2012届《教学导航》高三生物复习课件：必修2第16讲 DNA的复制和基因是有效遗传效应的DNA片段

【规律方法】 一个被15N标记的DNA分子(0代)转移到含14N的培养基 中培养(复制)n代后，结果分析： DNA的分子总数：2n 含15N15N的分子：无 含14N15N杂种分子：2个 含14N14N的分子：2n－2 含15N的脱氧核苷酸链占全部链的比例：1/2n 含14N的脱氧核苷酸链占全部链的比例：1－1/2n
【举一反三】(2010·上海市十四校联考)如果将含有1 对同源染色体的精原细胞的2个DNA分子都用15N标记， 并只供给精原细胞含14N的原料，该细胞进行1次有丝 分裂后再减数分裂1次，产生的8个精细胞中(无交叉 互换现象)，含 15N、 14N标记的DNA分子的精子所占 的比例依次是( ) A A．50% 100% B．25% 50% C．25% 100% D．50% 50%
特别提醒： ①新DNA分子双链为“一母一子”，因此复制更 为精确，致使遗传信息更加稳定。稳定的遗传信息从 亲代传递给子代，从而使生物前后代保持了一定的连 续性。 ② 因 DNA 复 制 采 用 半 保 留 的 方 式 ， 所 以 一 个 DNA 分 子 经 几 代 复 制 后 的 所 有 DNA 中 ， 只 有 两 个 DNA分子含原DNA链。但所有DNA与原DNA所携带 的遗传信息完全相同。
知识点5：DNA分子的半保留复制 【例5】 (2010·广东月考)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，在第二次细胞分裂的中期、后期， 一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数 分别是( )A A．中期20和20、后期40和20 B．中期20和10、后期40和20 C．中期20和20、后期40和10 D．中期20和10、后期40和10
二、基因的概念 具有遗传效应 1．本质：基因是______________的DNA片段。是 控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位。 染色体 2．位置：基因主要存在于_______上，并_______ 呈线性 排列。染色体是基因的载体。 3．功能： 3 ①通过复制传递遗传信息。 ②通过控制蛋白质合成而表达遗传信息。 4．复制：基因的复制通过DNA分子复制完成。 5．与遗传信息的关系：基因中特定的脱氧核苷酸 的排列顺序代表遗传信息。
A．白眼基因含有多个核糖核苷酸 B．白眼基因是有遗传效应的DNA片段 C．白眼基因位于细胞质内 D．白眼基因基本单位是4种碱基
【思路点拨】基因是具有遗传效应的DNA片段，其基 本单位是脱氧核苷酸。白眼基因存在于染色体DNA上， 因此，它存在于细胞核内。
【举一反三】下列关于基因的说法，错误的是( D ) A．基因是有遗传效应的DNA片段 B．基因的脱氧核苷酸的排列顺序就代表遗传信息 C．基因是控制生物性状和遗传物质的功能单位和结 构单位ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱD．基因是染色体的一段
【思路点拨】玉米体细胞含20条染色体，有丝分裂中 期每条染色体含两条姐妹染色单体，姐妹染色单体之 间由一个共同着丝点连接着，所以仍是20条染色体。 而后期着丝点分裂，姐妹染色单体分开，一条染色体 变成两条子染色体。此时染色体数是原来的2倍即40 条。由于DNA分子的复制是一种半保留复制，有 32P 标记的DNA分子双链，在不含 32P的培养基中经第一、 二次分裂后，在第二次分裂中期含32P的染色体数为20 条，在后期含32P的染色体只占细胞中染色体的一半， 即20条。
(3)消耗的脱氧核苷酸数 若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经n 次复制需消耗游离的该种脱氧核苷酸m×(2n－1)个。 特别提醒： 在解答有关消耗的脱氧核苷酸数的问题时，一定 要看明白是问经n次复制需消耗该脱氧核苷酸还是第n 次复制需消耗该脱氧核苷酸。 2．若已知某一条全部N原子被15N标记的DNA分 子(0代)，转移到 14N的培养基中培养若干代，其结果 分析如下表：
【思路点拨】基因是有遗传效应的DNA片段，主要存 在于染色体上，在染色体上呈线性排列，是控制生物 性状和遗传物质的功能单位和结构单位。基因的脱氧 核苷酸的排列顺序就代表遗传信息。而染色体上除 DNA以外，还含有蛋白质。另外，基因和染色体功能 也不同，基因是遗传物质，而染色体是遗传物质的载 体，因此“基因是染色体的一段”这一说法是错误的。
一、DNA分子的复制过程的理解 1．复制的时间：体细胞有丝分裂间期，原始生 殖细胞减数第一次分裂间期。 2．复制的场所：DNA复制的场所主要在细胞核， 时间是细胞分裂间期。但细胞质中也存在着DNA复制， 如线粒体和叶绿体中的DNA也要复制。 3．复制的过程：边解旋边复制(边解旋、边合成、 边复旋，多个起点同时进行，节省时间、效率高)。
DNA分子的特点 不同DNA分子占全部DNA分 子之比 含15N 含15N、含 的分 14N的杂种 子 分子 1 1 1/2 1/4 2/2n 1/2 3/4 1-2/2n 含14N 的分子 链 总 数
DNA中脱氧核 苷酸的特点 不同脱氧核苷酸 占全部链之比 含15N 的链 1 1/2 1/4 1/8 1/2n 1/2 3/4 7/8 1-1/2n 含14N 的链
【思路点拨】DNA复制过程中，两条模板链之间氢键 的断裂以及子链与模板链之间氢键的形成需要解旋酶 和DNA聚合酶的参与，而RNA聚合酶是催化DNA转 录成RNA；DNA以“多起点”的方式进行复制，缩 短了复制所需要的时间；经多起点复制产生的DNA片 段末端之间的缝隙需要DNA连接酶参与“缝合”。
知识点3：DNA复制中的有关计算 【例3】某DNA分子含有500个碱基对，其中一条链上 A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4。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4500个，则该 DNA分子复制了( B ) A．3次 B．4次 C．5次 D．6次 【思路点拨】由题意可求得一个DNA中含G的脱氧核苷 酸数为300个，由公式(2n－1)×300＝4500可得，n＝4。
【举一反三】图中A→B→C表示哺乳动物的DNA分子复 制片段。(图中黑点表示复制起点，“ ”表示复制方 向，“ ”表示时间顺序)，下列有关叙述不正确的是 ( ) A．在DNA复制过程中还需要 解旋酶和RNA聚合酶的参与 B．多起点复制，大大缩短了 复制所需要的时间 C．复制后所形成的两条子链 的方向相反 D．复制所产生的每一个DNA片段需要DNA连接酶参与 “缝合”
二、DNA复制过程中的有关计算 1．DNA分子为半保留复制，一个DNA分子复制 n次，则有 (1)DNA分子数 ①子代DNA分子数＝2n个 ②含有亲代DNA链的子代DNA分子＝2个 ③不含亲代链的子代DNA分子＝(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亲代脱氧核苷酸链数＝2条 ③新合成的脱氧核苷酸链数＝(2n＋1－2)条
【思路点拨】2个DNA分子都用 15N标记，则 15N标记 的DNA单链共有四条，将来只能存在于4个DNA中， 所以该细胞进行1次有丝分裂后再减数分裂1次，产生 的8个精细胞中，只有4个含有15N，所有细胞都含14N。
知识点4：基因的概念 【例4】 (2010·潍坊质检)若下图是果蝇某条染色体上的 一段DNA分子的示意图。下列说法正确的是( B )
3．稳定性 与DNA的结构稳定性有关的因素有：(1)两条脱氧 核苷酸链的脱氧核糖和磷酸交替排列的顺序稳定不变； (2)碱基的配对方式不变，碱基对之间的氢键维持了 DNA分子双螺旋空间结构的相对稳定性。 特别提醒： 从数据角度感知DNA分子能够储存大量的遗传信 息：如4000个碱基对的DNA片段的排列数为44000。
知识内容 DNA分子 的复制
考纲要求
考纲理解 掌握DNA分子复制的过程、 条件及结果；了解梯度离心 的原理
Ⅱ
基因的概 念
Ⅱ
理解基因的概念；了解染色 体、DNA与基因三者之间的 关系；了解DNA多样性和特 异性的原因
一、DNA分子的复制 亲代DNA分子 1 ． 概 念 ： 以 ______________ 为 模 板 ， 合 成 子 代 DNA的过程。 有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期 2．时间：_________________________________。 细胞核(主要) 3．场所：______________、线粒体、叶绿体。 4．条件： 4 a．模板——亲代DNA分子的两条脱氧核苷酸链 脱氧核苷酸 b．原料——4种游离______________ c．能量——细胞呼吸作用产生的_______ ATP d．酶——解旋酶、DNA聚合酶等
5．过程：解旋→合成互补子链→形成子代DNA 边解旋边复制 半保留复制 6．特点：a.______________ b．_____________ 7．基础： 双螺旋结构 a．DNA分子独特的______________为复制提供了 精确的模板。 碱基互补配对 b．通过______________，保证了复制能够准确地 进行。 8．意义：保持前后代遗传信息的连续性。
四、染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系
特别提醒： ①对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体；线 粒体和叶绿体也是基因的载体。 ②对于原核细胞来说，基因在拟核中的DNA分子上 或质粒上，DNA是裸露的，并没有与蛋白质一起构成染 色体，因此没有染色体这一载体。
五、DNA分子结构的多样性、特异性和稳定性 1．多样性 构成DNA分子的脱氧核苷酸虽只有4种，配对方 式仅2种，但其数目却可以成千上万，更重要的是形 成碱基对的排列顺序可以千变万化，从而决定了DNA 分子的多样性。 2．特异性 每个特定的DNA分子中具有特定的碱基排列顺序， 而特定的排列顺序代表着遗传信息，所以每个特定的 DNA分子中都贮存着特定的遗传信息，这种特定的碱 基排列顺序就决定了DNA分子的特异性。
知识点1：DNA复制 【例1】 DNA分子的复制依次发生在细胞有丝分裂和 减数分裂的( A ) A．间期和第一次分裂前的间期 B．前期和第一次分裂的四分体时期 C．间期和第一次分裂的联会时期 D．中期和第一次分裂的四分体时期 【思路点拨】DNA分子复制发生在细胞进入分裂期之 前，因为DNA复制是细胞分裂的基础。