第六单元课时2DNA分子结构的主要特点、基因的概念

2020新亮剑高考总复习 课时2DNA分子结构的主要特点 基因的概念 第六单元 遗传的分子基础 目录CONTENTS 3 磨剑 课前自学 悟剑 课堂精讲 磨剑 课前自学 考点1DNA分子的结构1 模型的构建者 沃森和克里克 2 化学组成 组成元素 C H O N P 基本单位 4种 脱氧核苷酸 脱氧核糖 磷酸 含氮碱基 A T C G 脱氧核苷酸长链 聚合 3 空间结构 两条脱氧核苷酸链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构DNA分子中的磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧 构成基本骨架 通过氢键连接形成的碱基对排列在内侧碱基配对有一定的规律 A与T配对 G与C配对 碱基互补配对原则 4 结构特性 多样性 n个DNA分子都有其特定的碱基排列顺序特异性 每个DNA分子都有其特定的碱基排列顺序稳定性 磷酸与脱氧核糖交替排列形成的基本骨架和碱基互补配对方式不变 考点2DNA分子的复制1 对DNA分子复制的推测 沃森和克里克提出了遗传物质自我复制的假说 2 概念 以亲代DNA分子为模板 按碱基互补配对原则 合成子代DNA分子的过程 3 过程 解旋 以母链为模板合成互补的子链 延伸子链 母链 子链盘绕成双螺旋结构 4 发生时期 有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期 随染色体复制而完成 5 所需条件 模板 DNA分子的两条链原料 4种游离的脱氧核苷酸能量 ATP酶 解旋酶 DNA聚合酶等 6 特点 边解旋边复制半保留复制 子代DNA 母链 子链 7 精确复制的原因 独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板碱基互补配对原则保证复制能够准确进性行 8 意义 遗传 将遗传信息从亲代传递给下一代 保持了遗传信息的连续性变异 复制出现差错 基因突变 考点3基因 1 概念的理解 基因是有遗传效应的DNA片段基因具有相对独立性 是控制生物性状功能单位和结构单位基因的位置 基因主要存在于染色体上 基因在染色体上呈线性排列 2 基因的功能 通过DNA的复制传递遗传信息通过控制蛋白质的合成表达遗传信息遗传信息 基因的遗传信息蕴藏在DNA分子中脱氧核苷酸 碱基 的排列顺序中 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 在DNA分子的一条单链中 相邻的碱基A与T通过 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 连接 DNA分子双链中相邻的碱基A与T通过 氢键 连接 3 生物体中DNA复制的场所 凡是细胞内有DNA的地方均可复制 真核生物内有细胞核 主要场所 叶绿体 线粒体 原核生物内有拟核 细胞质 DNA病毒在宿主细胞内 4 DNA分子中G与C之间有3个氢键 A与T之间有2个氢键 G C碱基对含量越高 DNA越稳定 耐高温能力越强 5 DNA复制计算中的易错提示 两看准 将含15N标记的1个DNA分子放在含有14N的培养基中培养 复制n次 1 看准是 含 还是 只含 含14N的DNA分子有2n个 只含14N的DNA分子有 2n 2 个 2 看准是 DNA分子数 还是 链数 子代DNA分子中 总链数为2n 2 2n 1条 DNA分子数为2n 13 悟剑 课堂精讲 磨剑 课前自学 悟剑 课堂精讲 考点1DNA分子的结构DNA分子的化学组成与结构 1 DNA分子结构中存在的 关系 1 数量 关系 在一个DNA片段中 每条链都有一个游离的磷酸基团 因此在每个DNA分子中 都含有2个游离的磷酸基团 脱氧核苷酸数 磷酸数 脱氧核糖数 含氮碱基数 A T碱基对之间有2个氢键 G C碱基对之间有3个氢键 2 位置 关系 脱氧核苷酸的三个组成部分及其连接 如下图 DNA分子的单链中的相邻碱基 碱基 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 碱基 DNA分子的两条链之间的碱基靠氢键连接 2 双链DNA分子中碱基间的计算规律 1 在整个DNA分子中 A T G C A G T C A C T G A G T C 1 2 DNA分子的一条链中的A T 另一条链中的T A 同理 一条链中的G C 另一条链中的C G 3 在整个DNA分子中 两个非配对碱基之和占碱基总数的50 4 如果一条链中的 A T G C a 则另一条链中的 A T G C 比例也是a 如果一条链中的 A G T C b 则另一条链中的 A G T C 的比例是1 b 5 在DNA分子一条链中 A T占这一条链的碱基比率等于另一条链中A T占其链的碱基比率 还等于双链DNA分子中A T占整个DNA分子的碱基比率 即 A1 T1 A2 T2 总 A T 同理 G1 C1 G2 C2 总 G C 例1在一个双链DNA分子中有400个碱基 其中腺嘌呤有90个 则这个DNA片段中含有游离的磷酸基团的数目和氢键的数目依次为 A 200个和510个B 2个和400个C 2个和510个D 2个和1020个 C 解析依碱基互补配对原则 在该DNA分子中 A T C G 400个 其中A T 90个 则C G 110个 进而推知 在该DNA分子中 共有90个A与T构成的碱基对 共有110个C与G构成的碱基对 每个A与T构成的碱基对之间含有2个氢键 每个C与G构成的碱基对之间含有3个氢键 所以这个DNA片段中含有的氢键数目 2 90 3 110 510个 每条DNA单链含有1个游离的磷酸基团 因此该双链DNA片段中含有2个游离的磷酸基团 答案 解析 例2下图为双链DNA的平面结构模式图 下列相关叙述正确的是 A 在双链DNA分子中 每个磷酸基团分别连接2个脱氧核糖B 沃森和克里克利用构建物理模型的方法 提出DNA呈图示的平面结构C 含图示碱基对数的DNA片段共有46种 其中不含腺嘌呤的占50 D 含6个碱基对的DNA片段 结构最稳定时含有18个氢键 答案 解析 D 解析每个链状DNA分子含有2个游离的磷酸基团 分别位于DNA分子的两端 各连接1个脱氧核糖 A项错误 沃森和克里克利用构建物理模型的方法 提出了DNA的双螺旋结构 B项错误 含6个碱基对的DNA片段共有46种 其中不含有腺嘌呤的有26种 即占1 64 C项错误 氢键越多的DNA分子的结构越稳定 含6个碱基对的DNA片段最稳定时含有18个氢键 D项正确 答案 解析 考点2DNA分子的复制1 过程2 DNA复制的准确性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 因此能确保复制的准确完成 1 研究DNA分子复制的方法同位素标记法和密度梯度离心法 常用的标记元素为3H 15N 32P 根据离心后在试管中形成不同位置的带进行判断 2 DNA复制中的相关计算亲代DNA分子经n次复制后 则 1 DNA分子数 子代DNA分子数 2n个 含亲代母链的DNA分子数 2个 不含亲代母链的DNA分子数 2n 2个 2 若取一个被15N标记的DNA分子 0代 转移到含有14N的培养基中培养 复制 若干代 其结果分析如下表 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次复制后需要消耗该脱氧核苷酸的个数为m 2n 1 第n次复制需要该脱氧核苷酸的个数为m 2n 1 例3一个用15N标记的DNA分子有1200个碱基对 其中腺嘌呤700个 该DNA分子在不含15N标记的溶液中复制2次 则 A 复制完成后 具有15N的腺嘌呤共有1400个B 复制完成后 不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为3 1C 复制过程中 共消耗胞嘧啶脱氧核苷酸1500个D 含有15N的DNA分子的两条链都有15N 答案 解析 C 解析复制2次后具有放射性的腺嘌呤仍是700个 A项错误 复制完成后 不含15N的DNA分子总数为2个 含15N的DNA分子总数也是2个 两者之比为1 1 B项错误 复制过程中 共消耗胞嘧啶脱氧核苷酸数 500 22 1 1500个 C项正确 由于DNA复制是半保留复制 所以含有放射性的DNA分子中只有一条链含有放射性 D项错误 例4某基因 14N 含有3000个碱基 其中腺嘌呤占35 若该DNA分子以用15N同位素标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次 将全部复制产物进行密度梯度离心 得到如图甲所示结果 如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心 则得到如图乙所示结果 下列有关分析正确的是 A X层全部是仅含14N的基因B W层中含15N标记的胞嘧啶有6300个C X层中含有的氢键数是Y层中的1 3D W层与Z层的核苷酸数之比是1 4 答案 解析 C 解析由于DNA分子复制方式为半保留复制 所以X层是2个DNA分子 其中1条链含14N 另1条链含15N Y层为6个只含15N的DNA分子 A项错误 由于DNA分子复制了3次 产生了8个DNA分子 含16条脱氧核苷酸链 其中15N标记的链有14条 又因该DNA分子含3000个碱基 腺嘌呤占35 因此胞嘧啶占15 共450个 所以W层中含15N标记的胞嘧啶为450 14 2 3150个 B项错误 复制得到的DNA分子与亲代DNA分子的碱基序列相同 则两者的氢键数也应该是相等的 X层有2个DNA Y层有6个DNA X层与Y层的氢键数之比为1 3 C项正确 W层与Z层的核苷酸数之比为14 2 7 1 D项错误 考点3基因是有遗传效应的DNA片段染色体 DNA 基因和脱氧核苷酸的关系 1 所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数 即DNA分子上只有部分碱基参与基因的组成 2 不能误认为只要是DNA片段就一定是基因 DNA上的片段可分为两种 一种是有遗传效应的片段 即基因 一种是无遗传效应的片段 即连接两个基因之间的区域 3 如果一个DNA分子有4000个碱基对 这些碱基对的可能排列方式就有44000种 答案 解析 例5 2018年荆州模拟 下图为果蝇某一条染色体上的几个基因的示意图 从中得到的正确结论是 A R基因中与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸和一个碱基B R S N O互为非等位基因C 果蝇的每个基因是由成百上千个核糖核苷酸组成的D 每个基因中有一个碱基对的替换 都会引起生物性状的改变 答案 解析 B 解析一般与脱氧核糖直接相连的是两个磷酸和一个碱基 A项错误 一对同源染色体上控制相对性状的基因才是等位基因 而R S N O是位于同一条染色体上的不同基因 所以它们之间互为非等位基因 B项正确 基因指的是DNA上有遗传效应的片段 而DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸 C项错误 由于密码子的简并性 所以基因中一个碱基对的替换不一定会引起生物性状的改变 D项错误 例6近来的科学研究发现 小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关 具有HMGIC基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠吃同样多的高脂肪食物 一段时间后 对照组的小鼠变得十分肥胖 而具有HMGIC基因缺陷的实验鼠体重仍然保持正常 这说明 A 基因在DNA上B 基因在染色体上C 基因具有遗传效应D DNA具有遗传效应 答案 解析 C 解析分析题干给出的信息可知 同样摄食的情况下 具有HMGIC基因的小鼠易肥胖 具有HMGIC基因缺陷的实验鼠体重正常 这说明肥胖这一性状是由HMGIC基因决定的 该题干中没有涉及基因和DNA的关系 A项错误 该题干没有涉及染色体与基因的关系 B项错误 由题干信息可知 肥胖这一性状是由HMGIC基因决定的 说明基因具有遗传效应 C项正确 该实验的研究对象是基因 不是DNA D项错误 1 2018年全国 高考 生物体内的DNA常与蛋白质结合 以DNA 蛋白质复合物的形式存在 下列相关叙述错误的是 A 真核细胞染色体和染色质中都存在DNA 蛋白质复合物B 真核细胞的核中有DNA 蛋白质复合物 而原核细胞的拟核中没有C 若复合物中的某蛋白参与DNA复制 则该蛋白可能是DNA聚合酶D 若复合物中正在进行RNA的合成 则该复合物中含有RNA聚合酶 答案 解析 B 解析真核细胞的染色质和染色体是同一物质在不同时期的两种存在形式 主要由DNA和蛋白质组成 都存在DNA 蛋白质复合物 A项正确 真核细胞的核中含有染色体或染色质 存在DNA 蛋白质复合物 原核细胞的拟核中也可能存在DNA 蛋白质复合物 如拟核DNA进行复制或者转录的过程中都存在DNA与酶 成分为蛋白质 的结合 也能形成DNA 蛋白质复合物 B项错误 DNA复制需要DNA聚合酶 解旋酶等 因此复合物中的某蛋白可能是DNA聚合酶 C项正确 若复合物中正在进行RNA的合成 属于转录过程 转录需要RNA聚合酶等 因此复合物中的某蛋白可能是RNA聚合酶 D项正确 2 2018年海南高考 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1 3B 有15N15N和14N14N两种 其比例为1 1C 有15N15N和14N14N两种 其比例为3 1D 有15N14N和14N14N两种 其比例为3 1 答案 解析 D 解析将含有14N14N的大肠杆菌置于含有15N的培养基中繁殖两代后 由于DNA的半保留复制 得到的子代DNA为2个15N15N DNA和2个14N15N DNA 再将其转到含有14N的培养基中繁殖一代 得到的子代DNA为6个15N14N DNA和2个14N14N DNA 比例为3 1 A B C项错误 D项正确 3 2016年全国 高考 某种物质可插入DNA分子两条