DNA分子结构和复制及基因的本质.ppt

第三章DNA的分子结构和复制基因是有遗传效应的DNA片段 考纲点击1 DNA分子结构的主要特点 2 基因的概念 3 DNA分子的复制 考向预测主要针对DNA分子的结构出一些计算题 针对DNA分子复制的特点出一些判断性题 针对基因与遗传的基本规律 与DNA的关系 与染色体的关系 与性状的关系等出一些选择题及一些综合题 所以2014年这一部分仍可能是出题的热点 1 2012江苏T2C 沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数 分析 沃森和克里克在提出DNA双螺旋结构时的依据是A和T的含量总是相等 G和C的含量也相等 2 构成基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相等 分析 基因是具有遗传效应的DNA片段 DNA中还含有非基因片段 无论基因片段还是非基因片段均是由碱基组成的 因此 DNA分子中的碱基总数多于基因中的碱基总数 3 DNA复制就是基因表达的过程 分析 DNA复制是以亲代DNA为模板 合成子代DNA的过程 而基因表达是指基因指导蛋白质合成的过程 4 DNA的复制有可能出现 差错 分析 在DNA复制过程中 脱氧核苷酸序列具有相对稳定性 但也可能发生差错 即发生碱基对的增添 缺失和替换 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 5 DNA复制遵循碱基互补配对原则 新合成的两条子链形成新的DNA双链 分析 DNA分子的复制方式为半保留复制 是边解旋边复制 所以子代DNA分子中包含一条母链和一条子链 考点一DNA分子的结构1 DNA分子的组成 分别是什么物质 A A A T T T G G G G C C C A T C 1 DNA分子是由两条链组成的 两条链按反方向平行方式盘旋成双螺旋的 2 DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接 排列在外侧 构成基本骨架 碱基在内侧 3 两条链上的碱基通过氢键连结起来 并且配对有一定的规律 形成碱基对 且遵循碱基互补配对原则 2 DNA双螺旋结构的主要特点 注 DNA分子的结构 1 氢键 配对的碱基间形成碱基对 通过氢键相连 可用DNA解旋酶断裂 也可用高温断裂 G与C形成三个氢键 A与T只形成两个氢键 氢键越多 结合力越强 G和C的含量越多 DNA的结构就越稳定 2 磷酸二酯键 连接磷酸和相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖的化学键 可用限制酶切断 可用DNA连接酶或DNA聚合酶连接 3 每个DNA片段中有2个游离的磷酸基团 而且在整个DNA分子中磷酸 脱氧核糖和含氮碱基三者的数目相等 高考警示 1 DNA的水解产物根据水解程度的不同而不同 彻底水解产物是磷酸 脱氧核糖和四种含氮碱基 初步水解产物是四种脱氧核苷酸 2 案例 在DNA分子的一条单链中 相邻的碱基A与T通过什么连接 正确答案 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 错误答案 氢键 分析 受思维定式的影响 未注意 一条单链中 相邻的碱基A与T 看到A与T的连接就认为是氢键 实际上DNA分子两条单链上的碱基A与T通过氢键连接 一条单链中相邻的碱基A与T通过 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 连接 3 DNA分子的结构特点 1 稳定性 DNA中脱氧核糖和磷酸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 DNA分子中碱基的排列顺序多种多样 3 特异性 每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基排列顺序 4 DNA的功能 携带遗传信息 DNA分子中的碱基对的排列顺序代表遗传信息 典例1 下图为DNA分子部分结构示意图 以下叙述正确的是 A DNA的稳定性与 有关 生物体内DNA解旋酶 RNA聚合酶 DNA聚合酶 逆转录酶等可以断开 B 是一个胞嘧啶脱氧核苷酸C DNA连接酶可催化 或 键形成D A链 B链的方向相反 骨架是磷酸和脱氧核糖 D 互动探究 1 DNA复制时需要的酶至少有哪两种 提示 解旋酶和DNA聚合酶 解旋酶使双链DNA解旋 DNA聚合酶使脱氧核苷酸连接在一起 2 DNA分子的特异性由什么决定 提示 碱基的排列顺序 碱基的排列顺序代表遗传信息 5 DNA有关碱基数量的计算 通过观察DNA的结构我们可以发现 A只能与T配对 G只能与C配对 所以A T G C 两个式子相加得 A G T C 即嘌呤数之和等于嘧啶数之和 同理可得 A C T G 即不互补的嘌呤数与嘧啶数之和相等 现学现用 某DNA分子的碱基中 G的分子数占22 那么T的分子数占 A 11 B 22 C 28 D 44 解析 G T 50 T 50 22 28 C DNA是由两条脱氧核苷酸链组成的 第一条链的A与第二条链的T互补配对 因此 A1 T2 同理 T1 A2G1 C2C1 G2 所以 A1 T1 A2 T2 1 2 A T G1 C1 G2 C2 1 2 G C 因此 A1 T1 G1 C1 T2 A2 C2 G2 A1 G1 T1 C1 T2 C2 A2 G2 A1 C1 G1 T1 T2 G2 C2 A2 例2 从某生物组织中提取DNA进行分析 其中鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46 又知该DNA分子的一条链 H链 所含的碱基中28 是腺嘌呤 24 是胞嘧啶 则与H链相对应的另一条链中 腺嘌呤 胞嘧啶分别占该链全部碱基数的 A 26 22 B 24 28 C 14 11 D 11 14 A 方法归纳 根据双链DNA分子中A T G C 图示如下 链 A G C T T C C m 链 T C G A A G G m则 1 简记为 配对的两碱基之和在单 双链中所占比例相等 2 3 设 n 则且以 链为模板合成的RNA中 简记为 DNA两互补链中 不配对的两碱基之和的比值乘积为1 4 在一个双链DNA分子中 某碱基占碱基总数的百分数等于每条链中该碱基所占比例的平均值 即 变式训练 1 已知某双链DNA分子中 G与C之和占全部碱基总数的34 其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32 和18 则在它的互补链中 T和C分别占该链碱基总数的 A 34 和16 B 34 和18 C 16 和34 D 32 和18 A 2 DNA的一条单链中A T G C 0 4 上述比例在其补单链和整个DNA分子中分别是 A 0 4和0 6B 2 5和1C 0 4和0 4D 0 6和1 C 考点二DNA的复制1 DNA分子的复制 以真核细胞为例 2 DNA复制的有关计算DNA复制为半保留复制 若将亲代DNA分子复制n代 其结果分析如下 1 子代DNA分子数为2n个 含有亲代链的DNA分子数为2个 不含亲代链的DNA分子数为 2n 2 个 含子代链的DNA有2n个 2 子代脱氧核苷酸链数为2n 1条 亲代脱氧核苷酸链数为2条 新合成的脱氧核苷酸链数为 2n 1 2 条 3 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 经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m 2n 1 个 第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m 2n 1个 思维拓展 1 生物体中DNA分子复制的场所 凡是细胞内有DNA的地方均可复制 总结如下 真核生物 细胞核 主要场所 叶绿体 线粒体原核生物 拟核 细胞质 如质粒的复制 DNA病毒 宿主细胞内 2 外界条件对DNA复制的影响 因为在DNA复制的过程中需要酶的催化作用和ATP供能 所以凡是影响酶活性和影响细胞呼吸的因素都会影响DNA的复制 典例3 如图为真核细胞DNA复制过程模式图 下列分析错误的是 A 酶 能使DNA双链的配对碱基之间的氢键断开B 图中可体现出边解旋边复制及半保留复制的特点C 在复制完成后 甲 乙可在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期分开D 若该DNA分子中复制前有1000个碱基对 其中A200个 则图示过程完成共需原料C300个 D 变式训练 用15N标记含有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4次 其结果不可能的是 A 含有15N的DNA分子占1 8B 含有14N的DNA分子占7 8C 消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个D 产生了16个DNA分子 B 染色体 DNA 基因和脱氧核苷酸的关系1 四者关系图 2 四者关系分析 备选典例 分析图示 回答下列问题 1 图中B是 F是 G是 2 1个A与C有两种比例关系 和 每个C含有 个D 每个D中可以有 个E 3 D与A的位置关系是 4 从分子水平看 D与C的关系是 5 C的基本组成单位是图中的 D的主要载体是图中的 6 在E构成的链中间 与1分子G相连接的有 分子的F和 分子的H 7 遗传信息是D中 的排列顺序 8 生物的性状遗传主要通过A上的 传递给后代 实际上是通过 的排列顺序来传递遗传信息的 解析 1 由于染色体主要是由DNA和蛋白质组成的 因此由题干分析知B是蛋白质 F是含氮碱基 G是脱氧核糖 2 DNA未复制时 1条染色体上有1个DNA分子 DNA复制后 着丝点分裂前 1条染色体上有2个DNA分子 所以1个A与C有1 1和1 2两种比例关系 每个C含有很多个基因 每个D中可以有成百上千个E 3 D与A的位置关系是D 基因 在A 染色体 上呈线性排列 4 从分子水平看 D与C的关系是D 基因 是有遗传效应的C DNA 的片段 5 C的基本组成单位是图中的E 或脱氧核苷酸 D的主要载体是图中的A 或染色体 6 在E构成的链中间 与1分子G相连接的有1分子的F和2分子的H 7 遗传信息是D中E 或脱氧核苷酸或F或碱基或碱基对 的排列顺序 8 生物的性状遗传主要通过A上的D 或基因 传递给后代 实际上是通过脱氧核苷酸的排列顺序来传递遗传信息的 答案 1 蛋白质含氮碱基脱氧核糖 2 1 11 2很多成百上千 3 D在A上呈线性排列 4 D是有遗传效应的C的片段 5 E 或脱氧核苷酸 A 或染色体 6 12 7 E 或脱氧核苷酸或F或碱基或碱基对 8 D 或基因 脱氧核苷酸 变式训练 下列关于染色体 DNA 基因三者之间关系的叙述中 不正确的是 A DNA主要存在于染色体上B 基因在DNA分子上C 一条染色体就是一个DNA分子D 一个DNA分子上有很多个基因 解析 选C 染色体包括DNA和蛋白质 但DNA也存在于线粒体和叶绿体中 因此DNA主要存在于染色体上 但一条染色体不是一个DNA分子 一个DNA上有许许多多个基因 基因是有遗传效应的DNA片段 1 1953年 沃森和克里克建立了DNA分子的结构模型 关于DNA分子双螺旋结构的特点 叙述错误的是 A DNA分子由两条反向平行的链组成B 脱氧核糖和磷酸交替连接 排列在外侧C 碱基对构成DNA分子的基本骨架D 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对 解析 选C DNA的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替排列构成的 2 关于DNA分子结构的叙述 不正确的是 A 每个DNA分子一般都含有四种脱氧核苷酸B 每个DNA分子中的碱基 磷酸 脱氧核苷酸 脱氧核糖的数目是相等的C 每个脱氧核糖上均连着一个磷酸和一个碱基D 双链DNA分子中的一段 如果有40个腺嘌呤 就一定同时含有40个胸腺嘧啶 解析 选C DNA分子的结构单位是脱氧核苷酸 在形成DNA分子时 相邻的脱氧核苷酸之间的磷酸和脱氧核糖之间形成了磷酸二酯键 因此 除DNA分子中处于两端的脱氧核糖之外 其余脱氧核糖均连接有两个磷酸 3 某DNA分子片段中 胞嘧啶有240个 占全部碱基的30 则该片段中腺嘌呤有 A 240个B 160个C 800个D 48个 解析 选B 在DNA分子中 由于遵循碱基互补配对原则 即A T G C 故当胞嘧啶有240个 占全部碱基的30 时 此片段的全部碱基数为240 30 800个 腺嘌呤和胸腺嘧啶各占20 通过计算可求得其分别有160个 4 用15N标记细菌的DNA分子 再将它们放入含14N的培养基中连续繁殖4代 a b c为3种DNA分子 a只含15N b同时含14N和15N c只含14N 则如图所示这三种DNA分子的比例正确的是 解析 选D 假设亲代DNA分子为n个 则繁殖4代后 DNA分子总数为16n 其中 只含15N的DNA分子为0个 同时含14N和15N的DNA分子为2n个 只含14N的DNA分子有14n个 则它们呈现的比例如D图所示 5 2013 合肥模拟 如图是DNA复制的有关图示 A B C表示大肠杆菌的DNA复制片段 D F表示哺乳动物的DNA分子复制片段 图中黑点表示复制起点 表示复制方向 表示时间顺序 请回答有关复制的一些问题 1 C与A F与D相同 C F之所以能被如此准确地复制出来 是因为DNA分子独特的 可以为复制提供精确的模板 通过 可以保证复制能够准确无误地进行 2 DNA分子复制的时期是 复制需要的基本条件是 3 A F均有以下特点 延伸的子链紧跟着解旋酶 这说明DNA分子的复制是 4 DNA分子的复制方式是半保留复制 这种复制方式已在1958年被科学家运用 技术得到证实 5 据图分析 哺乳动物DNA分子的复制速度大于大肠杆菌 原因是 解析 1 因为DNA分子独特的双螺旋结构 可以为复制提供精确的模板 通过严格的碱基互补配对 原则 可以保证复制能够准确无误地进行 因此C F才能被准确地复制出来 2 DNA分子复制的时期是有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期 复制需要的基本条件是模板 原料 能量 酶 3 DNA复制时 解旋酶破坏氢键 打开双链 然后合成子链 形成新DNA片段 接着解旋酶又继续发挥作用 所以DNA是边解旋边复制 4 DNA分子的复制方式是半保留复制 这种复制方式已在1958年被科学家运用 放射性 同位素示踪技术得到证实 5 由图可知 大肠杆菌的DNA复制为单起点双向复制 而哺乳动物的DNA复制为多起点双向复制 答案 1 双螺旋结构碱基互补配对 原则 2 有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期模板 原料 能量 酶 3 边解旋边复制 4 放射性 同位素示踪 5 大肠杆菌的DNA复制为单起点双向复制 而哺乳动物的DNA复制为多起点双向复制 6 2012 福建高考 双脱氧核苷酸常用于DNA测序 其结构与脱氧核苷酸相似 能参与DNA的合成 且遵循碱基互补配对原则 DNA合成时 在DNA聚合酶作用下 若连接上的是双脱氧核苷酸 子链延伸终止 若连接上的是脱氧核苷酸 子链延伸继续 在人工合成体系中 有适量的序列为GTACATACATG的单链模板 胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸 则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有 A 2种B 3种C 4种D 5种 解题指南 解答本题的关键是 1 注意题干关键信息 双脱氧核苷酸结构与脱氧核苷酸相似 由此推出胸腺嘧啶双脱氧核苷酸与碱基A能发生碱基互补配对 2 注意特殊情况 胸腺嘧啶双脱氧核苷酸未与碱基A配对