高考生物大一轮复习 第六单元 遗传的物质基础18课件 新人教版 .ppt

第18讲dna分子的结构 复制和基因是有遗传效应的dna片段 考纲要求 1 dna分子结构的主要特点 2 dna分子的复制 3 基因的概念 教材导学一 dna分子的结构填写dna分子的结构层次 巧学助记 dna分子结构的 五 四 三 二 一 二 dna分子的复制1 克里克的假说 半保留复制 2 实验方法放射性同位素示踪法 3 时期有丝分裂的 和 的间期 4 条件 1 模板 2 原料 3 能量 atp 4 酶 5 特点 复制 子代dna 母链 子链 6 准确复制的原因dna分子独特的 为复制提供了精确的模板 能够使复制准确无误地进行 7 意义保持了遗传信息的 三 基因是有遗传效应的dna片段1 基因与dna的关系 1 一个dna分子上有 个基因 构成基因的碱基数 dna分子的碱基总数 2 基因是 的dna片段 2 遗传信息与dna关系遗传信息蕴藏在dna分子的 之中 3 dna分子特性 1 多样性 主要取决于 多样性 2 是由dna分子中特定的碱基排列顺序决定的 3 稳定性 主要取决于dna分子的 结构 自我校对一 c h o n p4种脱氧核苷酸脱氧核糖a g c t反向平行脱氧核糖磷酸碱基氢键碱基互补配对原则二 3 间期减数第一次分裂前4 1 dna分子的两条链 2 4种游离的脱氧核苷酸 4 解旋酶 dna聚合酶5 边解旋边复制半保留6 双螺旋结构碱基互补配对原则7 连续性三 1 1 许多小于 2 有遗传效应2 碱基排列顺序3 1 碱基排列顺序 2 特异性 3 双螺旋 基础自测判断正误 1 dna分子由4种脱氧核苷酸组成 2 dna单链上相邻碱基以氢键连接 3 碱基与磷酸基相连接 4 磷酸与核糖交替连接构成dna基本骨架 5 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 6 双链dna分子中嘌呤数等于嘧啶数 7 分子大小相同 碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同 8 沃森和克里克研究dna分子的结构时 运用了构建物理模型的方法 9 dna分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸基和一个含氮碱基 10 嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了dna分子空间结构的相对稳定 11 dna有氢键 rna没有氢键 12 hiv的遗传物质彻底水解产生4种核糖核苷酸 13 真核细胞染色体dna的复制发生在有丝分裂前期 14 真核生物dna分子复制过程需要解旋酶和dna聚合酶 15 dna分子的碱基配对方式决定了dna分子结构的多样性 16 dna复制和转录都是以dna的一条链为模板进行的 17 dna复制过程中 dna聚合酶和dna连接酶作用的部位均为磷酸二酯键 18 染色体是肺炎双球菌细胞中dna的主要载体 19 基因中碱基对或脱氧核苷酸的排列顺序均可代表遗传信息 20 基因突变一定造成遗传信息改变 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 考点突破考点一dna分子的结构和基因的概念1 dna分子结构模式图信息解读 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 注意 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 没有与蛋白质一起构成染色体 例1 如图为dna分子结构示意图 对该图的描述正确的是 a 和 相间排列 构成了dna分子的基本骨架b 的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸c 当dna复制时 的形成需要连接酶d dna分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息 解析 和 相间排列 构成了dna分子的基本骨架 的结构并不是胞嘧啶脱氧核苷酸 是属于上一个脱氧核苷酸的磷酸 由 和 及下面的磷酸才可以构成胞嘧啶脱氧核苷酸 的形成不需要连接酶 答案 d 例2 从分子水平上对生物体具有多样性或特异性的分析 错误的是 a 碱基对的排列顺序的千变万化 构成了dna分子基因的多样性b 碱基对的特定的排列顺序 又构成了每一个dna分子基因的特异性c 一个含2000个碱基的dna分子 其碱基对可能的排列方式就有41000种d 人体内控制 珠蛋白的基因由1700个碱基对组成 其碱基对可能的排列方式有41700种 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 考点二核酸类型分析1 从碱基角度分析双链核酸和单链核酸的区别 双链核酸中a t u c gdna和rna的区别 dna中有t无u rna中有u无t2 在不考虑双链rna的情况下 嘌呤 嘧啶 最可能只有dna 嘌呤 嘧啶 一定有rna 即只有rna或有dna和rna 例3 已知病毒的核酸有双链dna 单链dna 双链rna 单链rna四种类型 现发现一种新病毒 要确定其核酸属于哪一种类型 应该 a 分析碱基类型 确定碱基比例b 分析蛋白质的氨基酸组成 确定五碳糖类型c 分析碱基类型 确定五碳糖类型d 分析蛋白质的氨基酸组成 确定碱基类型 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 考点三dna分子的复制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 1 标准图 简化图 注意 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 例4 2011 安徽 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 解析 考查真核生物的dna复制和转录 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复制 乙图表示转录 a项转录不是半保留方式 产物是单链rna b项真核细胞的dna复制和转录发生在细胞核 线粒体及叶绿体中 c项dna复制和转录均需要解旋酶 d项一个细胞周期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 例5 下图为真核细胞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 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复制的场所是 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 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 考点四dna分子结构和复制的相关计算1 碱基互补配对原则与dna结构碱基互补配对原则 双链dna分子中 a一定与t配对 g一定与c配对 推论 规律一 一个双链dna分子中 a t c g 则a g c t 即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数 规律二 在双链dna分子中 互补的两碱基之和 如a t或c g 占全部碱基的比值等于其任何一条单链中该种碱基比例的比值 且等于其转录形成的mrna中该种碱基比例的比值 规律三 在dna双链中一条单链的a1 g1 t1 c1的值与另一条互补单链的a2 g2 t2 c2的值互为倒数关系 不配对的碱基之和比例在两条单链中互为倒数 注意 在整个dna分子中该比值等于1 规律四 dna双链中 一条单链的a t g c的值 与另一条互补链的a t g c的值是相等的 也与整个dna分子中的a t g c的值是相等的 综合规律三四可简记为 补则等 不补则倒 规律五 不同生物的dna分子中互补配对的碱基之和的比值不同 即 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 规律六 若a1 单链 b 则a1 双链 b 2 规律七 若已知a占双链的比例 c 则a1 单链的比例无法确定 但最大值可求出为2c 最小值为0 例6 在一个双链dna分子中 碱基总数为m 腺嘌呤碱基数为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 3m 2 n 一条链中a t的数量为n g的数量为m na b c d 解析 腺嘌呤碱基数为n 则g的数量为 m 2 n dna分子中氢键数 n 2 m 2 n 3 3m 2 n 一条链中a t的数量等于整个dna分子中a的碱基数 答案 d 例7 一个dna分子的一条链上 腺嘌呤比鸟嘌呤多40 两者之和占dna分子碱基总数的24 则这个dna分子的另一条链上 胸腺嘧啶占该链碱基数目的 a 44 b 24 c 14 d 28 解析 a1 g1分别表示一条链上腺嘌呤和鸟嘌呤的数目 t2表示另一条链中胸腺嘧啶数目 a1 g1占dna分子碱基总数的24 即a1 g1 a g c t 24 可考虑画模型图帮助理解 如下图 由于a1 g1 c1 t1 1 2 a g c t 故a1 g1占本链碱基总数的48 又a1 1 40 g1 所以由以上分析可得a1 28 g1 20 根据碱基互补配对原则t2 a1 28 答案 d 精要点拨在dna分子结构中的计算 1 若涉及其中一条链的计算 画以下模型图辅助 2 若只是计算比值 可假设该dna分子为100个碱基对 3 若不涉及单链的计算 不用模型图 直接利用总的规律a t c g即可 2 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 1 一个dna不论复制多少次 产生的子代dna分子中含母链的dna分子数总是2个 含母链也总是2条 2 计算比值 n次复制后 形成的子代dna分子中 含亲代dna母链的有两个dna分子 占子代dna总数的2 2n 1 2n 1 亲代dna分子母链两条 占子代dna中脱氧核苷酸链总数的2 2n 1 1 2n 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 4 若以被同位素标记的dna分子的两条链为模板 复制n次后 标记dna分子占2 2n 标记的dna单链占所有单链的1 2n 若用同位素标记原料 则复制n次后 标记dna分子占100 标记的单链占1 1 2n 例8 如图为真核细胞内某基因 15n标记 的结构示意图 该基因全部碱基中a占20 下列说法正确的是 a 该基因一定存在于细胞内的染色体dna上b 该基因的一条核苷酸链中 c g a t 为3 2c dna解旋酶作用于 部位 dna聚合酶作用于 部位d 将该基因置于14n培养液中复制3次后 含15n的dna分子占1 8 解析 基因是具有遗传效应的dna片段 在染色体dna和细胞质dna上都存在基因 假设两条链分别为1 2 则有关系 a1 a2 t1 t2 20 g1 g2 c1 c2 30 由于a2 t1 g2 c1 则a1 t1 20 g1 c1 30 因此 该基因的一条核苷酸链中 c g a t 为3 2 dna解旋酶破坏氢键 作用于 部位 dna聚合酶作用于 部位 将该基因置于14n培养液中复制3次后 形成8个子代dna分子 由于dna的半保留复制 有2个dna含有15n 占1 4 答案 b 例9 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 c g a t 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 真核细胞的细胞器线粒体或叶绿体中也含有基因 但不存在于染色体上 根据已知条件可知 在该基因中 a t 400个 g c 600个 在一条链上c g 300 a t 200 因此b项是正确的 答案 b 考点五实验 dna复制方式的探究探究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 请分析并回答下面问题 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 其结果是 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的dna单链中的n尚有少部分为 解析 1 据表知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代 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 其余全部为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 考点六dna复制和细胞分裂的综合 例11 用32p标记玉米体细胞 含20条染色体 的dna分子双链 再将这些细胞转入不含32p的培养基中培养 在第二次细胞分裂的后期 一个细胞中被32p标记的染色体数是 a 0条b 10条c 20条d 40条 解析 玉米体细胞进行有丝分裂 在有丝分裂过程中 每条染色体的行为都是独立的 而且是一致的 因此用一条染色体的变化就能体现有丝分裂过程中染色体的变化特点 则题目中玉米体细胞两次有丝分裂过程中染色体和dna的标记情况可用下图进行解析 由图可知 第二次细胞分裂后期 一条染色体的着丝点分裂后形成的两条子染色体 一条被标记 其实质是该染色体的dna分子上有一条链被标记 另一条未被标记 各占一半 由于有丝分裂过程中每条染色体的变化都相同 玉米体细胞中含20条染色体 在第二次分裂后期 一个玉米细胞中共有40条染色体 则被标记的染色体是20条 答案选c项 答案 c 例12 果蝇一个精原细胞中的一个核dna分子用15n标记 在正常情况下 其减数分裂形成的精子中 含有15n的精子数占 a 1 16b 1 8c 1 4d 1 2 解析 减数分裂过程中 同源染色体要发生联会和分离现象 因此要体现减数分裂过程中染色体中dna的变化 至少要画出一对同源染色体 果蝇一个精原细胞中的一个核dna分子用15n标记 即果蝇4对同源染色体中有3对未标记 画图时可略去 另一对同源染色体中有一条染色体上的dna分子用15n标记 则该精原细胞进行正常减数分裂形成精细胞时 染色体和dna的标记情况可用下图进行解析 结合上图分析 观察产生的4个精细胞 答案选d项 答案 d 例13 取1个含有1对同源染色体的精原细胞 用15n标记细胞核中的dna 然后放在含14n的培养基中培养 让其连续进行两次有丝分裂 形成4个细胞 这4个细胞中含14n的细胞个数可能是 a 2b 3c 4d 前三项都对 解析 绘制图示如下 这样来看 最后形成的4个子细胞有3种情况 第一种情况是4个细胞都是 第2种情况是2个细胞是 1个细胞是 1个细胞是 第3种情况是2个细胞是 另外2个细胞是 答案 d 课堂练习1 教材原话填空 1 dna的两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成 2 dna双螺旋结构的基本骨架是由 连接而成的 3 dna上的碱基对严格遵循 通过 连接 4 dna分子中 代表了遗传信息 5 dna复制具有 的特点 6 dna复制需要 酶和 酶参与 7 基因是 8 染色体是基因的 线粒体 叶绿体中也存在基因 答案 1 规则的双螺旋结构 2 脱氧核糖和磷酸交替 3 碱基互补配对原则氢键 4 脱氧核苷酸的排列顺序 5 边解旋边复制半保留复制 6 解旋dna聚合 7 具有遗传效应的dna片段 8 主要载体 2 下列有关dna分子结构的说法 正确的是 a 相邻的碱基被相邻的两个核糖连在一起b 每个磷酸基团上都连着两个五碳糖c 碱基对排列顺序的千变万化构成了dna分子的特异性d 只有嘌呤与嘧啶配对 才能保证dna两条长链之间的距离不变 解析dna分子中一条链上相邻的碱基被 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 连在一起 两条链上相邻的碱基被氢键连在一起 dna链末端的磷酸基团上连着一个五碳糖 碱基对排列顺序的千变万化构成了dna分子的多样性 答案d 3 关于基因的概念 下列叙述中错误的是 a 基因是具有遗传效应的dna片段b 基因是dna分子上有一定功能的脱氧核糖核苷酸特定的排列顺序c 基因是染色体的一段d 基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位 解析染色体是基因的载体 基因是具有遗传效应的dna片段 答案c 4 某基因 14n 含有3000个碱基 腺嘌呤占35 若该dna分子以15n同位素标记的游离脱氧核苷酸为原料复制3次 再将全部复制产物置于试管内离心 进行密度分层 得到结果如图 然后加入解旋酶再离心 得到结果如图 则下列有关分析正确的是 a x层中的基因只用14n标记 y层中的基因只用15n标记b w层中含15n标记的胞嘧啶3150个c w层与z层的核苷酸数之比为1 4d x层中含有的氢键数是y层的3倍 解析dna分子的复制是半保留复制 复制3次后 共有8个dna分子 其中两个dna分子的一条链含14n 另一条链含15n 另外6个dna分子只含15n 离心后 含14n的位于x层 也含有15n 只含15n的位于y层 a项错误 一个dna分子中含有a 腺嘌呤 t 3000 35 1050 个 g c 3000 1050 2 2 450 个 解旋酶解旋离心后 含14n的2条链位 于z层 其他14条链含15n位于w层 相当于7个完整dna分子 w层中含14n标记的胞嘧啶是450 7 3150 个 b项正确 w层与z层的核苷酸数之比为1 7 c项错误 x层中含有的氢键数与y层含有的氢键数比为2 6 y层中含有的氢键数是x层的3倍 d项错误 答案b 5 某dna分子有 两条链 将 链上某一区域放大后如图所示 下列叙述不正确的是 a dna分子在体内细胞中进行复制时dna解旋酶断裂的是两条链之间的氢键b 限制酶的作用是打开dna分子中两个相邻脱氧核苷酸之间的3 5 磷酸二酯键c 若dna在复制过程中 链上的一个碱基发生改变 由a t 该dna分子经3次复制后所产生的异常dna分子所占比例为1 4d 参与dna转录的酶是rna聚合酶 图中 链的片段转录出来的碱基序列为auc 解析dna在复制过程中 以 链为模板复制出来的子代dna都是异常的 而以 链为模板复制出来的子代dna都是正常的 即所产生的异常dna分子所占比例为1 2 故c项错误 答案c 6 将大肠杆菌在含15n的培养液中培养后 再转移到含14n的普通培养液中培养 8小时后提取dna进行分析 得出含15n的dna分子所占比例为1 16 则大肠杆菌的分裂周期是 a 2小时b 4小时c 1 6小时d 1小时 解析1 16就是2 32 也就是分裂5次 8小时分裂5次 1 6小时一次 分裂周期就是1 6小时 c项正确 答案c 7 噬菌体 x174是单链dna生物 当它感染宿主细胞时 首先形成复制型 rf 的双链dna分子 如果该生物dna的碱基构成是 20