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第3章 基因的本质,一、对DNA分子复制的推测 1提出者： 。 2内容 (1)解旋：DNA分子复制时，DNA分子的 解开，互补的碱基之间的 断裂。 (2)复制：以 作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据 原则，通过形成 ，结合到作为模板的单链上。 (3)特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的 。,沃森和克里克,双螺旋,氢键,解开的两条单链,碱基互补配对,氢键,一条链,二、DNA的复制 1概念：以 为模板合成 的过程。 2时间：细胞有丝分裂的 和减数第一次分裂前的 。 3场所：主要是 。 4过程,亲代DNA,子代DNA,间期,间期,细胞核,5结果：形成两个与 完全相同的子代DNA分子。 6特点：(1) ；(2) 。 7准确复制的原因 (1)DNA分子独特的 ，为复制提供了精确的模板。 (2)通过 ，保证了复制能够准确地进行。 8意义：将 从亲代传给了子代，从而保持了 的连续性。,亲代DNA分子,边解旋边复制,半保留复制,双螺旋结构,碱基互补配对,遗传信息,遗传信息,三、基因与DNA的关系 1从数量上看 (1)每个DNA分子上有 个基因。 (2)所有基因的碱基总数 (选填“大于”、“等于”或“小于”)DNA分子的碱基总数，即DNA分子上只有部分碱基参与基因的组成。 2从功能上看 基因是有 的DNA片段，能控制生物的性状。,多,小于,遗传效应,四、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 (1)多样性： 的千变万化。 (2)特异性：每一个DNA分子有 。 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 。,4种碱基,碱基排列顺序,特定的碱基排列顺序,物质基础,一、DNA的复制 1阅读教材P5254，结合图312、313，探究下列问题： (1)DNA复制时有几条模板链？新合成的DNA分子中的两条链全是子链吗？ 提示：两条模板链(亲代DNA分子解开螺旋的两条链)。 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DNA中哪一条链是母链，哪一条链是子链？DNA复制所形成的子代DNA分子是否是亲代DNA链和子代DNA链随机结合的？ 提示：同位素标记法。 不是，而是亲代DNA链与其相应的子链结合形成的子代DNA分子。,(3)若将某一试管中加入缓冲液、ATP、解旋酶、DNA模板和四种脱氧核苷酸，并置于适宜的温度下，能否完成DNA复制？分析原因。 提示：不能。复制条件不完全，缺少DNA聚合酶。 (4)若1个DNA分子含有m个腺嘌呤，则复制n次需要多少游离的腺嘌呤脱氧核苷酸？ 提示：需(2n1)m个。因为1个DNA分子复制n次，共形成2n个DNA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。 (5)DNA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DNA分子与亲代DNA分子都完全相同吗？ 提示：不一定。DNA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DNA分子与亲代DNA分子碱基序列不同，导致遗传信息发生改变。,2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DNA分子中都保留了一条母链。( ) (2)真核细胞DNA分子的复制不一定发生在细胞核中。( ),二、基因是有遗传效应的DNA片段 1阅读教材P5556资料分析，讨论下列问题： (1)生物体内的DNA分子数与基因数目相同吗？ 提示：不相同。生物体内的DNA分子数少于基因数目。 (2)生物体内所有基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相同吗？ 提示：不相同。生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数。 (3)由(1)(2)你能得出什么结论？ 提示：基因是DNA的片段，基因不是连续地分布在DNA上的，而是由碱基序列分隔开的。 2基因是有遗传效应的DNA片段，对于不含DNA的RNA病毒而言，该定义准确吗？试完善基因的定义。 提示：不准确。对于RNA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。,1DNA分子复制过程 中相关计算 (1)DNA分子数、DNA 链数及所占比例的计算,(2)脱氧核苷酸链数的计算 子代DNA分子中脱氧核苷酸总链数2n1条； 亲代脱氧核苷酸链数2条； 新合成的脱氧核苷酸链数(2n12)条。 (3)所需脱氧核苷酸数的计算 若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则： 经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m(2n1)个。 第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸m2n1个。,(4)与染色体、细胞数目相关的计算 研究DNA分子的半保留复制时，常涉及计算后代带放射性标记的DNA、染色体或细胞所占比例的问题，此时要注意： 一个DNA分子含两条DNA链，只要有一条DNA链带标记该DNA分子便带标记。 每条染色体含一个或两个DNA分子，只要有一条DNA链带标记，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，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)即可。,2对基因概念的理解 (1)脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系,(2)基因、染色体、蛋白质、性状的关系,A2种 B3种 C4种 D5种,研析 本题考查DNA复制过程中碱基的互补配对。具体解题过程如下：,审提取信息,信息a：双脱氧核苷酸能参与DNA合成，且遵循碱基互 补配对原则。 信息b：DNA合成时，连接上双脱氧核苷酸，子链延伸 终止。 信息c：DNA合成时，连接上脱氧核苷酸，子链延伸继续。 信息d：DNA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4种脱氧核苷酸。,判研判选项,根据碱基互补配对原则，单链模板链中A与胸腺嘧啶配对。单链模板链中含有4个“A”，其中每个“A”均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4种不同长度的子链；若单链模板链上的“A”只与脱氧核苷酸结合，形成1种子链，所以最多会产生5种子链。,答案 D,例2 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 B经测定一个由n个脱氧核苷酸构成的DNA分子中，包含了m个基因，则每个基因的平均长度为n/2m个脱氧核苷酸对 C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，只能通过减数分裂传递给后代 解析 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DNA片段隔开，所以B中的每个基因的平均长度为n/2m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DNA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递给后代，无性生殖的生物通过有丝分裂传递给后代。 答案 A,对基因概念的理解 (1)结构上： 基因是DNA分子上一个个特定的片段，一个DNA分子上有很多个基因。 基因与DNA结构一样，也是由4种脱氧核苷酸按一定顺序排列而成的序列。 每个基因的脱氧核苷酸数目及排列顺序是特定的。 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。 (2)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性状。,课堂归纳,网络构建,填充：边解旋边复制 半保留复制 解旋 合成子链 基因 ,关键语句,1DNA复制发生在细胞分裂的间期。 2DNA复制需要DNA模板、4种脱氧核苷酸作原料以及酶和能量。 3DNA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DNA片段。 5DNA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。,答案：A,知识点一、DNA分子的复制 1(上海高考)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：在DNA复制时，首先是构成DNA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链。,2下列关于DNA复制的叙述，正确的是( ) A在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制 BDNA通过一次复制后产生四个子代DNA分子 C真核生物DNA复制的场所只有细胞核 D单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链 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前的间期，是以亲代DNA的两条链为模板，合成两个子代DNA的过程。DNA复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶，不需要DNA(水解)酶。真核生物DNA复制的主要场所是细胞核，线粒体、叶绿体内也可进行。,答案：A,3(上海高考)某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是( ),解析：DNA的复制方式为半保留复制，第一次复制时，由1个DNA复制成的2个DNA都是一条链白色，一条链灰色；第二次复制时，2个DNA复制成4个DNA，有8条链，新产生4条链为黑色，分别与原来的链结合。,答案：D,答案：A,知识点二、基因是有遗传效应的DNA片段 4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DNA完全相同 B一个DNA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 D基因中的脱氧核苷酸共有4种 解析：DNA分子具有多样性，不同种生物、同种生物的不同个体之间DNA分子不同；每一个体的DNA分子又具有特异性，基因能控制性状，一个DNA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；脱氧核苷酸是构成基因的基本组成单位，有4种。,5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：24条染色体上含有3万4万个基因，说明1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。 答案：C,6用a表示DNA，b表示基因，c表示脱氧核苷酸，d表示碱基，则四者的关系是( ),解析：基因是有遗传效应的DNA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酸、一分子脱氧核糖，一分子含氮碱基组成的。,答案：D,知识点三、DNA分子复制及其碱基计算,7如图为细胞内DNA分子的复制简图，请据图回答： (1)图示过程表示_，需要_(酶)的作用。 (2)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，以游离的_为原料，按照_原则，合成与母链互补的子链。 (4)若亲代DNA分子中AT占60%，则子代DNA分子中AT占_%。,(5)若将含14N的细胞放在只含15N的环境中培养，使细胞连续分裂n次，则最终获得的子代DNA分子中，含14N的占_，含15N的占_，这说明DNA的复制特点是_，其意义是_ 。,解析：(1)图示为以亲代DNA的两条链为模板，形成子代DNA的过程，所以是DNA复制，该过程需解旋酶和DNA聚合酶的作用。(2)DNA分子复制发生在细胞周期的分裂间期。(3)DNA分子复制以游离的4种脱氧核苷酸为原料，以亲代DNA的两条链为模板，在DNA聚合酶作用下，按照碱基互补配对原则合成子链。(4)若亲代DNA分子中AT60%，经过复制后形成的子代DNA分子中AT60%。(5)DNA分子复制是半保留复制，14N标记的DNA分子在15N的环境中，不论复制多少次，形成的子代的DNA分子中只有2个DNA分子含14N，所有子代DNA分子都含有15N。,答案： (1)DNA复制 DNA解旋酶、DNA聚合酶 (2)分裂间期 (3)脱氧核苷酸 碱基互补配对 (4)60 (5)2/2n 100% 半保留复制 保持了遗传信息的连续性,
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