高中生物 3.2、3DNA的分子结构和特点 遗配套课件 浙科版必修2.ppt

第二 三节dna的分子结构和特点 遗传信息的传递 一 dna的分子结构和特点 1 基本单位写出图中各部分结构的名称 磷酸 脱氧核糖 碱基 腺嘌呤 腺嘌呤脱氧核 苷酸 2 平面结构 1 基本骨架 交替连接而成的反而平行长链 2 内侧 遵循 原则 3 碱基对的种类 3 空间结构 规则的 结构 点拨 dna分子结构的记忆方法可用 五 四 三 二 一 记忆 即五种元素 四种碱基对应四种脱氧核苷酸 三种物质 两条长链 一种螺旋 磷酸 脱氧核糖 碱基互补配对 a t 或t a g c 或c g 双螺旋 二 dna的复制1 概念 以 为模板 合成另一条具有 的过程2 时间 有丝分裂间期和 3 模板 条件原料 细胞核中 能量 atp酶 解旋酶 等 酶 酶4 过程 dna两条母链形成子链 新dna分子 亲代的一条dna链 互补碱基的新链 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 dna聚合酶 解旋 dna聚合 5 方式 半保留复制 6 特点 7 意义 使遗传信息从 传给 保持了 点拨 半保留复制的特点 1 新合成的每个dna分子中都保留了原来dna分子中的一条母链 和新合成的一条子链 2 所有子代dna分子所携带的信息完全相同 变异除外 3 复制的准确性并不意味着复制时绝对毫无差错 复制过程中生物的遗传物质也可能发生改变 产生变异 边解旋边复制 亲代 子代 遗传信息的连续性 思维判断 1 一段dna无论有多长 游离的磷酸基团只有2个 分析 dna的两条单链各有一个游离的磷酸基团 但两者所处的位置正好相反 2 正常情况下 一个dna分子复制形成的一个子代dna分子中模板链与另一个子代dna分子中新合成的子链碱基序列完全相同 分析 正常情况下 在dna复制后 一个子代dna分子中模板链与另一个子代dna分子中新合成的子链碱基序列完全相同 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 3 dna复制时需将两条单链完全打开后才可进行 分析 dna分子复制的过程是边解旋边复制 而不是将两条单链完全打开后才可进行 4 dna分子复制只有在细胞核内才能进行 分析 在真核生物中 dna分子复制的场所主要是细胞核内 线粒体 叶绿体中也可进行dna的复制 原核细胞中dna分子复制可发生在细胞质和拟核中 在体外如果提供一定的条件也可进行dna的复制 如pcr技术 dna的分子结构和特性 1 dna分子结构模式图信息解读 1 基本结构 脱氧核苷酸 由磷酸 脱氧核糖 含氮碱基组成 三者之间的数量关系为1 1 1 磷酸 每个dna片段中 游离的磷酸基团有2个 2 水解产物 dna的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 3 dna分子中存在的化学键 氢键 碱基对之间的化学键 可用解旋酶断裂 也可加热断裂 磷酸二酯键 磷酸和脱氧核糖之间的化学键 用限制性核酸内切酶处理可切断 用dna连接酶处理可连接 2 dna分子的特性 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次序 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 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 由于思维定势 看到 a与t连接 就想到氢键 实际上dna分子两条单链上的碱基a与t通过氢键连接 一条单链中相邻的碱基a与t通过 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 连接 典例训练1 在一个双链dna分子中 碱基总数为m 腺嘌呤数为n 则下列有关结构数目正确的是 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 na b c d 解题指南 1 考查实质 本题综合考查了dna分子的组成和结构 2 解题关键 1 根据碱基总数和腺嘌呤数推测出其他碱基数量 2 明确a与t之间有两个氢键 g与c之间有三个氢键 解析 选d dna分子的基本单位是脱氧核苷酸 包括一分子磷酸 一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基 在dna分子中 a与t之间有2个氢键 c与g之间有3个氢键 在dna分子中遵循碱基互补配对原则 即a与t配对 c与g配对 a t c g dna分子中碱基总数为m a n 则g的数量为m 2 n 碱基之间的氢键数为 变式训练 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 dna e47中 嘌呤碱基数一定等于嘧啶碱基数b 在dna e47分子中 碱基数 脱氧核苷酸数 脱氧核糖数c dna e47作用的底物和dna聚合酶作用的底物是相同的d 在dna e47分子中 每个脱氧核糖上均连有一个磷酸和一个碱基 解析 选b 根据题意 由于dna e47分子中是单链 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 一个脱氧核糖和一个磷酸组成 故b正确 dna 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 除一端外 每个脱氧核糖上均连有两个磷酸和一个碱基 d错 卡伽夫法则及相关计算1 卡伽夫法则在dna分子中 a 腺嘌呤 和t 胸腺嘧啶 的分子数相等 g 鸟嘌呤 和c 胞嘧啶 的分子数相等 但a t的量不一定等于g c的量 2 计算规律解题时先画出简图 根据碱基互补配对原则推知规律 1 规律一 因a t c g 故在双链dna分子中 任意非互补碱基之和两两相等 占碱基总数的50 即a g c t a c g t 50 2 规律二 在双链dna分子中 一条链中任意两个不互补的碱基之和的比值为k 则在其互补链中该种碱基之和的比值为其倒数 在整个dna分子中该比值等于1 即 a1 g1 c1 t1 k 则 a2 g2 c2 t2 1 k a g c t 1 3 规律三 在双链dna分子中 一条链中任意两个互补的碱基之和的比值为q 其互补链和整个dna分子中该种比值也为q 即 a1 t1 c1 g1 q 则 a2 t2 c2 g2 q a t c g q 4 规律四 在双链dna分子中 一条链中任意两个互补的碱基之和占该链的比例为n 则其互补链和整个dna分子中该种比例也为n 即a1 t1 n 则a2 t2 a t n 或c1 g1 c2 g2 c g m 高考警示钟 1 不同生物的dna分子中 a t c g 的值不同 该比值体现了不同生物dna分子的特异性 2 单链dna和rna中a与t g与c的数量不一定相等 典例训练2 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 解题指南 1 题眼 该链转录的信使rna中鸟嘌呤占碱基总数的比例 2 解题关键 1 计算出模板链中a t所占比例 2 明确信使rna中g与模板链中c的含量相等 解析 选a 双链dna中 a t占全部碱基总数的54 则一条单链中a t也占该链碱基总数的54 按下面的图示分析 变式训练 分析一个dna分子时 发现含有30 的腺嘌呤脱氧核苷酸 因此可知该分子中一条链上鸟嘌呤含量最大值可占此链碱基总数的 a 20 b 30 c 40 d 70 解析 选c 由题意知 a t 30 g c 40 双链dna分子中互补配对的碱基在整个dna分子和每一单链中所占的比例相等 即单链中的g c g c 双 40 因此一条链中g的最大值是40 dna的复制及相关计算1 研究dna复制的常用方法同位素示踪法和离心法 常标记3h 15n 32p 通过离心在试管中形成不同位置 2 dna复制的过程 提供模板母链 合成互补子链 母子双链盘旋 3 如图为真核生物染色体上dna分子复制过程示意图 由图可知dna分子复制的特点是 1 多个复制起点不同时开始复制 2 双向复制 3 边解旋边复制 4 半不连续复制 形成单链片段需dna连接酶拼接 5 半保留复制 4 dna复制的有关计算 1 dna分子复制n次后dna分子数 子代dna分子数 2n个 含有亲代dna链的子代dna分子数 2个 不含亲代dna链的子代dna分子数 2n 2 个 2 脱氧核苷酸链数 子代dna分子中脱氧核苷酸链数 2n 1条 亲代脱氧核苷酸链数 2条 新合成的脱氧核苷酸链数 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m 2n 1 个 高考警示钟 dna分子的复制 1 dna复制过程中 第n次 复制不同于复制 n次 一个dna分子复制n次产生2n个dna分子 而一个dna分子第n次复制产生2n 1个dna分子 2 dna分子是 就地复制 即存在于哪里 就在哪里复制 所以在原核细胞中 拟核 细胞溶胶是dna复制的场所 在真核细胞中除细胞核外 线粒体 叶绿体中也能进行dna复制 典例训练3 2011 安徽高考 甲 乙图示真核细胞内两种物质的合成过程 下列叙述正确的是 a 甲 乙所示过程通过半保留方式进行 合成的产物是双链核酸分子b 甲所示过程在细胞核内进行 乙在细胞质基质中进行c dna分子解旋时 甲所示过程不需要解旋酶 乙需要解旋酶d 一个细胞周期中 甲所示过程在每个起点只起始一次 乙可起始多次 解题指南 1 考查实质 本题综合考查了dna分子的复制和转录 2 解题关键 甲 乙图的分析 1 甲图 每一起点处dna的两条链都作为模板 且双向延伸 因此甲为dna的复制 2 乙图 每一起点处dna的一条链作为模板 且单向延伸 因此乙为转录 解析 选d 甲图为dna的复制 通过半保留方式进行 合成的产物是双链核酸分子 而乙为转录 合成的产物是单链核酸分子 所以a项错误 甲 乙所示过程都在细胞核内进行 所以b项错误 甲 乙所示过程都需要解旋酶 所以c项错误 一个细胞周期中 dna只复制一次 转录可进行多次 所以d项正确 互动探究 1 甲 乙过程中的酶是否相同 提示 不同 分析 dna复制过程中的酶是解旋酶和dna聚合酶 转录过程中的酶是解旋酶和rna聚合酶 2 甲图中若为第3次复制 在子代dna分子中含有亲代的dna分子链的占全部dna分子的比例是多少 提示 1 分析 2次复制后是4个dna分子 第3次复制是由4个dna分子形成8个dna分子的过程 所有子代dna分子都是由一条亲代dna分子母链和新合成的子链组成 变式备选 将用15n标记的一个dna分子放在含有14n的培养基中 让其复制三次 则含有15n的dna分子占全部dna分子的比例 含有14n的dna分子占全部dna分子的比例以及含有15n的脱氧核苷酸链占全部dna单链的比例依次是 a 1 2 7 8 1 4b 1 4 1 1 8c 1 4 7 8 1 8d 1 8 1 1 8 解析 选b 用15n标记的一个dna分子放在含有14n的培养基中 让其复制三次 则产生的dna分子共有23 8个 共有16条脱氧核苷酸链 其中含有15n的dna分子有2个 含有15n的脱氧核苷酸链有2条 含14n的dna分子为8个 含14n的脱氧核苷酸链有16 2 14条 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 crd的大小代表了细胞增殖 dna合成 的速率大小 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 crd乙组 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 下列物质中与dna复制无关的是 a atpb dna的两条模板链c 解旋酶d 尿嘧啶核糖核苷酸 解析 选d dna复制过程需以dna的两条链为模板 复制时需用解旋酶将双链解旋 且dna的复制过程需消耗能量 尿嘧啶核糖核苷酸为合成rna的原料 2 下列能正确表示dna片段示意图的是 解析 选d 本题考查的知识点有 dna分子的两条长链是反向平行的 而不是b选项中同向的 依据两条链中脱氧核糖分析 dna中存在t 不存在u 可排除a选项 a与t之间形成两个氢键 g与c之间形成三个氢键 g与c含量多的dna分子相对更加稳定 因此可排除c选项 3 2012 长春模拟 决定dna遗传特异性的是 a 脱氧核苷酸链上磷酸和脱氧核糖的排列特点b 碱基排列顺序c 碱基互补配对的原则d 嘌呤总数与嘧啶总数的比值 解析 选b 本题考查dna分子的结构特点 dna分子由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成 其中磷酸和脱氧核糖交替连接 排列在外侧 这种顺序稳定不变 碱基排列在内侧 形成碱基对 且遵循碱基互补配对原则 碱基互补配对原则固定不变 从而使嘌呤数与嘧啶数相等 这些都是dna分子具有稳定性的原因 而dna分子的特异性取决于脱氧核苷酸 碱基 的数量和排列顺序 4 下列关于dna结构与功能的说法 不正确的是 a dna分子中g与c这一碱基对含量较高 其结构稳定性相对较大b dna分子脱氧核苷酸序列的多样性是dna分子多样性的主要原因c dna转录和翻译的产物不同 说明dna分子具有特异性d 基因突变频率低的重要原因是碱基互补配对原则保证dna复制准确进行 解析 选c dna转录和翻译的产物不同 是因为转录和翻译的模板不同 5 以下与遗传物质相关的叙述 正确的是 a 豌豆的遗传物质是dna和rnab 甲型流感病毒的遗传物质含有s元素c t2噬菌体内 碱基a c g参与组成的核苷酸有6种d 可利用同位素示踪法证明dna以半保留的方式复制 解析 选d 豌豆的遗传物质是dna 甲型流感病毒的遗传物质是rna 不含s元素 t2噬菌体内只有dna 碱基a c g参与组成的核苷酸有3种 6 2012 漳州模拟 已知dna分子中 碱基对a与t之间形成两个氢键 c与g之间形成三个氢键 在一个双链dna分子片段中有200个碱基对 其中腺嘌呤有90个 因此在这个dna片段中含有游离的磷酸基团的数目和氢键的数目依次为 a 200个和400个b 2个和510个c 2个和400个d 44个和510个 解析 选b 一条脱氧核苷酸链的一端游离出一个磷酸基团 dna分子有两条脱氧核苷酸链 游离的磷酸基团的数目为2 dna中a 90 则t 90 c g 110 a和t之间有2个氢键 g和c之间有3个氢键 故共有90 2 110 3 510个氢键 7 2012 盐城模拟 如图为dna分子的平面结构 虚线表示碱基间的氢键 请据图回答 1 从主链上看 两条单链 平行 从碱基关系看 两条单链 2 和 相间排列 构成了dna分子的基本骨架 3 图中有 种碱基 种碱基对 4 含有200个碱基的某dna片段中碱基间的氢键共有260个 请回答 该dna片段中共有腺嘌呤 个 c和g构成的碱基对共 对 在dna分子稳定性的比较中 碱基对的比例越高 dna分子稳定性越高 解析 1 从主链上看 两条单链是反向平行的 从碱基关系看 两条单链遵循碱基互补配对原则 2 脱氧核糖与磷酸交替连接排列在外侧 构成dna分子的基本骨架 3 图中涉及到4种碱基 4种碱基之间的配对方式有两种 但碱基对的种类有4种 即a t t a g c c g 4 假设该dna片段只有a t两种碱基 则200个碱基 100个碱基对 含有200个氢键 而实际上有260个氢键 即g c或c g碱基对共60个 所以该dna中腺嘌呤数为 200 2 60 40个 c和g共60对 由于g与c之间有三个氢键 a与t之间有两个氢键 因此 g与c构成的碱基对的比例越高 dna分子稳定性越高 答案 1 反向碱基互补配对 2 脱氧核糖磷酸 3 44 4 4060 g与c 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