2019-2020学年新教材高中生物 第3章 基因的本质 第3节 DNA的复制 第4节 基因通常是有

第3、4节DNA的复制、基因通常是有遗传效应的DNA片段学有目标——新课程标准必明1.说明DNA复制方式的假说及实验证据。2.概述DNA复制的过程和意义。3.描述DNA分子中碱基的排列顺序编码了遗传信息。4.举例说明多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。记在平时——核心语句必背1.DNA复制需要DNA模板、4种脱氧核苷酸为原料以及酶和能量等。2.DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制。3.DNA通过复制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。4.遗传信息蕴藏在DNA中4种碱基的排列顺中。5.基因通常是有遗传效应的DNA片段，对少数病毒而言，基因是有遗传效应的RNA片段。[理清主干知识]一、DNA分子的复制1．对DNA复制的推测(1)提出者：。(2)假说：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的断裂，解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根据原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。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。沃森和克里克氢键碱基互补配对半保留复制2．DNA半保留复制的实验证据(1)实验材料：。(2)实验方法：运用了技术。(3)实验过程大肠杆菌同位素标记(4)实验结果①复制一次产生的DNA分子中，一条链含14N，另一条链含15N，DNA分子密度居中。②复制两次产生的DNA分子中，有两个DNA分子双链均含，另两个DNA分子中一条链含15N，另一条链含14N。(5)实验结论：DNA的复制方式为。14N半保留复制3．DNA复制的过程(1)相关知识归纳总结概念以亲代_____为模板合成子代DNA的过程时间有丝分裂____和减数第一次分裂前的间期场所主要是______条件模板、____、能量、酶等特点__________、____________意义通过复制将________从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的_______DNA间期细胞核原料半保留复制边解旋边复制遗传信息连续性(2)复制的过程(3)准确复制的原因①DNA分子独特的结构，为复制提供了精确的模板。②通过，保证了复制能够准确地进行。二、基因通常是有遗传效应的DNA片段1．一个DNA分子上有个基因。构成基因的碱基数DNA分子的碱基总数。2．遗传信息蕴藏在之中。3．DNA分子具有和，这是生物体多样性和特异性的物质基础。4．基因通常是有遗传效应的片段，对少数病毒而言，基因是有遗传效应的片段。双螺旋碱基互补配对许多小于4种碱基的排列顺序多样性特异性DNARNA[诊断自学效果]1．判断下列叙述的正误(1)DNA复制是以DNA的一条链为模板进行的。()(2)DNA分子复制时总是先解旋后复制，而且每个子代DNA分子中都保留了一条母链。()(3)DNA复制时，严格遵循A—U、C—G的碱基互补配对原则。()(4)DNA的遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序中。()(5)碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。()(6)任何生物的基因都是有遗传效应的DNA片段。()×√××√×2．下列关于探究DNA复制方式的实验说法，错误的是()A．要获得15N/15N-DNA应先将大肠杆菌在含15NH4Cl的培养基中生长若干代B．用噬菌体直接在培养基中培养，提取DNA更方便C．实验采用了同位素标记技术和离心技术D．实验证明了DNA复制是以半保留方式进行的解析：要获得15N/15N-DNA应先将大肠杆菌在含15NH4Cl的培养基中生长若干代，A正确；噬菌体是细菌病毒，寄生于活细胞才能生存，噬菌体不能直接在培养基中培养，B错误；该实验采用了同位素标记技术和离心技术，C正确；该实验证明了DNA复制是以半保留方式进行的，D正确。答案：B3．(2019·扬州期中)下列关于DNA分子复制的叙述，错误的是()A．以脱氧核苷酸为原料B．需要解旋酶和能量C．边解旋边复制，复制出的子代DNA与亲代完全一样D．在DNA聚合酶的作用下，模板链和子链之间形成氢键解析：DNA分子复制以4种游离的脱氧核苷酸为原料，A正确。复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶的催化并且消耗ATP，B正确。从结果看，DNA的复制方式为半保留复制；从过程看，DNA的复制方式为边解旋边复制，由于以DNA双链为模板，遵循碱基互补配对原则，所以复制出的子代DNA与亲代完全一样，C正确。在DNA聚合酶的作用下，形成磷酸二酯键而不是氢键，D错误。答案：D4．下列关于基因、DNA和染色体关系的说法中，错误的是()A．染色体是基因的主要载体B．一条染色体上只有一个DNA分子C．一个DNA分子上有许多个基因D．基因上脱氧核苷酸的排列顺序蕴藏着遗传信息解析：染色体是基因的主要载体，A正确；一条染色体含有1个或2个DNA分子，B错误；基因通常是有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上有许多个基因，C正确；基因上脱氧核苷酸的排列顺序蕴藏着遗传信息，D正确。答案：B新知探究一DNA的复制[在探究中学通]1．DNA半保留复制的实验证据(1)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。(2)实验假设：DNA以复制。(3)实验预期：离心后应出现3条DNA带。①重带(密度最大)：两条链都为标记的亲代双链DNA。②中带(密度居中)：一条链为标记，另一条链为标记的子代双链DNA。半保留的方式15N14N15N③轻带(密度最小)：两条链都为标记的子代双链DNA。(4)实验过程14N(5)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→。(6)实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。1/2轻带、1/2中带2．据DNA分子复制的过程图解回答(1)DNA复制的时期：真核生物的核DNA复制通常发生在细胞分裂的。(2)DNA复制的细胞：有丝分裂或减数分裂的细胞进行DNA的复制；蛙的红细胞进行无丝分裂，进行DNA的复制；哺乳动物成熟的红细胞，进行DNA的复制。(均填“会”或“不会”)间期会会不会(3)DNA复制的场所：真核生物DNA复制的场所有；原核生物DNA复制的场所主要是。(4)DNA复制时有模板链，两条模板链是亲代DNA通过形成的。(5)子代DNA是(亲代DNA链)与其相应的结合形成的，可采用检测母链、子链。(6)DNA复制的条件：模板、(原料)、(酶)、(能量)等。细胞核、线粒体、叶绿体拟核两条解旋母链子链同位素标记技术四种脱氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶ATP[在深化中提能]DNA复制的相关知识归纳(1)场所：主要场所是细胞核，但在拟核、线粒体、叶绿体中也能进行DNA复制。(2)能进行DNA复制的生物：一切以DNA为遗传物质的生物。(3)真核生物细胞核中DNA复制发生的时间：在有丝分裂间期或减数分裂Ⅰ前的间期。(4)DNA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。①解旋酶：破坏碱基间的氢键。②DNA聚合酶：连接游离的脱氧核苷酸。③DNA连接酶：连接DNA片段。(5)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Ⅱ后期着丝粒分裂时分开，分别进入两个子细胞中。[典例1](2019·咸阳期末)如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，相关叙述错误的是()A．由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制B．DNA在复制过程中先全部解旋，再复制C．从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的D．解旋酶能使双链DNA解开，且需要消耗ATP[解析]DNA分子复制时都保留了原来DNA分子中的一条链，这种方式叫作半保留复制，A正确；DNA在复制过程中，边解旋边进行半保留复制，在较短的时间内形成DNA分子，B错误；DNA分子的两条链是反向平行的，而复制的时候只能从5′端向3′端延伸，所以两条子链合成方向相反，C正确；解旋酶能打开双链间的氢键，使双链DNA解开，需要消耗ATP，D正确。[答案]B[典例2](2019·太原月考)用15N标记亲代大肠杆菌，然后转至以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养，已知细菌繁殖一代需20min，实验过程中，每隔20min收集并提取DNA进行离心，如图是两次收集的子代DNA离心结果模拟示意图。下列有关叙述正确的是()A．乙结果的出现需要40minB．丁中两层DNA所含的氢键数相等C．丙中每个DNA中碱基排列顺序不同D．随着繁殖次数的增加，丙图所示位置的条带将会消失[解析]由于DNA复制方式是半保留复制，所以乙结果中不应该出现只有15N标记的DNA，A错误；由于DNA复制产生的子代DNA相同，所以丁中两层DNA所含的氢键数相等，B正确；丙中每个DNA中碱基排列顺序相同，C错误；随着繁殖次数的增加，丙图所示位置的条带所占比例越来越小，但不会消失，D错误。[答案]B[在应用中落实]1．(2019·唐山期末)如图为真核细胞DNA复制过程模式图，相关分析错误的是()A．酶①为解旋酶，酶②为DNA聚合酶B．图示体现了边解旋边复制及半保留复制的特点C．在复制完成后，甲、乙可在有丝分裂后期、减数第一次分裂后期分开D．将该模板DNA置于15N培养液中复制3次后，含15N的DNA占100%解析：酶①作用于DNA的两条母链之间，使DNA双链的配对碱基之间的氢键断开，为解旋酶；酶②作用于DNA的母链和新合成子链之间，为DNA聚合酶，A正确。新形成的甲、乙两条DNA分子中均含有一条亲代DNA母链，符合半保留复制以及边解旋边复制的特点，B正确。在细胞分裂过程中，甲、乙两条DNA所携带的遗传信息相同，位于一条染色体的两条姐妹染色单体上，因此甲、乙的分离即为姐妹染色单体的分离，发生在有丝分裂后期、减数第二次分裂后期，C错误。将该模板DNA置于15N培养液中复制3次后，共产生DNA分子23＝8个，都含有15N，即含15N的DNA占100%，D正确。答案：C2．(2019·天津期末)将某哺乳动物的细胞放在含31P的培养基中连续培养数代后得到G0代细胞，然后将G0代细胞移至含有32P的培养基中培养，经过第1、2次细胞分裂后，分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2代细胞中提取出DNA，经密度梯度离心后得到的结果如图所示。下列说法错误的是()A．G0、G1、G2三代DNA离心后的试管分别对应的图是甲、乙、丁B．G2代在①②③三条带中DNA分子数目的比例为0∶1∶1C．条带①中DNA分子所含的同位素P是31P和32PD．条带②中DNA分子所含的同位素P是31P和32P解析：G0代细胞的DNA分子两条链中都含31P，应位于试管的上方“轻”的位置；G1是将G0代细胞移至含有32P的培养基中培养，细胞分裂一次获得的，DNA分子中都是一条链含31P、另一条链含32P，分布在试管的“中”的位置；G2是将G0代细胞移至含有32P的培养基中培养，经过第2次细胞分裂后获得的，答案：C在DNA分子中，一半DNA分子一条链含31P、另一条链含32P，分布在试管的“中”的位置，另一半DNA分子两条链都含32P，分布在试管的下方“重”的位置，A正确。根据A项分析可知，G2代在①②③三条带中DNA分子数目的比例为0∶1∶1，B正确。条带①中DNA分子所含的同位素P都是31P，C错误。条带②中DNA分子所含的同位素P是31P和32P，D正确。新知探究二基因通常是有遗传效应的DNA片段[在探究中学通]图甲表示果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：①每个DNA分子上有基因；②生物体内所有基因的碱基总数少于DNA分子的碱基总数。许多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