第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
【学习目标】
1.举例说明基因通常是有遗传效应的DNA片段,明确基因与DNA的关系;
2.明确DNA(基因)复制与细胞分裂中的染色体标记的关系。
聚焦·学案一 基因通常是有遗传效应的DNA片段
[学案设计]
1.基因与DNA关系的实例分析
(结合教材P57“思考·讨论”资料分析)
2.DNA片段中的遗传信息
3.染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系
微点拨:①DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。
②对于遗传物质是RNA的生物而言,基因是有遗传效应的RNA片段。
[典例] 下列有关生物体基因的叙述,正确的是 ( )
A.基因通常是有遗传效应的脱氧核苷酸序列
B.所有生物基因的基本单位都是脱氧核苷酸
C.组成基因的碱基数量多于组成DNA分子的碱基数量
D.基因与DNA是同一物质在不同时期的两种名称
尝试解答:选
|情|境|思|考|探|究|
请据图回答下列问题:
(1)DNA上任何一个片段都是基因吗 不同基因的本质区别是什么
(2)图中C和D均具有多样性,其多样性的决定因素分别有哪些
(3)在有丝分裂后期、减数分裂Ⅰ后期和减数分裂Ⅱ后期,一条染色体中分别含有几个DNA分子
(4)真核生物体内,基因都在染色体上吗
[迁移训练]
1.判断下列叙述的正误
(1)染色体是DNA的唯一载体。 ( )
(2)真核生物的基因均在染色体上呈线性排列。 ( )
(3)基因中碱基对的数目与其多样性有关。 ( )
(4)基因的基本组成单位均为脱氧核苷酸。 ( )
(5)烟草花叶病毒中有遗传效应的RNA片段也叫作基因。 ( )
2.下图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图,下列叙述正确的是 ( )
A.基因R、S、N、O互为非等位基因
B.基因R、S、N、O中A/T的值各不相同
C.基因R、S、N、O的排列顺序代表遗传信息
D.基因就是生物体内具有遗传效应的DNA片段
3.基因通常是有遗传效应的DNA片段,基于这一表述理解正确的是 ( )
A.所有基因均具有双螺旋结构
B.所有基因中“A+G=T+C”恒成立
C.对有些病毒而言,基因是有遗传效应的RNA片段
D.所有基因均位于染色体上
4.在细胞生物中,下列关于基因、DNA与染色体的叙述,正确的是 ( )
A.细胞分裂前的间期随着DNA的复制,染色体和基因的数目也会发生改变
B.基因通常是有遗传效应的DNA的片段,一个DNA分子上有许多的基因
C.染色体是基因的载体,基因只分布在染色体上
D.基因中储存着遗传信息,基因不同的根本原因在于核苷酸的连接方式不同
聚焦·学案二 DNA(基因)复制与细胞分裂中的染色体标记问题
[学案设计]
(一)有丝分裂中染色体的标记情况分析
用15N标记细胞的DNA分子,然后将其放到含14N的培养液中进行两次有丝分裂,情况如图所示(以一对同源染色体为例):
由图可以看出,第一次有丝分裂形成的两个细胞中所有的DNA分子都呈“杂合状态”,即15N/14N DNA;第二次有丝分裂形成的子细胞有多种可能性,可能子细胞的所有染色体都含15N,也可能子细胞的所有染色体都不含15N,即子细胞含有15N的染色体为0~2n条(体细胞染色体为2n条)。
微点拨:若只复制一次,产生的子染色体都带有15N标记,若复制两次,产生的子染色体只有一半带有15N标记。
[例1] 物质B与碱基T的结构相似,可替代碱基T参与DNA的复制。两条单链均含有物质B的DNA(记为BB)可被染成浅色,一条单链含物质B的DNA(记为BT)能染成深色,而不含物质B的DNA(记为TT)不被染色。如图是将1个普通的蚕豆根尖细胞(2n=12)用物质B处理后,在不同细胞周期
观察到的某条染色体的三种图像。下列分析错误的是 ( )
A.第二次复制的中期,所有染色体均为乙图类型
B.甲图的染色单体复制成乙图的事实支持DNA的半保留复制学说
C.丙图染色体最早出现在蚕豆根尖细胞的第三个细胞周期中
D.第三个细胞周期的中期,含有图丙类型染色体的细胞数目至少为1个,最多为4个
尝试解答:选
(二)减数分裂中染色体的标记情况分析
用15N标记细胞的DNA分子,然后将其放到含14N的培养液中进行正常减数分裂,情况如图所示(以一对同源染色体为例):
微点拨:由图可以看出,在减数分裂过程中细胞连续分裂两次,DNA只复制一次,所以四个子细胞中所有的DNA分子都呈“杂合状态”,即15N/14N DNA,子细胞的所有染色体都含15N。
[例2] 将两条单链均被32P标记的S基因导入某动物的精原细胞中(该细胞不含32P标记),选取染色体中插入2个S基因的精原细胞,再置于不含32P的培养液中培养,得到4个子细胞,检测子细胞中的标记情况。若不考虑互换和变异等异常情况,则下列叙述错误的是 ( )
A.若该精原细胞进行一次减数分裂,一定有子细胞中不含32P
B.若该精原细胞进行两次有丝分裂,4个子细胞可能都含32P
C.若该精原细胞进行两次有丝分裂,可能有2个子细胞含32P
D.若该精原细胞进行两次有丝分裂,可能有3个子细胞含32P
尝试解答:选
[迁移训练]
1.蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的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.每条染色体的两条单体都被标记
B.每条染色体中都只有一条单体被标记
C.只有半数的染色体中一条单体被标记
D.每条染色体的两条单体都不被标记
2.用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链。再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养,在第二次细胞分裂完成后每个细胞中被32P标记的染色体条数是 ( )
A.0条 B.20条
C.大于0条小于20条 D.以上都有可能
3.将两个双链均被3H标记的A基因导入某动物(2n=42)精原细胞的染色体中,然后置于不含3H的培养液中培养,经过两次细胞分裂后产生4个子细胞,测定子细胞的染色体被标记情况。不考虑染色体片段的互换等情况,下列叙述错误的是 ( )
A.若4个子细胞中只有2个含有3H,则可能进行了有丝分裂
B.可能出现3个子细胞中含3H、1个子细胞中不含3H的情况
C.每个子细胞中含有的基因A的数量是0个或2个
D.4个子细胞中3H标记的染色体总数最多为4条,最少为2条
4.1个精原细胞(2n=4,假定DNA中的P元素都为32P,其他分子不含32P)在不含32P的培养液中正常培养,先进行一次有丝分裂得到2个子细胞,2个子细胞继续分裂至减数分裂Ⅱ后期,得到4个次级精母细胞。分析某次级精母细胞中染色体的32P的标记情况,下列叙述错误的是 ( )
A.若含2条32P标记的染色体,则形成该细胞过程中未发生互换
B.若含3条32P标记的染色体,则形成该细胞过程中发生了互换
C.若含3条32P标记的染色体,则该细胞中移向两极的基因组成可能不同
D.同一精原细胞产生的两个次级精母细胞中含32P的染色体数目可能不同
一、建构概念体系
二、融通科学思维
1.脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性的关系是
。
2.为什么一个含有2n个碱基的DNA分子有4n种碱基排列顺序,而不是种
。
三、综合检测反馈
1.下列有关基因、DNA、染色体的说法,错误的是 ( )
A.碱基特定的排列顺序构成了每一个DNA分子的特异性
B.随着细胞质基因的发现,基因与染色体的关系可概括为染色体是基因的主要载体
C.分子大小相同、碱基含量相同的基因所携带的遗传信息一定相同
D.一条染色体上含有1个或2个DNA分子
2.生长在海洋中的一种水母的DNA上有绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明,转入了水母绿色荧光蛋白基因的转基因鼠,在紫外线照射下,也能像水母一样发出绿色荧光。下列相关叙述错误的是 ( )
A.水母和老鼠的基因都是4种碱基对的随机排列
B.水母和老鼠的基因都是有遗传效应的DNA片段
C.水母和老鼠的DNA中碱基序列和数目不同,但二者所含碱基种类相同
D.水母和老鼠的DNA均具有规则的双螺旋结构,这是转基因技术得以实现的理论基础之一
3.现代生活中,手机的指纹识别解锁、考试时的指纹信息对比等都运用了指纹识别技术,下列与指纹识别技术原理无关的是 ( )
A.所有细胞生物的遗传物质都是DNA
B.DNA的碱基排列顺序中蕴藏着遗传信息
C.指纹具有特异性的根本原因是DNA分子具有特异性
D.基因中碱基序列的多样性决定了基因的多样性
4.果蝇的部分隐性基因及其在染色体上的相对位置如下图所示,下列相关叙述错误的是 ( )
A.一条染色体上有多个基因,基因在染色体上呈线性排列
B.正常情况下,雄果蝇的一条X染色体上可能有0个、1个或2个白眼基因
C.若果蝇的Y染色体上存在sn(焦刚毛基因)或sn的等位基因sn+(直刚毛基因),sn和sn+基因所控制的性状在遗传上会与性别相关联
D.pr(紫眼基因)和ru(粗糙眼基因)不是控制一对相对性状的等位基因,而pr(紫眼基因)和w(白眼基因)是控制一对相对性状的等位基因
第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
聚焦·学案一
[学案设计]
1.DNA 遗传效应 有遗传效应的DNA片段
2.排列顺序 碱基排列顺序 排列顺序
3.一个或两 有遗传效应的DNA片段 脱氧核苷酸
[典例] 选A 基因通常是有遗传效应的DNA片段,其基本单位为脱氧核苷酸,但部分RNA病毒的基因是有遗传效应的RNA片段,其基本单位是核糖核苷酸,A正确,B、D错误;组成基因的碱基总数小于组成DNA分子的碱基总数,C错误。
[情境思考探究]
(1)提示:不一定,DNA上具有遗传效应的DNA片段才是基因,DNA分子中存在非基因片段。不同基因的本质区别在于其脱氧核苷酸序列不同。
(2)提示:DNA(C)的多样性决定于脱氧核苷酸的排列顺序;蛋白质(D)的多样性决定于组成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序和肽链盘曲、折叠形成的空间结构。
(3)提示:1个、2个、1个。
(4)提示:基因并不都在染色体上,染色体是基因的主要载体,叶绿体和线粒体中也含有基因。
[迁移训练]
1.(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√
2.选A 基因R、S、N、O在一条染色体上,互为非等位基因,A正确;基因R、S、N、O中A/T的值相同,都为1,B错误;基因R、S、N、O中的碱基排列顺序代表遗传信息,C错误;对于某些RNA病毒而言,基因是有遗传效应的RNA片段,D错误。
3.选C DNA具有双螺旋结构,若基因为RNA,一般为单链,不具有双螺旋结构,A错误;对于双链的DNA分子,由于A=T,G=C,故A+G=T+C成立,但对于单链DNA分子和RNA分子不成立,B错误;基因通常是有遗传效应的DNA片段,但对有些病毒而言,基因是有遗传效应的RNA片段,C正确;染色体是基因的主要载体,除此之外,线粒体和叶绿体以及原核细胞等也有基因存在,D错误。
4.选B 细胞分裂前的间期随着DNA的复制,基因数目会发生改变,但染色体数目不变,A错误;染色体是基因的主要载体,此外在线粒体、叶绿体等中也含有少量的基因,C错误;基因不同的根本原因是碱基(核苷酸)的排列顺序不同,D错误。
聚焦·学案二
[学案设计]
(一)[例1] 选D DNA分子在含物质B的条件下,进行两次复制,经过第一次复制后产生的两个DNA分子均为一条链含有B,一条链不含B,即为BT类型,被染成深色;而后经过第二次复制,一个BT类型的DNA分子经过复制后产生的两个DNA分子一个是BT类型、一个是BB类型,则在第二次分裂中期的细胞中,共用着丝粒的每条染色体均为乙图类型,A正确。甲图的染色单体均为BT型,乙图的两姐妹染色单体分别为BB和BT型,说明两个DNA分子均保留了亲代DNA分子的一条链,因此该事实支持DNA的半保留复制学说,B正确。丙图染色体中含有的两个DNA分子均为浅色,即其中包含的DNA分子均为BB型,其至少需要经过三次复制后产生,即最早出现在蚕豆根尖细胞的第三个细胞周期中,C正确。第二次细胞周期的中期,一个染色体由TB和BB两个染色单体组成,后期时姐妹染色单体分开后随机分配到两子细胞中,整个过程共产生4个子细胞,则第三个细胞周期的中期,含有图丙(BBBB)类型染色体的细胞数目至少为2个,最多为4个,D错误。
(二)[例2] 选A 若该细胞进行减数分裂,按照DNA半保留复制原则,无论S基因位置如何,所有子细胞都含有32P,A错误;若两个S基因插入到两条非同源染色体中,该精原细胞进行两次有丝分裂,考虑DNA的半保留复制和有丝分裂特点,第一次有丝分裂产生的两个子细胞均含有32P,经第二次有丝分裂,由于姐妹染色单体分开后随机进入两个子细胞,可能出现4个子细胞中均含32P或3个子细胞中含32P,1个不含32P 或2个子细胞中含32P,B、C、D正确。
[迁移训练]
1.选B DNA复制是半保留复制,蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期,每一个DNA分子都有一条脱氧核苷酸链含3H、一条含1H,然后在不含放射性标记的培养液中培养至中期,每个DNA复制能得到两种DNA位于一条染色体的两条姐妹染色单体上,一种是一条链含3H、另一条链含1H,一种是两条链都是1H,因此每条染色体的一条染色单体被标记,一条染色单体不被标记,B正确。
2.选D 依题意和DNA分子的半保留复制可推知,在第一次有丝分裂结束后,每个子细胞中均含有20条染色体,且每条染色体上含有的双链DNA分子中都只有一条链被32P标记。在第二次有丝分裂前的间期DNA分子完成复制后,每条染色体含有的2个DNA分子,分别组成该染色体的2条姐妹染色单体,其中只有一条染色单体上的DNA的一条链被32P 标记。在第二次有丝分裂后期,因着丝粒分裂导致姐妹染色单体分开成为子染色体,此时细胞中的染色体数目加倍为40条,其中被32P标记的染色体有20条。由于子染色体移向细胞两极是随机的,所以在第二次分裂结束后,所形成的子细胞中,含有被32P标记的染色体数为0~20条。综上分析,D正确。
3.选C 若两个A基因插入到两条染色体中,则共有4条DNA单链被标记,则该精原细胞进行两次有丝分裂或减数分裂,含3H的染色体共有4条,则4个子细胞中被标记染色体的总条数为4条;若2个A基因插入到同一条染色体上,则4个子细胞中被标记染色体的总条数为2条,因此若4个子细胞中只有2个含有3H,则可能进行的是有丝分裂或减数分裂,无论是减数分裂还是有丝分裂,4个子细胞中3H标记的染色体总数最多为4条,最少为2条,A、D正确;若两个A基因插入到两条染色体中并进行的是有丝分裂时,则共有4条DNA单链被标记,进行复制后,有4条染色体含有标记,分裂后期,染色体随机分配,则可能出现3个子细胞中含3H、1个子细胞中不含3H的情况,B正确;若2个A基因插入到非同源染色体上并进行减数分裂时,减数分裂Ⅰ后期,同源染色体分离,非同源染色体自由组合,则每个子细胞中有0个或1个或2个A基因,C错误。
4.选A 由题可知,1个精原细胞在不含32P的培养液中正常培养,先进行一次有丝分裂得到2个子细胞,每个子细胞中的每个DNA双链中只有一条含32P,经过减数分裂前的间期,每条染色体上有两条姐妹染色单体,其中一条染色单体的DNA双链中只有一条含32P,另一条染色单体的DNA双链都不含32P,在减数分裂Ⅰ前期联会:①如果未发生互换,生成的次级精母细胞中,含2条32P标记的染色体;②若发生互换的两条非姐妹染色单体都是不含32P或者都是含有32P的,生成的次级精母细胞中,含2条32P标记的染色体,A错误。若发生互换的两条非姐妹单体一条含有32P,另一条不含32P,生成的次级精母细胞中,可含3条或4条32P标记的染色体,B正确。若含3条32P标记的染色体的情况,是因为减数分裂Ⅰ的前期发生了互换,可能会使得减数分裂Ⅱ后期移向两极的基因组成不同,C正确。同一精原细胞若在减数分裂Ⅰ的前期发生了互换,产生的两个次级精母细胞中含32P的染色体数目可能不同,D正确。
随堂小结
二、融通科学思维
1.脱氧核苷酸序列由4种碱基排列而成,遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中,碱基排列顺序的千变万化,构成了遗传信息的多样性
2.因为一个DNA分子有两条链,两条链上的碱基互补配对,只要其中一条链上的碱基排列顺序确定,另一条链上的碱基排列顺序也就确定了,故只考虑DNA分子中一条链上碱基的种类和排列顺序即可
三、综合检测反馈
1.选C 分子大小相同、碱基含量相同的基因中碱基排列顺序可能不同,所携带的遗传信息可能不同,C错误。
2.选A 基因在DNA分子上,每个生物个体的基因都具有特异性的碱基排列顺序,因此不能说水母和老鼠的基因都是4种碱基对的随机排列,A错误;水母和老鼠都是细胞生物,它们的遗传物质都是DNA,因此二者的基因都是有遗传效应的DNA片段,B正确;水母和老鼠的遗传信息不同,因此二者DNA中碱基序列和数目不同,但二者所含碱基种类相同,即都有A、T、G、C,C正确;水母和老鼠的DNA均具有规则的双螺旋结构,且具有相同的基本单位,这是转基因技术得以实现的理论基础之一,D正确。
3.选A 每个人的指纹特征都是不同的,这是由于DNA具有多样性和特异性,指纹识别技术识别的是人类的指纹,与所有细胞生物的遗传物质都是DNA无关,A符合题意;DNA中碱基的排列顺序蕴藏着遗传信息,不同的遗传信息控制形成不同的指纹特征,B不符合题意;DNA的多样性和特异性是指纹多样性和特异性的物质基础,指纹具有特异性的根本原因是DNA分子具有特异性,C不符合题意;基因中碱基序列的多样性决定了基因的多样性,基因的多样性使得不同个体形成的指纹特征存在差异,D不符合题意。
4.选D 基因通常是有遗传效应的DNA片段,染色体是基因的载体,一条染色体上有多个基因,且在染色体上呈线性排列,A正确;正常情况下,关于果蝇是否为白眼的性状,雄果蝇的基因型为XWY和XwY,因此雄果蝇一条X染色体上可能有0个(基因型为XWY雄果蝇体内无白眼基因或基因型为XwY个体的次级精母细胞或精细胞中)、1个(基因型为XwY雄果蝇的体细胞或者是精细胞中)或2个白眼基因(基因型为XwY个体的初级精母细胞或次级精母细胞中),B正确;若果蝇的Y染色体上存在sn(焦刚毛基因)或sn的等位基因sn+(直刚毛基因),sn和sn+基因所控制的性状在遗传上表现为伴性遗传的特征,在遗传时会与性别相关联,C正确;pr(紫眼基因)和ru(粗糙眼基因)不是控制一对相对性状的等位基因,属于非同源染色体上的非等位基因,且pr(紫眼基因)和w(白眼基因)也是非同源染色体上的非等位基因,D错误。
1 / 8(共87张PPT)
第4节
基因通常是有遗传效应的DNA片段
1.举例说明基因通常是有遗传效应的DNA片段，明确基因与DNA的关系；
2.明确DNA(基因)复制与细胞分裂中的染色体标记的关系。
学习目标
CONTENTS
目录
1
2
3
聚焦 学案一 基因通常是有遗传效应的DNA片段
聚焦 学案二 DNA(基因)复制与细胞分裂中
的染色体标记问题
随堂小结——即时回顾与评价
5
4
课时跟踪检测(第3、4节)
NO.1
聚焦 学案一 基因通常是有遗传
效应的DNA片段
学案设计
1.基因与DNA关系的实例分析
(结合教材P57“思考·讨论”资料分析)
2.DNA片段中的遗传信息
3.染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系
微点拨：①DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。
②对于遗传物质是RNA的生物而言，基因是有遗传效应的RNA片段。
[典例] 下列有关生物体基因的叙述，正确的是 ( )
A.基因通常是有遗传效应的脱氧核苷酸序列
B.所有生物基因的基本单位都是脱氧核苷酸
C.组成基因的碱基数量多于组成DNA分子的碱基数量
D.基因与DNA是同一物质在不同时期的两种名称
√
[解析] 基因通常是有遗传效应的DNA片段，其基本单位为脱氧核苷酸，但部分RNA病毒的基因是有遗传效应的RNA片段，其基本单位是核糖核苷酸，A正确，B、D错误；组成基因的碱基总数小于组成DNA分子的碱基总数，C错误。
|情|境|思|考|探|究|
请据图回答下列问题：
(1)DNA上任何一个片段都是基因吗 不同基因的本质区别是什么
提示：不一定，DNA上具有遗传效应的DNA片段才是基因，DNA分子中存在非基因片段。不同基因的本质区别在于其脱氧核苷酸序列不同。
(2)图中C和D均具有多样性，其多样性的决定因素分别有哪些
提示：DNA(C)的多样性决定于脱氧核苷酸的排列顺序；蛋白质(D)的多样性决定于组成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序和肽链盘曲、折叠形成的空间结构。
(3)在有丝分裂后期、减数分裂Ⅰ后期和减数分裂Ⅱ后期，一条染色体中分别含有几个DNA分子
提示：1个、2个、1个。
(4)真核生物体内，基因都在染色体上吗
提示：基因并不都在染色体上，染色体是基因的主要载体，叶绿体和线粒体中也含有基因。
迁移训练
1.判断下列叙述的正误
(1)染色体是DNA的唯一载体。( )
(2)真核生物的基因均在染色体上呈线性排列。( )
(3)基因中碱基对的数目与其多样性有关。( )
(4)基因的基本组成单位均为脱氧核苷酸。( )
(5)烟草花叶病毒中有遗传效应的RNA片段也叫作基因。( )
×
×
√
×
√
2.下图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图，下列叙述正确的是 ( )
A.基因R、S、N、O互为非等位基因
B.基因R、S、N、O中A/T的值各不相同
C.基因R、S、N、O的排列顺序代表遗传信息
D.基因就是生物体内具有遗传效应的DNA片段
√
解析：基因R、S、N、O在一条染色体上，互为非等位基因，A正确；基因R、S、N、O中A/T的值相同，都为1，B错误；基因R、S、N、O中的碱基排列顺序代表遗传信息，C错误；对于某些RNA病毒而言，基因是有遗传效应的RNA片段，D错误。
3.基因通常是有遗传效应的DNA片段，基于这一表述理解正确的是 ( )
A.所有基因均具有双螺旋结构
B.所有基因中“A+G=T+C”恒成立
C.对有些病毒而言，基因是有遗传效应的RNA片段
D.所有基因均位于染色体上
√
解析：DNA具有双螺旋结构，若基因为RNA，一般为单链，不具有双螺旋结构，A错误；对于双链的DNA分子，由于A=T，G=C，故A+G=T+C成立，但对于单链DNA分子和RNA分子不成立，B错误；基因通常是有遗传效应的DNA片段，但对有些病毒而言，基因是有遗传效应的RNA片段，C正确；染色体是基因的主要载体，除此之外，线粒体和叶绿体以及原核细胞等也有基因存在，D错误。
4.在细胞生物中,下列关于基因、DNA与染色体的叙述,正确的是 ( )
A.细胞分裂前的间期随着DNA的复制,染色体和基因的数目也会发生改变
B.基因通常是有遗传效应的DNA的片段,一个DNA分子上有许多的基因
C.染色体是基因的载体,基因只分布在染色体上
D.基因中储存着遗传信息,基因不同的根本原因在于核苷酸的连接方式不同
√
解析：细胞分裂前的间期随着DNA的复制,基因数目会发生改变,但染色体数目不变,A错误;染色体是基因的主要载体,此外在线粒体、叶绿体等中也含有少量的基因,C错误;基因不同的根本原因是碱基(核苷酸)的排列顺序不同,D错误。
NO.2
聚焦 学案二 DNA(基因)复制与
细胞分裂中的染色体标记问题
学案设计
(一)有丝分裂中染色体的标记情况分析
用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行两次有丝分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)：
由图可以看出，第一次有丝分裂形成的两个细胞中所有的DNA分子都呈“杂合状态”，即15N/14N DNA；第二次有丝分裂形成的子细胞有多种可能性，可能子细胞的所有染色体都含15N，也可能子细胞的所有染色体都不含15N，即子细胞含有15N的染色体为0~2n条(体细胞染色体为2n条)。
微点拨：若只复制一次，产生的子染色体都带有15N标记，若复制两次，产生的子染色体只有一半带有15N标记。
[例1] 物质B与碱基T的结构相似，可替代碱基T参与DNA的复制。两条单链均含有物质B的DNA(记
为BB)可被染成浅色，一条单链含物质
B的DNA(记为BT)能染成深色，而不含
物质B的DNA(记为TT)不被染色。如图是将1个普通的蚕豆根尖细胞(2n=12)用物质B处理后，在不同细胞周期观察到的某条染色体的三种图像。下列分析错误的是 ( )
A.第二次复制的中期，所有染色体均为乙图类型
B.甲图的染色单体复制成乙图的事实支持DNA的半保留复制学说
C.丙图染色体最早出现在蚕豆根尖细胞的第三个细胞周期中
D.第三个细胞周期的中期，含有图丙类型染色体的细胞数目至少为1个，最多为4个
√
[解析] DNA分子在含物质B的条件下，进行两次复制，经过第一次复制后产生的两个DNA分子均为一条链含有B，一条链不含B，即为BT类型，被染成深色；而后经过第二次复制，一个BT类型的DNA分子经过复制后产生的两个DNA分子一个是BT类型、一个是BB类型，则在第二次分裂中期的细胞中，共用着丝粒的每条染色体均为乙图类型，A正确。甲图的染色单体均为BT型，乙图的两姐妹染色单体分别为BB和BT型，说明两个DNA分子均保留了亲代DNA分子的一条链，因此该事实支持DNA的半保留复制学说，B正确。
丙图染色体中含有的两个DNA分子均为浅色，即其中包含的DNA分子均为BB型，其至少需要经过三次复制后产生，即最早出现在蚕豆根尖细胞的第三个细胞周期中，C正确。第二次细胞周期的中期，一个染色体由TB和BB两个染色单体组成，后期时姐妹染色单体分开后随机分配到两子细胞中，整个过程共产生4个子细胞，则第三个细胞周期的中期，含有图丙(BBBB)类型染色体的细胞数目至少为2个，最多为4个，D错误。
(二)减数分裂中染色体的标记情况分析
用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行正常减数分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)：
微点拨：由图可以看出，在减数分裂过程中细胞连续分裂两次，DNA只复制一次，所以四个子细胞中所有的DNA分子都呈“杂合状态”，即15N/14N DNA，子细胞的所有染色体都含15N。
[例2] 将两条单链均被32P标记的S基因导入某动物的精原细胞中(该细胞不含32P标记)，选取染色体中插入2个S基因的精原细胞，再置于不含32P的培养液中培养，得到4个子细胞，检测子细胞中的标记情况。若不考虑互换和变异等异常情况，则下列叙述错误的是 ( )
A.若该精原细胞进行一次减数分裂，一定有子细胞中不含32P
B.若该精原细胞进行两次有丝分裂，4个子细胞可能都含32P
C.若该精原细胞进行两次有丝分裂，可能有2个子细胞含32P
D.若该精原细胞进行两次有丝分裂，可能有3个子细胞含32P
√
[解析] 若该细胞进行减数分裂，按照DNA半保留复制原则，无论S基因位置如何，所有子细胞都含有32P，A错误；若两个S基因插入到两条非同源染色体中，该精原细胞进行两次有丝分裂，考虑DNA的半保留复制和有丝分裂特点，第一次有丝分裂产生的两个子细胞均含有32P，经第二次有丝分裂，由于姐妹染色单体分开后随机进入两个子细胞，可能出现4个子细胞中均含32P或3个子细胞中含32P，1个不含32P 或2个子细胞中含32P，B、C、D正确。
迁移训练
1.蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的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.每条染色体的两条单体都被标记
B.每条染色体中都只有一条单体被标记
C.只有半数的染色体中一条单体被标记
D.每条染色体的两条单体都不被标记
√
解析：DNA复制是半保留复制，蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，每一个DNA分子都有一条脱氧核苷酸链含3H、一条含1H，然后在不含放射性标记的培养液中培养至中期，每个DNA复制能得到两种DNA位于一条染色体的两条姐妹染色单体上，一种是一条链含3H、另一条链含1H，一种是两条链都是1H，因此每条染色体的一条染色单体被标记，一条染色单体不被标记，B正确。
2.用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链。再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂完成后每个细胞中被32P标记的染色体条数是 ( )
A.0条 B.20条
C.大于0条小于20条 D.以上都有可能
√
解析：依题意和DNA分子的半保留复制可推知，在第一次有丝分裂结束后，每个子细胞中均含有20条染色体，且每条染色体上含有的双链DNA分子中都只有一条链被32P标记。在第二次有丝分裂前的间期DNA分子完成复制后，每条染色体含有的2个DNA分子，分别组成该染色体的2条姐妹染色单体，其中只有一条染色单体上的DNA的一条链被32P 标记。在第二次有丝分裂后期，因着丝粒分裂导致姐妹染色单体分开成为子染色体，此时细胞中的染色体数目加倍为40条，其中被32P标记的染色体有20条。由于子染色体移向细胞两极是随机的，所以在第二次分裂结束后，所形成的子细胞中，含有被32P标记的染色体数为0~20条。综上分析，D正确。
3.将两个双链均被3H标记的A基因导入某动物(2n=42)精原细胞的染色体中，然后置于不含3H的培养液中培养，经过两次细胞分裂后产生4个子细胞，测定子细胞的染色体被标记情况。不考虑染色体片段的互换等情况，下列叙述错误的是 ( )
A.若4个子细胞中只有2个含有3H，则可能进行了有丝分裂
B.可能出现3个子细胞中含3H、1个子细胞中不含3H的情况
C.每个子细胞中含有的基因A的数量是0个或2个
D.4个子细胞中3H标记的染色体总数最多为4条，最少为2条
√
解析：若两个A基因插入到两条染色体中，则共有4条DNA单链被标记，则该精原细胞进行两次有丝分裂或减数分裂，含3H的染色体共有4条，则4个子细胞中被标记染色体的总条数为4条；若2个A基因插入到同一条染色体上，则4个子细胞中被标记染色体的总条数为2条，因此若4个子细胞中只有2个含有3H，则可能进行的是有丝分裂或减数分裂，无论是减数分裂还是有丝分裂，4个子细胞中3H标记的染色体总数最多为4条，最少为2条，A、D正确；
若两个A基因插入到两条染色体中并进行的是有丝分裂时，则共有4条DNA单链被标记，进行复制后，有4条染色体含有标记，分裂后期，染色体随机分配，则可能出现3个子细胞中含3H、1个子细胞中不含3H的情况，B正确；若2个A基因插入到非同源染色体上并进行减数分裂时，减数分裂Ⅰ后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，则每个子细胞中有0个或1个或2个A基因，C错误。
4.1个精原细胞(2n=4,假定DNA中的P元素都为32P,其他分子不含32P)在不含32P的培养液中正常培养,先进行一次有丝分裂得到2个子细胞,2个子细胞继续分裂至减数分裂Ⅱ后期,得到4个次级精母细胞。分析某次级精母细胞中染色体的32P的标记情况,下列叙述错误的是 ( )
A.若含2条32P标记的染色体,则形成该细胞过程中未发生互换
B.若含3条32P标记的染色体,则形成该细胞过程中发生了互换
C.若含3条32P标记的染色体,则该细胞中移向两极的基因组成可能不同
D.同一精原细胞产生的两个次级精母细胞中含32P的染色体数目可能不同
√
解析：由题可知，1个精原细胞在不含32P的培养液中正常培养，先进行一次有丝分裂得到2个子细胞，每个子细胞中的每个DNA双链中只有一条含32P，经过减数分裂前的间期，每条染色体上有两条姐妹染色单体，其中一条染色单体的DNA双链中只有一条含32P，另一条染色单体的DNA双链都不含32P，在减数分裂Ⅰ前期联会：①如果未发生互换，生成的次级精母细胞中，含2条32P标记的染色体；②若发生互换的两条非姐妹染色单体都是不含32P或者都是含有32P的，生成的次级精母细胞中，含2条32P标记的染色体，A错误。
若发生互换的两条非姐妹单体一条含有32P，另一条不含32P，生成的次级精母细胞中，可含3条或4条32P标记的染色体，B正确。若含3条32P标记的染色体的情况，是因为减数分裂Ⅰ的前期发生了互换，可能会使得减数分裂Ⅱ后期移向两极的基因组成不同，C正确。同一精原细胞若在减数分裂Ⅰ的前期发生了互换，产生的两个次级精母细胞中含32P的染色体数目可能不同，D正确。
随堂小结——即时回顾与评价
NO.3
一、建构概念体系
二、融通科学思维
1.脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性的关系是______________
____________________________________________________________________________________________________________。
脱氧核苷酸序列由4种碱基排列而成，遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中，碱基排列顺序的千变万化，构成了遗传信息的多样性
2.为什么一个含有2n个碱基的DNA分子有4n种碱基排列顺序，而不是种
_______________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________。
因为一个DNA分子有两条链，两条链上的碱基互补配对，只要其中一条链上的碱基排列顺序确定，另一条链上的碱基排列顺序也就确定了，故只考虑DNA分子中一条链上碱基的种类和排列顺序即可
三、综合检测反馈
1.下列有关基因、DNA、染色体的说法，错误的是 ( )
A.碱基特定的排列顺序构成了每一个DNA分子的特异性
B.随着细胞质基因的发现，基因与染色体的关系可概括为染色体是基因的主要载体
C.分子大小相同、碱基含量相同的基因所携带的遗传信息一定相同
D.一条染色体上含有1个或2个DNA分子
√
解析：分子大小相同、碱基含量相同的基因中碱基排列顺序可能不同，所携带的遗传信息可能不同，C错误。
2.生长在海洋中的一种水母的DNA上有绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了水母绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线照射下，也能像水母一样发出绿色荧光。下列相关叙述错误的是 ( )
A.水母和老鼠的基因都是4种碱基对的随机排列
B.水母和老鼠的基因都是有遗传效应的DNA片段
C.水母和老鼠的DNA中碱基序列和数目不同，但二者所含碱基种类相同
D.水母和老鼠的DNA均具有规则的双螺旋结构，这是转基因技术得以实现的理论基础之一
√
解析：基因在DNA分子上，每个生物个体的基因都具有特异性的碱基排列顺序，因此不能说水母和老鼠的基因都是4种碱基对的随机排列，A错误；水母和老鼠都是细胞生物，它们的遗传物质都是DNA，因此二者的基因都是有遗传效应的DNA片段，B正确；水母和老鼠的遗传信息不同，因此二者DNA中碱基序列和数目不同，但二者所含碱基种类相同，即都有A、T、G、C，C正确；水母和老鼠的DNA均具有规则的双螺旋结构，且具有相同的基本单位，这是转基因技术得以实现的理论基础之一，D正确。
3.现代生活中，手机的指纹识别解锁、考试时的指纹信息对比等都运用了指纹识别技术，下列与指纹识别技术原理无关的是 ( )
A.所有细胞生物的遗传物质都是DNA
B.DNA的碱基排列顺序中蕴藏着遗传信息
C.指纹具有特异性的根本原因是DNA分子具有特异性
D.基因中碱基序列的多样性决定了基因的多样性
√
解析：每个人的指纹特征都是不同的，这是由于DNA具有多样性和特异性，指纹识别技术识别的是人类的指纹，与所有细胞生物的遗传物质都是DNA无关，A符合题意；DNA中碱基的排列顺序蕴藏着遗传信息，不同的遗传信息控制形成不同的指纹特征，B不符合题意；DNA的多样性和特异性是指纹多样性和特异性的物质基础，指纹具有特异性的根本原因是DNA分子具有特异性，C不符合题意；基因中碱基序列的多样性决定了基因的多样性，基因的多样性使得不同个体形成的指纹特征存在差异，D不符合题意。
4.果蝇的部分隐性基因及其在染色体上的相对位置如下图所示，下列相关叙述错误的是 ( )
A.一条染色体上有多个基因，基因在染色体上呈线性排列
B.正常情况下，雄果蝇的一条X染色体上可能有0个、1个或2个白眼基因
C.若果蝇的Y染色体上存在sn(焦刚毛基因)或sn的等位基因sn+(直刚毛基因)，sn和sn+基因所控制的性状在遗传上会与性别相关联
D.pr(紫眼基因)和ru(粗糙眼基因)不是控制一对相对性状的等位基因，而pr(紫眼基因)和w(白眼基因)是控制一对相对性状的等位基因
√
解析：基因通常是有遗传效应的DNA片段，染色体是基因的载体，一条染色体上有多个基因，且在染色体上呈线性排列，A正确；正常情况下，关于果蝇是否为白眼的性状，雄果蝇的基因型为XWY和XwY，因此雄果蝇一条X染色体上可能有0个(基因型为XWY雄果蝇体内无白眼基因或基因型为XwY个体的次级精母细胞或精细胞中)、1个(基因型为XwY雄果蝇的体细胞或者是精细胞中)或2个白眼基因(基因型为XwY个体的初级精母细胞或次级精母细胞中)，B正确；
若果蝇的Y染色体上存在sn(焦刚毛基因)或sn的等位基因sn+(直刚毛基因)，sn和sn+基因所控制的性状在遗传上表现为伴性遗传的特征，在遗传时会与性别相关联，C正确；pr(紫眼基因)和ru(粗糙眼基因)不是控制一对相对性状的等位基因，属于非同源染色体上的非等位基因，且pr(紫眼基因)和w(白眼基因)也是非同源染色体上的非等位基因，D错误。
课时跟踪检测(第3、4节)
NO.4
(A级选择题每小题2分,B级选择题每小题4分,本检测满分40分)
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A级 强基固本
1.下列关于DNA复制的叙述，错误的是( )
A.有丝分裂前的间期和减数分裂Ⅱ前的间期要进行DNA复制
B.DNA的每一条链均可作为DNA复制的模板
C.真核细胞中，DNA复制所需的脱氧核苷酸可从细胞质通过核孔进入细胞核
D.DNA复制的意义是将遗传信息传递给子代
√
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解析：有丝分裂前的间期和减数分裂Ⅰ前的间期需要进行DNA复制，减数分裂Ⅱ前的间期不进行DNA复制，A错误；DNA复制时每条链均作为模板进行复制，B正确；脱氧核苷酸可从细胞质通过核孔进入细胞核用于DNA复制，C正确；DNA通过复制，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，D正确。
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2.真核细胞的DNA分子复制时可观察到多个复制泡。DNA分子具有多个复制泡的原因是 ( )
A.边解旋边复制 B.半保留复制
C.单向复制 D.多起点复制
解析：真核细胞的DNA分子复制时可观察到多个复制泡，说明真核细胞DNA是多起点复制，这种复制特点加速了复制过程，提高了复制速率，D正确。
√
3.下列对不同种类生物中基因的叙述，错误的是 ( )
A.大肠杆菌的基因是有遗传效应的DNA片段
B.烟草花叶病毒中基因的基本组成单位是核糖核苷酸
C.小麦细胞中只有细胞核内的DNA才具有遗传效应
D.人体细胞中的不同基因含有的遗传信息存在差异
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√
解析：大肠杆菌是原核细胞生物，由细胞组成的生物其遗传物质都是DNA，基因是其细胞内有遗传效应的DNA片段，A正确；烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，基因是该病毒内有遗传效应的RNA片段，故该基因的基本组成单位是核糖核苷酸，B正确；小麦细胞的细胞核和细胞质中的DNA都含有具有遗传效应的片段，C错误；人体细胞中不同基因的脱氧核苷酸序列不同，故含有的遗传信息会存在差异，D正确。
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4.下列关于基因、DNA、遗传信息和染色体的描述，错误的是 ( )
A.染色体是DNA的主要载体，每条染色体上有一个DNA分子
B.一个DNA分子中可以包含多个遗传信息互不相同的基因
C.碱基排列顺序的千变万化，构成了基因的多样性
D.生物体内，所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数
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解析：染色体是DNA的主要载体，一条染色体上有1个或2个DNA分子，A错误；基因通常是具有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子中可以包含多个遗传信息互不相同的基因，同时也包含非基因片段，故生物体内，所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数，B、D正确；碱基排列顺序的千变万化构成了DNA分子的多样性，C正确。
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5.将DNA被15N标记的大肠杆菌转入含14NH4Cl的培养液中进行培养，繁殖相应代数，检测子代DNA的标记情况，验证DNA的复制方式。下列相关叙述，不正确的是 ( )
A.可通过检测子代DNA的放射性来判断子代DNA的标记情况
B.可通过控制培养时间来控制大肠杆菌繁殖的代数
C.繁殖一代，提取大肠杆菌的DNA并进行离心，只出现居中条带
D.繁殖二代，提取大肠杆菌的DNA并进行离心，仍会出现居中条带
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解析： 15N没有放射性，A错误。大肠杆菌繁殖时间相对稳定，可通过控制培养时间来控制大肠杆菌繁殖的代数，B正确。DNA的复制方式是半保留复制，繁殖一代，子代DNA全为14N/15N，提取大肠杆菌的DNA并进行离心，只出现居中条带；繁殖二代，最初的两条母链进入两个DNA分子，即会出现两个14N/15N类型的DNA分子和两个14N/14N类型的DNA分子，提取大肠杆菌的DNA并进行离心，仍会出现居中条带，D正确。
6.某生物兴趣小组用15N充分标记大肠杆菌后，将其置于仅含14N的培养液中连续培养若干代。下列叙述错误的是 ( )
A.大肠杆菌繁殖过程中需要4 种脱氧核苷酸、能量和相关酶
B.大肠杆菌连续繁殖两代后，子代的DNA 中含14N的占1/2
C.DNA复制过程中断裂氢键解旋时，磷酸二酯键不会受影响
D.若大肠杆菌的DNA含M个G，则复制n次后消耗游离的C为(2n-1)M个
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解析：大肠杆菌繁殖过程中需要4种脱氧核苷酸(原料)、能量和相关酶，A正确；大肠杆菌的DNA进行半保留复制，故连续繁殖两代后，子代DNA中都含14N，B错误；DNA复制过程中断裂氢键解旋时，磷酸二酯键不会受影响，C正确；若大肠杆菌的DNA含M个G，根据碱基互补配对原则，G与C配对，G与C数量相等，复制n次后DNA数目为2n，增加了(2n-1)个DNA，则复制n次后消耗游离的C为(2n-1)M个，D正确。
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7.亲代链分开及新生DNA开始复制处称为
复制子，真核生物的核DNA中包含多个复制子，
每个复制子都有自己的起始点(图中1~6)，每个
起始点均富含AT序列。通常每个复制子从起始
点开始双向复制形成复制泡，在复制泡的相遇
处，新生DNA融合成完整的子代DNA。下列叙述不正确的是 ( )
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A.DNA上不同复制子起始复制的时间不同，据图可知6号起始点是最晚解旋的
B.每个起始点均富含AT序列，这与A和T间的氢键数比G和C间少有关
C.复制泡中两个新生子链的碱基序列相同
D.核DNA中包含多个复制子，可以提高DNA复制的效率
√
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解析：DNA上不同复制泡大小不同表示不同复制子起始复制的时间不同，复制泡越大，复制的起始时间越早，据图可知6号起始点对应的复制泡最小，因此是最晚解旋的，A正确；每个起始点均富含AT序列，这与A和T间的氢键数比G和C间少有关，氢键数越少越容易解旋，B正确；子链和母链之间遵循碱基互补配对原则，两条母链的碱基互补配对，复制泡中两个新生子链的碱基序列也互补，C错误；核DNA是多起点复制，其中包含多个复制子，可以提高DNA复制的效率，D正确。
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8.某DNA分子片段中共含有3 000个碱基，其中腺嘌呤占35%。现将该DNA分子片段用15N标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次，将全部复制产物进行密度梯度离心，得到图甲结果；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到图乙结果。下列有关分析正确的是 ( )
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A.X层与Y层中DNA分子质量比大于1∶3
B.Y层中含15N标记的鸟嘌呤有3 600个
C.X层中DNA分子含有的氢键数是Y层DNA分子的1/3
D.W层与Z层的核苷酸数之比是4∶1
√
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解析：DNA分子以15N标记的游离脱氧核苷酸为原料复制3次，得8个DNA分子，X层(2个含有14N和15N的DNA)与Y层(6个只含15N的DNA)中DNA分子质量比小于1∶3，A错误；基因中含有3 000个碱基，腺嘌呤占35%，则A=T=1 050个，G=C=450个，1个DNA中鸟嘌呤(G)=450个，Y层(6个只含15N的DNA)中含15N标记的鸟嘌呤(G)=450×6=2 700个，B错误；
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X层中有2个DNA，Y层中有6个DNA，故X层中DNA分子含有的氢键数是Y层DNA分子的1/3，C正确；由于DNA分子为双链结构，所以加入解旋酶再离心，共得到2个含有14N的DNA单链(Z层)和14个含有15N的DNA单链(W层)，即W层与Z层的核苷酸数之比是14∶2=7∶1，D错误。
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9.(8分)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g是 ，基因和g的关系是_______
____________________________。
DNA
基因通
常是有遗传效应的g(DNA)片段
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(2)g的基本单位可用字母 (填“b”“c”“d”或“e”)表示。
(3)遗传物质的主要载体i是 (填“蛋白质”“染色体”或“核糖体”)。
(4)g的空间结构一般表现为 。
e
染色体
双螺旋结构
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解析：(1)细胞内的遗传物质是DNA(g)，基因通常是有遗传效应的DNA片段。
(2)e(脱氧核苷酸)是组成DNA的基本单位。
(3)遗传物质的主要载体是染色体(i)。
(4)g为DNA，空间结构一般表现为双螺旋结构。
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B级 发展提能
10.冈崎等人提出了DNA的不连续复制模型(如图)，他们认为，在5'端→3'端这一模板链上，核苷酸在DNA聚合酶的作用下，仍按子链的5'端→3'端方向顺序结合上去，并相连成链。核苷酸在模板上先反方向地合成一系列小的片段，称为冈崎片段，然后这些片段再相互连接起来而成长链。据此信息结合所学知识判断下列说法错误的是( )
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A.复制过程中首先需要解旋酶沿着复制叉移动方向解开DNA双螺旋结构，使两条链中间的碱基对分开
B.推测冈崎片段的出现是由于DNA聚合酶只能使核苷酸按5'端→3'端方向连接成链
C.复制过程遵循碱基互补配对原则
D.前导链和滞后链的碱基序列完全相同
√
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解析：DNA复制过程的第一步是解旋，需要解旋酶沿着复制叉移动方向解开DNA双螺旋结构，破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开，A正确；由题干在5'端→3'端这一模板链上，核苷酸在DNA聚合酶的作用下，仍按5'端→3'端方向顺序结合上去，可推测冈崎片段的出现是由于DNA聚合酶只能使核苷酸按5'端→3'端方向连接成链，B正确；DNA复制通过碱基互补配对，保证了复制能够准确的进行，C正确；前导链与3'端→5'端方向的亲代DNA链互补，滞后链与5'端→3'端方向的亲代DNA链互补，所以前导链和滞后链的碱基序列不同，D错误。
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11.(12分)科学家曾对 DNA 的复制提出两种假说：全保留复制和半保留复制。为验证哪种假说正确，科学家将全部 DNA 的双链均被15N 标记的大肠杆菌转移到以 14NH4Cl为唯一氮源的培养液中，繁殖一代后提取子代大肠杆菌的 DNA(F1 DNA)。将F1 DNA热变性处理(即解开双螺旋)后进行密度梯度离心，离心管(图甲)中出现的两个条带，对应图乙中的两个峰。
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(1)热变性处理破坏了 DNA 分子中的 键。
(2)根据图甲中条带的数目和位置， (填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式是“全保留复制”还是“半保留复制”，原因是_______________________________________________________________________。
(3)研究人员发现，若实验中提取的F1 DNA不做 处理，将其直接进行密度梯度离心，则离心管中只出现一个条带，据此分析 DNA 的复制方式是半保留复制。
氢
不能
无论DNA是全保留复制还是半保留复制，经热变性后都能得到图甲
所示的条带
热变性
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(4)研究人员继续研究发现，将含15N 的大肠杆菌转移到 14NH4Cl 培养液中， 培养24 h 提取子代大肠杆菌的 DNA，经热变性处理后，离心管中出现的 14N 条带与 15N 条带峰值的相对比值为 7∶1，则大肠杆菌的分裂周期为 h。
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(5)图丙表示某生物细胞中 DNA 分子复制的过程，已知该DNA分子含有500个碱基，T 占20%，而此DNA复制理论上需要约30 s，而实际时间远远小于30 s，据图丙分析其原因是_______________________
_____________。在第3次复制的过程中，需要胞嘧啶 个。
DNA有多个复制起点，并
同时进行复制
600
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解析：(1)热变性处理导致DNA分子中碱基对之间的氢键发生断裂，形成两条DNA单链。
(2)无论是DNA全保留复制还是半保留复制，经热变性处理后都会在离心管中得到两个条带，其中一条为14N条带，另一条为15N条带，无法区分复制方式。
(3)若实验中提取的F1 DNA不做热变性处理，如果DNA复制是半保留复制，则第一代的2个DNA(F1 DNA)分子都应一条链含15N，一条链含14N。将其直接进行密度梯度离心，则离心管中只出现一个条带。
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(4)由题意可知，经实验的相关处理后，离心管中出现的14N条带与15N条带峰值的相对比值为7∶1，说明离心管中含14N的链有14条，含15N的链有2条，共16条单链，即24 h内得到了8个子代DNA分子，大肠杆菌繁殖3次，故大肠杆菌的分裂周期为8 h。
(5)理论上此DNA复制需要约30 s，而实际时间远远小于30 s，结合图丙可知，DNA有多个复制起点，多起点同时复制，大大缩短了复制时间。该DNA分子含有500个碱基，T占20%， 在DNA双链中，A=T=20%，G=C=30%，含有胞嘧啶500×30%=150个，在第3次复制的过程中，需要胞嘧啶150×(23-1)=600个。课时跟踪检测(十三) 基因通常是有遗传效应的DNA片段
(A级选择题每小题2分,B级选择题每小题4分,本检测满分40分)
A级 强基固本
1.下列关于DNA复制的叙述,错误的是 ( )
A.有丝分裂前的间期和减数分裂Ⅱ前的间期要进行DNA复制
B.DNA的每一条链均可作为DNA复制的模板
C.真核细胞中,DNA复制所需的脱氧核苷酸可从细胞质通过核孔进入细胞核
D.DNA复制的意义是将遗传信息传递给子代
2.真核细胞的DNA分子复制时可观察到多个复制泡。DNA分子具有多个复制泡的原因是 ( )
A.边解旋边复制 B.半保留复制
C.单向复制 D.多起点复制
3.下列对不同种类生物中基因的叙述,错误的是 ( )
A.大肠杆菌的基因是有遗传效应的DNA片段
B.烟草花叶病毒中基因的基本组成单位是核糖核苷酸
C.小麦细胞中只有细胞核内的DNA才具有遗传效应
D.人体细胞中的不同基因含有的遗传信息存在差异
4.下列关于基因、DNA、遗传信息和染色体的描述,错误的是 ( )
A.染色体是DNA的主要载体,每条染色体上有一个DNA分子
B.一个DNA分子中可以包含多个遗传信息互不相同的基因
C.碱基排列顺序的千变万化,构成了基因的多样性
D.生物体内,所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数
5.将DNA被15N标记的大肠杆菌转入含14NH4Cl的培养液中进行培养,繁殖相应代数,检测子代DNA的标记情况,验证DNA的复制方式。下列相关叙述,不正确的是 ( )
A.可通过检测子代DNA的放射性来判断子代DNA的标记情况
B.可通过控制培养时间来控制大肠杆菌繁殖的代数
C.繁殖一代,提取大肠杆菌的DNA并进行离心,只出现居中条带
D.繁殖二代,提取大肠杆菌的DNA并进行离心,仍会出现居中条带
6.某生物兴趣小组用15N充分标记大肠杆菌后,将其置于仅含14N的培养液中连续培养若干代。下列叙述错误的是 ( )
A.大肠杆菌繁殖过程中需要4 种脱氧核苷酸、能量和相关酶
B.大肠杆菌连续繁殖两代后,子代的DNA 中含14N的占1/2
C.DNA复制过程中断裂氢键解旋时,磷酸二酯键不会受影响
D.若大肠杆菌的DNA含M个G,则复制n次后消耗游离的C为(2n-1)M个
7.亲代链分开及新生DNA开始复制处称为复制子,真核生物的核DNA中包含多个复制子,每个复制子都有自己的起始点(图中1~6),每个起始点均富含AT序列。通常每个复制子从起始点开始双向复制形成复制泡,在复制泡的相遇处,新生DNA融合成完整的子代DNA。下列叙述不正确的是 ( )
A.DNA上不同复制子起始复制的时间不同,据图可知6号起始点是最晚解旋的
B.每个起始点均富含AT序列,这与A和T间的氢键数比G和C间少有关
C.复制泡中两个新生子链的碱基序列相同
D.核DNA中包含多个复制子,可以提高DNA复制的效率
8.某DNA分子片段中共含有3 000个碱基,其中腺嘌呤占35%。现将该DNA分子片段用15N标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次,将全部复制产物进行密度梯度离心,得到图甲结果;如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心,则得到图乙结果。下列有关分析正确的是 ( )
A.X层与Y层中DNA分子质量比大于1∶3
B.Y层中含15N标记的鸟嘌呤有3 600个
C.X层中DNA分子含有的氢键数是Y层DNA分子的1/3
D.W层与Z层的核苷酸数之比是4∶1
9.(8分)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g是 ,基因和g的关系是 。
(2)g的基本单位可用字母 (填“b”“c”“d”或“e”)表示。
(3)遗传物质的主要载体i是 (填“蛋白质”“染色体”或“核糖体”)。
(4)g的空间结构一般表现为 。
B级 发展提能
10.冈崎等人提出了DNA的不连续复制模型(如图),他们认为,在5'端→3'端这一模板链上,核苷酸在DNA聚合酶的作用下,仍按子链的5'端→3'端方向顺序结合上去,并相连成链。核苷酸在模板上先反方向地合成一系列小的片段,称为冈崎片段,然后这些片段再相互连接起来而成长链。据此信息结合所学知识判断下列说法错误的是 ( )
A.复制过程中首先需要解旋酶沿着复制叉移动方向解开DNA双螺旋结构,使两条链中间的碱基对分开
B.推测冈崎片段的出现是由于DNA聚合酶只能使核苷酸按5'端→3'端方向连接成链
C.复制过程遵循碱基互补配对原则
D.前导链和滞后链的碱基序列完全相同
11.(12分)科学家曾对 DNA 的复制提出两种假说:全保留复制和半保留复制。为验证哪种假说正确,科学家将全部 DNA 的双链均被15N 标记的大肠杆菌转移到以 14NH4Cl为唯一氮源的培养液中,繁殖一代后提取子代大肠杆菌的 DNA(F1 DNA)。将F1 DNA热变性处理(即解开双螺旋)后进行密度梯度离心,离心管(图甲)中出现的两个条带,对应图乙中的两个峰。
(1)热变性处理破坏了 DNA 分子中的 键。
(2)根据图甲中条带的数目和位置, (填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式是“全保留复制”还是“半保留复制”,原因是 。
(3)研究人员发现,若实验中提取的F1 DNA不做 处理,将其直接进行密度梯度离心,则离心管中只出现一个条带,据此分析 DNA 的复制方式是半保留复制。
(4)研究人员继续研究发现,将含15N 的大肠杆菌转移到 14NH4Cl 培养液中, 培养24 h 提取子代大肠杆菌的 DNA,经热变性处理后,离心管中出现的 14N 条带与 15N 条带峰值的相对比值为 7∶1,则大肠杆菌的分裂周期为 h。
(5)图丙表示某生物细胞中 DNA 分子复制的过程,已知该DNA分子含有500个碱基,T 占20%,而此DNA复制理论上需要约30 s,而实际时间远远小于30 s,据图丙分析其原因是 。在第3次复制的过程中,需要胞嘧啶 个。
课时跟踪检测(十三)
1.A 2.D 3.C
4.选A 染色体是DNA的主要载体,一条染色体上有1个或2个DNA分子,A错误;基因通常是具有遗传效应的DNA片段,一个DNA分子中可以包含多个遗传信息互不相同的基因,同时也包含非基因片段,故生物体内,所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数,B、D正确;碱基排列顺序的千变万化构成了DNA分子的多样性,C正确。
5.选A 15N没有放射性,A错误。大肠杆菌繁殖时间相对稳定,可通过控制培养时间来控制大肠杆菌繁殖的代数,B正确。DNA的复制方式是半保留复制,繁殖一代,子代DNA全为14N/15N,提取大肠杆菌的DNA并进行离心,只出现居中条带;繁殖二代,最初的两条母链进入两个DNA分子,即会出现两个14N/15N类型的DNA分子和两个14N/14N类型的DNA分子,提取大肠杆菌的DNA并进行离心,仍会出现居中条带,D正确。
6.选B 大肠杆菌繁殖过程中需要4种脱氧核苷酸(原料)、能量和相关酶,A正确;大肠杆菌的DNA进行半保留复制,故连续繁殖两代后,子代DNA中都含14N,B错误;DNA复制过程中断裂氢键解旋时,磷酸二酯键不会受影响,C正确;若大肠杆菌的DNA含M个G,根据碱基互补配对原则,G与C配对,G与C数量相等,复制n次后DNA数目为2n,增加了(2n-1)个DNA,则复制n次后消耗游离的C为(2n-1)M个,D正确。
7.选C DNA上不同复制泡大小不同表示不同复制子起始复制的时间不同,复制泡越大,复制的起始时间越早,据图可知6号起始点对应的复制泡最小,因此是最晚解旋的,A正确;每个起始点均富含AT序列,这与A和T间的氢键数比G和C间少有关,氢键数越少越容易解旋,B正确;子链和母链之间遵循碱基互补配对原则,两条母链的碱基互补配对,复制泡中两个新生子链的碱基序列也互补,C错误;核DNA是多起点复制,其中包含多个复制子,可以提高DNA复制的效率,D正确。
8.选C DNA分子以15N标记的游离脱氧核苷酸为原料复制3次,得8个DNA分子,X层(2个含有14N和15N的DNA)与Y层(6个只含15N的DNA)中DNA分子质量比小于1∶3,A错误;基因中含有3 000个碱基,腺嘌呤占35%,则A=T=1 050个,G=C=450个,1个DNA中鸟嘌呤(G)=450个,Y层(6个只含15N的DNA)中含15N标记的鸟嘌呤(G)=450×6=2 700个,B错误;X层中有2个DNA,Y层中有6个DNA,故X层中DNA分子含有的氢键数是Y层DNA分子的1/3,C正确;由于DNA分子为双链结构,所以加入解旋酶再离心,共得到2个含有14N的DNA单链(Z层)和14个含有15N的DNA单链(W层),即W层与Z层的核苷酸数之比是14∶2=7∶1,D错误。
9.(1)DNA 基因通常是有遗传效应的g(DNA)片段 (2)e (3)染色体 (4)双螺旋结构
10.选D DNA复制过程的第一步是解旋,需要解旋酶沿着复制叉移动方向解开DNA双螺旋结构,破坏DNA双链之间的氢键,使两条链解开,A正确;由题干在5'端→3'端这一模板链上,核苷酸在DNA聚合酶的作用下,仍按5'端→3'端方向顺序结合上去,可推测冈崎片段的出现是由于DNA聚合酶只能使核苷酸按5'端→3'端方向连接成链,B正确;DNA复制通过碱基互补配对,保证了复制能够准确的进行,C正确;前导链与3'端→5'端方向的亲代DNA链互补,滞后链与5'端→3'端方向的亲代DNA链互补,所以前导链和滞后链的碱基序列不同,D错误。
11.解析:(1)热变性处理导致DNA分子中碱基对之间的氢键发生断裂,形成两条DNA单链。
(2)无论是DNA全保留复制还是半保留复制,经热变性处理后都会在离心管中得到两个条带,其中一条为14N条带,另一条为15N条带,无法区分复制方式。
(3)若实验中提取的F1 DNA不做热变性处理,如果DNA复制是半保留复制,则第一代的2个DNA(F1 DNA)分子都应一条链含15N,一条链含14N。将其直接进行密度梯度离心,则离心管中只出现一个条带。
(4)由题意可知,经实验的相关处理后,离心管中出现的14N条带与15N条带峰值的相对比值为7∶1,说明离心管中含14N的链有14条,含15N的链有2条,共16条单链,即24 h内得到了8个子代DNA分子,大肠杆菌繁殖3次,故大肠杆菌的分裂周期为8 h。
(5)理论上此DNA复制需要约30 s,而实际时间远远小于30 s,结合图丙可知,DNA有多个复制起点,多起点同时复制,大大缩短了复制时间。该DNA分子含有500个碱基,T占20%, 在DNA双链中,A=T=20%,G=C=30%,含有胞嘧啶500×30%=150个,在第3次复制的过程中,需要胞嘧啶150×(23-1)=600个。
答案:(1)氢 (2)不能 无论DNA是全保留复制还是半保留复制,经热变性后都能得到图甲所示的条带 (3)热变性 (4)8 (5)DNA有多个复制起点,并同时进行复制 600
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