高考生物专题复习 第37讲 DNA分子的结构和复制课件 大纲人教版.ppt

第37讲dna分子的结构和复制 考点一dna分子的结构 1 dna分子的化学组成 1 组成元素 2 基本组成单位 脱氧核苷酸 每个脱氧核苷酸分子均含有一分子 一分子 和一分子 不同的脱氧核苷酸分子只有 不同 据此 脱氧核苷酸分为 a 脱氧核苷 g 脱氧核苷酸 t 脱氧核苷酸和 c 脱氧核苷酸四种 第37讲 考点整合 c h o n p 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基 含氮碱基 腺嘌呤 鸟嘌呤 胸腺嘧啶 胞嘧啶 3 dna分子是由许多个脱氧核苷酸通过聚合方式相互连接形成的长链 2 dna的空间结构 1 dna分子由两条的脱氧核苷酸长链盘旋而成 2 dna分子外侧是而成的基本骨架 3 dna分子两条链的内侧的碱基按照原则配对 并以氢键互相连接 第37讲 考点整合 规则的双螺旋结构 反向平行 脱氧核糖和磷酸交替连接 碱基互补配对 3 dna分子结构的特点 1 稳定性是指dna分子双螺旋空间结构的相对稳定性 与这种稳定性有关的因素主要有以下几点 dna分子是由两条脱氧核苷酸长链盘旋而成的精细均匀 螺距相等的规则双螺旋结构 dna分子中稳定不变 dna分子双螺旋结构的中间为碱基对 碱基之间形成 从而维持双螺旋结构的稳定 dna分子之间对应碱基严格按照进行配对 每个特定的dna分子中 不变 第37讲 考点整合 脱氧核糖和磷酸交替排列的顺序 氢键 碱基互补配对原则 碱基对的数量和排列顺序稳定 2 多样性构成dna分子的脱氧核苷酸虽然只有4种 配对方式仅2种 但其数目却可以成千上万 更重要的是形成 从而决定了dna分子的多样性 3 特异性每个特定的dna分子中具有特定的碱基排列顺序 而特定的排列顺序代表着遗传信息 所以每个特定的dna分子中都贮存着特定的遗传信息 这种特定的碱基排列顺序就决定了dna分子的特异性 第37讲 考点整合 碱基对的排列顺序可以千变万化 4 相关计算 a tc g a c t g 1或 a g t c 1 如果 a1 c1 t1 g1 b那么 a2 c2 t2 g2 1 b a t c g a1 t1 c1 g1 a2 t2 c2 g2 a 第37讲 考点整合 考点二dna分子的复制 1 概念 以为模板合成子代dna分子的过程 2 时间 有丝分裂间期和前的间期 3 场所 主要 4 条件 1 模板 作母链 2 原料 3 能量 4 酶 dna聚合酶 dna连接酶等 第37讲 考点整合 亲代dna分子 减数第一次分裂 细胞核 叶绿体 线粒体 亲代dna的两条链 四种游离的脱氧核苷酸 atp 解旋酶 5 过程 1 解旋 在的作用下 使碱基对之间的 断裂 两条螺旋的长链解开 2 合成子链 以解开的母链作模板 以游离的为原料 在 供能和酶的催化作用下按原则合成两条子链 3 形成子代dna 一条 链与一条对应的 链通过 结合形成盘绕的双螺旋dna分子 第37讲 考点整合 解旋酶 氢键 脱氧核苷酸 atp 碱基互补配对 子 母 氢键 4 如图37 2所示 第37讲 考点整合 6 特点 7 结果 一个dna分子形成两个 的dna分子 8 意义 dna通过 使由亲代传给子代 保持了的连续性 复制出现差错 产生 第37讲 考点整合 边解旋边复制 半保留复制 完全相同 复制 遗传信息 遗传信息 基因突变为生物的进化提供原始材料 1 dna分子结构模式图信息解读 探究点一dna的分子结构 第37讲 要点探究 2 析图 1 每个dna片段中 游离的磷酸基团有2个 2 之间的数量关系1 1 1 3 和 之间的化学键为磷酸二酯键 用限制性核酸内切酶处理可切断 用dna连接酶处理可连接 4 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 5 每个脱氧核糖连接着2个磷酸 分别在3号 5号碳原子上相连接 6 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 第37讲 要点探究 例1下列能正确表示dna片段示意图的是 第37讲 要点探究 d 解析 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 点评 理解掌握dna的分子结构是解题的关键 第37讲 要点探究 在dna分子的一条单链中相邻的碱基a与t的连接是通过 a 肽键b 磷酸 脱氧核糖 磷酸 c 氢键d 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 变式题 第37讲 要点探究 d 解析 dna分子单链上相邻碱基a与t的连接方式如图 由此可知是通过 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 连接起来的 第37讲 要点探究 探究点二dna分子碱基对的构成及相关计算规律 1 碱基互补配对原则是dna分子中碱基数量 比例计算的基础 由于在双链dna分子中 碱基对的构成一定是碱基a与碱基t配对 碱基g与碱基c配对 反过来也一样 所以 在一个双链dna分子中一定存在碱基a的数量 碱基t的数量 碱基g的数量 碱基c的数量 2 根据碱基互补配对原则 可得如下推论 1 在双链dna分子中 a t g c a g t c a c g t 1 2 a t g c 1 即两个互补的碱基相等 任意两个不互补的碱基之和相等 且等于总碱基数的1 2 第37讲 要点探究 第37讲 要点探究 易错易混点 不同种类的碱基对之间形成氢键的数量不同 在碱基a与t之间只形成两个氢键 a t或t a 而在碱基g与c之间则形成三个氢键 g c或c g 因而一个dna分子中不同种类的碱基对所占的比例不同 其分子的稳定性也就存在差异 一般而言 含g c碱基对比例高的dna分子比含a t碱基对比例高的dna分子稳定 如果对象是一个双链dna分子的一条链 a t c g无任何规律 可以成任意比 第37讲 要点探究 例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与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中鸟嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的 a 24 22 b 22 28 c 26 24 d 23 27 第37讲 要点探究 a 解析 由转录规律可知 mrna中的鸟嘌呤 g 与模板链胞嘧啶 c 数量相等 mrna中的胞嘧啶 c 与模板链中的鸟嘌呤 g 数量相等 由dna中腺嘌呤 a 与胸腺嘧啶 t 之和占全部碱基数目的54 可知 该dna中g c 46 据互补碱基之和 单链 双链 可得模板链中c 46 g 46 22 24 模板链中g 46 c 46 24 22 因此 mrna中鸟嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的24 和22 第37讲 要点探究 点评 在基因的表达中 教材详细讲述了mrna是以dna的一条链为模板 按照碱基互补配对原则 以核糖核苷酸为原料合成 在dna的分子结构中 也全面讲解了dna的碱基对构成规律 该题将dna分子的结构与基因的表达结合起来 综合考查了考生综合运用知识的能力 解答此题的关键是理解复制 转录过程中的碱基配对关系 在分析时最好用图形的方式进行 做这种题目 还有另外一种方法 可以假设dna碱基总数为200 这种假设的好处是dna的每条单链和rna的碱基数都为100 并结合转录的一个草图 注意碱基互补配对原则 做起来会很清晰 第37讲 要点探究 过程如下图 第37讲 要点探究 第37讲 要点探究 假设dna碱基总数为200 那么dna的每条单链 链 链 和rna的碱基数都是100 根据题意 a t占54 则c g占46 而且c g 则g占23 dna中g的总数 包括 链和 链上的g 为23 200 46 假设 链为题目中所说的 一条链 即转录模板链 g占22 即链上g有22 100 22 对应的rna上的c也有22 那么rna上的c比例就是22 100 22 链上的g dna中的g的总数 链上的g的总数 46 22 24 链上的g为24 对应 链上的c为24 对应rna上的g为24 rna上的g的比例就是24 100 24 2010 绍兴质检 某同学制作的dna双螺旋结构模型中 在一条链中所用的碱基模块a c t g为1 2 3 4 则该双螺旋模型中上述碱基模块的比应为 a 1 2 3 4b 3 4 1 2c 2 3 2 3d 1 1 1 1 变式题 第37讲 要点探究 c 解析 一条链碱基比例为a c t g 1 2 3 4 则另一条链上的碱基比例为a c t g 3 4 1 2 综合考虑 两条链上的碱基比例为a c t g 1 3 2 4 3 1 4 2 2 3 2 3 第37讲 要点探究 探究点三dna分子的复制特点与相关计算规律 1 利用同位素标记法和离心技术证明了dna的半保留复制 注意掌握相关规律 2 染色体上的dna复制后 两个子代dna位于同一染色体的两个姐妹染色单体上 在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期分开进入两个子细胞 每个dna均含一条母链和一条子链 3 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dna母链 因而复制n次后 含最初母链的dna分子占dna分子总数的2 2n 最初母链数占全部子代dna单链数的比例 第37讲 要点探究 4 dna复制所需的某种碱基 脱氧核苷酸 数 亲代dna分子中该碱基 脱氧核苷酸 数 2n 1 5 第n次复制所需的某种碱基 脱氧核苷酸 数 亲代dna分子中该碱基 脱氧核苷酸 数 2n 1 6 dna半保留复制的实验证据方法 同位素标记及密度梯度离心法 实验过程 以含15n的培养液来培养大肠杆菌 让大肠杆菌繁殖几代 再将大肠杆菌转移到14n的普通培养液中 然后 在不同时刻收集大肠杆菌并提取dna 进行密度梯度离心 记录不同质量的dna在离心管中的位置及比例 第37讲 要点探究 结论 dna分子复制为半保留复制 第37讲 要点探究 例3含100个碱基对的某dna分子片段 内含60个胞嘧啶脱氧核苷酸 若连续复制n次 则在第n次复制时需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸 个 这n次复制共需游离腺嘌呤脱氧核苷酸 个 a 10n 1b 40nc 40 2n 1d 40 2n 1 第37讲 要点探究 cd 解析 该dna分子中共有100个碱基对即200个碱基 其中胞嘧啶c有60个 则鸟嘌呤g也为60个 腺嘌呤a的个数为 200 2 60 2 40个 若复制n次应产生2n个子代dna 需要腺嘌呤a40 2n 1 个 第n次也就是从第n 1次开始到第n次 那么需要腺嘌呤a的个数为 40 2n 1 40 2n 1 1 40 2n 1 点评 注意n次复制与第n次复制的区别以及所需某种碱基数量的计算 第37讲 要点探究 某dna分子含m对碱基 其中腺嘌呤有a个 下列有关此dna在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述中 错误的是 a 在第一次复制时 需要 m a 个b 在第二次复制时 需要2 m a 个c 在第n次复制时 需要2n 1 m a 个d 在n次复制过程中 总共需要2n m a 个 变式题 第37讲 要点探究 d 解析 该dna分子含胞嘧啶数目为m a 复制n次需胞嘧啶脱氧核苷酸数目为 m a 2n 1 第37讲 要点探究 探究点四细胞分裂和dna复制相结合的知识 1 细胞分裂过程中进行dna复制 2 dna复制的方式 半保留复制 第37讲 要点探究 3 图37 5是连续2次细胞有丝分裂的情况 第37讲 要点探究 最后结果 第一次分裂所产生的2个细胞都是 第一次分裂所产生的1个细胞第二次分裂所产生的2个细胞情况是1个细胞是 1个细胞是或2个细胞都是 如果将2次分裂一起考虑 最后得到的4个细胞情况应该有3种可能 第一种情况是4个细胞都是 第二种情况是2个细胞是 1个细胞是 1个细胞是 第三种情况是2个细胞是 另外2个细胞是 第37讲 要点探究 上图是考虑两对同源染色体被标记的情况 思考 如果只考虑一对同源染色体的dna被15n标记 情况怎样 试着画出图示 第37讲 要点探究 例4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 第37讲 要点探究 b 解析 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分子有8个 含14n的脱氧核苷酸链有16