高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段教学设计及反思

知识点一　对DNA复制的推测及DNA半保留复制的实验证据

1.如图表示早期科学家对DNA复制方式的两种推测。据图不能作出的推断是(　　)

A．全保留复制是指两个子代DNA中，一个DNA含两条母链，一个DNA含两条全新的子链

B．半保留复制是指新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链

C．DNA每复制一次，会使子代DNA的数目增加一倍

D．DNA的复制过程是边解旋边复制

答案　D

解析　由图可知，全保留复制是指两个子代DNA中，一个DNA含两条母链，一个DNA含两条全新的子链，A不符合题意；由图可知，半保留复制指子代DNA链中，一条为母链，一条为子链，B不符合题意。由图可知，DNA每复制一次，会使子代DNA的数目增加一倍，C不符合题意；由图无法得出DNA复制是边解旋边复制的过程这一结论，D符合题意。

知识点二　DNA复制的过程

2.某DNA分子片段为，可进行人工复制使其数量增加，复制时应给予的条件是(　　)

①—ATGTG—和—TACAC—作模板链　②四种核糖核苷酸　③四种脱氧核苷酸　④DNA聚合酶　⑤DNA水解酶

A．①③④  B．①②④  C．①②⑤  D．①③⑤

答案　A

解析　DNA的每一条链都作为DNA复制的模板，需要的原料是脱氧核苷酸，需要DNA聚合酶，不需要DNA水解酶。

3．如图为某真核细胞中DNA复制过程模式图，下列分析错误的是(　　)

A．酶①和酶②均作用于氢键

B．该过程可发生在细胞有丝分裂前的间期或减数分裂Ⅰ前的间期

C．该过程的模板链是a、b链

D．DNA复制的特点是半保留复制

答案　A

解析　酶①是解旋酶，酶②是DNA聚合酶，前者作用于氢键，后者作用于磷酸二酯键，A错误；该过程需要a、b链分别作模板，c、d链分别是以a、b链为模板合成的子链，C正确；细胞有丝分裂前的间期或减数分裂Ⅰ前的间期会发生DNA复制，B正确；DNA分子复制具有半保留复制的特点，D正确。

4．DNA一般能准确复制，其原因是(　　)

①DNA规则的双螺旋结构为复制提供模板　②DNA复制发生于细胞周期的间期　③碱基互补配对是严格的　④产生的两个子代DNA均和亲代DNA相同

A．②④  B．②③  C．①④  D．①③

答案　D

解析　具有规则的双螺旋结构的DNA经解旋后为复制提供两条模板链(即复制的标准)，①正确；严格的碱基互补配对原则保证了DNA复制的准确性，③正确。

5．真核细胞中DNA的复制如图所示，下列表述错误的是(　　)

A．多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成

B．每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代

C．复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化

D．DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则

答案　C

解析　DNA复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化，氢键的形成不需要酶的催化。

知识点三　与DNA复制相关的计算

6.将大肠杆菌置于含15N的培养基中培养一段时间，然后把DNA被15N完全标记的大肠杆菌作为亲代，转移到只含14N的普通培养基培养，使其繁殖两代形成4个新个体，则它们的DNA中含14N的脱氧核苷酸链与含15N的脱氧核苷酸链的比是(　　)

A．3∶1  B．2∶1  C．1∶1  D．7∶1

答案　A

解析　15N标记的DNA有两条含15N的链，当在含14N的培养基中培养时，根据半保留复制的特点，不论复制多少次，含15N的链永远只有2条，增加的新链都是含14N的链。题中形成了4个新个体，含有4个DNA分子，共8条单链，其中只有2条含15N，其余6条均含14N，14N链∶15N链＝6∶2＝3∶1。

7．一个不含放射性元素的噬菌体，在脱氧核苷酸被32P标记及氨基酸被15N标记的细菌体内，连续繁殖三代，含有32P和15N标记的噬菌体分别占子代噬菌体总数的比例为(　　)

A．100%、100%  B．25%、50%

C．50%、50%   D．25%、0

答案　A

解析　噬菌体侵染细菌后在亲代噬菌体的DNA的作用下，以细菌细胞内的脱氧核苷酸和氨基酸为原料合成子代噬菌体的DNA和蛋白质外壳。细菌细胞内脱氧核苷酸被32P标记，氨基酸被15N标记，则后代每个噬菌体都含有32P和15N。

知识点四　基因通常是有遗传效应的DNA片段

8.下列有关基因的叙述中，错误的是(　　)

A．基因是DNA或RNA分子上的一个片段

B．DNA分子上的每一个片段都是基因

C．DNA分子的结构发生改变，基因的结构不一定发生改变

D．真核细胞的核基因位于染色体上，在染色体上呈线性排列

答案　B

解析　基因通常是有遗传效应的DNA片段，在某些病毒中，基因是有遗传效应的RNA片段，A正确；基因通常是有遗传效应的DNA片段，有些DNA片段可具有遗传效应，B错误；DNA分子的非基因结构发生改变，不会引起基因结构变化，C正确；染色体是基因的主要载体，基因在染色体上呈线性排列，D正确。

[能力提升]

9．如图为真核细胞内某DNA片段(15N标记)结构示意图，共有1000对脱氧核苷酸组成，其中碱基A占20%。下列说法正确的是(　　)

A．该DNA片段复制3次，则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸2800个

B．该DNA片段的一条核苷酸链中为3∶2

C．解旋酶作用于①部位，DNA聚合酶用于催化②部位的化学键构成

D．将该DNA片段置于14N培养液中复制3次后，含14N的DNA分子占

答案　B

解析　由题干可知，该DNA片段中碱基A有400个，根据碱基互补配对原则，A＝T＝400个，C＝G＝600个，该DNA片段复制3次，则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸为600×(23－1)＝4200(个)，A错误；由于碱基A占20%，因此碱基T占20%，碱基C占30%，碱基G占30%，该DNA片段的两条脱氧核苷酸链中为3∶2，则该DNA片段的一条脱氧核苷酸链中也为3∶2，B正确；DNA聚合酶用于催化①部位的化学键形成，解旋酶作用于②部位，C错误；将该DNA片段置于14N培养液中复制3次后，子代DNA分子全部含有14N，D错误。

10．用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个。该DNA分子在14N培养基中连续复制4次，其结果可能是(　　)

A．含有14N的DNA占100%

B．复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸640个

C．含15N的单链占

D．子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是2∶3

答案　A

解析　由于DNA分子的复制是半保留复制，最终只有2个子代DNA各含1条15N链，1条14N链，其余DNA都只含14N，故全部子代DNA都含14N，A正确；含有100个碱基对200个碱基的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，解得A＝40个，故复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸的个数为(24－1)×40＝600，B错误；DNA复制为半保留复制，不管复制几次，最终子代DNA都保留亲代DNA的2条母链，故最终有2个子代DNA含15N，所以含有15N的DNA分子占，含15N的单链占＝，C错误；在双链DNA分子中，C＝G，A＝T，所以(A＋G)∶(T＋C)＝1∶1，D错误。

11．下面甲图中DNA分子有a和d两条链，将甲图中某一片段放大后如乙图所示，结合所学知识回答下列问题。

(1)从甲图可看出DNA复制的方式是________。

(2)甲图中，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链；则A是________酶，B是________酶。

(3)图甲过程在绿色植物叶肉细胞中进行的场所有______________________________________。

(4)乙图中，7是________________________________。DNA分子的基本骨架由________________________交替连接而成；DNA分子两条链上的碱基通过________连接成碱基对，并且遵循______________原则。

答案　(1)半保留复制　

(2)解旋　DNA聚合

(3)细胞核、线粒体、叶绿体

(4)胸腺嘧啶脱氧核苷酸　脱氧核糖和磷酸　氢键　碱基互补配对

解析　(1)DNA复制的方式是半保留复制，即子代DNA保留了母链的一条。

(2)由图示知，A酶是解旋酶，破坏了DNA分子中两条链中的氢键，使DNA分子解开螺旋；B酶催化DNA子链的合成，为DNA聚合酶。

(3)图甲为DNA复制，发生在绿色植物叶肉细胞的细胞核、线粒体和叶绿体中。

(4)图乙中4为胸腺嘧啶，5为脱氧核糖，6为磷酸，三者构成的7为胸腺嘧啶脱氧核苷酸。

12．下列是对DNA复制方式的探究实验，请分析并回答：

(1)实验方法：____________标记技术和密度离心技术。

(2)实验原理：含15N的双链DNA分子密度大，含14N的双链DNA分子密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA分子____________。

(3)实验假设：______________________________。

(4)实验预期：离心后应出现________条DNA带。

①重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。

②中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA。

③轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。

(5)实验过程

(6)结果及结论分析，若立即取出：提取DNA→离心→全部位于重带；

细胞分裂一次(即细菌繁殖一代)取出：提取DNA→离心→________位于中带；

细胞分裂两次(即细菌繁殖两代)取出：提取DNA→离心→________位于中带、________位于轻带；

则DNA复制是以________方式进行的。

答案　(1)同位素　(2)密度居中

(3)DNA分子以半保留的方式复制

(4)3　(6)全部　一半　一半　半保留