2019_2020学年高中生物第3章DNA的复制第4节基因是有遗传效应的DNA片段学案新人教版.docx

第3节DNA的复制 第4节基因是有遗传效应的DNA片段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复制的过程分析学生用书P48阅读教材P52P541DNA半保留复制的实验证据(1)实验材料：大肠杆菌。(2)实验方法：运用同位素示踪技术。(3)实验过程用15N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DNA，进行密度梯度离心(4)实验结果复制一次产生的DNA分子中，一条链含14N，另一条链含15N，DNA分子密度居中。复制两次产生的DNA分子中，有两个DNA分子双链均含14N，另两个DNA分子中一条链含15N，另一条链含14N。(5)实验结论：DNA的复制方式为半保留复制。2DNA分子复制的过程(1)概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。(2)时间：细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。(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种脱氧核苷酸能量ATP酶解旋酶、DNA聚合酶等(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、半保留复制。(7)准确复制的原因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，从而保持了遗传信息的连续性。(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。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。(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14N15NDNAD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14N15NDNA，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复制的相关计算学生用书P491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)脱氧核苷酸链数分析子代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)消耗脱氧核苷酸数分析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)1DNA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(2n2)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2n22n1条。含15N 的链始终是2条，占总数的比例为2/2n11/2n。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正确；1个 DNA分子经过4次复制，共产生2416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片段学生用书P50阅读教材P55P571基因与DNA分子的关系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)与生物体多样性和特异性的关系DNA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。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()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；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。 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。学生用书P51拓宽教材1(必修2 P54图313改编)下图为某真核细胞中DNA复制过程的模式图，下列分析错误的是()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有丝分裂间期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复制过程发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期，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。2(必修2 P58“科学技术社会”改编)(1)理论依据：DNA分子具有_和_。(2)检测方法：用合适的_将待检测的DNA_，利用_的方法分离这些片段，最后形成DNA指纹图，观察指纹图的吻合程度。(3)应用：下图中嫌疑人_是罪犯。答案：(1)多样性特异性(2)酶切成片段电泳(3)1精练好题3(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。解旋酶的作用是打断碱基对之间的氢键，使DNA双螺旋解开，只有D项属于DNA上的碱基对。4下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程的示意图，下列有关叙述错误的是()A图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的B图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的C真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶D真核生物的这种复制方式提高了复制速率解析：选A。由题图可看出，此段DNA分子有三个复制起点，但多个复制起点并不一定是同时开始的；由图中的箭头方向可知，DNA分子是双向复制的；半保留复制的模式可以保持前后代的遗传稳定性，多起点复制可以大大提高复制效率；DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等催化。5(2019湖南益阳期末)将大肠杆菌在含有15N 标记的 NH4Cl 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。根据题意分析可知，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2532，所以细胞的分裂周期为851.6小时。6(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ABC D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；基因是有遗传效应的特定的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。7分析下面实验过程，探究以下问题：,结果(1)上述实验采用了_法。(2)该实验说明了DNA分子的复制是以_的方式进行的。答案：(1)放射性同位素标记(2)半保留学生用书P109(单独成册)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(2019潍坊高一检测)下列关于DNA复制的叙述中，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。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菌的腺嘌呤的数量较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%。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。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。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次形成了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；由题意知含有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；线粒体内的基因不在染色体上。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。由题中所给信息求出，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数目是(221)200600(个)。8将用15N标记的一个DNA分子置于含14N的脱氧核苷酸的培养基中，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()A1/4 B1/6C1/8 D1/16解析：选D。一个含有15N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。9如图所示，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的DNA分子为0个，同时含14N和15N的DNA分子有2n个，只含14N的DNA分子有14n个，它们呈现的比例为D选项所示。10下列关于如图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，对于任何双链DNA分子中，(AG)/(CT)的比值都等于1，C错误；把此DNA放在含15N的培养液中复制2代，子代DNA都含有15N，D错误。11(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，检测到如图、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第二次复制产生的子代DNA有、两种类型，比例为13BDNA复制后分配到两个子细胞时，其上的基因遵循基因分离定律C复制n次需要胞嘧啶的数目是(2n1)(ma)/2个D复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链为2n12条答案：D12用32P标记了果蝇精原细胞DNA分子的双链，再将这些细胞置于只含31P的培养液中培养，发生了如下图AD和DH的两个细胞分裂过程。下列相关叙述正确的是()ABC段细胞中一定有2条Y染色体BEF段细胞中可能有2条Y染色体CEF段细胞中含32P的染色体一定有8条DFG段细胞中含32P的染色体可能有8条解析：选C。分析图示可知，AD表示有丝分裂过程，BC段包括有丝分裂的前期、中期、后期，处于有丝分裂前期和中期的细胞中有1条Y染色体，处于有丝分裂后期的细胞中有2条Y染色体，A项错误；DH表示减数分裂过程，EF段为减数第一次分裂，细胞中有1条Y染色体，B项错误；果蝇的精原细胞中有8条染色体，依据DNA的半保留复制方式可知，用32P标记了果蝇精原细胞DNA分子的双链，再将这些细胞置于只含31P的培养液中培养，在AD段完成一个细胞周期后，每个子细胞中染色体上的核DNA分子均为1条链含32P，1条链含31P，在DE段的减数第一次分裂前的间期，每一个核DNA分子经过复制后所形成的2个子代DNA分子中，有1个DNA分子的1条链含32P，另1条链含31P，另1个DNA分子的2条链都含有31P，这2个DNA分子分别位于1 条染色体的2条姐妹染色单体上，所以在EF段减数第一次分裂的细胞中含32P的染色体一定有8条，C项正确；FG段表示减数第二次分裂过程，由于在减数第一次分裂过程中同源染色体分离，分别进入不同的次级精母细胞中，因此FG段细胞中含32P的染色体有4条，D项错误。13(2019枣庄模块检测)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，过程如图。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复制方式为半保留复制，请分析原因。答案：(1)如图所示(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%。14(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_，若其中(CG)/(TA)1/2，则A占总碱基数的比例为_。答案：(1)gDNA基因是具有遗传效应的DNA片段，1