高三复习DNA分子的结构、复制及基因.ppt

回扣基础要点 一、DNA分子的结构 1.结构层次 基本组成元素 等 基本组成物质磷酸、 、 （A、G、C、T四种） DNA分子的结构、复制; 基因是有遗传效应的DNA片段 必备备知识识梳理 C、H、O、N、P 脱氧核糖含氮碱基 基本组成单位 （四种） DNA单链脱氧核苷酸长链 DNA双链DNA 结构，构建者 和 脱氧核糖核苷酸 聚合 两条 双螺旋沃森 克里克 2.结构特点 （1）双链 。 （2） 和 交替连接，排列在外侧， 构成 ， 排列在内侧。 （3）两条链上的碱基通过 连接成碱基对。 （4）A和T之间形成 个氢键，C和G之间形成 个氢键，故DNA分子中 比例高的稳定 性强。 反向平行 脱氧核糖磷酸 基本骨架碱基 氢键 二 GC三 二、DNA分子复制 1.概念：以 分子为模板合成子代DNA分子 的过程。 2.场所：主要在 中，但在拟核、线粒体、叶 绿体中也进行。 3.时间：有丝分裂 和减数 。 4.条件： 。 5.精确复制的原因：DNA的 结构提供精确模 板; 原则保证了复制的准确进行。 6.过程：解旋和复制。 7.特点： 复制和 。 8.意义：从亲代传给子代，保持遗传信息的连续性。 亲亲代DNA 细胞核 间期第次分裂前的间期 模板、原料、酶、能量 双螺旋 碱基互补配对 半保留 边解旋边复制 三、基因是有遗传效应的DNA片段 1.基因： 的DNA片段，是决定 的基本单位。 2.遗传信息：指基因中 的排列顺序。 3.染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系 是DNA的 是主要的遗传物质 DNA（基因）的基本组成单位 染色体 DNA 基因 控制生物性状的基本单位，携 带遗传信息。主要存在 于 上，少量存在于 和 中 脱氧核苷酸 有遗传效应生物性 状 脱氧核苷酸 主要载体 染色体 叶绿体线粒体 4.四种结构或物质之间的包含关系及数量关系 DNA中既包括基因片段还包括非基因 片段，所以构成基因的碱基总数小于构成DNA 分子的碱基总数。 显性基因D和隐性基因d的根本区别是基因中 脱氧核苷酸的排列顺序不同。 提醒 构建知识网络 考点一 DNA分子结构 1.DNA分子结构模式图信息解读 高频频考点突破 （1）每个DNA片段中，游离的磷酸基团有 个。 （2） 之间的数量关系 。 （3）和之间的化学键为 键，用限制 性核酸内切酶处理可切断，用 酶处理可 连接。 （4）碱基对之间的化学键为 键，可用 酶 断裂，也可加热断裂。 （5）每个脱氧核糖连接着 个磷酸，分别 在 号碳原子上相连接。 2 111 磷酸二酯 DNA连接 氢解旋 2 3号、5 2.DNA分子特性 （1）稳定性：磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在 外侧构成基本骨架。 （2）多样性：碱基对多种多样的排列次序。 若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺 序有 种，其中n代表 对数。 （3）特异性：每种DNA分子都有特定的碱基对排 列顺序，代表了特定的遗传信息。 提醒 4n碱基 对位训练 1.下列能正确表示DNA片段示意图的是 ( ) D 2. 含有2 000个碱基的DNA，每条链上的碱基排 列方式有 （ ） A.42 000个B.41 000个 C.24 000个D.21 000个 B 3.在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T的连 接是通过 ( ) A.肽键 B.磷酸脱氧核糖磷酸 C.氢键 D.脱氧核糖磷酸脱氧核糖 解析 DNA分子单链上相邻碱基A与T的连接方 式如图： 由此可知是通过“脱氧核糖磷酸脱氧核 糖”连接起来的。 D 考点二 DNA中碱基数量的计算 解题时先画出简图，根据碱基互补配对原则推 知规律 规律1：在双链DNA分子中，互补碱基两两相 等，A=T，C=G，A+G=C+T，即嘌呤碱基总数 等于嘧啶碱基总数。 规律2：在双链DNA分子中，互补的两碱基之和 （如A+T或C+G）占全部碱基的比例等于其任何 一条 中这两种碱基之和占该单链中碱基数 的比例。单双链转化公式。 单链 规律3：DNA分子一条链中（A+G）/（C+T）的比值 的倒数等于互补链中该种碱基的比值，在整个DNA 分子中该比值等于 。 规律4：DNA分子一条链中（A+T）/（C+G）的比值 等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。 规律5：不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和 的比值不同，即（A+T）/（C+G）的值不同。该比 值体现了不同生物DNA分子的特异性。 规律6： ，则 。 规律7：若已知A占双链的比例=c%，则A1/单链的比 例无法确定，但最大值可求出为 ，最小值为 。 1 2c% 0 对位训练 4.下列对双链DNA分子的叙述，哪项是不正确的 （ ） A.若一条链G的数目为C的2倍，则另一条链G的 数目为C的0.5倍 B.若一条链A和T的数目相等，则另一条链A和T 的数目也相等 C.若一条链的ATGC=1234，则另 一条链相应碱基比为2143 D.若一条链的GT=12，另一条链的 CA=21 答案 D 5.一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多 40%，两者之和占DNA分子碱基总数的24%,则这 个DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱 基数目的 （ ） A.44% B.24% C.14% D.28% 解析 A1、G1分别表示一条链上腺嘌呤和鸟嘌 呤的数目，T2表示另一条链中胸腺嘧啶数目， A1+G1占DNA分子碱基总数的24%，即 由于A1+G1+C1+T1= ， A1+G1占本链碱基总数的48%。 又A1=(1+40%)G1,由以上分析可解得A1=28% ，G1=20%。根据碱基互补配对原则T2=A1=28%。 D 6.在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占 全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤、 胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则 由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤占碱基总数的 （ ） A.24%B.22% C.26% D.23% 解析 双链DNA中，A+T占全部碱基总数的 54%，则一条单链中A+T占该链碱基总数的54% ，按下面的图示分析： A 7.取1个含有1对同源染色体的精原细胞，用15N标 记细胞核中DNA，然后放在含14N的培养基中培 养，让其连续进行两次有丝分裂，形成4个细胞， 这4个细胞中含15N的细胞个数可能是 ( ) A.2 B.3 C.4 D.前三项都对 D 考点三 DNA复制的研究方法、过程和条件 1.研究DNA复制的常用方法 同位素标记法和离心法，常标记3H、15N、32P， 通过离心在试管中形成不同位置。 2.DNA复制的过程 方法规律 （1）探究DNA复制的方法和原理 方法：同位素标记法。 原理：根据DNA分子比重不同，借助离心技术， 通过离心后DNA在试管中位置确定复制方式。 （2）结果分析 已知某一被15N标记的DNA分子（亲代），转移到含 有14N的培养基中培养（复制）若干代，其结果分析 如下： （1）解旋：利用细胞提供的能量，在 酶的作用 下，两条螺旋的双链解开。 （2）合成子链：以DNA分子的 为模板，在 DNA 酶等酶的作用下，利用细胞中游离的4 种 为原料，按碱基互补配对原则合成互 补的子链。 （3）形成子代DNA：每条新链（子链）与其对应的 模板链（母链）盘绕成双螺旋结构。 子代DNA分子中模板链与另一DNA分子中 新合成的子链碱基序列完全相同。 特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用 下，可能造成碱基配对发生差错，引起 。 提醒 解旋 两条母链 聚合 脱氧核苷酸 基因突变 3.DNA复制的条件 影响细胞呼吸（ATP供给）的所有因素 都可能影响DNA复制。 体外也可进行，即PCR扩增技术，除满足上述 条件外，还应注意温度、pH 的控制及引物的加入 。 模板原料能量酶 解旋后 两条链链 四种游离 的脱氧核 苷酸 ATP 解旋酶、 DNA聚合 酶 提醒 对位训练 6.下列有关DNA分子复制的叙述，正确的是（ ） A.DNA分子在解旋酶的作用下水解成脱氧核苷酸 B.在复制过程中，解旋和复制是同时进行的 C.解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链 D.两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子 B 思维误区警示 1.对DNA复制过程中“第n次”还是“n次”复制 所需某种碱基数量的计算原理不清 已知DNA分子中碱基数，求复制n次与第n次所 需某碱基的数目：某DNA分子中含某碱基a个，复 制n次，则共需加入含该碱基的脱氧核苷酸为 个，因为最初亲代DNA分子做模板不 需要原料；但第n次复制时所需含该碱基的脱氧核 苷酸为 。 解题题思路探究 a（2n-1） a(2n-1)-a(2n-1-1)=a2n-1 2.对细胞分裂和DNA复制相结合的知识理解不透 （1）细胞分裂过程中先进行DNA复制。 （2）DNA复制的方式：半保留复制。 （3）图示辨析 纠正训练 1.某DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有A个。下 列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧 核苷酸数目的叙述中，错误的是 （ ） A.在第一次复制时，需要（m-A）个 B.在第二次复制时，需要2（m-A)个 C.在第n次复制时，需要2n-1(m-A)个 D.在n次复制过程中，总共需要2n(m-A)个 解析 该DNA分子含胞嘧啶数目为m-A，复制n 次需胞嘧啶脱氧核苷酸数目为（m-A）(2n-1)。 D 2.取1个含有1对同源染色体的精原细胞，用15N标 记细胞核中DNA，然后放在含14N的培养基中培 养，让其连续进行两次有丝分裂，形成4个细胞， 这4个细胞中含15N的细胞个数可能是 ( ) A.2 B.3 C.4 D.前三项都对 D 知识综合应用 重点提示 通过过“DNA半保留复制的原理和相关计计算”的 考查查，提升“具备验证简单备验证简单 生物学事实实，并能对对 实验现实验现 象和结结果进进行解释释、分析和处处理”的能力。 典例分析 某校一个生物活动小组要进行研究性学习。对 生物学史上的经典实验进行验证，也是研究性 学习的内容之一。这个小组借助某大学的实验 设备，对有关DNA复制的方式进行探究，有人 认为DNA是全保留复制，也有人认为DNA是半 保留复制。为了证明这两种 假设，这个小组设计了下列实验程序，请完成实验 并对结果进行预测。 （1）实验步骤： 第一步：在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌， 其DNA分子均为14N-DNA；在氮源为15N的培养基 上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N-DNA。用 某种离心方法分离得到的结果如上图所示，其DNA 分别分布在轻带和重带上。 第二步：将亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培 养基上繁殖一代()，请分析： 如果DNA位于 带位置，则是全保留复制；如 果DNA位于 带位置，则是半保留复制。 第三步：为了进一步验证第二步的推测结果，将 亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上再连 续繁殖一代()，请分析： 如果DNA位于 带位置，则是全保留复制；如 果DNA位于 带位置，则是半保留复制。 (2)有人提出：第一代()的DNA用解旋酶处理后 再离心，就能直接判断DNA的复制方式，如果轻 带和重带各占 ，则一定为半保留复制。 你认为此人说法是否正确？ 。 原因是 。 解析 如果DNA的复制方式为全保留复制，则一 个亲代15N-15N的DNA分子，子代两个DNA分子是 ：一个15N-15N，一个14N-14N，其在离心管中分布 的位置是一半在轻带、一半在重带；如果DNA的 复制方式为半保留复制，则一个亲代15N-15N的 DNA分子,子代两个DNA分子都是15N-14N，其在 离心管中分布的位置全部在中带。 答案 （1）1/2重和1/2轻 全中 1/4重和3/4轻 1/2中和1/2轻 （2）不正确 无论半保留复制还是全保留复制 ，按此法研究DNA链的情况结果是一致的，所以 无法区分 方法规律 （1）探究DNA复制的方法和原理 方法：同位素标记法。 原理：根据DNA分子比重不同，借助离心技术， 通过离心后DNA在试管中位置确定复制方式。 （2）结果分析 已知某一被15N标记的DNA分子（亲代），转移到含 有14N的培养基中培养（复制）若干代，其结果分析 如下： 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 子离心后 在管中的 位置 不同DNA分子与全部 DNA分子之比 链 总 数 不同脱氧核苷 酸链与全部链 之比 含15N 的链 含14N 的链 只含 15N的 分子 含14N 和15N 的杂 种分子 只含 14N的 分子 亲 代 1全在下部100210 12全在中部0104 24 08 38 016 n2n 0(或2n+1 中部， 中部， 中部， 上部 上部 上部 提醒 DNA复制为半保留复制，所以亲代的2条 15N链不会消失，最终分布在2个DNA分子中，即 不管DNA复制多少次，含亲代15N链的DNA只有2 个，15N链始终2条。 题组一：DNA分子中的碱基比例的相关计算 1.下图示DNA分子复制的片段，图中a、b、c、d表示各条 脱氧核苷酸链。一般地说，下列各项正确的是 （ ） A.a和c的碱基序列互补 B.b和c的碱基序列相同 C.a链中（A+T）/（G+C）的比值与b链中同项比值不同 D.a链中（A+T）/（G+C）的比值与c链中同项比值相同 随堂过过关检测检测 D 2.在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占 全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤、 胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则 由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤占碱基总数的 （ ） A.24%B.22% C.26% D.23% 解析 双链DNA中，A+T占全部碱基总数的 54%，则一条单链中A+T占该链碱基总数的54% ，按下面的图示分析： A 题组二：DNA半保留复制特点的应用 3.将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养 基中，让其复制三次，则含有15N的DNA分子占全 部DNA分子的比例、含有14N的DNA分子占全部 DNA分子的比例以及含有15N的脱氧核苷酸链 占全部DNA单链的比例依次是 （ ） A.1/2，7/8，1/4B.1/4，1，1/8 C.1/4，7/8，1/8D.1/8，1，1/8 解析 用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培 养基中，让其复制三次，则产生的DNA分子共有 23=8个，共有16条脱氧核苷酸链，其中含有15N的 DNA分子有2个，含有15N的脱氧核苷酸链有2条， 含14N的DNA分子为8个，含14N的脱氧核苷酸链有16 -2=14条。 B 4.DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基 （设为P）变成了尿嘧啶。该DNA连续复制两 次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基 对分别为