搜索
1第3节DNA的复制第4节基因通常是有遗传效应的DNA片段1．运用演绎与推理的方法，阐释DNA复制的条件、过程与特点，提升科学思维能力。(科学思维)2.通过探究DNA复制的实验，掌握科学研究的方法，培养实验探究能力。(科学探究)3.举例说明基因是核酸的功能片段。说明基因和遗传信息的关系。(生命观念)一、DNA半保留复制的实验证据1．实验材料：大肠杆菌。2．实验方法：同位素标记技术。3．实验过程用含有15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，即用15N标记大肠杆菌的DNA将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的普通培养液中一段时间收集大肠杆菌并提取DNA，进行密度梯度离心，记录离心后试管中DNA的位置4．实验结果(1)复制一次产生的DNA中，一条链含14N，另一条链含15N，即15N/14N—DNA，DNA密度居中。(2)复制两次产生的DNA中，有两个DNA双链均含14N，即14N/14N—DNA，另两个DNA中一条链含15N，另一条链含14N，即15N/14N—DNA。5．实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的。二、DNA复制的过程1．概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。2．时间：细胞分裂前的间期。3．过程图析24．结果：形成两个与亲代DNA分子完全相同的子代DNA分子。5．特点：边解旋边复制、半保留复制。6．准确复制的原因(1)DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。(2)通过碱基互补配对，保证了复制准确无误地进行。7．意义：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。三、基因通常是有遗传效应的DNA片段1．说明基因与DNA关系的实例2．DNA片段中的遗传信息(1)遗传信息：蕴藏在4种碱基的排列顺序之中。(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分子的碱基有特定的排列顺序。3．基因：通常是有遗传效应的DNA片段。有些病毒的遗传物质是RNA，对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。3知识点一DNA的复制1．对DNA复制的拓展理解(1)复制的场所在自然状态下，生物的DNA均在细胞中复制原核生物拟核（主要）细胞质（如质粒）真核生物细胞核（主要）线粒体叶绿体病毒：在活的宿主细胞内(2)DNA的复制往往是从多个起点同时进行的，如下图：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。2．DNA复制的相关计算某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。过程如图。(1)DNA分子数子代DNA分子数2n含15N的DNA分子数2含14N的DNA分子数2n只含14N的DNA分子数2n－2(2)脱氧核苷酸链数4子代DNA中脱氧核苷酸链数2n＋1含15N的脱氧核苷酸链数2含14N的脱氧核苷酸链数2n＋1－2(3)消耗脱氧核苷酸数消耗胸腺嘧啶脱氧核苷酸数(2n－1)q消耗胞嘧啶脱氧核苷酸数(2n－1)(p－q)1．下列关于DNA复制的叙述，正确的是()A．在细胞分裂前的间期会发生DNA复制B．一个DNA通过一次复制后产生四个DNA分子C．DNA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答案：A2．下图为真核细胞DNA的复制过程模式图。据图分析，下列相关叙述错误的是()A．由图示可知，DNA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，即只能从5′端→3′端D．解旋需要解旋酶及DNA聚合酶的催化，且需要消耗ATP解析：选D。由题图可知，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复制的方式为半保留复制，A正确；由题图中的箭头可知，两条链上DNA聚合酶移动的方向是相反的，B正确；子链合成的方向是一定的，即只能从5′端向3′端延伸，C正确；题图所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，D错误。3．(2019·河北邢台高一期末)将在含15NH4Cl的培养液中培养若干代的某真核细胞转移5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位于试管的上层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答案：C4．(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＝16个DNA分子，其中含有15N的DNA分子占2/16，因为DNA复制的方式为半保留复制，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、D不符合题意，C符合题意；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不符合题意。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。如下图：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。6知识点二基因通常是有遗传效应的DNA片段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：5．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，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，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，C错误。6．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()7A．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，A正确；因为D是构成DNA的基本单位——脱氧核苷酸，所以C(碱基)的种类只有四种，B错误；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，C正确；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，D正确。核心知识小结[要点回眸][规范答题]DNA复制发生在细胞分裂前的间期。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。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。基因通常是有遗传效应的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。[随堂检测]1．(2019·太原高一检测)DNA分子复制时解旋酶作用于下列哪一结构()8解析：选D。解旋酶的作用是打开碱基对之间的氢键，使DNA双螺旋解开，A—U属于RNA上的碱基对，G—C属于DNA上的碱基对，D符合题意。2．(2019·潍坊高一检测)下列关于DNA复制的叙述，正确的是()A．DNA复制时，亲代DNA中只有一条链是模板B．精原细胞略微增大进行DNA复制C．DNA复制在核糖体上进行D．DNA复制时，以其周围游离的脱氧核糖核酸为原料解析：选B。DNA复制时，亲代DNA中的两条链都是模板，A项错误；精原细胞略微增大，说明细胞处于分裂前的间期，正在进行DNA复制，B项正确；DNA复制主要在细胞核中进行，蛋白质合成在核糖体上进行，C项错误；DNA复制时，以其周围游离的单体——脱氧核糖核苷酸为原料，D项错误。3．下图为某真核细胞中DNA复制过程的模式图，下列叙述错误的是()A．酶①和酶②均作用于氢键B．该过程的模板链是a、b链C．该过程可发生在细胞分裂前的间期D．DNA复制的特点是半保留复制解析：选A。由题图可知，酶①(解旋酶)使氢键断裂，而酶②(DNA聚合酶)催化形成磷酸二酯键，A错误；DNA复制过程的模板是亲代DNA的两条链，即a、b链，B正确；DNA复制过程发生在细胞分裂前的间期，C正确；由题图可知，新合成的两个DNA分子各保留亲代DNA分子的一条链，新合成一条链，即DNA复制的特点是半保留复制，D正确。4．(2019·湖南益阳期末)将大肠杆菌在含有15N标记的15NH4Cl培养液中培养后，再转移到含有14N的普通培养液中培养，8小时后提取DNA进行分析，得出含15N的DNA占9总DNA的比例为116，则大肠杆菌的分裂周期是()A．1.3小时B．1.6小时C．2.0小时D．4.0小时解析：选B。据题可知，用15N同位素标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基上连续繁殖，8小时后提取DNA进行分析，得出含15N的DNA占总DNA的比例为116，即子代的32个DNA分子中，含15N的DNA分子为2个，说明DNA复制了5次(25＝32)，所以细胞的分裂周期为8÷5＝1.6小时，B符合题意。5．(2019·甘肃天水一中模拟)下列有关真核生物基因的说法，正确的是()①基因通常是有遗传效应的DNA片段②基因的基本单位是核糖核苷酸③基因存在于细胞核、核糖体等结构中④基因表达时会受到环境的影响⑤DNA分子每一个片段都是一个基因⑥基因在染色体上呈线性排列⑦基因的分子结构首先由摩尔根发现A．①②③B．②④⑥C．①④⑥D．③④⑤解析：选C。基因的基本单位是脱氧核苷酸，②错误；基因不存在于核糖体中，③错误；基因通常是有遗传效应的DNA片段，⑤错误；基因的分子结构首先是由沃森和克里克提出的，⑦错误。6．分析下图实验过程，据图回答下列问题：10结果Ｆ(1)上述实验采用了____________________法。(2)该实验说明了DNA的复制是以________的方式进行的。答案：(1)放射性同位素标记(2)半保留[课时作业]A级·合格考通关区1．(2019·西安高一检测)下列有关真核细胞DNA分子复制的叙述，正确的是()A．复制形成的两个子代DNA分子共有2个游离的磷酸基团B．DNA复制完成后原先的DNA分子不复存在C．DNA聚合酶催化碱基对之间的连接D．复制过程中先全部解链，再进行半保留复制解析：选B。DNA分子的每条单链的一端有一个游离的磷酸基团，2个DNA分子共有4条单链，共有4个游离的磷酸基团，A项错误；亲代DNA分子的两条链分别参与形成子代DNA，已经不复存在，B项正确；DNA聚合酶催化游离的脱氧核苷酸之间的连接，C项错误；DNA复制过程中边解链边进行半保留复制，D项错误。2．在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在()A．两条DNA母链之间B．DNA子链与其互补的母链之间C．两条DNA子链之间D．DNA子链与其非互补的母链之间解析：选A。DNA复制过程中的解旋发生在两条DNA母链之间，A符合题意。3.(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，结果如右图所示。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()11A．本活动运用了同位素示踪和密度梯