(共78张PPT)
第3章 基因的本质
第3、4节 DNA的复制、基因通常是有遗传效应的DNA片段
课标内容要求
核心素养对接
必备知识·自主预习储备
01
沃森和克里克
氢键
脱氧核苷酸
碱基互补配对
氢键
同位素标记
底
居中
上
底部
居中
居中
更靠上
半保留的方式进行的
亲代DNA
子代DNA
细胞分裂前的间
完全相同
边解旋边复制
半保留复制
双螺旋
碱基互补配对
遗传信息
连续性
4种碱基的排列顺序
碱基排列顺序
特定的碱基排列顺序
DNA的多样性和特异性
DNA片段
DNA
关键能力·重难探究达成
02
核心点一
核心点二
应用创新·问题情境探究
03
学习效果·随堂评估自测
04
点击右图进入…
课
时
分
层
作
业
谢谢观看 THANK YOU!
W
细菌在含有
的培
养液中生长若干代
转人到含
的培养液中
(b)
(c
立即取出
繁殖一代
繁殖二代
提取，进行离心处理
据教材资料2
↓
绿色荧光性状与基
据教材资料1和3
因有关，且基因具有
基因中的碱基数目只是DNA
一定的
分子碱基总数的一部分
基因能控制生
每个DNA分子
只有
碱基
物的
上有基因
参与基因组成
基因是
片段
基因具有
基因通常是
片段
浅仰芹
我仰
h
团结守纪勤学春
概念
实质
与遗传信息的关系
时间
基因
场所
生物的
控制
DNA
条件
性状
功能
DNA
的复制
特点
过程
结果
需要细胞提供能量
駑
需要
的作用
结果：断裂氢键，解开双链
重新螺旋
每条新链与其
对应的模板链
盘绕成双螺旋
结构
个A
A
A
A聚以母链为模板进
39
G
解旋谷酶
行碱基互补配对
3'
5
解旋酶
AT
CATACGTACTTCGACGAA
15
模板：
原料：游离的4种
合成子链
酶：
等
原则：碱基互补配对原则
(A-T、T-A、G-C、C-G)
方向：5′-端→3'-端第3、4节 DNA的复制、基因通常是有遗传效应的DNA片段
1．概述DNA分子通过半保留方式进行复制。2．DNA中碱基的排列顺序编码遗传信息。 1．生命观念：准确说出DNA复制的过程和特点，明确DNA在前后代可以保持连续性；同时说明基因和DNA在结构和功能上的关系。2．科学思维：根据碱基互补配对原则进行DNA复制的相关计算；并通过分类和比较及分析和综合，说出基因和DNA、染色体、脱氧核苷酸、性状等的关系。3．科学探究：分析探究DNA复制的实验方法、过程和结论。
一、DNA的复制
1．对DNA复制的推测
(1)半保留复制
①提出者：沃森和克里克。
②假说内容：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。
③结果：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。
(2)全保留复制
DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。
2．DNA半保留复制的实验证据
(1)实验方法：运用同位素标记技术和密度梯度离心技术。
(2)实验过程
(3)实验预期
两条链被标记情况 密度大小 离心位置
都是15N 最大 靠近试管的底部
一条15N，一条14N 居中 位置居中
都是14N 最小 靠近试管的上部
(4)实验结果
①提取亲代DNA→离心→位置靠近试管底部。
②繁殖一代后，提取DNA→离心→位置居中。
③繁殖两代后，提取DNA→离心→一条带位置居中，另一条带的位置更靠上。
(5)实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的。
问题：(P54思考·讨论)如果DNA分子以全保留方式进行复制，预期探究DNA半保留复制实验的第一代和第二代的结果分别是什么？
提示：第一代会出现的结果：一条15N/15N、一条14N/14N；第二代出现的结果：一条15N/15N、三条14N/14N。
3．DNA复制的过程
(1)DNA复制的概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
(2)发生时期：在真核生物中，这一过程是在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的。
(3)过程
(4)结果：一个DNA分子形成了两个完全相同的DNA分子。
(5)特点
①过程：边解旋边复制。
②方式：半保留复制。
(6)准确复制的原因
①DNA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，保证了复制能够准确地进行。
(7)意义：将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。
二、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
2．DNA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
①多样性：碱基排列顺序的千变万化。
②特异性：每一个DNA分子有特定的碱基排列顺序。
③稳定性：DNA分子的结构较稳定。
(3)特异性的意义
DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。
3．基因概念
(1)通常是有遗传效应的DNA片段。
(2)有些病毒的遗传物质是RNA，基因就是有遗传效应的DNA片段。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．证明DNA复制方式的实验只能用同位素标记N。 ( )
2．在证明DNA复制方式的实验中，从Ⅰ代开始细菌DNA分子中至少有一条链含 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。 ( )
4．解旋酶和DNA聚合酶的作用部位均为氢键。 ( )
5．任何生物的基因都是有遗传效应的DNA片段。 ( )
6．碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。 ( )
提示：1．× 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．√
3．× 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．× DNA聚合酶作用部位为磷酸二酯键。
5．× RNA病毒(如烟草花叶病毒、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。
6．√
DNA的复制
1．DNA复制过程的分析
(1)复制的场所
(2)多个起点同时进行的，边解旋边复制，其意义是加快DNA复制的速率。
(3)DNA分子结构为反向平行双螺旋结构，因此两条子链的延伸方向相反。
(4)复制准确的原因
①DNA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，保证了复制能够准确地进行。
2．与DNA复制的相关计算
假设将一个全部被15N标记的双链DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养n代，结果如下：
(1)DNA分子数
①子n代DNA分子总数为2n个。
②含15N的DNA分子数为2个。
③含14N的DNA分子数为2n个。
④只含15N的DNA分子数为0个。
⑤只含14N的DNA分子数为(2n－2)个。
(2)脱氧核苷酸链数
①子代DNA中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条。
②亲代脱氧核苷酸链数＝2条。
③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
①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m·(2n－1)个。
②若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，在第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m·2n－1个。
1．如图为DNA分子复制的两个模型。
图1 图2
(1)图1中的酶1和酶2分别是什么酶？
(2)图1中的a、b、c、d四条脱氧核苷酸链中，哪些链的碱基排列顺序是相同的？
(1)提示：酶1是解旋酶，酶2是DNA聚合酶。
(2)提示：a和c的碱基排列顺序相同，b和d的碱基排列顺序相同。
2．现有DNA分子两条单链均只含14N(表示为14N14N)的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代，再转到含有14N的培养基中繁殖一代，则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是多少？
提示：有15N14N和14N14N两种，其比例为3∶1。
3．已知果蝇的基因组大小为1.8×108 bp(bp表示碱基对)，真核细胞中DNA复制的速率一般为50～100 bp/s。如图为果蝇DNA的电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因。
果蝇DNA的电镜照片
提示：说明果蝇的DNA有多个复制起点，可同时从不同起点开始DNA的复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。
1．如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分子的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
A [从题图中可以看出DNA分子复制有多个起点，但不是同时开始的，因为复制环有大有小，A错误；图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的，B正确；真核生物DNA分子的复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等参与，C正确；真核生物的DNA分子具有多个复制起点，这种复制方式加速了复制过程，提高了复制速率，D正确。]
DNA复制的三个易错点
(1)DNA复制的场所并非只在细胞核中，线粒体、叶绿体中也能进行DNA复制。
(2)并非所有细胞都进行DNA复制，只有分裂的细胞才能进行DNA复制。
(3)DNA复制并非单向进行，而是双向多起点复制，且各个复制起点并不是同时开始的。
2．用一个32P标记的噬菌体侵染在31P环境中培养的大肠杆菌，已知噬菌体DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个。下列叙述不正确的是( )
A．大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料和酶等
B．噬菌体DNA含有(2m＋n)个氢键
C．该噬菌体繁殖4次，子代中只有14个含有31P
D．噬菌体DNA第4次复制共需要8(m－n)个腺嘌呤脱氧核苷酸
C [噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌并作为模板控制子代噬菌体的合成，其DNA的复制及表达需要大肠杆菌提供原料、酶和ATP等，A项正确；DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个，T有(m－n)个，因此氢键个数＝2(m－n)＋3n＝(2m＋n)个，B项正确；子代噬菌体中有16个含31P，C项错误；噬菌体DNA第4次复制共需要腺嘌呤脱氧核苷酸＝(16－8)(m－n)＝8(m－n)个，D项正确。]
基因通常是有遗传效应的DNA片段
1．对基因的理解
(1)本质上，基因是有遗传效应的DNA或RNA片段。
(2)结构上，基因是含有特定遗传信息的核苷酸序列。
(3)功能上，基因是遗传物质的结构和功能的基本单位。
(4)位置上，基因在染色体上呈线性排列。
2．染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系
3．基因、染色体、蛋白质、性状的关系
(1)对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体；线粒体和叶绿体中也含有基因。
(2)对于原核细胞来说，基因存在于拟核中的DNA分子或质粒上，DNA是裸露的，并没有与蛋白质一起构成染色体，因此，没有染色体这一载体。
果蝇由于易饲养、繁殖速度快、染色体数目相对较少，经常被用于遗传学实验材料，如图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图，仔细识图，回答下列问题：
(1)这条染色体上黄身基因R与基因S、基因N是否为等位基因？这几个基因之间不同的根本原因是什么？
提示：位于同一条染色体上，不是等位基因。根本原因是碱基对的排列顺序不同。
(2)基因S和基因R之间的区域，是否具有一定的遗传效应？为什么？
提示：不一定，基因作为控制生物性状的基本单位，在基因S和基因R之间的区域，可能还有新的基因，也可能是没有遗传效应的脱氧核苷酸序列。
1．历经近百年的发展，分子遗传学对于遗传物质有了充分的认识。下面关于遗传物质概念图的相关叙述，错误的是( )
A．D有四种，E在H上呈线性排列
B．同源染色体同一位置上存在的基因可能不同
C．所有E的总和构成F且E在F上的排列顺序代表遗传信息
D．E通常是具有遗传效应的F片段
C [根据含氮碱基不同，D脱氧核苷酸分为四种，E基因在H染色体上呈线性排列，A正确；同源染色体同一位置上存在相同基因或等位基因，B正确；除E外，F中还有无遗传效应的片段，遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，DNA上的非基因片段不包含遗传信息，C错误；E基因通常是具有遗传效应的DNA片段，D正确。]
与遗传有关物质的两个易错点
(1)染色体是DNA的主要载体；真核细胞的线粒体、叶绿体中也含有DNA。
(2)RNA病毒的基因是有遗传效应的RNA片段。
2．下列有关DNA多样性的叙述，正确的是( )
A．DNA分子多样性的原因是DNA分子空间结构千变万化
B．含有200个碱基的DNA分子，碱基对可能的排列方式有4200种
C．DNA分子的多样性和特异性是生物多样性和特异性的基础
D．DNA分子的多样性是指一个DNA分子上有许多个基因
C [DNA分子的多样性是指DNA分子中碱基对的排列顺序多种多样；DNA分子的多样性和特异性是生物多样性和特异性的物质基础；含有200个碱基的DNA分子中，碱基对可能的排列方式有4100种。]
下列为DNA复制的有关图示，A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制，D→E→F表示哺乳动物的DNA分子复制。图中黑点表示复制起点，“→”表示复制方向，“ ”表示时间顺序。
A B C D E F
运用DNA 复制的相关知识，分析比较图中大肠杆菌和哺乳动物DNA复制的复制起点、复制方向等，可对涉及的相关问题进行解释、推理，做出合理判断或得出正确结论。
1．据图比较大肠杆菌和哺乳动物DNA分子复制的异同点。(科学思维)
提示：(1)相同点：均是边解旋边复制，均是双向复制。
(2)不同点：大肠杆菌是单起点复制；哺乳动物是多起点复制。
2．C图与A图、F图与D图相同，C、F能被如此准确的复制出来，原因是什么？(科学思维)
提示：DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板，碱基互补配对原则保证了DNA分子复制的准确无误。
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建 要 点 强 化 识 记
1．核心概念DNA复制：指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。2．结构语句(1)DNA复制需要DNA模板、4种脱氧核苷酸做原料以及酶和能量。(2)DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制。(3)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。(4)DNA通过复制，保持了遗传信息的连续性。(5)基因通常是有遗传效应的DNA片段。(6)DNA分子中碱基对的排列顺序代表遗传信息。
1．如图为某真核细胞中DNA复制过程的模式图，下列叙述正确的是( )
A．DNA分子在酶①的作用下水解成脱氧核苷酸，酶②催化碱基对之间的连接
B．在复制过程中解旋和复制是同时进行的
C．解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链
D．两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子
B [DNA分子在酶①的作用下打开双链，酶②为DNA聚合酶，在其作用下把脱氧核苷酸连接成链，A错误；解旋后分别以一条母链为模板合成两条新的子链，C错误；一条新的子链和一条母链通过氢键形成一个新的DNA分子，D错误。]
2．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( )
A B C D
D [因为DNA的复制为半保留复制，因此亲本DNA的两条链将进入不同的子代DNA分子中，故A、B项错误；第二次复制时得到的4个DNA分子中，都有一条DNA子链是在第二次复制时形成的，而C项中只有两个DNA分子中含第二次复制出的子链(黑色表示)，故C项错误、D项正确。]
3．某一个DNA分子中，A为200个，复制n次后，消耗周围环境中含A的脱氧核苷酸3 000个，则该DNA分子已经复制了几次？( )
A．4次 B．3次
C．5次 D．6次
A [利用DNA复制规律可知，经过n次复制利用腺嘌呤脱氧核苷酸数目3 000＝(2n－1)·200，得n＝4。]
4．生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光，这种水母的DNA分子上有一段长度为5 170个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。下列有关叙述错误的是( )
A．绿色荧光蛋白基因具有规则的双螺旋结构
B．绿色荧光蛋白基因有A、U、C、G四种碱基
C．绿色荧光蛋白基因是有遗传效应的DNA片段
D．遗传信息蕴藏在碱基对的排列顺序中
B [基因通常是有遗传效应的DNA片段，DNA是双螺旋结构，因此绿色荧光蛋白基因也具有规则的双螺旋结构，A正确；绿色荧光蛋白基因有A、T、C、G四种碱基，B错误；基因通常是有遗传效应的DNA片段，C正确；遗传信息蕴藏在碱基对的排列顺序中，D正确。]
5．在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A－Pα～Pβ～Pγ或dA－Pα～Pβ～Pγ)。回答下列问题：
(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。
(2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。
(3)将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
[解析] (1)由题干信息可知，ATP中远离A的磷酸基团是Pγ，当ATP水解后形成的Pγ参与DNA的合成，则32P标记的磷酸基团位于ATP的γ位上。
(2)dATP去掉2个磷酸基团后是合成DNA的原材料，若用32P标记的dATP合成DNA，则标记的磷酸基团应位于靠近A的位置上，即α位上。
(3)DNA的复制是半保留复制，一个噬菌体DNA分子的2条链都用32P标记，原标记的2条链作为模板合成新的DNA，如此反复有且只有2条链被32P标记，最终被分配到2个噬菌体中。
[答案] (1)γ (2)α (3)一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的2条单链只能被分配到2个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中有2个带有标记
13/13课时分层作业(11) DNA的复制、基因通常是有遗传效应的DNA片段
题组一 DNA半保留复制的实验证据
1．细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再将其移入含14N的培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是( )
A．子一代DNA应为②
B．子二代DNA应为①
C．子三代DNA应为④
D．亲代的DNA应为⑤
C [亲代DNA全为15 N，应为⑤，复制一次后，DNA一条链为15N，一条链为14N，应为②；复制两次后形成4个DNA，其中2个全为14N，2个是一条链为15N，一条链为 14N，应为①；复制三次后形成8个DNA，其中6个DNA全为 14N，2个DNA的一条链为 14N，一条链为 15N，故C错。]
2．下列有关“探究DNA的复制过程”活动的叙述，正确的是( )
A．培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成DNA的基本骨架
B．通过对第二代大肠杆菌DNA的密度梯度离心，得出DNA复制的特点为半保留复制
C．将含14N/14N－DNA的大肠杆菌放在以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代，所获得的大肠杆菌的DNA中都含有15N
D．将含15N/15N－DNA的大肠杆菌转移到以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行密度梯度离心，离心管中将只出现1个条带
C [培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成含氮碱基进而形成DNA两条链之间的碱基对，A错误；通过对亲代、第一代、第二代大肠杆菌DNA的密度梯度离心，对比分析才可得出DNA复制的特点为半保留复制，B错误；根据DNA的半保留复制，将含14N/14N－DNA的大肠杆菌放在以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代，所获得的大肠杆菌的DNA中都含有15N，C正确；将含15N/15N－DNA的大肠杆菌转移到以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行密度梯度离心，离心管中将出现轻、重2个条带，D错误。]
题组二 DNA复制的过程
3．下列关于DNA复制过程的顺序，正确的是( )
①互补碱基对之间氢键断裂
②互补碱基对之间氢键合成
③DNA分子在解旋酶的作用下解旋
④以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对
⑤子链与母链盘绕成双螺旋结构
A．①③④②⑤ B．③①⑤④②
C．①④②⑤③ D．③①④②⑤
D [DNA复制的基本过程是：解旋→合成子链→双链螺旋化，在解旋时互补碱基对之间的氢键断裂，在合成子链时重新形成新的氢键。]
4．真核细胞中DNA复制如图所示，下列表述错误的是( )
A．多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成
B．每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代
C．复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化
D．DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则
C [DNA复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化，但氢键的形成不需要酶的催化，C错误。]
5．下图是含有某生物大部分基因的DNA分子复制的示意图(“ eq \a\vs4\al() ”表示复制起始位点，“→”表示复制方向)。下列相关叙述错误的是( )
A．此DNA分子来自叶肉细胞
B．DNA聚合酶参与此过程
C．此DNA分子以半保留方式复制
D．此DNA分子有一个复制起点，双向复制
A [图示DNA为环状DNA，且生物大部分基因位于该DNA上，所以此DNA分子来自原核生物，A错误；解旋酶和DNA聚合酶参与DNA复制过程中，B正确；DNA分子复制过程中分别以两条链为模板，新形成的子代DNA分子含有母本的一条链，所以其复制方式为半保留复制，C正确；根据题意和图示分析可知：此DNA分子有一个复制起点，双向复制，D正确。]
6．某DNA分子中含有1 000个碱基对(P元素只含32P)。若复制过程中，该DNA分子在只含31P的脱氧核苷酸的环境中复制2次，则子代DNA的平均相对分子质量比原来( )
A．减少1 500 B．增加1 500
C．减少1 000 D．增加1 000
A [DNA的复制为半保留复制，即子代中有一条DNA链来自亲代。DNA复制2次，形成4个DNA分子，共8条单链，其中6条含31P，2条含32P。一个DNA分子中有1 000个碱基对，就有2 000个碱基和2 000个磷酸基团，因此复制2次后，子代DNA的平均相对分子质量比原来减少了，减少的质量为6 000÷4＝1 500，A正确。]
7．已知某DNA分子含有500个碱基对，其中一条链上A∶C∶T∶G＝1∶2∶3∶4。该DNA分子连续复制数次后，消耗周围环境中含G的脱氧核苷酸4 500个，则该DNA分子已经复制了( )
A．3次 B．4次
C．5次 D．6次
B [先要计算一个DNA分子中含有G的数目，其中一条链上G的数目＝500×4/(1＋2＋3＋4)＝200，则另一条链上G的数目＝500×2/(1＋2＋3＋4)＝100，所以DNA双链上共有G 300个，n次复制结束后共消耗G的数目为4 500个，4 500/300＝15，即DNA分子增加15个，复制后DNA的数目是16＝24，则n＝4。]
8．图甲中DNA分子有a和d两条链，将图甲中某一片段放大后如图乙所示，结合所学知识回答下列问题：
(1)从图甲可看出DNA复制方式是____________。
(2)图甲中，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链，则A是________酶，B是__________酶。
(3)图甲过程在绿色植物叶肉细胞中进行的场所有____________________。
(4)图乙中，7是____________________。DNA分子的基本骨架由______________交替连接而成；DNA分子两条链上的碱基通过____________连接成碱基对，并且遵循____________原则。
(5)具有N个碱基对的一个DNA分子片段中，含有m个腺嘌呤脱氧核苷酸，该片段完成n次复制需要______个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸；该片段完成第n次复制需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。(填字母)
A．(2n－1)(N－m) B．2n－1(N－m)
C．2n－1() D．(2n－1)()
[解析] (1)(2)图甲表示DNA分子复制过程，A的作用是使DNA分子的双螺旋结构解开，形成单链DNA，因此A是解旋酶；B能将单个脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，因此B是DNA聚合酶，由图可以看出形成的子代DNA分子都含有一条模板链和一条新合成的子链，因此DNA分子的复制方式是半保留复制。(3)绿色植物的叶肉细胞中DNA存在于细胞核、线粒体、叶绿体中，因此进行DNA分子复制的场所是细胞核、线粒体、叶绿体。(4)图乙中，7是胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸，DNA分子中的磷酸和脱氧核糖交替排列形成DNA分子的骨架，两条链上的碱基通过氢键连接形成碱基对，碱基之间遵循A与T配对，G与C配对的碱基互补配对原则。(5)已知DNA分子片段中有N个碱基对，m个腺嘌呤脱氧核苷酸，则胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为N－m，完成n次复制需要(2n－1)(N－m)个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸；完成第n次复制需要2n－1(N－m)个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。
[答案] (1)半保留复制 (2)解旋 DNA聚合 (3)细胞核、线粒体、叶绿体 (4)胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸 磷酸与脱氧核糖 氢键 碱基互补配对 (5)A B
题组三 基因通常是具有遗传效应的DNA片段
9．通过分析，发现甲、乙两个生物的细胞中DNA总量完全相同，4种碱基的量也分别相同，下列对此现象的解释正确的是( )
A．这两个生物的遗传信息相同
B．这两个生物的DNA分子数相同
C．这两个生物的性状相同
D．还不足以作出以上三项判断
D [虽然甲、乙两个生物的细胞中DNA总量完全相同，4种碱基的量也分别相同，但是它们的碱基的排列顺序不一定相同，故遗传信息不一定相同，DNA分子数也不一定相同，性状也不一定相同。]
10．如图表示细胞内与基因有关的物质或结构，请仔细阅读并回答问题：
(1)细胞内的遗传物质是[ ]________，基因和g的关系是______________
______________________________________________________________。
(2)e和g的关系是_______________________________________________，
g被彻底水解后的产物可用字母___________________________________
表示。
(3)遗传物质的主要载体是[ ]________，基因和i的关系是_______________________________________________________________。
(4)g的成分与RNA的成分相比，主要差异在于_______________________
_______________________________________________________________。
(5)g的空间结构一般表现为________，若其中(C＋G)/(T＋A)＝1/2，则A占总碱基数的比例为________，其单链中(C＋G)/(T＋A)为________。
(6)g的功能可表达为______________________________________________
_______________________________________________________________。
[解析] 根据图示信息可以推知：g是DNA，h是蛋白质，i是染色体，e是脱氧核苷酸，b、c、d是构成脱氧核苷酸的磷酸、脱氧核糖和含氮碱基，a是组成元素C、H、O、N、P。(1)细胞内的遗传物质是DNA，基因是具有遗传效应的DNA片段。(2)脱氧核苷酸是构成DNA的基本单位，DNA彻底水解后可用字母b、c、d表示。(3)遗传物质的主要载体是染色体(i)，基因在染色体上呈线性排列。(4)DNA与RNA在组成成分上的主要区别是碱基和五碳糖的种类不同。(5)DNA具有双螺旋的空间结构。因为DNA双链中，A＝T，G＝C，则A占总碱基数的比例为A/(A＋T＋C＋G)＝A/(2A＋2G)，由(C＋G)/(T＋A)＝1/2 得出A＝2G，所以，A占总碱基数的比例为A/3A＝1/3；根据(C＋G)/(T＋A)的特点知，DNA单链中(C＋G)/(T＋A)的值与双链中(C＋G)/(T＋A)的值相同。(6)基因的功能是贮存、复制、传递和表达遗传信息。
[答案] (1)g DNA 基因是g(DNA)上有遗传效应的片段 (2)e是g的基本单位 b、c、d (3)i 染色体 基因在染色体上呈线性排列 (4)碱基和五碳糖的种类不同 (5)双螺旋 1/3 1/2 (6)贮存、复制、传递和表达遗传信息
11．在一个密闭的容器里，用含有同位素14C的脱氧核苷酸合成一个DNA分子，然后加入普通的含12C的脱氧核苷酸，经n次复制后，所得DNA分子中含12C的脱氧核苷酸链数与含14C的脱氧核苷酸链数之比是( )
A．2n∶1 B．(2n－2)∶n
C．(2n－2)∶2 D．(2n－1)∶1
D [根据题意分析可知：n次复制后共得到DNA分子2n个，共有脱氧核苷酸链数2n×2；由于DNA分子复制的特点是半保留复制，形成的子代DNA中有两条链是模板链14C；新合成的子链含12C，一共有2n×2－2，所以DNA分子中含12C的脱氧核苷酸链数与含14C的脱氧核苷酸链数之比是(2n×2－2)∶2＝(2n－1)∶1，D正确。]
12．用15N标记一个含有100个碱基对的双链DNA片段，碱基间的氢键共有260个。该DNA在含14N的培养基中连续复制多次后共消耗游离的嘌呤类碱基1 500个。下列叙述正确的是( )
A．该DNA片段中共有腺嘌呤60个，复制多次后含14N的DNA分子占7/8
B．若一条链中(A＋G)/(T＋C)<1，则其互补链中该比值也小于1
C．若一条链中A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则其互补链中该比例为4∶2∶3∶1
D．该DNA经复制后产生了16个DNA分子
D [分析题干：假设A＝T＝x，则C＝G＝100－x，由于A和T之间有2个氢键，C和G之间有3个氢键，因此有2x＋3(100－x)＝260，解得x＝40。该双链DNA中含有的嘌呤碱基数是碱基总数的一半，即100，假设该DNA复制n次，则(2n－1)×100＝1 500，解得n＝4。根据DNA半保留复制的特点可知，复制多次(即4次)后含有14N的DNA分子占100%，A错误；若一条链中(A＋G)/(T＋C)<1，根据碱基互补配对原则，其互补链中该比值为其倒数，应该大于1，B错误；若一条链中A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，根据碱基互补配对原则，其互补链中该比例为2∶1∶4∶3，C错误；该DNA共复制4次，因此经复制后产生了16个DNA分子，D正确。]
13．关于DNA分子复制机制，科学家用荧光染料给Rep(DNA解旋酶中作为引擎的那部分结构，驱动复制叉的移动)加上了绿色荧光蛋白从而获知被标记的分子相对于DNA分子的运动轨迹，结果如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A．Rep可以破坏相邻核苷酸之间的磷酸二酯键
B．DNA结合蛋白可能具有防止DNA单链重新形成双链的作用
C．根据材料推断Rep推动复制叉移动是通过水解ATP提供能量
D．DNA复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点
A [根据Rep蛋白的功能可推断出：Rep蛋白应为解旋酶，该酶能破坏氢键，A错误；DNA结合蛋白缠绕在DNA单链上，可防止DNA单链之间重新螺旋化，B正确；根据材料推断Rep推动复制叉移动是通过水解ATP提供能量，C正确；根据题意和图示分析可知：DNA复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点，D正确。]
14．如图为科学家设计的DNA合成的同位素标记实验，利用大肠杆菌探究DNA的复制过程，下列叙述正确的是( )
A．比较试管①和②的结果可证明DNA复制为半保留复制
B．实验中没有采用放射性同位素示踪的研究方法
C．可用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验，且提取DNA更方便
D．大肠杆菌在含有15NH4Cl的培养液中生长若干代，细胞中只有DNA含15N
B [比较试管①、②和③的结果可证明DNA复制为半保留复制，A项错误；本实验采用的是同位素标记和密度梯度离心的研究方法，没有采用放射性同位素示踪的研究方法，B项正确；噬菌体不能利用培养基培养，因此不能用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验，C项错误；大肠杆菌的蛋白质、RNA等都含有15N，D项错误。]
15．将无放射性标记的蚕豆幼苗(2n＝12)放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷(即3H－dT，胸腺嘧啶脱氧核苷酸的组成成分)的培养基中培养一段时间，让3H标记DNA，从而使染色体带有放射性，如图甲所示。随后，将幼苗转到普通培养基(含1H－dT)中培养一段时间，图乙是跟踪检测根尖细胞部分染色体某时期变化图。请据图回答有关问题：
甲 乙
(1)完成图甲的培养过程，核DNA至少经过________次复制。若某核DNA含有900个胸腺嘧啶脱氧核苷酸，则复制3次需要________个腺嘌呤脱氧核苷酸。
(2)在细胞分裂过程中，图乙的B过程发生的时期是______________；此过程产生的两条染色体中，含3H的DNA单链数目占全部单链数目的________。
(3)图乙中________(填“A”或“B”)过程发生DNA的半保留复制，出现相应实验结果的原因是_______________________________________________________
_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
[解析] (1)DNA进行半保留复制，将无放射性标记的蚕豆幼苗放在含3H标记的培养基中，第一次有丝分裂结束后，每个双链DNA分子的两条链，其中一条链含有3H(有放射性)，另一条链不含3H(无放射性)；第二次有丝分裂前的间期，DNA进行复制，复制后一个DNA分子的两条链一条含有3H(有放射性)、一条不含3H(无放射性)，另一个DNA分子的两条链都含有3H(有放射性)，所以完成图甲的培养过程，核DNA至少经过2次复制。在双链DNA分子中A＝T，若某核DNA含有900个胸腺嘧啶脱氧核苷酸，则复制3次需要的腺嘌呤脱氧核苷酸数为(23－1)×900＝6 300。(2)在细胞分裂过程中，图乙的B过程为着丝粒分裂，发生的时期是有丝分裂后期。此过程产生的两条染色体中，无放射性的染色体上的DNA不含3H，有放射性的染色体上的DNA的两条链一条含3H、另一条不含3H，所以含3H的DNA单链数目占全部单链数目的1/4。(3)图乙中开始时染色体上的DNA的两条链中，一条含3H，一条含1H，DNA进行半保留复制，使所形成的两条染色单体中，一条有放射性，一条无放射性。
[答案] (1)2 6 300 (2)有丝分裂后期 1/4 (3)A 开始时染色体上的DNA的两条链一条含3H(有放射性)，一条含1H(无放射性)，A过程进行半保留复制，使所形成的两条染色单体中，一条有放射性，一条无放射性
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