高三复习课教学设计DNA分子的结构、复制以及基因的本质

1 DNA 分子的结构 复制以及基因的本质分子的结构 复制以及基因的本质 考纲要求 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 复习要求 复习要求 1 读教材 基础知识背诵 2 DNA 分子的结构 复制以及基因的本质知识理解 3 规律总结并运用于解题 4 课后勤练巩固 基础自查基础自查 一 DNA 双螺旋结构模型的构建 1953 年 沃森 克里克 二 DNA 的分子结构 1 DNA 的化学组成 1 DNA 组成元素 五种元素 2 DNA 三种成分 3 DNA 分子的基本单位 4 四种碱基 5 DNA 平面结构 由 4 种脱氧核苷酸聚合而成的 并进一步构成 DNA 平面结构 2 DNA 的空间结构 双螺旋结构模型 1 由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成 2 磷酸和 交替连接 排列在外侧 构成基本骨架 3 碱基对排列在 遵循碱基互补配对原则 A 和 T 配对 G 与 C 配对 3 DNA 分子特性 1 性 n 个碱基对构成的 DNA 具有 4n 种碱基对排列顺序 2 性 如每个 DNA 分子都有其特定的碱基对排列顺序 3 性 如两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变 碱基对构成方式不 变等 三 DNA 复制 1 概念 指以亲代 DNA 分子为模板合成子代 DNA 分子的过程 2 发生时期 和 3 场所 主要发生在 中 还有线粒体 叶绿体以及原核生物的拟核 质粒上 4 条件 模板 原料 游离的 能量 酶 等 5 过程 见教材 p54 6 结果 形成两个完全相同的 DNA 分子 7 特点 边解旋边复制 多点解旋和复制 8 精确复制的原因 DNA 独特的双螺旋结构为复制提供 碱基互补配对能力保证复制 的进行 9 意义 遗传 变异 四 基因是有遗传效应的 DNA 片段 1 基因的实质 基因是有的 DNA 片段 2 2 基因与 DNA 的关系 一个 DNA 分子上有许多基因 构成基因的碱基数 DNA 分子的 碱基总数 3 基因与遗传信息 基因的基本组成单位是脱氧核苷酸 每个基因中含有成百上千个脱氧 核苷酸 基因中脱氧核苷酸的 称为遗传信息 DNA 分子能够储存足够量的 4 基因与性状的关系 基因是控制 的基本单位 5 基因与染色体的关系 基因在染色体上呈 排列 6 生物多样性和特异性的物质基础 分子的多样性和特异性 答案 二 1 1 C H O N P 2 磷酸 碱基 脱氧核糖 3 脱氧核苷酸 4 A G C T 5 脱氧核苷酸链 2 2 脱氧核糖 3 内侧 3 1 多样 2 特异 3 稳定 三 2 有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期 3 细胞核 4 两条母链 脱氧核苷酸 ATP 解旋酶 DNA 聚合酶等 5 过程 见教材 p54 7 半保留复制 8 精确模板 准确无误地进行 9 使遗传信息从亲代传给子代 从而保持了遗传信息的连续性 在 外界因素和生物内部因素的作用下 可能造成碱基配对发生差错 引起基因突变 四 1 遗传效应 2 小于 3 排列顺序 遗传信息 4 生物性状 5 线性 6 DNA 高频考点突破高频考点突破 考点一考点一 DNA 的结构的结构 一 一 DNA 结构的形成结构的形成 分析图 1 每个 DNA 片段中 游离的磷酸基团数 2 磷酸 碱基 脱氧核糖之间的数量关系 命名 3 结构中的化学键 1 氢键 形成 断裂 2 磷酸二酯键 形成 断裂 4 结构特点 5 水解产物 初步水解产物 彻底水解产物 6 氢键数目计算 若碱基对为 n 则氢键数为 2n 3n 若已知 A 有 m 个 则氢键数为 3n m 例 1 有关 DNA 分子结构的叙述 正确的是 A DNA 分子由 4 种脱氧核苷酸组成 B DNA 单链上相邻碱基以氢键连接 C 碱基与磷酸基相连接 D 磷酸与脱氧核糖交替连接构成 DNA 链的基本骨架 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 2 000 个碱基的 DNA 分子 其碱基对可能的排列方式就有 41 000 种 3 D 人体内控制 珠蛋白的基因由 1 700 个碱基对组成 其碱基对可能的排列方式有 41 700 种 练 1 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 4 种脱氧核苷酸 B 一个 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 二 由碱基种类及比例可分析判断核酸的种类 1 若有 U 无 T 则该核酸为 2 若有 T 无 U 且 A T G C 则该核酸一般为 DNA 3 若有 T 无 U 且 A T G C 则该核酸为DNA 三 DNA 分子中碱基互补配对的相关计算 1 DNA 分子中 互补碱基 即 A T C G 且嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数 2 DNA 分子中 任意两不互补的碱基之和恒等 即 A G T C A C T G 并且任 意两不互补的碱基之和占碱基总量的 50 即 A C T G 50 3 DNA 分子中 任意两个不互补碱基之和的比值 一条链与互补链互为倒数 双链中为 1 即 4 DNA 分子中 任意两个互补碱基之和的比值 一条链与互补链以及双链中皆相等 即 5 不同生物的 DNA 分子中其互补配对的碱基之和的比值不同 即 A T C G 的值不同 6 一般情况下 A T G C A T G C G C T A 1 例 3 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 练 2 测得某细胞器核酸分子 注 DNA 分子一定为双链 中碱基 A T G C U 依次分别 为 40 20 10 10 20 则 RNA 中的 U 可能占 RNA 中碱基总量的 40 考点二考点二 DNA 的复制的复制 1 有关 DNA 复制的几个问题 1 复制的场所 主要场所是 但在拟核 线粒体 叶绿体 细胞质基质 如质粒 中也可进行 DNA 复制 2 外界条件对 DNA 复制的影响 在 DNA 复制的过程中 需要酶的催化和 ATP 供能 凡是影 响酶活性的因素和影响细胞呼吸的因素 都会影响 DNA 的复制 3 复制方式 新合成的每个 DNA 分子中 都保留了原来 DNA 分子中的一条链 模 板链 4 过程特点 多点解旋和复制 5 DNA 复制的准确性 一般情况下 DNA 分子能准确地进行复制 原因 DNA 具有独特的结构 能为复 4 制提供精确的模板 通过 保证了复制能够准确地进行 在特殊情况下 在外界因素和生物内部因素的作用下 可以造成碱基配对发生差错 引发 2 DNA 复制与细胞分裂的模型构建 这样来看 最后形成的 4 个子细胞有 种情况 例 4 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 练 3 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 让其分裂 n 次 若一个细胞中的染色体总条数和被32P 标记的染色体条 数分别是 40 条和 2 条 则该细胞至少是处于第几次分裂的分裂期 A 第一次 B 第二次 C 第三次 D 第四次 思考 上题玉米体细胞第一次 第二次 第三次 第四次 第 n 次分裂结束后含 32P 标记的染色体数是 2 条的细胞数最多各是多少 3 DNA 分子复制方式的有关计算 DNA 分子复制为半保留复制 若将一个全部 N 原子被 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 1 子代 DNA 分子数 个 无论复制多少次 含 15N 的 DNA 分子始终是 个 5 含 14N 的 DNA 分子有 个 只含 14N 的有 个 做题时应看准是 含 还是 只含 2 子代 DNA 分子的总链数 条 无论复制多少次 含 15N 的链始终是 条 做题时应看准是 DNA 分子数 还是链数 含 14N 的链数是 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 则经过 n 次复制需要消耗游离的该脱氧核 苷酸为个 若进行第 n 次复制 则需消耗游离的该脱氧核苷酸数为个 例 5 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四次 其结果不可能是 A 含有 15N 的 DNA 分子占 1 8 B 含有 14N 的 DNA 分子占 7 8 C 消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸 600 个 D 产生了 16 个 DNA 分子 练 4 在一个密闭的容器里 用含有同位素 13C 的脱氧核苷酸合成一个 DNA 分子 然后加入 普通的含 12C 的脱氧核苷酸 经 n 次复制后 所得 DNA 分子中含12C 的脱氧核苷酸链数与含 13C 的脱氧核苷酸链数之比是 A 2n 1 B 2n 2 n C 2n 1 1 D 2n 2 2 考点三考点三 探究探究 DNA 的复制方式的复制方式 1 理论归纳 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 2 实验材料 大肠杆菌 3 实验方法 放射性技术和技术 4 实验假设 DNA 以 的方式复制 5 实验过程 见下图 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 6 实验预期 离心后应出现 3 条 DNA 带 见上图 1 密度最大 15N 标记的亲代双链 DNA 15N 15N 6 2 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 7 实验结果 与预期的相符 见上图 1 立即取出提取 DNA 离心 全部重带 15N 15N 2 繁殖一代后取出提取 DNA 离心 全部中带 14N 15N 3 繁殖两代后取出提取 DNA 离心 1 2 轻带 1 2 中带 8 实验结论 DNA 的复制是以半保留方式进行的 例 6 某校一个生物活动小组借助某大学的实验设备 对有关 DNA 复制的方式进行探究 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 1 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 14N 在氮源为 15N 的培养基上生长的大肠杆菌 其 DNA 分子均为15N 15N 用某种离心方法分离得到的结 果如上图所示 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 请分析 如果 DNA 位于 带位置 则是全保留复制 如果 DNA 位于 带位置 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 位于 带位置 则是全保留复制 如果 DNA 位于 带位置 则是半 保留复制 练 5 DNA 的复制方式 可以通过设想来进行预测 可能的情况是全保留复制 半保留复制 分散 弥散 复制三种 究竟是哪种复制方式呢 下面设计实验来证明 DNA 的复制方式 实验步骤 a 在氮源为 14N 的培养基中生长的大肠杆菌 其 DNA 分子均为14N DNA 对照 b 在氮源为 15N 的培养基中生长的大肠杆菌 其 DNA 分子均为15N DNA 亲代 c 将亲代 15N 大肠杆菌转移到氮源为含14N 的培养基中 再连续繁殖两代 和 用密度 7 梯度离心法分离 不同分子量的 DNA 分子将分布在试管中的不同位置上 实验预测 1 如果与对照 14N 14N 相比 子代 能分辨出两条 DNA 带 一条 带和一条 带 则可以排除 2 如果子代 只有一条中密度带 则可以排除 但不能肯定是 3 如果子代 只有一条中密度带 再继续做子代 DNA 密度鉴定 若子代 可以分出 和 则可以排除分散复制 同时肯定半保留复制 如果子代 不能分出 密度两条带 则排除 同时确定为 考点四考点四 染色体 染色体 DNA 基因和脱氧核苷酸的关系 基因和脱氧核苷酸的关系 1 基因与脱氧核苷酸 2 基因与 DNA 3 基因与染色体 4 基因与生物性状 5 DNA 与染色体 6 四者之间的数量关系 7 四者之间的层次关系 例 7 有人取同种生物的