必修二第3章第2讲dna分子的结构、复制以及基因的本质

固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练第 2讲 DNA分子的结构、复制以及基因的本质展示考纲考频 1.DNA分子结构的主要特点 ( ) 2.DNA分子的复制 ( ) 3.基因的概念( ) 固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练一、 DNA分子的结构分析1 DNA的分子组成2 平面结构： 由 4种脱氧核苷酸聚合而成的 。3 空间结构：双螺旋结构模型(1)由两条脱氧核苷酸链盘旋而成。(2)磷酸和 交替连接，排列在外侧，构成基本骨架。(3)碱基对排列在 ，遵循碱基互补配对原则： A和 T配对、 G与 C配对。脱氧核苷酸 链脱氧核糖内 侧固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练4特点(1) 性， n个碱基对构成的 DNA具有 4n种碱基对排列顺序。(2) 性，如每个 DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。(3) 性，如两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基对构成方式不变等。二、 DNA复制1 概念： 指以亲代 DNA分子为模板合成子代 DNA分子的过程。2 发生时期： 和 。3 场所： 主要发生在 中，还有线粒体、叶绿体以及原核生物的拟核、质粒上。4 条件： 模板： ；原料：游离的 ；能量： ；酶： 等。多 样特异稳 定有 丝 分裂的 间 期减数第一次分裂前的 间 期细 胞核两条母 链 脱氧核苷酸ATP 解旋 酶 、 DNA聚合 酶固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练6结果： 形成两个完全相同的 DNA分子。7 特点： 、边解旋边复制、多点解旋和复制半保留复制固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练三、基因是有遗传效应的 DNA片段1 基因的实质 ：基因是有 的 DNA片段。2 基因与 DNA的关系 ：一个 DNA分子上有许多基因。构成基因的碱基数DNA分子的碱基总数。3 基因与遗传信息： 基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，每个基因中含有成百上千个脱氧核苷酸，基因中脱氧核苷酸的 称为遗传信息； DNA分子能够储存足够量的 。4 基因与性状的关系： 基因是控制 的基本单位。5 基因与染色体的关系： 基因在染色体上呈 排列。6 生物多样性和特异性的物质基础： 分子的多样性和特异性。遗传 效 应小于排列 顺 序遗传 信息生物性状线 性DNA固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练思考辨析1判断有关 DNA结构叙述的正误。(1)DNA有氢键， RNA没有氢键 (2013年高考新课标全国卷 )( )(2)沃森和克里克提出的 DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数(2012年高考江苏卷 )( )(3)HIV的遗传物质水解产生 4种脱氧核苷酸 ( )(4)DNA单链上相邻碱基以氢键相连 ( )(5)磷酸与脱氧核糖交替连接构成 DNA链的基本骨架 ( )(6)构成基因的碱基总数与 DNA分子的碱基总数相等 ( )固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练2判断有关 DNA复制叙述的正误。(1)DNA复制就是基因表达的过程 ( )(2)DNA的复制有可能出现 “ 差错 ” ( )(3)DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的两条子链形成新的DNA双链 ( )(4)真核细胞染色体 DNA的复制发生在有丝分裂前期 ( )(5)真核生物 DNA分子复制过程需要解旋酶 ( )(6)DNA分子复制是边解旋边双向复制的 ( ) 固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练1 DNA结构的形成DNA的 结 构固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练 为组成单位； 为脱氧核苷酸单链； 为脱氧核苷酸双链； 为双螺旋结构。由图分析，可以看出：(1)每个 DNA片段中，游离的磷酸基团有 。(2) 之间的数量关系为 1 1 1。(3) 和 之间的化学键为 ，用限制酶处理可切断，用 DNA连接酶处理可连接，还可用 DNA聚合酶连接。(4)和 之间的化学键为 ，可用解旋酶使之断裂，也可加热使之断裂， A与 T之间有两个氢键， G与 C之间有 3个氢键，氢键结构越多，结构越稳定，即 GC 碱基对比例越大越稳定。(5)每个脱氧核糖连接着 2个磷酸，每条单链上相邻 不直接相连。(6)若碱基对为 n，则氢键数为 2n 3n，若已知 A有 m个，则氢键数为 3n m。2个磷酸二 酯键氢键碱基固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练特别提醒 (1)沃森和克里克发现的 DNA双螺旋结构，可概括为“ 五种元素、四种碱基、三种物质、两条单链、一种结构 ” 。即：五种元素： C、 H、 O、 N、 P四种碱基： A、 T、 G、 C，相对应四种脱氧核苷酸三种物质：磷酸、脱氧核糖、碱基两条单链：两条反向平行的脱氧核苷酸链一种结构：规则的双螺旋结构(2)磷酸、脱氧核糖的排列顺序是不变的，不包含遗传信息，而碱基对的排列顺序是可变的，碱基对的排列顺序就蕴藏着遗传信息。固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练2由碱基种类及比例可分析判断核酸的种类(1)若有 U无 T，则该核酸为 。(2)若有 T无 U，且 A T， G C，则该核酸一般为 DNA。(3)若有 T无 U，且 A T， G C，则该核酸为 DNA。3 DNA分子中碱基互补配对的相关计算(1)DNA分子中，互补碱基 ，即 A T， C G，且嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。(2)DNA分子中，任意两不互补的碱基之和恒等，即 (A G) (TC) (A C) (T G)；并且任意两不互补的碱基之和占碱基总量的 50%，即 (A C)% (T G)% 50%。(3)DNA分子中，任意两个不互补碱基之和的比值：一条链与互补链互为倒数，双链中为 1。即：RNA双 链单链两两相等固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练(4)DNA分子中，任意两个互补碱基之和的比值：一条链与互补链以及双链中皆相等。即：(5)不同生物的 DNA分子中其互补配对的碱基之和的比值不同，即(A T)/(C G)的值不同。(6)一般情况下， A T G C， (A T)/(G C) (G C)/(TA) 1。固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练特别提醒 DNA分子的共性与特异性排列顺序也可能是不同的，只有同 1个 DNA分子复制得到的子代之间才会拥有种类、数量、排列顺序均相同的碱基对。固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练1从某生物组织中提取 DNA进行分析，其四种碱基数的比例是鸟嘌呤和胞嘧啶之和占全部碱基数的 46%，又知该 DNA的一条链 (H链 )所含的碱基中 28%是腺嘌呤，则与 H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的 ( )A 26% B 24%C 14% D 11%固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练解析： 解这类题目最好先画出 DNA分子两条链和碱基符号，并标出已知碱基的含量，这样较为直观，更易找到解题的方法，如图所示。利用 DNA的碱基互补配对原则，由整个 DNA分子 G C 46%，可知在单链DNA分子中， G C也为 46%，则单链中 A T 54%，由 H链中 A为 28%，可知在该链中 T占 26%，所以对应的另一条链中 A为 26%。答案： A固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练1有关 DNA复制的几个问题(1)复制的场所：主要场所是 ，但在拟核、线粒体、叶绿体、细胞质基质 (如质粒 )中也可进行 DNA复制。(2)外界条件对 DNA复制的影响：在 DNA复制的过程中，需要酶的催化和 ATP供能，凡是影响酶活性的因素和影响细胞呼吸的因素，都会影响 DNA的复制。(3)复制方式： 。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 )。(4)过程特点： ；多点解旋和复制。DNA的复制细 胞核半保留复制边 解旋 边 复制固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练(5)DNA复制的准确性 一般情况下， DNA分子能准确地进行复制。原因： DNA具有独特的 结构，能为复制提供精确的模板；通过 ，保证了复制能够准确地进行。 在特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可以造成碱基配对发生差错，引发 。易混易错 (1)脱氧核苷酸聚合形成长链的过程中产生水，即脱氧核苷酸 DNA H2O。(2)DNA分子彻底水解时得到的产物是脱氧核苷酸的基本组分，即脱氧核糖、磷酸、含氮碱基。双螺旋碱基互 补 配 对基因突 变固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练2 DNA复制与细胞分裂的模型构建固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练 3 DNA分子复制方式的有关计算DNA分子复制为半保留复制，若将一个全部 N原子被 15N标记的 DNA转移到含 14N的培养基中培养 (复制 )若干代，其结果分析如下：固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练(1)子代 DNA分子数： 2n个 无论复制多少次，含 15N的 DNA分子始终是 2个。 含 14N的 DNA分子有 个，只含 14N的有 个，做题时应看准是 “ 含 ” 还是 “ 只含 ” 。(2)子代 DNA分子的总链数： 2n 2 2n 1条 无论复制多少次，含 15N的链始终是 条。做题时应看准是“ DNA分子数 ” 还是链数。 含 14N的链数是 条。2n (2n 2)2(2n 1 2)固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练(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，则经过 n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸为 个。 若进行第 n次复制，则需消耗游离的该脱氧核苷酸数为 个。特别提醒 (1)运用 DNA半保留复制特点，分析被标记 DNA分子的比例时，应注意求的是 DNA分子数，还是脱氧核苷酸链数；还应注意培养液中化学元素的转换。(2)运用 DNA半保留复制特点，解决消耗某种脱氧核苷酸数量问题时，应注意亲代 DNA分子的两条母链被保留下来，不需消耗原料。(3)在计算消耗游离的脱氧核苷酸数时要明确是 “ 经过 n次复制 ”还是 “ 第 n次复制 ” 。m (2n 1)m 2n 1固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练2蚕豆根尖细胞在含 3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是 ( )A每条染色体的两条单体都被标记B每条染色体中都只有一条单体被标记C只有半数的染色体中一条单体被标记D每条染色体的两条单体都不被标记固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练解析： 蚕豆的根尖细胞完成一个细胞周期后，根据 DNA半保留复制的特点，形成的子细胞中染色体上的 DNA都只有一条链具有放射性，另一条链不具有放射性，即每条染色体都具有放射性。当在不具有放射性标记的培养基中接着进行下一个细胞周期时，完成 DNA复制后，有丝分裂前期以及中期每条染色体都含有两条染色单体，每条染色单体含有一个 DNA分子，这两个 DNA分子一个具有放射性，一个没有放射性，即细胞中每条染色体含有的两条染色单体 (两个 DNA分子 )都是一条染色单体 (一个 DNA分子 )被标记，另一条染色单体 (另一个 DNA分子 )不被标记。答案： B固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练探究 DNA的复制方式1理论归纳 ：关于 DNA复制方式的探究，充分体现了假说 演绎法，即在克里克假说的基础上，通过演绎推理，最终通过实验得以验证。2 实验材料 ：大肠杆菌。3 实验方法 ：放射性 技术和 技术。4 实验假设 ： DNA以 的方式复制。5 实验过程 ： (见下图 )(1)大肠杆菌在含 15N标记的 NH4Cl培养基中繁殖几代，使 DNA双链充分标记 15N。(2)将含 15N的大肠杆菌转移到 14N标记的普通培养基中培养。(3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取 DNA(间隔的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间 )。(4)将提取的 DNA进行离心，记录离心后试管中 DNA位置。同位素 标记 离心半保留固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练固考基双 基优 化菜 单析考点核 心探 究隐 藏高考总复习 生物研考向解 题悟 法提素能高 效训 练6实验预期 ：离心后应出现 3条 DNA带。 (见上图 )(1) (密度最大 )： 15N标记的亲代双链 DNA(15N/1