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1、第16讲 DNA的复制和基因是有效 遗传效应的DNA片段,一、DNA分子的复制 1概念：以_为模板，合成子代DNA的过程。 2时间：_。 3场所：_、线粒体、叶绿体。 4条件： a模板亲代DNA分子的两条脱氧核苷酸链 b原料4种游离_ c能量细胞呼吸作用产生的_ d酶解旋酶、DNA聚合酶等,亲代DNA分子,有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期,细胞核(主要),脱氧核苷酸,ATP,5过程：解旋合成互补子链形成子代DNA 6特点：a._ b_ 7基础： aDNA分子独特的_为复制提供了精确的模板。 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。,边解旋边复制,半保留复制
2、,双螺旋结构,碱基互补配对,二、基因的概念 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。 2位置：基因主要存在于_上，并_排列。染色体是基因的载体。 3功能： 通过复制传递遗传信息。 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。,具有遗传效应,染色体,呈线性,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
3、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)。,特别提醒： 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。 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。,二、DNA复制过程中的有关计算 1DNA分子为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有 (1)DNA分子数 子代DNA分子数2n个 含有亲代DNA链的子代DNA分子2个
4、不含亲代链的子代DNA分子(2n2)个 (2)脱氧核苷酸链数 子代DNA分子中脱氧核苷酸链数2n1条 亲代脱氧核苷酸链数2条 新合成的脱氧核苷酸链数(2n12)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(2n1)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：,三、基因概念的理解 1从结构上看 (1)基因与DNA结构一样，也是由四种
5、脱氧核苷酸按一定顺序排列而成的序列。 (2)每个基因的脱氧核苷酸数目及排列顺序是特定的。 (3)不同的基因，区别在于碱基数目及排列顺序不同。 (4)基因中碱基对的排列顺序代表遗传信息。,2从功能上看：基因具有遗传效应，即基因能控制生物性状，基因是控制生物性状的基本单位。特定基因能决定特定性状。 (1)基因有遗传效应。基因的遗传效应反映出来的效果是控制蛋白质合成，从而表现性状。 (2)基因是DNA上的片段。基因随DNA分子的复制而复制，转录而转录。,特别提醒： DNA分子中有若干片段，若能控制生物性状有遗传效应则为基因，否则不叫基因，即DNA分子中有基因片段和非基因片段。 基因的脱氧核苷酸的排列
6、顺序称为遗传信息，这里的遗传信息并不是DNA上所有脱氧核苷酸的排列顺序，基因间无遗传信息。,四、染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系,特别提醒： 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。 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
7、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。,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
8、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。,A,【举一反三】某些药物可以抑制肿瘤细胞DNA的复制，从而达到控制癌症的目的，这些药物作用的细胞正处于细胞周期的( ) A间期 B前期 C中期 D后期 【思路点拨】DNA的复制发生在有丝分裂和减数分裂的间期。,A,知识点2：DNA分子复制的特点 【例2】女性子宫肌瘤细胞中最长的DNA分子可达36 mm，DNA复制速度约为4 m/min，但复制过程仅需40 min左右即完成。这主要是因为DNA分子( ) A边解旋边复制 B每个复制点双向复制，使子
9、链迅速延长 C以半保留方式复制 D复制起点多，分段同时复制,D,【举一反三】图中ABC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”,【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
10、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4500个，则该DNA分子复制了( ) A3次 B4次 C5次 D6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(2n1)3004500可得，n4。,B,【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
11、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( ) A50% 100% B25% 50% C25% 100% D50% 50%,A,【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( ) 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D
12、NA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,B,【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( ) 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 D基因是染色体的一段,D,【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
13、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。,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,A,【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
14、，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。,【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：2n2 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：11/2n,【举一反三】(2010潍坊质检)将15N标记了的双链DNA分子移入到14N培养基中，连续培养了3代后取样离心。已知15NDNA比14NDNA重。离心后的结果将是( ) A全中 B1/2轻，1/2中 C3/4轻，1/4中 D全重 【思路点拨】DNA复制3代后会得到8个DNA分子，其中只有2个DNA一条链含15N，另一条链含14N，属于中型，而另外6个DNA只含有14N，属于轻型。,C,