高考生物一轮复习 第2单元 第2讲DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段课件 新人教版必修2.ppt

第2讲dna分子的结构 复制及基因是有遗传效应的dna片段 dna双螺旋结构模型的构建 dna分子的结构 对dna分子复制的推测 dna分子复制的过程 说明基因与dna关系的实例 dna片段中的遗传信息 实验 制作dna双螺旋结构模型 知识点一dna分子的结构 磷酸 脱氧核糖 脱氧核苷酸 脱氧核苷酸链 双螺旋 2 3 知识点二dna分子的复制1 对dna分子复制的推测沃森和克里克提出了遗传物质自我复制的假说2 dna分子的复制 1 概念 以亲代dna分子为模板 按 原则 合成子代dna分子的过程 2 过程 解旋 以母链为模板按 原则合成与母链互补的子链 延伸子链 母链 子链盘绕成 3 发生时期 有丝分裂的 和 的间期 随染色体复制而完成的 碱基互补配对 碱基互补配对 双螺旋结构 间期 减数第一次分裂前 4 所需条件 模板 原料 能量 atp 酶 等 5 结果 1个dna分子就形成 完全相同的dna分子 dna分子的两条链 4种游离的脱氧核苷酸 解旋酶 dna聚合酶 2个 边解旋边复制 双螺旋结构 碱基互补配对原则 连续性 基因突变 遗传效应 多 遗传信息 排列顺序 碱基排列顺序 特定的排列 dna 答案 巧记 dna分子结构的 五 四 三 二 一 判一判1 dna初步水解的产物是4种脱氧核苷酸 彻底水解的产物有磷酸 脱氧核糖和碱基 a t g c4种 2 t2噬菌体dna中碱基对的排列顺序是千变万化的 3 dna复制的场所不只是细胞核 4 dna双螺旋全部解链后 开始dna复制 5 单个脱氧核苷酸在dna酶的作用下连接成子链 并且2条子链形成子代dna分子 6 有遗传效应的片段只有dna片段 7 某dna片段中有100个脱氧核苷酸 则可能的排列顺序为2100种 提示5 在dna聚合酶的作用下 而不是dna酶 子代dna是亲代1条模板链和子链形成 7 排列顺序应为4n n指碱基对数 100个 50对 即应为450种 其中 4 有特定含义 代表4种碱基 不能写成2100 一 dna分子的结构与特性1 dna分子结构模式图信息解读 1 每个脱氧核苷酸中 脱氧核糖中1号碳与碱基相连接 5号碳与磷酸相连接 3号碳上的 oh与下一个脱氧核苷酸的磷酸脱水聚合形成磷酸二酯键相连接 如图 2 dna分子特性 1 稳定性 磷酸和脱氧核糖交替连接 排列在外侧构成基本骨架 2 多样性 碱基对多种多样的排列顺序 若某dna分子中有n个碱基对 则排列顺序有4n种 其中n代表碱基对数 3 特异性 每种dna分子都有特定的碱基对排列顺序 代表了特定的遗传信息 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 1 1 1 1 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 c g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 三 基因与脱氧核苷酸 dna和染色体之间的关系 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 并不与蛋白质一起构成染色体 本考点高考命题多以选择题形式出现 考查概念 特点等基础知识较常见 试题难度小 命题频率低 提醒考生要关注与碱基互补配对相关的计算 2014未必不考 典例1 易错题 在一个dna分子中 腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54 其中一条链中鸟嘌呤 胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22 和28 则由该链转录的信使rna中鸟嘌呤占碱基总数的 a 24 b 22 c 26 d 23 破题关键 答案a 单双链转化公式的推导 本题可直接应用公式推导 结合下图 由图知 a1 t1 c1 g1 ma2 t2 g2 c2 m 整个双链dna上的碱基总数为2m 答案 1 30 2 60 3 2 5 4 0 4 5 1 5p 1 研究dna复制的常用方法同位素标记法和离心法 常标记3h 15n 通过离心在试管中形成不同位置的dna条带 2 dna复制的过程 认真分析下面两幅图 及意义标准图 简化图 要点阐释 1 子代dna分子中模板链与另一dna分子中新合成的子链碱基序列完全相同 2 影响细胞呼吸 atp供给 的所有因素都可能影响dna复制 3 体外也可进行 即pcr扩增技术 除满足上述条件外 还应注意温度 ph的控制及引物的加入 3 dna复制过程中的数量关系由于dna分子的复制是一种半保留复制方式 一个dna分子连续进行n次复制 可形成2n个子代dna 其中只有2个dna分子含有最初亲代的母链 图解如下 3 计算原料用量 复制所需的某脱氧核苷酸数 a 2n 1 其中的a为所求的脱氧核苷酸在原来dna 即作模板的亲代dna 分子中的数量 n为复制次数 本考点是高考重点考查的内容之一 从高考试题来看 考查dna的复制主要涉及dna复制过程中的变化 特点 与细胞增殖 遗传和变异等的关系 dna的复制与其他生理过程 如转录 翻译等 的区别等 典例2 2012 山东理综 5 假设一个双链均被32p标记的噬菌体dna由5000个碱基对组成 其中腺嘌呤占全部碱基的20 用这个噬菌体侵染只含31p的大肠杆菌 共释放出100个子代噬菌体 下列叙述正确的是 a 该过程至少需要3 105个鸟嘌呤脱氧核苷酸b 噬菌体增殖需要细菌提供模板 原料和酶等c 含32p与只含31p的子代噬菌体的比例为1 49d 该dna发生突变 其控制的性状即发生改变 破题关键 解析本题主要考查了噬菌体侵染细菌过程的相关知识以及dna分子的有关计算 首先计算得出一个噬菌体dna中鸟嘌呤脱氧核苷酸占30 其数量是5000 2 30 3000个 由一个噬菌体增殖为100个噬菌体 至少需要3000 100 1 2 97 105个鸟嘌呤脱氧核苷酸 a错误 噬菌体侵染细菌的过程中 需要细菌提供原料 能量 酶等条件 但模板是由噬菌体提供的 b错误 根据dna半保留复制的特点可知释放出的100个子代噬菌体中含有32p与只含31p的子代噬菌体分别是2个 98个 比例为1 49 c正确 由于密码子的简并性等原因 dna发生突变 其控制的性状不一定发生改变 d错误 答案c 训练2 2012 湖北 下图是某dna分子的局部结构示意图 请据图回答 1 写出下列图中序号代表的结构的中文名称 2 图中dna片段中碱基对有 对 该dna分子应有 个游离的磷酸基 3 从主链上看 两条单链 从碱基关系看 两条单链 4 如果将14n标记的细胞培养在含15n标记的脱氧核苷酸的培养液中 此图所示的 填图中序号 中可测到15n 若细胞在该培养液中分裂四次 该dna分子也复制四次 则得到的子代dna分子中含14n的dna分子和含15n的dna分子的比例为 5 若该dna分子共有a个碱基 其中腺嘌呤有m个 则该dna分子复制4次 需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为 个 易错点1计算时 乱套公式而出错点拨dna分子相关碱基互补配对演绎出来的各种计算公式是有前提条件的 其前提条件必须确认为 双链dna分子 才成立 否则不成立 判定如下 双链dna分子中a t g c 若出现a t或g c可肯定不是双链dna 若出现 嘌呤 嘧啶 则可肯定不是双链dna分子 可能为 rna 单链dna 或 dna rna 易错点2dna复制结合有丝 减数 分裂时对染色体 单体 的分配去向往往纠缠不清 参见纠错演练2 规避2个易错点 纠错演练 2013 泸州质检 如图为某噬菌体内的某基因结构图 15n标记 该基因由2500个碱基对组成 其中a占全部碱基的20 用这个噬菌体浸染未标记的大肠杆菌 共释放80个子代噬菌体 下列叙述正确的是 1 a 该噬菌体的基因由c h o n p等元素组成 在80个子代噬菌体中 含15n的噬菌体占b 该基因的碱基数 c g a t 2 3 产生80个子代噬菌体至少需要79000个游离的腺嘌呤脱氧核苷酸c dna解旋酶作用于 所示部位 dna聚合酶作用于 所示部位d 若该基因的一个碱基对发生改变 则其控制的性状随即发生改变 答案c 2 易错题 2010 山东理综 7 蚕豆根尖细胞 2n 12 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继续探究 根据题意 如果让其在不含放射性标记的培养基中继续分裂至后期 则其染色体的放射性标记分布情况应该是怎样的 其产生的子细胞中 含3h标记的染色体条数为多少 解析 1 dna复制是半保留复制 蚕豆根尖细胞在含3h标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸 3h t 培养基中完成一个细胞周期 每一个dna分子都有一条脱氧核苷酸链含3h t 然后在不含放射性标记的培养液中培养至中期 每个dna分子复制的两个dna分子存在于同一染色体的两条姐妹染色单体上 其中一个dna分子的一条链含3h t 如下图 继续探究答案 继续分裂至后期时24条染色体应有12条带有放射性 子细胞中含放射性的染色体则为0 12条 答案b 探究dna复制是半保留复制还是全保留复制 可用同位素标记技术和离心处理技术 根据复制后dna分子在试管中的位置即可确定复制方式 1 实验材料 大肠杆菌 2 实验方法 放射性同位素标记技术和离心技术 3 实验假设 dna以半保留的方式复制 4 实验过程 见图 1 大肠杆菌在含15n标记的nh4cl培养基中繁殖几代 使dna双链充分标记15n 2 将含15n的大肠杆菌转移到14n标记的普通培养基中培养 3 在不同时刻收集大肠杆菌并提取dna 间隔的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间 4 将提取的dna进行离心 记录离心后试管中dna位置 5 实验预期 离心后应出现3条dna带 见图 1 重带 密度最大 15n标记的亲代双链dna 15n 15n 2 中带 密度居中 一条链为15n 另一条链为14n标记的子代双链dna 15n 14n 3 轻带 密度最小 两条链都为14n标记的子代双链dna 14n 14n 6 实验结果 与预期的相符 本考点全国新课标卷命题频率低 但并不意味着本考点不重要 一旦命题往往是探究类综合性大题 或者借用同位素标记方法与有丝分裂 减数分裂结合而命题 典例 科学家在研究dna分子复制方式时进行了如图所示的实验研究 已知培养用的细菌大约每20min分裂一次 1 实验一和实验二的作用是 2 从实验三的结果c d可以看出dna分子复制 是 不是 半保留复制 3 如果实验三的结果都为f 则可判断dna分子的复制方式 是 不是 半保留复制 4 如果dna分子的复制方式是半保留复制 某次实验的结果中 结果c比以往实验结果所呈现的带略宽 那么可能的原因是新合成dna单链中的n尚有少部分为 5 如果dna分子的复制方式是半保留复制 与结果d相比 结果e密度带的数量和位置 放射性强度不同的是 带 解析 1 实验一和实验二分别表示14n和15n标记的dna分子的离心结果 其作用是与后面的实验结果形成对照 2 从实验三的结果c d可以看出新形成的dna分子中有的保留了原来dna分子 15n 15n 中的一条链 可见dna分子复制具有半保留复制的特点 3 结果f表明原来被15n标记的dna分子的两条链没有分开 4 中带 为15n 14n 中带 略宽 说明新合成的dna分子之间的相对分子质量有差别 是由dna单链中的n尚有少部分为15n引起的 5 假设原有dna分子数目为n 结果d和结果e都有2n个dna分子为15n 14n 结果d有2n个dna分子为14n 14n 结果e有6n个dna分子为14n 14n 所以与结果d相比 结果e密度带的数量和位置没有变化 放射性强度发生变化的是轻带 答案 1 对照 2 是 3 不是 4 15n 5 没有变化轻 训练 2013 衡阳六校联考 细菌在含15n的培养基中繁殖数代后 细菌dna的含氮碱基皆含有15n 然后再将其移入含14n的培养基中培养 抽取亲代及子代的dna 离心分离 如图 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 答案c 1 2012 福建理综 5 双脱氧核苷酸常用于dna测序 其结构与脱氧核苷酸相似 能参与dna的合成 且遵循碱基互补配对原则 dna合成时 在dna聚合酶作用下 若连接上的是双脱氧核苷酸 子链延伸终止 若连接上的是脱氧核苷酸 子链延伸继续 在人工合成体系中 有适量的序列为gtacatacatg的单链模板 胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸 则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有 a 2种b 3种c 4种d 5种 解析此题考查dna结构的相关知识 在dna双螺旋结构中 碱基a与t g与c分别形成碱基对 胸腺嘧啶双脱氧核苷酸 假定用t 表示 应与a配对形成氢键 故碱基序列为gtacatacatg的单链模板在正常脱氧核苷酸环境中会生成如下双链dna分子 gtacatacatgcatgtatgtac 双脱氧核苷酸会使子链合成终止 因此当dna复制时若加入胸腺嘧啶双脱氧核苷酸 t 可能会在 位置替换碱基t而形成4种异常dna片段 故可形成5种dna分子 答案d 2 2010 江苏单科 1 下列关于核酸的叙述中 正确的是 a dna和rna中的五碳糖相同b 组成dna与atp的元素种类不同c t2噬菌体的遗传信息贮存在rna中d 双链dna分子中嘌呤数等于嘧啶数 解析本题主要考查核酸的组成 结构和功能 dna含有脱氧核糖 rna含有核糖 a项错误 dna和atp都是由c h o n p五种元素组成 b项错误 t2噬菌体遗传物质为dna 故其遗传信息也储存在dna中 c项错误 双链dna嘌呤总和嘧啶碱基互补配对 故两者数量相等 d项正确 答案d 3 2011 浙江理综 31 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