高考指向标》生物一轮复习课件必修二：3-2DNA分子的结构、复制与基因.ppt

1(2010山东理综，7)蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷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,答案 B 解析 本题考查了有丝分裂的过程及特点。遗传物质的复制是半保留复制，蚕豆根尖在3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸中培养一个周期后，每条染色体都被标记，但标记的只是其中一条链，再放在不含放射性的培养基中培养，在中期时，一条染色体包含两条染色单体，一半染色单体被标记(含有标记链)，一半完全不被标记。,2(2010福建理综，2)下列有关造血干细胞中物质运输的途径，可能存在的是 ( ) A吸收的葡萄糖：细胞膜细胞质基质线粒体 B合成的细胞膜蛋白：高尔基体核糖体细胞膜 C转录的 mRNA：细胞核细胞质基质高尔基体 D合成的DNA聚合酶：核糖体细胞质基质细胞核,答案 D 解析 本题主要考查细胞内物质运输的途径与方式以及细胞器、细胞核等方面的知识。在选项A中葡萄糖不能直接进入线粒体，因为线粒体的氧化底物是丙酮酸，而葡萄糖只能在细胞质基质中先酵解生成丙酮酸，才能继续进行氧化分解，因此A错误；B选项中的顺序是错误的，应是核糖体高尔基体细胞膜，故B也错误；C选项中mRNA在细胞核中转录，由核孔进入细胞质基质，与核糖体结合，进行翻译过程，而不是高尔基体；合成的DNA聚合酶的去路：核糖体细胞质基质细胞核，参与DNA复制，故D正确。,3(2010上海高考，4)细胞内某一DNA片段中有30%的碱基为A，则该片段中 ( ) AG的含量为30% BU的含量为30% C嘌呤含量为50% D嘧啶含量为40% 答案 C 解析 因在DNA双链间只有AT和GC碱基对，故AT30%，GC20%，AG50%，TG50%。,自主梳理 一、DNA双螺旋结构模型的构建 1构建模型时对DNA分子的认识 (1)DNA分子是以4种 为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有 四种碱基； (2)在DNA分子中， 的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量， 的量总是等于胞嘧啶(C)的量。,脱氧核苷酸,A、T、C、G,腺嘌呤(A),鸟嘌呤(G),2模型建立 1953年，由美国生物学家 和英国物理学家 建立。 二、DNA分子的结构 1结构特点 (1)由两条脱氧核苷酸链 盘旋成双螺旋结构； (2) 和 交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；,沃森,克里克,反向平行,脱氧核糖,磷酸,(3)两条链上的碱基通过 连接成 ，排列在内侧。 2碱基互补配对原则 在DNA分子中，A(腺嘌呤)一定与 配对，G(鸟嘌呤)一定与 配对。即碱基配对方式AT、GC。 互动探究 DNA分子结构上有什么特性？ 提示 稳定性、特异性、多样性 。,氢键,碱基对,T(胸腺嘧啶),C(胞啶嘧),要点归纳 一、DNA分子的结构 1有关DNA分子的化学结构,2关于平面结构和空间结构(双螺旋结构) 特点： (1)两条链反向平行； (2)脱氧核糖与磷酸交替排列在外侧； (3)两条长链的碱基之间靠氢键连接成碱基对，碱基对的形成遵循碱基互补配对原则。,3DNA分子的结构特点 (1)稳定性：使DNA双螺旋结构稳定的因素取决于：碱基对间的氢键；疏水作用(或碱基的堆积力)；疏水的碱基彼此堆积，避开了水相，一般认为后者对双螺旋的稳定性贡献最大。 (2)多样性：碱基对(或脱氧核苷酸对)排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性遗传信息的多样性生物多样性。 (3)特异性：每个DNA分子碱基对的排列顺序是特定的，构成了每个DNA分子的特异性遗传信息的特异性生物的特异性。,碱基互补配对原则应用规律,设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则 可知：A1=T2 ， A2=T1， G1 = C2 ， G2 =C1。 则在DNA双链中： A = T ， G = C,可引申为：,嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数 A+G=T+C 即A+G/T+C=1,例题1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？,27%,例2已知1个DNA分子中有4000个碱基对，其中胞嘧啶有2200个，这个DNA分子中应含有的脱氧核苷酸的数目和腺嘌呤的数目分别是 （ ） A4000个和900个 B4000个和l800个 C8000个和1800个 D8000个和3600个,C,思考,X链 10A30G30C-20T Y链 ？T？C？G-？A ？ X链（A+G）/（T+C）=？ ？ Y链（A+G）/（T+C）=？ ？ DNA中（A+G）/（T+C）=？ ？ X链（A+T）/（G+C）=？ ？ Y链（A+T）/（G+C）=？ ？ DNA中（A+T）/（G+C）=？,10,30,30,20,4/5,5/4,1,1/2,1/2,1/2,你能从上述结果中总结出什么规律吗？,成倒数关系,比值相等,双链DNA分子中，互补的两条链中A+G/T+C互为倒数。（不互补的碱基之和的比值）,例题3、在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？,2.5 1 ;,碱基互补配对原则应用,双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。(互补碱基之和的比值),即，若：A+T=整个DNA的n%， G+C=整个DNA的m% 则：A1+T1=1链的n%，G1+C1=1链的m% A2+T2=2链的n%，G2+C2=2链的m%,例题2、某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。,24%,例4：某双链DNA分子中，A占整个DNA碱基总数的27%，其中一条链上A占该链碱基总数的22%。求另一条链上A占其所在链碱基总数的百分含量。,4、一种碱基在两条链中所占的比例等于这种碱基在每条单链中所占的比例之和的一半,32%,DNA双链,互补链,已知：一条链,有关DNA中碱基数目的计算,X,X,1-X,50%,X,X,1/X,1,感悟拓展 1以上原则及推论仅适用于双链DNA分子的碱基计算，不适用于单链DNA分子的碱基计算。 2应用上述推论，还可以解决转录时mRNA中相关碱基数目和比例的计算等问题。,典例导悟 1(上海高考)组成DNA结构的基本成分是( ) 核糖 脱氧核糖 磷酸 腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶 胸腺嘧啶 尿嘧啶 A B C D,解析 组成DNA的基本单位是脱氧核苷酸。脱氧核苷酸是由磷酸、脱氧核糖和碱基(腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶)组成，核糖及尿嘧啶则是组成RNA的成分。 答案 C,有一对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明它的结构中有一个腺嘌呤，则它的其他组成成分应是( ) A三个磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶 B两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胞嘧啶 C两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶 D两个磷酸、两个脱氧核糖和一个尿嘧啶 答案 C,解析 一个脱氧核苷酸是一由分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成，因为组成脱氧核苷酸的含氮碱基只有A、T、C、G四种，所以只有四种脱氧核苷酸。又依据题中“有一对氢键连接的脱氧核苷酸”，则必定形成碱基对，按照碱基互补配对原则，与腺嘌呤配对的一定为胸腺嘧啶，而其他成分相同。,自主梳理 关于DNA复制 (1)概念： (2)场所： (3)时间： 和 (4)条件：,以亲代DNA分子为模板合成子代DNA,分子的过程,细胞核,有丝分裂间期,减数第一次分裂间期,模板、原料、酶、能量,(5)基础： 和 (6)过程： (7)特点： 和 (8)意义： 互动探究 1.生物体中DNA分子复制的具体场所有哪些？ 提示 真核生物：细胞核、线粒体、叶绿体；原核生物；拟核、质粒；病毒：宿主细胞内。 2若复制出错，会产生什么影响？ 提示 发生基因突变。,DNA是双螺旋结构,严格按碱基,互补配对原则,边解旋边复制,半保留复制,边解旋边复制,从亲代传给子代，保持遗传信息的连续性,要点归纳 1场所：主要是在细胞核(凡是细胞内有DNA的地方均可复制),1、概念： 2、场所： 3、时期： 4、条件 5、复制过程： 6、复制特点 7、准确复制原因 8、复制的生物学意义：,有丝分裂间期、减数分裂第一次分裂的间期,模板：,原料：,能量：,酶：,DNA的两条母链,游离的脱氧核苷酸（A、G、C、T）,ATP,DNA解旋酶、DNA聚合酶等,DNA双链提供精确的模板,（1）边解旋边复制,（2）半保留复制,细胞核（主要）、线粒体、叶绿体,解旋合成互补子链形成子代DNA,碱基互补配对原则,P54,三、DNA分子复制的过程,DNA的复制就是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程,3过程：边解旋边复制。解旋合成子链母、子链组成双螺旋。,解旋：,合成子链：,形成子代DNA：,利用 提供的能量（ATP），在 _的作用下，把两条螺旋的双链解开,以解开的每一段母链为 ，以_为原料，遵循_原则，在有关 的作用下，合成与母链互补的子链,每条子链与其对应的 盘旋成双螺旋结构，形成 个与亲代_ 的DNA,细胞呼吸,解旋酶,模板,碱基互补配对,酶,四种游离的脱氧核苷酸,母链,两,完全相同,解旋酶催化,解旋：,模板,（在DNA聚合酶的催化下，利用游离的脱氧核苷酸进行碱基配对）,复制:,以母链为模板进行碱基配对,母链（旧链） 子链（新链）,复制后的DNA:,同时进行,复制过程,4特点：边解旋边复制、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(模板链)。 5结果：一个DNA分子形成了两个DNA分子。新复制出的2个子代DNA分子通过细胞分裂分配到2个子细胞中去。 6复制简记：“1个主要场所(细胞核)，2种时期，3步过程，4个条件”。,7若取一个全部N原子被15N标记的DNA分子(0代)，转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代，其结果分析如下表：,一个DNA的碱基A占碱基总数的a%，碱基总数为m，连续复制n次后，共需要G多少个？,结构,复制,简答1,简答2,简答3,简答4,计算1,计算2,根据半保留复制和碱基互补配对原则,与复制有关的碱基计算,一个DNA连续复制n次后，共有多少个DNA？多少条脱氧核苷酸链？母链多少条？子链多少条？,DNA分子数=,2n,脱氧核苷酸链数=,2n+1,母链数=,子链数=,2,2n+1 2,解析：所用知识为“半保留复制”和“碱基互补配对原则”，并图示分析。,连续第一次复制,连续第二次复制,连续第n次复制,解：,答：一个DNA连续复制n次后，共有2n个DNA，2n+1条脱氧核苷酸链，母链2条，子链2n+1 2条,结构,复制,简答1,简答2,简答3,简答4,计算1,计算2,根据半保留复制和碱基互补配对原则,与复制有关的碱基计算,一个DNA连续复制n次后，共有多少个DNA？多少条脱氧核苷酸链？母链多少条？子链多少条？,DNA分子数=,2n,脱氧核苷酸链数=,2n+1,母链数=,子链数=,2,2n+1 2,连续第一次复制,连续第二次复制,连续第n次复制,结构,复制,简答1,简答2,简答3,简答4,计算1,计算2,含母链的DNA分子数= 只含母链的DNA分子数= 含子链的DNA分子数= 只含子链的DNA分子数=,2,0,2n,2n2,与复制有关的碱基计算,一个DNA连续复制n次后，共有多少个DNA？多少条脱氧核苷酸链？母链多少条？子链多少条？,连续第一次复制,连续第二次复制,连续第n次复制,结构,复制,简答1,简答2,简答3,简答4,计算1,计算2,若亲代DNA分子含有某游离脱氧核苷酸m个，DNA分子经n次复制后，需要该游离脱氧核苷酸（m）数= DNA分子完成第n次复制后，需要该游离脱氧核苷酸（m）数=,(2n-1)m,(2n-1)m,一个DNA的碱基A（T、G、C）占碱基总数的a%，碱基总数为m，连续复制n次后，共需要G（C、A、T）多少个？,因为A=ma%，A=T、G=C， A+T= 2ma%，,DNA复制n代后子链数=2n+1 2,DNA连续复制n代后需要 鸟嘌呤=（2n+1 2 ）/2 m （1/2 a%） = m （2n 1）（1/2 a%）,解析：先求出亲代DNA中G=C=？每两条新链所必需的鸟嘌呤（G）数等于亲代DNA胞嘧啶（C）数，再求出DNA复制n代后子链数；最后求出DNA连续复制n代后需要鸟嘌呤数。,解：,所以G=C=m（1/2 a%），每形成两条新链所必需的鸟嘌呤数等于亲代DNA胞嘧啶数= m （1/2 a%）,答：,DNA连续复制n代后需要鸟嘌呤数是m （2n 1）（1/2 a%）。,结构,复制,简答1,简答2,简答3,简答4,计算1,计算2,典例导悟 2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分子的比例和占全部DNA单链的比例依次为( ) A1/2,1/4 B1/4,1/8 C1/4,1/6 D1/8,1/8,解析 DNA分子的复制为半保留复制，复制过程中DNA的两条链均可作为母链(模板)来形成子链，形成两个DNA分子，子代DNA的两条链中，一条来自母链，一条是新合成的子链。复制三次指连续同步复制，共形成8个DNA分子。在8个DNA分子的16条单链中，只有某2个DNA分子含有原来标记的15N(第一代)DNA分子的母链。 答案 B,答案 C,解析 DNA分子复制后，产生的DNA分子与亲代DNA分子是完全相同的，即碱基的种类、数量及排列顺序都是相同的，利用公式Mx(2n1)，其中M为DNA分子复制过程中需要某种游离的脱氧核苷酸的数量，x为亲代DNA分子中该种脱氧核苷酸的数目，n为DNA分子复制的次数。由题知亲代DNA分子中，T(a2m)/2，则该DNA分子复制3次后需碱基T为(a2m)/2(231)。,自主梳理 1一个DNA上有 个基因。构成基因的碱基数 (填“大于”、“小于”、“等于”)DNA分子的碱基总数。 2基因是有 的DNA片段。 3遗传信息蕴藏在 之中。 4DNA分子具有 和 ，这是生物体多样性和特异性的物质基础。,小于,许多,遗传效应,4种碱基对的排列顺序,多样性,特异性,互动探究 DNA分子上所有的碱基序列都是遗传信息吗？基因的功能是什么？ 提示 不是，只有基因中控制生物遗传性状的脱氧核苷酸序列才为遗传信息；基因的作用是传递遗传信息和表达遗传信息，从而控制生物的性状。,要点归纳 一、基因概念的理解 1从结构上看 (1)基因是DNA分子上一个个特定的片段，一个DNA分子上有很多个基因。 (2)基因与DNA结构一样，也是由四种脱氧核苷酸按一定顺序排列而成的序列。 (3)每个基因的脱氧核苷酸数目及排列顺序是特定的。 (4)不同的基因，差别在于碱基数目及排列顺序不同。 (5)基因中碱基的排列顺序代表遗传信息。,从基因在染色体(染色质)上的关系看：基因在染色体上具有一定的位置，并且呈线性排列。基因与染色体的行为具有一致性。,基因与染色体(染色质)、DNA、性状、遗传信息的关系？,从基因与DNA的关系看：每个DNA分子上有许多基因，基因是有遗传效应的DNA片段(DAN片段不一定是基因) 。,从基因与性状的关系看：基因是控制生物性状的结构和功能单位。,从基因与遗传信息的关系看：基因的脱氧核苷酸的排列顺序包含着遗传信息。对于某个基因来说，其“顺序”是固定的，而不同的基因，其脱氧核苷酸的顺序又是各不相同的。,1染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系 2基因、染色体、蛋白质、性状的关系,感悟拓展 (1)对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体；线粒体和叶绿体也是基因的载体。 (2)对于原核细胞来说，拟核中的DNA分子或者质粒DNA均是裸露的，没有与蛋白质一起构成染色体。 (3)位于染色体上的基因随着染色体传递给子代，其遗传遵循孟德尔遗传规律。位于线粒体和叶绿体中的基因随线粒体和叶绿体传给子代，是控制细胞质遗传的基因，特点是母系遗传。,典例导悟 3(2010厦门质检)下列有关基因的叙述，不正确的是 ( ) A可以准确地复制 B能够储存遗传信息 C是4种碱基对的随机排列 D是有遗传效应的脱氧核苷酸序列 解析 本题考查基因的概念。易混点在于C和D选项，基因的概念明确指出基因是有遗传效应的DNA片段，而选项C中故意用碱基对来混淆碱基，不认真审题的考生易上当。 答案 C,(2010潍坊质检)基因是有“遗传效应的”DNA片段，下列哪项不是“遗传效应”的含义( ) A能控制一种生物性状的表现 B能控制一种蛋白质的合成 C能决定一种氨基酸的位置 D能转录成一种mRNA 答案 C,解析 基因概念中“遗传效应”是指控制生物的性状，而基因对性状的控制是通过控制蛋白质的合成来实现的；组成蛋白质的氨基酸约有20种，基因不只是决定一种氨基酸的位置，而是决定组成蛋白质的所有氨基酸的位置。,命题热点1 关于DNA分子半保留复制的有关计算 【例1】含有32P或31P的磷酸，两者化学性质几乎相同，都可参与DNA分子的组成，但32P比31P质量大。现将某哺乳动物的细胞放在含有31P磷酸的培养基中，连续培养数代 后得到G0代细胞。然后将G0代细胞移至含有32P磷酸的培养基中培养，经过第1、2次细胞分裂后，分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2代细胞中提取DNA，经密度梯度离心后得到结果如图。由于DNA分子质量不同，因此在离心管内的分布不同。若、分别表示轻、中、重三种DNA分子的位置，请回答：,(1)G0、G1、G2三代DNA离心后的试管分别是图中的： G0_；G1_；G2_。 (2)G2代在、三条带中DNA数的比例是_。,(3)图中、两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是：条带_，条带_。 (4)上述实验结果证明DNA的复制方式是_。DNA的自我复制能使生物的_保持相对稳定。 答案 (1)A B D (2)022 (3)31P 32P和31P (4)半保留复制 遗传特性,解析 首先应该看懂图解，知道轻、中、重三种DNA划分的标准：由两条含31P的脱氧核苷酸链组成的是轻DNA；由一条含31P的脱氧核苷酸组成的链和另一条含32P的脱氧核苷酸组成的链形成的是中DNA；由两条含32P的脱氧核苷酸链组成的是重DNA。然后回顾DNA的复制过程：解旋，由一个DNA分子形成两条半分子母链。以每一条母链为模板，按照碱基配对的原则，从周围吸收新的脱氧核苷酸，形成新的子链，产生两个子代DNA分子。注意，此时在含有31P磷酸的培养基中，含31P的脱氧核苷酸参与构成子链；在含有32P磷酸的培养基中，含32P的脱氧核苷酸参与构成子链。,DNA分子的复制是半保留复制，即复制后形成的子代DNA中，每个DNA分子都只含有一条子链，另一条则为母链。根据题意：G0代细胞中的DNA全部由含31P的脱氧核苷酸组成，是轻DNA；G1代是以G0代细胞中的DNA为模板，以含32P的脱氧核苷酸为原料形成的两个DNA分子，每一个DNA分子中，母链含31P，子链含32P，是中DNA；G2代是以G1代为模板，以含32P的脱氧核苷酸为原料形成的四个DNA分子，有两个DNA分子，母链含31P，子链含32P，是中DNA，另两个DNA分子，母链、子链都含32P，是重DNA。,拓展提升 DNA复制中用DNA聚合酶，而基因工程中用DNA连接酶，两者作用对象有所区别：DNA连接酶是将DNA片段进行连接，而DNA聚合酶是将单个游离的脱氧核苷酸连接。,命题热点2 关于实验考查 探究DNA复制是全保留还是半保留复制的方法：同位素标记离心处理，根据试管中DNA的分布位置确定复制方式。,【例2】为了探究DNA的复制、转录等过程，科学家做了一系列的实验，图示如下：,实验一：将大肠杆菌中提取出的DNA聚合酶加到具有足量的四种脱氧核苷酸的试管中。培养在适宜温度条件下，一段时间后，测定其中的DNA含量。 实验二：在上述试管中加入少量DNA和ATP，培养在适宜温度条件下，一段时间后，测定其中的DNA含量。 实验三：取四支试管，分别放入等量的四种脱氧核苷酸、等量的ATP和等量的DNA聚合酶，再在各试管中分别放入等量的四种DNA分子，它们分别是枯草杆菌、大肠杆菌、小牛胸腺细胞、T2噬菌体的DNA。在适宜温度条件下培养一段时间，测定各试管中残留的脱氧核苷酸中每一种的含量。,分析以上实验，回答下列问题： (1)实验一中_(能或不能)测定出DNA，原因是 _。 (2)实验二中_(能或不能)测定出DNA，加入ATP的作用是_。 (3)实验三要探究的是_，若结果发现残留的四种脱氧核苷酸的量不同，则说明 _。,(4)列举两种脱氧核苷酸的名称：_。 (5)如果要模拟DNA的转录过程，试管中应加入_等。,答案 (1)不能 缺少DNA模板和ATP (2)能 提供能量 (3)不同生物的DNA分子的脱氧核苷酸组成是否相同 不同生物的DNA分子脱氧核苷酸组成不同 (4)腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸(其他正确答案也可) (5)DNA、足量的四种核糖核苷酸、RNA聚合酶、ATP 解析 DNA的复制、转录过程都需要的四个条件：模板、能量、酶和原料，只有条件满足才能正常进行。解答相关试题时，要熟悉中心法则各步骤代表的含义，熟悉不同步骤之间的异同。,1(2010北京理综，30)科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。,请分析并回答： (1)要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过_代培养，且培养液中的_是唯一氮源。 (2)综合分析本实验的DNA离心结果，第_组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第_组和第_组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是_。,(3)分析讨论： 若子代DNA的离心结果为“轻”和“重”两种密度带，则“重带”DNA来自于_，据此可判断DNA分子的复制方式不是_复制。 若将子代DNA双链分开后再离心，其结果_(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。 若在同等条件下将子代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置_，放射性强度发生变化的是_带。,若某次实验的结果中，子代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为_。 答案 (1)多 15N/15NH4Cl (2)3 1 2 半保留复制 (3)B 半保留 不能 没有变化 轻 15N,解析 (1)DNA的复制方式是半保留复制，即子代DNA中总有一条链来自亲代DNA，复制的代数越多，含亲代DNA母链的DNA分子比例越低，因此，要想获得DNA被全部标记的大肠杆菌，必须经过多代培养(至少第二代中才出现