第三章 第3、4节
一、选择题
1．DNA分子片段复制情况如图所示，图中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链的片段。下列说法错误的是( B )
A．b和c的碱基序列可以互补
B．a和c的碱基序列可以互补
C．a中的值与d中的值一般不相同
D．a中的值与b中的值相同
[解析] 由题意可知，a和d的碱基序列互补，a和b的碱基序列也互补，b和d的碱基序列相同，c和a的碱基序列相同，b和c的碱基序列互补；由于a和d的碱基序列互补，因此二者中(A＋G)/(T＋C)的值一般不相同；由于a和b的碱基序列互补，因此二者中(A＋T)/(G＋C)的值相同。
2．把培养在含轻氮(14N)环境中的一细菌，转移到含重氮(15N)环境中，培养相当于复制一轮的时间，然后取一细菌放回原环境中培养相当于复制两轮的时间后，细菌DNA组成分析表明( A )
A．3/4轻氮型、1/4中间型
B．1/4轻氮型、3/4中间型
C．1/2轻氮型、1/2中间型
D．3/4重氮型、1/4中间型
[解析] 轻氮(14N)环境中一细菌转移到重氮(15N)环境中培养相当于复制一轮的时间后，DNA分子全为15N/14N，再返回轻氮(14N)环境中培养复制两次，产生4个DNA分子，3/4轻氮型、1/4中间型。
3．DNA之所以能够准确无误自我复制，根本原因之一是( C )
A．不同DNA分子具有不同的碱基排列顺序
B．不同DNA分子具有不同的碱基数目
C．两条链上的碱基严格按碱基互补配对原则配对
D．不同DNA分子具有不同的空间结构
[解析] DNA之所以能够准确无误地自我复制，是由两条链上的碱基严格按碱基互补配对原则配对。
4．(2019·湖南岳阳高二期末)下列关于基因的叙述，错误的是( D )
A．基因能控制生物的性状
B．DNA分子上的任意片段不一定都是基因
C．基因是DNA分子上有遗传效应的片段
D．基因在染色体上呈线性排列，一段染色体就是一个基因
[解析] 基因是有遗传效应的DNA片段，能控制生物的性状，A、C正确；基因是有遗传效应的DNA片段，DNA分子上的任意片段不一定都是基因，B正确；基因在染色体上呈线性排列，一段染色体有许多个基因，D错误。
5．(2019·南郑中学高一期中)基因是控制生物性状的基本单位。下列有关细胞中基因的叙述，正确的是( A )
A．基因能够存储生物的遗传信息
B．等位基因位于同一个DNA分子上
C．基因中只有一条脱氧核苷酸链
D．生物体的性状完全由基因决定
[解析] 基因是具有遗传效应的DNA片段，能够存储生物的遗传信息，A正确；等位基因是位于一对同源染色体上控制相对性状的基因，所以不位于同一个DNA分子上，B错误；基因是DNA上的片段，仍然有两条脱氧核苷酸链，C
错误；生物体的性状是基因和环境共同作用的结果，D错误。
二、综合题
6．如下图所示为DNA的复制图解，请据图回答下列问题：
(1)DNA的复制发生在__有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间__期。
(2)②过程称为__解旋__。
(3)③过程中的子链是__Ⅱ、Ⅲ__。
(4)③过程必须遵循__碱基互补配对__原则。
(5)子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子，由此说明DNA的复制具有__半保留复制__的特点。
(6)将一个细胞的DNA用15N标记，放入含14N的4种脱氧核苷酸培养液中，连续分裂4次，则含14N的DNA细胞占细胞总数的 100% ，含15N的DNA细胞占总细胞数的 12.5% 。
[解析] DNA的复制发生在有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。DNA复制时，先将两条链之间的氢键打开，形成两条单链，即解旋；然后以两条单链为模板，按照碱基互补配对原则，再各形成一条新链，最后母链和新合成的子链进行螺旋化，形成新的DNA分子。DNA分子复制的方式为半保留复制，子代DNA分子中有一条母链和一条与母链互补的子链，DNA分子中的两条母链一直往后代传递。复制n次后产生的子代DNA分子为2n个，本题中含有15N标记的子代DNA分子为2个，所占比例为2/2n。
第三章 第3、4节
一、选择题
1．染色体和DNA的关系是( A )
(1)DNA位于染色体上 (2)染色体就是DNA
(3)DNA是染色体的主要成分 (4)染色体和DNA都是遗传物质 (5)每条染色体上含有一个或二个DNA分子
A．(1)(3)(5) B．(1)(2)(3)
C．(2)(3)(4) D．(3)(4)(5)
[解析] 因为核酸(DNA和RNA)是一切生物的遗传物质，DNA是主要的遗传物质，染色体是遗传物质DNA的主要载体，每条染色体上都有一个DNA分子(每条染色单体上也含有一个DNA分子)，染色体的主要化学成分是DNA，所以，供选答案中可排除(2)和(4)。
2．由50个脱氧核苷酸构成的DNA分子，按其碱基的排列顺序不同，可分为多少种，说明了DNA分子的什么特性( D )
①504种 ②450种 ③425种 ④遗传性 ⑤多样性 ⑥特异性
A．①④ B．②⑤
C．②⑥ D．③⑤
[解析] 50个脱氧核苷酸共构成了25个碱基对，共有排列顺序425种，由此说明由于碱基对(或脱氧核苷酸对)的排列顺序的多样性，决定了DNA的多样性。
3．(2019·湖北十堰市高二期末)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14N的培养基中连续复制4次。下列有关判断正确的是( B )
A．含有15N的子代DNA分子占1/16
B．只含有14N的脱氧核苷酸链有30条
C．含有14N的子代DNA分子占15/16
D．复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸480个
[解析] 已知用15N标记的DNA分子共有A＋T＋G＋C＝200个碱基，其中C＝60个。依据碱基互补配对原则可推知，在该DNA分子中，C＝G＝60个、A＝T＝40个。该DNA分子在14N的培养基中连续复制4次，共产生24＝16个子代DNA分子。依据DNA分子的半保留复制，在这16个DNA分子中，有2个DNA分子的1条链含15N、另1条链含14N；余下的14个DNA分子的2条链均含14N。综上分析，含有15N的子代DNA分子占1/8，A错误；只含有14N的脱氧核苷酸链有30条，B正确；含有14N的子代DNA分子占100%，C错误；复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸数＝(24－1)×40＝600个，D错误。
4．下列关于DNA、染色体、基因的关系的叙述，其中不正确的是( D )
A．每条染色体有一个DNA分子，经复制每条染色单体上有一个DNA分子
B．每个DNA分子上有许多基因，基因是有遗传效应的DNA片断
C．基因在染色体上呈线性排列
D．基因在DNA分子双链上成对存在
5．已知DNA分子的一条母链上的部分碱基排列顺序为—A—C—G—T—，那么，以另一条母链为模板，经复制后得到的对应子链的碱基排列顺序是 ( B )
A．—T—G—C—A— B．—A—C—G—T—
C．—U—G—C—A— D．—A—C—G—U—
[解析] DNA复制过程中遵循碱基互补配对原则，以另一条母链为模板形成的子代DNA的相对应的子链的碱基顺序与已知的母链是相同的。
6．下图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述不正确的是( D )
A．由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制
B．DNA解旋酶能使双链DNA解开，且需要消耗ATP
C．从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的
D．DNA在复制过程中先全部解旋，后半保留复制
[解析] DNA复制过程是边解旋边复制，并非是先全部解旋后再进行复制，所以D错误。
7．(2019·河南郑州一模)某基因(14N)含有3 000个碱基，腺嘌呤占35%。若该DNA分子用15N同位素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，得到如图中图甲所示结果；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到如图乙所示结果。下列有关分析正确的是( C )
A．X层全部是仅含14N的基因
B．W层中含15N标记的胞嘧啶6 300个
C．X层中含有的氢键数是Y层的1/3
D．W层与Z层的核苷酸数之比为1∶4
[解析] 由于DNA分子的复制方式为半保留复制，所以X层全部是含14N和15N的基因，A项错误。由于DNA分子复制了3次，产生了8个DNA分子。在含有3 000个碱基的DNA分子中，腺嘌呤占35%，因此胞嘧啶占15%，共450个。所以W层中含15N标记的胞嘧啶为450×7＝3 150个，B项错误。在DNA分子中，碱基对之间通过氢键相连，DNA分子复制了3次，产生的8个DNA分子中，2个DNA分子含14N和15N,6个DNA分子只含15N，所以X层中含有的氢键数是Y层的1/3，C项正确。由于DNA分子复制了3次，产生了8个DNA分子，含16条脱氧核苷酸链，其中含15N标记的有14条链，所以W层与Z层的核苷酸数之比为14∶2＝7∶1，D项错误。
8．体外进行DNA复制的实验，向试管中加入有关的酶、四种脱氧核苷酸和ATP,37℃下保温。下列叙述中正确的是( B )
A．能生成DNA，DNA的碱基比例与四种脱氧核苷酸的比例一致
B．不能生成DNA，因为缺少DNA模板
C．能生成DNA，DNA的碱基比例不确定，且与酶的来源有一定的关联
D．不能生成DNA，因为实验中缺少酶催化的适宜的体内条件
[解析] DNA复制的四个基本条件是：模板、酶、ATP、原料。没有加入模板DNA，所以无DNA生成。
9．(2019·陕西长安一中高三检测)5－BrU(5-溴尿嘧啶)既可以与A配对，又可以与C配对。将一个正常的具有分裂能力的细胞，接种到含有A、G、C、T、5－BrU五种碱基组成的核苷酸的适宜培养基上，至少需要经过几次复制后，才能实现细胞中某DNA分子某位点上碱基对从T—A到G—C的替换？( B )
A．2次 B．3次
C．4次 D．5次
[解析] 基因突变包括碱基(对)的增添、缺失或改变，该题中的5－BrU能使碱基错配，属于碱基(对)的改变，但这种作用是作用于复制中新形成的子链的，T—A在第一次复制后会出现异常的5－BrU—A，这种异常的碱基对在第二次复制后会出现异常的5－BrU—C，而5－BrU—C在第三次复制后会出现G—C，所以B项正确。
10．(2018·甘肃天水一中高三期中)一个双链DNA分子共有碱基1 400个，其中一条链上(A＋T)∶(G＋C)＝2∶5；构成该DNA分子的氮元素均为14N。将该DNA分子转移到含15N的培养基连续复制3次，则一个DNA分子中的腺嘌呤数，以及复制3次后含15N的DNA分子总数依次为( B )
A．140；2 B．200；8
C．280；6 D．200；6
[解析] 依题意和碱基互补配对原则可推知，一个双链DNA分子中，A＋T＋G＋C＝1 400个碱基，C＝G、A＝T，且(A＋T)∶(G＋C)＝2∶5，进而推知：C＝G＝5A/2，依据等量代换，则有A＋A＋5A/2＋5A/2＝1 400，解得A＝200个。已知该DNA分子的两条链都含有14N，将其转移到含15N的培养基连续复制3次，共产生23＝8个子代DNA分子，因该DNA分子复制的原料均是15N标记的脱氧核苷酸，依据DNA分子的半保留复制，这8个DNA分子中均含15N。综上分析，B项正确。
11．如图为真核细胞内某基因(被15N标记)的结构示意图，该基因全部碱基中C占30%。下列说法正确的是( B )
A．解旋酶作用于①、②两处
B．该基因的一条核苷酸链中为3∶2
C．若①处后T变为A，则该基因经n次复制后，发生改变的基因占1/4
D．该基因在含14N的培养液中复制3次后，含14N的DNA分子占3/4
[解析] ①处为磷酸二酯键，②处为氢键，解旋酶作用的部位为氢键；由于C占该基因全部碱基的30%，所以A与T均占该基因全部碱基的20%，该基因的一条核苷酸链中等于该基因全部碱基中＝3∶2；若①处后T变为A，经n次复制后，发生改变的基因占1/2；该基因在含14N的培养液中复制3次后，含14N的DNA分子占100%。
12．20世纪50年代初，查哥夫对多种生物的DNA做了碱基定量分析，发现(A＋T)/(C＋G)的值如下表。结合所学知识，你认为能得出的结论是( D )
DNA来源
大肠杆菌
小麦
鼠
猪肝
猪胸腺
猪脾
(A＋T)/(C＋G)
1.01
1.21
1.21
1.43
1.43
1.43
A．猪的DNA结构比大肠杆菌的DNA结构更稳定一些
B．小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息相同
C．小麦DNA中A＋T的数量是鼠DNA中C＋G数量的1.21倍
D．同一生物不同组织的体细胞中DNA碱基组成相同
[解析] 大肠杆菌DNA中(A＋T)/(C＋G)的值小于猪，说明大肠杆菌DNA所含C—G碱基对的比例较高，而C—G碱基对含有三个氢键，所以大肠杆菌的DNA结构稳定性高于猪的，A项错误。虽然小麦和鼠的(A＋T)/(C＋G)值相同，但不能表明二者碱基的数量和排列顺序相同，B项错误。由表中数据无法得出C项的数量关系，C项错误。DNA含有A、G、T、C四种碱基，因此所有DNA的碱基组成相同，D项正确。
二、非选择题
13．下图是DNA分子复制的图解，请根据图回答：
(1)图中的[1]表示__解旋__过程，需要__解旋__酶的作用。
(2)图中的[2]过程表示以母链为模板进行的碱基的__互补配对__，参与配对的物质是游离在周围的__脱氧核苷酸__。
(3)图中的[3]过程表示形成两个新的__DNA__分子，这一过程包括子链中脱氧核苷酸的__脱氧核糖__与__磷酸__交替连接以及子链与母链在空间结构上的__螺旋__化。参与此过程的酶有__DNA聚合酶__等。
(4)分析DNA复制过程所需条件应是：场所一般在__细胞核__内；模板是__原DNA母链__；原料是__脱氧核苷酸__；酶需要__解旋酶__、__DNA聚合酶__等；能量由__ATP__提供。
(5)DNA复制， 一般是严格的__半保留__复制，DNA复制的遗传学意义是为__遗传信息__在上下代之间的__传递__准备了物质基础。遗传信息的传递使亲代生物的性状可在子代得到表现，例如(试举一例)__子女长得像父母__。
14．DNA的复制方式，可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散(弥散)复制三种。究竟是哪种复制方式呢？下面设计实验来证明DNA的复制方式。
实验步骤：
(1)在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N—DNA(对照)。
(2)在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N—DNA(亲代)。
(3)将亲代15N大肠杆菌转移到氮源为含14N的培养基中，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用密度梯度离心法分离，不同分子量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。
实验预测：
(1)如果与对照(14N/14N)相比，子代Ⅰ能分辨出两条DNA带：一条__轻(14N/14N)__带和一条__重(15N/15N)__带，则可以排除半保留复制和分散复制；
(2)如果子代Ⅰ只有一条中密度带，则可以排除__全保留复制__，但不能肯定是__半保留复制和分散复制__；
(3)如果子代Ⅰ只有一条中密度带，再继续做子代ⅡDNA密度鉴定；若子代Ⅱ可以分出__一条中密度带__和__一条轻密度带__，则可以排除分散复制，同时肯定半保留复制；如果子代Ⅱ不能分出中、轻密度两条带，则排除__半保留复制__，同时确定为__分散复制__。
[解析] 从题目中的图示可知，深色为亲代DNA的脱氧核苷酸链(母链)，浅色为新形成的子代DNA的脱氧核苷酸链(子链)。因此全保留复制后得到的两个DNA分子，一个是原来的两条母链重新形成的亲代DNA分子，一个是两条子链形成的子代DNA分子；半保留复制后得到的每个子代DNA分子的一条链为母链，一条链为子链；分散复制后得到的每个子代DNA分子的单链都是由母链片段和子代片段间隔连接而成的。
15．在现代刑侦领域中，DNA指纹技术正在发挥着越来越重要的作用。刑侦人员只需要一滴血迹、一块精斑或是一根头发等样品，就可以进行DNA指纹鉴定。此外，DNA指纹技术还可以用于亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等。
(1)利用指纹技术进行DNA指纹鉴定的原理是__每个人的遗传信息不同[或每个人的DNA中的脱氧核苷酸的排列顺序不同(DNA分子的特异性)]__。
(2)现有从一受害者体内取出的精液样品，请利用DNA指纹技术来确认怀疑对象。
鉴定步骤：
①用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段。
②用电泳的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤，最后形成如图所示的DNA指纹图。
请从上图的DNA指纹图中判断出怀疑对象中__1__号是犯罪嫌疑人，原因是__1号的DNA指纹图与从受害者体内分离的精液样品的DNA指纹图相同__。
[解析] (1)进行DNA指纹鉴定的原理是每个人的遗传信息不同。(2)据图分析，1号的DNA指纹图与从受害者体内分离的精液样品的DNA指纹图相同，所以怀疑对象中1号是犯罪嫌疑人。
课件72张PPT。第三章基因的本质第3、4节 DNA的复制与基因是
有遗传效应的DNA片段基 础 知 识沃森和克里克 双螺旋 氢键 两条单链 脱氧核苷酸 碱基互补配对
2．DNA分子复制的过程：
(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__________。
亲代DNA 子代DNA 间期 间期 细胞核 (4)过程：(5)结果：一个DNA分子形成了______个与亲代____________的DNA分子。
(6)特点：①________________；②______________。
(7)意义：将____________从亲代传给子代，从而保持了____________的连续性。两 完全相同 边解旋边复制 半保留复制 遗传信息 遗传信息 二、基因是有遗传效应的DNA片段
1．基因与DNA的关系：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
1．在复制形成的两个子代DNA分子中，两条子链的碱基排列顺序相同吗？
提示：不相同。因为都和母链互补，两条母链是互补的，因此两条子链也互补。
2．DNA分子上的非基因片段的碱基排列顺序有特异性吗？
提示：有。现在常对这些片段进行DNA测序可以用于对犯罪嫌疑人的确定及追踪。1．DNA复制只发生在有丝分裂间期。 ( )
提示：还有减Ⅰ前的间期，但减Ⅱ间期不进行。
2．DNA双螺旋全部解链后，开始DNA复制。 ( )
提示：边解旋边复制。
3．单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接成子链，并且2条子链形成子代DNA分子。 ( )
提示：在DNA聚合酶的作用下，而不是DNA酶；子代DNA是亲代1条模板链和子链形成的。× × ×
4．构成基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相等。 ( )
提示：前者远远小于后者。
5．某DNA片段中有100个脱氧核苷酸，则可能的排列顺序为4100种。
( )
提示：100个＝50对，即应为450种
6．不同DNA分子携带的遗传信息不同的根本原因在于碱基排列顺序不同。 ( )
× × √
7．在人体内成熟的红细胞、浆细胞中不发生DNA的复制。 ( )
8．1个DNA分子复制n次后所产生的新DNA分子中只有两个子代DNA含第一代DNA的链。 ( )
9．复制后产生的两个子代DNA分子中共含4个游离的磷酸基团。 ( )
10．减数分裂过程中DNA分子复制发生于减Ⅰ前的间期、两个子DNA分开发生于减Ⅰ后期。 ( )√
√
√
× 课 内 探 究知识点1 DNA分子复制的推测与证据1．对DNA分子复制的推测
2．DNA分子的半保留复制
(1)复制过程
DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋将解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的DNA单链上。
(2)复制方式——半保留复制
新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此这种复制方式被称做半保留复制。
3．半保留复制的证据
(1)实验方法：同位素示踪技术。
(2)实验假设：DNA以半保留的方式复制。
(3)实验预期：离心后应出现3条DNA带。
①重带(密度最大，最靠近试管底部)：15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)。
②杂交带(密度居中，位置也居中，也称中带)：一条链为15N标记，另一条链为14N标记的子代双链DNA(15N/14N)。
③轻带(密度最小，离试管底部最远)：两条链都为14N标记的子代双链DNA(14N/14N)。
(4)实验过程：
①大肠杆菌在含有15N标记的NH4Cl培养液中繁殖几代；
②将含15N的大肠杆菌转到14N标记的普通培养液中培养；
③在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA；
④将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。知识贴士
运用DNA半保留复制特点，分析被标记DNA分子的比例时，应注意求的是DNA分子数，还是脱氧核苷酸链数。 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，提取亲代及子代的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
典例 1C
[解析] 亲代DNA全为15N，应为⑤，复制一次后，DNA一条链为15N，一条链为14N；子一代应为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。
〔变式训练1〕 科学家用15N标记的NH4Cl培养液来培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖两代，然后收集并提取DNA，再将提取的DNA进行密度梯度离心。离心后试管中DNA的位置是 ( )
A．全部位于下层 B．一半居中，一半位于上层
C．全部居中 D．一半居中，一半位于下层
[解析] DNA为半保留复制，以含15N的NH4Cl培养大肠杆菌，大肠杆菌繁殖两代后，含有母链的大肠杆菌的DNA一条链含普通的N，另一条链含15N，经过密度梯度离心，位于试管的中层，而其他大肠杆菌中的DNA都含有15N，位于试管的下层。D 知识点2 DNA分子的复制1．DNA复制的概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
2．时期：有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，随染色体的复制而完成。
3．场所：细胞核。
说明：DNA复制的主要场所是细胞核，其他如真核细胞的线粒体、叶绿体及原核细胞的拟核区等也含DNA，也能进行DNA的复制。4．过程：(如图所示)
(1)解旋：在解旋酶作用下，A－T、G－C之间的氢键断开。
(2)合成子链：以DNA两条链为模板，按碱基互补配对原则合成互补的子链。
(3)合成子代DNA：新合成的子链与对应的母链形成双螺旋。
5．条件
(1)模板：亲代DNA的两条链；
(2)原料：四种脱氧核苷酸；
(3)酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶等；
(4)能量：ATP。
6．特点：边解旋边复制；半保留复制。
7．结果：一个DNA分子变成两个完全相同的DNA分子。(1→2→4 →…→2n)
提示：DNA准确复制的原因：(1)DNA分子具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板；(2)进行严格的碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
8．意义
将遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性。
知识贴士
(1)运用DNA半保留复制特点，解决消耗某种脱氧核苷酸数量问题时，应注意亲代DNA分子的两条母链被保留下来，不需消耗原料。
(2)在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。 用15N标记细菌中的DNA，然后又用普通的14N来供给这种细菌，于是该细菌便用14N来合成DNA，假设细菌在含14N的培养基上连续分裂2次，产生了4个新个体，它们DNA中的14N链与15N链的比例是 ( )
A．3∶1 B．2∶1
C．1∶1 D．7∶1
[解析] 用15N标记的DNA分子在含14N的环境中复制2次合成的4个DNA分子中，有2个DNA分子各有一条脱氧核苷酸单链含15N，另一条单链为14N，另2个DNA分子两条链均为14N，故14N链∶15N链为(2×2＋2)∶2＝3∶1。典例 2A 〔变式训练2〕 用32P标记一个T2噬菌体的双链DNA分子，它侵染一个含31P的细菌后释放出了200个后代，则后代中含32P的噬菌体最多占总数的 ( )
A．2% B．1%
C．0.5% D．50%
[解析] 一个噬菌体中只有一个DNA分子，当它侵染含31P的细菌后就以被32P标记的DNA为模板进行复制，不过利用的酶、原料、ATP等均是由细菌提供的。DNA分子的复制方式为半保留复制，故在最终形成的200个噬菌体的DNA中，最多只有2个DNA分子含32P，即在200个噬菌体中含32P的噬菌体最多占1%。B 知识点3 基因与DNA的关系结论：基因是有遗传效应的DNA片段，是遗传物质的结构与功能单位。知识贴士
遗传信息并不只存在于DNA分子中，以RNA作遗传物质的生物，遗传信息存在于RNA分子中。典例 3A [解析]
〔变式训练3〕 下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是 ( )
A．在DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸基和一个碱基
B．基因是具有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上可含有成百上千个基因
C．一个基因含有许多个脱氧核苷酸，基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的
D．染色体是DNA的主要载体，一条染色体上含有1个或2个DNA分子
[解析] DNA分子的基本骨架是由磷酸与脱氧核糖相连接形成的，所以与脱氧核糖直接相连的一般是两个磷酸基和一个碱基。A 知识点4 DNA片段中的遗传信息1．遗传信息
(1)概念：基因中的脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息。
(2)分析：生物的遗传性状以遗传信息形式编排在DNA分子上，表现为特定的碱基排列顺序。由于基因是有遗传效应的DNA片段，因此基因中脱氧核苷酸的排列顺序可以代表遗传信息。由于不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序(碱基顺序)不同，因此不同的基因就含有不同的遗传信息。
2．DNA分子的特性
(1)稳定性：指DNA分子双螺旋空间结构的相对稳定性。稳定性产生的原因：
①DNA分子的基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接而成，从头至尾没有变化。
②碱基配对方式始终不变，即A与T配对、G与C配对。
③DNA分子碱基对间的氢键维持着两条链的偶联。
(2)多样性：构成DNA分子的碱基只有4种，配对方式只有2种，但是碱基对的数目却可以成千上万，形成的碱基对的排列顺序也可以千变万化(如一个由1 000个碱基对组成的DNA分子，它的碱基对可能的排列方式就有41 000种)，从而构成了DNA分子的多样性，也决定了遗传信息的多样性。
(3)特异性：每个特定的DNA分子都有特定的碱基排列顺序，这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子的特异性。知识贴士
DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。生物界多样性的直接原因是蛋白质的多样性；生物界多样性的根本原因是核酸的多样性。 下列关于遗传信息的说法，不确切的是 ( )
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] 生物的性状是指生物体表现出来的形态结构特点和生理特性，而遗传信息是指基因(代表遗传物质)中脱氧核苷酸的排列顺序，遗传信息和性状是两个层面的内容。典例 4D 〔变式训练4〕 由80个碱基组成的DNA分子片段，可由其碱基对组成不同的序列而携带不同的遗传信息，其种数最多可达 ( )
A．480 B．804
C．440 D．280
[解析] DNA分子中特定的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息。在DNA分子内部碱基互补配对的方式虽然只有两种，但碱基对的排列顺序有多种。因为DNA分子的两条链是遵循碱基互补配对原则结合而成的，所以一条链的碱基序列决定了另一条链的碱基序列。根据数学的排列知识，n个不同碱基对的排列有4n种，由于在一条单链上有40个碱基，其排列的种类就有440种之多。C 指 点 迷 津一、解答DNA分子复制中相关计算题的规律方法
DNA分子的复制方式为半保留复制，若将一个被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养(复制)n代，其结果分析如图所示。
1．DNA分子数
(1)子代DNA分子总数：2n个。
(2)含15N的DNA分子数：2个。
(3)含14N的DNA分子数：2n个。
(4)只含15N的DNA分子数：0个。
(5)只含14N的DNA分子数：(2n－2)个。
2．脱氧核苷酸链数
(1)子代DNA分子中脱氧核苷酸链数：2n＋1条。
(2)含15N的脱氧核苷酸链数：2条。
(3)含14N的脱氧核苷酸链数：(2n＋1－2)条。
3．DNA复制消耗游离的脱氧核苷酸数的计算
设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个，则：
(1)经过n次复制，共需消耗游离的该种脱氧核苷酸为m·(2n－1)个。
(2)在第n次复制时，共需消耗游离的该脱氧核苷酸为m·2n－1个。 根据所学知识回答问题。
(1)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，若该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次，则结果不可能是 ( )
A．含有15N的DNA分子占1/8
B．含有14N的DNA分子占7/8
C．复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D．共产生16个DNA分子
典例 5B (2)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。
①该片段完成n次复制需要______个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。
②该片段完成第n次复制需要______个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。
A．(2n－1)(N－m) B．2n－1(N－m)
C．2n－1(N/2－m) D．2n(N/2－m)A B [解析] (1)由于DNA的复制方式是半保留复制，经过4次复制形成的16个DNA分子中，有2个DNA分子的一条链上含有15N，另一条链上含有14N，其余14个DNA分子的两条链上全部含有14N。该DNA分子中含有胞嘧啶60个，则有鸟嘌呤60个，腺嘌呤和胸腺嘧啶各40个，复制4次需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40×(16－1)＝600个，A、C、D三项正确，B项错误。(2)根据题意，该DNA分子片段含有胞嘧啶脱氧核苷酸数为(2N－2m)/2＝N－m。①该片段完成n次复制，共产生2n个DNA分子，新增DNA分子(2n－1)个，故其完成n次复制需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸(2n－1)(N－m)个，选A项。②该片段完成(n－1)次复制时共产生DNA分子2n－1个，若再完成一次复制(也就是第n次复制)，新增DNA分子数为2n－1个，故其完成第n次复制需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸2n－1(N－m)个，选B项。二、不能将细胞分裂和DNA复制有机结合
对细胞分裂和DNA复制相结合的知识的理解，可通过构建模式图解答。
如取1个含有1对同源染色体的细胞，用15N标记细胞核中的DNA，然后放在含14N的培养基中培养，让其连续进行两次有丝分裂，形成4个细胞，这4个细胞中含15N的细胞个数可能是多少个？提醒：涉及染色体复制中DNA复制问题时，要根据半保留复制的原则，绘制DNA双链示意图(如上图所示)，联系不同细胞分裂方式中的染色体行为进行分析。 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，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．每条染色体的两条染色单体都被标记
B．每条染色体中都只有一条染色单体被标记
C．只有半数的染色体中一条染色单体被标记
D．每条染色体的两条染色单体都不被标记
典例 6B [解析] DNA的复制方式是半保留复制，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，然后在不含放射性标记的培养基中培养至中期，每个DNA分子复制的两个DNA分子存在于同一染色体的姐妹染色单体上，其中一个DNA分子的一条链含3H，如下图所示。三、染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系 分析下图，回答有关问题。
(1)图中B是____________，C是____________，D是______________，F是__________，G是__________。
(2)F的基本组成单位是图中的______，共有_____种。F与H的关系是____________________。典例 7脱氧核糖 含氮碱基 脱氧核苷酸 DNA 蛋白质 D 4 H是F的主要载体
(3)图中E和F的关系是__________________________。决定F结构特异性的是图中______的排列顺序。
(4)通常情况下，1条H中含有_____个F,1个F中含有________个E,1个E中含有____________个D。
[解析] DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，它由1分子磷酸、1分子脱氧核糖和1分子含氮碱基组成；基因是有遗传效应的DNA片段；染色体是遗传物质DNA的主要载体；1条染色体上通常含有1个DNA分子，1个DNA分子上含有许多个基因，1个基因由成百上千个脱氧核苷酸构成。E是有遗传效应的F片段 D 1 许多 成百上千 问 题 释 疑
第3节 DNA的复制
(一)问题探讨
提示：两个会徽所用的原料应该选自一块石材；应先制造模型，并按模型制作会徽；应使用电子控制的刻床；刻床应由一名技术熟练的师傅操作，或完全数控等。(以上可由学生根据自己的经验推测回答，事实是原料确实选自一块石材，但由于时间紧迫，两个会徽是由两名技术最好的师傅手工雕刻的)。验证的最简单的方法是：将两个印章的图形盖在白纸上进行比较(学生也可能提出更科学、更现代化的方法)。
(二)旁栏思考题
提示：本实验是根据半保留复制原理和DNA密度的变化来设计的。在本实验中根据试管中DNA带所在的位置就可以区分亲代与子代的DNA了。
第4节 基因是有遗传效应的DNA片段
(一)问题探讨
提示：本节“问题探讨”的目的主要是让学生体会碱基排列顺序的多样性。
(二)资料分析
1．提示：生物体的DNA分子数目小于基因数目。生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数。这说明基因是DNA的片段，基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将其分隔开的。
2．提示：此题旨在引导学生理解遗传效应的含义，并不要求唯一答案。可以结合提供的资料来理解，如能使生物体发出绿色荧光、控制人和动物体的胖瘦，等等。
3．提示：基因是有遗传效应的DNA片段。
(三)探究
1．提示：碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性。DNA分子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．提示：在人类的DNA分子中，核苷酸序列多样性表现为每个人的DNA几乎不可能完全相同，因此，DNA可以像指纹一样用来鉴别身份。
3．提示：可以从进化的角度来分析基因为什么不能是碱基的随机排列。学 霸 记 忆
1．DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息。
2．DNA复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点。
3．DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶参与。
4．基因是有遗传效应的DNA片段。
5．染色体是基因的主要载体，线粒体、叶绿体中也存在基因。
训 练 巩 固课 时 作 业
