?第3、4節(jié)　DNA的復(fù)制、基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段


學(xué)有目標(biāo)——課標(biāo)要求必明
記在平時——核心語句必背
1.運用假說—演繹法探究DNA的復(fù)制方式，概述DNA通過半保留方式進行復(fù)制。
2.通過對DNA半保留復(fù)制方式的學(xué)習(xí)，理解DNA的準(zhǔn)確復(fù)制是遺傳信息穩(wěn)定傳遞的基礎(chǔ)。
3.舉例說明基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。
4.說明基因與DNA的關(guān)系。
1.DNA復(fù)制需要DNA模板、4種脫氧核苷酸為原料以及酶和能量等。
2.DNA復(fù)制的特點是邊解旋邊復(fù)制和半保留復(fù)制。
3.DNA通過復(fù)制將遺傳信息從親代細胞傳遞給子代細胞，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。
4.遺傳信息蘊藏在DNA(RNA)4種堿基的排列順序中。
5.基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，對少數(shù)病毒而言，基因是有遺傳效應(yīng)的RNA片段。


【主干知識梳理】
一、DNA的復(fù)制
1．對DNA復(fù)制的推測
(1)提出者：沃森和克里克。
(2)假說內(nèi)容：
①解旋：DNA復(fù)制時，DNA雙螺旋解開，互補的堿基之間的氫鍵斷裂。
②復(fù)制
③特點：新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈，因此，這種復(fù)制方式稱作半保留復(fù)制。
2．DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)
(1)實驗材料：大腸桿菌。
(2)實驗方法：運用同位素標(biāo)記技術(shù)。
(3)實驗過程

(4)實驗預(yù)期
①親代DNA分子中兩條鏈均含15N，DNA分子密度高。
②復(fù)制一次產(chǎn)生的DNA分子中，一條鏈含 14N，另一條鏈含 15N，DNA分子密度居中。
③復(fù)制兩次產(chǎn)生的DNA分子中，有兩個DNA分子雙鏈均含14N，DNA分子密度較低；另兩個DNA分子中一條鏈含 15N，另一條鏈含 14N。
3．DNA復(fù)制的過程
(1)相關(guān)知識歸納總結(jié)
概念
以親代DNA為模板合成子代DNA的過程
時間
有絲分裂間期和減數(shù)分裂Ⅰ前的間期
場所
主要是細胞核
條件
模板、原料、能量、酶等
特點
半保留復(fù)制、邊解旋邊復(fù)制
意義
通過復(fù)制將遺傳信息從親代細胞傳遞給子代細胞，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性

(2)復(fù)制的過程

(3)準(zhǔn)確復(fù)制的原因
①DNA分子獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的模板。
②通過堿基互補配對，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進行。
二、基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段
1．基因與DNA關(guān)系的實例(結(jié)合教材P57“思考·討論”資料分析)

2．DNA片段中的遺傳信息
(1)遺傳信息：蘊藏在4種堿基的排列順序之中。
(2)特點
①多樣性：堿基排列順序的千變?nèi)f化。
②特異性：每一個DNA分子有特定的堿基排列順序。
③穩(wěn)定性：DNA分子的結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。
3．與生物體多樣性和特異性的關(guān)系
DNA的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。
4．基因的延伸：對于遺傳物質(zhì)是RNA的生物，基因就是有遺傳效應(yīng)的RNA片段。

【教材微點發(fā)掘】

　下圖是DNA復(fù)制的示意圖(教材第55頁圖310)，據(jù)圖回答有關(guān)問題：

(1)DNA復(fù)制時，解旋酶的作用是將DNA雙螺旋的兩條鏈解開。
(2)DNA聚合酶的作用是連接相鄰的兩個脫氧核苷酸形成與母鏈互補的子鏈。
(3)在DNA復(fù)制過程中，兩條子鏈延伸的方向相反的原因是DNA中兩條母鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械摹?br /> (4)真核生物的核DNA復(fù)制通常發(fā)生在細胞分裂的間期。
(5)有絲分裂或減數(shù)分裂的細胞進行DNA的復(fù)制；蛙的紅細胞進行無絲分裂，進行DNA的復(fù)制；哺乳動物成熟的紅細胞，不會進行DNA的復(fù)制。(均填“會”或“不會”)
教材問題提示
第3節(jié)　(一)思考·討論(教材第54頁)
1．細胞分裂一次后，方框中填15N/14NDNA；細胞再分裂一次后，試管上部的方框中填14N/14NDNA，試管中部的方框中填15N/14NDNA。
2．假如全保留復(fù)制是正確的，第一代的結(jié)果：一半的細胞中DNA是15N/15NDNA，另一半的細胞中DNA是14N/14NDNA；第二代的結(jié)果：1/4的細胞中DNA是15N/15NDNA，3/4的細胞中DNA是14N/14NDNA。
(二)旁欄思考(教材第55頁)
第一代只出現(xiàn)一條居中的DNA條帶，這個結(jié)果排除了全保留復(fù)制的方式。
第4節(jié)　思考·討論1(教材第57～58頁)
1．生物體內(nèi)的DNA分子數(shù)目小于基因數(shù)目，生物體內(nèi)所有基因的堿基總數(shù)小于DNA分子的堿基總數(shù)。這說明基因是DNA片段，基因不是連續(xù)分布在DNA上的，而是由堿基序列將其分隔開的。
2．此題旨在引導(dǎo)學(xué)生理解遺傳效應(yīng)的含義，并不要求唯一答案?？梢越Y(jié)合提供的資料來理解，如能夠指導(dǎo)相應(yīng)蛋白質(zhì)的合成、控制生物體的性狀等?！皢栴}探討”中提到的生長激素基因的遺傳效應(yīng)是使轉(zhuǎn)基因鯉魚的生長速率加快。
3．基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。
思考·討論2(教材第58～59頁)
1．4100種。
2．堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA的多樣性，而堿基特定的排列順序，又構(gòu)成了每個DNA分子的特異性。DNA的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。
3．在人類的DNA中，脫氧核苷酸序列多樣性表現(xiàn)為每個人的DNA幾乎不可能完全相同，因此，DNA可以像指紋一樣用來鑒別身份。
4．略。


新知探究(一)　DNA復(fù)制的過程和特點

【探究·深化】

[問題驅(qū)動]　
根據(jù)圖1、圖2思考下列問題：

(1)圖1中進行的是什么過程？發(fā)生的時期和場所是什么？
提示：DNA復(fù)制；有絲分裂間期和減數(shù)分裂前的間期，無絲分裂也有DNA復(fù)制。真核生物DNA復(fù)制的場所有細胞核、線粒體、葉綠體；原核生物DNA復(fù)制的場所主要是擬核。
(2)圖1中的酶1和酶2分別是什么酶？分別作用于圖2中的哪個部位？a、b、c、d四條脫氧核苷酸鏈中，哪些鏈的堿基排列順序是相同的？
提示：酶1是解旋酶，作用于f，酶2是DNA聚合酶，作用于e；a和c的堿基排列順序相同，b和d的堿基排列順序相同。
(3)從圖1中是否可以看出DNA復(fù)制是半保留復(fù)制？為什么？圖1所示的特點還有什么？可用什么方法檢測母鏈和子鏈？
提示：可以，因為兩條母鏈進入到兩個子代DNA分子中，新形成的子代DNA分子中只有一條鏈?zhǔn)怯H代的母鏈。圖中還能看出DNA分子是邊解旋邊復(fù)制；可采用同位素標(biāo)記法檢測母鏈、子鏈。
(4)DNA分子復(fù)制受到各種外界因素的干擾時，堿基序列會發(fā)生變化嗎？
提示：堿基序列可能會發(fā)生改變，使后代DNA分子與親代DNA分子不同，遺傳信息發(fā)生改變。
[重難點撥]　
(一)DNA復(fù)制的場所
1．真核生物：細胞核、線粒體、葉綠體，其中主要場所是細胞核。
2．原核生物：核區(qū)、細胞質(zhì)(如質(zhì)粒的復(fù)制)。
3．病毒：宿主細胞內(nèi)。
(二)真核生物細胞核中DNA復(fù)制發(fā)生的時間
分裂前的間期在體細胞中發(fā)生在有絲分裂間期；在有性生殖過程中發(fā)生在減數(shù)第一次分裂前的間期。
(三)DNA復(fù)制所需的酶
1．解旋酶的作用是破壞堿基間的氫鍵。
2．DNA聚合酶的作用是連接游離的脫氧核苷酸。
3．DNA連接酶的作用是連接DNA片段。
(四)兩個子代核DNA的位置及分開時間
復(fù)制產(chǎn)生的兩個子代核DNA分子位于一對姐妹染色單體上，由著絲粒連在一起，在有絲分裂后期或減數(shù)分裂Ⅱ后期著絲粒分裂時分開，分別進入兩個子細胞中，如下圖所示：


【典題·例析】

[典例1]　下列有關(guān)DNA復(fù)制的敘述，正確的是(　　)
A．DNA分子在解旋酶的作用下水解成脫氧核苷酸
B．在復(fù)制過程中解旋和復(fù)制是同時進行的
C．解旋后以一條母鏈為模板合成兩條新的子鏈
D．兩條新的子鏈通過氫鍵形成一個新的DNA分子
[解析]　DNA分子在解旋酶的作用下，將雙螺旋的兩條鏈解開，變成單鏈，A錯誤；DNA復(fù)制過程是邊解旋邊復(fù)制，所以解旋和復(fù)制是同時進行的，B正確；解旋后的每條脫氧核苷酸鏈都可以作為DNA復(fù)制的模板，C錯誤；形成的DNA分子中各含有一條母鏈和一條子鏈，兩條鏈之間的堿基通過氫鍵形成堿基對，組成一個新的DNA分子，D錯誤。
[答案]　B
[典例2]　圖1是果蠅DNA電鏡照片，圖中的泡狀結(jié)構(gòu)是DNA復(fù)制泡，是DNA上正在復(fù)制的部分；圖2為真核生物染色體上DNA分子復(fù)制過程示意圖。下列有關(guān)敘述錯誤的是(　　)


A．圖2 DNA分子復(fù)制是從多個起點同時開始的
B．圖2 DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的
C．真核生物DNA分子復(fù)制過程需要解旋酶
D．真核生物的這種復(fù)制方式提高了復(fù)制速率
[解析]　由該DNA分子復(fù)制過程示意圖可看出，DNA分子復(fù)制有多個復(fù)制起始點，且邊解旋邊雙向復(fù)制(箭頭代表DNA復(fù)制方向)，DNA分子復(fù)制需要解旋酶參與。這種多起點復(fù)制可有效地提高復(fù)制速率。由圖示不同復(fù)制起點復(fù)制出的DNA片段長度不同可知，DNA分子的多個復(fù)制起點并不是同時開始復(fù)制的。故選A。
[答案]　A
【應(yīng)用·體驗】

1．真核細胞中DNA復(fù)制如下圖所示，下列敘述錯誤的是(　　)

A．多起點雙向復(fù)制能保證DNA復(fù)制在短時間內(nèi)完成
B．每個子代DNA都有一條核苷酸鏈來自親代
C．復(fù)制過程中氫鍵的破壞和形成都需要DNA聚合酶的催化
D．DNA分子的準(zhǔn)確復(fù)制依賴于堿基互補配對原則
解析：答案：C　多起點雙向復(fù)制能保證DNA復(fù)制在短時間內(nèi)完成，提高復(fù)制效率，A正確。DNA為半保留復(fù)制，每個子代DNA都有一條核苷酸鏈來自親代，B正確。DNA解旋酶破壞堿基對的氫鍵，使DNA雙鏈解旋，而氫鍵的形成不需要酶的催化；DNA聚合酶可催化形成磷酸二酯鍵，C錯誤。堿基對之間嚴(yán)格的堿基互補配對原則，保證了遺傳信息準(zhǔn)確地從親代DNA傳向子代DNA，D正確。
2．下圖表示DNA復(fù)制的過程，結(jié)合圖示判斷，下列有關(guān)敘述錯誤的是(　　)

A．DNA復(fù)制過程中首先需要解旋酶破壞DNA雙鏈間的氫鍵，使兩條鏈解開
B．DNA分子的復(fù)制具有邊解旋邊復(fù)制的特點，生成的兩條子鏈方向相反
C．DNA分子的復(fù)制需要DNA聚合酶將單個脫氧核苷酸連接成DNA片段
D．DNA的兩條子鏈都是連續(xù)合成的
解析：答案：D　由圖可知，兩條子鏈中，一條是連續(xù)合成的，另一條是不連續(xù)合成的。
新知探究(二)　DNA復(fù)制的相關(guān)計算

【拓展·深化】

DNA復(fù)制過程中相關(guān)物質(zhì)數(shù)量變化規(guī)律
將含有15N的DNA分子放在含有14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，復(fù)制n次，則：

1．DNA分子數(shù)
①子代DNA分子數(shù)＝2n個。
②含有親代DNA鏈的子代DNA分子數(shù)＝2個。
③不含親代鏈的子代DNA分子數(shù)＝(2n－2)個。
2．脫氧核苷酸鏈數(shù)
①子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)＝2n＋1條。
②親代脫氧核苷酸鏈數(shù)＝2條。
③新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)＝(2n＋1－2)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)過n次復(fù)制需要消耗該脫氧核苷酸m×(2n－1)個；第n次復(fù)制，消耗該脫氧核苷酸數(shù)為m×2n－1。
[思考·討論]
(1)用15N標(biāo)記的DNA分子，放入含14N的培養(yǎng)基中進行復(fù)制，當(dāng)測得含有15N的DNA分子數(shù)為12.5%時，該DNA分子復(fù)制了幾次？
提示：4次。含15N的DNA分子在含14N培養(yǎng)基中復(fù)制n次，則形成2n個DNA分子，其中含15N的DNA分子占2/2n，已知2/2n＝12.5%，則n＝4。
(2)DNA復(fù)制n次與第n次復(fù)制各形成多少個DNA分子？
提示：DNA復(fù)制n次形成2n個DNA分子，第n次復(fù)制形成2n－1個DNA分子。
【典題·例析】
[典例1]　假設(shè)一個雙鏈均被32P標(biāo)記的DNA由5 000個堿基對組成，其中腺嘌呤占全部堿基的20%，將其置于只含有31P的環(huán)境中復(fù)制3次。下列敘述錯誤的是(　　)
A．該DNA分子中含有氫鍵的數(shù)目為1.3×104
B．子代DNA分子平均相對分子質(zhì)量與親代相比減少3.75×103
C．子代DNA分子中含32P的脫氧核苷酸單鏈與含31P的脫氧核苷酸單鏈之比為1∶7
D．復(fù)制過程中需要2.1×104個游離的胞嘧啶脫氧核苷酸
[解析]　根據(jù)題干信息分析可知，DNA中A＝T＝2 000，C＝G＝3 000，A、T堿基對之間有2個氫鍵，G、C堿基對之間有3個氫鍵，因此該DNA分子中含有氫鍵的數(shù)目為2 000×2＋3 000×3＝1.3×104，A正確。親代DNA中的磷元素全為32P，復(fù)制3次后，共形成8個DNA分子。其中有2個DNA分子的一條鏈只含32P、另一條鏈只含31P，其相對分子質(zhì)量比原來減少了5 000；另6個DNA分子的兩條鏈都只含31P，其相對分子質(zhì)量比原來減少了10 000，則子代DNA的相對分子質(zhì)量平均比親代DNA減少(5 000×2＋10 000×6)÷8＝8 750，B錯誤。由題意可知，被32P標(biāo)記的DNA單鏈?zhǔn)?條，含有31P的單鏈?zhǔn)?×8－2＝14(條)，因此子代DNA分子中含32P的單鏈與含31P的單鏈之比為1∶7，C正確。復(fù)制過程需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為3 000×(8－1)＝2.1×104(個)，D正確。
[答案]　B
[典例2]　已知某DNA分子含有500個堿基對，其中一條鏈上A∶G∶T∶C＝1∶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2 100個，則該DNA分子已經(jīng)復(fù)制了(　　)
A．3次　　　　　　　 B．4次
C．5次 D．6次
[解析]　根據(jù)DNA分子含有500個堿基對，而一條單鏈上堿基A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4，則該鏈中A、G、T、C分別是50、100、150、200(個)，另一條單鏈上依次是150、200、50、100(個)。因此，該DNA分子中含有鳥嘌呤的脫氧核苷酸為100＋200＝300(個)。復(fù)制數(shù)次后，所有DNA中的鳥嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)量是2 100＋300＝2 400(個)，設(shè)該DNA分子復(fù)制了n次，則有關(guān)系式：2n ×300＝2 400，解得n＝3。故選A。
[答案]　A
易錯提醒—————————————————————————————————
DNA復(fù)制相關(guān)計算的3個易錯點
(1)“DNA復(fù)制了n次”和“第n次復(fù)制”的區(qū)別，前者包括所有的復(fù)制，但后者只包括最后一次復(fù)制。
(2)在DNA復(fù)制過程中，無論復(fù)制了幾次，含有親代脫氧核苷酸單鏈的DNA分子都只有兩個。
(3)看清堿基的數(shù)目單位是“對”還是“個”，“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”，“含”還是“只含”等關(guān)鍵詞。
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【應(yīng)用·體驗】

1．用一個32P標(biāo)記的噬菌體侵染在31P環(huán)境中培養(yǎng)的大腸桿菌，已知噬菌體DNA上有m個堿基對，其中胞嘧啶有n個。下列敘述錯誤的是(　　)
A．大腸桿菌為噬菌體增殖提供原料和酶等
B．噬菌體DNA含有(2m＋n)個氫鍵
C．該噬菌體繁殖4次，子代中只有14個含有31P
D．噬菌體DNA第4次復(fù)制共需要8(m－n)個腺嘌呤脫氧核苷酸
解析：答案：C　噬菌體侵染細菌時，只有DNA進入細菌并作為模板控制子代噬菌體的合成，其DNA的復(fù)制及表達需要大腸桿菌提供原料、酶和ATP等，A正確；噬菌體DNA上有m個堿基對，其中胞嘧啶有n個，則鳥嘌呤有n個，胸膘嘧啶=腺嘌呤=（m-n）個，因此氫鍵個數(shù)＝2(m－n)＋3n＝(2m＋n)個，B正確；噬菌體繁殖4次，子代噬菌體中有16個含31P，C錯誤；噬菌體DNA第4次復(fù)制共需要腺嘌呤脫氧核苷酸＝2n－1(m－n)＝8(m－n)個，D正確。
2．某DNA分子含m對堿基，其中腺嘌呤有a個。下列有關(guān)此DNA在連續(xù)復(fù)制時所需的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目的敘述，錯誤的是(　　)
A．在第一次復(fù)制時，需要(m－a)個
B．在第二次復(fù)制時，需要2(m－a)個
C．在第n次復(fù)制時，需要2n－1(m－a)個
D．在n次復(fù)制過程中，總共需要2n(m－a)個
解析：答案：D　DNA分子復(fù)制一次，可產(chǎn)生2個DNA分子，因為每個DNA分子中含有(m－a)個胞嘧啶脫氧核苷酸，所以復(fù)制一次時，需要胞嘧啶脫氧核苷酸為(m－a)個，A正確；在第二次復(fù)制時，2個DNA分子會形成4個DNA分子，相當(dāng)于形成2個新DNA分子，所以需要胞嘧啶脫氧核苷酸為2(m－a)個，B正確；在第n次復(fù)制后，會形成2n個DNA分子，所以需要胞嘧啶脫氧核苷酸為(2n－2n－1)(m－a)＝2n－1(m－a)個，C正確；在第n次復(fù)制過程中，1個DNA分子變?yōu)?n個DNA分子，總共需要胞嘧啶脫氧核苷酸為(2n－1)(m－a)個，D錯誤。
新知探究(三)　基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段
【探究·深化】
[問題驅(qū)動]　
下圖甲表示果蠅某一條染色體上的幾個基因，圖乙表示物質(zhì)或結(jié)構(gòu)的從屬關(guān)系，請分析回答：

(1)圖甲體現(xiàn)了基因與染色體有什么關(guān)系？基因都在染色體上嗎？
提示：①基因在染色體上呈線性排列；②一條染色體上含有多個基因；③染色體是基因的載體?；虿⒉皇嵌荚谌旧w上，真核生物的核基因位于染色體上，質(zhì)基因位于葉綠體或線粒體中，原核生物的基因位于擬核或質(zhì)粒中，病毒的基因位于核酸分子中。
(2)一條染色體上有幾個DNA分子？一個DNA分子中有很多個基因，這些基因是不是連續(xù)排列的？
提示：一條染色體上有1個或2個DNA分子。一個DNA分子中基因并非連續(xù)排列的，基因之間有一些堿基序列不屬于基因。
(3)圖乙中表示染色體、基因、DNA、脫氧核苷酸之間的關(guān)系，則a、b、c、d分別是什么？
提示：a為染色體，b為DNA，c為基因，d為脫氧核苷酸。

[重難點撥]　
(一)全面理解基因的內(nèi)涵
(1)本質(zhì)上，基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。
(2)結(jié)構(gòu)上，基因是含有特定遺傳信息的脫氧核苷酸序列。
(3)功能上，基因是遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。
(4)位置上，基因在染色體上呈線性排列。
(二)染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的關(guān)系

(三)基因、染色體、蛋白質(zhì)、性狀的關(guān)系

(1)對于真核細胞來說，染色體是基因的主要載體；線粒體和葉綠體中也含有基因。
(2)對于原核細胞來說，基因存在于擬核中的DNA分子或質(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。

【典題·例析】

[典例1]　下列有關(guān)基因的敘述，錯誤的是(　　)
A．每個基因通常都是DNA分子上的一個片段
B．DNA分子上的每一個片段都是基因
C．DNA分子的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，基因的結(jié)構(gòu)不一定發(fā)生改變
D．真核細胞的核基因位于染色體上，在染色體上呈線性排列
[解析]　每個基因通常都是DNA分子上的一個片段，A正確；基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，B錯誤；DNA分子的非基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，不會引起基因結(jié)構(gòu)變化，C正確；染色體是基因的主要載體，基因在染色體上呈線性排列，D正確。
[答案]　B
[典例2]　如圖表示脫氧核苷酸、基因、DNA和染色體間的關(guān)系。下列有關(guān)敘述錯誤的是(　　)

A．d是脫氧核苷酸，其種類取決于c的種類
B．基因通常是具有遺傳效應(yīng)的f片段
C．e含有的堿基總數(shù)等于f
D．基因的主要載體是染色體
[解析]　圖中c為含氮堿基，d為脫氧核苷酸，根據(jù)含氮堿基不同，可將脫氧核苷酸分為四種，A正確；基因(e)是有遺傳效應(yīng)的DNA(f)片段，故基因含有的堿基總數(shù)小于f，B正確，C錯誤；基因的主要載體是染色體，并在其上呈線性排列，D正確。
[答案]　C
易錯提醒—————————————————————————————————
基因概念理解的三個誤區(qū)
(1)不是所有的DNA片段都是基因，必須是有遺傳效應(yīng)的DNA片段才是基因。
(2)不是所有的基因都位于染色體上，葉綠體、線粒體和擬核區(qū)也有基因。
(3)基因不全是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，對于遺傳物質(zhì)是RNA的生物而言，基因就是有遺傳效應(yīng)的RNA片段，遺傳信息蘊藏在4種堿基(A、U、G、C)的排列順序之中。
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【應(yīng)用·體驗】

1．如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．白眼基因位于細胞質(zhì)內(nèi)
D．白眼基因基本組成單位是4種堿基
解析：答案：B　基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，其基本組成單位與DNA相同，即為脫氧核苷酸，脫氧核苷酸共有4種，B正確，D錯誤；每個DNA分子上含有很多個基因，每個基因中含有許多個脫氧核苷酸，A錯誤；染色體是DNA的主要載體，白眼基因位于染色體上，是細胞核基因，C錯誤。
2．從分子水平上對生物體具有多樣性或特異性的分析，錯誤的是(　　)
A．堿基對的排列順序的千變?nèi)f化，決定了DNA分子的多樣性
B．堿基對的特定的排列順序，決定了DNA分子的特異性
C．一個含2 000個堿基的DNA分子，其堿基對可能的排列方式就有41 000種
D．人體內(nèi)控制β-珠蛋白的基因由1 700個堿基對組成，其堿基對可能的排列方式有41 700種
解析：答案：D　堿基對的排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子基因的多樣性，A正確；堿基對的特定的排列順序，又構(gòu)成了每一個DNA分子基因的特異性，B正確；DNA中的堿基有A、T、C、G 4種，由n對堿基形成的DNA分子，其堿基對可能的排列方式最多有4n種，C正確；β-珠蛋白基因堿基對的排列順序是β-珠蛋白所特有的，D錯誤。

科學(xué)探究——探究DNA半保留復(fù)制方式的假說—演繹過程分析
1．實驗方法：同位素標(biāo)記法和離心技術(shù)。
2．實驗原理：含15N的雙鏈DNA密度大，含14N的雙鏈DNA密度小，一條鏈含14N、一條鏈含15N的雙鏈DNA密度居中。
3．假說—演繹過程
(1)實驗假設(shè)：DNA以半保留的方式復(fù)制。
(2)實驗預(yù)期：離心后應(yīng)出現(xiàn)3條DNA帶。
①重帶(密度最大)：兩條鏈都為15N標(biāo)記的親代雙鏈DNA。
②中帶(密度居中)：一條鏈為14N標(biāo)記，另一條鏈為15N標(biāo)記的子代雙鏈DNA。
③輕帶(密度最小)：兩條鏈都為14N標(biāo)記的子代雙鏈DNA。
(3)實驗過程

(4)過程分析
①立即取出，提取DNA→離心→全部重帶。
②繁殖一代后取出，提取DNA→離心→全部中帶。
③繁殖兩代后取出，提取DNA→離心→1/2輕帶、1/2中帶。
4．實驗結(jié)論：DNA的復(fù)制是以半保留方式進行的。
【素養(yǎng)評價】
1．細菌在含15N的培養(yǎng)液中繁殖數(shù)代后，細菌DNA的含氮堿基皆含有15N，然后再將其移入含14N的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，抽取親代及子代的DNA離心分離，如圖①～⑤為可能的結(jié)果。下列敘述錯誤的是(　　)

A．子一代DNA應(yīng)為② B．子二代DNA應(yīng)為①
C．子三代DNA應(yīng)為④ D．親代DNA應(yīng)為⑤
解析：答案：C　親代DNA只含15N標(biāo)記，應(yīng)為⑤；復(fù)制一次后，DNA一條鏈含15N，一條鏈含14N，應(yīng)為②；復(fù)制兩次后形成4個DNA，其中2個DNA只含14N標(biāo)記，2個DNA的一條鏈含15N，一條鏈含 14N，應(yīng)為①；復(fù)制三次后形成8個DNA，其中6個DNA只含 14N標(biāo)記，2個DNA的一條鏈含 14N，一條鏈含15N，應(yīng)為③。故選C。
2．下列有關(guān)“探究DNA的復(fù)制過程”活動的敘述，正確的是(　　)
A．培養(yǎng)過程中，大腸桿菌將利用NH4Cl中的N合成DNA的基本骨架
B．通過對第二代大腸桿菌DNA的離心，得出DNA復(fù)制的特點為半保留復(fù)制
C．將含14N/14NDNA的大腸桿菌放在以15NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)若干代，所獲得的大腸桿菌的DNA中都含有15N
D．將含15N/15NDNA的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到以14NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中繁殖一代后，若將提取的子代大腸桿菌DNA解旋處理后進行離心，離心管中將只出現(xiàn)1個條帶
解析：答案：C　培養(yǎng)過程中，大腸桿菌將利用NH4Cl中的N合成含氮堿基，進而形成DNA兩條鏈之間的堿基對，A錯誤；通過對親代、第一代、第二代大腸桿菌DNA的離心，對比分析才可得出DNA復(fù)制的特點為半保留復(fù)制，B錯誤；根據(jù)DNA的半保留復(fù)制特點，將含14N/14NDNA的大腸桿菌放在以15NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)若干代，所獲得的大腸桿菌的DNA中都含有15N，C正確；將含15N/15NDNA的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到以14NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中繁殖一代后，若將提取的子代大腸桿菌DNA解旋處理后進行離心，離心管中將出現(xiàn)輕、重2個條帶，D錯誤。
3．DNA的復(fù)制方式，可以通過設(shè)想來進行預(yù)測，可能的情況是全保留復(fù)制、半保留復(fù)制、分散(彌散)復(fù)制三種。究竟是哪種復(fù)制方式呢？用下面設(shè)計實驗來證明DNA的復(fù)制方式。

實驗步驟：
a．在氮源為14N的培養(yǎng)基中生長的大腸桿菌，其DNA分子均為14NDNA(對照)。
b．在氮源為15N的培養(yǎng)基中生長的大腸桿菌，其DNA分子均為15NDNA(親代)。
c．將親代15N大腸桿菌轉(zhuǎn)移到氮源為含14N的培養(yǎng)基中，再連續(xù)繁殖兩代(Ⅰ和Ⅱ)，用離心法分離，不同分子量的DNA分子將分布在試管中的不同位置上。
實驗預(yù)測：
(1)如果與對照(14N/14N)相比，子代Ⅰ能分辨出兩條DNA帶：一條________帶和一條________帶，則可以排除____________和分散復(fù)制。
(2)如果子代Ⅰ只有一條中密度帶，則可以排除__________，但不能肯定是______________________。
(3)如果子代Ⅰ只有一條中密度帶，再繼續(xù)做子代ⅡDNA密度鑒定：若子代Ⅱ可以分出____________和________，則可以排除分散復(fù)制，同時肯定是半保留復(fù)制； 如果子代Ⅱ不能分出________兩條密度帶，則排除__________，同時確定為________。
解析：從題目中的圖示可知，深色代表親代DNA的脫氧核苷酸鏈(母鏈)，淺色代表新形成的子代DNA的脫氧核苷酸鏈(子鏈)。全保留復(fù)制后得到的兩個DNA分子，一個是原來的兩條母鏈重新形成的親代DNA分子，一個是兩條子鏈形成的子代DNA分子；半保留復(fù)制后得到的每個子代DNA分子的一條鏈為母鏈，另一條鏈為子鏈；分散復(fù)制后得到的每個子代DNA分子的單鏈都是由母鏈片段和子鏈片段間隔連接而成的。
答案：(1)輕(14N/14N)　重(15N/15N)　半保留復(fù)制
(2)全保留復(fù)制　半保留復(fù)制或分散復(fù)制　(3)一條中密度帶　一條輕密度帶　中、輕　半保留復(fù)制　分散復(fù)制

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第3節(jié) DNA的復(fù)制

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修2《遺傳與進化》

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