高考生物第一轮复习用书 第六单元 第二课时DNA分子的结构、复制及基因的本质课件 新人教版.pptVIP

第二课时dna分子的结构 复制及基因的本质 一 dna分子的结构 1 模型的构建者 沃森和克里克 2 化学组成 3 空间结构 4 结构特性 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 概念 以亲代dna分子为模板 按 碱基互补配对原则 合成子代dna分子的过程 3 过程 解旋 以母链为模板合成互补的子链 延伸子链 母链 子链盘绕成双螺旋结构 4 发生时期 有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期 随染色体复制而完成 5 所需条件 6 特点 7 精确复制的原因 8 意义 1 概念的理解 三 基因 2 基因的功能 一 dna分子的结构 1 不同个体的dna是不相同的 但同一个体不同的体细胞中的细胞核内的dna一般是相同的 经过复制得到的两条姐妹染色单体中的dna一般也是相同的 2 在脱氧核苷酸分子中 特别要注意三个小分子之间的连接 其中 脱氧核糖的1号碳原子与含氮碱基相连 5号碳原子与磷酸分子相连 如下图 3 dna分子多样性和差异性表现在碱基的排列顺序千变万化上 而不是核苷酸和碱基的种类或数目 若一个dna分子有1000个碱基 则由此组成的dna分子共有 4500种 不同类型的生物或同种生物不同个体之间 因差异性的存在 在实践上可用于亲子鉴定 侦察罪犯 辨认尸体 确定不同生物之间的亲缘关系等方面 4 n个核苷酸形成dna双链时脱去 n 2 个h2o 在形成单链rna时 脱去 n 1 个h2o 5 dna分子中 脱氧核苷酸的数目 脱氧核糖的数目 含氮碱基的数目 磷酸的数目 6 dna分子各种碱基的数量关系 1 在整个dna分子中 a t g c a g t c a c t g a g t c 1 2 dna分子的一条链中的a t 另一条链的t a 同理 g c c g 3 两个非配对碱基之和占碱基总数的50 即a c t g 50 a g t c 50 4 如果一条链中的 a t g c a 则另一条链中的 a t g c 比例也是a 如果一条链中的 a g t c b 则另一条链中 a g t c 的比例是1 b 比率等于另一条链中a t的和占其链的碱基比率 还等于双链dna分子中a t的和占整个dna分子的碱基比率 即 a1 t1 a2 t2 总 a t 同理 g1 c1 g2 c2 总 g c 5 在dna分子一条链中 a t的和占这一条链的碱基 规律精讲精析 dna分子结构的 五 四 三 二 一 记忆 五种元素 c h o n p 四种碱基 a g c t 相应的有四种脱氧核苷酸 三种物质 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基 两条长链 两条反向平行的脱氧核苷酸链 一种螺旋 规则的双螺旋结构 典例1 2011年安徽理综 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 制 乙图表示转录 转录不是半保留方式 产物是单链rna 真核细胞的dna复制和转录可以发生在细胞核 线粒体及叶绿体中 dna复制过程解旋需要解旋酶 转录时需要的rna聚合酶具有解旋的功能 一个细胞周期dna只复制一次 但要进行大量的蛋白质合成 所以转录多次发生 答案 d 思路剖析 甲图以dna两条单链均为模板 而乙以一条链为模板 且产物是一条链 确定甲图表示dna复 典例2 2010年江苏高考 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 思路剖析 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嘌呤总是和嘧啶碱基互补配对 故两者数量相等 d项正确 答案 d 1 dna复制的准确性 dna分子之所以能自我复制 取决于dna的双螺旋结构 它为复制提供了模板 同时 由于碱基具有互补配对的特性 因此能确保复制的完成 二 dna分子的复制 规律精讲精析 在复制过程中 脱氧核苷酸序列具有相对的稳定性 但也可能发生差错即发生碱基对的增添 缺失或改变 基因突变 这种稳定性与可变性的统一 是生物遗传和变异的物质基础和根本原因 2 dna复制中的相关计算 亲代dna分子经n次复制后 则 1 dna分子数 子代dna分子数 2n个 含亲代母链的dna分子数 2个 不含亲代母链的dna分子数 2n 2个 2 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 则经过n 次复制后需要消耗该脱氧核苷酸个数为 m 2n 1 规律精讲精析 在分析细胞分裂问题时 常以染色体或dna分子为研究对象 而在分析dna分子复制问题时 一定要从dna分子两条单链的角度考虑 所以复制后的一条染色体上的两个dna分子都含有原来的单链 典例3 2010年北京理综 科学家以大肠杆菌为实验对象 运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了dna复制方式的探索实验 实验内容及结果见下表 请分析并回答 1 要得到dna中的n全部被放射性标记的大肠杆菌b 必须经过代培养 且培养液中的是唯一氮源 2 综合分析本实验的dna离心结果 第组结果对得到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分子的复制方式是 3 分析讨论 若子 代dna的离心结果为 轻 和 重 两条密度带 则 重带 dna来自于 据此可判断dna分子的复制方式不是复制 若将子 代dna双链分开后再离心 其结果 选填 能 或 不能 判断dna的复制方式 若在同等条件下将子 代继续培养 子n代dna离心的结果是 密度带的数量和位置 放射性强度发生变化的是带 若某次实验的结果中 子 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dna单链中的n尚有少部分为 思路剖析 1 据表 dna在15nh4cl为唯一氮源的培养液中培养多代 可得到大肠杆菌b 2 若证明dna的复制方式为半保留复制 则需证明后代dna的两条链 一条链是原来的 另一条链是新合成的 第3组结果与第1组 第2组的结果对比可以证实 3 轻 dna为14n 14ndna 重 dna为15n 15ndna 据表 重带 dna来自于b 的结果是后代dna的两条链或全是原来的 或全是新合成的 说明dna分子的复制方式不是半保留复制 将子 代dna双链分开后再离心 无法判断后代dna的两条链的来源 不能判断dna的复制方式 将子 代继续培养 子n代dna的情况是有2个为15n 14ndna 其余全为14n 14ndna 所以子n代dna离心的结果是 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 中带 为15n 14ndna 中带 略宽 说明新合成dna单链中的n尚有少部分为15n 答案 1 多15nh4cl 2 312半保留复制 3 b半保留 不能 没有变化轻 15n 1 dna上有很多片段 其中有遗传效应的片段才叫基因 没有遗传效应的片段不叫基因 2 对于真核细胞来说 染色体是基因的主要载体 线粒体和叶绿体是基因的次要载体 3 对于原核细胞来说 基因在拟核中的dna分子或质粒上 dna是裸露的 并没有与蛋白质一起构成染色体 因此 没有染色体这一载体 三 基因的本质 5 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 其遗传不符合孟德尔定律 4 位于染色体上的基因随染色体传递给子代 其遗传遵循孟德尔遗传定律 规律精讲精析 1 生物体的dna分子数目小于基因数目 生物体内所有基因的碱基总数小于dna分子的碱基总数 这说明基因是dna的片段 基因不是连续分布在dna上的 而是由碱基序列将其分隔开的 2 碱基排列顺序的千变万化 构成了dna分子的多样性 而碱基特定的排列顺序 又构成了每一个dna分子的特异性 dna分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础 生物多样性的直接原因是蛋白质的多样性 而根本原因则是核酸的多样性 典例4 2012年暨阳期中 dna具有多样性的原因是 a 组成基因的碱基数目庞大 b 空间结构千变万化 c 碱基种类有许多种 d 碱基排列顺序的千变万化 思路剖析 dna分子具有多样性 特异性和稳定性三个特点 其中 碱基排列顺序的千变万化 构成了dna分子的多样性 在dna分子的结构中 磷酸和脱氧核糖交替连接的顺序是固定不变的 碱基种类有a t g c四种 空间结构为规则的双螺旋结构 答案 d 典例5 2012年宁德期末 揭示基因化学本质的表述是 a 基因是遗传物质的功能单位 b 基因是有遗传效应的dna片段 c 基因是蕴含遗传信息的核苷酸序列 d 基因在染色体上呈线性排列 思路剖析 从遗传学角度 基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位 从细胞学角度 基因在染色体上呈线性排列 从分子学角度 基因是具有遗传效应的dna片段 这也就揭示了基因的化学本质是dna 答案 b 1 2012年揭阳二模 决定双链dna遗传特异性的是 a 脱氧核苷酸链上脱氧核糖和磷酸的排列顺序 b 嘌呤总数和嘧啶总数的比值 c 碱基互补配对原则 d 碱基数目及排列顺序 dna分子共有的特点 答案 d 思路剖析 在dna中只有碱基的数目与排列顺序是可变的 对于a b c三个选项中的内容都是不同 2 某dna分子中含有1000个碱基对 p元素全是32p 若将dna分子放在只含31p的脱氧核苷酸的培养液中让其复制两次 则子代dna的相对分子质量平均比原来 a 减少1500b 增加1500 c 增加1000d 减少1000 分子的每条链都是含31p 还有两个dna分子都是一条链是31p 另一条链是32p 前两个dna分子的相对分子质量比原dna分子共减少了4000 后两个dna分子的相对分子质量比原来共减少了2000 这样四个dna分子平均比原来减少了6000 4 1500 答案 a 思路剖析 具有1000个碱基对的dna分子连续分裂两次 形成四个dna分子 这四个dna分子中有两个dna 3 根据右图回答下列问题 1 dna分子复制是在位置解旋 a b c d 2 z链从细胞核中移到细胞质中 与某细胞器结合 这种细胞器的名称是 3 若x链是z链的模板 则z的碱基顺序由上到下是 由x生成z的场所主要是 组成z的基本单位有种 4 建立dna分子立体模型的科学家沃森和克里克认为dna分子的空间结构是 5 若要提取dna 实验材料能选牛血吗 原因是 思路剖析 1 dna分子解旋的实质是氢键断裂 2 z链如果是转录出来的mrna 可与核糖体结合合成蛋白质 3 z链与x链互补 但要注意z链是rna 其碱基组成中有u无t 转录主要发生在细胞核中 rna的基本组成单位是4种核糖核苷酸 4 dna的物理模型是一种双螺旋结构 5 牛属于哺乳动物 哺乳动 物成熟的红细胞中无细胞核 所以不能用于提取dna 一般采用鸡血 答案 1 a 2 核糖体 3 uacga 细胞核4 4 双螺旋结构 5 不能哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核 一 选择题 本题共8小题 每小题6分 共48分 1 基础再现 基因芯片技术是近几年才发展起来的崭新技术 涉及生命科学 信息学 微电子学 材料学等众多的学科 固定在芯片上的各个探针是已知的单链dna分子 而待测dna分子用同位素或能发光的物质标记 如果这些待测的dna分子中正好有能与芯片上的dna配对的 它们就会结合起来 并在结合的位置发出荧光或者射线 出现 反应信号 下列说法中不正确的是 a 基因芯片的工作原理是碱基互补配对 b 待测的dna分子首先要解旋变为单链 才可用基因芯片测序 c 待测的dna分子可以直接用基因芯片测序 d 由于基因芯片技术可以检测未知dna碱基序列 因而具有广泛的应用前景 好比能识别的 基因身份 思路剖析 待测的dna分子首先要解旋变为单链 才能与芯片上的dna配对的 答案 c 2 基础再现 dna片段 经2次复制后得到四个片段 下列有关叙述正确的是 a 可能是第一次复制前一条链上的一个碱基发生了改变 其余正常 b 可能是第一次复制时一条链上的一个碱基配对错误 其余正常 其余正常 d 两次复制都正常 思路剖析 或 答案 b c 可能是第二次复制时一条链上的一个碱基配对错误 3 基础再现 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 现有四个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 思路剖析 dna分子双螺旋结构在高温条件下会分解 但不同的dna分子 其发生分解的温度不同 a t之间形成2个氢键 g c之间形成3个氢键 因此g c含量越多的生物 其dna的稳定性就越强 答案 b 4 基础再现 已知某dna分子中 g与c之和占全部碱基总数的35 8 其中一条链的t与c分别占该链碱基总数的32 9 和17 1 则在它的互补链中 t和c分别占该链碱基总数的 a 32 9 和17 1 b 31 3 和18 7 c 18 7 和31 3 d 17 1 和32 9 求出该链中 g 18 7 a 31 3 则其互补链中t和c分别占该链碱基总数的31 3 和18 7 答案 b 思路剖析 由于整个dna分子中g c 35 8 则每条链中g c 35 8 a t 64 2 由于其中一条链中t与c分别占该链碱基总数的32 9 和17 1 由此可以 5 视角拓展 右图为真核细胞dna复制过程的模式图 据图分析 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atp c 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 后半保留复制 思路剖析 dna在复制时是边解旋边复制 d项错误 答案 d 6 视角拓展 dna分子经过诱变 某位点上的一个正常碱基 设为p 变成为尿嘧啶 该dna连续复制两次 得到的4个子代dna分子相应位点上的碱基对分别为u a a t g c c g 推测 p 可能是 a 胸腺嘧啶b 腺嘌呤 c 胸腺嘧啶或腺嘌呤d 胞嘧啶 了突变 另一条链是正常的 因此得到的4个子代dna分子中正常的dna分子和异常的dna分子各占1 2 因此含有g与c c与g的2个dna分子是未发生突变的 这两个正常的dna分子和亲代dna分子的碱基组成是一致的 即亲代dna分子中的碱基组成是g c或c g 因此p可能是g或c 答案 d 思路剖析 由得到的4个dna分子的碱基对可知该dna分子经过诱变处理后 其中1条链上的碱基发生 7 视角拓展 保证准确无误地进行dna复制的关键步骤是 a 解旋酶促使dna的两条互补链分离 b 游离的脱氧核苷酸上的碱基与母链碱基进行互补配对 c 配对的脱氧核苷酸之间连接成与母链互补的子链 d 模板母链与互补子链盘绕成双螺旋结构 供了精确的模板 通过碱基互补配对原则 保证了复制能够精确地进行 答案 b 思路剖析 dna分子独特的双螺旋结构 为复制提 8 视角拓展 现将哺乳动物的细胞放在含31p磷酸培养基中 连续培养数代后得到g0代细胞 然后将g0代细胞移到含32p磷酸培养基中培养 经过1 2次细胞分裂后 分别得到g1 g2代细胞 再从g0 g1 g2三代细胞中提取dna 经密度梯度离心后 得到下图结果 其中 分别表示不同密度dna离心后在试管中的位置 g0 g1 g2三代细胞dna离心后的试管依次为 a b c d 思路剖析 dna分子的复制是半保留复制 新形成的子代dna分子总是含有一条母链和一条子链 g0代 细胞中的dna全部含31p 密度较小 离心后dna在试管中的位置应是上端 即图 g1代细胞是g0代细胞利用含32p的原料复制一代形成的 其dna分子中一条链含31p 另一条链含32p 离心后dna在试管中的位置应是中间 即图 g2代细胞是g1代细胞又利用含32p的原料复制一代形成的 新形成的dna分子中 一半全部含32p 一半一条链含32p 另一条链含31p 故离心后dna在试管中的位置应是中间和下端 即图 答案 c 9 基础再现 16分 分析以下材料 回答有关问题 材料一 在沃森和克里克提出双螺旋结构模型之前 人们已经证实了dna分子是由许多脱氧核苷酸构成的长链 自然界中的dna并不以单链形式存在 而是由两条链结合形成的 材料二 1949年到1951年期间 科学家chargaff研究不同生物的dna时发现 dna分子中的嘧啶核苷酸的总数始终等于嘌呤核苷酸的总数 a的总数等于t的总数 g的总数等于c的总数 但 a t 与 g c 比值不是固定的 二 非选择题 本题共4小题 共52分 材料三 根据r franklin等人对dna晶体的x射线衍射分析表明 dna分子由许多 亚单位 组成 而且每一层的间距为0 34nm 而且整个dna分子长链的直径是恒定的 以上科学研究成果为1953年沃森和克里克提出dna的双螺旋结构模型奠定了基础 请分析回答 1 材料一表明dna分子是由两条组成的 其基本单位是 2 嘧啶核苷酸的总数始终等于嘌呤核苷酸的总数 说明 3 腺嘌呤 a 的总数等于胸腺嘧啶 t 的总数 鸟嘌呤 g 的总数等于胞嘧啶 c 的总数 说明 4 a与t的总数和g与c的总数的比值不固定 说明 5 r franklin等人提出的dna分子中的亚单位事实上是 亚单位的间距都为0 34nm 而且dna分 子的直径是恒定的 这些特征表明 6 基于以上分析 沃森和克里克提出了各对应碱基之间的关系是 这种对应关系称为原则 并成功地构建了dna分子的双螺旋结构模型 分子中嘌呤与嘧啶之间一一对应 3 a与t一一对应 c与g一一对应 4 a与t之间的对应和c与g之间的对应互不影响 5 碱基对dna分子的空间结构非常规则 6 a与t配对 c与g配对碱基互补配对 思路剖析 回答该问题关键是理解dna分子的双螺旋结构特点以及碱基互补配对原则的内容 答案 1 脱氧核苷酸长链脱氧核苷酸 2 dna 10 视角拓展 10分 下图为高等植物细胞dna复制过程模式图 请根据图示过程回答问题 1 由图示得知 1个dna分子复制出乙 丙2个dna分子 其方式是 2 dna解旋酶能使双链dna解开 但需要细胞提供 除了图中所示酶外 丙dna分子的合成还需要酶 3 从图中可以看出合成两条子链的方向 4 细胞中dna复制的场所有 在复制完成后 乙 丙分开的时期为 5 若一个卵原细胞的一条染色体上的 珠蛋白基因在复制时一条脱氧核苷酸链中一个a替换成t 则由该卵 原细胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是 思路剖析 1 dna复制的特点为半保留复制 2 解旋酶使氢键断裂需要消耗能量 而丙dna分子复制的过程中 两个片段的连接需要dna连接酶 3 dna的两条链反向平行 但是复制的方向都是由5 3 所以复制的方向是相反的 4 植物细胞中dna复制的场所主要在细胞核 还可以发生在线粒体和叶绿体 复制后的子代dna存在于染色单体中 故在有丝 分裂后期或减数第二次分裂后期随着着丝点的分裂而分离 5 卵原细胞的一条染色体上的 珠蛋白基因在复制时一条脱氧核苷酸链中一个a替换成t 则复制以后 这一对同源染色体中一条单体的a t将替换成t a 而四条单体最终要进入四个子细胞中 所以卵细胞携带突变基因的概率为1 4 答案 1 半保留复制 2 能量 atp dna连接 3 相反 4 细胞核 线粒体和叶绿体有丝分裂后期 减数第二次分裂后期 5 1 4 11 高度提升 13分 近10年来 pcr技术 聚合酶链式反应 成为分子生物学实验室的一种常规手段 其原理是利用dna半保留复制 在试管中进行dna的人工复制 如下图 在很短的时间内 将dna扩增几百万倍甚至几十亿倍 使实验室所需的遗传物质不再受限于活的生物体 1 加热使dna双链打开 这一步是打开键 称为 在细胞中是在酶的作用下完成的 2 当温度降低时 引物与模板末端结合 在dna聚合酶的作用下 引物沿模板延伸 最终合成2条dna分子 此过程中原料是 遵循