2021高考生物一轮复习 第6单元 遗传的分子基础 第2讲 DNA分子的结构、复制与基因的本质教学案 新人教版必修2.doc

第2讲dna分子的结构、复制与基因的本质1.dna分子结构的主要特点()2.基因的概念()3.dna分子的复制()1.dna的结构决定dna的功能(生命观念)2.建立dna分子双螺旋结构模型(科学思维)3.验证dna分子通过半保留方式进行复制(科学探究) dna分子的结构和基因的本质1dna分子的结构2dna分子的特性(1)相对稳定性：dna分子中磷酸和脱氧核糖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：不同的dna分子中脱氧核苷酸数目不同，排列顺序多种多样。若某dna分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n种。(3)特异性：每种dna分子都有区别于其他dna的特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。3基因的本质(1)染色体、dna、基因和脱氧核苷酸的关系(2)基因与碱基的关系遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序中，构成基因的碱基数小于(填“大于”“小于”或“等于”)dna分子的碱基总数。(人教版必修2 p58“科学技术社会”)如何获得dna指纹图谱？该技术有哪些应用？提示：(1)应用dna指纹技术，首先需要用合适的酶将待检测的样品dna切成片段，然后用电泳的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤，最后形成dna指纹图；(2)由于每个人的dna指纹图是独一无二的，所以我们可以根据分析指纹图的吻合程度来帮助确认身份。因而此技术被广泛应用于刑侦领域、亲子鉴定、遗骸鉴定等。1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。()2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。()3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。()提示：核酸分子所携带的遗传信息取决于碱基对排列顺序。4dna分子一条链上的相邻碱基通过磷酸脱氧核糖磷酸相连。()提示：一条链上相邻的碱基通过脱氧核糖磷酸脱氧核糖相连。5不同生物的dna分子中互补配对的碱基之和的比值可能相同。()6dna分子的多样性和特异性主要与它的空间结构密切相关。()提示：dna的空间结构都是双螺旋结构，与多样性和特异性无关。7人体内控制-珠蛋白基因由1700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41700种。()提示：-珠蛋白的基因的碱基排列方式是特定的。8dna分子中g和c所占的比例越大，其稳定性越低。()提示：g和c之间有三个氢键，a和t之间有两个氢键，因此，dna分子中g和c所占的比例越大，稳定性越高。碱基互补配对原则及相关计算dna碱基互补配对原则是指在dna分子形成碱基对时，a一定与t配对，g一定与c配对的一一对应关系。推论如下：1双链dna分子中嘌呤总数与嘧啶总数相等，即agtc。简记：“dna分子中两个非互补碱基之和是dna分子总碱基数的一半”。2在双链dna分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个dna分子中都相等。设在双链dna分子中的一条链上a1t1n%，则a1t1a2t2n%，所以ata1a2t1t2n%。简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。3双链dna分子中，非互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数。设双链dna分子中一条链上，m，则m，互补链中。简记为：“dna两条互补链中，不配对两碱基之和的比值互为倒数，乘积为1”。4双链dna分子中，若b%，则%。1基因是碱基对随机排列成的dna分子吗？为什么？提示：基因不是碱基对随机排列成的dna分子。在自然选择过程中，由大部分随机排列的脱氧核苷酸序列控制性状的生物不能成活，被淘汰掉了。2根据dna的下列两模型思考回答：图1图2(1)由图1可知，每个dna分子片段中，游离磷酸基团含有2个。单链中相邻碱基通过脱氧核糖磷酸脱氧核糖连接。互补链中相邻碱基通过氢键连接。(2)图2是图1的简化形式，其中是磷酸二酯键，是氢键。解旋酶作用于部位，限制性核酸内切酶和dna连接酶作用于部位。考查dna分子的结构1(2019潍坊期中)下列关于dna分子结构的叙述，正确的是()adna分子中碱基对的排列顺序代表遗传信息b1个双链dna分子片段中有1个游离的磷酸c嘌呤与嘌呤之间、嘧啶与嘧啶之间通过氢键相连ddna分子的基本骨架由磷酸和含氮碱基交替连接构成adna分子中碱基对的排列顺序代表遗传信息，a项正确；1个双链dna分子片段中有2个游离的磷酸，b项错误；嘌呤与嘧啶之间通过氢键相连，c项错误；dna分子的基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接构成，d项错误。22019年是dna分子双螺旋结构被发现的第66年。下列关于dna分子的叙述，错误的是()adna分子中g和c所占的比例越高，dna分子的热稳定性越强bdna分子中的磷酸和脱氧核糖交替连接构成dna分子的基本骨架c不同生物的dna分子中，(at)/(gc)的值越接近，亲缘关系越近ddna分子发生碱基对替换后，不会改变dna分子中嘧啶碱基所占的比例c生物的遗传信息蕴藏在碱基对的排列顺序中，与dna分子中碱基的比例没有直接关系，c项错误。考查基因的本质及与dna和染色体的关系3(2018潍坊期中)下列有关基因的叙述，正确的是()a真核细胞中的基因都以染色体为载体b唾液淀粉酶基因在人体所有细胞中都能表达c等位基因的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同d基因是由碱基对随机排列成的dna片段c真核细胞的细胞核基因以染色体为载体，细胞质基因不是以染色体为载体，a错误；唾液淀粉酶基因只在唾液腺细胞中表达，b错误；等位基因是基因突变产生的，两者的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同，c正确；基因是有遗传效应的dna片段，其中的碱基对具有特定的排列顺序，d错误。4(2019重庆一模)下列有关基因的叙述，错误的是()a摩尔根将孟德尔的“遗传因子”这一名词重新命名为“基因”b随着细胞质基因的发现，基因与染色体的关系可概括为染色体是基因的主要载体c一个dna分子上有多个基因，基因是有遗传效应的dna片段d研究表明，基因与性状的关系并不都是简单的线性关系a摩尔根运用假说演绎法证明基因在染色体上，约翰逊给“遗传因子”起了一个新名字为“基因”，a错误；dna主要存在于染色体上，少量存在于细胞质中，故染色体是基因的主要载体，b正确；基因是有遗传效应的dna片段，一个dna分子上有多个基因，c正确；生物的性状由基因和环境共同决定的，基因与性状的关系并不都是简单的线性关系，d正确。 dna分子的复制1概念：以亲代dna为模板，合成子代dna的过程。2时间：有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。3过程4特点(1)复制方式为半保留复制。(2)边解旋边复制。5dna分子精确复制的原因(1)dna分子的双螺旋结构提供精确的模板。(2)碱基互补配对原则保证复制准确进行。6意义：使遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。7研究dna复制的常用方法同位素示踪法和离心法，常用3h、15n标记，通过离心在试管中形成不同位置的dna条带。1dna复制遵循碱基互补配对原则，新合成的dna分子中两条链均是新合成的。()提示：新合成的dna分子的两条链有一条链是新合成的。2dna双螺旋结构全部解旋后，开始dna的复制。()提示：dna复制时边解旋边复制。3单个脱氧核苷酸在dna酶的作用下连接合成新的子链。()提示：在dna聚合酶的作用下，单个脱氧核苷酸连接到dna单链片段上形成子链。4在一个细胞周期中，dna复制过程中的解旋发生在两条dna母链之间。()5在人体内，成熟的红细胞、浆细胞中不发生dna的复制。()1dna分子复制中相关计算的规律dna分子复制为半保留复制，若将一个被15n标记的dna转移到含14n的培养基中培养(复制)若干代，其结果分析如下：2dna分子复制过程中消耗的某种脱氧核苷酸数(1)若亲代dna分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m(2n1)个。(2)第n次复制需要该种脱氧核苷酸数为m2n1个。1将发生癌变的小肠上皮细胞用含3h标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液培养，一段时间后再移至普通培养液中培养，不同间隔时间取样，检测到被标记的癌细胞比例减少，出现上述结果的原因是什么？提示：依据dna半保留复制特点，移到普通培养液中的被标记的癌细胞，随着细胞增殖次数的增加，不被标记的癌细胞开始出现并不断增多，故被标记的癌细胞比例减少。2通常dna分子复制从一个复制起始点开始，有单向复制和双向复制，如图所示。放射性越高的3h胸腺嘧啶脱氧核糖核苷(3h脱氧胸苷)，在放射自显影技术的图像上，感光还原的银颗粒密度越高。请利用放射性自显影技术、低放射性3h脱氧胸苷和高放射性3h脱氧胸苷，设计实验以确定大肠杆菌dna复制的方向，简要写出实验思路并预测实验结果和得出结论。提示：(1)实验思路：复制开始时，首先用含低放射性3h脱氧胸苷培养基培养大肠杆菌，一段时间后转移到含有高放射性3h脱氧胸苷的培养基中继续培养，用放射自显影技术观察复制起点和复制起点两侧银颗粒密度情况。(1)预期实验结果和结论：若复制起点处银颗粒密度低，复制起点的一侧银颗粒密度高，则dna分子复制为单向复制；若复制起点处银颗粒密度低，复制起点的两侧银颗粒密度高，则dna分子复制为双向复制。考查dna分子复制的过程和特点1正常情况下，dna分子在复制时，dna单链结合蛋白能与解旋后的dna单链结合，使单链呈伸展状态而有利于复制。如图是大肠杆菌dna复制过程的示意图，下列有关分析错误的是()a在真核细胞中，dna复制可发生在细胞分裂的间期bdna复制时，两条子链复制的方向是相反的，且都是连续形成的c如图所示过程可发生在大肠杆菌的拟核中，酶1和酶2都是在核糖体上合成的ddna单链结合蛋白能防止解旋的dna单链重新配对bdna分子的两条链是反向平行的，从图中可以看出，在复制的过程中，子链的形成是由片段连接而成的，b项错误。2(2019哈尔滨模拟)细菌在含15n的培养基中繁殖数代后，细菌dna的含氮碱基均含有15n，然后再将其移入含14n的培养基中培养，提取亲代及子代的dna并离心，如图为可能的结果。下列叙述错误的是 ()a子一代dna应为b子二代dna应为c子三代dna应为 d亲代的dna应为cdna的复制方式是半保留复制，亲代dna为15n/15n，在含14n的培养基中培养，子一代的dna应全为14n/15n，即如图中，a项正确；子二代dna中1/2为14n/15n、1/2为14n/14n，即如图中，b项正确；子三代dna中1/4为14n/15n、3/4为14n/14n，即如图中，c项错误；亲代的dna应为15n/15n，即如图中，d项正确。考查dna复制的相关计算3一个双链均被32p标记的dna由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占20%，将其置于只含31p的环境中复制3次。下列叙述不正确的是()adna复制是一个边解旋边复制的过程b第三次复制需要2.1104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸c子代dna分子中含32p的单链与含31p的单链之比为17d子代dna 分子中含32p与含31p的分子数之比为 14bdna分子中共有10 000个碱基，其中胞嘧啶有3 000个，则dna第三次复制需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为(231)3000(221)30001.2104(个)，b项错误。4用15n标记了两条链含有100个碱基对的dna分子，其中有胞嘧啶60个，该dna分子在含14n的培养基中连续复制3次。下列有关说法中错误的是()a该dna分子含有的氢键数目是260个b该dna分子复制3次共需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸160个c子代dna分子中含15n的单链与含14n的单链之比为17d子代dna分子中含15n的dna分子与含14n的dna分子之比为14b该dna分子有100个碱基对，其中胞嘧啶有60个，则c和g各有60个，a和t各有40个，又知c、g之间有3个氢键，a、t之间有2个氢键，因此氢键数目为603402260(个)，a项正确；该dna分子第一次复制需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸(a)40个，第二次复制需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸80个，第三次复制需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸160个，则复制3次共需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸的数目为4080160280(个)，b项错误；该dna分子复制3次共产生8个dna分子，16条dna单链，其中2条链含15n，含15n的单链与含14n的单链之比为214，即17，c项正确；该dna分子复制3次共产生8个dna分子，其中2个dna分子含有15n,8个dna分子都含有14n，故二者之比为14，d项正确。准确把握dna复制的相关计算问题(1)复制次数：“dna复制了n次”和“第n次复制”的区别：前者包括所有的复制，后者只包括最后一次复制。(2)碱基数目：碱基的数目单位是“对”还是“个”。(3)复制模板：在dna复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸单链的dna分子都只有两个。(4)关键词语：看清是“dna分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”等关键词。1.dna中并不是所有的脱氧核糖都连着两个磷酸基团，两条链各有一个3端的脱氧核糖连着一个磷酸基团。2并非所有dna片段都是基因，基因是有遗传效应的dna片段，不是连续分布在dna上的，而是由碱基序列将不同的基因分割开的。3细胞生物中凡存在dna分子的场所均可进行dna分子的复制，其场所除细胞核外，还包括叶绿体、线粒体、原核细胞的拟核及质粒。4dna中氢键可由解旋酶催化断裂，同时需要atp供能，也可加热断裂(体外)；而氢键是自动形成的，不需要酶和能量。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。2dna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。3dna上的碱基对严格遵循碱基互补配对原则，通过氢键连接。4dna分子中脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息。5dna复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点。6dna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。真题体验| 感悟高考淬炼考能1(2019天津高考)用3h标记胸腺嘧啶后合成脱氧核苷酸，注入真核细胞，可用于研究()adna复制的场所bmrna与核糖体的结合c分泌蛋白的运输d细胞膜脂质的流动a脱氧核苷酸是合成dna的原料，用3h标记胸腺嘧啶后合成脱氧核苷酸，然后注入真核细胞，可用于研究dna复制的场所，a项符合题意。2(2018海南高考)现有dna分子的两条单链均只含有14n(表示为14n14n)的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有15n的培养基中繁殖两代，再转到含有14n的培养基中繁殖一代，则理论上dna分子的组成类型和比例分别是()a有15n14n和14n14n两种，其比例为13b有15n15n和14n14n两种，其比例为11c有15n15n和14n14n两种，其比例为31d有15n14n和14n14n两种，其比例为31d一个14n14n的dna分子利用15n的培养基复制两代，再转到14n的培养基中复制一代共产生8个dna分子，其中6个dna分子为15n14n，两个dna分子为14n14n。3(2018浙江高考)某研究小组进行“探究dna的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14nh4cl或15nh4cl，a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌dna离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是()a本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术ba管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14nh4cl的培养液中培养的cb管的结果表明该管中的大肠杆菌的dna都是15n14ndnad实验结果说明dna分子的复制是半保留复制b本题考查“探究dna的复制过程”。本活动中使用14n和15n，即采用了同位素示踪技术，3个离心管中的条带是经密度梯度离心产生的，a正确；a管中只有重带，即15n15ndna，表明该管中的大肠杆菌是在含15nh4cl的培养液中培养的，b错误；b管中只有中带，即dna都是15n14ndna，c正确；c管中具有1/2中带(15n14ndna)，1/2轻带(14n14ndna)，综合a、b、c三支管可推测，a管中为亲代dna：15n15ndna，b管中为在含14n的培养基上复制一代后的子代dna：15n14ndna，c管中为在含14n的培养基上复制两代后的子代dna：1/215n14ndna、1/214n14ndna，据实验结果，可说明dna分子的复制是半保留复制，d正确。4(2017海南高考)dna分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内dna分子中(at)/(gc)与(a