高三生物復(fù)習(xí)課件：DNA的復(fù)制和基因是有效遺傳效應(yīng)的DNA片段

1、知識內(nèi)容考綱要求考綱理解DNA分子的復(fù)制掌握DNA分子復(fù)制的過程、條件及結(jié)果；了解梯度離心的原理基因的概念理解基因的概念；了解染色體、DNA與基因三者之間的關(guān)系；了解DNA多樣性和特異性的原因 一、DNA分子的復(fù)制 1概念：以_為模板，合成子代DNA的過程。 2時間：_。 3場所：_、線粒體、葉綠體。 4條件： a模板親代DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈 b原料4種游離_ c能量細(xì)胞呼吸作用產(chǎn)生的_ d酶解旋酶、DNA聚合酶等親代DNA分子有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期細(xì)胞核(主要)脫氧核苷酸ATP 5過程：解旋合成互補(bǔ)子鏈形成子代DNA 6特點(diǎn)：a._b_ 7基礎(chǔ)： aDNA分子獨(dú)特的_為

2、復(fù)制提供了精確的模板。 b通過_，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。 8意義：保持前后代遺傳信息的連續(xù)性。邊解旋邊復(fù)制半保留復(fù)制雙螺旋結(jié)構(gòu)堿基互補(bǔ)配對 二、基因的概念 1本質(zhì)：基因是_的DNA片段。是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位和功能單位。 2位置：基因主要存在于_上，并_排列。染色體是基因的載體。 3功能： 通過復(fù)制傳遞遺傳信息。 通過控制蛋白質(zhì)合成而表達(dá)遺傳信息。 4復(fù)制：基因的復(fù)制通過DNA分子復(fù)制完成。 5與遺傳信息的關(guān)系：基因中特定的脫氧核苷酸的排列順序代表遺傳信息。具有遺傳效應(yīng)染色體呈線性 一、DNA分子的復(fù)制過程的理解 1復(fù)制的時間：體細(xì)胞有絲分裂間期，原始生殖細(xì)胞減數(shù)第一次分裂間期

3、。 2復(fù)制的場所：DNA復(fù)制的場所主要在細(xì)胞核，時間是細(xì)胞分裂間期。但細(xì)胞質(zhì)中也存在著DNA復(fù)制，如線粒體和葉綠體中的DNA也要復(fù)制。 3復(fù)制的過程：邊解旋邊復(fù)制(邊解旋、邊合成、邊復(fù)旋，多個起點(diǎn)同時進(jìn)行，節(jié)省時間、效率高)。 特別提醒： 新DNA分子雙鏈為“一母一子”，因此復(fù)制更為精確，致使遺傳信息更加穩(wěn)定。穩(wěn)定的遺傳信息從親代傳遞給子代，從而使生物前后代保持了一定的連續(xù)性。 因DNA復(fù)制采用半保留的方式，所以一個DNA分子經(jīng)幾代復(fù)制后的所有DNA中，只有兩個DNA分子含原DNA鏈。但所有DNA與原DNA所攜帶的遺傳信息完全相同。 二、DNA復(fù)制過程中的有關(guān)計(jì)算 1DNA分子為半保留復(fù)制，一

4、個DNA分子復(fù)制n次，則有 (1)DNA分子數(shù) 子代DNA分子數(shù)2n個 含有親代DNA鏈的子代DNA分子2個 不含親代鏈的子代DNA分子(2n2)個 (2)脫氧核苷酸鏈數(shù) 子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)2n1條 親代脫氧核苷酸鏈數(shù)2條 新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)(2n12)條 (3)消耗的脫氧核苷酸數(shù) 若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，經(jīng)n次復(fù)制需消耗游離的該種脫氧核苷酸m(2n1)個。 特別提醒： 在解答有關(guān)消耗的脫氧核苷酸數(shù)的問題時，一定要看明白是問經(jīng)n次復(fù)制需消耗該脫氧核苷酸還是第n次復(fù)制需消耗該脫氧核苷酸。 2若已知某一條全部N原子被15N標(biāo)記的DNA分子(0代)，轉(zhuǎn)移到14N的培

5、養(yǎng)基中培養(yǎng)若干代，其結(jié)果分析如下表：世代DNA分子的特點(diǎn)DNA中脫氧核苷酸的特點(diǎn)分子總數(shù)細(xì)胞中的DNA分子在離心管中的位置不同DNA分子占全部DNA分子之比鏈總數(shù)不同脫氧核苷酸占全部鏈之比含15N的分子含15N、含14N的雜種分子含14N的分子含15N的鏈含14N的鏈01全在下部12112全在中部141/21/224中部，上部1/21/281/43/438中部， 上部1/43/4161/87/8n2n中部， 上部2/2n1-2/2n2n+11/2n1-1/2n 三、基因概念的理解 1從結(jié)構(gòu)上看 (1)基因與DNA結(jié)構(gòu)一樣，也是由四種脫氧核苷酸按一定順序排列而成的序列。 (2)每個基因的脫氧核苷

6、酸數(shù)目及排列順序是特定的。 (3)不同的基因，區(qū)別在于堿基數(shù)目及排列順序不同。 (4)基因中堿基對的排列順序代表遺傳信息。 2從功能上看：基因具有遺傳效應(yīng)，即基因能控制生物性狀，基因是控制生物性狀的基本單位。特定基因能決定特定性狀。 (1)基因有遺傳效應(yīng)。基因的遺傳效應(yīng)反映出來的效果是控制蛋白質(zhì)合成，從而表現(xiàn)性狀。 (2)基因是DNA上的片段。基因隨DNA分子的復(fù)制而復(fù)制，轉(zhuǎn)錄而轉(zhuǎn)錄。 特別提醒： DNA分子中有若干片段，若能控制生物性狀有遺傳效應(yīng)則為基因，否則不叫基因，即DNA分子中有基因片段和非基因片段。 基因的脫氧核苷酸的排列順序稱為遺傳信息，這里的遺傳信息并不是DNA上所有脫氧核苷酸的

7、排列順序，基因間無遺傳信息。四、染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的關(guān)系 特別提醒： 對于真核細(xì)胞來說，染色體是基因的主要載體；線粒體和葉綠體也是基因的載體。 對于原核細(xì)胞來說，基因在擬核中的DNA分子上或質(zhì)粒上，DNA是裸露的，并沒有與蛋白質(zhì)一起構(gòu)成染色體，因此沒有染色體這一載體。 五、DNA分子結(jié)構(gòu)的多樣性、特異性和穩(wěn)定性 1多樣性 構(gòu)成DNA分子的脫氧核苷酸雖只有4種，配對方式僅2種，但其數(shù)目卻可以成千上萬，更重要的是形成堿基對的排列順序可以千變?nèi)f化，從而決定了DNA分子的多樣性。 2特異性 每個特定的DNA分子中具有特定的堿基排列順序，而特定的排列順序代表著遺傳信息，所以每個特定的DNA

8、分子中都貯存著特定的遺傳信息，這種特定的堿基排列順序就決定了DNA分子的特異性。 3穩(wěn)定性 與DNA的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有關(guān)的因素有：(1)兩條脫氧核苷酸鏈的脫氧核糖和磷酸交替排列的順序穩(wěn)定不變；(2)堿基的配對方式不變，堿基對之間的氫鍵維持了DNA分子雙螺旋空間結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定性。 特別提醒： 從數(shù)據(jù)角度感知DNA分子能夠儲存大量的遺傳信息：如4000個堿基對的DNA片段的排列數(shù)為44000。知識點(diǎn)1：DNA復(fù)制【例1】 DNA分子的復(fù)制依次發(fā)生在細(xì)胞有絲分裂和減數(shù)分裂的()A間期和第一次分裂前的間期B前期和第一次分裂的四分體時期C間期和第一次分裂的聯(lián)會時期D中期和第一次分裂的四分體時期【思路點(diǎn)撥】D

9、NA分子復(fù)制發(fā)生在細(xì)胞進(jìn)入分裂期之前，因?yàn)镈NA復(fù)制是細(xì)胞分裂的基礎(chǔ)。A【舉一反三】某些藥物可以抑制腫瘤細(xì)胞DNA的復(fù)制，從而達(dá)到控制癌癥的目的，這些藥物作用的細(xì)胞正處于細(xì)胞周期的( )A間期 B前期C中期 D后期【思路點(diǎn)撥】DNA的復(fù)制發(fā)生在有絲分裂和減數(shù)分裂的間期。A知識點(diǎn)2：DNA分子復(fù)制的特點(diǎn)【例2】女性子宮肌瘤細(xì)胞中最長的DNA分子可達(dá)36 mm，DNA復(fù)制速度約為4 m/min，但復(fù)制過程僅需40 min左右即完成。這主要是因?yàn)镈NA分子()A邊解旋邊復(fù)制B每個復(fù)制點(diǎn)雙向復(fù)制，使子鏈迅速延長C以半保留方式復(fù)制D復(fù)制起點(diǎn)多，分段同時復(fù)制D【舉一反三】圖中ABC表示哺乳動物的DNA分子

10、復(fù)制片段。(圖中黑點(diǎn)表示復(fù)制起點(diǎn)，“ ”表示復(fù)制方向，“ ”表示時間順序)，下列有關(guān)敘述不正確的是( )A在DNA復(fù)制過程中還需要解旋酶和RNA聚合酶的參與B多起點(diǎn)復(fù)制，大大縮短了復(fù)制所需要的時間C復(fù)制后所形成的兩條子鏈的方向相反D復(fù)制所產(chǎn)生的每一個DNA片段需要DNA連接酶參與“縫合”【思路點(diǎn)撥】DNA復(fù)制過程中，兩條模板鏈之間氫鍵的斷裂以及子鏈與模板鏈之間氫鍵的形成需要解旋酶和DNA聚合酶的參與，而RNA聚合酶是催化DNA轉(zhuǎn)錄成RNA；DNA以“多起點(diǎn)”的方式進(jìn)行復(fù)制，縮短了復(fù)制所需要的時間；經(jīng)多起點(diǎn)復(fù)制產(chǎn)生的DNA片段末端之間的縫隙需要DNA連接酶參與“縫合”。知識點(diǎn)3：DNA復(fù)制中的有

11、關(guān)計(jì)算【例3】某DNA分子含有500個堿基對，其中一條鏈上A G T C1 2 3 4。該DNA分子連續(xù)復(fù)制數(shù)次后，消耗周圍環(huán)境中含G的脫氧核苷酸4500個，則該DNA分子復(fù)制了()A3次 B4次C5次 D6次【思路點(diǎn)撥】由題意可求得一個DNA中含G的脫氧核苷酸數(shù)為300個，由公式(2n1)3004500可得，n4。B【舉一反三】(2010上海市十四校聯(lián)考)如果將含有1對同源染色體的精原細(xì)胞的2個DNA分子都用15N標(biāo)記，并只供給精原細(xì)胞含14N的原料，該細(xì)胞進(jìn)行1次有絲分裂后再減數(shù)分裂1次，產(chǎn)生的8個精細(xì)胞中(無交叉互換現(xiàn)象)，含15N、14N標(biāo)記的DNA分子的精子所占的比例依次是( )A5

12、0%100% B25%50%C25%100% D50%50%A【思路點(diǎn)撥】2個DNA分子都用15N標(biāo)記，則15N標(biāo)記的DNA單鏈共有四條，將來只能存在于4個DNA中，所以該細(xì)胞進(jìn)行1次有絲分裂后再減數(shù)分裂1次，產(chǎn)生的8個精細(xì)胞中，只有4個含有15N，所有細(xì)胞都含14N。知識點(diǎn)4：基因的概念【例4】 (2010濰坊質(zhì)檢)若下圖是果蠅某條染色體上的一段DNA分子的示意圖。下列說法正確的是()A白眼基因含有多個核糖核苷酸B白眼基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段C白眼基因位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)D白眼基因基本單位是4種堿基B【思路點(diǎn)撥】基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，其基本單位是脫氧核苷酸。白眼基因存在于染色體DNA上

13、，因此，它存在于細(xì)胞核內(nèi)?！九e一反三】下列關(guān)于基因的說法，錯誤的是( )A基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段B基因的脫氧核苷酸的排列順序就代表遺傳信息C基因是控制生物性狀和遺傳物質(zhì)的功能單位和結(jié)構(gòu)單位D基因是染色體的一段D【思路點(diǎn)撥】基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，主要存在于染色體上，在染色體上呈線性排列，是控制生物性狀和遺傳物質(zhì)的功能單位和結(jié)構(gòu)單位?；虻拿撗鹾塑账岬呐帕许樞蚓痛磉z傳信息。而染色體上除DNA以外，還含有蛋白質(zhì)。另外，基因和染色體功能也不同，基因是遺傳物質(zhì)，而染色體是遺傳物質(zhì)的載體，因此“基因是染色體的一段”這一說法是錯誤的。知識點(diǎn)5：DNA分子的半保留復(fù)制【例5】 (2010廣東月

14、考)用32P標(biāo)記了玉米體細(xì)胞(含20條染色體)的DNA分子雙鏈，再將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)入不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在第二次細(xì)胞分裂的中期、后期，一個細(xì)胞中的染色體總條數(shù)和被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)分別是()A中期20和20、后期40和20B中期20和10、后期40和20C中期20和20、后期40和10D中期20和10、后期40和10A【思路點(diǎn)撥】玉米體細(xì)胞含20條染色體，有絲分裂中期每條染色體含兩條姐妹染色單體，姐妹染色單體之間由一個共同著絲點(diǎn)連接著，所以仍是20條染色體。而后期著絲點(diǎn)分裂，姐妹染色單體分開，一條染色體變成兩條子染色體。此時染色體數(shù)是原來的2倍即40條。由于DNA分子的復(fù)制是一種半保留復(fù)

15、制，有32P標(biāo)記的DNA分子雙鏈，在不含32P的培養(yǎng)基中經(jīng)第一、二次分裂后，在第二次分裂中期含32P的染色體數(shù)為20條，在后期含32P的染色體只占細(xì)胞中染色體的一半，即20條。【規(guī)律方法】一個被15N標(biāo)記的DNA分子(0代)轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)(復(fù)制)n代后，結(jié)果分析：DNA的分子總數(shù)：2n含15N15N的分子：無含14N15N雜種分子：2個含14N14N的分子：2n2含15N的脫氧核苷酸鏈占全部鏈的比例：1/2n含14N的脫氧核苷酸鏈占全部鏈的比例：11/2n【舉一反三】(2010濰坊質(zhì)檢)將15N標(biāo)記了的雙鏈DNA分子移入到14N培養(yǎng)基中，連續(xù)培養(yǎng)了3代后取樣離心。已知15NDNA比14NDNA重。離心后的結(jié)果將是( )A全中 B1/2輕，1/2中C3/4輕，1/4中 D全重【思路點(diǎn)