2019-2020学年高中生物 第3章 基因的本质 第3节 DNA的复制 第4节 基因是有遗传效应的

第3章基因的本质第3节DNA的复制第4节基因是有遗传效应的DNA片段第3章基因的本质1．理解DNA分子的复制。(重点)2.说出DNA与基因、遗传信息间的关系。(重、难点)3．理解基因多样性和特异性的原因。(重、难点)知识点一DNA复制的过程分析1．DNA半保留复制的实验证据(1)实验材料：_____________。(2)实验方法：运用______________技术。阅读教材P52～P54大肠杆菌同位素示踪(3)实验过程用____标记细菌的DNA↓转入以含14N物质为唯一氮源的培养液中↓一段时间收集细菌，提取____，进行密度梯度离心15NDNA(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2．DNA分子复制的过程(1)概念：以____________为模板合成子代DNA的过程。(2)时间：细胞有丝分裂的___________________和减数____________________。(3)条件项目内容模板亲代DNA分子的两条单链原料游离的4种_________________能量________酶解旋酶、DNA聚合酶等亲代DNA间期第一次分裂前的间期脱氧核苷酸ATP(4)过程：解旋→合成子链→重新螺旋，形成子代DNA。(5)结果：形成两个与亲代DNA分子完全相同的子代DNA分子。(6)特点：边解旋边复制、________复制。(7)准确复制的原因①DNA分子独特的___________________，为复制提供了精确的模板。半保留双螺旋结构②通过_____________________，保证了复制准确无误地进行。(8)意义：将遗传信息从亲代传给了子代，从而保持了___________________的连续性。碱基互补配对遗传信息(1)能够进行DNA复制的生物：一切以DNA为遗传物质的生物。(2)DNA复制的场所：细胞生物DNA复制的主要场所是细胞核，但在拟核、线粒体、叶绿体中也能进行DNA复制；病毒的DNA复制发生在宿主细胞内。(3)真核生物细胞核中DNA复制发生的时间：体细胞中发生在有丝分裂间期；有性生殖过程中发生在减数第一次分裂前的间期。(4)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解旋酶的作用是破坏碱基间的氢键。②DNA聚合酶的作用是连接游离的脱氧核苷酸。(5)DNA分子的复制往往是从多个起点同时进行的，如图：1.(2019·福建龙岩期末)某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl。a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是()A．本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术B．a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的C．b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是14N－15N－DNAD．实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制解析：选B。由题意“培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl”和“条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置”可知，本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术，A正确；分析图示可知，a管中的DNA密度最大，表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的，B错误；b管中的DNA密度介于a、c管中的之间，表明该管中的大肠杆菌的DNA都是14N－15N－DNA，C正确；实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制，D正确。2．下图为真核细胞DNA分子复制过程模式图。据图分析，下列相关叙述中错误的是()A．由图示可知，DNA分子复制的方式是半保留复制B．从图中可以看出合成两条子链时，DNA聚合酶移动的方向是相反的C．子链合成的方向是一定的D．解旋需解旋酶及DNA聚合酶的催化，且需要消耗ATP解析：选D。由图示可以看出，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，DNA分子复制的方式为半保留复制；由图中的箭头可知，两条链上DNA聚合酶移动的方向是相反的；子链合成的方向是一定的，即只能从5′端向3′端延伸；图示解旋的过程中只有解旋酶的作用，而没有DNA聚合酶的参与。知识点二DNA复制的相关计算1．情境：某DNA分子中，含有p个碱基对，其中腺嘌呤为q个，该DNA分子用15N标记，其复制所需原料含14N，其连续复制n次。2．问题(1)DNA分子数分析子代DNA分子数________含15N的DNA分子数________含14N的DNA分子数2n只含14N的DNA分子数2n－22n2(2)脱氧核苷酸链数分析子代DNA中脱氧核苷酸链数________含15N的脱氧核苷酸链数________含14N的脱氧核苷酸链数2n＋1－22n＋12(3)消耗脱氧核苷酸数分析消耗胸腺嘧啶脱氧核苷酸数_______________消耗胞嘧啶脱氧核苷酸数________________(2n－1)q(2n－1)(p－q)1．DNA分子复制中相关计算的规律方法DNA分子复制为半保留复制，若将一个被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代，其结果分析如下：[提醒](1)子代DNA分子中，含14N的有2n个，只含14N的有(2n－2)个，做题时应看准是“含”还是“只含”。(2)无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个，占总数的比例为2/2n。(3)子代DNA分子的链中，总链数为2n×2＝2n＋1条。含15N的链始终是2条，占总数的比例为2/2n＋1＝1/2n。做题时，应看准是“DNA分子数”还是“链数”。2．画图法解决染色体和DNA复制的问题第一步：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。1．(2019·泰安高一检测)用15N标记含有100个碱基对的双链DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在含有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．复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个C．含有14N的DNA分子占7/8D．复制结果共产生16个DNA分子解析：选C。该DNA分子在14N培养基中连续复制4次，可得到24个DNA分子，其中含有15N的DNA分子占2/16，因为DNA分子复制为半保留复制，亲代DNA分子的两条链只可能进入两个子代DNA分子中，含有14N的DNA分子占100%，A正确，C错误；在含有100个碱基对的DNA分子中，若有胞嘧啶60个，则含有腺嘌呤的个数为100×2－60×22＝40个，则连续复制4次所需腺嘌呤脱氧核苷酸的数目为40×(24－1)＝600个，B正确；1个DNA分子经过4次复制，共产生24＝16个DNA分子，D正确。2．(2019·湖南教改共同体高一期中)如果把人的精原细胞核中的46个DNA分子用15N标记，此细胞在不含标记的环境中依次经过1次有丝分裂和1次减数分裂，则下列相关描述正确的是()A．在有丝分裂的后期，含有放射性的染色体有92条B．在减数第一次分裂后期，一个初级精母细胞中含有放射性的DNA有92个C．在减数第二次分裂中期，一个次级精母细胞中含放射性的DNA是46个D．形成的8个精细胞中，含有放射性的细胞最少占25%解析：选A。精原细胞中每个DNA都有15N，根据半保留复制可知，有丝分裂后期产生的92个DNA分子都有15N，A正确；经过有丝分裂产生的子细胞中，每个DNA都有放射性，但每个DNA只有一条链有放射性，因此减数第一次分裂后期，形成的46条染色体都有放射性，其中46个DNA有放射性，另外46个DNA没有，B错误；减数第二次分裂一个次级精母细胞中含放射性的DNA只有23个，C错误；减数分裂产生的8个细胞中，至少有4个含有放射性，占1/2，D错误。知识点三基因是有遗传效应的DNA片段1．基因与DNA分子的关系阅读教材P55～P572．DNA片段中的遗传信息(1)遗传信息：蕴藏在4种碱基的____________之中。(2)特点①多样性：碱基________千变万化。②特异性：每一个DNA分子的碱基有特定的________。排列顺序排列顺序排列顺序(3)与生物体多样性和特异性的关系①DNA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。②生物体的多样性和特异性是DNA分子多样性和特异性的客观体现。1．基因的内涵2．脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系四者之间的关系图：1．下图是果蝇某条染色体上的一段DNA分子的示意图。下列说法正确的是()A．白眼基因含有多个核糖核苷酸B．白眼基因是有遗传效应的DNA片段C．白眼基因位于细胞质内D．白眼基因的基本组成单位是4种碱基解析：选B。每个DNA分子上含有很多个基因，每个基因中含有许多个脱氧核苷酸，故A错误；基因是有遗传效应的DNA片段，其基本组成单位与DNA相同，即为脱氧核苷酸，脱氧核苷酸共有4种，故B正确，D错误；染色体是DNA的主要载体，白眼基因位于染色体上，是细胞核基因，故C错误。2．下图表示基因与染色体之间的关系，下列相关叙述错误的是()A．H是遗传物质的主要载体B．C的种类有五种C．E在H上呈线性排列D．E中的遗传信息在复制过程中严格遵循碱基互补配对原则解析：选B。细胞核中的遗传物质全部分布在染色体上，但细胞质中的遗传物质分布在线粒体和叶绿体中，所以说染色体是遗传物质的主要载体；因为D是构成DNA的基本单位——脱氧核苷酸，所以C(碱基)只有四种；基因是具有遗传效应的DNA片段，基因在染色体上呈线性排列；基因在复制过程中要严格遵循碱基互补配对原则，以确保遗传信息准确地传递给子代。核心知识小结[要点回眸]核心知识小结[规范答题]DNA复制发生在细胞分裂的间期。DNA复制需要DNA模板、4种脱氧核苷酸做原料以及酶和能量。DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制。核心知识小结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。基因是有遗传效应的DNA片段。DNA中碱基对的排列顺序表示遗传信息。DNA分子具有多样性、特异性和稳定性。本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放