DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段

1、第2、3、4节,DNA分子的结构、,复制及基因是有遗传效应的DNA 片段,考点一,DNA 分子的结构及基因,1结构层次：,2DNA 分子的结构模式图解读：,DNA的结构模式图,从图中可见DNA具有规则的双螺旋空间结构,放大,二、DNA的模型,A,A,A,T,T,T,G,G,G,G,C,C,C,A,T,C,磷酸,脱氧核糖,含氮碱基,碱基对,另一碱基对,嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对，且A只和T配对、C只和G配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配对原则。,A,T,G,C,氢键,A,A,A,T,T,T,G,G,G,G,C,C,C,A,T,C,（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧

2、核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。,DNA分子的结构特点,A,A,A,T,T,T,G,G,G,G,C,C,C,A,T,C,（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。,（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。,DNA分子的结构特点,A,A,A,T,T,T,G,G,G,G,C,C,C,A,T,C,（1）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成双螺旋结构。,（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，形成碱基对，且遵循碱基互补配对原则。,DNA分子的结构特

3、点,DNA分子的特性：,多样性：DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。,一个最短的DNA分子也有4000个碱基对，可能的排列方式就有 种。,特异性：特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序。,不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列顺序肯定不同。,遗传信息：DNA分子中的碱基对排列顺序就代表了 遗传信息。,方法技巧,DNA 分子结构的“五、四、三、二、一”,3双链 DNA 分子中碱基的计算规律：,(1)互补的两个碱基数量相等，即 AT，CG。,(2)任意两个不互补的碱基数量之和占碱基总数的 50%，即 嘌呤之和嘧啶之和总碱基数50%，AGTCAC,TG(ATCG)50%，,AG TC,AC

4、1。 TG,(3)在双链 DNA 分子中，互补碱基之和所占比例在任意一 条链及整个 DNA 分子中都相等。 设在双链 DNA 分子中的一条链上 A1T1n%，因为 A1 T2，A2T1，则：A1T1A2T2n%。所以 ATA1,A2T1T2,n%n% 2,n%。,简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。,(4)双链 DNA 分子中，非互补碱基之和所占比例在两条互 补链中互为倒数。,简记为：“DNA 两互补链中，不配对两碱基之和的比值乘 积为 1”。,并非所有的DNA 分子都遵循碱基互补配对原,则,(1)双链DNA 分子中嘌呤数嘧啶数，遵循碱基互补配对,原则。,(2)单链DNA 分子

5、中不遵循碱基互补配对原则，嘌呤数和,嘧啶数不一定相等。,方法技巧,有关碱基计算的“三步曲”,摩尔根将基因定位于染色体上，后来证明染色体中只有DNA是遗传物质。那么，基因等同于DNA吗？,思考与讨论,DNA分子数目 基因数目,基因的碱基总数 DNA分子的碱基总数,资料1：大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4 700 000个碱基对，在DNA分子上分布着4 400个基因，每个基因的平均长度约为1 000个碱基对。,一个DNA分子上含有很多个基因,基因是一段DNA,绿色荧光蛋白克隆猪,发出荧光的水母,资料2:,左为荧光小猪右为正常小猪,1.为什么水母这一荧光的性状能在小猪身上表现？,2.说

6、明基因有什么特点？,推理,基因是特定的DNA片段，可切除，可拼接,基因能控制生物的性状，并具有遗传效应。,资料3：人类基因组计划测定的是24条染色体上DNA的碱基序列。其中，每条染色体上有一个DNA分子。这24个DNA分子大约有31.6亿个碱基对，其中构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。,并不是随便一段DNA就称为基因。基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因。,-ATGCATGCATCCATGCTAGCCATCCCTAAGGACAG- -TACGTACGTAGGTACGATCGGTAGGGATTCCTGTC-,非基因片段,资料4,结论：基因能控制生物的性状(功能单位)。,无HMG

7、IC基因就无肥胖的表现 有 HMGIC基因就有肥胖的表现,DNA,基因,结论: 基因是有遗传效应的DNA片段 是生物遗传的结构和功能单位,4基因的本质：, 高考探究 ,考向1,DNA 的基本组成单位脱氧核苷酸,例1(2015 年浙江杭州检测)如下图所示，B 是由 1 分子磷 酸、1 分子碱基和 1 分子 A 构成的化合物，下列叙述正确的是,(,),A若 M 为腺嘌呤，则 B 肯定为 腺嘌呤脱氧核苷酸 B在禽流感病原体、幽门螺杆菌 体内 B 均为 4 种 CATP 脱去两个磷酸基团，可形成 B，A 为脱氧核糖 D若 A 为脱氧核糖，则由 B 构成的核酸完全水解，得到 的化合物最多有 6 种,解析

8、由于图中的A 有可能是核糖或脱氧核糖，所以若M 是腺嘌呤，则B 是腺嘌呤核糖核苷酸或腺嘌呤脱氧核糖核苷酸， A 项错误；禽流感病原体中只有 RNA，所以B 为4 种核糖核苷 酸，但在幽门螺杆菌体内有DNA 和RNA，所以B 为4 种核糖 核苷酸和4 种脱氧核糖核苷酸，共8 种，B 项错误；ATP 脱去 两个磷酸基团，可形成B，但其中的A 为核糖，C 项错误；如 果A 为脱氧核糖，则B 构成的核酸完全水解，得到的化合物为 磷酸、脱氧核糖、4 种碱基共6 种，D 项正确。,答案D,考向2,DNA 分子的结构,例2(2015年上海卷)在双螺旋 DNA 模型搭建实验中，使 用代表氢键的订书钉将代表四种

9、碱基的塑料片连为一体。为了,逼真起见，A 与 T 之间以及 C 与 G 之间最好分别钉(,),A2 和 2 个钉 C3 和 2 个钉,B2 和 3 个钉 D3 和 3 个钉,解析A 与T 之间形成2 个氢键，G 与C 之间形成3 个氢 键，由此可推知 A与T 之间最好钉两个图钉，C 与G 之间最好 钉3 个图钉。答案选B。 答案B,考向3,双链 DNA 分子中碱基的计算规律, 例3(2014 年山东卷) 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( A,B

10、,C,D,解析设该单链中四种碱基含量分别为A1、T1、G1、C1，其互补链中四种碱基含量为A2、T2、C2、G2，DNA分子中四种碱基含量A、T、G、C。由碱基互补配对原则可知(AC)/(TG)1，A曲线应为水平，A项错误；(A2C2)/(T2G2)(T1G1)/(A1C1)，B曲线应为双曲线的一支，B项错误；(AT)/(GC)(A1A2T1T2)/(G1G2C1C2)(A1T1)/(G1C1)，C项正确；(A1T1)/(G1C1)(T2A2)/(C2G2)，D项错误。 答案C,考向4,基因的本质,例4(2014年海南卷)下列是某同学关于真核生物基因的叙,述，其中正确的是(,),携带遗传信息,

11、能转运氨基酸,能与核糖体结合,能转录产生 RNA,每相邻三个碱基组成一个反密码子,可能发生碱基对的增添、缺失、替换,A C,B D,解析基因是由遗传效应的DNA 片段，DNA 是遗传物质， 能携带遗传信息，正确；转运RNA 能识别并转运氨基酸， 错误；信使RNA 能与核糖体结合，用于合成蛋白质，错误； DNA 的一条链为模板，遵循碱基互补配对原则，转录产生RNA， 正确；转运RNA上一端的三个碱基组成一个反密码子，错 误；DNA分子在复制时，可能发生碱基对的增添、缺失、替换， 而引起基因结构的改变，属于基因突变，正确。,答案B,【考点练透】 1(2015 年湖南永州检测)下面关于 DNA 分子

12、结构的叙述，,正确的是(,),ADNA 分子的任一条链中 AT，GC B每个碱基上均连接着一个磷酸和一个脱氧核糖 C每个磷酸分子都直接和两个脱氧核糖相连 D双链 DNA 分子两条互补链上的 A 与 T 通过氢键相连,解析：碱基配对适用于DNA 双链，不适用于DNA 单链， A 错；DNA 分子中与碱基相连的是脱氧核糖，磷酸不与碱基相 连，B 错；在DNA 分子的每条链中都有一个游离的磷酸基团只 与一个脱氧核糖相连，其余的磷酸基团都与两个脱氧核糖相连， C 错；双链DNA 分子的A 与T，G 与C 通过氢键配对，D正 确。,答案：D,2(2016 年广东广州模拟)下列对果蝇某基因的叙述，正确,的

13、是(,),A在复制时，不会出现差错 B一条脱氧核苷酸链中，相邻的 A、T 碱基均以氢键连接 C全部碱基中，若 C 占 30%，则 A 占 20% D转录出的 mRNA 只能指导一条肽链的合成 解析：DNA 分子在复制时可能会出现差错，A 错误；一条 脱氧核苷酸链中，相邻的A、T 碱基以“脱氧核糖磷酸 脱氧核糖”连接，B 错误；由于双链DNA 分子中，A 与T 配对、G 与C 配对，因此ACTG50%，如果C 占30%， 则A 占20%，C 正确；一条mRNA可以合成多条肽链，D 错误。 答案：C,考点二,DNA 分子的复制,1生物体中 DNA 分子复制的场所： 真核生物：细胞核(主要场所)、叶

14、绿体、线粒体 原核生物：拟核、细胞质(如质粒中 DNA 的复制) DNA 病毒：宿主细胞内 2时间：发生于细胞分裂或病毒增殖时，真核生物 DNA 复制发生于有丝分裂间期及减数分裂的第一次分裂的间期。,及方法,DNA 的复制 假说与证据 沃森和克里克的假说：半保留复制 实验材料 材料：大肠杆菌,方法：放射性同位素标记法,结论：DNA 复制是以半保留方式进行,DNA分子是怎样由一个复制成两个的呢？,DNA作为遗传物质必须要保持前后代的连续性。从数目上分析，DNA复制的结果是一个DNA变成两个DNA。,和,对DNA分子复制的推测,亲代DNA,子代DNA,+,+,或,全保留复制,半保留复制,母链,子链

15、,设计实验,1、DNA是肉眼看不到的，采用什么方法来区分亲代和子代的DNA分子的不同呢？,同位素示踪技术（同位素标记法）,2、用哪种元素来标记呢？,14N（自然状态） 15N,3、我们怎样把不同标记的两条链的微观差异在宏观上体现出来？,密度梯度离心法,亲代DNA,子代DNA,+,+,或,全保留复制,半保留复制,14N（自然状态） 15N,15N/15N,15N/15N,14N/14N,14N的脱氧核苷酸,15N/14N,全保留复制和半保留复制,重密度带,15N/15N,中密度带,轻密度带,15N/14N,14N/14N,离心结果,4、离体的DNA分子是不能自己独立进行复制的，怎样才能使DNA复

16、制呢？,利用细胞增殖使DNA复制,（细菌的繁殖）,5、怎样来标记细菌中的DNA呢？,使用含15N或14N的脱氧核糖核苷酸培养基培养细菌,思考与讨论,大肠杆菌若干、含15N的脱氧核苷酸培养基若干、含14N脱氧核苷酸的培养基若干 、提取DNA 的各种试剂和器材、离心机、离心管 （通过离心力的作用使质量不同的DNA分子在离心管中分布的位置不同）。,实验材料与方法,实验过程：,实验结果：,实验结果：,结论：,DNA复制是以半保留的方式进行的。,3. DNA 分子的复制：,4.与 DNA 复制相关的计算：,(1)子代 DNA 分子数：2n 个。,无论复制多少次，含 15N 的 DNA 分子始终是 2 个

17、。 含 14N 的有 2n 个，只含 14N 的有(2n2)个，做题时应看,准是“含”还是“只含”。,(2)子代DNA分子的总链数：2n22n1条。 无论复制多少次，含15N的链始终是2条。做题时应看准是“DNA分子数”还是“链数”。 含14N的链数是(2n12)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m(2n1)个。 若进行第n次复制，则需消耗该脱氧核苷酸数为m2n1个。,方法技巧,巧借模式图解答与 DNA 复制有关问题,学会画 DNA 分子半保留复制图解有助于理解 DNA 的相关,计算规律，如下图所示：, 高考探

18、究 ,考向1,DNA 复制的过程及特点,例1(2014 年上海卷)某亲本 DNA 分子双链均以白色表示， 以灰色表示第一次复制出的 DNA 子链，以黑色表示第二次复 制出的 DNA 子链，该亲本双链 DNA 分子连续复制两次后的产,物是(,),A,B,C,D,解析亲代DNA 双链用白色表示，DNA 复制方式是半保 留复制，因此复制一次后得到的两个DNA 分子只含有白色和 灰色，而第二次复制得到的四个DNA 分子以这两个DNA 分子 的四条链为模板合成的四个DNA 分子中，都含有黑色的DNA 子链。,答案D,考向2,DNA 复制过程中的相关计算,例2(2015年上海卷)若 N 个双链 DNA 分

19、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 AT 碱基对的双链 DNA,分子数与总 DNA 分子数的比例始终为(,),解析N 个 DNA 分子第i 轮复制结束后，得到的DNA 分 子数为N2i，在此基础上复制一次得到的DNA 分子的总数为 N2i1，其中以变异的DNA 分子为模板复制一次，得到一个 变异的DNA 分子和一个正常的DNA 分子，由此可推知突变位 点为AT 碱基对的双链DNA 分子数与总DNA 分子数的比例 1/(N2i1)。,答案C,【考点练透】 3下图为真核细胞 DNA 复制过程示意。据图分析，下列,相关

20、叙述中错误的是(,),A由图示得知，子链是沿着一定方向延伸的,B合成两条子链时，DNA 聚合酶移动的方向是相反的 C细胞内的 DNA 复制场所有细胞核、叶绿体、线粒体 D解旋需解旋酶及 DNA 聚合酶的催化，且需要消耗 ATP 解析：由题图可知，A、B 正确；细胞内的DNA 分布在细 胞核、线粒体和叶绿体中，这三个结构都可以进行DNA 复制； 解旋不需要 DNA 聚合酶参与。,答案：D,4细菌在 15N 培养基中繁殖数代后，使细菌 DNA 的含氮 碱基皆含有 15N，然后再移入 14N 培养基中培养，抽取亲代及子 代的 DNA 经高速离心分离，下图为可能的结果，下列,叙述错误的是(,),A子一

21、代 DNA 应为 C子三代 DNA 应为,B子二代 DNA 应为 D亲代的 DNA 应为,解析：DNA复制的特点是半保留复制，形成的子一代DNA 应为；子二代DNA 应为；子三代DNA 应为；亲代的 DNA 应为。,答案：C,5一个双链均被 32P 标记的 DNA 由 5000 个碱基对组成， 其中腺嘌呤占 20%，将其置于只含 31P 的环境中复制 3 次。下,列叙述不正确的是(,),A该 DNA 分子中含有氢键的数目为 1.3104 个 B复制过程需要 2.4104 个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸 C子代 DNA 分子中含 32P 的单链与含 31P 的单链之比为 17 D子代 DNA 分子中含

22、 32P 与只含 31P 的 DNA 分子数之比 为 13,解析：该DNA分子中AT碱基对的数目为5000220%2000(个)，G C碱基对的数目为500020003000(个)，则该DNA分子中含有的氢键数目为20002300031.3104(个)；该复制过程需要的胞嘧啶脱氧核苷酸数为(231)300021 000(个)；子代中含32 P的单链与含31P的单链之比为2(2322)17；子代中含32 P与只含31P的DNA分子数之比为2(232)13。 答案：B,1下图为真核生物染色体上 DNA 分子复制过程示意图，,有关叙述错误的是(,),A图中 DNA 分子复制是从多个起点同时开始的 B

23、图中 DNA 分子复制是边解旋边双向复制的 C真核生物 DNA 分子复制过程需要解旋酶 D真核生物的这种复制方式提高了复制效率,解析：由图可看出，此段DNA 分子有三个复制起点，但,多个复制起点并不一定是同时开始的。,答案：A,2果蝇一个精原细胞中的一个核 DNA 分子用 15N 标记， 在正常情况下，其减数分裂形成的精子中，含有 15N 的精子数,占(,),A1/16,B1/8,C1/4,D1/2,答案：D,3DNA 熔解温度(Tm)是使 DNA 双螺旋结构解开一半时所需 要的温度，不同种类 DNA 的 Tm 值不同。下图表示 DNA 分子中 G C 含量(占全部碱基的比例)与 Tm 的关系

24、。下列有关叙述，不正,确的是(,),A一般地说，DNA 分子的 Tm 值 与 GC 含量呈正相关 BTm 值相同的 DNA 分子中 GC 的数量有可能不同 C维持 DNA 双螺旋结构的主要化学键有磷酸二酯键和氢键 DDNA 分子中 G 与 C 之间的氢键总数比 A 与 T 之间多,解析：分析图示，GC 含量越高，则DNA 熔解所需温度 越高，所以A 项正确；Tm 值与 DNA 分子中GC 含量有关， 而不是GC 的数量，B 项正确；DNA 两条链通过氢键相连， 脱氧核苷酸间通过磷酸二酯键连接成DNA 单链，C 项正确；G 与C 之间形成三个氢键，A 与T 之间形成两个氢键，但由于 DNA 分子中(AT)/(CG)比值不定，所以不能确定哪组碱基 对间的氢键总数更多，D 项错误。,答案：D,4取小鼠睾丸中的一个精原细胞，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完成减数分裂过程。下列有关叙述正确的,是(,),A初级精母细胞中每条染色体的两条染色单体都被标记 B次级精母细胞中每条染色体都被标记 C只有半数精细胞中有被标记的染色体 D所有精细胞的全部染色体中，被标记