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

走向高考 生物 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 高考总复习 遗传的物质基础 必修二 第二单元 第二讲dna分子的结构 复制和基因是有遗传效应的dna片段 第二单元 1 dna分子结构的主要特点 2 基因的概念 3 dna分子的复制 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 磷酸 脱氧核糖 碱基对 t t g g 碱基互补配对 双螺旋 巧学妙记dna分子结构的 五 四 三 二 一 亲代dna 有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期 dna分子的两条链 游离的4种脱氧核苷酸 atp dna聚合酶 碱基互补配对 解旋 dna聚合 半保留复制 边解旋边复制 遗传信息 遗传信息 三 基因是有遗传效应的dna片段 d c b a 1 据图 分析得出 1 基因与染色体的关系是 基因在染色体上呈 排列 2 染色体由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 或 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 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 线性 许多 小于 遗传效应 4种碱基 1 如图为某同学在学习了dna分子的结构后画的含有两个碱基对的dna分子片段 其中 代表磷酸基团 下列为几位同学对此图的评价 其中哪位同学的评价较合理 甲认为该图没有什么物质和结构上的错误 乙认为该图至少有三处错误 其中核糖应改为脱氧核糖 u应改为t dna单链中脱氧核苷酸的磷酸基团应与相邻脱氧核苷酸3 碳上羟基脱水形成磷酸二酯键 丙认为如果他画的是双链rna分子 则该图就是正确的 提示 该同学要画的为dna分子结构图 图中的错误有 五碳糖应为脱氧核糖 碱基不能含尿嘧啶 u 磷酸与磷酸之间无化学键的连接 磷酸应与脱氧核糖交替连接 故乙同学评价较合理 2 核dna复制过程中刚形成的两个子dna位置如何 其上面对应片段中基因是否相同 两个子dna将于何时分开 提示 染色体复制后形成两条姐妹染色单体 刚复制产生的两个子dna分子即位于两姐妹染色单体中 由着丝点相连 其对应片段所含基因在无突变等特殊变异情况下应完全相同 两个子dna分子将于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时 随两单体分离而分开 分别进入两个子细胞中 6 真核细胞染色体dna的复制发生在有丝分裂前期 7 真核生物dna分子复制过程需要解旋酶和dna聚合酶 8 dna分子的碱基配对方式决定了dna分子结构的多样性 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 答案c c 限制性核酸内切酶作用于 部位 dna解旋酶作用于 部位d 将该基因置于14n培养液中复制3次后 含15n的脱氧核苷酸链占1 4答案d 解析基因是有遗传效应的dna片段 其组成元素有c h o n p a正确 在双链dna分子中 a t 故t也占全部碱基的20 由于a t g c 100 c g 得出c和g各占全部碱基的30 所以该基因的碱基 c g a t 为3 2 b正确 限制性核酸内切酶作用于 部位的磷酸二酯键 dna解旋酶作用于 部位的氢键 c正确 复制3次共产生8个dna分子 16条脱氧核苷酸链 有两条母链含15n 所以含15n的脱氧核苷酸链占子代总脱氧核苷酸链的1 8 d错误 解析本题考查利用碱基互补配对原则计算dna分子中相关碱基的能力 据题意知 a t 54 g1 22 t1 28 在双链dna分子中 互补的碱基之和占全部碱基的比例等于其任何一条单链中这两种碱基之和占该链中碱基数的比例 所以a1 t1 54 则a1 54 28 26 c1 100 22 28 26 24 由该链转录的mrna中g c1 24 答案a解析这四种生物的遗传物质都是dna dna仅含有一种五碳糖 脱氧核糖 4种碱基 a t c g 和4种核苷酸 故只有a项符合要求 1 dna分子结构模式图信息解读 dna分子的结构和基因的概念 1 每个dna片段中 游离的磷酸基团有2个 2 一条核苷酸链中相邻两个核苷酸通过磷酸二酯键相连 用限制性核酸内切酶处理可切断 用dna连接酶处理可连接 3 碱基对之间的化学键为氢键 可用解旋酶断裂 也可加热断裂 4 每个脱氧核糖 除两端外 连接着2个磷酸 分别在3号 5号碳原子上相连接 5 若碱基对为n 则氢键数为2n 3n之间 若已知a有m个 则氢键数为3n m 2 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 3 基因与脱氧核苷酸 dna和染色体之间的关系 高考警示 1 脱氧核苷酸聚合形成长链的过程中产生水 即脱氧核苷酸 dna h2o 2 dna分子结构可简记为5种元素 4种碱基 脱氧核苷酸 3种小分子 2条长链 1个双螺旋 3 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 4 dna分子彻底水解时得到的产物是脱氧核苷酸的基本组分 即脱氧核糖 磷酸 含氮碱基 5 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 6 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 没有与蛋白质一起构成染色体 7 位于染色体上的基因随着染色体传递给子代 其遗传遵循孟德尔遗传规律 位于线粒体和叶绿体中的基因随线粒体和叶绿体传给子代 是控制细胞质遗传的基因 特点是母系遗传 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 键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 解析解旋酶作用于氢键 dna聚合酶 逆转录酶 dna连接酶等均作用于磷酸二酯键 a错误 dna分子是a链 b链反向平行排列构成 中的 不是这个胞嘧啶脱氧核苷酸的磷酸基团 中 下方的磷酸基团与 才共同构成胞嘧啶脱氧核苷酸 b错误 dna连接酶可催化两段dna片段之间的磷酸二酯键 如 不是 的形成 c错误 答案d 解析 珠蛋白基因碱基对的排列顺序 是 珠蛋白所特有的 任意改变碱基的排列顺序后 合成的就不一定是 珠蛋白了 答案d 解析dna的碱基组成是a t g c rna的碱基组成是a u g c 含t的一定是dna 含u的一定是rna 双链dna的碱基a t g c 双链rna的碱基a u g c 单链dna和单链rna的碱基没有一定的比例 答案a 3 dna和rna合成的判断 用放射性同位素标记t或u可判断dna和rna的合成 若大量消耗t 可推断正发生dna的合成 若大量利用u 可推断正进行rna合成 1 dna分子的复制过程及意义 dna的复制 2 dna复制方式探究 1 实验方法探究dna复制的方式 采用的是同位素示踪技术和离心处理 根据试管中dna的分布位置确定复制方式 2 有关dna复制方式的推测 全保留复制模型 作为模板的dna的两条母链分开 分别复制形成两条dna子链 此后两条母链彼此结合 恢复原状 新合成的两条子链彼此互补结合形成一条新的双链dna分子 弥散复制模型 亲代dna双链被切成双链片段 而这些片段又可以作为新合成双链片段的模板 新 老双链又以某种方式聚集成 杂种链 半保留复制 在复制过程中 原来双螺旋的两条链并没有被破坏 它们分成单独的链 每一条旧链作为模板再合成一条新链 这样在新合成的两个双螺旋分子中 每个分子中都有一条旧链和一条新链 3 实验过程 如下图 高考警示 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 不需解旋酶 还应注意温度 ph的控制及引物的加入 4 在特殊情况下 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 引发基因突变 a 酶 能使dna双链的配对碱基之间的氢键断开b 图中可体现出边解旋边复制及半保留复制的特点c 在复制完成后 甲 乙可在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期分开d 若该dna分子中复制前有1000个碱基对 其中a200个 则图示过程完成共需原料c300个 解析酶 是解旋酶 能使dna双链的配对碱基之间的氢键断开 图中可体现出边解旋边复制及半保留复制的特点 在复制完成后 甲 乙两个dna分子可在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期随着丝点的分裂而分开 若该dna分子中复制前有l000个碱基对 其中a有200个 则c有800个 因此图示过程完成共需原料c800个 答案d 1 综合分析本实验的dna离心结果 前三组实验中 第 组结果对得到的结论起到了关键作用 但需把它与第 组和第 组的结果进行比较 才能说明dna分子的复制方式 2 分析讨论 若实验三的离心结果为dna位于1 2重和l 2轻带位置 则是 复制 如果dna位于全中带位置 则是 复制 为了进一步得出结论 该小组设计了实验四 请分析 如果dna位于 位置及比例 下同 带位置 则是全保留复制 如果dna位于 带位置 则是半保留复制 若将实验三得到的dna双链分开后再离心 其结果 填 能 或 不能 判断dna的复制方式 为什么 3 实验得出结论 dna复制方式为半保留复制 若将实验四的实验时间改为60min 离心后密度带的数量和位置是否发生变化 若实验三的结果中 子一代dna的 中带 比以往实验结果的 中带 略宽 可能的原因是新合成的dna单链中的n尚有少部分为 4 假设某大肠杆菌含14n的dna的相对分子质量为a 含15n的dna的相对分子质量为b 现将含15n的dna的大肠杆菌培养在含14n的培养基中 子二代dna的相对分子质量平均为 解析 1 前三组实验中 第三组结果对得到的结论起到了关键作用 但需把它与第一组轻带和第二组重带的结果进行比较 才能说明dna分子的复制方式是半保留复制 2 若实验三的离心结果为dna位于1 2重和1 2轻带位置 则是全保留复制 因为全保留复制产生的子代dna的两条链均含14n 分布在轻带的位置 而亲代dna的两条链均含15n 位于重带位置 如果dna位于全中带位置 则是半保留复制 子代dna都是一条链含14n 一条链含15n 所以处于中带位置 同理 实验四中如果dna位于1 4轻和3 4重带位置 则是全保留复制 如果dna位于1 2中和1 2重带位置 则是半保留复制 若将实验三得到的dna双链分开后再离心 其结果不能判断dna的复制方式 因为无论是全保留复制还是半保留复制 实验结果都是一样的 都会出现位于1 2重和1 2轻带位置 3 若将实验四的实验时间改为60min 细菌分裂三次 因为dna复制方式为半保留复制 离心后密度带的数量和位置没有发生变化 还是在重带和中带位置 若实验三的结果中 子一代dna的 中带 比以往实验结果的 中带 略宽 可能的原因是新合成的dna单链中的n尚有少部分为15n 4 假设某大肠杆菌含14n的dna的相对分子质量为a 含15n的dna的相对分子质量为b 将含15n的dna的大肠杆菌培养在含14n的培养基中 在子二代中有两个中带dna和两个轻带dna 相当于一个含15n的dna和三个含14n的dna 总质量为3a b 则四个dna的平均相对分子质量为 3a b 4 答案 1 三一二 2 全保留半保留1 4轻和3 4重1 2中和1 2重 不能无论是全保留复制还是半保留复制 实验结果都是一样的 3 没有变化15n 4 3a b 4 1 dna中碱基互补配对原则的有关计算解题时先画出简图 根据碱基互补配对原则推知规律 规律1 在双链dna分子中 互补碱基两两相等 a t c g a g c t 即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数 dna分子的结构与复制的相关计算 规律2 在双链dna分子中 互补的两碱基之和a t或c g占全部碱基的比例等于其任何一条单链中这两种碱基之和占该单链中碱基数的比例 单双链转化公式 规律3 dna分子一条链中 a g c t 的比值的倒数等于互补链中该比例的比值 在整个dna分子中该比值等于1 不配对的碱基之和比例在两条单链中互为倒数 规律4 dna分子一条链中 a t c g 的比值等于其互补链和整个dna分子中该种比例的比值 配对的碱基之和的比值在两条单链和双链中都相等 高考警示 并非所有的dna分子都遵循碱基互补配对原则 1 双链dna分子嘌呤数 嘧啶数 遵循碱基互补配对原则 2 单链dna分子中不遵循碱基互补配对原则 嘌呤数和嘧啶数不一定相等 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 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个 高考警示 1 将15n标记的dna分子转移到含有14n的培养基中培养 无论复制多少次 含15n的dna分子始终是2个 若复制n次 则含15n的dna分子占总dna分子数的比例为2 2n 2 子代dna分子的链中 总链数为2n 2 2n 1 含15n的链始终是2条 占总链数的比例为2 2n 1 1 2n 解析dna分子的复制为半保留复制 复制过程中dna的两条链均可作为母链 模板 来形成子链 形成两个dna分子 子代dna的两条链中 一条来自母链 一条是新合成的子链 复制三次指连续同步复制 共形成8个dna分子 8个dna分子共16条单链 其中只有2个dna分子含有原来标记的15n 第一代 dna分子的母链 答案b 解析dna复制时作用于 处的酶应为解旋酶 因为a t所占的比例是34 且该dna分子中有5000个碱基对 所以c的数量 5000 2 1 34 1 2 3300 所以复制该dna分子2次需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数量 22 1 3300 9900 个 因题图为某dna分子片段 故 处指的是腺嘌呤脱氧核苷酸 因亲代只有一条链含15n 故复制2次形成的4个dna分子中只有1个dna分子中含有15n 答案b 技巧点拨 1 解答有关碱基计算的 三步曲 2 巧借模式图解答与dna复制有关问题学会画dna分子半保留复制图解有助于理解dna的相关计算规律 如下图所示 思维导图 要点强记1 dna的两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构 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 dna上的碱基对严格遵循碱基互补配对原则 通过氢键连接 4 dna分子中脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息 5 dna复制具有边解旋边复制 半保留复制的特点 6 dna复制需要解旋酶和dna聚合酶参与 7 基因是具有遗传效应的dna片段 8 染色体是基因的主要载体 线粒体 叶绿体中也存在基因 答案d解析dna与rna的基本单位是脱氧核苷酸和核糖核苷酸 差别在于五碳糖不一样 碱基不完全相同 故应该是 不同 也不完全相同 a错误 既可表示脱氧核糖也可表示核糖 只有表示核糖时选项b才正确 b错误 表示碱基 在生物体中只有a g c t u五种 c错误 c 若该dna分子中a为p个 占全部碱基的n m m 2n 则c的个数为 pm 2n pd 把该dna分子放在含14n的培养液中复制两代 子代中含14n的dna分子占3 4答案c解析限制酶和dna连接酶都作用于 部位 该dna的特异性不表现在碱基种类上 因为dna中的碱基只有4种 把该dna放在含14n的培养基中复制两代 子代dna都含有14n 答案c解析由于一种氨基酸可以