高考生物大一轮 第3章 第2节 DNA分子的结构 第3节 DNA的复制 第4节 基因是有遗传效应的DNA片段配套精讲课件 新人教版必修2.ppt

第2节dna分子的结构第3节dna的复制第4节基因是有遗传效应的dna片段 知识梳理 一 dna分子的结构1 化学组成 1 元素组成 c h o n p 2 基本单位 含氮碱基 磷酸 脱氧核苷酸 脱氧核糖 a t g c 2 平面结构 1 基本骨架 交替连接而成的反向平行长链 2 内侧 碱基对遵循 原则 3 空间结构 规则的 结构 a 或 a c 或c 磷酸 脱氧核糖 t t g g 双螺旋 碱基互补配对 二 dna分子的复制 有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期 细胞核 两条链 4种脱氧核苷酸 atp dna聚合酶 独特的双螺旋结构 碱基互补配对 解旋 半保留复制 边解旋边复制 完全相同 遗传信息 遗传信息 三 基因是有遗传效应的dna片段1 基因与染色体 dna的关系 1 基因与染色体的关系 基因在染色体上呈 排列 2 染色体主要由dna和蛋白质构成 一个dna上有 个基因 构成基因的碱基数 填 大于 小于 或 等于 dna分子的碱基总数 3 基因的本质是有 的dna片段 遗传信息蕴藏在 的排列顺序之中 线性 许多 小于 遗传效应 4种碱基 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 dnac 基因d 脱氧核苷酸 d c b a 盲点判断 1 dna分子的两条核糖核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋结构 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 3 2012 江苏高考t2c 沃森和克里克提出在dna双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数 4 2011 海南高考t16b dna分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的 5 dna复制遵循碱基互补配对原则 新合成的两条子链形成新的dna双链 盲点判断点拨 1 dna分子是由脱氧核苷酸组成的 dna分子的两条脱氧核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋结构 2 dna分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接 排列在外侧 构成基本骨架 碱基排列在内侧 3 沃森和克里克在提出dna双螺旋结构时的依据是a和t的含量总是相等 g和c的含量也相等 4 dna分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基是通过氢键连接的 其中a与t之间为两个氢键 g与c之间为三个氢键 5 dna分子的复制方式为半保留复制 是边解旋边复制 所以子代dna分子中包含一条母链和一条子链 网络概览 考点一dna分子的结构及相关计算1 基本组成单位 脱氧核苷酸 2 结构图解 图解各部分的含义 磷酸 dna分子中绝大多数脱氧核糖都连接2个磷酸 1个dna分子中只有2个游离的磷酸 磷酸二酯键 两个脱氧核苷酸相连的化学键 可用限制酶切断 可用dna连接酶或dna聚合酶连接 脱氧核糖 脱氧核苷酸的组成部分 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 碱基对 a与t g与c分别配对 遵循碱基互补配对原则 氢键 配对的碱基之间通过氢键相连 可用dna解旋酶断裂 也可用高温断裂 碱基a和t之间有2个氢键 g和c之间有3个氢键 脱氧核苷酸 含有磷酸 脱氧核糖和含氮碱基各1个 是dna的基本组成单位 dna初步水解的产物 脱氧核苷酸链 两条反向平行的脱氧核苷酸链盘绕成双螺旋结构 组成dna dna的内侧 由碱基对按不同的顺序排列而成 决定了dna的特异性和多样性 dna的外侧 由脱氧核糖和磷酸交替连接而成 构成了dna的基本骨架 3 dna分子的结构特点 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分子中碱基的排列顺序多种多样 3 特异性 每种dna有别于其他dna的特定的碱基排列顺序 4 dna分子中与碱基互补配对有关的碱基计算 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 简记为 配对的两碱基之和在单双链中所占比例相等 3 设 n 则且以 链为模板合成的rna中简记为 dna两互补链中 不配对的两碱基之和的比值乘积为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 即 思维拓展 dna分子的水解产物及氢键数目 1 dna分子的水解产物 初步水解产物是脱氧核苷酸 彻底水解产物是磷酸 脱氧核糖和四种碱基 2 氢键数目的计算 若碱基对数为n 则氢键数为2n 3n 若已知a有m个 则氢键数为3n m 通关题组 1 dna分子的结构 2014 济南模拟 如图为dna分子部分结构示意图 以下叙述正确的是 a dna的稳定性与 有关 生物体内dna解旋酶 rna聚合酶 dna聚合酶 逆转录酶等可以断开 b 是一个胞嘧啶脱氧核苷酸c dna连接酶可催化 或 键形成d a链 b链的方向相反 骨架是磷酸和脱氧核糖 解题指南 解答本题应关注两个方面 1 正确识别dna的平面结构 2 明确dna结构中一个完整脱氧核苷酸的组成 如图中的 和其下方的磷酸基团组成一个完整脱氧核苷酸 而不是与 组成一个完整脱氧核苷酸 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 a链 b链方向相反 图中 不是同一个脱氧核苷酸分子的组成成分 其中 是上面一个脱氧核苷酸的组成成分 是氢键 生物体内的解旋酶和rna聚合酶可将其断开 并且rna聚合酶和dna聚合酶及逆转录酶分别将核糖核苷酸 脱氧核苷酸 脱氧核苷酸连接成核苷酸链 2 碱基互补配对原则的应用 2014 临沂模拟 某双链dna分子中含有200个碱基 一条链上a t g c 1 2 3 4 则该dna分子 a 四种含氮碱基a t g c 4 4 7 7b 若该dna中a为p个 占全部碱基的 m 2n 则g的个数为c 碱基排列方式共有4200种d 含有4个游离的磷酸 解题指南 解答本题需明确以下两个方面 1 一条链上能发生碱基互补配对的两种碱基的数量比等于另一条链上这两种碱基的数量比的倒数 2 碱基排列方式的种类数是4n 其中n代表碱基对数 解析 选b 该dna分子的一条链上a t g c 1 2 3 4 另一条链上a t g c 2 1 4 3 整个dna分子中a t g c 3 3 7 7 若该dna中a为p个 占全部碱基的则碱基总数为个 则g 该dna分子含有100个碱基对 30个a t碱基对 70个g c碱基对 碱基排列方式为4100种 一个dna分子由两条dna链组成 含2个游离的磷酸 延伸探究 如题目所述 该dna分子中共有几个氢键 为什么 提示 270个 该dna分子中含有30个a t碱基对 70个g c碱基对 其中a t碱基对之间有2个氢键 g c碱基对之间有3个氢键 故共有270个氢键 解题金手指 dna分子结构的分析思路 1 明确dna分子中基本组成单位的连接 在dna分子单链中 两个基本组成单位之间是通过磷酸二酯键相连的 该键也是限制酶 dna连接酶和dna聚合酶的作用部位 如题1c项中dna连接酶只能催化 的形成 2 明确dna分子中磷酸 脱氧核糖和碱基的数目 在整个dna分子中 磷酸 脱氧核糖和碱基三者的数目相同 并且每个dna分子片段中含有2个游离的磷酸 且分别存在于脱氧核苷酸链的一端 如题2d项中游离的磷酸有2个 加固训练 1 2014 合肥模拟 如图为核苷酸链结构图 下列表述不正确的是 a 能构成一个完整核苷酸的是图中的a和bb 图中与每个五碳糖直接相连的碱基有1个c 各核苷酸之间是通过化学键 连接起来的d 若该链为脱氧核苷酸链 从碱基组成上看 缺少的碱基是t 解析 选a 核苷酸是核酸的基本组成单位 每个核苷酸由一分子的磷酸 一分子的五碳糖 一分子的含氮碱基组成 且磷酸连在五碳糖的5号碳原子上 与每个五碳糖直接相连的碱基有且只有1个 核苷酸分子通过磷酸二酯键连接组成核苷酸链 若该链为脱氧核苷酸链 从碱基组成上看 还应含有碱基t 2 2014 汕头模拟 在一个双链dna分子中 碱基总数为m 腺嘌呤数为n 则下列有关叙述正确的是 脱氧核苷酸数 磷酸数 碱基总数 m 碱基之间的氢键数为 一条链中 a t 的数量为n g的数量为 m n a b c d 解析 选d 的等量关系容易判断 对于 需知g与c之间形成3个氢键 a与t之间形成2个氢键 故氢键数为 2n 3 因a t的总量为2n 故一条链中的a t的数量应为n 中计算g的数量有误 应为 考点二dna分子的复制及相关计算1 dna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 影响dna复制的外界条件 3 dna复制的准确性 一般情况下 dna的双螺旋结构和碱基互补配对原则能使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 引起基因突变 2 dna复制的有关计算 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2n个 含有亲代链的dna分子数为2个 不含亲代链的dna分子数为 2n 2 个 含子代链的dna有2n个 2 子代脱氧核苷酸链数为2n 1条 亲代脱氧核苷酸链数为2条 新合成的脱氧核苷酸链数为 2n 1 2 条 高考警示 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 2n 2 个 做题时看准是 含 还是 只含 2 子代dna分子中 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 通关题组 1 dna分子复制的特点 2014 延吉模拟 对某一噬菌体的dna用32p标记 对细菌的氨基酸用15n标记 让已标记的噬菌体去侵染已标记的细菌 最后释放出200个噬菌体 则下列说法正确的是 a 全部噬菌体都有标记的32pb 2个噬菌体含32pc 全部噬菌体都不含15nd 2个噬菌体含15n 解题指南 解答本题的关键是明确以下两点 1 32p标记的dna作为模板 15n标记的氨基酸作为原料 2 dna分子的复制特点为半保留复制 解析 选b 构成子代噬菌体dna和蛋白质的原料都来自细菌 噬菌体在侵染细菌时 把蛋白质外壳留在细菌的外面 进入细菌体内的是dna 然后以自己的dna为模板 利用细菌的脱氧核苷酸合成子代噬菌体的dna 而dna复制是半保留复制 原来标记的dna两条链最多形成两个dna到子代噬菌体内 即有2个噬菌体含有32p 子代噬菌体蛋白质是在噬菌体dna指导下以细菌的氨基酸为原料合成的 因此所有噬菌体均含15n 延伸探究 若将题目中获得的dna全部放在离心管中离心 则试管中出现的密度带的情况是怎样的 提示 由于dna分子不会含有15n标记的氨基酸 只考虑含p情况即可 32p标记的dna放在31p的培养基中最终合成200个dna分子 其中2个dna分子既含32p 也含31p 198个dna分子只含31p 故在试管中的密度带分布为中带2个dna分子 轻带198个dna分子 2 dna分子复制的计算 2014 郑州模拟 用15n标记含有100个碱基对的双链dna分子 其中有胞嘧啶60个 该dna分子在含有14n的培养基中连续复制4次 其结果不可能是 a 含有15n的dna分子占1 8b 复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个c 含有14n的dna分子占7 8d 复制结果共产生16个dna分子 解题指南 解答本题的关键是明确以下两点 1 用15n标记的dna作模板 含14n的培养基为原料 2 该dna分子中含有100个碱基对 即200个碱基 解析 选c dna连续复制4次 形成16个dna分子 其中有2个含15n 所有的dna分子都含14n 最初的dna分子中含腺嘌呤脱氧核苷酸为 2 100 2 60 2 40个 复制4次 共需40 15 600个腺嘌呤脱氧核苷酸 延伸探究 1 该dna复制4次需要g多少个 为什么 提示 900个 该dna分子含c为60个 所以含g为60个 因此复制4次 需要g的个数是 24 1 60 900个 2 该dna分子复制4次后 含有14n的dna链占的比例是多少 为什么 提示 15 16 该dna分子复制4次后 得到16个dna分子 共有32条链 其中含有15n的链有2条 所以含有14n的链占的比例是15 16 解题金手指 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 1 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 2 第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m 2n 1个 加固训练 1 2014 嘉兴模拟 真核细胞内某基因由1000对脱氧核苷酸组成 其中碱基a占20 下列说法正确的是 a 该基因一定存在于染色体上b 该基因的一条脱氧核苷酸链中为3 2c dna解旋酶能催化该基因水解为多个脱氧核苷酸d 该基因复制3次 需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸2800个 解析 选b 真核细胞的细胞质 如线粒体 叶绿体 中也可能含有基因 碱基a占20 则碱基t占20 而g和c分别占30 600个 所以g c与a t的比值在整个dna分子中和在每一条链中都是3 2 dna解旋酶只能作用于氢键 使dna解旋成脱氧核苷酸长链 该基因复制3次 需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数为 23 1 600 4200个 2 2014 郑州模拟 将用15n标记的一个dna分子放在含有14n的培养基中复制n次 则后代中含15n的单链占全部dna单链的比例和含有15n的dna分子占全部dna分子的比例依次是 a 1 2n 1 2nb 1 2n 1 2n 1c 1 2n 1 2n 1d 1 2n 1 1 2n 解析 选b 将用15n标记的一个dna分子放在含有14n的培养基中复制n次 可形成2n个dna分子 2n 1条单链 含15n的单链为2条 含15n的dna分子为2个 故后代中含15n的单链占全部dna单链的比例为2 2n 1 1 2n 含15n的dna分子占全部dna分子的比例为2 2n 1 2n 1 资源平台 基因及其与dna 染色体的关系1 基因 1 从结构上看 基因是dna上特定的片段 一个dna上有许多个基因 基因与dna分子的结构一样 也是由四种脱氧核苷酸按一定顺序排列而成的 也是双螺旋结构 每个基因上的脱氧核苷酸数目及顺序是特定的 基因中碱基排列顺序代表遗传信息 2 从功能上看 基因具有遗传效应 即基因能控制生物的性状 基因是控制生物性状的基本单位 特定的基因决定特定的性状 2 染色体 dna 基因和脱氧核苷酸的关系 3 基因 染色体 蛋白质和性状的关系 典例 分析图示 回答下列问题 1 图中b是 f是 g是 2 1个a与c有两种数量关系 和 每个c含有个d 每个d中可以有个e 3 在e构成的链中间 与1分子g相连接的有分子的f和分子的h 4 遗传信息是d中的排列顺序 5 生物的性状遗传主要通过a上的传递给后代 实际上是通过的排列顺序来传递遗传信息的 解析 1 由于a染色体主要是由dna和蛋白质组成的 因此由题干分析知b是蛋白质 c是dna d由脱氧核苷酸组成且属于dna 所以d为基因 f是含氮碱基 g是脱氧核糖 2 dna未复制时 1条染色体上有1个dna分子 dna复制后 着丝点分裂前 1条染色体上有2个dna分子 所以1个a与c有1 1和1 2两种比例关系 每个c含有很多个d 基因 每个d中可以有成百上千个e 3 在e构成的链中间 与1分子g相连接的有1分子的f和2分子的h 4 遗传信息是d中e 或脱氧核苷酸或f或碱基或碱基对 的排列顺序 5 生物的性状遗传主要通过a上的d 或基因 传递给后代 实际上是通过脱氧核苷酸的排列顺序来传递遗传信息的 答案 1 蛋白质含氮碱基脱氧核糖 2 1 11 2很多成百上千 3 12 4 e 或脱氧核苷酸或f或碱基或碱基对 5 d 或基因 e 或脱氧核苷酸 1 2013 广东高考 1953年watson和crick构建了dna双螺旋结构模型 其重要意义在于 证明dna是主要的遗传物质 确定dna是染色体的组成成分 发现dna如何储存遗传信息 为dna复制机制的阐明奠定基础a b c d 解题指南 dna双螺旋结构模型解释了碱基互补配对及如何形成dna的分子结构 解析 选d 本题考查dna分子结构和功能等知识 噬菌体侵染细菌的实验 肺炎双球菌的转化实验和烟草花叶病毒相关实验证明了dna是主要的遗传物质 故 错误 watson和crick构建dna双螺旋结构模型之前 就已经明确了染色体的组成成分 故 错误 根据dna双螺旋结构模型中脱氧核苷酸的排列顺序 可以发现dna是如何储存遗传信息的 故 正确 他们在构建了dna双螺旋结构模型的基础上 也对dna复制进行了描述 故 正确 2 2014 莆田模拟 关于dna分子结构的叙述中 不正确的是 a dna分子由4种脱氧核苷酸组成b 每个dna分子中 碱基数 脱氧核苷酸数 脱氧核糖数c 双链dna分子中的一段 若含有30个胞嘧啶 就一定会同时含有30个鸟嘌呤d dna分子中每个脱氧核糖上均连接着1个磷酸和1个含氮碱基 解析 选d dna分子由4种脱氧核苷酸组成 分别为腺嘌呤脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸和胞嘧啶脱氧核苷酸 每个dna分子均由完整的脱氧核苷酸组成 每个脱氧核苷酸中碱基数 脱氧核苷酸数 脱氧核糖数 双链dna分子中a t g c 若含有30个胞嘧啶 就一定会同时含有30个鸟嘌呤 dna分子中除两端外 每个脱氧核糖连接着2个磷酸和1个含氮碱基 方法技巧 dna分子的 5 4 3 2 1 5 表示dna分子由5种元素组成 4 表示dna分子由4种脱氧核苷酸组成 也可以说组成dna分子的碱基有4种 3 表示dna分子由3部分组成 也可以说每个脱氧核苷酸由3部分组成 2 表示每个dna分子由2条脱氧核苷酸链组成 1 表示dna分子是一种双螺旋结构 3 2014 郑州模拟 让细菌在含15n的培养基中繁殖数代 使细菌dna的含氮碱基皆含有15n 然后再移入含14n的培养基中培养 抽取亲代及子代的dna经高速离心分离 图中 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 让细菌在含15n的培养基中繁殖数代 使细菌dna的含氮碱基皆含有15n 说明亲代dna分子的两条链均含15n 故 为亲代dna 移入含14n的培养基中培养 若复制一次 由于dna分子的复制特点是半保留复制 所以 为子一代dna 若再复制一次 则会出现两条链均含14n的dna 且两条链均含14n的dna与一条链含14n 一条链含15n的dna数量相等 即为 随着复制次数的增多 两条链均含14n的dna的比例增大 即为 不可能出现 中的情形 延伸探究 若 号试管中 上方dna和下方dna的数量比为15 1 说明亲代dna分子复制了多少次 并解释原因 提示 5次 亲代dna分子的两条链均含15n 无论复制多少次 号试管中下方dna的数量永远是2个 若上方dna和下方dna的数量比为15 1 则上方dna分子数为30个 总dna分子数为32个 所以亲代dna分子复制了5次 4 2014 合肥模拟 7 乙基鸟嘌呤不与胞嘧啶 c 配对而与胸腺嘧啶 t 配对 某dna分子中腺嘌呤 a 占碱基总数的30 其中的鸟嘌呤 g 全