高中生物 第3章 第3、4节 DNA的复制、基因是有遗传效应的DNA片段课件 新人教版必修2

一、对一、对DNA分子复制的推测分子复制的推测1提出者：提出者： 。2内容内容(1)解旋：解旋：DNA分子复制时，分子复制时，DNA分子的分子的 解开，互补的解开，互补的碱基之间的碱基之间的 断裂。断裂。(2)复制：以复制：以 作为复制的模板，游离的脱氧核作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据苷酸依据 原则，通过形成原则，通过形成 ，结合到，结合到作为模板的单链上。作为模板的单链上。(3)特点：新合成的每个特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来分子中，都保留了原来DNA分子中分子中的的 。 沃森和克里克沃森和克里克 双螺旋双螺旋 氢键氢键 解开的两条单链解开的两条单链 碱基互补配对碱基互补配对 氢键氢键 一条链一条链 二、二、DNA的复制的复制1概念：以概念：以 为模板合成为模板合成 的过程。的过程。2时间：细胞有丝分裂的时间：细胞有丝分裂的 和减数第一次分裂前的和减数第一次分裂前的 。3场所：主要是场所：主要是 。4过程过程亲代亲代DNA 子代子代DNA 间期间期 间期间期 细胞核细胞核 创 新 方 案 系 列 丛 书5结果：形成两个与结果：形成两个与 完全相同的子完全相同的子代代DNA分子。分子。6特点：特点：(1) ；(2) 。7准确复制的原因准确复制的原因(1)DNA分子独特的分子独特的 ，为复制提供了精，为复制提供了精确的模板。确的模板。(2)通过通过 ，保证了复制能够准确地进，保证了复制能够准确地进行。行。8意义：将意义：将 从亲代传给了子代，从而从亲代传给了子代，从而保持了保持了 的连续性。的连续性。亲代亲代DNA分子分子 边解旋边复制边解旋边复制 半保留复制半保留复制 双螺旋结构双螺旋结构 碱基互补配对碱基互补配对 遗传信息遗传信息 遗传信息遗传信息 三、基因与三、基因与DNA的关系的关系1从数量上看从数量上看(1)每个每个DNA分子上有分子上有 个基因。个基因。(2)所有基因的碱基总数所有基因的碱基总数 (选填选填“大于大于”、“等于等于”或或“小于小于”)DNA分子的碱基总数，即分子的碱基总数，即DNA分子上只有分子上只有部分碱基参与基因的组成。部分碱基参与基因的组成。2从功能上看从功能上看基因是有基因是有 的的DNA片段，能控制生物的性状。片段，能控制生物的性状。多多 小于小于 遗传效应遗传效应 四、四、DNA片段中的遗传信息片段中的遗传信息1遗传信息：遗传信息：DNA分子中分子中 的排列顺序。的排列顺序。2特点特点(1)多样性：多样性： 的千变万化。的千变万化。(2)特异性：每一个特异性：每一个DNA分子有分子有 。3与生物体多样性和特异性的关系：与生物体多样性和特异性的关系：DNA分子的多样分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性性和特异性是生物体多样性和特异性的的 。4种碱基种碱基 碱基排列顺序碱基排列顺序 特定的碱基排列顺序特定的碱基排列顺序 物质基础物质基础 一、一、DNA的复制的复制1阅读教材阅读教材P5254，结合图，结合图312、313，探究下列问题：，探究下列问题：(1)DNA复制时有几条模板链？新合成的复制时有几条模板链？新合成的DNA分子中的两条链全分子中的两条链全是子链吗？是子链吗？提示：两条模板链提示：两条模板链(亲代亲代DNA分子解开螺旋的两条链分子解开螺旋的两条链)。 不是，而是一条母链和一条子链。不是，而是一条母链和一条子链。(2)DNA复制时，用什么方法识别复制时，用什么方法识别DNA中哪一条链是母链，哪一中哪一条链是母链，哪一条链是子链？条链是子链？DNA复制所形成的子代复制所形成的子代DNA分子是否是亲代分子是否是亲代DNA链和子代链和子代DNA链随机结合的？链随机结合的？提示：同位素标记法。提示：同位素标记法。 不是，而是亲代不是，而是亲代DNA链与其相应的子链结合形成的子代链与其相应的子链结合形成的子代DNA分子。分子。创 新 方 案 系 列 丛 书(3)若将某一试管中加入缓冲液、若将某一试管中加入缓冲液、ATP、解旋酶、解旋酶、DNA模板模板和四种脱氧核苷酸，并置于适宜的温度下，能否完成和四种脱氧核苷酸，并置于适宜的温度下，能否完成DNA复复制？分析原因。制？分析原因。提示：不能。复制条件不完全，缺少提示：不能。复制条件不完全，缺少DNA聚合酶。聚合酶。(4)若若1个个DNA分子含有分子含有m个腺嘌呤，则复制个腺嘌呤，则复制n次需要多少游次需要多少游离的腺嘌呤脱氧核苷酸？离的腺嘌呤脱氧核苷酸？提示：需提示：需(2n1)m个。因为个。因为1个个DNA分子复制分子复制n次，共形次，共形成成2n个个DNA分子，其中有两条脱氧核苷酸链为母链，不需要分子，其中有两条脱氧核苷酸链为母链，不需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸。游离的腺嘌呤脱氧核苷酸。(5)DNA分子复制具有准确性，那么在任何情况下，分子复制具有准确性，那么在任何情况下，DNA分子复制产生的子代分子复制产生的子代DNA分子与亲代分子与亲代DNA分子都完全相同分子都完全相同吗？吗？提示：不一定。提示：不一定。DNA分子复制时，受到各种因素的干扰，分子复制时，受到各种因素的干扰，碱基序列可能会发生改变，从而使后代碱基序列可能会发生改变，从而使后代DNA分子与亲代分子与亲代DNA分子碱基序列不同，导致遗传信息发生改变。分子碱基序列不同，导致遗传信息发生改变。创 新 方 案 系 列 丛 书2判断正误判断正误(1)DNA分子复制时总是先解旋后复制，而且每个子代分子复制时总是先解旋后复制，而且每个子代DNA分子中都保留了一条母链。分子中都保留了一条母链。( )(2)真核细胞真核细胞DNA分子的复制不一定发生在细胞核中。分子的复制不一定发生在细胞核中。( ) 二、二、基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段片段1阅读教材阅读教材P5556资料分析，讨论下列问题：资料分析，讨论下列问题：(1)生物体内的生物体内的DNA分子数与基因数目相同吗？分子数与基因数目相同吗？提示：不相同。生物体内的提示：不相同。生物体内的DNA分子数少于基因数目。分子数少于基因数目。(2)生物体内所有基因的碱基总数与生物体内所有基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相同分子的碱基总数相同吗？吗？提示：不相同。生物体内所有基因的碱基总数小于提示：不相同。生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子分子的碱基总数。的碱基总数。(3)由由(1)(2)你能得出什么结论？你能得出什么结论？提示：基因是提示：基因是DNA的片段，基因不是连续地分布在的片段，基因不是连续地分布在DNA上的，上的，而是由碱基序列分隔开的。而是由碱基序列分隔开的。2基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段，对于不含片段，对于不含DNA的的RNA病病毒而言，该定义准确吗？试完善基因的定义。毒而言，该定义准确吗？试完善基因的定义。提示：不准确。对于提示：不准确。对于RNA病毒而言，基因是有遗传效应的病毒而言，基因是有遗传效应的RNA片段。准确地说，基因是有遗传效应的核酸片段。片段。准确地说，基因是有遗传效应的核酸片段。1DNA分子复制过程分子复制过程中相关计算中相关计算(1)DNA分子数、分子数、DNA链数及所占比例的计算链数及所占比例的计算(2)脱氧核苷酸链数的计算脱氧核苷酸链数的计算子代子代DNA分子中脱氧核苷酸总链数分子中脱氧核苷酸总链数2n1条；条；亲代脱氧核苷酸链数亲代脱氧核苷酸链数2条；条；新合成的脱氧核苷酸链数新合成的脱氧核苷酸链数(2n12)条。条。(3)所需脱氧核苷酸数的计算所需脱氧核苷酸数的计算若一亲代若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸分子含有某种脱氧核苷酸m个，则：个，则：经过经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m(2n1)个。个。第第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸m2n1个。个。(4)与染色体、细胞数目相关的计算与染色体、细胞数目相关的计算研究研究DNA分子的半保留复制时，常涉及计算后代带放射性分子的半保留复制时，常涉及计算后代带放射性标记的标记的DNA、染色体或细胞所占比例的问题，此时要注意：、染色体或细胞所占比例的问题，此时要注意：一个一个DNA分子含两条分子含两条DNA链，只要有一条链，只要有一条DNA链带标记链带标记该该DNA分子便带标记。分子便带标记。每条染色体含一个或两个每条染色体含一个或两个DNA分子，只要有一条分子，只要有一条DNA链链带标记，该染色体便带标记。带标记，该染色体便带标记。每个细胞含多条染色体，每条染色体的情况是一样的，每个细胞含多条染色体，每条染色体的情况是一样的，只需分析一条染色体只需分析一条染色体(减数分裂时只需分析一对同源染色体减数分裂时只需分析一对同源染色体)即可。即可。2对基因概念的理解对基因概念的理解(1)脱氧核苷酸、基因、脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系和染色体的关系(2)基因、染色体、蛋白质、性状的关系基因、染色体、蛋白质、性状的关系 A2种种B3种种 C4种种 D5种种研析研析本题考查本题考查DNA复制过程中碱基的互补配对。具体解复制过程中碱基的互补配对。具体解题过程如下：题过程如下： 审审提取信息提取信息 信息信息a：双脱氧核苷酸能参与：双脱氧核苷酸能参与DNA合成，且遵循碱基合成，且遵循碱基互互 补配对原则。补配对原则。信息信息b：DNA合成时，连接上双脱氧核苷酸，子链延合成时，连接上双脱氧核苷酸，子链延伸伸 终止。终止。信息信息c：DNA合成时，连接上脱氧核苷酸，子链延伸合成时，连接上脱氧核苷酸，子链延伸继续。继续。信息信息d：DNA合成的单链模板碱基序列为合成的单链模板碱基序列为GTACATACATG，原料是胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和，原料是胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸。种脱氧核苷酸。判判研判选项研判选项根据碱基互补配对原则，单链模板链中根据碱基互补配对原则，单链模板链中A与胸腺嘧啶与胸腺嘧啶配对。单链模板链中含有配对。单链模板链中含有4个个“A”，其中每个，其中每个“A”均均可能与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对，当单链模板上的可能与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对，当单链模板上的“A”与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对会有与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对会有4种不同长度种不同长度的子链；若单链模板链上的的子链；若单链模板链上的“A”只与脱氧核苷酸结只与脱氧核苷酸结合，形成合，形成1种子链，所以最多会产生种子链，所以最多会产生5种子链。种子链。 答案答案 D创 新 方 案 系 列 丛 书例例2下列有关基因的叙述，正确的是下列有关基因的叙述，正确的是()A基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位B经测定一个由经测定一个由n个脱氧核苷酸构成的个脱氧核苷酸构成的DNA分子中，包含分子中，包含了了m个基因，则每个基因的平均长度为个基因，则每个基因的平均长度为n/2m个脱氧核苷酸对个脱氧核苷酸对C人体细胞内的基因全部位于染色体上人体细胞内的基因全部位于染色体上D基因中脱氧核苷酸的排列顺序就是遗传信息，只能通过基因中脱氧核苷酸的排列顺序就是遗传信息，只能通过减数分裂传递给后代减数分裂传递给后代解析解析基因是控制生物性状的结构和功能单位；一个基因是控制生物性状的结构和功能单位；一个DNA上有很多基因，基因被不具有遗传效应的上有很多基因，基因被不具有遗传效应的DNA片段隔开，所片段隔开，所以以B中的每个基因的平均长度为中的每个基因的平均长度为n/2m个脱氧核苷酸对是错误个脱氧核苷酸对是错误的；人体细胞内基因的主要载体是染色体，线粒体的；人体细胞内基因的主要载体是染色体，线粒体DNA上也上也有少量基因；基因的传递对有性生殖的生物通过减数分裂传有少量基因；基因的传递对有性生殖的生物通过减数分裂传递给后代，无性生殖的生物通过有丝分裂传递给后代。递给后代，无性生殖的生物通过有丝分裂传递给后代。答案答案A对基因概念的理解对基因概念的理解(1)结构上：结构上：基因是基因是DNA分子上一个个特定的片段，一个分子上一个个特定的片段，一个DNA分子上分子上有很多个基因。有很多个基因。基因与基因与DNA结构一样，也是由结构一样，也是由4种脱氧核苷酸按一定顺序种脱氧核苷酸按一定顺序排列而成的序列。排列而成的序列。每个基因的脱氧核苷酸数目及排列顺序是特定的。每个基因的脱氧核苷酸数目及排列顺序是特定的。不同基因，差别在于碱基数目及排列顺序不同。不同基因，差别在于碱基数目及排列顺序不同。基因中碱基的排列顺序代表遗传信息。基因中碱基的排列顺序代表遗传信息。(2)功能上：基因有遗传效应，即基因能控制生物的性状，功能上：基因有遗传效应，即基因能控制生物的性状，基因是控制生物性状的基本单位，特定的基因决定特定的基因是控制生物性状的基本单位，特定的基因决定特定的性状。性状。课堂归纳课堂归纳网络构建网络构建填充：填充：边解旋边复制边解旋边复制半保留复制半保留复制解旋解旋 合成子链合成子链 基因基因 关键语句关键语句1DNA复制发生在细胞分裂的间期。复制发生在细胞分裂的间期。2DNA复制需要复制需要DNA模板、模板、4种脱氧核苷酸作原料以及酶和种脱氧核苷酸作原料以及酶和能量。能量。3DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制。复制的特点是边解旋边复制和半保留复制。4基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段。片段。5DNA中碱基对的排列顺序表示遗传信息。中碱基对的排列顺序表示遗传信息。6DNA分子具有多样性和特异性。分子具有多样性和特异性。 答案：答案：A知识点一、知识点一、DNA分子的复制分子的复制1(上海高考上海高考)在一个细胞周期中，在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发复制过程中的解旋发生在生在()A两条两条DNA母链之间母链之间BDNA子链与其互补的母链之间子链与其互补的母链之间C两条两条DNA子链之间子链之间DDNA子链与其非互补母链之间子链与其非互补母链之间解析：在解析：在DNA复制时，首先是构成复制时，首先是构成DNA的两条母链解旋，然的两条母链解旋，然后以分开的两条母链为模板，按照碱基互补配对原则合成子后以分开的两条母链为模板，按照碱基互补配对原则合成子链。链。2下列关于下列关于DNA复制的叙述，正确的是复制的叙述，正确的是()A在细胞有丝分裂间期，发生在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制复制BDNA通过一次复制后产生四个子代通过一次复制后产生四个子代DNA分子分子C真核生物真核生物DNA复制的场所只有细胞核复制的场所只有细胞核D单个脱氧核苷酸在单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链酶的作用下连接合成新的子链解析：解析：DNA复制发生在细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂复制发生在细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期，是以亲代前的间期，是以亲代DNA的两条链为模板，合成两个子代的两条链为模板，合成两个子代DNA的过程。的过程。DNA复制过程需要解旋酶和复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶，不需聚合酶，不需要要DNA(水解水解)酶。真核生物酶。真核生物DNA复制的主要场所是细胞核，线复制的主要场所是细胞核，线粒体、叶绿体内也可进行。粒体、叶绿体内也可进行。答案：答案：A3(上海高考上海高考)某亲本某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子子链，该亲本双链链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是分子连续复制两次后的产物是()解析：解析：DNA的复制方式为半保留复制，第一次复制时，的复制方式为半保留复制，第一次复制时，由由1个个DNA复制成的复制成的2个个DNA都是一条链白色，一条链都是一条链白色，一条链灰色；第二次复制时，灰色；第二次复制时，2个个DNA复制成复制成4个个DNA，有，有8条条链，新产生链，新产生4条链为黑色，分别与原来的链结合。条链为黑色，分别与原来的链结合。答案：答案：D答案：答案：A知识点知识点二、基因是有遗传效应的二、基因是有遗传效应的DNA片段片段4下列关于基因的叙述中，不正确的是下列关于基因的叙述中，不正确的是()A同种生物不同个体之间同种生物不同个体之间DNA完全相同完全相同B一个一个DNA分子可以控制许多性状分子可以控制许多性状C基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息D基因中的脱氧核苷酸共有基因中的脱氧核苷酸共有4种种解析：解析：DNA分子具有多样性，不同种生物、同种生物的不同分子具有多样性，不同种生物、同种生物的不同个体之间个体之间DNA分子不同；每一个体的分子不同；每一个体的DNA分子又具有特异性，分子又具有特异性，基因能控制性状，一个基因能控制性状，一个DNA分子上有多个基因，可以控制多分子上有多个基因，可以控制多种性状；遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序；脱氧核种性状；遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序；脱氧核苷酸是构成基因的基本组成单位，有苷酸是构成基因的基本组成单位，有4种。种。5最新研究表明，人类最新研究表明，人类24条染色体上含有条染色体上含有3万万4万个蛋万个蛋白质编码基因。这一事实说明白质编码基因。这一事实说明()A基因是基因是DNA上有遗传效应的片段上有遗传效应的片段B基因是染色体基因是染色体C1条染色体上有许多个基因条染色体上有许多个基因D基因只存在于染色体上基因只存在于染色体上解析：解析：24条染色体上含有条染色体上含有3万万4万个基因，说明万个基因，说明1条染色条染色体上含有许多个基因；线粒体内的基因就不在染色体上。体上含有许多个基因；线粒体内的基因就不在染色体上。答案：答案：C6用用a表示表示DNA，b表示基因，表示基因，c表示脱氧核苷酸，表示脱氧核苷酸，d表示碱基，表示碱基，则四者的关系是则四者的关系是()解析：基因是有遗传效应的解析：基因是有遗传效应的DNA片段，二者的基本组成单片段，二者的基本组成单位均为脱氧核苷酸，每一分子脱氧核苷酸又是由一分子磷位均为脱氧核苷酸，每一分子脱氧核苷酸又是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖，一分子含氮碱基组成的。酸、一分子脱氧核糖，一分子含氮碱基组成的。答案：答案：D知识点三、知识点三、DNADNA分子复制及其碱基计算分子复制及其碱基计算7如图为细胞内如图为细胞内DNA分子的复制简图，请据图回答：分子的复制简图，请据图回答：(1)图示过程表示图示过程表示_，需要，需要_(酶酶)的作用。的作用。(2)该过程发生的时间为细胞周期的该过程发生的时间为细胞周期的_。(3)DNA分子复制时，在有关酶的作用下，以母链为模板，分子复制时，在有关酶的作用下，以母链为模板，以游离的以游离的_为原料，按照为原料，按照_原则，合成原则，合成与母链互补的子链。与母链互补的子链。(4)若亲代若亲代DNA分子中分子中AT占占60%，则子代，则子代DNA分子中分子中AT占占_%。(5)若将含若将含14N的细胞放在只含的细胞放在只含15N的环境中培养，使细胞连的环境中培养，使细胞连续分裂续分裂n次，则最终获得的子代次，则最终获得的子代DNA分子中，含分子中，含14N的占的占_，含，含15N的占的占_，这说明，这说明DNA的复制特点是的复制特点是_，其意义是，其意义是_ 。解析：解析：(1)图示为以亲代图示为以亲代DNA的两条链为模板，形成子代的两条链为模板，形成子代DNA的过程，所以是的过程，所以是DNA复制，该过程需解旋酶和复制，该过程需解旋酶和DNA聚合酶的作聚合酶的作用。用。(2)DNA分子复制发生在细胞周期的分裂间期。分子复制发生在细胞周期的分裂间期。(3)DNA分分子复制以游离的子复制以游离的4种脱氧核苷酸为原料，以亲代种脱氧核苷酸为原料，以亲代DNA的两条链的两条链为模板，在为模板，在DNA聚合酶作用下，按照碱基互补配对原则合成子聚合酶作用下，按照碱基互补配对原则合成子链。链。(4)若亲代若亲代DNA分子中分子中AT60%，经过复制后形成的子，经过复制后形成的子代代DNA分子中分子中AT60%。(5)DNA分子复制是半保留复制，分子复制是半保留复制，14N标记的标记的DNA分子在分子在15N的环境中，不论复制多少次，形成的的环境中，不论复制多少次，形成的子代的子代的DNA分子中只有分子中只有2个个DNA分子含分子含14N，所有子代，所有子代DNA分子分子都含有都含有15N。答案：答案： (1)DNA复制复制DNA解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶 (2)分裂间期分裂间期 (3)脱氧核苷酸碱基互补配对脱氧核苷酸碱基互补配对 (4)60 (5)2/2n100%半保留复制保持了遗传信息的连续性半保留复制保持了遗传信息的连续性