高考生物第一轮复习 第二单元 第2讲 DNA分子的结构、复制与基因的本质课件 新人教版必修2.ppt

固基础自我诊断,破疑难深化探究,冲关练两级集训,第2讲DNA分子的结构、复制与基因的本质考纲定位1.DNA分子结构的主要特点()2.DNA分子的复制()3.基因的概念(),课后限时自测,提能力专项培优,一、DNA分子的结构1元素组成：_。2基本单位：_。_；_；腺嘌呤；_。,C、H、O、N、P,4种脱氧核苷酸,磷酸基团,脱氧核糖,腺嘌呤脱氧核苷酸,3平面结构基本骨架：_交替连接而成的反向平行长链。(2)空间结构：规则的_结构。,磷酸、脱氧核糖,双螺旋,二、DNA分子的复制,亲代DNA,子代DNA,有丝分裂,减数第一次分裂,细胞核,亲代DNA的两条链,细胞呼吸,DNA聚合酶,形成子代DNA分子,边解旋边复制,连续性,三、基因、DNA、染色体、脱氧核苷酸的关系,一、思考判断1(2013新课标全国卷)DNA有氢键，RNA没有氢键。()【提示】tRNA形成的“三叶草”结构中，也存在氢键。2(2013广东高考)沃森克里克构建DNA双螺旋结构模型的一个重要意义在于“发现DNA如何储存遗传信息。”(),3(2013江苏高考改编)在人体内成熟的红细胞、浆细胞中不发生DNA的复制。()4(2012江苏高考)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。()【提示】DNA双螺旋结构中嘧啶数等于嘌呤数。5(2013海南高考)DNA复制需要消耗能量。()6(2010广东高考)DNA复制就是基因表达的过程。()【提示】基因的表达包括转录、翻译，DNA复制不属于基因的表达。,7(2010上海高考改编)细胞内某一DNA片段中有30%的碱基为A，则该片段中嘧啶含量为40%。()8染色体是肺炎双球菌细胞中DNA的主要载体。()【提示】肺炎双球菌为原核生物，无染色体。9基因中碱基对或脱氧核苷酸的排列顺序均可代表遗传信息。(),二、图示识读仔细观察下列DNA的结构图，回答相关问题：,(1)由图1可解读以下信息：,化学键：图1中的M为磷酸二酯键；N为氢键。,(2)图2是图1的简化形式，其中是_，是氢键。解旋酶作用于_部位，限制酶和DNA连接酶作用于_部位。(3)若图2所示的DNA分子用15N标记且含有100个碱基对，其中胞嘧啶60个，该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次，则含有15N的DNA分子占_，复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸_个，复制结果共产生_个DNA分子。,磷酸二酯键,1/8,600,16,考点1DNA分子的结构及碱基计算1DNA分子的结构,(1)结构层次,(2)结构中的化学键两个核苷酸的和之间的_，用限制性核酸内切酶处理可切断，用_处理可连接。碱基对之间的氢键(一种分子间作用力，不是化学键)，可用_断裂，也可加热断裂。,磷酸二酯键,DNA连接酶,解旋酶,(3)结构特点稳定性：DNA中_和_交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变。多样性：DNA分子中_多种多样。特异性：每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。,脱氧核糖,磷酸,碱基对排列顺序,2碱基互补配对原则及有关推论(1)碱基互补配对原则：AT，GC，图示为,(2)有关推论嘌呤总数与嘧啶总数相等，即_。在双链DNA分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都_。设在双链DNA分子中的一条链上A1T1n%，则ATA1A2T1T2(n%n%)/2n%。简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例_”。,AG,TC,相等,相等,双链DNA分子中，非互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为_。简记为：“DNA两互补链中，不配对两碱基和的比值乘积为_。”,倒数,1,DNA分子中的其他数量关系(1)DNA分子中，脱氧核苷酸数脱氧核糖数磷酸数含氮碱基数1111。(2)配对的碱基，A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键，CG对占比例越大，DNA结构越稳定。(3)每条脱氧核苷酸链上都只有一个游离的磷酸基，因此DNA分子中含有2个游离的磷酸基。,角度1综合考查DNA分子的结构与复制1(2015江苏南师大附中学情检测)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。,【思路点拨】解答此题应注意以下两点：“7”的命名由图示中的“4”决定；绿色植物叶肉细胞的线粒体、叶绿体中含有少量的DNA，也可进行DNA复制。解析(1)从甲图可看出DNA复制的方式是半保留复制。(2)A是解螺旋的解旋酶，B是形成子代DNA分子的DNA聚合酶。(3)绿色植物叶肉细胞中DNA分子复制的场所有细胞核、线粒体、叶绿体。,(4)乙图中，7是胸腺嘧啶脱氧核苷酸。DNA分子的基本骨架由脱氧核糖和磷酸交替连接而成；DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且遵循碱基互补配对原则。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,角度2DNA分子中有关碱基含量的分析与计算2(2014山东高考)某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是(),【思路点拨】解答此题应明确以下两个重要推论：配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等；DNA两互补链中，不配对两碱基和的比值乘积为1。解析A项，无论DNA分子的一条单链中(AC)/(TG)的值为多少，整个DNA分子中(AC)/(TG)都等于1。B项，由于双链DNA分子中A与T配对、G与C配对，故一条单链中(AC)/(TG)的值与其互补链中的(AC)/(TG)的值互为倒数。,C项，由于双链DNA分子中A与T配对、G与C配对，故一条单链中(AT)/(GC)的值与整个DNA分子中(AT)/(GC)的值相等。D项，由于双链DNA分子中A与T配对、G与C配对，故一条单链中(AT)/(GC)的值与其互补链中(AT)/(GC)的值相等。答案C,3已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的()A32.9%和17.1%B31.3%和18.7%C18.7%和31.3%D17.1%和32.9%,解析由于整个DNA分子中GC35.8%，则每条链中GC35.8%，AT64.2%；由于其中一条链中T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，由此可以求出该链中，G18.7%，A31.3%，则其互补链中T和C分别占该链碱基总数的31.3%和18.7%。答案B,关于碱基含量计算的简便方法“两点两法”“两点”为两个基本点：一是A与T配对(RNA上为A与U配对)，G与C配对(ATGC)；二是双链DNA分子中，嘌呤总数嘧啶总数1/2碱基总数(AGTC)。“两法”为双链法和设定系数法：用两条直线表示DNA分子的双链结构即为双链法；设定系数法即是设定一个系数来表示碱基的总数或碱基的数目。,例如：已知双链DNA分子中G与C占全部碱基的40%(或一条单链中AG/TC0.4)，可设双链DNA分子中碱基总数为200 x，则一条链碱基数目为100 x，GC的数目为200 x40%80 x(或设AG的数目为4x，则TC10 x)。,考点2DNA复制相关计算及基因的本质1DNA分子复制(1)研究DNA复制的常用方法：同位素标记法和离心法，常用的标记元素为3H、15N、32P，通过离心出现在试管中不同的位置。(2)DNA复制的准确性一般情况下，DNA的双螺旋结构和_原则能使DNA准确地进行复制。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_。,碱基互补配对,2DNA分子复制中相关计算DNA分子复制为半保留复制，若将一个被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：,(1)子代DNA分子数：_个。无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是_个。含14N的有2n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：2n22n1条。3基因的本质具有_的DNA片段,2n,2,2n2,遗传效应,DNA分子复制计算问题的提醒将含有15N的1个DNA分子放在含有14N的培养基中培养，复制n次。(1)含14N的DNA分子有2n个，只含14N的DNA分子有(2n2)个，做题时看准是“含”还是“只含”。(2)子代DNA分子中，总链数为2n22n1条。模板链始终是2条。做题时应看准是“DNA分子数”，还是“链数”。,角度1结合基因突变考查DNA复制4(2014江苏高考)羟胺可使胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶，导致DNA复制时发生错配(如下图)。若一个DNA片段的两个胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶，下列相关叙述正确的是(),A该片段复制后的子代DNA分子上的碱基序列都发生改变B该片段复制后的子代DNA分子中GC碱基对与总碱基对的比下降C这种变化一定会引起编码的蛋白质结构改变D在细胞核与细胞质中均可发生如图所示的错配,解析A项，由图示可见，胞嘧啶转化为羟化胞嘧啶后不再与鸟嘌呤配对，而是与腺嘌呤配对。若发生转变的两个胞嘧啶分子位于DNA片段的一条链上，根据DNA分子半保留复制的特点，子代有50%的DNA分子发生碱基序列的改变，有50%的DNA分子不发生碱基序列的改变；若发生转变的两个胞嘧啶分子位于DNA片段的两条链上，子代DNA分子都会发生碱基序列的改变。B项，因羟化胞嘧啶不再与鸟嘌呤配对，故复制后的子代DNA分子中GC碱基对在总碱基对中所占的比例下降。,C项，这种变化属于基因突变，但由于密码子的简并性等原因，不一定引起编码的蛋白质的结构发生改变。D项，细胞核与细胞质中都含有DNA，DNA复制过程中都可能发生图示的错配。答案BD,5(2015黑龙江省大庆实验中学高三模拟)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UA、AT、GC、CG，推测“P”可能是()A胸腺嘧啶B腺嘌呤C胸腺嘧啶或腺嘌呤D胞嘧啶,解析据半保留复制的特点，DNA分子经过两次复制后，突变链形成的两个DNA分子中含有UA，AT碱基对，而另一条正常，正常链形成的两个DNA分子中含有GC、CG碱基对，因此被替换的可能是G，也可能是C。答案D,角度2结合细胞分裂考查DNA复制6将某一经3H充分标记DNA的雄鼠细胞(染色体数为2N)置于不含3H的培养基中培养，该细胞分裂两次后形成4个大小相等的子细胞。下列有关说法正确的是()A若子细胞中染色体数为2N，则其中含3H的染色体数一定为N/2B若子细胞中染色体数为N，则其中含3H的DNA分子数为2N,C若子细胞中染色体都含3H，细胞分裂过程中会发生基因重组D若子细胞中有的染色体不含3H，细胞分裂过程中发生了联会【思路点拨】解答此题应从以下两点突破：若子细胞中都含有3H，说明染色体DNA复制了一次，细胞分裂了两次导致四个精子都有标记；有丝分裂后期姐妹染色单体分开后，由于被标记的染色体分配的随机性决定了A项子细胞中染色体数目的不确定性。,解析A选项，子细胞染色体数是2N，是有丝分裂，DNA复制两次，含3H的染色体数应该是02N；B选项，子细胞染色体数是N，是减数分裂，DNA只复制一次，子细胞中含3H染色体数应该是N；C选项，减数分裂DNA复制一次，细胞分裂两次，所有染色体都含3H(根据DNA的半保留复制)，基因重组只发生在减数分裂过程中；D选项，同A选项，此时可判断是有丝分裂，不可能发生同源染色体联会。答案C,角度3考查DNA复制的有关计算7(2015湖北省孝感高三二模)某基因含有3000个碱基，腺嘌呤占35%。若该DNA分子以15N同位素标记的游离脱氧核苷酸为原料复制3次，再将全部复制产物置于试管内离心，进行密度分层，得到结果如图1；然后加入解旋酶再离心，得到结果如图2。则下列有关分析正确的是(),AX层中的基因只用14N标记，Y层中的基因只用15N标记BW层中含15N标记的胞嘧啶3150个CW层与Z层的核苷酸数之比为14DX层中含有的氢键数是Y层的3倍解析某基因腺嘌呤占35%，因此胞嘧啶占15%，若该DNA分子用15N同位素标记过的4种游离脱氧核苷酸为原料复制3次，则产生8个DNA分子，将全部复制产物进行密度梯度离心，由于DNA分子复制的半保留特点，X层的DNA既含14N又含15N，Y层DNA只含15N；,X层中含有2个DNA分子，而Y层中含有6个DNA分子，因此X层中含有的氢键数是Y层的1/3；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则离心得到的是脱氧核苷酸长链，Z层含有2条含14N的链，W层含有14条含15N的链，W层中含15N标记胞嘧啶数为300015%73150个；W层与Z层的核苷酸数之比为142即71。答案B,DNA复制时消耗脱氧核苷酸数的计算方法运用DNA分子的半保留复制特点解决消耗某种脱氧核苷酸数量的问题时，应注意亲代DNA分子的两条链被保留下来，不需消耗原料。具体计算方法归纳如下：若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个：(1)经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m(2n1)个。(2)第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m2n1个。,DNA复制与细胞分裂中染色体标记情况分析1DNA分子复制特点及子DNA存在位置与去向(1)复制特点：半保留复制即新DNA分子总有一条链来自亲代DNA(即模板链)，另一条链(子链)由新原料构建而成。(2)2个子DNA位置：当一个DNA分子复制后形成两个新DNA分子后，此两个DNA恰位于两姐妹染色单体上，且由着丝点连在一起，即,(3)子DNA去向：在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期，当着丝点分裂时，两姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极，此时子DNA随染色单体分开而分开。,2DNA分子连续复制两次图象及解读,取小鼠睾丸中的一个精原细胞，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完成减数分裂过程。下列有关叙述正确的是()A初级精母细胞中每条染色体的两条染色单体都被标记B次级精母细胞中每条染色体都被标记C只有半数精细胞中有被标记的染色体D所有精细胞的全部染色体中，被标记的染色体数与未被标记的染色体数相等,解析一个精原细胞在含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后，形成的子细胞中每条染色体的DNA分子中都只有一条单链被标记。将该子细胞放在不含放射性标记的培养基中完成减数分裂过程中，初级精母细胞中每条染色体上只有一条染色单体被标记；在减数第二次分裂后期时，着丝点分裂，次级精母细胞中只有一半染色体被标记；由于在减数第二次分裂后期着丝点分裂后，被标记的染色体和未被标记的染色体进行随机结合后移向细胞两极，因此，含被标记的染色体的精细胞占全部精细胞的比例不能确定，但所有精细胞的全部染色体中有一半染色体是被标记的。答案D,1用32P标记玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，让其分裂n次，若一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是40条和2条，则该细胞至少是处于第几次分裂的分裂期()A第一次B第二次C第三次D第四次,解析由染色体总条数为40条可知是分裂后期，若是第一次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应为40条；若是第二次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应为20条；若是第三次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应在0条到20条之间。答案C,2洋葱根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中完成一个细胞周期，然后转入不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养第二代，如图所示。则经过两代培养后获得的子细胞内DNA分子的标记情况不可能为(只考虑其中一对染色体上的DNA分子)(),解析由于DNA分子的半保留复制，使得第一次分裂后的DNA一条链有放射性标记，另一条链没有放射性标记，洋葱根尖细胞第二次分裂时培养液中不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸，复制后得到的DNA分子一半两条链均不含放射性，一半只有一条链有放射性，在后期着丝点分裂后染色体随机移向细胞两极，使得子细胞内DNA的标记情况会出现A、C、D项的结果。答案B,A基础训练1关于DNA分子结构的叙述，正确的是()A组成双链DNA分子的脱氧核苷酸可以只有1种B绝大多数核糖上均连着两个磷酸和一个碱基C双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的D双链DNA分子中，ATGC,解析组成双链DNA分子的脱氧核苷酸有4种，其中的五碳糖为脱氧核糖；DNA分子中，绝大多数脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基，但位于DNA分子长链结束部位的那个脱氧核糖上只连着一个磷酸和一个碱基；双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的；双链DNA分子中，根据碱基互补配对原则，有AGTC。答案C,2(2015黑龙江省牡丹江市高三模拟)下列与真核细胞内DNA分子复制有关的叙述，正确的是()A复制过程是先全部解旋，再半保留复制B复制过程主要发生在有丝分裂前期CDNA连接酶催化两个游离的脱氧核苷酸之间的连接D复制后两个子代DNA分子的碱基序列可能不同,解析DNA的复制过程是边解旋边复制，形成的子代DNA分子含有亲代DNA分子的一条链，为半保留复制，A项错误。复制的时间是有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期，B项错误。DNA连接酶能催化两个DNA片段的脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，C项错误。复制形成的两个子代DNA分子的碱基序列一般相同，但若在复制时发生了基因突变，则形成的子代DNA分子的碱基序列可能不同，D项正确。答案D,3如图表示一个具有四个核苷酸序列的DNA片段经硫酸二乙酯(EMS)处理后，在正常溶液中经过2次复制后的产物之一。已知EMS能将G改变为X物质，与X物质具有相同配对功能的碱基是()A胞嘧啶B腺嘌呤C胸腺嘧啶D鸟嘌呤,解析根据题意和图示分析可知：在正常溶液中，CGAT经过1次复制后的产物是GCTA，经过2次复制后的产物是CGAT；现发现CGAT经硫酸二乙酯(EMS)处理后，在正常溶液中经过2次复制后的产物之一的一条链是CAAT，则说明EMS已将G改变为A物质，因此与X物质具有相同配对功能的碱基是腺嘌呤。答案B,4某同学总结了DNA、基因、蛋白质和性状之间的相互关系，其中错误的是()ADNA相同，其控制的性状也相同B基因是有遗传效应的DNA片段C蛋白质是一切生物性状的体现者D基因可通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状,解析DNA相同，指导合成的蛋白质不一定相同，再加上外界环境的影响，其控制的性状不一定相同；基因的本质是指具有遗传效应的DNA片段；蛋白质是生物生命活动的主要承担者即一切生物性状的体现者；基因可通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状。答案A,B真题体验1(2014四川高考)将牛催乳素基因用32P标记后导入小鼠乳腺细胞，选取仅有一条染色体上整合有单个目的基因的某个细胞进行体外培养。下列叙述错误的是()A小鼠乳腺细胞中的核酸含有5种碱基和8种核苷酸B该基因转录时，遗传信息通过模板链传递给mRNAC连续分裂n次后，子细胞中32P标记的细胞占1/2n1D该基因翻译时所需tRNA与氨基酸种类数不一定相等,解析A项，小鼠乳腺细胞属于真核细胞，其细胞中的核酸有两种：DNA和RNA，DNA中含氮碱基有A、G、C、T4种，RNA中含氮碱基有A、G、C、U4种，故小鼠乳腺细胞中含氮碱基共有A、G、C、T、U5种；根据含氮碱基与五碳糖的不同，细胞中DNA的基本组成单位脱氧核糖核苷酸有4种，RNA的基本组成单位核糖核苷酸有4种，故小鼠乳腺细胞中共有8种核苷酸。,B项，基因的表达包括转录和翻译两个过程。转录时，以基因(有遗传效应的DNA片段)的一条链为模板，遵循碱基互补配对原则合成mRNA，将遗传信息由模板链传递到mRNA。C项，将小鼠乳腺细胞进行体外培养(原料中不含32P)，连续分裂n次后，产生的子细胞有2n个