【与名师对话】高考生物一轮复习 3.2DNA分子的结构与复制课件 新人教版必修2.ppt

一 dna分子的结构1 dna双螺旋结构特点 1 两条链 盘旋成双螺旋结构 2 和 交替连接 排列在外侧 构成基本骨架 排列在内侧 3 两条链上的碱基通过 连接成碱基对 2 碱基互补配对原则a 腺嘌呤 一定与 配对 g 鸟嘌呤 一定与 配对 对应学生用书93页 二 dna分子的复制 自主核对 一 1 反向平行脱氧核糖磷酸碱基氢键2 t 胸腺嘧啶 c 胞嘧啶 二 亲代dna子代dna有丝分裂减数第一次分裂细胞核dna的两条链脱氧核苷酸atp解旋酶解旋子代dna分子边解旋边复制半保留子代dna分子遗传信息的连续性 1 dna的复制与dna的结构有何联系 2 dna复制的方式和特点有何实验证据 考点1dna分子的结构1 dna分子的组成和结构 1 基本元素组成 c h o n p五种元素 2 基本组成单位 4种脱氧核苷酸 腺嘌呤 a 腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤 g 鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶 c 胞嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶 t 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 对应学生用书93页 3 dna分子的组成层次 4 平面结构 两条脱氧核苷酸长链反向平行 5 dna双螺旋结构 dna分子是由两条脱氧核苷酸长链 按反向平行 指一条链的起点为磷酸 另一条链的起点为脱氧核糖 方式盘绕成双螺旋结构 基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接而成 中间的碱基严格按碱基互补配对原则 a与t配对 g与c配对 形成碱基对 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 2 dna分子的多样性与特异性 1 多样性 碱基对 或脱氧核苷酸对 排列顺序的千变万化 构成了dna的多样性 2 特异性 每个dna分子的碱基对的排列顺序是特定的 3 与生物多样性的关系 dna多样性决定 蛋白质多样性体现 生物多样性 应用指南1 dna分子结构具有相对的稳定性是dna作为遗传物质的基本条件之一 但其稳定性的原因并不是脱氧核糖与磷酸的交替连接 2 碱基对的排列顺序代表了遗传信息 因此dna具有储存遗传信息的功能 而且信息量极大 若一dna分子由n个碱基对构成 则可代表的遗传信息有4n种 注 n是碱基对的数量 4 dna分子的多样性和特异性从分子水平上解释了生物体具有多样性和特异性的原因 5 碱基互补配对原则的推论 规律一 一个双链dna分子中 a t c g 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 互补的两碱基和 如a t或c g 占全部碱基的比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中该种比例的比值 例1 2010 长沙模拟 下图是四位同学制作的dna分子结构模型 其中正确的是 解析 构成dna分子的基本结构单位是脱氧核苷酸 每分子的脱氧核苷酸由一分子磷酸 一分子的脱氧核糖和一分子的含氮碱基组成 磷酸是连接在脱氧核糖的第五位碳原子上 碱基是连接在第一位碳原子上 脱氧核苷酸之间是通过磷酸二酯键相联系的 一个分子的脱氧核苷酸的磷酸基与另一个脱氧核苷酸分子的脱氧核糖 第三个碳原子上基团 形成磷酸二酯键 答案 b 对点训练1 2010 苏州质检 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 解析 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 考点2dna的半保留复制1 复制场所 主要场所是细胞核 但在拟核 线粒体 叶绿体 细胞质基质 如质粒 中也进行dna复制 2 复制条件复制除模板 原料 能量 酶外 还需相对稳定的细胞内部条件以保证酶的活性 如 一定的温度 ph等 3 同位素示踪法和离心技术证明dna的半保留复制 或dna分子连续复制的计算规律 已知某一dna分子用15n标记 0代 将含有该标记dna分子的细胞 或某种细菌 转移到只含14n的培养基中培养 进行dna复制 若干代后 其dna分子数 脱氧核苷酸链数及相关比例如下表 应用指南1 复制的 精确性 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 2 复制 差错 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 3 用3h标记的噬菌体n个 侵染大肠杆菌 在普通培养基中培养一段时间后 统计得知培养基中共有噬菌体后代m个 则此时培养基中含被标记的噬菌体比为2n m 例2 2010 济南月考 dna分子经过诱变 某位点上的一个正常碱基 设为p 变成了尿嘧啶 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 解析 根据半保留复制的特点 dna分子经过两次复制后 突变链形成的两个dna分子中含有u a a t碱基对 而另一条正常链形成的两个dna分子中含有g c c g碱基对 因此替换的可能是g 也可能是c 答案 d 对点训练2 2010 镇江质检 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 遵循的原则是 3 pcr 技术的必需条件 除了模板 原料 atp 酶以外 至少还有三个条件 即液体环境 适宜的 和 4 假设一个模板dna分子中有800个碱基对 其中含有腺嘌呤600个 若通过pcr技术共消耗周围环境中游离的胞嘧啶脱氧核苷酸6200个 则该模板dna在pcr扩增仪中已经复制了 次 答案 1 氢解旋解旋 2 脱氧核苷酸碱基互补配对原则 3 温度酸碱度 4 5 考点3实验面面观 实验结果 结论的预测与分析有些实验的结果可以直接用肉眼观察出来 而很多实验是化学反应类型 肉眼观察不到 应该考虑加入指示剂 借助颜色变化或仪器辅助观察 实验结果可采用文字 表格 坐标曲线等方式描述 1 实验结果的预测实验结果是由实验变量而引起的变化 而实验结论是根据实验结果作出的一种推论 一个正确的实验设计应达到实验目的 即得出的结论就是实验目的 特别注意弄清实验的目的是 验证 还是 探究 如果是 验证型 的实验 如 验证 证明 都可预测到与实验目的一致的结果 联系实验目的得出结论 结论是合理的 科学的 肯定的 不少结论是在实验要验证的内容中寻找 此时一般只有一个结果和相应的结论 且结论与实验目的相对应 若是 探究型 的实验 如 探究 预测的实验结果不唯一 大多有三种可能 变量促进结果 变量抑制结果 变量与结果无关 或 全肯定 全否定 一肯定一否定 等 2 观察变量的确定因变量与观察变量有时是不同的 对于因变量不能直接观察的 应该通过相应手段转换 将因变量间接展现出来 便于观察 如细胞分裂中染色体可以通过染色 借助显微镜观察 呼吸强度可通过测定密闭装置中气压变化来表现等 3 实验结论的归纳提炼实验结果是实验所得到的直观现象 如测得的有关数据 实验对象呈现的特殊颜色 气味 形态 生理等方面的变化 因此实验结果应是对实验现象的直接陈述 而实验结论是在实验结果的基础上 根据已有知识的合理迁移 通过推理和判断 得出的关于生命现象最本质的认识 如 鉴定葡萄糖是可溶性还原糖 的实验中 葡萄糖与斐林试剂共热后出现砖红色沉淀 这是实验结果 葡萄糖是可溶性还原糖 则是实验结论 例3某校一个生物活动小组要进行研究性学习 对生物学史上的经典实验进行验证 这个小组借助某大学的实验设备 对有关dna复制的方式进行探索 有人认为dna是全保留复制 也有人认为dna是半保留复制 为了证明这两种假设 这个小组设计了下列实验程序 请完成实验并对结果进行预测 实验步骤 第一步 在氮源为14n的培养基上生长的大肠杆菌 其dna分子均为14n dna 在氮源为15n的培养基上生长的大肠杆菌 其dna分子均为15n dna 用某种离心方法分离得到的结果如图所示 其dna分别分布在轻带和重带上 第二步 将亲代大肠杆菌 含15n 转移到含14n的培养基上繁殖一代 i 请分析 如果dna出现 则是全保留复制 如果dna出现 则是半保留复制 第三步 为了进一步验证第二步的推测结果 将亲代大肠杆菌 含15n 转移到含14n的培养基上连续繁殖两代 请分析 如果dna出现 则是全保留复制 如果dna出现 则是半保留复制 解析 亲代大肠杆菌 含15n 转移到含14n的培养基上繁殖一代 i 后 全保留复制的话 2个dna分子中1个dna是14n dna 另外1个dna是15n dna 故一半在轻带位置 一半在重带位置 半保留复制的话 2个dna分子中都是各一条链含14n 一条链含15n 故全部位于中带位置 亲代大肠杆菌 含15n 转移到含14n的培养基上连续繁殖两代 后 全保留复制的话 4个dna分子中1个dna是15n dna 另外3个dna是14n dna 故3 4在轻带位置 1 4在重带位置 半保留复制的话 2个dna分子中都是各一条链含14n 一条链含15n 另2个dna分子全是14n dna 故一半在中带位置 一半在轻带位置 答案 一半在轻带位置 一半在重带位置全部位于中带位置3 4在轻带位置 1 4在重带位置一半在中带位置 一半在轻带位置 例1dna分子一个碱基对改变没有改变dna分子的结构 a 正确b 不正确错因分析对dna分子结构与dna分子的空间结构分辨不清 解析一对碱基改变没有改变dna分子的空间结构 但改变了dna分子的化学结构 即碱基序列发生了改变 答案b 对应学生用书95页 例2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 错因分析对dna复制过程中 第n次 还是 n次 复制所需某种碱基数量的计算原理不清 已知dna分子中碱基数 求复制n次与第n次所需某碱基的数目 某dna分子中含某碱基a个 复制n次 则共需加入含该碱基的脱氧核苷酸为a 2n 1 个 因为最初亲代dna分子做模板不需要原料 但第n次复制时所需含该碱基的脱氧核苷酸为a 2n 1 a 2n 1 1 a 2n 1 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 答案d 典例1 2010 上海生物 细胞内某一dna片段中有30 的碱基为a 则该片段中 a g的含量为30 b u的含量为30 c 嘌呤含量为50 d 嘧啶含量为40 考查角度dna分子碱基种类的计算 对应学生用书95页 解析本题考查dna两条链的碱基互补配对原则 根据碱基互补配对原则 一段dna片段总a的含量为30 则t的含量也是30 根据碱基互补配对原则 a t c g 所以嘌呤总数等于嘧啶总数 嘌呤的总数为50 答案c 典例2 2010 广东理综 蚕豆根尖细胞在含3h标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期 然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期 其染色体的放射性标记分布情况是 a 每条染色体的两条单体都被标记b 每条染色体中都只有一条单体被标记c 只有半数的染色体中一条单体被标记d 每条染色体的两条单体都不被标记考查角度dna复制与细胞分裂 解析根据dna复制时半保留复制的特点 完成一次复制的蚕豆根尖细胞中的染色体均被标记 3h 但dna分子只有一条链被标记 3h 所以在下一个细胞周期中每条染色体中只有一条染色单体被标记 答案b 典例3 2010 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i代dna的离心结果为 轻 和 重 两种密度带 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 考查角度dna复制的特点 解析本题以图表为信息载体 综合考查微生物培养及dna复制的有关知识 1 dna的复制方式是半保留复制 即子代dna中总有一条链来自亲代dna 复制的代数越多 含亲代dna母链的dna分子比例越低 因此 要想获得dna被全部标记的大肠杆菌 必须经过多代培养 至少第二代中才出现 由表可知 所供物质中唯一的氮源是15nh4cl 2 由于第一组是a完全含14n的dna 第二组b是经多带培养后完全被15n标记的dna 而第三组是第二组b经过一次复制形成的子代dna 其离心结果显示 新合成的dna全部为中带 即一条链含被标记的15n 一条链含为被标记的14n 在得到结论时 必须是将第一组的a 全部轻代 与第二组的b 全部重带 进行比较 才能说明b的子一代的全部中带的获得方式是半保留复制 3 若子 代出现两条代 分别是轻带和重带 则重带dna只能来自b被15n标记的dna 轻带只能来自新合成的dna 因此 可推测dna的复制方式不是一条链来自亲代dna 一条链新合成的半保留复制 而成为全保留 若将子 代dna双链分开 则离心结果也会出现轻带和重带两条带 则不能判断dna的复制方式 若将子 代继续培养 则子n代离心 密度带仍为中带和轻带两条 仍是中带具有放射性 放射性强度发生变化的位置在中带 放射性衰减 若实验结果中子i代中带略宽 其最可能的原因是新合成的dna单链中仍有部分被15n标记 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 2010 烟台模拟 下图示dna分子复制的片段 图中a b c d表示各条脱氧核苷酸链 一般地说 下列各项正确的是 a a和c的碱基序列互补b b和c的碱基序列相同c a链中 a t g c 的比值与b链中同项比值不同d a链中 a t g c 的比值与c链中同项比值相同 对应学生用书96页 解析 本题考查dna分子复制的特点 即半保留复制 在a b c d四条脱氧核苷酸链中 其中a和b d的碱基互补 d和a c的碱基互补 b和d a和c的碱基序列相同 在双链dna分子中 a t g c 则一条链中的 a t 或 g c 与互补链中的 a t 或 g c 相同 则a链中 a t g c 的比值与b链中同项比值相同 与c链中同项比值也相同 答案 d 2 2010 南京调研 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 解析 双链dna中 a t占全部碱基总数的54 则一条单链中a t占该链碱基总数的54 按下面的图示分析 答案 a 3 2009 长沙模拟 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 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 答案 b 4 2009 锦州模拟 如图为大肠杆菌的dna分子结构示意图 片段 请据图回答问题 1 图中1表示 2表示 1 2 3结合在一起的结构叫 2 图中3有 种 中文名字分别是 3 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共 对 该片段复制4次 共需原料胞嘧啶脱氧核苷酸 个 在dna分子稳定性的比较中 碱基对的比例高 dna分子稳定性高 4 假定大肠杆菌只含14n的dna的相对分子质量为a 只含15n的dna的相对分子质量为b 现将只含15n的dna培养到含14n的培养基中 子一代dna的平均相对分子质量为 子二代dna的平均相对分子质量为 答案 1 磷酸脱氧核糖脱氧核苷酸 2 2鸟嘌呤 胞嘧啶 3 4060900c和g 4 a b 2 3a b 4 有关dna复制方式的实验探究关于dna复制方式的探究 充分体现了假说 演绎法 即在克里克假说的基础上 通过演绎推理 最终通过实验得以验证 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