高中生物 3.2～4DNA分子的结构 DNA的复制·基因是有效遗传效应的DNA片段配套课件 新人教版必修2.ppt

第2 4节dna分子的结构 dna的复制 基因是有遗传效应的dna片段 一 dna分子的结构 1 基本单位 磷酸 脱氧核糖 腺嘌呤 腺嘌呤脱氧核苷酸 2 平面结构3 空间结构 规则的 结构 磷酸 脱氧核糖 碱基对 碱基互补配对 双螺旋 点拨 碱基a与t之间形成两个氢键 g与c之间形成三个氢键 含氢键越多 结构越稳定 即含g c 或c g 碱基对的比例越大 结构越稳定 二 dna分子的复制 1 概念 以 为模板 合成子代dna的过程 2 时间 3 亲代dna 有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期 解旋后两条母链 游离的4种脱氧核苷酸 atp dna聚合酶 解旋 dna聚合 5 方式 6 特点 7 意义 使遗传信息 保持了 半保留复制 边解旋边复制 从亲代传给子代 遗传信息的连续性 三 基因 有遗传效应的dna片段 d c b a 1 据图 写出基因与染色体的关系 基因在染色体上呈 排列 2 将代表下列结构的字母填入图 中的相应横线上 a 染色体 b dna c 基因 d 脱氧核苷酸 3 基因的实质 具有 的 片段 线性 遗传效应 dna 点拨 基因是遗传的基本结构和功能单位 其主要载体是染色体 原核生物以及线粒体和叶绿体中也存在基因 但不与蛋白质结合 思维判断 1 dna的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构 分析 dna即脱氧核糖核酸 是由两条脱氧核苷酸链反向平行盘绕而成的双螺旋结构 rna则是由核糖核苷酸组成的 2 dna双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的 分析 脱氧核糖和磷酸交替连接 排列在外侧形成dna双螺旋结构的基本骨架 碱基排列在内侧 且遗传信息蕴藏在碱基排列顺序中 3 dna上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则 即a u g c 分析 dna上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则 dna中的碱基有4种 即a t g c 形成的碱基对为a t t a c g g c 其中a t间有2个氢键 g c间有三个氢键 4 构成基因的碱基总数与dna分子的碱基总数相等 分析 基因是具有遗传效应的dna片段 dna中还含有非基因片段 无论基因片段还是非基因片段均是由碱基组成的 因此 dna分子中的碱基总数多于基因中的碱基总数 5 经过dna复制得到的子代dna是由亲代dna链和复制的新链随机结合而成的 分析 dna复制的特点是半保留复制 即每一个子代dna是由新复制的每条新链与其对应的模板链盘绕成的 而不是亲代dna链和复制的新链随机结合而成的 dna的结构模式图解读 1 基本组成单位 脱氧核苷酸组成成分 每分子含有磷酸 脱氧核糖和含氮碱基各1个 1 磷酸 每个dna片段中 游离的磷酸基团有2个 2 碱基 共有4种 分别是a 腺嘌呤 t 胸腺嘧啶 g 鸟嘌呤 c 胞嘧啶 3 脱氧核糖 属于五碳糖 2 结构中的化学键 1 氢键 配对的碱基间形成碱基对 通过氢键相连 可用dna解旋酶断裂 也可用高温断裂 2 磷酸二酯键 连接磷酸和相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖的化学键 可用限制酶切断 可用dna连接酶或dna聚合酶连接 3 结构特点 1 稳定性 dna中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变 两条链间碱基互补配对的方式不变 2 多样性 dna分子中碱基对排列顺序多种多样 3 特异性 每种dna有别于其他dna的特定的碱基排列顺序 4 水解产物及氢键数目计算 1 dna水解产物 初步水解产物是脱氧核苷酸 彻底水解产物是磷酸 脱氧核糖和含氮碱基 2 氢键数目计算 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 高考警示钟 案例 在dna分子的一条单链中相邻的碱基a与t通过什么连接 正确答案 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 错误答案 氢键分析 受思维定势的影响 未注意 一条单链中相邻的碱基a与t 看到a与t的连接就认为是氢键 实际上dna分子两条单链上的碱基a与t通过氢键连接 一条单链中的相邻碱基a与t通过 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 连接 典例训练1 如图为dna分子的结构示意图 对该图的正确描述是 a 和 相间排列 构成了dna分子的基本骨架b 构成胞嘧啶脱氧核苷酸c 当dna复制时 dna连接酶催化 的形成d dna分子中 依次代表a g c t 解题指南 1 考查实质 dna分子的组成及结构 2 解题关键 正确识别dna结构的平面图 明确dna结构中一个完整基本单位的组成部分 如图中 和下方的磷酸基团属于一个基本单位 解析 选d 结构图中 分别表示磷酸 脱氧核糖 胞嘧啶 磷酸和脱氧核糖的相间排列构成了dna分子的基本骨架 图中 不是同一个脱氧核苷酸分子的成分 其中磷酸是上面一个脱氧核苷酸的组成成分 是氢键 在dna复制时 当dna聚合酶把脱氧核苷酸连接在一起后 碱基之间的氢键不需要酶的催化作用就可以形成 根据碱基互补配对原则 dna分子中 依次代表a g c t 变式备选 20世纪90年代 cuenoud等发现dna也有酶催化活性 他们根据共有序列设计并合成了由47个核苷酸组成的单链dna e47 它可以催化两个底物dna片段之间的连接 下列有关叙述正确的是 a e47中 嘌呤碱基数一定等于嘧啶碱基数b 在e47分子中 碱基数 脱氧核苷酸数 脱氧核糖数c e47作用的底物和dna聚合酶作用的底物是相同的d 在e47分子中 每个脱氧核糖上均连有一个磷酸和一个含氮的碱基 解析 选b 根据题意 由于e47分子是单链的 嘌呤碱基数不一定等于嘧啶碱基数 a错误 无论是单链还是双链dna分子 其基本单位都是脱氧核苷酸 每个脱氧核苷酸分子由一个碱基 一个脱氧核糖和一分子磷酸组成 故b正确 e47作用的底物和dna连接酶作用的底物是相同的 c错 在单链dna分子中 除其中一端外 每个脱氧核糖上均连有两个磷酸和一个含氮的碱基 d错 变式备选 在dna分子双螺旋结构中 腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有2个氢键 胞嘧啶与鸟嘌呤之间有3个氢键 现有四种dna样品 根据样品中碱基的百分含量判断最有可能来自嗜热菌 生活在高温环境中 的是 a 含胸腺嘧啶32 的样品b 含腺嘌呤17 的样品c 含腺嘌呤30 的样品d 含胞嘧啶15 的样品 解析 选b 温度过高dna分子易受到破坏 dna分子的稳定性强弱与分子中氢键的多少有一定的关系 即在高温环境中的嗜热菌体内的dna较稳定 与其含较多的氢键有关 选项中只有b项dna分子中a t或t a碱基对较少 因而g c或c g碱基对较多 氢键总数也相对较多 dna分子及复制过程中的相关计算1 有关dna的碱基计算根据a t g c 图示如下 链 a g c t t c c m 链 t c g a a g g m则 1 简记为 配对的两碱基之和在单 双链中所占比例相等 且以 链为模板合成的rna中简记为 dna两互补链中 不配对两碱基和的比值乘积为1 4 在一个双链dna分子中 某碱基占碱基总数的百分数等于每条链中该碱基所占比例的平均值 5 dna分子中 脱氧核苷酸数 脱氧核糖数 磷酸数 含氮碱基数 2 有关dna复制的计算dna的复制为半保留复制 一个dna分子复制n次 则有 1 子代dna分子数为 2n个 含有亲代链的dna分子数为 2个 不含有亲代链的dna分子数为 2n 2 个 2 子代脱氧核苷酸链数为 2n 1条 亲代脱氧核苷酸链为 2条 新合成的脱氧核苷酸链为 2n 1 2 条 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m 2n 1 个 第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m 2n 1 技巧点拨台 dna分子复制n次后的计算将含有15n的dna分子放在含有14n的培养基上培养 复制n次 则 1 含14n的dna有2n个 只含14n的dna有 2n 2 个 做题时应看准是 含 还是 只含 2 复制n次 含15n的dna始终是2个 占总dna数的比例是2 2n 3 子代dna分子的链中 总链数为2n 2 2n 1条 模板链始终是2条 做题时 应看准是 dna分子数 还是 链数 典例训练2 2012 威海模拟 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分子在含14n的培养基中连续复制四次 其结果不可能是 a 含有15n的dna分子占1 8b 含有14n的dna分子占7 8c 消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个d 产生了16个dna分子 解题指南 1 知识储备 1 dna复制过程中产生的含有亲代链和新链的子代dna的数量计算 2 dna复制过程中所需原料的计算 2 解题关键 1 明确dna复制过程中 无论复制多少次 产生的子代dna中总有2个dna含有亲代模板链 2 区分所求的数量是指dna数还是链数 解析 选b 由于dna的复制是半保留复制 经过四次复制形成16个dna分子 有2个dna分子中一条链含有15n 另一条链含有14n 其余14个dna分子两条链全部含有14n 该dna分子中含有胞嘧啶60个 由此计算出含有鸟嘌呤60个 腺嘌呤和胸腺嘧啶各有40个 复制四次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40 24 1 600个 变式训练 已知某dna分子含有1000个碱基对 其中一条链上a g t c 1 2 3 4 该dna分子连续复制2次 共需要鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数是 a 600个b 900个c 1200个d 1800个 解析 选d 根据题意 可计算出此dna分子含有g 600个 复制2次 形成4个dna分子 共有g 2400个 减去原dna分子中600个 剩余1800个 即为所求 变式备选 在一个密闭的容器里 用含有同位素13c的脱氧核苷酸合成一个dna分子 然后加入普通的含12c的脱氧核苷酸 经n次复制后 所得dna分子中含12c的脱氧核苷酸链数与含13c的脱氧核苷酸链数之比是 a 2n 1b 2n 2 nc 2n 1 1d 2n 2 2 解析 选c 亲代dna分子是两条链都含13c的dna分子 新形成的脱氧核苷酸链中含12c 一个双链dna分子复制n次形成2n个dna分子 2 2n条脱氧核苷酸链 其中只有2条原来的母链 含13c 所以含12c的脱氧核苷酸链数为2 2n 2 所以该题比例为 2 2n 2 2 即 2n 1 1 染色体 dna 基因和脱氧核苷酸的关系1 四者关系图 2 四者关系分析 分析图示 回答有关问题 a磷酸 b糖 c d e基因 f g h染色体 1 图中b是 c是 d是 f是 g是 2 通常情况下 1条h中含有 个f 1个f中含有 个e 1个e中含有 个d 3 图中 中的遗传信息通过复制传递给后代 其复制过程严格遵循 原则 解题指南 1 考查实质 染色体的组成以及基因 dna和染色体的关系 2 解题关键 明确染色体的成分之一是dna dna上含有许多基因 基因的碱基排列顺序代表遗传信息 解析 dna的基本组成单位是脱氧核苷酸 它由1分子磷酸 1分子脱氧核糖和1分子含氮碱基组成 1条染色体上通常情况下含有1个dna分子 1个dna分子上有许多个基因 1个基因由成百上千个脱氧核苷酸组成 e中的遗传信息通过复制传递给后代 复制过程中严格遵循碱基互补配对原则 答案 1 脱氧核糖含氮碱基脱氧核苷酸dna蛋白质 2 1许多成百上千 3 e碱基互补配对 变式备选 下列关于基因 遗传信息的描述 错误的是 a 基因在染色体上呈线性排列 染色体是基因的主要载体b 遗传信息可以通过dna复制传递给后代c 互为等位基因的两个基因肯定具有相同的碱基数量d 遗传信息是指dna分子的脱氧核苷酸的排列顺序 解析 选c 基因是具有遗传效应的dna片段 是控制生物性状的结构和功能单位 基因在染色体上呈线性排列 染色体是基因的主要载体 等位基因是通过基因突变产生的 发生了碱基对的增添 缺失或替换 因此互为等位基因的两个基因不一定具有相同的碱基数量 题干信息的转化和利用 探究外界因素对dna复制的影响 案例 2011 浙江高考 为了探究某物质 x 的作用 研究者提出了以下实验思路 1 实验分组 甲组 培养液 y细胞 3h tdr 3h标记的胸腺嘧啶脱氧核苷 生理盐水乙组 培养液 y细胞 3h tdr x 用生理盐水配制 每组设置若干个重复样品 2 分别测定两组的crd 细胞内的放射性强度 求每组的平均值 3 将各样品在适宜条件下培养合适时间后 测定其crd 求每组平均值并进行统计分析 提示与说明 答题时用x crd 3h tdr表示相关名词 y细胞是能增殖的高等动物体细胞 请回答 1 实验目的 2 预测实验结果及结论 3 实验中采用3h tdr的原因 命题人透析 1 题干信息的迁移和突破 根据提示 3h tdr是3h标记的胸腺嘧啶脱氧核苷 推知3h tdr是合成dna的原料 根据提示 y细胞是能增殖的高等动物体细胞 推知该实验中y细胞进行细胞增殖 dna合成 时crd的大小代表了细胞增殖 dna合成 的速率 2 实验目的的确定 比较两组实验可知 自变量是加不加x 因变量是y细胞增殖 dna合成 的速率 而探究的问题描述一般是 探究随自变量的变化 因变量如何变化 或 探究自变量对因变量的影响 所以 该实验的目的就是探究x对y细胞增殖 dna合成 的影响 3 预测实验结果及结论时的关键点 明确实验的观察现象 该实验观察到的实验现象是crd值 预测实验可能出现的几种情况 乙组crd 甲组 乙组 甲组或乙组 甲组 得出结论 x对y细胞的增殖有促进作用 无影响或有抑制作用 标准答案 1 探究x对y细胞增殖 dna合成 的影响 2 如果乙组crd明显高于甲组 说明x对y细胞增殖 dna合成 有促进作用 如果乙组crd与甲组基本相同 说明x对y细胞增殖 dna合成 无影响 如果乙组crd明显低于甲组 说明x对y细胞增殖 dna合成 有抑制作用 3 3h tdr是合成dna的原料之一 可根据crd的变化来判断细胞增殖 dna合成 的情况 阅卷人点评 得分要点 1 必须体现自变量 x 与因变量 细胞增殖 dna合成 2 必须体现 甲组和乙组的比较 及 促进 抑制 无影响 3 必须体现 合成dna的原料 失分案例 1 答为 探究x的作用 错误原因是没有写明因变量 2 答案不全 只答出预测的实验结果而没有写出结论 或只写了结论而无结果预测 1 遗传信息是指 a 有遗传效应的脱氧核苷酸序列b 核苷酸c 氨基酸序列d 脱氧核苷酸 解析 选a dna是主要的遗传物质 其脱氧核苷酸的排列顺序就包含着遗传信息 实质上遗传信息就是基因的脱氧核苷酸序列 2 某dna分子片段中 胞嘧啶有240个 占全部碱基的30 则该片段中腺嘌呤有 a 240个b 160个c 800个d 48个 解析 选b 在dna分子中 由于遵循碱基互补配对原则 即a t g c 故当胞嘧啶有240个 占全部碱基的30 时 此片段的碱基数为240 30 800个 腺嘌呤和胸腺嘧啶各占20 通过计算可求得其分别含有160个 3 用15n标记的dna分子 放入含14n的培养基中进行复制 当测得含有15n的dna分子数为12 5 时 该dna分子的复制次数是 a 1b 2c 3d 4 解析 选d 本题考查dna的复制特点 dna复制为半保留复制 含15n的dna分子在14n培养基中复制n次 则形成2n个dna分子 其中含15n的dna分子占2 2n 已知2 2n 12 5 则n 4 4 2012 无锡模拟 如图为真核细胞dna复制过程的模式图 据图分析 下列相关叙述错误的是 a 由图示得知 dna分子复制的方式是半保留复制b dna解旋酶能使双链dna解开 且需要消耗atpc 从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的d dna在复制过程中先全部解旋 再复制 解析 选d 由图示得知 模板链与新合成的链结合形成一个新的dna分子 dna分子复制的方式是半保留复制 a项正确 dna解旋酶能使双链dna解开 且需要消耗atp b项正确 从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的 c项正确 dna分子的复制是边解旋边复制 d项错误 5 多选 用15n标记细菌的dna分子 再将它们放入含14n的培养基中连续繁殖四代 a b c为三种dna分子 a只含15n b同时含14n和15n c只含14n 则如图所示这三种dna分子的比例错误的是 解析 选a b c 假设亲代dna分子为n个 则繁殖四代后 dna分子总数为16n 其中 只含15n的dna分子为0个 同时含14n和15n的dna分子为2n个 只含14n的dna分子有14n个 则它们呈现的比例如d图所示 6 据图回答 1 该图表示的生理过程是 该过程主要发生在细胞的 部位 2 图中的1 2 3 4 5分别是 3 假如经过科学家的测定 a链上的一段 m 中的a t c g为2 1 1 3 能不能说明该科学家的测定是错误的 原因是 4 如果以a链的m为模板 复制出的b链碱基比例应该是 解析 本题考查dna的结构 dna的半保留复制以及碱基互补配对原则 dna是双螺旋结构 两条脱氧核苷酸链之间的碱基遵循碱基互补配对原则 即a与t c与g配对 所以dna分子中a t g c dna复制是半保留复制 即以dna的两条母链为模板 根据碱基互补配对原则进行碱基互补配对 所以形成的dna子链必定与dna中的一条母链完全相同 新形成的两个dna分子 与亲代dna分子完全相同 答案 1 dna复制细胞核 2 atcct 3 不能在单链中不一定a t g c 4 t a g c 2 1 1 3 实验方法 同位素示踪法的应用 理论指导 1 同位素示踪法 是利用放射性示踪剂 对研究对象进行标记的微量分析方法 2 方法应用 1 标记某元素 追踪其转移途径 如研究光合作用过程中原子的转移轨迹 2 标记化合物 标记特征元素 探究化合物的作用 如用32p和35