苷酸的数目、碱基的排列顺序。2判一判(1)DNA的复制只发生于有丝分裂和减数第一次分裂前的间期()(2)DNA复制也需要消耗ATP()(3)DNA复制的原料是四种游离的核糖核苷酸()(4)DNA复制的特点是半保留复制和边解旋边复制()(5)遗传信息储存在四种碱基的排列顺序中()(6)DNA分子具有多样性和特异性都与遗传信
4、息有关()(1)图1中的酶1和酶2分别是什么酶？提示：酶1是解旋酶，酶2是DNA聚合酶。探究主体 1 DNA 的复制问题情境 根据图 1、图 2 思考下列问题：(2)图1中的a、b、c、d四条脱氧核苷酸链中，哪些链的碱基排列顺序是相同的？提示：a和c的碱基排列顺序相同，b和d的碱基排列顺序相同。(3)从图1中是否可以看出DNA复制是半保留复制？为什么？图1所示的特点还有什么？提示：是，因为两条母链进入到两个子代DNA分子中，新形成的子代DNA分子中只有一条链是亲代的母链。图中还能看出DNA分子是边解旋边复制。(4)DNA复制过程中，解旋酶和DNA聚合酶分别作用于图2中的哪个部位？(用字母表示)
5、提示：解旋酶作用于f，DNA聚合酶作用于e。巧记DNA的复制“一所，两期，三步，四条件”“一所”是指复制的场所主要是细胞核；“两期”是指复制的时期主要是有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期；“三步”是指“三个步骤”即解旋、形成子链、母链与子链形成新的DNA分子；“四条件”是指原料、模板、能量和酶。易错警示有关DNA复制的三点提醒(1)亲代DNA分子的两条链都可作为模板，以脱氧核苷酸为原料，在DNA聚合酶的催化下合成新的子链。(2)解旋与复制同时进行，并非双螺旋全部解开后复制。(3)一般情况下，DNA分子可准确复制，但也可能发生差错，如发生基因突变。1rep蛋白在某DNA复制过程中具有解旋的功
6、能。下列相关叙述中，错误的是()Arep蛋白解旋断开了A与C、T与G之间形成的氢键BDNA结合蛋白可防止DNA单链重新形成双链C图示体现了DNA复制中边解旋边复制和半保留复制的特点D正常情况下，复制形成的两个DNA分子完全相同解析：根据rep蛋白的功能可推断出，rep蛋白能破坏A与T，C与G之间形成的氢键，A错误；DNA结合蛋白缠绕在DNA单链上，可防止单链重新形成双链，B正确；DNA复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点，C正确；正常情况下，一个DNA分子复制结束后可形成两个完全相同的DNA分子，D正确。答案：A2女性子宫瘤最长的DNA分子可达36 mm，DNA复制速度约为4 m/min，但
7、复制过程仅需40 min左右即可完成，这可能是因为()A边解旋边复制B只有一个复制起点，但解旋之后可以向着两个方向复制C以半保留方式复制D复制起点多，分段同时复制解析：真核细胞中的DNA分子复制起点多，并且同时复制，所以比较迅速。答案：D提示：2n个。2一个DNA分子复制n次之后，形成的子代DNA分子中，有多少个DNA分子含有亲代DNA分子的脱氧核苷酸链？子代DNA分子中全部的脱氧核苷酸链中，新形成的脱氧核苷酸链所占的比例是多少？提示：2个；(2n12)/2n1。探究主体 2 DNA 复制中的相关计算问题情境 1.一个 DNA 分子经过 n 次复制，形成多少个子代 DNA 分子？3假如一个DN
8、A分子中有m个腺嘌呤(A)，则：(1)该DNA分子复制n次需要多少个腺嘌呤？提示：(2n1)m。(2)该DNA分子第n次复制需要多少个腺嘌呤？提示：(2n1)m。DNA分子复制中相关计算题的规律总结DNA分子的复制方式为半保留复制，若将一个被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养(复制)n代，其结果分析如图所示。1DNA分子数(1)子代DNA分子总数：2n个。(2)含15N的DNA分子数：2个。(3)含14N的DNA分子数：2n个。(4)只含15N的DNA分子数：0个。(5)只含14N的DNA分子数：(2n2)个。2脱氧核苷酸链数(1)子代DNA分子中脱氧核苷酸链数：2n1条。(2)含
9、15N的脱氧核苷酸链数：2条。(3)含14N的脱氧核苷酸链数：(2n12)条。3DNA复制消耗游离的脱氧核苷酸数的计算设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个，则：(1)经过n次复制，共需消耗游离的该种脱氧核苷酸为m(2n1)个。(2)在第n次复制时，共需消耗游离的该种脱氧核苷酸为m2n1个。易错警示(1)运用DNA半保留复制特点分析被标记DNA分子的比例时，应注意求的是DNA分子数，还是脱氧核苷酸链数；还应注意培养液中化学元素的转换。(2)运用DNA半保留复制特点解决消耗某种脱氧核苷酸的数量问题时，应注意亲代DNA分子的两条母链被保留下来，不需要消耗原料。1将在含15NH4Cl的培养液中培养
10、若干代的某真核细胞转移到含14NH4Cl的培养液中培养，让细胞连续进行有丝分裂，并进行密度梯度离心，则下列说法中不正确的是()A细胞经过一次分裂和离心后，DNA位于试管的中层B细胞经过两次分裂和离心后，一半DNA位于试管的中层，另一半DNA位于上层C细胞经过三次分裂和离心后，3/4的DNA位于试管的中层，1/4的DNA位于试管的上层D该实验可以证明DNA的复制是半保留复制解析：细胞经过一次分裂和离心后，所形成的每个子代DNA分子中的两条链中一条链含15N，另一条链含14N，位于试管的中层，A项正确；细胞经过两次分裂和离心后，一半DNA位于试管的中层，另一半DNA位于上层，B项正确；细胞经过三次
11、分裂和离心后，有3/4的DNA位于试管的上层，1/4的DNA位于试管的中层，C项错误；该实验可以证明DNA的复制是半保留复制，D项正确。答案：C2一个用15N标记的DNA分子片段中含有50个碱基对，其中一条链中TA占40%。若将该DNA分子放在含14N的培养基中连续复制3次，下列相关叙述正确的是()A该DNA分子的另一条链中TA占60%B该DNA分子中含有碱基A的数目为40个C该DNA分子中第3次复制时需要消耗120个游离的GD经3次复制后，子代DNA分子中含14N的DNA单链占全部DNA单链的比例为1/8解析：在双链DNA分子中，两条链中AT或CG所占比例相等；故该DNA分子的另一条链中TA
12、也占40%，A错误；整个DNA分子中AT，因此该DNA分子中含有的碱基A数目为50240%1/220(个)，B错误；该DNA分子中所含碱基G的数目为(502202)1/230(个)，故第3次复制时，需要消耗游离的碱基G的数目为30231120(个)，C正确；经过3次复制后，子代DNA分子中含有14N的DNA单链占全部DNA单链的比例为(822)/(82)7/8，D错误。答案：C3将全部DNA分子双链经32P标记的雄性动物细胞(染色体数为2N)置于不含32P的培养基中培养。经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞，检测子细胞中的标记情况。下列推断正确的是()A若进行有丝分裂，则含32P染色体的子细胞
13、比例一定为1/2B若进行减数分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1C若子细胞中的染色体都含32P，则一定进行有丝分裂D若子细胞中的染色体不都含32P，则一定进行减数分裂解析：解答本题的关键是结合有丝分裂、减数分裂的相关知识分析DNA复制后各DNA链的走向。若进行有丝分裂，第一次有丝分裂后，子细胞中都含有32P标记；当细胞处于第二次分裂后期时，染色单体随机分开，带有32P标记的染色体也随机进入2个细胞，所以经过连续两次细胞分裂后产生的4个子细胞中，含32P染色体的子细胞可能为2个或3个或4个，A错误；若进行减数分裂，经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞，说明DNA只复制一次，因此含32P染色
14、体的子细胞比例一定为1，B正确；若子细胞中的染色体都含32P，则进行的是减数分裂，C错误；若子细胞中的染色体不都含32P，则一定不是进行减数分裂，D错误。答案：B方法技巧画图法解决染色体和DNA复制问题操作如下：第一步：画出含有染色体的细胞图，并画出相应染色体上的DNA分子。第二步：用不同颜色区分特殊链或将有关信息标在线段上。如图：第三步：与题结合，处理问题，必须分清含有同位素标记的是DNA的单链还是双链。提示：不是，因为线粒体和叶绿体中也含有DNA。2一条染色体上有几个DNA分子？一个DNA分子中有很多个基因，这些基因是不是连续排列的？提示：一条染色体上有1个或2个DNA分子。DNA分子中基
15、因并非是连续排列的，基因之间有一些碱基序列不属于基因。3如果由2 000个脱氧核苷酸构成一个基因，则可能有多少种脱氧核苷酸排列顺序？由此可说明DNA(基因)具有什么特性？某个基因中有2 000个脱氧核苷酸，则该基因中有多少种脱氧核苷酸排列顺序？提示：41 000种。多样性。1种。探究主体 3 基因的概念问题情境 1.对于真核细胞而言，染色体是不是 DNA 的唯一的载体？为什么？1理解“基因”概念(1)从本质上看，基因是有遗传效应的DNA片段。(2)从结构上看，基因是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。(3)从功能上看，基因是遗传物质的结构和功能的基本单位。(4)从位置上看，基因在染色体上呈线性排
16、列。2脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系易错警示(1)基因是有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上有许多个基因，但这些基因只占DNA的一小部分，其余为大量的“空白”区域。(2)如果将一个DNA分成若干段，这些DNA片段中，有的能控制生物的性状，即能控制蛋白质的合成，能控制生物性状的DNA片段就是有遗传效应的DNA片段，即基因。有的不能控制生物的性状，即不能控制蛋白质的合成，不能控制生物性状的DNA片段没有遗传效应，不能称为基因。1下列关于基因、DNA和染色体的叙述正确是()ADNA分子只存在于染色体上B每条染色体只含有一个DNA分子C一个DNA分子中只含有一个基因D基因不同，其脱氧核苷酸
17、序列不同解析：DNA分子主要存在于染色体上，少数存在于叶绿体、线粒体中，A错误；每条染色体未复制时含有一个DNA分子，复制后含有2个DNA分子，B错误；基因是具有遗传效应的DNA片段，1个DNA分子中含有许多基因，C错误；基因具有特异性，体现在脱氧核苷酸的序列上，故基因不同其脱氧核苷酸序列不同，D正确。答案：D2如图表示果蝇某一条染色体上的几个基因，相关叙述不正确的是()A观察图示可知，基因在染色体上呈线性排列B图示DNA中只有部分脱氧核苷酸序列能编码蛋白质C每个基因均由多个脱氧核糖核苷酸组成D由图可知染色体是生物体内基因的唯一载体解析：图示中一条染色体含多个基因，呈线性排列。分析题图可知，基
18、因在染色体上是不连续的，染色体上存在不编码蛋白质的核苷酸序列，基因是具有遗传效应的DNA片段，每个基因均由多个脱氧核苷酸组成。染色体不是基因的唯一载体，线粒体和叶绿体中也有基因。答案：D夯实生命观念1DNA复制的主要场所是细胞核。2DNA复制的原料是四种游离的脱氧核苷酸，酶有解旋酶和DNA聚合酶。3DNA复制的特点是半保留复制和边解旋边复制。4DNA复制可将亲代的遗传信息传递给子代，从而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碱基排列顺序的千变万化构成了DNA分子的多样性，而碱基的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性。注重语言表达1教材P53“侧栏思考题”：如何
19、在实验中区分亲代与子代的DNA分子？提示：本实验是根据半保留复制原理和DNA密度的变化来设计的。在本实验中根据试管中DNA带所在的位置就可以区分亲代与子代的DNA了。2教材P54如何保证DNA复制的准确性？提示：一般情况下，DNA分子能准确地进行复制。原因是DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。1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分子解析：解旋酶可断裂碱基对之间的氢键，进而打开
20、双螺旋，而不是将DNA分子水解成脱氧核苷酸，A错误；DNA复制过程是边解旋边复制，即解旋和复制是同时进行的，B正确；解旋后的两条单链都可以作为DNA复制的模板，C错误；子代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。答案：B2下列关于DNA复制的叙述，正确的是()A在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制B一个DNA通过一次复制后产生四个DNA分子CDNA双螺旋结构全部解链后，开始DNA的复制D单个脱氧核苷酸在DNA水解酶的作用下连接合成新的子链解析：DNA复制可发生在细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，A正确；一个DNA通过一次复
21、制后产生两个DNA分子，B错误；DNA边解旋边复制，C错误；单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链，D错误。答案：A3海蜇能发出绿色荧光是因为海蜇细胞内有绿色荧光蛋白基因，转基因实验表明，转入了该基因的老鼠在紫外线的照射下，也能发出绿色荧光。这一现象说明基因()A在染色体上 B具有多样性C具有遗传效应D具有特异性解析：转入了海蜇的绿色荧光蛋白基因的转基因老鼠，在紫外线的照射下，也能够像海蜇一样发出绿色荧光，说明基因能控制荧光蛋白的合成，即基因具有遗传效应。答案：C4某DNA分子含有1 000个碱基对，其中腺嘌呤占碱基总数的30%。如果该DNA分子连续复制5次，则第5次复制时需要的
22、鸟嘌呤数量是()A1 600 B3 200C6 400D8 000解析：根据碱基互补配对原则，该DNA分子中鸟嘌呤占碱基总数的50%30%20%，则鸟嘌呤数目为1 000220%400个；该DNA分子连续复制5次，则第5次复制时需要的鸟嘌呤数量是(251)4006 400个。答案：C5若将某细胞的一个DNA分子进行标记，然后把它放在没有标记的培养基中培养，该细胞连续进行3次有丝分裂，则含有标记的细胞占所有细胞的比例为()A1/4B1/8C1/16D1/32解析：根据题意可知，细胞的一个DNA分子进行标记，然后把它放在没有标记的培养基中培养，细胞连续进行3次有丝分裂，共形成238个细胞，DNA分
23、子复制为半保留复制，则含有标记的细胞只有2个，即含有标记的细胞占所有细胞的比例为2/81/4。答案：A6如图表示真核细胞内某物质的合成过程，请回答以下问题：(1)图示表示_过程，主要在_进行，需要的原料是_。(2)DNA分子解旋时，需要_和_，破坏碱基对之间的氢键。(3)一个细胞周期中，所示过程在每个起点起始_次。解析：(1)(2)DNA分子复制时，首先在解旋酶的作用下，由ATP提供能量使碱基对之间的氢键断裂。需要脱氧核苷酸作为原料，还需要DNA聚合酶参与，形成新的DNA分子。(3)在一个细胞周期中，DNA分子只在分裂间期复制一次。答案：(1)DNA复制 细胞核 脱氧核苷酸(2)解旋酶 能量(3)一04 课后 巩固提升单元质量检测(三)(含第3章)