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
