2020届高中生物一轮复习人教DNA结构复制及基因本质学案

2020届高中生物一轮复习人教版DNA结构、复制及基因的实质教案2020届高中生物一轮复习人教版DNA结构、复制及基因的实质教案16/16芈PAGE16螆羆蚄袈蒈蚈肇膁螆袆螀袅膀2020届高中生物一轮复习人教版DNA结构、复制及基因的实质教案2020届一轮复习人教版DNA结构、复制及基因的实质

教学设计

(Ⅱ)。2.DNA分子的复制(Ⅱ)。3.基因的看法(Ⅱ)。

考点一DNA分子的结构及相关计算

1．DNA分子的结构层次

2．DNA分子的特点

牢固性：磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧

组成基本骨架。

多样性：碱基对多种多样的排列序次，如某DNA特点分子中有n个碱基对，则排列序次有4n种。

特异性：每种DNA分子都有特定的碱基对排列

序次，代表了特定的遗传信息。

[归纳整合]

1．利用数字巧记DNA分子结构

2．DNA分子结构模型的成立及相关解读

由图甲可解读以下信息：

图乙是图甲的简化形式，其中①是磷酸二酯键，②是氢键。解旋酶作用于②部位，限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于①部位。

3．利用数学思想求解DNA分子中的碱基数量的计算规律(1)在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同，即A＋G＝T＋C。A＋T(2)“互补碱基之和”的比率在任意一条链及整个DNA分子中都相同，即若在一条链中G＋C＝m，在互补链及整个DNA分子中A＋T＝m，而且由任一条链转录来的mRNA分子中(AG＋C＋U)/(G＋C)仍为m(注：不相同DNA分子中m值可不相同，显示特异性)。(3)非互补碱基之和的比率在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，即若在DNA一条链中A＋G＝a，则在其互补链中A＋G＝1，而在整个DNA分子中A＋G＝1。(注：不相同T＋CT＋CaT＋C双链DNA分子中非互补碱基之和的比均为1，无特异性)[思想研究]下面是DNA分子结构模型，思虑相关问题：

图中④能表示胞嘧啶脱氧核苷酸吗？为什么？

提示：不能够。组成DNA分子的两条链的方向相反，其中①是上一个脱氧核苷酸的组成物质。

图中碱基之间是如何连接的？

提示：双链DNA中，反向平行的两条链之间的碱基经过氢键连接成碱基对，而同一条链上

核苷酸之间是经过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连的。

(3)DNA初步水解的产物和完整水解的产物分别是什么？

提示：初步水解的产物是4种脱氧核苷酸，完整水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱

基。

(4)如何依照碱基的种类和比率确定核酸的种类？提示：依照碱基的种类确定是DNA还是RNA，若含有碱基U则是RNA，若含有碱基不含有碱基U，则是DNA；依照碱基的比率确定是单链还是双链，若嘌呤数/嘧啶数＝

T而

1，

则一般是双链，若嘌呤数/嘧啶数≠1，则是单链。

[教材深挖]

1．教材P48侧栏思虑题：沃森和克里克在成立模型的过程中，利用了哪些他人的经验和成

果？提示：①当时科学界已经发现的凭据有：组成

DNA

分子的单位是脱氧核苷酸；

DNA

分子

是由含

4种碱基的脱氧核苷酸长链组成的；②英国科学家威尔金斯和富兰克林供应的

DNA

的X射线衍射图谱；③美国生物化学家鲍林依照

X射线衍射解析的实验数据成立模型的方

法；④奥地利出名生物化学家查哥夫的研究成就。2．教材P49：“思虑与谈论”：说出上述资料涉及到的科学知识与方法。

提示：主要涉及物理学(主若是晶体学)、生物化学、数学和分子生物学等学科的知识。涉及

的方法主要有：X射线衍射结构解析方法，其中包括数学计算法、建构模型的方法等。

命题点一DNA分子结构的判断与解析

1．(2017海·南卷，T24)DNA分子的牢固性与碱基对之间的氢键数量相关。以下关于生物体

内DNA分子中(A＋T)/(G＋C)与(A＋C)/(G＋T)两个比值的表达，正确的选项是()

A．碱基序列不相同的双链DNA分子，后一比值不相同

B．前一个比值越大，双链DNA分子的牢固性越高

C．当两个比值相同时，可判断这个DNA分子是双链

D．经半保留复制获取的DNA分子，后一比值等于1

D[由于双链DNA碱基A数量等于T数量，G数量等于C数量，故(A＋C)/(G＋T)为恒值1，

错。A和T碱基对含2个氢键，C和G含3个氢键，故(A＋T)/(G＋C)中，(G＋C)数量越

多，氢键数越多，双链

DNA分子的牢固性越高，

B错。(A＋T)/(G＋C)与(A＋C)/(G＋T)两个

比值相等，这个

DNA分子可能是双链，也可能是单链，

C错。经半保留复制获取的

DNA分

子，是双链

DNA，(A＋C)/(G＋T)＝1，D

正确。]

2．(2019·川乐山一模四)如图为核苷酸链结构图，以下表达错误的选项是()

A．能组成一个完满核苷酸的是图中的a和b

B．图中与每个五碳糖直接相连的碱基有1个

C．各核苷酸之间是经过化学键③连接起来的

D．若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基是

T

[核苷酸由1分子磷酸、1分子五碳糖和1分子碱基组成，b中磷酸与脱氧核苷不属于一个核苷酸分子；由题图可知，每个五碳糖都只有1个碱基与之直接相连；核苷酸之间经过磷酸二酯键相连形成核苷酸链，即图中③；脱氧核糖核苷酸依照碱基不相同分为腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸，因此若该链为脱氧核苷

酸链，从碱基组成上看，缺少的是胸腺嘧啶即碱基T。]

“三看法”判断DNA分子结构的正误

命题点二DNA分子结构的相关计算3．(2019广·东江门一模)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%,17.1%B．31.3%,18.7%C．18.7%,31.3%D．17.1%,32.9%B[配对的碱基之和在一条链中与在整个DNA分子中的比率是相同的，因此，一条链中A、T、C、G的比率分别为31.3%、32.9%、17.1%和18.7%，依照碱基互补配对原则，它的互补链中T、C的比率分别为31.3%、18.7%。]4．(2019山·西太原一模)现已知基因M含有碱基共N个，腺嘌呤n个，拥有近似如图的平面结构，以下说法正确的选项是()

A．基因M共有4个游离的磷酸基，氢键数量为＋n个

B．如图a能够代表基因M，基因M的等位基因m能够用b表示；a链含有A的比率最多

为2n/N

C．基因M的双螺旋结构，脱氧核糖和磷脂交替排列在外侧，组成基本骨架

D．基因M和它的等位基因m含有的碱基数能够不相等

D[基因M的每一条链有1个游离的磷酸基，故有2个游离的磷酸基，氢键数为－n

个。基因是由两条脱氧核苷酸链组成的，图中a和b共同组成基因M。双螺旋结构中脱氧

核糖和磷酸交替连接排列在外侧，组成基本骨架。等位基因是基因突变产生的，基因突变是

指基因中碱基对的增添、缺失或代替，基因M和它的等位基因m的碱基数或排列序次能够

不相同。]

解答相关碱基计算题的“三步曲”

考点二DNA分子的复制及基因的看法

1．DNA的复制

2．染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系

[归纳整合]

1．DNA分子连续复制两次图像及解读

2．利用数学思想解析DNA复制过程中的数量关系

DNA分子的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：

(1)DNA分子数：

①子代DNA分子数＝2n个；

②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个；

n

脱氧核苷酸链数：

①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条；

②亲代脱氧核苷酸链数＝2条；

③新合成的脱氧核苷酸链数＝(2n＋1－2)条。

(3)耗资的脱氧核苷酸数：①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要耗资该脱氧核苷酸数为m×(2n－1)个；②n次复制需该脱氧核苷酸数＝m×2n个，n－1次复制需该脱氧核苷酸数＝m×2n－1个，则第n次复制需该脱氧核苷酸数＝2n×m－m×2n－1＝m×(2n－2n－1)＝m×2n－1个。[思想研究]以下列图是DNA复制的相关图示，A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制。D→G表示哺乳动物的DNA分子复制。图中黑点表示复制初步点，“→”表示复制方向。

(1)若A中含48502个碱基对，而子链延伸速度是105个碱基对/min，则此DNA分子复制完

成约需30s。而实质上只需约16s。依照A→C图解析，是什么原因？

提示：复制是双向进行的。

(2)哺乳动物的DNA分子张开可达2m之长，若按A→C的方式复制，最少8h，而实质上

约6h左右。据D→G图解析，是什么原因？提示：从多个初步点同时进行复制。

(3)C与A相同，G与D相同，C、G能被这样正确地复制出来，原因是什么？提示：DNA

分子独到的双螺旋结构为复制供应精确的模板；

DNA

分子的碱基互补配对原则

保证了

DNA

分子复制正确无误地完成。

[教材深挖

]

1．教材

P53“侧栏思虑题”：如何在实验中区分亲代与子代的

DNA

分子？

提示：本实验是依照半保留复制原理和

DNA

密度的变化来设计的。在本实验中依照试管中

DNA

带所在的地址就可以区分亲代与子代的

DNA

了。

2．教材P56“相关信息”：如何理解遗传物质是信息分子？提示：量子物理学确定人薛定谔认为遗传是遗传信息的复制、信息分子。

传达与表达，遗传物质是一种

命题点一DNA分子复制的过程解析1．(2018海·南卷，T15)现有DNA分子的两条单链均只含有141414N(表示为NN)的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有15N的培养基中生殖两代，再转到含有14N的培养基中生殖一代，则理论上DNA分子的组成种类和比率分别是()A．有15N14N和14N14N两种，其比率为1∶3B．有15N15N和14N14N两种，其比率为1∶1C．有15N15N和14N14N两种，其比率为3∶1D．有15N14N

和14N14N两种，其比率为

3∶1

D[大肠杆菌

14N14N在含有

15N的培养基中生殖，其中子一代大肠杆菌的

DNA分子共

2个，

均为

1条链含

14N、1条链含

15N，子二代大肠杆菌的

DNA分子共

4个，其中

2个DNA分子

为1条链含

14N、1条链含

15N，别的

2个

DNA分子为

2条链均含

15N；再转到含有

14N的培

养基中生殖一代，子三代大肠杆菌的

DNA分子共

8个，其中

2个

DNA分子为

2条链均含

14N、

其余6个DNA分子为1条链含14N、1条链含15N，因此15N14N和14N14N两种分子的比率为

3∶1]

2．(2019·南怀化市一模湖)以下列图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图解析，以下相关

表达错误的选项是()

A．由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制

B．解旋酶能使双链DNA解开，但需要耗资ATP

C．子代DNA分子的两条链是反向平行排列的

D．DNA在复制过程中是先进行解旋，后半保留复制

[由图示可知，新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此复

制的方式是半保留复制；解旋酶使DNA双链解开，需要耗资

ATP；子代

DNA分子的两条链

是反向平行的；DNA在复制过程中是边解旋边半保留复制。

]

依照图示信息判断

DNA

复制的种类

在真核生物中，DNA复制一般是多起点复制。在原核生物中，DNA复制一般是一个起点。

无论是真核生物还是原核生物，DNA复制大多数都是双向进行的。以下列图为真核生物

DNA的多起点、双向复制：

图中显示多起点复制，但多起点其实不是同时进行，其意义在于提高复制速率。

命题点二DNA分子复制过程的相关计算3．(2019河·南洛阳一模)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，其结果可能是()A．含有14N的DNA分子占100%

B．复制过程中需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸640个

15C．含N的链占1/8

D．子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是2∶3

[在含14N的培养基中连续复制4次，获取24＝16个DNA分子，32条链，其中含14N的

DNA分子占100%，含15N的链有2条，占1/16，A项正确，C项错误；依照已知条件，每

100×2－60×2个DNA分子中腺嘌呤脱氧核苷酸数为＝40，则复制过程中需耗资的腺嘌呤2

脱氧核苷酸数为40×(24－1)＝600(个)，B项错误；每个双链DNA分子中嘌呤和嘧啶互补相等，两者之比是1∶1，D项错误。]4．(2019河·南郑州调研)某DNA分子中含有1000个碱基对(P元素只含32P)。若将DNA分子放在只含31DNA的相对分子质量平均比P的脱氧核苷酸的溶液中让其复制两次，则子代原来()A．减少1500B．增添1500C．增添1000D．减少1000[DNA分子复制2次形成了4个DNA分子。将含有1000个碱基对(P元素只含32P)的DNA

分子放在只含31P的脱氧核苷酸的培养液中，其中有6条单链含有31P，减少的相对分子质

量的总和是1000×6＝6000，因此每个DNA分子平均减少6000÷4＝1500，A项正确。]

DNA复制相关计算时四个易错点

复制次数：“DNA复制了n次”和“第n次复制”的差异：前者包括全部的复制，但后者只包括最后一次复制。

(2)碱基数量：注意碱基的数量单位是“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)要点词语：看清是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”等要点词。

◎1．DNA

复制依照碱基互补配对原则，新合成的

DNA

分子中两条链均是新合成的

(×)

2．单个脱氧核苷酸在

DNA

酶的作用下连接合成新的子链

(×)

3．DNA

复制时，严格依照

A－U、C－G的碱基互补配对原则

(×)

4．在人体内，成熟的红细胞、浆细胞中不发生

DNA

的复制

(√)

5．将已被

15N

标记了

DNA

的大肠杆菌在含

14N

的培养基中培养生殖一代，

若子代大肠杆菌

的DNA分子中既含有14N，又含有15N，则可说明DNA的复制为半保留复制(×)6．DNA分子复制时解旋酶与DNA聚合酶不能够同时发挥作用(×)

7．真核细胞的基因只存在于细胞核中，而核酸其实不是仅存在细胞核中(×)

8．DNA分子中每一个片段都是一个基因(×)

9．真核细胞基因中核糖核苷酸的排列序次代表遗传信息(×)

10．基因只位于染色体上，因此染色体是基因的载体(×)

◎

1．配对的碱基，A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键，C－G对占比率越

大，DNA结构越牢固。

2．DNA复制的场所其实不是只在细胞核，真核生物中，除细胞核外还有线粒体、叶绿体；而原核生物中，DNA分子复制的场全部拟核、细胞质。

3．DNA复制发生于细胞分裂间期和在DNA病毒生殖时，其中的细胞分裂其实不是仅指减数分

裂和有丝分裂。

4．DNA分子其实不是全部解旋后才开始进行DNA复制，而是边解旋边复制。

5．遗传效应是指基因能够转录成mRNA，进而翻译成蛋白质，能够控制必然的性状。

6．DNA分子中还存在着不拥有遗传效应的片段，在真核细胞中这部分片段所占比率很大，

这些片段不是基因。

7．平时的基因是指双链DNA片段，而RNA病毒的基因是指拥有遗传效应的RNA片段。

1．(2016·国卷Ⅱ，全T2)某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能够

解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适合的该物质，以下相关表达错误．．的是()

A．随后细胞中的DNA复制发生阻拦

B．随后细胞中的RNA转录发生阻拦

C．该物质可将细胞周期阻断在分裂中期

D．可推测该物质对癌细胞的增殖有控制作用

[在DNA分子的复制过程中，DNA分子需要先经过解旋，即DNA双链解开，加入该物质后DNA分子双链不能够解开，故细胞中DNA的复制会发生阻拦，A项正确。DNA分子转录产生RNA的过程中，DNA分子也需要在RNA聚合酶作用下先将双链解开，再以DNA的一条链

为模板进行转录，加入该物质后DNA分子双链不能够解开，故细胞中的RNA转录会发生阻拦，B项正确。因DNA复制发生在细胞分裂间期，故该物质阻断的是分裂间期DNA分子的复制过程，进而将细胞周期阻断在分裂间期，C项错误。癌细胞的增殖方式是有丝分裂，其分裂过程中可发生DNA复制和转录，加入该物质会阻拦这两个过程，进而控制癌细胞的增殖，D项正确。]2．(2015上·海卷)若N个双链DNA分子在第i轮复制结束后，某一复制产物分子一条链上的某个C突变为T，这样在随后的各轮复制结束时，突变位点为A—T碱基对的双链DNA分子数与总DNA分子数的比率向来为()A．1B．1i－1iN×2N×211C．N×2i＋1D．N×2i＋2[N个双链DNA分子在第i轮复制后，N×2i个DNA分子中某DNA分子的一条链上某

个C突变为T，则在随后的一轮复制结束时，有1个DNA分子中突变位点为A—T碱基对，

占双链DNA分子数的比率为1；在随后的两轮复制结束时，突变位点为A—T碱基对i1N×2＋21的双链DNA分子数的比率应为N×2i＋2＝N×2i＋1，同理可推得经过随后的几轮复制后，这n112－in＝1。]一比率为：iN×2－N×2＋3．(2014山·东卷)某研究小组测定了多个不相同双链DNA分子的碱基组成，依照测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数量比值的关系图，以下正确的选项是()

[DNA分子中(A＋C)/(T＋G)应向来等于1；一条单链中(A＋C)/(T＋G)与其互补链中(A＋

C)/(T＋G)互为倒数，一条单链中(A＋C)/(T＋G)＝时，互补链中(A＋C)/(T＋G)＝2；一条

单链中(A＋T)/(G＋C)与其互补链中(A＋T)/(G＋C)及DNA分子中(A＋T)/(G＋C)都相等。]

4．(新题速递)以下关于基因的说法正确的选项是()

．携带致病基因的个体必然患遗传病，不携带致病基因的个体不会患遗传病

B．一个基因的碱基排列序次的多样化组成了基因的多样性

C．性染色体上基因的遗传不依照分别定律

D．DNA是染色体的主要成分，一个DNA分子上含有好多个基因

D[携带隐性致病基因的个体不用然患病；若是染色体变异引起的遗传病，该病患者不携带

致病基因。一个基因的碱基排列序次是特定的，组成了基因的特异性。性染色体上基因的遗

传也依照分别定律。染色体的主要成分是DNA和蛋白质，基因在染色体上呈线性排列，一

个DNA分子上有好多个基因。]

5．(新题速递)平时DNA分子复制从一个复制初步点开始，有单向复制和双向复制，以以下列图

所示：

放射性越高的3H－胸腺嘧啶脱氧核糖核苷3(H－脱氧胸苷)，在放射性自显影技术的图象上，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：

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