2020届高考生物一轮复习DNA分子的结构复制和基因的本质课件新人教版.ppt

第2课DNA分子的结构、复制和基因的本质,考点一DNA分子的结构【必备知识回顾】1.DNA分子的结构：,脱氧核苷酸,脱氧核苷,脱氧核糖,与磷酸,氢键,AT,GC,反向平行,C、H、O、N、P,2.DNA分子的特性：(1)相对稳定性：DNA分子中_交替连接的方式不变，两条链间_的方式不变。,磷酸和脱氧核糖,碱基互补配对,(2)多样性：不同的DNA分子中_数目不同，排列顺序多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有_种。(3)特异性：每种DNA分子都有区别于其他DNA分子的特定的_，代表了特定的遗传信息。,脱氧核苷酸,4n,碱基对排列顺序,3.碱基互补配对原则及相关计算：,DNA碱基互补配对原则是指在DNA分子形成碱基对时，A一定与T配对，G一定与C配对的一一对应关系。推论如下：,(1)双链DNA分子中嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A+G=T+C。简记：“DNA分子中两个非互补碱基之和是DNA分子总碱基数的一半”。,(2)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分子中都相等。设在双链DNA分子中的一条链上A1+T1=n%，则A1+T1=A2+T2=n%，所以A+T=A1+A2+T1+T2=n%。简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。,(3)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倒数。设双链DNA分子中，一条链上，=m，则=m，互补链中=。简记为：“DNA两条互补链中，不配对两碱基之和的比值乘积为1”。,(4)双链DNA分子中，若=b%，则=%。,4.【教材易漏知识】必修2P58“科学技术社会”、P60“思维拓展”：,DNA指纹图谱法的基本操作从生物样品中提取DNA(DNA一般都有部分的降解)，可运用PCR技术扩增出DNA片段或者完整的基因组DNA，然后将扩增出的DNA用合适的限制酶切成DNA片段，利用电泳技术将这些片段按大小分开后，转移至尼龙滤膜上，然后将已标记的DNA探针与膜上具有互补碱基序列的DNA片段杂交，用放射自显影便可获得DNA指纹图谱。,【特别提醒】DNA分子结构的四点提醒(1)DNA初步水解产物是4种脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。(2)相邻的碱基在DNA分子的一条单链中通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”相连接，在DNA的双链之间通过“氢键”相连接。,(3)如果已知A占双链的比例为c%，则A占单链的比例无法确定，但是可以求出其最大值为2c%，最小值为0。(4)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。,【核心素养提升】【典例示范】(2017海南高考)DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA分子中(A+T)/(G+C)与(A+C)/(G+T)两个比值的叙述，正确的是(),A.碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值不同B.前一个比值越大，双链DNA分子的稳定性越高C.当两个比值相同时，可判断这个DNA分子是双链D.经半保留复制得到的DNA分子，后一比值等于1,【素养解读】本题主要考查的核心素养是科学思维，具体表现在两个角度：,【解析】选D。双链DNA分子中A=T、G=C，因此其(A+C)/(G+T)=1，但(A+T)/(G+C)的值不确定，A项错误，D项正确；由于G和C之间有三个氢键，含有的能量高，因此(A+T)/(G+C)的值越小时，双链DNA分子的稳定性越高，B项错误；(A+T)/(G+C)和(A+C)/(G+T)的值相同时，只能推断出4种碱基数目相同，无法判断出这个DNA分子是双链，C项错误。,【母题变式】变式DNA分子的特异性为初步确定某新合成RNA的模板是宿主DNA还是病毒DNA，可以通过比较三者的_(碱基比)来进行推断。,(A+T或U)/(G+C),分析：双链DNA分子中，(A+C)/(G+T)的值始终等于1，不能体现DNA分子的特异性，而(A+T或U)/(G+C)的值能表现DNA分子或RNA分子的特异性。,【高考角度全练】角度一碱基互补配对原则应用1.(2018济南模拟)20世纪50年代初，查哥夫对多种生物DNA做了碱基定量分析，发现(A+T)/(C+G)的比值如下表。结合所学知识，你认为能得出的结论是(),A.猪的DNA结构比大肠杆菌DNA结构更稳定一些B.小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息相同C.小麦DNA中(A+T)的数量是鼠DNA中(C+G)数量的1.21倍D.同一生物不同组织的DNA碱基组成相同,【解析】选D。大肠杆菌DNA中(A+T)/(C+G)的比值小于猪的，说明大肠杆菌DNA所含CG碱基对的比例较高，而CG碱基对含三个氢键，因此大肠杆菌DNA稳定性高于猪的，故A项错误；虽然小麦和鼠的(A+T)/(C+G)比值相同，但不能代表二者的碱基序列与数目相同，故B、C项错误；同一生物的不同组织所含DNA的碱基序列是相同的，因此DNA碱基组成也相同，故D项正确。,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()导学号14120124,【解题指南】解答本题的关键：(1)根据碱基互补配对的原则，推出坐标中纵轴与横轴之间的关系。(2)借助特殊值法判断。,【解析】选C。本题主要考查对DNA分子碱基互补配对原则的理解。双链DNA分子中，(A+C)/(T+G)一定等于1，故A项错误；当一条链中(A1+C1)/(T1+G1)=1时，其互补链中存在(A2+C2)/(T2+G2)=(T1+G1)/(A1+C1)=1，B项错误；在DNA分子中，存在(A1+T1)/(G1+C1)=(A2+T2)/(G2+C2)=(A+T)/(G+C)，故C项正确、D项错误。,角度二DNA的结构与特性3.(2018邢台模拟)如图表示双链DNA分子的结构，有关叙述正确的是(),A.表示胸腺嘧啶脱氧核苷酸B.每个磷酸均连接着两个脱氧核糖C.DNA复制时，解旋酶断裂的是处的化学键D.碱基C和G的比例越大，该DNA片段热稳定性越高,【解析】选D。由一个脱氧核苷酸的脱氧核糖、胸腺嘧啶与另一个脱氧核苷酸的磷酸构成，不能表示胸腺嘧啶脱氧核苷酸，A错误；位于每条链首端的磷酸只连接着一个脱氧核糖，B错误；DNA复制时，解旋酶断裂的是处的氢键，C错误；含有氢键数量越多，双链DNA分子的热稳定性越高，在一个双链DNA分子中，,碱基对G与C之间有三个氢键，A与T之间有两个氢键，因此碱基C和G的比例越大，DNA片段热稳定性越高，D正确。,【易错提醒】(1)分析DNA结构模式图要从点(脱氧核苷酸)、线(脱氧核苷酸链)、面(DNA平面结构)和体(双螺旋结构)四个层次分析。(2)解答此类问题时要明确相邻碱基间的连接方式、碱基对与氢键的数量关系等方面的知识。,【加固训练】1.(2018天津模拟)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)子链中T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则在链的互补链(链)中，T和C分别占(链)碱基总数的()A.32.9%和17.1%B.31.3%和18.7%C.18.7%和31.3%D.17.1%和32.9%,【解析】选B。由于整个DNA分子中G+C=35.8%，则每条链中G+C=35.8%，A+T=64.2%；由于链中T与C分别占链碱基总数的32.9%和17.1%，由此可以求出链中G=18.7%、A=31.3%，则其互补链链中T和C分别占链碱基总数的31.3%和18.7%。,2.(2018福州模拟)一对同源染色体上的DNA分子之间一般不同的是()A.相邻核苷酸之间的连接方式B.碱基种类C.(A+G)/(T+C)的比值D.碱基序列,【解析】选D。相邻核苷酸之间是通过磷酸二酯键连接的，因此连接的方式相同，A错误；组成DNA分子的碱基有A、G、T、C四种，B错误；在双链DNA分子中，因C=G、A=T，所以(A+G)/(T+C)=1，C错误；不同DNA分子的碱基序列不同，D正确。,3.(2018邯郸模拟)下面关于DNA分子结构的叙述中，错误的是()A.每个双链DNA分子含有4种脱氧核苷酸B.每个核糖上均连接着1个磷酸和1个碱基C.每个DNA分子的碱基数=磷酸数=脱氧核糖数D.双链DNA分子中的一段若含有40个胞嘧啶，就一定会同时含有40个鸟嘌呤,【解析】选B。DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，每个DNA分子中通常都会含有4种脱氧核苷酸；在DNA分子中，一般情况下每个脱氧核糖上连接2个磷酸和1个碱基；1分子脱氧核苷酸由1分子碱基、1分子磷酸和1分子脱氧核糖组成，因此DNA中碱基数=磷酸数,=脱氧核糖数；双链DNA分子中胞嘧啶与鸟嘌呤进行碱基互补配对，二者数量相同，因此该DNA分子片段上有40个鸟嘌呤。,考点二DNA分子的复制【必备知识回顾】1.概念：以_为模板，合成子代DNA的过程。2.时间：有丝分裂_、减数第一次分裂前的_。,DNA两条链,间期,间期,3.过程：,能量,解旋,两条螺旋的双链,脱氧核苷酸,DNA聚合酶,双螺旋结构,4.特点：(1)复制方式为_。(2)边解旋边复制。5.DNA分子精确复制的原因：(1)DNA分子的_结构提供精确的模板。(2)_保证复制精确进行。,半保留复制,双螺旋,碱基互补配对原则,6.意义：使_从亲代传给子代，保持了遗传信息的_。7.研究DNA复制的常用方法：同位素示踪法和离心法，常用_标记，通过离心在试管中形成不同位置的DNA条带。,遗传信息,连续性,3H、15N,8.DNA复制过程中的数量关系：DNA复制为半保留复制，若将亲代DNA分子复制n代，其结果分析如下：,(1)子代DNA分子数为_个。含有亲代链的DNA分子数为_个。不含亲代链的DNA分子数为_个。含子代链的DNA分子数为_个。(2)子代脱氧核苷酸链数为_条。亲代脱氧核苷酸链数为_条。新合成的脱氧核苷酸链数为_条。,2n,2,2n-2,2n,2n+1,2,2n+1-2,(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，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为_个。第n次复制所需该脱氧核苷酸数为_个。,m(2n-1),m2n-1,9.利用图示法理解细胞分裂与DNA复制相结合的知识(假设细胞中含有1对同源染色体)：,规律总结：DNA复制与细胞分裂中子细胞标记情况分析。最后形成的4个子细胞有三种组合：第一种情况：2个细胞是，2个细胞是。第二种情况：4个细胞都是。第三种情况：2个细胞是，1个细胞是，1个细胞是。,DNA复制与细胞分裂中染色体标记情况分析：若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。,【特别提醒】DNA复制相关计算的四个易错点(1)复制次数：“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别：前者包括所有的复制，后者只指最后一次复制。(2)碱基数目：碱基的数目单位是“对”还是“个”。,(3)复制模板：在DNA复制过程中，无论复制几次，含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。(4)关键词：看清是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”等关键词。,【核心素养提升】【典例示范】(2014上海高考)某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次DNA复制复制出的DNA子链，以黑色表示第二次DNA复制复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是(),【素养解读】本题主要考查的核心素养是科学思维，具体表现在两个方面：,【解析】选D。亲本DNA双链用白色表示，DNA复制方式是半保留复制，因此复制一次后得到的2个DNA分子只含有白色和灰色，而第二次复制得到的4个DNA分子是以这2个DNA分子的4条链为模板合成的，都含有黑色的DNA子链，故D选项正确。,【母题变式】变式1图形转换从下图中可看出，真核生物的DNA复制除了边解旋边复制的特点外，还有什么特点？,提示：多起点双向复制、不同复制起点不是同步的。,变式2DNA复制过程中的数量关系该亲本双链DNA分子连续复制n次后的产物中，不含有白色DNA子链的DNA分子数为_个。,2n-2,【高考角度全练】角度一DNA分子复制过程及特点1.(2018黄山模拟)真核细胞某生理过程如图所示，下列叙述正确的是导学号14120125(),A.酶1可使磷酸二酯键断裂，酶2可催化磷酸二酯键的形成B.a链和b链的方向相反，a链与c链的碱基序列互补配对C.该图表示DNA半保留复制过程，遗传信息传递方向是DNARNAD.c链和d链中G+C所占比例相等，该比值越大DNA热稳定性越高,【解析】选D。酶1是解旋酶，作用是使氢键断裂，A错误；a链和c链均与b链碱基互补配对，因此a链与c链的碱基序列相同，B错误；DNA复制过程中遗传信息传递方向是DNADNA，C错误；c链和d链中的碱基是互补配对的，A与T之间以两个氢键连接，G与C之间以三个氢键连接，G+C所占比例越大，DNA分子的热稳定性越高，因此c链和d链中G+C所占比例相等，该比值越大DNA热稳定性越高，D正确。,角度二DNA复制相关计算2.(2018鹤壁模拟)某基因(14N)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，得到的结果如图甲；然后加入解旋酶再离心，得到的结果如图乙。则下列有关分析正确的是导学号14120126(),A.X层中的基因只含14N标记，Y层中的基因只含15N标记B.W层中含15N标记的胞嘧啶3150个C.W层与Z层的核苷酸数之比为14D.X层中含有的氢键数是Y层的3倍,【解析】选B。X层中的基因中含14N标记和15N标记，Y层中的基因只含15N标记，A错误；W层中含15N标记的胞嘧啶=4507=3150个，B正确；W层与Z层的核苷酸数之比为(82-2)2=71，C错误；X层中的基因含14N标记和15N标记，共有2个DNA分子，而Y层中的基因只含15N标记，共有6个DNA分子，所以Y层中含有的氢键数是X层的3倍，D错误。,3.(2018天津七校联考)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的链占1/8D.子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是23,【解析】选A。在14N培养基中连续复制4次，得到24=16个DNA分子，32条链，其中含14N的DNA占100%，含15N的链有2条，占1/16，A项正确、C项错误；根据已知条件，每个DNA分子中腺嘌呤脱氧核苷酸有(1002-602)2=40个，复制过程中消耗A为40(24-1)=600个，B项错误；每个DNA分子中嘌呤和嘧啶互补相等，两者之比是11，D项错误。,【方法技巧】图解DNA分子的半保留复制,角度三DNA复制与细胞分裂4.(2018长沙模拟)用32P标记了玉米体细胞(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，在第二次细胞分裂完成后每个细胞中被32P标记的染色体条数是导学号14120127()A.0条B.20条C.大于0条小于20条D.以上都有可能,【解析】选D。第一次细胞分裂完成后形成的细胞中，DNA双链均是一条链含有32P，另一条链不含32P，第二次细胞分裂的间期，染色体复制后每条染色体上都是一条染色单体含32P，一条染色单体不含32P，有丝分裂后期，姐妹染色单体分离，如果含32P的20条染色体同时移向细胞的一极，不含32P的20条染色体同时移向细胞的另一极，则产生的子细胞中被32P标记的,染色体条数分别是20条和0条；如果移向细胞两极的20条染色体中既有含32P的，也有不含32P的，则形成的子细胞中被32P标记的染色体条数大于0条小于20条。,【易错提醒】本题易错选B。错因在于未能全面分析着丝点分裂后染色体的移动情况。染色体着丝点分裂后形成的两条子染色体移向哪一极是“随机”的，故移向同一极的染色体其双链DNA所带的放射性状况应由每条染色体的两条染色单体如何移动决定，不要将所有染色体的染色单体移动“统一”看待。,【加固训练】1.(2018衡阳六校联考)细菌在15N培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后移入14N培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA经高速离心分离，图为可能的结果。下列叙述错误的是(),A.子一代DNA应为B.子二代DNA应为C.子三代DNA应为D.亲代的DNA应为,【解析】选C。由于DNA分子的复制是半保留复制，因此依据这一特点来分析，为亲代DNA，为子一代DNA，为子二代DNA，为子三代DNA，故C项错误。,2.(2018龙岩模拟)果蝇的体细胞中含有8条染色体。现有一个果蝇体细胞，它每条染色体的DNA双链都被32P标记。如果把该细胞放在不含32P的培养基中培养，使其连续分裂，那么将会在第几次细胞分裂中出现每个细胞的中期和后期都有8条染色体被32P标记()A.第1次B.第2次C.第3次D.第4次,【解析】选B。由于DNA的复制是半保留复制，在第一次有丝分裂结束后，果蝇的体细胞中均含有8条染色体，8个DNA，每个DNA的2条链中均含1条标记链和一条非标记链。在第二次有丝分裂时，间期复制完成时会有16个DNA，但是这16个DNA中，有8个DNA均是含1条标记链和一条非标记链，另外8个DNA均含非标记链；,中期由于着丝点没有分裂，每条染色体上有2个DNA，一个DNA含1条标记链和一条非标记链，另一个DNA只含非标记链，所以在中期会有8条染色体有标记；后期着丝点分裂，每条染色体上的DNA随着姐妹染色单体的分开而分开，形成16条染色体，其中只有8条含有标记，这8条染色体中的DNA是含1条标记链和一条非标记链。故B项正确。,3.(2018河南百校联考)下图中图1是DNA的某一片段，图2是DNA复制过程示意图。下列相关叙述中，错误的是(),A.图1中所示的DNA片段有两个游离的磷酸基团B.图1中的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸C.据图2可知DNA的复制过程需要消耗ATPD.图2中DNA聚合酶的作用是催化碱基对间氢键的形成,【解析】选D。图1中每条脱氧核苷酸链的5端有一个游离的磷酸基团，所以图1中含有两个游离的磷酸基团，A正确；由于图1中是胞嘧啶，所以的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸，B正确；由图2可知，DNA的复制过程需要消耗ATP，C正确；DNA聚合酶的作用是催化相邻脱氧核苷酸间磷酸二酯键的形成，而不是氢键的形成，D错误。,4.(2018唐山保定联考)BrdU能替代T与A配对而渗入新合成的DNA链，植物根尖分生组织放在含有BrdU的培养基中分别培养到第一、第二个细胞周期的中期。下列有关说法中，不正确的是(),A.1条染色体形成2条染色单体的同时，DNA也完成了复制B.1个DNA复制2次所产生的DNA分别位于4条染色单体上C.第一个细胞周期的中期，每条染色体均有1个DNA的2条脱氧核苷酸链都含BrdUD.第二个细胞周期的中期，均有一条染色体的1个DNA只有1条脱氧核苷酸链含BrdU,【解析】选C。1条染色体形成2条染色单体的同时，DNA也完成了复制，A正确；1个DNA复制2次所产生的DNA分别位于4条染色单体上，B正确；第一个细胞周期的中期，DNA分子只复制一次，根据DNA分子半保留复制特点，每条染色体均有1个DNA的1条脱氧核苷酸链含BrdU，C错误；到第二个细胞周期的中期，DNA分子进行了2次半保留复制，均有一条染色体的1个DNA只有1条脱氧核苷酸链含BrdU，D正确。,考点三基因是有遗传效应的DNA片段【必备知识回顾】染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系：,一个,或两个,脱氧核苷酸排,列顺序,【特别提醒】关于基因概念的理解误区不是所有的DNA片段都是基因，基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将不同的基因分隔开。,【核心素养提升】【典例示范】(2018石家庄模拟)如图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图，有关叙述正确的是(),A.R基因中的全部脱氧核苷酸序列都能编码蛋白质B.R、S、N、O互为非等位基因C.果蝇的每个基因都是由成百上千个核糖核苷酸组成的D.每个基因中有一个碱基对的替换，都会引起生物性状的改变,【素养解读】本题主要考查的核心素养是科学思维，具体表现在两个角度：,【解析】选B。R基因中的脱氧核苷酸序列不一定都能编码蛋白质，如非编码区和内含子不能编码蛋白质；R、S、N、O控制果蝇不同的性状，互为非等位基因；基因的基本组成单位是脱氧核苷酸；基因中有一个碱基对的替换，由于密码子的简并性，密码子决定的氨基酸不一定变化；如果密码子所决定的氨基酸有,所改变，将导致蛋白质组成的变化以及其空间