1、第3节 DNA的复制 第4节 基因是有遗传效应的DNA片段,一、对DNA分子复制的推测 1.提出者：_。 2.假说内容： (1)解旋：DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋解开，互 补碱基之间的_断裂。,沃森和克里克,氢键,(2)复制,模板：DNA分子解开的_ 原料：游离的4种_ 原则：_原则,两条单链,脱氧核苷酸,碱基互补配对,(3)特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来 DNA分子中的一条链，这种复制方式称做_。,半保留复制,二、DNA半保留复制的实验证据 1.实验方法：_技术和离心技术。 2.实验原理：,同位素示踪,底,中,上,3.过程：,DNA,4.实验结果： (1)立即取出，提取
2、DNA离心_带。 (2)繁殖一代后，提取DNA离心_带。 (3)繁殖两代后，提取DNA离心1/2轻带、1/2中 带。 5.实验结论：实验结果和预期的一致，说明DNA的复制 是以_的方式进行的。,重,中,半保留复制,三、DNA分子的复制 1.DNA复制的概念、时间、场所： (1)概念：以_为模板合成子代DNA的过程。 (2)时间：有丝分裂的_和_ _。 (3)场所：主要是_。,亲代DNA,间期,减数第一次分裂前的间,期,细胞核,2.DNA分子的复制过程：,能量,解旋酶,解开,母链,脱氧核苷酸,DNA聚合酶,碱基互补配对,双螺旋结构,3.特点： (1)过程：_。 (2)方式：_。,边解旋边复制,半
3、保留复制,4.准确复制的原因： (1)DNA分子独特的_结构为复制提供了精确的模 板。 (2)通过_保证了复制的准确进行。 5.意义：将_从亲代传给子代，保持了遗传信 息的_。,双螺旋,碱基互补配对,遗传信息,连续性,四、基因是有遗传效应的DNA片段 1.基因与DNA关系的实例：,独立性,许多,部分,性状,DNA,遗传效应,有遗传效应的DNA,2.DNA片段中的遗传信息： (1)遗传信息：DNA分子中_的排列顺序。 (2)特点。 多样性：_的千变万化。 特异性：每一个DNA分子有_。 稳定性：DNA分子的结构较稳定。,4种碱基,碱基排列顺序,特定的碱基排列顺序,3.与生物体多样性和特异性的关系
4、： 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,【易错辨析】 1.证明DNA复制方式的实验只能用同位素标记N。( ) 分析：DNA的组成元素有C、H、O、N、P，这几种元素 都有同位素，所以标记任何一种元素都可以。,2.在证明DNA复制方式的实验中，从代开始细菌DNA 分子中至少一条链含14N。 ( ) 3.DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的DNA分子 中两条链均是新合成的。 ( ),分析：DNA分子的复制方式为半保留复制，所以子代DNA的两条链中包含了一条母链和一条子链。,4.任何生物的基因都是有遗传效应的DNA片段。 ( ) 分析：RNA病毒(如烟草花叶病毒、
5、禽流感病毒、埃博 拉病毒等)的遗传物质是RNA，其基因是有遗传效应的 RNA片段。,【科技生活】 在电影侏罗纪公园中，科学家利用凝结在琥珀中蚊子体内的恐龙血液提取出恐龙的遗传基因，加以修补和培育繁殖，竟然让已绝迹6 500万年的庞然大物复生。目前，确实有很多科学家正在进行该项研究，如果能找到恐龙的DNA，让它复制需要哪些条件呢？ 提示：模板、酶、能量和原料等。,知识点一 DNA分子复制的条件与过程 1.复制场所：,2.需要条件： (1)模板：解旋后的两条DNA单链。 (2)原料：4种脱氧核苷酸。 (3)能量：ATP。 (4)酶：解旋酶、DNA聚合酶等。,3.复制过程： (1)解旋：在解旋酶的作
6、用下，把两条螺旋的双链解开。 (2)合成子链：以解开的每一条母链为模板，以游离的4种脱氧核苷酸为原料，遵循碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的子链。,(3)形成子代DNA：每条子链与其对应的母链盘绕成双螺旋结构，从而形成2个与亲代DNA完全相同的子代DNA分子。,4.复制结果：形成两个完全相同的DNA分子，每个DNA分子的两条链中一条为母链，一条为子链。,【易错提醒】 有关DNA复制的三点提醒 (1)DNA复制不只发生在细胞核中，不同类型生物的DNA复制的场所不同。 (2)生物的DNA复制不只发生在间期，无丝分裂、原核细胞的分裂也发生DNA复制。 (3)DNA复制具有精确性
7、，但可能发生差错，即发生基因突变。,【拓展深化】DNA复制的三种方式推测 科学家们提出了三个模型：全保留复制模型、半保留复制模型和弥散复制模型。如图所示：,(1)全保留复制模型：DNA的两条链分开后作为母链分别复制形成两条子链，此后两条母链彼此结合，恢复原状，新合成的两条子链彼此互补结合形成一条新的双链DNA分子。,(2)半保留复制模型：在复制过程中，原来双螺旋的两条链并没有被破坏，它们分成单独的链，每一条旧链作为模板再合成一条新链，这样在新合成的两个DNA分子中，一条链是母链，而另外一条链是新链。 (3)弥散复制模型：亲代双链被切成双链片段，而这些片段又可以作为新合成双链片段的模板，新、老双
8、链片段又以某种方式聚集成“杂种链”。,【典题通关】 1.(2017阜阳高一检测)若要进行体外DNA复制的实验，向试管中加入有关的酶、4种脱氧核苷酸和ATP，37下保温。下列叙述中正确的是( ) A.能生成DNA，DNA的碱基比例与4种脱氧核苷酸的比例一致,B.不能生成DNA，因为缺少DNA模板 C.能生成DNA，DNA的碱基比例不确定，且与酶的来源有一定的关联 D.不能生成DNA，因为实验中缺少酶催化的适宜的体内条件 【解析】选B。DNA复制需要的条件是模板、原料、酶、能量等，题目的条件缺少模板，不能生成DNA。,2.下图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述不正确的是( )
9、,A.由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制 B.DNA解旋酶能使双链DNA解开，且需要消耗ATP C.从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的 D.DNA在复制过程中先全部解旋，后半保留复制 【解析】选D。DNA复制过程是边解旋边复制，并非是先全部解旋后再进行复制，所以D错误。,【方法规律】巧记DNA的复制“一所，两期，三步，四条件” “一所”是指复制的场所主要是细胞核； “两期”是指复制的时期主要是有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期； “三步”是指“三个步骤”即解旋、形成子链、母链与子链形成新的DNA分子； “四条件”是指原料、模板、能量和酶。,【补偿训练】 1.下列有关真核细胞
10、DNA分子复制的叙述，正确的是 ( ) A.复制后两个子代DNA分子共有4个游离的磷酸基团 B.DNA复制时以一条脱氧核苷酸链作为模板 C.DNA聚合酶催化两个脱氧核苷酸碱基对之间的连接 D.复制过程中先全部解链，再进行半保留复制,【解析】选A。每条DNA分子单链都含有1个游离的磷酸基团，复制后两个子代DNA分子共有4条单链，共有4个游离的磷酸基团，选项A正确；DNA复制时两条脱氧核苷酸链都作为模板，选项B错误；DNA聚合酶催化相邻核苷酸的脱氧核糖和磷酸基团之间形成磷酸二酯键，选项C错误；DNA复制是边解旋边复制，选项D错误。,2.下图表示DNA复制的过程，结合图示，下列有关叙述 错误的是(
11、),A.DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开 B.DNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链的方向相反 C.从图示可知，DNA分子具有多起点复制的特点，缩短了复制所需的时间 D.DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段,【解析】选C。DNA复制过程中先解旋，即在解旋酶的作用下，使DNA分子两条链间的氢键断裂，使双螺旋的两条链解开，选项A正确；据图可知：DNA分子的复制具有双向复制的特点，新生成的两条子链的方向相反，选项B正确；图示DNA复制过程只显示一个复制起点，选项C错误；DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成D
12、NA片段，构成新的子链，选项D正确。,知识点二 DNA分子复制的计算 1.有关DNA分子复制的数量计算： DNA分子复制的方式为半保留复制，一个DNA分子复制n次时： (1)DNA分子数。 子代DNA分子数=2n个。 含有亲代DNA链的子代DNA分子数=2个。 不含亲代DNA链的子代DNA分子数=(2n-2)个。,(2)脱氧核苷酸链数。 子代DNA分子中脱氧核苷酸链数=2n+1条。 亲代脱氧核苷酸链数=2条。 新合成的脱氧核苷酸链数=(2n+1-2)条。,(3)消耗的脱氧核苷酸数：若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸m(2n-1)个；第n次复制，消耗该脱氧
13、核苷酸数为 m2n-1个。,2.DNA分子数、DNA链数的相关计算：,通过上图总结DNA分子数、DNA链数所占比例：,【易错提醒】 DNA复制计算应注意的问题 (1)在进行DNA复制的计算时，注意DNA的代数与复制次数的关系：当第一个DNA分子为0代时，则复制次数和代数一致，当第一个DNA分子为1代时，复制次数比代数少1。,(2)子代DNA分子中，含14N的有2n个，n表示复制代数，只含14N的有(2n-2)个，做题时应看准是“含”还是“只含”。 (3)子代DNA分子的总链数为2n2=2n+1条。含15N的链始终是2条，占总数比例为2/2n+1=1/2n。,【拓展深化】细胞分裂与DNA复制综合
14、应用的原理阐释 (1)确定细胞分裂方式是有丝分裂还是减数分裂，有丝分裂常以一条染色体为研究对象，减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象。 (2)确定标记过程中DNA复制次数和在未标记培养液中细胞分裂次数(时期)。,(3)最后用图表示细胞分裂过程，如下图： 标记DNA分子：,转至普通培养液中培养一个细胞周期：,【典题通关】 1.(2017海淀区高一检测)某DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有A个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述中，错误的是( ) A.在第一次复制时，需要(m-A)个 B.在第二次复制时，需要2(m-A)个,C.在第n次复制时，需要2n-1(m-A)个
15、 D.在n次复制过程中，总共需要2n(m-A)个,【解题指南】 (1)抓准题眼：DNA分子复制过程中“第n次复制”和“复制n次”消耗的碱基数量不同。 (2)扫清障碍：DNA分子中含m对碱基，腺嘌呤有A个，则胞嘧啶为(m-A)个。,【解析】选D。DNA分子复制一次，可产生2个DNA分 子，因为每个DNA分子中含有胞嘧啶脱氧核苷酸(m-A) 个，所以复制一次时，需要胞嘧啶脱氧核苷酸为(m-A) 个，A正确。在第二次复制时，2个DNA分子会形成4个 DNA分子，相当于形成2个新DNA，所以需要胞嘧啶脱氧 核苷酸为2(m-A)个，B正确。在第n次复制后，会形成,2n个DNA分子，所以需要胞嘧啶脱氧核苷
16、酸为(2n-2n-1) (m-A)=2n-1(m-A)个，C正确。在n次复制过程中，1个 DNA分子变为2n个DNA分子，总共需要胞嘧啶脱氧核苷酸 为(2n-1)(m-A)个，D错误。,2.(2017菏泽高一检测)一个被15N标记的DNA分子具有100个碱基对，其中含腺嘌呤40个，将其置于含14N的环境中复制，连续复制3代，则在复制过程中共消耗鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸的个数及子代DNA分子中含有14N的DNA分子占总DNA分子数的比例分别为( ) A.480 1/3 B.420 1/4 C.360 1/2 D.420 1,【解析】选D。已知一个被15N标记的DNA分子中A+T+C +G=200个，
17、A=T=40个，则C=G=60个；依据DNA分子的半保留复制方式，在不含15N的培养基中经过3次复制后，子代DNA分子的总数为8个，其中不含15N的DNA分子总数为8-2=6个，含15N的DNA分子总数为2个，含有14N的DNA分子总数为8个，所以子代DNA分子中含有14N的DNA分子占总DNA分子数的比例为1。DNA复制过程共需游离的鸟嘌呤为m=(8-1)60=420个。,3.人类胚胎干细胞在含3H标记的胸腺嘧啶培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是 ( ) A.每条染色体的两条染色单体都被标记 B.每条染色体中都只有一条染色单
18、体被标记 C.只有半数的染色体中一条染色单体被标记 D.每条染色体的两条染色单体都不被标记,【解析】选B。由“人类胚胎干细胞在含3H标记的胸腺嘧啶培养基中完成一个细胞周期”可知DNA复制第一次，根据半保留复制原则，每个DNA分子中有一条链含放射性；由“在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期”可知DNA复制第二次，根据半保留复制原则，每条染色体上的两个DNA分子一个含放射性，一个不含放射性，每个染色单体含一个DNA分子，判断出每条染色体中都只有一条染色单体含放射性。,【方法规律】画图法解决染色体和DNA复制问题 操作如下： 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
19、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。,【补偿训练】 1.某DNA分子有500个碱基对，其中含有鸟嘌呤300个。该DNA进行连续复制，经测定，最后一次复制消耗了周围环境中3 200个腺嘌呤脱氧核苷酸，则该DNA分子共复制了多少次( ) A.3 B.4 C.5 D.6,【解析】选C。已知该DNA分子有500个碱基对，其中含有300个鸟嘌呤，则腺嘌呤与胸腺嘧啶均为(50023002)2=200个；最后一次复制消耗了3 200个腺嘌呤脱氧核苷酸，则有2n-1200=3 200，n=5，故这个DNA分子共进行了
20、5次复制。,2.一个不含放射性元素的噬菌体，在脱氧核苷酸被32P标记及氨基酸被15N标记的细菌内，连续繁殖三代，子代噬菌体中含有32P和15N标记的噬菌体分别占子代噬菌体总数的百分比为( ) A.100%、100% B.25%、50% C.50%、50% D.25%、0,【解析】选A。根据题意分析可知：噬菌体在细菌体内，利用细菌的化学成分进行DNA分子的复制和蛋白质的合成，又由于DNA分子的复制是半保留复制，所以连续繁殖三代，子代噬菌体中都含有32P和15N，因而分别占子代噬菌体总数的100%和100%。,知识点三 对基因的理解和分析 1.理解“基因”概念： (1)从本质上看，基因是有遗传效应
21、的DNA片段。 (2)从结构上看，基因是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。 (3)从功能上看，基因是遗传物质的结构和功能的基本单位。 (4)从位置上看，基因在染色体上呈线性排列。,2.脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系： (1)图解：,(2)范围大小：,【教材易漏知识】 P58科技前沿DNA指纹技术 (1)理论依据：DNA分子具有_和_。 (2)检测方法：用合适的_将待测的DNA_， 利用_的方法分离这些片段，最后形成指纹图， 观察指纹图的吻合程度。,多样性,特异性,酶,切成片段,电泳,(3)应用：下图中嫌疑人_是罪犯。,1,【典题通关】 (2017福州高一检测)下图表示果蝇某一条染色体上
22、的几个基因，相关叙述不正确的是( ),A.观察图示可知，基因在染色体上呈线性排列 B.图示DNA中只有部分脱氧核苷酸序列能编码蛋白质 C.每个基因均由多个脱氧核糖核苷酸组成 D.由图可知染色体是生物体内基因的唯一载体,【解析】选D。图示中一条染色体含多个基因，呈线性排列。分析题图可知，基因在染色体上是不连续的，染色体上存在不编码蛋白质的核苷酸序列，基因是具有遗传效应的DNA片段，每个基因均由多个脱氧核苷酸组成。染色体不是基因的唯一载体，线粒体和叶绿体中也有基因的存在。,【误区警示】基因概念理解的两个误区 (1)不是所有的DNA片段都是基因，必须是有遗传效应的DNA片段。 (2)不是所有的基因都
23、位于染色体上，叶绿体和线粒体中也有基因。,【补偿训练】 1.下列关于遗传信息的物质基础的叙述，不正确的是 ( ) A.从根本上讲，遗传信息的物质基础是基因中特定的脱氧核苷酸的排列顺序 B.RNA也可以作为遗传信息的物质基础,C.蛋白质中特定的氨基酸的排列顺序也是遗传信息的物质基础 D.DNA中特定的碱基对的排列顺序代表一定的遗传信息,【解析】选C。在DNA分子中，碱基对的排列顺序储存着遗传信息；RNA病毒中，RNA是遗传物质；蛋白质中特定的氨基酸的排列顺序不储存遗传信息，所以C项错误。,2.(2017安阳高一检测)下列叙述中正确的是( ) A.不同基因上带有相同的遗传信息 B.细胞中每条染色体上都只有一个DNA分子 C.在体细胞中，基因和染色体一般成对存在 D.非等位基因在形成配子时都是自由组合的,【解析】选C。不同基因上脱氧核苷酸的排列顺序不同，所携带的遗传信息也不相同，A项错误；细胞中的染色体经过复制后，每条染色体上含有两条染色单体，即两个DNA分子，B项错误；减数分裂过程中，发生自由组合的基因是位于非同源染色体上的非等位基因，同源染色体上的非等位基因不发生自由组合，D项错误。,
