2019--2020人教生物必修二同步课件3.3--4：PPT56张

(共56张PPT)
第3节　DNA的复制
第4节　基因是有遗传效应的DNA片段
【自主预习】
一、DNA的复制
1.概念:以________为模板合成子代DNA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_______。
亲代DNA
间期
间期
细胞核
4.过程:
能量
解旋
两条螺旋的双链
母链
脱氧核苷酸
DNA聚合酶
碱基互补配对
双螺旋结构
5.结果:一个DNA分子形成了___________________的
DNA分子。
6.特点:(1)_____________;(2)___________。
7.意义:将_________从亲代传给了子代,从而保持了
_________的连续性。
两个与亲代完全相同
边解旋边复制
半保留复制
遗传信息
遗传信息
8.准确复制的原因:
(1)DNA分子的__________,为复制提供了精确的模板。
(2)通过_____________保证了复制准确无误地进行。
双螺旋结构
碱基互补配对
二、基因是有遗传效应的DNA片段
1.基因与DNA的关系:
(1)一个DNA分子上有许多_____
(2)DNA分子上只有_____碱基参与基因的组成
(3)_____能控制生物的性状
基因
部分
基因
遗传效应
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)DNA分子的特性。
①多样性:_____________的千变万化。
②特异性:每一个DNA分子有___________________。
(3)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
【预习小测】
1.DNA分子复制时,解旋酶作用的部位应该是　(　　)
A.腺嘌呤与鸟嘌呤之间的氢键
B.嘌呤与嘧啶之间的氢键
C.脱氧核糖与含氮碱基之间的化学键
D.脱氧核糖与磷酸之间的化学键
【解析】选B。DNA复制过程中用到解旋酶和DNA聚合酶,其中解旋酶的作用是把两条螺旋的双链解开,破坏的是A与T、G与C之间的氢键。
2.一个DNA分子复制完毕后,新形成的DNA子链(　　)
A.是DNA母链的片段
B.与DNA母链之一相同
C.与DNA母链相同,但U取代T
D.与DNA母链完全不同
【解析】选B。由于DNA复制是以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程,所以DNA复制完毕后,得到的DNA子链不可能是DNA母链的片段,A错误;由于DNA复制是半保留复制,因此复制完毕,新形成的DNA子链与DNA模板链互补,与母链之一相同,B正确,D错误;U是尿嘧啶,只存在于RNA分子中,DNA分子中没有,C错误。
3.下列关于基因的叙述,正确的是　(　　)
A.基因是有遗传效应的DNA片段
B.DNA分子上任意一个片段都是基因
C.不同的基因有相同的脱氧核苷酸序列
D.基因的多样性决定了DNA分子的多样性
【解析】选A。DNA分子上有基因片段和非基因片段,B错误;不同的基因中脱氧核苷酸序列不同,C错误;DNA分子的多样性由组成DNA分子的碱基对的排列顺序决定,D错误。
4.下列物质的层次关系由大到小的是　(　　)
A.染色体→DNA→基因→脱氧核苷酸
B.染色体→DNA→脱氧核苷酸→基因
C.染色体→脱氧核苷酸→DNA→基因
D.基因→染色体→脱氧核苷酸→DNA
【解析】选A。染色体主要由蛋白质和DNA组成,基因是有遗传效应的DNA片段,因此基因的基本组成单位为脱氧核苷酸,所以它们的关系由大到小依次是染色体→DNA→基因→脱氧核苷酸。
5.科学研究发现,小鼠体内HMGIC基因与肥胖直接相关。具有HMGIC基因缺陷的实验小鼠与作为对照的正常小鼠,吃同样多的高脂肪食物,一段时间后,对照组小鼠变得十分肥胖,而具有HMGIC基因缺陷的实验小鼠体重仍然保持正常,这说明　(　　)
A.基因在DNA上
B.基因在染色体上
C.基因具有遗传效应
D.DNA具有遗传效应
【解析】选C。根据对照实验,正常小鼠吃高脂肪食物则肥胖,具有HMGIC基因缺陷的小鼠吃同样多的高脂肪食物体重保持正常,说明肥胖由基因控制,从而得出基因能够控制性状,具有遗传效应,所以C正确。
主题1　DNA的复制
【互动探究】
1.DNA复制的条件、时间和过程:
(1)DNA复制所需的条件是_________________________
______________________________。
复制模板、DNA解旋酶、DNA
聚合酶、4种脱氧核苷酸、能量等
(2)判断下列说法的正误并说明理由。
①DNA复制只发生在有丝分裂和减数分裂过程中。( )
理由:____________________________。
②DNA的复制不只发生在细胞核中,叶绿体和线粒体中
也会进行DNA复制。　 ( )
理由:__________________________________________
_____。
×
无丝分裂过程中也发生DNA复制
√
叶绿体和线粒体中也含少量DNA,也能进行DNA的
复制
(3)根据真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图,判
断以下说法的正误,并说明理由。


①DNA分子复制是从多个起点同时开始的。　( )
理由:_________________________________________
________________________________________。
×
DNA分子有多个复制起点,但从图中可以看出复制
环的大小不同,所以复制起始的时间有先有后
②真核生物的这种复制方式提高了复制速率。　( )
理由:___________________________________________
_____。
√
从图中看出DNA分子有多个复制起点,提高了复制
速率
2.有关DNA复制的计算:
假设将1个全部被15N标记的DNA分子(0代)转移到含14N的培养基中培养n代,请结合图示探讨以下问题:
(1)合成子代DNA分析:
0
2
0
2
2
0
2
2
2
6
0
2
2n-2
2
2n+1-2
只含15N的DNA分子 含15N和14N的杂交分子 只含14N的DNA分子 含15N的DNA单链 含14N的DNA单链
0 1 0 0 2 0
第1代 __ __ __ __ __
第2代 __ __ __ __ __
第n代 __ __ ____ __ _____
(2)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,需要消耗该种脱氧核苷酸的个数是_________
个。
②第n次复制所需的该种脱氧核苷酸数为多少个?
提示:第n次复制所需的个数等于前n次所需个数去掉前
(n-1)次所需个数,即m·(2n-1)-m·(2n-1-1)=m·2n-1。
m·(2n-1)
【拓展延伸】DNA复制的两点提醒
(1)复制产生的两个子代DNA分子位于一对姐妹染色单体上,由着丝点连在一起,在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时随之分开,分别进入两个子细胞中去,从而实现DNA复制之后的平均分配。
(2)复制过程中,脱氧核苷酸序列具有相对的稳定性,但也可能发生差错即发生碱基对的增添、缺失或改变——基因突变。
【探究总结】DNA复制的三个特点
(1)边解旋边复制:对于整条DNA分子来说,并不是把
DNA两条母链完全解开后再复制,而是边解旋边复制。
(2)半保留复制:新复制出的两个DNA分子中,每个DNA分
子有一条链是旧的,即原来DNA的;另一条链是新合成的。
(3)多起点复制:一条DNA分子复制时有多个复制叉进行
复制,每个复制叉DNA复制时都是双向的。
【探究训练】
1.(2018·盐城高一检测)下图表示DNA复制的过程,结合图示分析下列有关叙述错误的是　(　　)
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
【解题指南】(1)图示信息:图示箭头表示DNA复制新生成的两条子链的方向相反。图示复制过程只显示一个复制起点。
(2)关键信息:明确DNA复制过程中解旋酶、DNA聚合酶的作用。
【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,因而不能体现DNA分子具有多起点复制的特点,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DNA片段,构成新的子链,选项D正确。
2.用15N标记含有100个碱基对的DNA分子,其中有胞嘧啶60个。该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次,其结果可能是　(　　)
A.含有14N的DNA占7/8
B.复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个
C.含有15N的DNA占1/16
D.子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是2∶3
【解题指南】解答有关DNA复制中碱基计算的问题时,需要注意以下两点:
(1)分析被标记DNA分子所占的比例时,应注意求的是DNA分子数,还是脱氧核苷酸链数;看准是“含”还是“只含”;还应注意培养基中化学元素的不同。
(2)计算消耗脱氧核苷酸数时要明确是经过n次复制还是第n次复制。
【解析】选B。该DNA分子在含14N的培养基中连续复制
4次,可得到24个DNA分子,其中含有14N的DNA分子占100%;
含有15N的DNA分子占2/16,因为DNA复制为半保留复制,
亲代DNA分子的两条链只可能进入两个子代DNA分子中;
在子代DNA分子中嘌呤与嘧啶之比是1∶1;在含有100个
碱基对的DNA分子中,若有胞嘧啶60个,则含有腺嘌呤个
数为 ,则连续复制4次所需腺嘌呤脱氧
核苷酸的数目为40×(24-1)=600个。
【补偿训练】
某细胞DNA分子的胸腺嘧啶脱氧核苷酸用3H标记,然后放在普通的培养基上让其进行有丝分裂,在第一次有丝分裂和第二次有丝分裂中期,其染色单体的放射性情况分别是　(　　)
A.一半、全部
B.全部、一半
C.一半、有的一半有的没有
D.一半、一半
【解析】选B。DNA分子的复制是半保留复制,第一次复制后,每条染色单体的DNA分子中都保留了亲代的一条链,都具有放射性;第二次复制完成后,每条染色体的两条染色单体中,以不具放射性的链为模板合成的不具放射性,以具有放射性的链为模板合成的仍具有放射性,所以一半具有放射性,一半不具有放射性。
主题2　基因是有遗传效应的DNA片段
【互动探究】
1.基因与DNA、染色体的关系:
(1)细胞中所有的基因都位于染色体上吗?
提示:不是。真核生物的线粒体、叶绿体中也含有基因,原核生物的基因位于拟核中。
(2)是不是DNA的任意一个片段都是基因?
提示:不是。只有具有一定遗传效应的DNA片段才是基因。
脱氧核苷酸
基因
DNA
染色体
(3)请根据以上分析,把脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体填入下图中的对应位置。
2.DNA片段中的遗传信息:
(1)由4个脱氧核苷酸组成的DNA单链最多有多少种?
提示:每个脱氧核苷酸都可能有4种,所以4个脱氧核苷酸最多能组成44即256种DNA单链。
(2)在刑侦领域,DNA分子能够像指纹一样用来鉴定个人的身份,你能解释其中的生物学原理吗?
提示:DNA分子具有多样性和特异性,每个人的DNA分子的脱氧核苷酸序列是不同的,且每个人的DNA分子的脱氧核苷酸序列是特定的。
【探究总结】　　
1.理解基因的“四个方面”:
(1)本质上,基因是有遗传效应的DNA片段。
(2)结构上,基因是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。
(3)功能上,基因是决定生物性状的基本单位。
(4)位置上,基因在染色体上呈线性排列。
2.染色体、DNA、基因与脱氧核苷酸的关系:
【探究训练】
1.下列有关基因的叙述,正确的是　(　　)
A.基因是控制生物性状的结构单位和功能单位
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】选A。基因是有遗传效应的DNA片段,是控制生
物性状的结构单位和功能单位。一个DNA分子上有许多
个基因,但并非基因与基因紧密相连,那些没有遗传效
应的DNA片段并不是基因,因此B项中基因的平均长度小于n/2m个脱氧核苷酸对。人体细胞内的基因主要在染色体上,线粒体DNA分子上也有少量基因。有性生殖的生物通过减数分裂将遗传信息传递给下一代,无性生殖的生物通过有丝分裂将遗传信息传递给下一代。
【延伸探究】
(1)基因是有遗传效应的DNA片段,那么同一人体的不同细胞内的基因是否相同?为什么?
提示:相同。因为同一人体的所有细胞都是由同一受精卵经有丝分裂而来的,遗传物质相同,所以基因相同。
(2)同一人体的不同细胞表现的性状是否相同?为什么?
提示:不同。由于细胞发生分化,不同细胞内的基因选择性表达。
2.(2018·武汉高一检测)下列关于基因和染色体关系的叙述,错误的是　(　　)
A.染色体是基因的主要载体
B.基因在染色体上呈线性排列
C.一条染色体上有一个基因
D.体细胞(细胞核)中基因成对存在,染色体也成对存在
【解析】选C。染色体是生物体基因的主要载体,只有少量基因分布在裸露的DNA上,A正确;染色体的主要成分是蛋白质和DNA,由于基因是有遗传效应的DNA片段,所以每条染色体上含有多个基因,基因在染色体上呈线性排列,B正确,C错误;体细胞由受精卵发育而来,所以体细胞(细胞核)中基因成对存在,染色体也成对存在,D正确。
【补偿训练】
下列关于遗传信息的说法,不正确的是　(　　)
A.基因的脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息
B.遗传信息的传递主要是通过染色体上的基因传递的
C.生物体内的遗传信息主要储存在DNA分子上
D.遗传信息即生物表现出来的性状
【解析】选D。基因是具有遗传效应的DNA片段,基因中脱氧核苷酸的排列顺序就代表了遗传信息,故A、C两项正确;一个基因就有一种遗传信息,遗传信息的传递主要是借助染色体上的基因传递实现的,故B项正确;生物体的所有性状,由特定的脱氧核苷酸的排列顺序来控制,这种排列顺序就是遗传信息,而不是表现出来的性状,故D项错。
【课堂小结】