高中生物浙科版高一必修二学案第三章第三节遗传信息的传递word版有答案.docx
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高中生物浙科版高一必修二学案第三章第三节遗传信息的传递word版有答案
第三节
遗传信息的传递
1．DNA的复制是指以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。
一个DNA分子复制一次形成两个完全相同的DNA分子。
2．DNA的复制特点是边解旋边复制和半保留复制。
半保留复制是指每个新合成的子代DNA分子中都保留原来DNA分子的一条链。
3．DNA复制需要DNA模板、4种脱氧核苷酸做原料以及酶和能量。
4．DNA能精准复制是因为它独特的双螺旋结构提供了精确的模板和准确的碱基互补配对能力。
5．DNA分子的复制可以将遗传信息从亲代传给子代，保证了遗传信息的连续性。
DNA的复制
1．DNA复制的概念、时间、场所
概念
以DNA分子为模板合成子代DNA的过程
时间
有丝分裂的间期和减数分裂前的间期
场所
主要是细胞核
2．DNA复制的条件
（1）模板：
亲代DNA分子的两条脱氧核苷酸链分别做模板。
（2）原料：
4种脱氧核苷酸。
（3）酶：
DNA聚合酶等。
（4）能量：
ATP供能。
3．DNA复制的过程
亲代DNA解旋，以亲代DNA分子的两条链为模板，以脱氧核苷酸为单位，通过碱基互补配对原则合成子链，子链与相应的母链盘绕成子代DNA分子。
4．DNA复制的特点
（1）过程：
边解旋边复制边螺旋（不是两条母链完全解开后才合成新的子链）。
（2）方式：
半保留复制（新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链）。
5．准确复制的原因和意义[判断]
（1）DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板。
（√）
（2）通过碱基互补配对原则，保证了复制的准确进行。
（√）
（3）通过DNA复制，将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。
（√）
6．复制的意义
保持了遗传信息的连续性（使遗传信息从亲代传给了子代）。
7．复制的保障
DNA分子之所以能自我复制，取决于DNA的双螺旋结构，它为复制提供了模板；同时，由于碱基具有互补配对的特性，因此能确保复制的准确性。
在复制过程中，脱氧核苷酸序列具有相对的稳定性，但也可能发生差错，这种稳定性和可变性的统一，是生物遗传和变异的物质基础和根本原因。
[巧学妙记]
DNA分子复制记忆口诀：
一所、两期、三步、四条件
一所
复制的主要场所：
细胞核
两期
复制的主要时期：
有丝分裂的间期和减数分裂前的间期
三步
复制步骤：
解旋→复制→延伸及重新螺旋
四条件
复制需要的条件：
模板、原料、能量、酶
1．真核生物DNA复制的场所只有细胞核吗？
原核生物DNA复制的场所是什么？
提示：
不是，还有线粒体、叶绿体。
原核生物DNA复制的场所主要是拟核。
2．若用15N标记一个DNA分子的两条链，用含14N标记的脱氧核苷酸为原料复制一次。
那么，半保留复制和全保留复制两种情况下产生的子代DNA有什么不同？
提示：
半保留复制：
两个子代DNA分子都为一条链含15N，一条链含14N。
全保留复制：
子代DNA分子中有一个两条链都为14N，一个两条链都为15N。
3．如果将DNA分子的两条链用15N标记，转移到含14N的培养基中培养，试分析子代DNA被标记的情况。
DNA复制次数
含15N的DNA
含14N的DNA
含15N的DNA链
含14N的DNA链
复制1次
①____
②____
③____
④____
复制2次
⑤____
⑥____
⑦____
⑧____
提示：
①2；②2；③2；④2；⑤2；⑥4；⑦2；⑧6。
4．DNA进行自我复制，这在遗传上具有什么重要意义？
提示：
因为亲代的雌雄配子并未将具体的性状传给后代，而是将自身的DNA复制了一份传给后代。
因此，DNA复制能保持物种的稳定性。
1．对DNA复制的理解
（1）场所：
主要是细胞核（凡是细胞内有DNA的地方均可复制）。
①真核生物：
细胞核、线粒体、叶绿体，其中主要场所是细胞核。
②原核生物：
拟核、细胞质（如质粒的复制）。
③病毒：
宿主细胞内。
（2）适用范围：
能够进行DNA复制的生物，即一切以DNA为遗传物质的生物。
（3）过程示意图：
①在有关酶的作用下，配对碱基之间氢键断开，形成母链。
②以母链为模板，进行碱基互补配对，合成互补子链。
③母链和子链盘绕，形成两个新的DNA分子。
（4）特点：
半保留复制，即新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链（模板链）。
（5）复制所需的酶是指一个酶系统，主要是指解旋酶和DNA聚合酶等。
①解旋酶的作用是破坏碱基间的氢键。
②DNA聚合酶的作用是连接游离的脱氧核苷酸。
（6）两个子代DNA的位置及分开时间：
复制产生的两个子代DNA分子位于一对姐妹染色单体上，由着丝粒连在一起，在有丝分裂后期或后期Ⅱ着丝粒分裂时分开，分别进入两个子细胞中。
[特别提醒] DNA分子的复制往往是从多个起点同时进行的，如下图：
2.DNA复制过程中相关数量关系
1个DNA分子复制n次，产生子代DNA数为2n，其中：
（1）
（2）子代DNA链数为2n＋1
（3）DNA复制过程中其中一条链发生差错，复制n代后，发生突变的基因占全部基因数的50%。
（4）若某DNA分子含某碱基m个，如该DNA分子进行n次复制，则需消耗某游离的脱氧核苷酸数为m×（2n－1）；如进行第n代复制，需消耗某游离的脱氧核苷酸数为m×（2n－1）。
3．DNA分子连续复制的计算规律
已知某一DNA分子用15N标记（0代），将含有该标记DNA分子的细胞（或某种细菌）转移到只含14N的培养基中培养（进行DNA复制）若干代后，其DNA分子数、脱氧核苷酸链数及相关比例如下表：
世代
DNA分子的特点
DNA中脱氧核苷酸链的特点
分子总数
细胞中的DNA分子在离心管中的位置
不同DNA分子占全部DNA分子之比
链总数
不同脱氧核苷酸链占全部链之比
只含15N分子
含14N、15N杂种分子
只含14N分子
含15N的链
含14N的链
0
1
全在下部
1
0
0
2
1
0
1
2
全在中部
0
1
0
4
2
4
中
上
0
8
3
8
中
上
0
16
n
2n
中1－
上
0
1－
2n＋1
1－
[特别提醒]
（1）子代DNA分子中，含14N的有2n个，只含14N的有（2n－2）个，做题时应看准是“含”还是“只含”。
（2）无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个，占总数比例为
。
（3）子代DNA分子的链中：
总链数2n×2＝2n＋1条。
含15N的链始终是2条，占总数比例
＝
。
做题时，应看准是“DNA分子数”还是“脱氧核苷酸链数”。
DNA的复制
[例1] （上海高考）某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是（ ）
[思路点拨]
[精讲精析] 亲代DNA双链用白色表示，DNA复制方式是半保留复制，因此复制一次后得到的两个DNA分子只含有白色和灰色，而第二次复制得到的四个DNA分子以这两个DNA分子的四条链为模板合成的四个DNA分子中，都含有黑色的DNA子链。
[答案] D
DNA复制方式是半保留复制，因此新合成的每个DNA分子中，一条链为保留下来的原DNA分子中的一条链（复制时的模板链），另一条链为吸收新合成的子链。
1．下列关于DNA复制过程的叙述中，错误的是（ ）
A．DNA复制时伴随有氢键的断裂和重新形成
B．DNA复制时伴随有磷酸二酯键的断裂和重新形成
C．DNA复制时伴随有高能磷酸键的断裂和重新形成
D．DNA复制时伴随有双螺旋结构的破坏与重新形成
解析：
选B DNA复制时需要先在解旋酶的作用下破坏碱基对之间的氢键，复制完成时模板母链与子链之间形成氢键，然后重新螺旋化；在复制过程中要消耗能量，能量由高能化合物来提供，所以伴随有高能磷酸键的断裂和重新形成；复制时只在DNA聚合酶的作用下伴随有磷酸二酯键的形成，而没有磷酸二酯键的断裂。
DNA复制过程中有关数量计算
[例2] 某DNA分子中含有1000个碱基对（被32P标记），其中有胸腺嘧啶400个。
若将该DNA分子放在只含被31P标记的脱氧核苷酸的培养液中让其复制两次，其结果不可能是（ ）
A．含32P的DNA分子占1/2
B．含31P的DNA分子占1/2
C．子代DNA分子相对分子量平均比原来减少1500
D．共消耗鸟嘌呤脱氧核苷酸1800个
[思路点拨]
[精讲精析] 该DNA分子在含31P的培养液中复制两次，可得到22个DNA分子，其中含31P的DNA分子占100%；含32P的DNA分子占2/4＝1/2。
因为DNA复制为半保留复制，亲代DNA分子的两条链只可能进入两个子代DNA分子中；22个DNA分子中有两个DNA分子的每条链都只有31P，还有两个DNA分子都是一条链含31P，另一条链含32P。
前两个DNA分子相对分子质量比原DNA分子共减少了4000，后两个DNA分子比原DNA分子共减少了2000，这样4个DNA分子的相对分子量平均比原来减少了6000/4＝1500；在1000个碱基对的DNA分子中，胸腺嘧啶400个，则含有鸟嘌呤个数（1000×2－400×2）/2＝600（个），复制两次所消耗鸟嘌呤脱氧核苷酸数目为600×（22－1）＝1800（个）。
[答案] B
DNA复制消耗脱氧核苷酸数的计算
（1）方法：
①若一亲代DNA分子含有某种含氮碱基的脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m·（2n－1）个。
②第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m·2n－1。
（2）步骤：
2．用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中的胞嘧啶60个，该DNA分子在14N的培养基中连续复制四次。
其结果不可能是（ ）
A．含有15N的DNA分子占1/8
B．含有14N的DNA分子占7/8
C．复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D．复制结果共产生16个DNA分子
解析：
选B 15N标记的DNA分子在14N的培养基上复制四次后，产生16个DNA分子，其中含15N的DNA分子有两个，占1/8，含14N的DNA分子有16个，所以B错；复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸为（24－1）×40＝600（个）。
[课堂回扣练习]
一、概念原理识记题
1．下列关于DNA复制条件的叙述，不正确的是（ ）
A．DNA复制时只有DNA的一条链作模板
B．以4种游离的脱氧核苷酸为原料
C．DNA复制过程需要消耗能量
D．没有酶的催化，细胞DNA复制无法进行
解析：
选A DNA复制是指DNA分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下将双链解开，以解开的两条链为模板，在DNA聚合酶作用下，利用细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，合成与母链互补的子链，每条子链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构，最终形成与亲代DNA分子相同的子代DNA的过程。
2．保证准确无误地进行DNA复制的关键步骤是（ ）
A．解旋酶促使DNA的两条链分离
B．游离的脱氧核苷酸与母链碱基进行互补配对
C．配对的脱氧核苷酸之间连接成与母链互补的子链
D．模板母链与互补子链盘绕成双链结构
解析：
选B DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板；碱基具有互补配对的能力，能够使复制准确无误。
二、易错易混辨析题
3．某双链DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有a个。
该DNA在连续复制时，对所需要的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述，不正确的是（ ）
A．在第一次复制时，需要（m－a）个
B．复制两次时，共需要2（m－a）个
C．在第n次复制时，需要2n－1（m－a）个
D．不论复制多少次，需要胞嘧啶脱氧核苷酸的数目等于所需要的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目
解析：
选B 双链DNA分子中含2m个碱基，a个腺嘌呤，推算出胞嘧啶个数为：
（2m－2a）/2＝m－a（个），在第一次复制时，需胞嘧啶脱氧核苷酸个数为（21－1）×（m－a）＝m－a（个），复制两次需要：
（22－1）×（m－a）＝3（m－a）个，第n次复制时需要：
（2n－1）（m－a）－（2n－1－1）（m－a）＝2n－1（m－a）个；根据DNA中碱基互补配对原则知，胞嘧啶与鸟嘌呤数目相等。
三、基本原理应用题
4．假定某高等生物体细胞的染色体数是10条，其中染色体中的DNA分子用含3H的胸腺嘧啶标记，将该体细胞放入不含有3H标记的培养液中连续培养2代，则在形成的第2代细胞的1个细胞的有丝分裂后期，没有被标记的染色体数为（ ）
A．5条 B．40条
C．20条 D．10条
解析：
选D 根据DNA半保留复制的特点，DNA双链被含3H的胸腺嘧啶标记，在不含3H标记的培养液中完成第一次分裂后，每条染色体的DNA分子中一条链有3H标记，另一条链没有3H标记。
在不含3H标记的培养液中进行第二次分裂的后期时一半染色体被标记，一半染色体没有被标记。
[回扣知识点]
1．DNA复制的条件及过程。
。
2．基因的概念及特点。
。
3．易误点提醒：
DNA复制次数与所需原料数。
4．能力迁移：
细胞分裂中染色体与DNA复制关系综合。
[课下综合检测]
一、选择题
1．下列关于DNA复制的叙述，正确的是（ ）
A．在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制
B．DNA通过一次复制后产生四个DNA分子
C．DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制
D．单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链
解析：
选A DNA通过一次复制后产生两个DNA分子，复制两次才能产生四个DNA分子。
DNA复制应该是边解旋边复制。
单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链。
2．在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在（ ）
A．两条DNA母链之间
B．DNA子链与其互补的母链之间
C．两条DNA子链之间
D．DNA子链与其非互补母链之间
解析：
选A 在DNA复制时，首先是构成DNA的两条母链解旋，然后以分开的两条母链为模板，按照碱基互补配对原则合成子链。
3．在体外进行DNA复制的实验，向试管中加入有关酶、4种脱氧核苷酸和ATP,37℃下保温、适宜的酸碱度。
下列叙述中正确的是（ ）
A．能生成DNA，DNA的碱基比例与4种脱氧核苷酸的比例一致
B．不生成DNA，因为实验中缺少DNA模板
C．能生成DNA，DNA的碱基比例不确定，且与酶的来源有一定的关联
D．不生成DNA，因为实验中缺少酶催化的适宜条件
解析：
选B DNA复制需要模板、酶、原料、能量和适宜条件。
4．某双链DNA分子中共有含氮碱基1400个，其中一条单链上（A＋T）∶（C＋G）＝2∶5。
问该分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是（ ）
A．200个B．400个
C．600个D．1200个
解析：
选C 双链DNA分子中一条单链上（A＋T）∶（C＋G）＝2∶5，则整个双链DNA分子中（A＋T）∶（C＋G）＝2∶5，而双链DNA分子中共有碱基1400个，所以A＝T＝200个，该DNA分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是（22－1）×200＝600个。
5．将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中复制n次，则后代中含有15N的DNA单链占全部DNA单链的比例和含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例依次是（ ）
A．1/2n,1/2n B．1/2n,1/2n－1
C．1/2n,1/2n＋1D．1/2n－1,1/2n
解析：
选B DNA分子复制n次后，得到的子代DNA分子为2n个，后代中含15N的DNA单链占全部DNA单链的比例为2/（2n×2），即1/2n；含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为2/2n，即1/2n－1。
6．将被15N标记的DNA分子，放入只含14N的培养基中让其进行复制，当测得含有15N的DNA分子占12.5%时，该DNA分子已复制了（ ）
A．1次B．2次
C．3次D．4次
解析：
选D DNA复制是半保留复制。
1个含15N的DNA分子在含14N的培养基中复制n次，则形成2n个DNA分子，其中含15N的DNA分子占2/2n。
已知2/2n＝12.5%，则n＝4。
7．用15N标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基中连续繁殖四代，a、b、c为三种DNA分子：
a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N，则下图所示这三种DNA分子的比例正确的是（ ）
解析：
选D 假设亲代DNA分子为n个，则繁殖四代后，DNA分子总数为16n，其中，只含15N的DNA分子为0个，同时含14N和15N的分子为2n个，只含14N的分子有14n个，则它们呈现的比例为D图所示。
8．某个DNA片段由500对碱基组成，A＋T占碱基总数的34%，若该DNA片段复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为（ ）
A．330B．660
C．990D．1320
解析：
选C 500对碱基是1000个碱基，A＋T占碱基总数的34%，则G＋C占碱基总数的66%，C占33%。
由于碱基与脱氧核苷酸对应，那么胞嘧啶脱氧核苷酸占33%，为330个，复制2次共形成4个DNA，一共含有4000个脱氧核苷酸，其中的胞嘧啶脱氧核苷酸共有330×4＝1320（个），则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为1320－330＝990（个）。
或者看成新合成3个DNA，需要330×3＝990个新的胞嘧啶脱氧核苷酸。
9．从分子水平看，生物所以有遗传现象，主要与下列哪项有关（ ）
A．DNA分子的种类B.DNA分子的数量
C．染色体的复制D.DNA分子的复制
解析：
选D DNA是生物的主要遗传物质。
生物之所以遗传，是由于遗传物质DNA遗传决定的。
亲代的遗传物质——DNA通过复制，随着细胞的分裂传递给后代，使后代得到亲代的遗传物质，从而表现出遗传现象。
DNA复制属分子水平，而染色体是遗传物质的主要载体，是一种细胞结构，染色体的复制属细胞水平阐述。
10．若两条链都含32P的DNA分子的相对分子质量是M，两条链都不含32P的DNA分子的相对分子质量是N。
把含一个被32P标记的DNA分子的细菌放在不含32P的培养基上，让其繁殖a代，则细菌中DNA分子的平均相对分子质量是（ ）
A．[N（2a－2）＋M]/2a
B．[N（2a－1）＋M]/2a
C．[M（2a－2）＋N]/2a
D．[N（2a－1）＋M]/（2a－2）
解析：
选B 根据DNA半保留复制特点可知，细菌繁殖a代后，形成的2a个DNA分子中，两条链都含32P的DNA分子有0个，只有一条链含32P的有2个，两条链都不含32P的有（2a－2）个。
一条链含32P、一条链不含32P的两个DNA分子的相对分子质量之和是N＋M，两条链都不含32P的DNA分子的总的相对分子质量为（2a－2）×N，因此所有DNA分子的总的相对分子质量为N＋M＋（2a－2）×N＝N（2a－1）＋M。
因此细菌中DNA分子的平均相对分子质量是[N（2a－1）＋M]/2a。
二、非选择题
11.右面为DNA的复制图解，请据图回答下列问题：
（1）DNA复制发生在____________期，②过程称为________，指出③中的子链________，③过程必须遵循________原则，子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子，由此说明DNA的复制具有______特点。
（2）将一个细胞的DNA用15N标记，放入含14N的4种脱氧核苷酸培养液中，连续分裂4次，问：
含14N的DNA细胞占总细胞数的________，只含14N的DNA细胞占总细胞数的________，含15N的DNA细胞占总细胞数的________，只含15N的DNA细胞占总细胞数的________。
（3）已知原来DNA中有100个碱基对，其中A40个，复制4次，在复制过程中将需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸参加。
解析：
（1）DNA的复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，复制时首先进行解旋，然后按照碱基互补配对原则合成子链。
DNA分子复制产生的子代DNA分子中各有一条母链和一条子链，且子链与母链互补，这种复制方式是半保留复制。
（2）一个DNA分子复制4次产生16个DNA分子，亲代DNA分子被15N
标记，利用14N脱氧核苷酸连续复制4次，产生的子代DNA分子情况为：
2个DNA分子含15N－14N,14个DNA分子只含14N，没有只含15N的DNA分子。
故含14N的DNA细胞占总细胞数的100%，只含14N的占87.5%，含15N的占12.5%，没有只含15N的DNA细胞。
（3）DNA分子中共有100个碱基对＝200个碱基。
A＝40个，T＝40个，G＝C＝60个，复制4次需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸（24－1）×60＝900个。
答案：
（1）有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期
解旋 Ⅱ、Ⅲ 碱基互补配对 半保留复制
（2）100%
87．5% 12.5% 0 （3）900
12．下面是DNA复制的有关图示。
A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制。
D→F表示哺乳动物的DNA复制。
图中黑点表示复制起点，“→”表示复制方向，“⇨”表示时间顺序。
（1）若A中含有48502个碱基对，而子链延伸速率是105个碱基对/min，假设DNA分子从头到尾复制，则理论上此DNA分子复制约需30s，而实际上只需约16s，根据A→C过程分析，这是因为_________________________________________________________________。
（2）哺乳动物的DNA分子展开可达2m之长，若按A→C的方式复制，至少需要8h，而实际上只需要约2h左右，根据D→F过程分析，是因为__________________________。
（3）A→F均有以下特点：
延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA分子复制是____________的。
（4）C与A相同，F与D相同，C、F能被如此准确地复制出来，是因为（写出两点原因）：
①________________________________________________________________________，
②________________________________________________________________________。
解析：
（1）由题知，实际复制时间约相当于理论上复制时间的一半，再根据图示可知DNA复制为双向复制。
（2）哺乳动物的DNA分子的实际复制时间要短于按A→C的方式复制的时间，说明DNA复制不只是单起点双向复制，结合D→F可推断DNA复制为多起点同时双向复制。
答案：
（1）复制是双向进行的
（2）DNA分子中有多个复制起点
（3）边解旋边复制
（4）①DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板
②碱基互补配对原则保证DNA分子复制的准确无误
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