2020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 基因通常是有遗传效应的DNA片段学案 新人教版必修第二册.doc

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/14ndna，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/14ndna，另两个dna中一条链含15n，另一条链含14n，即15n/14ndna。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4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2dna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)特点多样性：碱基排列顺序的千变万化。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。知识点一dna的复制1对dna复制的拓展理解(1)复制的场所(2)dna的复制往往是从多个起点同时进行的，如下图：解旋酶的作用是破坏碱基间的氢键。dna聚合酶的作用是连接游离的脱氧核苷酸。2dna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2n2(2)脱氧核苷酸链数子代dna中脱氧核苷酸链数2n1含15n的脱氧核苷酸链数2含14n的脱氧核苷酸链数2n12(3)消耗脱氧核苷酸数消耗胸腺嘧啶脱氧核苷酸数(2n1)q消耗胞嘧啶脱氧核苷酸数(2n1)(pq)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2416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40个，则连续复制4次所需腺嘌呤脱氧核苷酸的数目为40(241)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。 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()ah是遗传物质的主要载体bc的种类有五种ce在h上呈线性排列de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()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，au属于rna上的碱基对，gc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()adna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cdna复制在核糖体上进行ddna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酶和酶均作用于氢键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ddna复制的特点是半保留复制解析：选a。由题图可知，酶(解旋酶)使氢键断裂，而酶(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 占总dna 的比例为，则大肠杆菌的分裂周期是()a1.3 小时b1.6 小时c2.0 小时d4.0 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，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(2532)，所以细胞的分裂周期为851.6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()基因通常是有遗传效应的dna片段基因的基本单位是核糖核苷酸基因存在于细胞核、核糖体等结构中基因表达时会受到环境的影响dna分子每一个片段都是一个基因基因在染色体上呈线性排列基因的分子结构首先由摩尔根发现abcd解析：选c。基因的基本单位是脱氧核苷酸，错误；基因不存在于核糖体中，错误；基因通常是有遗传效应的dna片段，错误；基因的分子结构首先是由沃森和克里克提出的，错误。6分析下图实验过程，据图回答下列问题：结果(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bdna复制完成后原先的dna分子不复存在cdna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bdna子链与其互补的母链之间c两条dna子链之间ddna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()a本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术ba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cb管的结果表明该管中的大肠杆菌的dna都是14n/15ndnad实验结果说明dna分子的复制方式是半保留复制解析：选b。由题干“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；由题图可知，a管中的dna密度最大，表明该管中的大肠杆菌是在含15 nh4cl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/15ndna，c正确；实验结果说明dna分子的复制方式是半保留复制，d正确。4某同学经分离得到x、y两种未知菌种，分析其dna的碱基组成，发现x菌的腺嘌呤含量为15%，而y菌的胞嘧啶含量为42%。下列关于这两个菌种dna组成的叙述，正确的是()ax菌的鸟嘌呤含量为15%bx菌的胞嘧啶及鸟嘌呤碱基组成总和为70%cy菌的腺嘌呤数量较x菌的低 dx菌dna解旋所需能量较将y菌解旋所需能量高解析：选b。x菌的腺嘌呤含量为15%，说明胸腺嘧啶的含量为15%，胞嘧啶和鸟嘌呤的含量均为35%，x菌的胞嘧啶及鸟嘌呤碱基组成总和为70%，a错误，b正确；y菌的胞嘧啶含量为42%，说明腺嘌呤的含量为8%，但具体数量不能确定，c错误；胞嘧啶和鸟嘌呤之间存在三个氢键，氢键越多，解旋所需的能量就越多，但x、y菌中胞嘧啶和鸟嘌呤具体数量不定，因此无法判断，d错误。5(2019江西临川一中期中)一个双链均被32p标记的dna由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占20%，将其置于只含31p的环境中复制3次。下列叙述不正确的是()a该dna分子中含有氢键的数目为1.3104b复制过程需要2.1104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸c子代dna分子中含31p与含32p的分子数之比为31d子代dna分子中含31p的单链与含32p的单链之比为71解析：选c。由题意可知，该dna分子含有5 000个碱基对，a占20%，因此at10 00020%2 000，cg3 000，则该dna分子中含有氢键的数目2 00023 000313 000个，a正确；dna分子复制3次得到8个dna分子，其中有7个dna分子需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸，所以复制过程需要的游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数目73 00021 000个，b正确；子代dna分子中含32p的dna分子只有两个，含31p的分子数是8个，二者之比是14，c错误；由题可知，含有32p标记的dna单链是2条，含有31p的单链是28214条，因此子代dna分子中含31p的单链与含32p的单链之比为71，d正确。6最新研究表明，人类24条染色体上含有3万4万个蛋白质编码基因。这一事实说明()a基因通常是dna上有遗传效应的片段b基因是染色体c1条染色体上有许多个基因d基因只存在于染色体上解析：选c。人类24条染色体上含有3万4万个蛋白质编码基因，说明1条染色体上含有许多个基因，c符合题意。7某双链dna分子共含有含氮碱基1 400个，其中一条单链上(at)/(gc)2/5，则该dna分子连续复制两次，共需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是()a300个b400个c600个 d1 200个解析：选c。由题意可知，该dna分子中t有200个，复制两次需要的游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是(221)200600个，c符合题意。8将用15n标记的一个dna分子置于含14n的脱氧核苷酸培养基中，经过4次连续复制，含15n标记的脱氧核苷酸链占总脱氧核苷酸链的比例是()a1/4b1/6c1/8d1/16解析：选d。一个含有15n标记的dna分子经过4次复制得到2416个dna分子，共21632条脱氧核苷酸链，其中含有15n标记的脱氧核苷酸链只有2条，故含有15n标记的脱氧核苷酸链所占的比例是2/321/16，d符合题意。9(2019枣庄高一检测)为研发一种活性高、半衰期长的新型降钙素(多肽类激素，临床上用于治疗骨质疏松症)，某科研机构从预期新型降钙素的功能出发，推测相应的脱氧核苷酸序列，并人工合成了两条72个碱基的dna单链，两条链通过18个碱基对形成部分双链dna片段，再利用klenow酶补平，获得双链dna，过程如下图所示。分析并回答下列问题：(1)请画出一个脱氧核苷酸的结构模式图并标注各部分名称。(2)在dna单链合成过程中所需条件除酶、模板和原料外还需要_。(3)klenow酶是一种_酶，合成的双链dna有_个碱基对。(4)用15n标记该双链dna，复制1次，测得子代dna中含有 15n的单链占50%，该现象_(填“能”或“不能”)说明dna的复制方式为半保留复制，请分析原因。答案：(1)(2)atp(3)dna聚合126(4)不能若为半保留复制，两个子代dna分别如下图1所示，含有15n的单链占50%；若为全保留复制，两个子代dna分别如图2所示，含有15n的单链也占50%。10(2019淄博高一检测)下图表示细胞内与基因有关的物质或结构，分析并回答下列问题：(1)细胞内的遗传物质是_，基因和它的关系是_。(2)a是指_，e和g的关系是_，e有_种，g被彻底水解后的产物可用字母_表示。(3)f和i的位置关系是_，f和h的关系是_。(4)1个i和g有两种比例关系：_和_。(5)g的空间结构一般表现为_结构，若其中(cg)/(ta)1/2，则a占总碱基数的比例为_。答案：(1)gdna基因通常是具有遗传效应的dna片段，1个dna分子上含有许多个基因(2)c、h、o、n、pe是g的基本组成单位4b、c、d(3)f在i上呈线性排列f控制h的合成(4)1112(5)规则的双螺旋1/3b级等级考拟战区11下图所示，a、b、c为3种dna分子：a只含15n，b同时含14n和15n，c只含14n，用15n标记细菌的dna分子，再将它们放入含14n的培养基中连续繁殖4代后，这3种dna分子的比例正确的是()解析：选d。假设亲代dna分子为n个，则繁殖4代后，dna分子总数为16n，其中，只含15n标记的dna分子为0个，同时含14n和15n标记的dna分子有2n个，只含14n标记的dna分子有14n个，它们呈现的比例为214，d符合题意。12下列关于下图dna分子片段的说法，正确的是()a解旋酶可作用于处b“g”是鸟嘌呤脱氧核苷酸c该dna的特异性表现在碱基种类和(ag)/(ct)的比例上d把此dna放在含15n的培养液中复制2代，子代中含15n的dna占3/4解析：选b。解旋酶的作用是催化氢键，使其断开，使dna两条链分开，形成两条单链dna，即作用于图中处，a错误；“g”是鸟嘌呤脱氧核苷酸，b正确；dna分子的特异性是由于每个特定的dna分子都具有其特定的碱基对排列顺序，任何双链dna分子中，(ag)/(ct)的值都等于1，故其不具特异性，c错误；把此dna放在含15n的培养液中复制2代，子代dna中都含有15n，d错误。13(2019河北衡水中学高一期中)将一个不含放射性同位素32p标记的大肠杆菌(拟核dna呈环状，共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶)放在含有32p标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到下图、两种类型的dna(虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链)。下列有关该实验的结果预测与分析，正确的是()adna第二次复制产生的