高三生物一轮复习【知识精研+拓展延伸】第20讲DNA的结构、复制和基因的本质

第20讲

DNA的结构、复制和基因的本质课标要求素养体现1.概述DNA由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息2.概述DNA通过半保留方式进行复制3.概述多数生物的基因是DNA的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上_______________________________________________生命观念：阐明DNA结构与功能相适应的观念；阐明DNA分子作为遗传物质所具有的结构特点，阐明DNA分子通过复制传递遗传信息。科学思维：构建DNA分子双螺旋结构模型；依据DNA的结构分析推断基因的功能及特性。科学探究：探究DNA复制方式——DNA半保留复制。社会责任：辨析“吃基因补基因”的观点。1.模型构建者1953年，美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。2.模型构建过程DNA是以4种

为单位连接而成的长链,这4种脱氧核苷酸分别含有

4种碱基脱氧核苷酸A、T、G、C威尔金斯和富兰克林获得了DNAX射线的衍射图谱双螺旋和三螺旋结构模型构建模型1否定(碱基位于螺旋的外部,骨架在内部)双螺旋结构模型(磷酸—脱氧核糖骨架在外部,碱基在内部，且相同碱基进行配对)构建模型2否定查哥夫提出DNA分子碱基数量关系:

。A=T,G=C双螺旋结构模型脱氧核糖-磷酸骨架在双链螺旋外部，碱基在内部，且A与T配对，G与C配对，DNA两条链的方向是相反的，DNA分子稳定构建模型3一.DNA双链螺旋结构模型的构建——物理模型①A-T与G-C具有相同的形状和直径，这样组成的DNA分子具有恒定的直径。②能够解释A=T、G=C的数量关系。③模型与X射线衍射照片比较，模型与基于照片推算出的DNA双螺旋结构相符。富兰克林发现，将DNA晶体翻转180度获得的X射线衍射图仍然是一样的。沃森与克里克认为：DNA两条链是反向排列的。二.DNA分子的结构

DNA初步水解产物是脱氧核糖(4种)DNA彻底水解产物是磷酸(1种)、脱氧核糖(1种)、碱基(4种)。一个双链DNA分子具有2个游离的磷酸基团,而环状DNA不存在易错辨析(1)沃森和克里克提出腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量;鸟嘌呤的量等于胞嘧啶的量。(必修2

P48“思考·讨论”)(

×

)(2)DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基。(必修2

P50图3-8)(

×

)(3)DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连。(必修2

P50图3-8)(

×

)磷酸二酯键氢键1.DNA分子由

条链组成,按

方式盘旋成

结构。2.DNA分子的

交替连接,排列在外侧,构成

；

排列在内侧.两条链的碱基通过

连接成

,3.A与

配对,

与C配对,碱基之间一一对应的关系,叫做

原则.

碱基之间氢键数:AT；G

C二.DNA的结构2双螺旋脱氧核糖和磷酸基本骨架碱基碱基对TG碱基互补配对反向平行氢键基本骨架基本骨架5'3'5'3'

在搭建DNA分子模型的实验中，若有4种碱基塑料片共20个，其中4个C，6个G，3个A，7个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个，脱氧核糖塑料片40个，磷酸塑料片100个，代表氢键的连接物若干，脱氧核糖和碱基之间的连接物若干，则下列叙述正确的是()

A.能搭建出20个脱氧核苷酸B.所搭建的DNA分子片段最长为7碱基对C.能搭建出410种不同的DNA分子模型D.能搭建出一个4碱基对的DNA分子片段D小于44种A1T2T1C1G1G2C2A2A2=T1T2=A1G2=C1C2=G1A=TG=CA+G=T+CDNA碱基互补配对原则：指DNA分子形成碱基对时，A与T配对，G与C配对。推论如下：①双链DNA分子互补的两个碱基数量相等，即A＝T，C＝G。

提醒：在整个DNA分子中非互补碱基之和的比值等于1。双链DNA分子中嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A＋G＝T＋CDNA分子中的碱基数量的计算规律二.DNA的结构T

＋CA＋G＝1②互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同。配对的两碱基之和在单双链中所占比例相等在双链DNA分子中若

，，则

，G1＋C1A1＋T1＝mG2＋C2A2＋T2＝G＋CA＋T＝DNA分子中的碱基数量的计算规律二.DNA的结构mm在双链DNA分子中若,,则

，T2＋C2A2＋G2＝T

＋CA＋G＝T1＋C1A1＋G1＝aDNA分子中的碱基数量的计算规律二.DNA的结构③非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，11aDNA分子中的碱基数量的计算规律二.DNA的结构④某碱基占双链DNA碱基总数的比例等于相应碱基占相应单链比值和的一半(2022·葫芦岛期末)下列关于双链DNA的叙述，错误的是(

)。

C

B

(2015年山东高考题)某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是()CABCD21教材知识：①源于必修2P50图3－8：DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称作

，另一端有一个羟基(—OH)，称作

，两条单链走向

，一条单链是从5′－端到3′－端的，另一条单链是从3′－端到5′－端的。②源于必修2P51探究·实践：DNA只有4种脱氧核苷酸，能够储存足够量遗传信息的原因是______________________________________________________________________。5′－端3′－端相反构成DNA的4种脱氧核苷酸的数目成千上万，脱氧核苷酸的排列顺序千差万别二.DNA的结构思考：1.DNA初步水解产物是什么？彻底水解的产物又是什么？2.热泉生物中GC比例多，为什么？3.双链DNA中碱基之间是如何连接的？

一条链上的脱氧核苷酸之间又是如何连接的？4.DNA分子中所有的脱氧核糖都连接着2个磷酸基团二.DNA的结构DNA初步水解产物是4种脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。

①通过氢键连接成碱基对，

②通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连的。错！氢键的数量和DNA的热稳定性有关外侧外侧内侧外侧基本骨架稳定不变内侧碱基互补配对原则不变双螺旋结构、氢键的存在稳定性内侧的碱基对的排列顺序是千变万化的（遗传信息）多样性特定个体的DNA有其特定的碱基排列顺序特异性（4n）二.DNA的结构与DNA空间结构无关DNA以什么方式复制？①半保留复制：(沃森和克里克提出）②全保留复制：③分散复制：Q1:若要探究复制方式，关键要观察什么结果？区分母链和子链(区分亲代和子代DNA)研究方法：假说演绎法Q2:验证时运用什么技术？同位素标记技术和密度梯度离心技术三DNA的复制方式的探索1提出问题2作出假设高密度带（重带）中密度带(中带）低密度带（轻带）15N14N15N15N14N14NQ1:若要探究复制方式，关键要观察什么结果？区分母链和子链(区分亲代和子代DNA)Q2:验证时运用什么技术？同位素标记技术和密度梯度离心技术DNA是全保留复制DNA半保留复制DNA分散式复制15N15N15N15N15N15N15/1514/1415/1415/1415/1415/1414N复制14N复制14N复制14N复制14N复制14N复制轻带中带重带1提出问题2作出假设3演绎推理实验者：实验材料：实验方法：大肠杆菌（繁殖快，20min一代）同位素标记技术和密度梯度离心技术实验过程：让大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔实验原理：15N和14N是N元素的两种稳定同位素，这两种同位素的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有不同N元素的DNA。1提出问题2作出假设3演绎推理4实验验证1提出问题2作出假设3演绎推理4实验验证5实验结论：DNA的复制方式是半保留复制结合视频再次阅读教材P55-56，4min,标注出DNA复制的概念，时间，场所，条件，过程，结果，原则，特点及意义四、DNA复制的过程

真核细胞：

DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。主要在细胞核中，但在线粒体、叶绿体也有DNA的复制；原核细胞：主要在拟核中，在质粒处也

有DNA的复制。细胞分裂前的间期(有丝分裂前的间期、减数分裂前的间期)，随着染色体的复制而完成。1概念：2DNA复制场所3发生时期(真核生物)4.过程与条件ATP，解旋酶催化（氢键断裂）DNA双螺旋的两条链解开以两条母链为模板在DNA聚合酶的催化下，利用游离的脱氧核苷酸进行碱基互补配对，分别合成与母链互补的一条子链。①解旋：②合成子链:③形成子代DNA：新合成的子链不断延伸，一条母链和一条子链盘绕成双螺旋结构，形成新的DNA分子。DNA聚合酶只能催化子链从5，3，合成，并且需要引物。5.结果：一个DNA分子形成了两个_________的DNA分子。6.特点____________________复制完全相同边解旋边复制半保留意义：提高了复制速率，减少了变异的发生。7.DNA准确复制的原因DNA具有独特的_______结构，为复制提供精确的模板，_____________原则，保证了复制能准确地进行。8.DNA复制的意义：DNA通过复制，将_________从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了_________的连续性。双螺旋碱基互补配对遗传信息遗传信息你认为DNA复制会百分之百准确吗？如果复制出现错误，可能会产生什么影响？会出错，可能导致基因突变，也可能引起生物体性状的改变。遗传信息：DNA分子中碱基对（脱氧核苷酸）的排列顺序根据碱基互补配对原则，DNA两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，保证了遗传信息传递的准确性。将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则：

共产生子代DNA分子____个；

子代DNA分子中，含15N的DNA分子_____个；

子代DNA分子中，含14N的DNA分子_____个；

子代DNA分子中，只含15N的DNA分子_____个；

子代DNA分子中，只含14N的DNA分子______个；2n22n02n-2运用DNA分子的半保留复制特点解决消耗某种脱氧核苷酸数量的问题时,

应注意亲代DNA分子的两条链被保留下来,不需消耗原料。具体计算方法归纳如下:①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为

个②第n次复制所需该脱氧核苷酸数为

个m·(2n-1)m·2n-1

D

A学生阅读教材P57-58资料1、资料2、资料3，思考下列问题2.根据资料1：能得出什么结论？3.根据资料2：说明了什么？1.生物体内的DNA分子数目与基因数目相同么？生物体内所有基因的碱基总数与DNA的碱基总数相同么？如果不同，说明了什么？4.根据资料3：说明了什么？1.通过资料一分析：生物体内的DNA分子数目与基因数目相同么？生物体内所有基因的碱基总数与DNA的碱基总数相同么？如果不同，说明了什么？DNA分子数目

基因数目基因的碱基对总数DNA分子的碱基对总数＜

＜说明基因是DNA的片段2.通过资料二

分析，说明了什么？绿色荧光蛋白基因绿色荧光蛋白控制合成绿色荧光发出说明：基因具有遗传效应，能控制生物的性状。3.通过资料三分析，说明了什么？

说明：基因不是连续分布在DNA上（DNA中存在大量的非基因片段）通过上述资料想一想：基因的功能是什么?(1)基因能够储存、传递和表达遗传信息，也都可能发生突变，从而决定生物体的性状。(2)基因是通常有遗传效应的DNA片段。它是生物体遗传的功能单位和结构单位.①遗传效应：指具有复制、转录、翻译、重组、突变及调控等功能。②4种碱基的排列顺序蕴藏着遗传信息。（以RNA为遗传物质的生物，遗传信息蕴藏在RNA中）基因是通常有遗传效应的片段①对于RNA病毒来说，基因是有遗传效应的RNA片段。②以DNA为遗传物质的生物，基因是有遗传效应的DNA片段基因的概念思考：基因-DNA-染色体的关系？染色体DNA基因基因在染色体上呈线性排列基本单位特定脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息每个基因含许多个脱氧核苷酸具有遗传效应的DNA片段每个DNA分子中含许多个基因每条染色体上含有1个或2个DNA分子主要载体脱氧核苷酸(4种)基因DNA染色体概念图高考一遍过1.(2022·河北卷，改编)人染色体DNA中存在串联重复序列，对这些序列进行体外扩增、电泳分离后可得到个体的DNA指纹图谱。