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    3.3DNA的复制-3.4基因通常是有遗传效应的DNA片段 学案(含答案)

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    3.3DNA的复制-3.4基因通常是有遗传效应的DNA片段 学案(含答案)

    1、第第 3 3 节节 DNADNA 的复制的复制 第第 4 4 节节 基因通常是有遗传效应的基因通常是有遗传效应的 DNADNA 片段片段 对 DNA 复制的推测和 DNA 半保留复制的实验证据 自主梳理 1.对 DNA 复制的推测 2.DNA 半保留复制的实验证据 (1)沃森和克里克证明了 DNA 分子的复制方式是半保留复制。() 提示:沃森和克里克只是提出了 DNA 分子半保留复制假说,并没有进行证明。 (2)证明 DNA 半保留复制的实验运用了同位素标记技术和离心技术。() (3)DNA 半保留复制的证明过程使用了假说演绎法。() 典例 1 (2019 辽宁六校协作体期中)细菌在含 15N

    2、 的培养基中繁殖数代后,使细 菌的 DNA 皆含有 15N,然后再移入含14N 的培养基中培养,提取其子代的 DNA 进行梯度离心,下图为可能的结果,下列叙述错误的是( ) A.第一次分裂的子代 DNA 应为 B.第二次分裂的子代 DNA 应为 C.第三次分裂的子代 DNA 应为 D.亲代的 DNA 应为 解析 子一代 DNA 表明 DNA 分子只复制一次,都是 15N/14N,所以应为,A 正确;子二代 DNA 表明 DNA 分子复制二次,产生 4 个 DNA 分子,其中 2 个是 14N/14N,2 个为15N/14N,所以应为,B 正确;子三代 DNA 表明 DNA 分子复 制三次, 产

    3、生 8 个 DNA 分子, 其中 6 个是 14N/14N, 2 个为15N/14N, 所以应为, C 正确;亲代的 DNA 都是 15N/15N,所以应为,D 错误。 答案 D 对点练 1 (2019 厦门质检)下图表示利用大肠杆菌探究 DNA 复制方式的实验, 下列叙述正确的是( ) A.可用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验 B.可用(NH4)35 2SO4、(NH4)322SO4分别代替 15NH4Cl、14NH4Cl 进行上述实验 C.试管中 b 带的 DNA 的两条链均含有 14N D.仅比较试管和的结果不能证明 DNA 复制为半保留复制 解析 噬菌体是病毒,不能用普通培养基培养,因此

    4、不能用噬菌体代替大肠杆菌 进行上述实验,A 错误;S 不是 DNA 的特征元素,因此不能用含有标记 S 的化 合物代替 15NH4Cl、14NH4Cl 进行上述实验,B 错误;试管中 a 带的 DNA 的两 条链均含有 14N,而 b 带的 DNA 的一条链含有14N、一条链含有15N,C 错误; 仅比较试管和的结果不能证明 DNA 复制为半保留复制,D 正确。 答案 D 【知识拓展】 联想质疑 科学家早期对 DNA 复制方式的三种推测 利用密度梯度离心分离不同密度的 DNA 分子 (1)两条链都被 15N 标记的 DNA 分子密度最大,离心时应位于试管的底部; (2)两条链都被 14N 标记

    5、的 DNA 分子密度最小,密度梯度离心后应该位于试管的 顶部; (3)两条链中一条链被 14N 标记,另一条链被15N 标记的 DNA 分子,密度梯度离 心时应位于试管的中部。 (1)15N 属于放射性同位素还是稳定性同位素?如何对结果进行检测? 提示:稳定性同位素;密度梯度离心。 (2)第几代的实验结果能排除全保留复制假说? 提示:第一代。 DNA 复制的过程 自主梳理 助学巧记 DNA 复制之“二、二、三、四” (1)DNA 解旋后的每一条脱氧核苷酸链都可以作为 DNA 复制的模板() (2)DNA 双螺旋全部解开后,再开始进行 DNA 复制() 提示:DNA 复制为边解旋边复制。 (3)

    6、在 DNA 复制过程中,解旋酶破坏的是氢键,不能将 DNA 分解成脱氧核苷酸 () 典例 2 (2019 本溪一中期末)下列有关 DNA 复制的叙述,正确的是( ) A.DNA 复制时以 DNA 分子的一条链作为模板 B.洋葱根尖分生区细胞在减数分裂前的间期进行 DNA 复制 C.DNA 复制时先解旋后复制 D.蓝细菌细胞的拟核可发生 DNA 复制 解析 DNA 分子复制时两条脱氧核糖核苷酸链都作为模板,A 错误;洋葱根尖 分生区细胞只进行有丝分裂,在分裂间期进行 DNA 复制,B 错误;DNA 分子复 制是边解旋边复制的过程,C 错误;蓝细菌的拟核区是环状 DNA 分子,能进行 DNA 的复

    7、制,D 正确。 答案 D 对点练 2 下列关于 DNA 复制的叙述中,正确的是( ) A.DNA 的复制只发生于有丝分裂间期 B.DNA 的复制只能发生于细胞核中 C.DNA 的复制需要解旋酶和 DNA 聚合酶,原料是八种游离的核苷酸 D.DNA 复制有精确的模板并严格遵守碱基互补配对原则,所以能准确地将遗传 信息传递给子代 解析 DNA 的复制发生于有丝分裂间期和减数分裂前的间期,A 错误;DNA 复 制也可以发生于线粒体和叶绿体中,B 错误;DNA 的复制原料是四种游离的脱 氧核苷酸,C 错误;DNA 复制有精确的模板,并严格遵守碱基互补配对原则, 所以 DNA 中的遗传信息可以准确地传递

    8、给后代,D 正确。 答案 D 素养提升 有关 DNA 半保留复制的计算方法 典例 3 (2019 银川一中期末)已知某 DNA 分子含有 500 个碱基对,其中一条链 上 AGTC1234。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 2 100 个,则该 DNA 分子已经复制了( ) A.3 次 B.4 次 C.5 次 D.6 次 解析 根据 DNA 分子含有 500 个碱基对,而一条单链上碱基 AGTC 1234,则该链中 A、G、T、C 分别是 50、100、150、200(个),另一条单 链上依次是 150、200、50、100(个)。因此,该 DNA 分子中含

    9、有鸟嘌呤的脱氧核 苷酸为 100200300(个)。 复制数次后, 所有 DNA 中的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数 量是 2 1003002 400(个),设该 DNA 分子复制了 n 次,则有关系式:2n 300 2 400,解得 n3。 答案 A 对点练 3 假如某大肠杆菌的 DNA 分子用 15N 标记后其相对分子质量为 a,用 14N 标记后其相对分子质量为 b。现将用15N 标记后的大肠杆菌,培养在含有14N 的培养基中,则子一代、子二代的 DNA 分子平均相对分子质量分别为( ) A.(ab)/2;(a3b)/4 B. ab;a3b C.(ab)/2;(ab)/2 D. ab;(ab)/3

    10、 解析 在子一代的两个DNA分子中, 都是一条单链含有 14N, 一条单链含有15N, 所以每个 DNA 分子的平均相对分子质量为(ab)/2;在子二代的四个 DNA 分子 中,有两个只含有 14N,另两个是一条单链含有15N、一条单链含有14N,所以平 均相对分子质量为(ab)2b/4(a3b)/4。 答案 A 一题多变 1 个双链均为 15N 标记的 DNA 分子,共含有 A 为 40 个,在含有14N 的环境中连 续复制 n 代。请根据 DNA 半保留复制的原理,回答下列问题: (1)共形成多少个子代 DNA 分子? 提示:2n个。 (2)子代 DNA 分子中,两条链均被 15N 标记的

    11、有多少个?两条链均被14N 标记的 有多少个?一条链被 15N 标记另一条链被14N 标记的有多少个? 提示:0 个;2n2 个;2 个。 (3)复制 1 代产生的子代 DNA 分子,经密度梯度离心的结果,会出现轻带和重带 吗? 提示:不会。 (4)连续复制 n(n2)代产生的子代 DNA 分子,经密度梯度离心的结果,会出现 哪些条带(轻带、中带或重带)?各占多大比例? 提示:轻带和中带;其中,轻带占(2n2)/2n,中带占比为 2/2n。 联想质疑 无论复制多少次,只有 2 个 DNA 分子含有最初的母链。 (1)边解旋边复制和半保留复制都是 DNA复制的特点, 半保留复制同时还是 DNA

    12、复制的方式; (2)不仅 DNA 的两条母链是反向平行的, 新合成的子链与其模板母链也是反向平 行的。 (1)DNA 分子中,共有多少种碱基对?分别是什么? 提示:4 种;AT、TA、GC 和 CG。 (2)DNA 复制时,碱基互补配对的方式共有几种?分别是什么? 提示:2 种;A 与 T,G 与 C。 (3)DNA 复制时,子链的延伸方向如何? 提示:5端3端。 说明基因与DNA关系的实例和DNA片段中的遗传信 息 自主梳理 1.说明基因与 DNA 关系的实例 2.DNA 片段中的遗传信息 (1)基因通常是 DNA 上有一定功能的特异性碱基排列顺序。() (2)DNA 的多样性和特异性是生物

    13、体多样性和特异性的物质基础。() (3)基因具有多样性的原因是构成基因的碱基种类、数目和排列顺序不同。() 提示:基因具有多样性的原因是构成基因的碱基数目和排列顺序不同。 典例 4 (2019 枣庄八中月考)下列有关染色体、 DNA、 基因、 脱氧核苷酸的说法, 错误的是( ) A.一个基因含有许多个脱氧核苷酸, 细胞中的嘌呤碱基与嘧啶碱基数量不一定相 等 B.基因通常是具有遗传效应的 DNA 片段,一个 DNA 分子上可含有成百上千个 基因 C.染色体是 DNA 的主要载体,G 和 C 含量较多的 DNA 分子更难以解旋 D.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团和一

    14、个碱基 解析 在 DNA 分子结构中,与脱氧核糖直接相连的一般是两个磷酸基团和一个 碱基。 答案 D 对点练 4 如图是果蝇染色体上的白眼基因示意图,下列叙述正确的是( ) A.白眼基因片段中,含有成百上千个核糖核苷酸 B.白眼基因是有遗传效应的 DNA 片段 C.白眼基因为该 DNA 分子的任意片段 D.基因片段中有 5 种碱基,8 种核苷酸 解析 DNA 的基本单位不是核糖核苷酸,而是脱氧核苷酸,A 错误;白眼基因 是具有遗传效应的 DNA 片段,并非任意一个 DNA 片段就是一个基因,只有具 有遗传效应的片段才是基因,B 正确,C 错误;基因片段中有 4 种碱基,4 种核 苷酸,D 错误

    15、。 答案 B 联想质疑 脱氧核苷酸、基因、DNA 和染色体的关系 (1)所有生物的基因都是具有遗传效应的 DNA 片段吗? 提示:不是,RNA 病毒的基因是具有遗传效应的 RNA 片段。 (2)DNA 上的所有碱基都参与基因组成吗? 提示:不是,只有部分碱基参与。 DNA 分子中含有没有遗传效应的片段,这些没有遗传效应的片段不叫基因。 刑侦领域为什么能用 DNA 指纹鉴别身份? 提示:在人类的 DNA 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。 思维导图 晨读必背 1.DNA 的复制是以半保留的方式进行的。 2.DNA 复制是一

    16、个边解旋边复制的过程,需要模板、原 料、能量和酶等基本条件。DNA 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。 3.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 DNA 的多样性,而碱基特定的排 列顺序, 又构成了每个 DNA 分子的特异性; 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。 4.DNA 上分布着许多个基因,基因通常是有遗传效应的 DNA 片段。 教材答案与提示 第 3 节 DNA 的复制 一、问题探讨 1.提示: 碱基互补配对原则是指 DNA 两条链的碱基之间有准确的一一对应关系, 暗示

    17、 DNA 的复制可能需要先解开 DNA 双螺旋的两条链,然后通过碱基互补配 对合成互补链。 2.提示:科学研究需要大胆的想象,但是得出结论必须建立在确凿的证据之上。 二、练习与应用 概念检测 1.(1) (2) 2.B 3.C 拓展应用 1.提示:可能有 6 个碱基发生错误。产生的影响可能很大,也可能没有影响(这一 问可由学生作开放式回答)。 2.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。 第 4 节 基因通常是有遗传效应的 DNA 片段 一、问题探讨 1.因为外源生长激素基因整合到转基因鲤鱼的 DNA

    18、 中,并发挥了促进生长激素 合成的功能,而生长激素可使鲤鱼的生长速率加快。 2.导入的是 DNA 分子的一段脱氧核苷酸序列。 二、练习与应用 概念检测 1.B 2.提示:形式多样,用表格、图形、文字均可。 示例如下: (1)如下图所示。 (2)文字:基因是染色体上具有遗传效应的 DNA 片段。 拓展应用 1.最可能采取 DNA 鉴定的方法。 因为每种生物的 DNA 具有特异性, 只有将“山 羊”的 DNA 与斑羚的 DNA 进行比对,才能确定这种“山羊肉”是否来自国家 二级保护动物斑羚。 2.人脸识别技术的前提是每个人都有独特的面部特征,而这些都是由基因决定的, 这说明了基因的多样性。 “复习

    19、与提高”参考答案 一、选择题 1.C 2.A 3.A 4.D 二、非选择题 1.提示:形成杂合双链区的部位越多,则 DNA 碱基序列的一致性越高,说明在 生物进化过程中,DNA 碱基序列发生的变化越小,因此亲缘关系越近。 2.(1)不同。这表明不同生物的 DNA 中脱氧核苷酸的组成不同,说明 DNA 的碱 基排列顺序具有多样性。 (2)同种生物不同器官细胞的 DNA 中脱氧核苷酸的比例基本相同, 这说明同种生 物 DNA 的碱基组成具有一致性。 这是因为同种生物不同器官的细胞中, DNA 序 列是相同的。 不同生物的 A、T 之和与 G、C 之和的比值不一致,这说明不同生物 DNA 的碱 基组

    20、成不同,表明了 DNA 的多样性。其原因是不同生物在漫长的进化过程中, 形成了每种生物特有的 DNA 序列。 (3)说明生物是由共同祖先进化而来的。 随堂检测 1.(2019 天水一中期中)DNA 分子的复制方式是( ) A.全保留复制 B.半保留复制 C.边解旋边复制 D.弥散复制 解析 DNA 复制时, 解旋后 DNA 分别以两条母链为模板按照碱基互补配对原则 合成两条子链, 所以子代 DNA 分子中一条为母链, 一条为子链, 为半保留复制。 答案 B 2.(2019 大理中学期末)下列关于基因、DNA 和染色体关系的说法中,错误的是 ( ) A.染色体是基因的主要载体 B.一条染色体上只

    21、有一个 DNA 分子 C.一个 DNA 分子上有许多个基因 D.基因中脱氧核苷酸的排列顺序蕴藏着遗传信息 解析 大多数基因位于细胞核的染色体上,少数位于细胞质中,故染色体是基因 的主要载体, A 正确; 一条染色体含有 1 个或 2 个 DNA 分子, 其上有多个基因, B 错误、C 正确;遗传信息指的是基因中脱氧核苷酸的排列顺序,D 正确。 答案 B 3.(2019 龙岩质检)下列有关遗传信息的说法正确的是( ) A.RNA 是细胞质中携带遗传信息的物质 B.细菌的遗传信息位于拟核和核糖体的 DNA 上 C.T2 噬菌体的遗传信息蕴含在核糖核苷酸的排列顺序中 D.豌豆的高茎基因与矮茎基因贮存

    22、的遗传信息不同 解析 有细胞结构的生物含有 DNA 和 RNA 两种核酸,但细胞核和细胞质中的 遗传物质均为 DNA,A 错误; 核糖体上不存在 DNA,细菌的遗传信息位于拟 核和质粒上,B 错误;T2 噬菌体的遗传信息蕴含在脱氧核糖核苷酸的排列顺序 中,C 错误;豌豆的高茎基因与矮茎基因是等位基因,等位基因控制的是相对性 状,所贮存的遗传信息不同,D 正确。 答案 D 4.(2019 重庆一中月考)某 DNA 分子经过诱变,某位点上一个正常碱基(设为 P) 变成了尿嘧啶。该 DNA 连续复制两次,得到 4 个子代 DNA 分子相应位点上的 碱基对分别为 UA、AT、GC、CG,推测下列选项提

    23、到的碱基中,可能 是“P”的是( ) A.胸腺嘧啶 B.腺嘌呤 C.胸腺嘧啶或腺嘌呤 D.胞嘧啶或鸟嘌呤 解析 该 DNA 分子中某位点上一个正常碱基 P 变成了尿嘧啶,该 DNA 连续复 制两次,得到 4 个子代 DNA 分子,根据 DNA 分子半保留复制的特点,4 个子代 DNA 分子中,有两个与亲代 DNA 分子相同,含有尿嘧啶 U 的 DNA 分子是突变 形成的,据此可判断相应位点上含有 GC 或 CG 的 DNA 分子与亲代 DNA 分子相同,该位点的正常碱基是胞嘧啶或鸟嘌呤,D 正确。 答案 D 5.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,其种类最多可达( ) A.4120 B.804 C.440 D.260 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。 答案 C


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