高考生物一轮复习 第3章 第2、3、4节 DNA分子的结构 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段课件 新人教版必修2

第第2、3、4节节 DNA分子的结构分子的结构 DNA的复制的复制 基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段片段 读读教材基础一、DNA的结构DNA初步水解和彻底水解的产物各是什么？2. 过程概念概念以亲代以亲代DNA为模板合成子代为模板合成子代DNA的过程的过程时期时期_和减数第一次分裂前的间期和减数第一次分裂前的间期流程流程解旋解旋以母链为模板按碱基互补配对原以母链为模板按碱基互补配对原则合成子链则合成子链子链延伸子链延伸亲子链复旋亲子链复旋条件条件模板：亲代模板：亲代DNA的每一条链的每一条链原料：原料：4种游离的种游离的_能量：能量：ATP释放的能量释放的能量酶：酶：DNA解旋酶和解旋酶和DNA聚合酶聚合酶结果结果1个个DNA复制形成复制形成2个个_的的DNA特点特点边边_边复制，半保留复制边复制，半保留复制精确复制精确复制独特的双螺旋结构提供模板独特的双螺旋结构提供模板_原则原则意义意义将将_从亲代传给子代，从而保持了从亲代传给子代，从而保持了_的连续性的连续性三、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. 基因与DNA的关系：一个DNA分子上有许多基因。构成基因的碱基数小于DNA分子的碱基总数。3. 基因与遗传信息：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. 基因与染色体的关系：基因在染色体上呈_排列。5. 生物体多样性和特异性的物质基础：_分子的多样性和特异性。一、脱氧核苷酸A、T、C、G反向平行脱氧核糖磷酸碱基氢键碱基互补配对原则二、1. 半保留2. 有丝分裂的间期脱氧核苷酸完全相同解旋碱基互补配对遗传信息遗传信息三、1. 遗传效应3. 排列顺序遗传信息4. 线性5. DNA想一想提示：DNA初步水解的产物是4种脱氧核苷酸，彻底水解的产物有磷酸、脱氧核糖和碱基(A、T、G、C)。1. 教材51页练习一中1和3题，明确DNA结构、各组成成分及正确的连接方式。2. 教材5253页DNA半保留复制的证据及实验方法过程。3. 教材5556页资料分析分析推断基因的化学本质和功能及与DNA、染色体的关系。4. 教材58页练习二及教材60页自我检测一和三，都是经典好题。5. 教材58页DNA指纹技术的应用。答案：多样性特异性边解旋边半保留反向双螺旋交替连接互补配对研研核心要点 1. 基本组成单位脱氧核苷酸组成成分：每分子含有磷酸、脱氧核糖和含氮碱基各1个。(1)磷酸：每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。(2)碱基：共有4种，分别是A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)。(3)脱氧核糖：属于五碳糖。2. 结构中的化学键(1)氢键：配对的碱基间形成碱基对，通过氢键相连，可用DNA解旋酶断裂，也可用高温断裂。(2)磷酸二酯键：连接磷酸和相邻脱氧核苷酸的化学键，可用限制酶切断，可用DNA连接酶或DNA聚合酶连接。3. 结构特点(1)稳定性：DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变。(2)多样性：DNA分子中碱基对排列顺序多种多样。(3)特异性：每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。4. 水解产物及氢键数目计算(1)DNA水解产物：初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。(2)氢键数目计算：若碱基对为n，则氢键数为2n3n，若已知A有m个，则氢键数为3nm。记忆窍门借图记忆“五四三二一”五：五种元素：C、H、O、N、P四：四种碱基对应四种脱氧核苷酸三：三种物质：、 、二：两条脱氧核苷酸长链(碱基对有A与T、G与C两种配对方式)一：一种空间结构：规则的双螺旋结构师说一语破天机本考点高考命题多以选择题形式出现，考查概念、特点等基础知识较常见，试题难度小，命题频率低。提醒考生要关注碱基互补配对相关的计算，未必不考。选题典型中选秀例1：2013石家庄质检一如图为DNA分子的结构示意图，对该图的正确描述是()A和相间排列，构成了DNA分子的基本骨架B构成胞嘧啶脱氧核苷酸C当DNA复制时，DNA连接酶催化的形成DDNA分子中依次代表A、G、C、T破题分层揭秘密(一)明确解题思路结构图中分别表示磷酸、脱氧核糖、胞嘧啶。磷酸和脱氧核糖的相间排列构成了DNA分子的基本骨架。图中不是同一个脱氧核苷酸分子的成分，其中磷酸是上面一个脱氧核苷酸的组成成分。是氢键，在DNA复制时，当DNA聚合酶把脱氧核苷酸连接在一起后，碱基之间的氢键不需要酶的催化作用就可以形成。根据碱基互补配对原则，DNA分子中依次代表A、G、C、T。(二)完美答案D1. 有关DNA的碱基计算根据AT、GC，图示如下：链AGCTTCCm链TCGAAGGm2. 有关DNA复制的计算DNA的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有(1)子代DNA分子数为：2n个含有亲代链的DNA分子数为：2个。不含有亲代链的DNA分子数为(2n2)个。(2)子代脱氧核苷酸链数为：2n1条亲代脱氧核苷酸链为：2条。新合成的脱氧核苷酸链为：(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，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m(2n1)个。第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m2n1。DNA分子复制n次后的计算将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则(1)含14N的DNA有2n个，只含14N的DNA有(2n2)个，做题时应看准是“含”还是“只含”。(2)复制n次，含15N的DNA始终是2个，占总DNA数的比例是2/2n。(3)子代DNA分子的链中，总链数为2n22n1 条。模板链始终是2条。做题时，应看准是“DNA分子数”还是“链数”。师说一语破天机本考点是高考重点考查的内容之一。从高考试题来看，考查DNA的复制主要涉及DNA复制过程中的变化、特点，与细胞增殖、遗传和变异等的关系，DNA的复制与其他生理过程(如转录、翻译等)的区别等。选题典型中选秀例2：2012福建高考，5双脱氧核苷酸常用于DNA测序，其结构与脱氧核苷酸相似，能参与DNA的合成，且遵循碱基互补配对原则。DNA合成时，在DNA聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终止；若连接上的是脱氧核苷酸，子链延伸继续。在人工合成体系中，有适量的序列为GTACATACATG的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸。则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有()A. 2种 B. 3种 C. 4种 D. 5种破题分层揭秘密(一)明确解题思路本题主要考查DNA的复制过程和获取信息的能力。在人工合成体系中，以序列为GTACATACATG的单链模板在适宜的条件下根据碱基互补配对原则合成子链，而且由题意可知胸腺嘧啶双脱氧核苷酸可以使子链延伸终止。根据碱基互补配对原则可得子链种类如下：CAT、 CATGT、 CATGTAT、 CATGTATGT、CATGTATGTAC一共5种。破题分层揭秘密(一)明确解题思路本题主要考查DNA的复制过程和获取信息的能力。在人工合成体系中，以序列为GTACATACATG的单链模板在适宜的条件下根据碱基互补配对原则合成子链，而且由题意可知胸腺嘧啶双脱氧核苷酸可以使子链延伸终止。根据碱基互补配对原则可得子链种类如下：CAT、 CATGT、 CATGTAT、 CATGTATGT、CATGTATGTAC一共5种。(二)完美答案D说说生物实验 【选题热考秀】DNA的复制方式为半保留复制，但在探究DNA复制方式的过程中，有人提出其复制方式为全保留复制，请用同位素标记法验证其复制方式。验证过程：1用放射性同位素标记大肠杆菌(1)若用14N标记大肠杆菌(普通大肠杆菌无放射性)，得到14N/14N的DNA分子，将该DNA分子离心处理，离心后位于试管的上部，即轻带(如图1)。(2)若用放射性同位素15N标记大肠杆菌，得到15N/15N的DNA分子，将该DNA分子离心处理，离心后位于试管的下部，即重带(如图2)。(3)若大肠杆菌的DNA分子中一条链被14N标记，另一条链被15N标记，离心处理后将会位于试管的中部，即中带(如图3)。2追踪DNA的复制方式(1)将亲代含14N的大肠杆菌转移到含15N的培养基上增殖一代。(2)将亲代含15N的大肠杆菌转移到含14N的培养基上增殖一代。分别对上述培养得到的大肠杆菌离心处理。3结果分析(1)若DNA的复制方式为全保留复制，则离心后出现如图4所示，即1/2重带和1/2轻带。(该复制方式实际上是不存在的)(2)若DNA的复制方式为半保留复制，则离心后出现如图5所示，即全部为中带。拓展(1)若DNA复制方式为全保留复制，让繁殖一代的DNA在含14N的培养基上再繁殖一代，则子二代的DNA如何分布？提示1/4重和3/4轻。分析再繁殖一代后共产生4个DNA分子，其中一个DNA分子为亲代，均含15N，其余三个DNA分子是新产生的，两条链均含14N。(2)若DNA复制方式为半保留复制，让繁殖一代的DNA在含14N的培养基上再繁殖一代，则子二代的DNA如何分布？提示1/2中和1/2轻。分析再繁殖一代后共产生4个DNA分子，其中两个DNA分子一条链含15N，另一条链含14N，另外两个DNA分子的两条链均含14N。 【备考角度说】No.1角度：同位素示踪法是利用放射性示踪剂，对研究对象进行标记的微量分析方法。No.2角度：方法应用(1)标记某元素，追踪其转移途径。如研究光合作用过程中原子的转移轨迹。(2)标记化合物标记特征元素，探究化合物的作用。如用32P和35S分别标记T2噬菌体中的DNA和蛋白质，探究生物的遗传物质。标记特征化合物，探究详细的生理过程。如研究分泌蛋白的合成和分泌过程。No.3角度：实例分析实验目的实验目的标记物标记物标记物转移情况标记物转移情况实验结论实验结论 验证验证DNA的的复制方式复制方式亲代双亲代双链用链用15N标记标记亲代亲代DNA子一子一代代DNA的一条链的一条链含含15NDNA的复制方的复制方式为半保留复式为半保留复制制研究分泌蛋研究分泌蛋白的合成和白的合成和分泌过程分泌过程3H核糖体核糖体内质网内质网高尔基体高尔基体细细胞膜胞膜各种细胞器既各种细胞器既有明确的分有明确的分工，相互之间工，相互之间又协调配合又协调配合看看考场答卷选题来自阅卷现场2010北京理综，30科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。组别组别1组组2组组3组组4组组培养液中唯一氮源培养液中唯一氮源14NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl14NH4Cl繁殖代数繁殖代数多代多代多代多代一代一代两代两代培养产物培养产物ABB的子的子代代B的子的子代代操作操作提取提取DNA并离心并离心离心结果离心结果仅为轻带仅为轻带(14N/14N)仅为重带仅为重带(15N/15N)仅为中带仅为中带(15N/14N)1/2轻带轻带(14N/14N) 1/2中带中带(15N/14N)请分析并回答下列问题。(1)要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过 批注1代培养，且培养液中的是 唯一氮源。(2)综合分析本实验的DNA离心结果，第 批注2组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第 组和第 组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是 。(3)分析讨论：若子代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带信息3，则“重带”DNA来自于 ，据此可判断DNA分子的复制方式不是 复制。若将子代DNA双链分开后再离心信息4，其结果 批注3(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。若在同等条件下将子代继续培养，子n代DNA离心的结果信息5是：密度带的数量和位置 批注4，放射性强度发生变化的是 带。若某次实验的结果中，子代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽信息6，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为 。标准答案(1)多15N(或15NH4Cl)(2)312半保留复制(3)B半保留不能没有变化轻15N一览名师语录通过同位素示踪技术及密度梯度离心实验来考查DNA的复制是常见的考查形式。由于DNA的复制方式为半保留复制，所以一个亲代DNA复制n代后：含模板链的子代DNA有2个；全部的子代DNA都含新链；没有子代DNA只含模板链。只含新链的子代DNA有2n2个。审题抓关键词信息1可知若要DNA中的N全部为15N，须在15N培养基中多代培养。信息2可知B的子代DNA中一条链含15N，一条链含14N，含15N的链为模板链，14N的链为新链，说明DNA为半保留复制。信息3可知子一代DNA有两种：一种为含15N，另一种只含14N，这种复制方式应为全保留复制，据表2组可知只含15N的DNA来自B。信息4可推知子代DNA的单链情况，不能得到子代DNA的种类。故不能判断DNA复制方式。信息5据DNA的半保留复制特点可知，子n代DNA仍为14N/15N，14N/14N两种，密度带的数量和位置不变。随复制代数增多，14N/14N的子代DNA增多。信息6可知新合成的DNA单链中尚有少部分15N所致。答题名师批阅批注1审题不清，没有审清2组信息。批注2由于没有认真分析表中信息，没有认识到3组结果比4组结果能更好说明DNA分子的半保留复制。批注3由于对“半保留复制”理解有误，导致答错。批注4知识运用不熟练，不能运用半保留复制的特点，准确的推测子n代DNA的情况。随堂对点练习1.2012山东高考，5假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%，用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是()A该过程至少需要3105个鸟嘌呤脱氧核苷酸 B噬菌体增殖需要细菌提供模版、原料和酶等C含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1 49 D该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变答案：C解析：本题综合考查运用DNA的结构、复制、病毒增殖及其特点进行数据计算、性状分析。DNA为半保留复制，则双链含32P的DNA分子放在只含31P的大肠杆菌内复制形成的子代100个DNA中，应有2个既含有32P，也含有31P，其他98个只含有31P，因此含有32P与只含有31P的子代噬菌体之比为2 98；根据碱基互补配对知该DNA含有的碱基G为50002(100%20%2)23000，且亲代链在复制中保留，则需要的鸟嘌呤脱氧核苷酸至少为(1001)该DNA含有的碱基G的数目297000； 噬菌体增殖过程以自身的遗传物质为模板，利用宿主细胞的原料和场所合成子代噬菌体；由于密码子的简并性(一种氨基酸可以对应几种密码子)、性状与环境的关系等原因存在，基因突变不一定使性状发生改变。2. 高考题改编有人将不含放射性的大肠杆菌DNA放在含有3H胸腺嘧啶的培养基中培养，给以适当的条件，让其进行复制，得到图甲所示的结果。乙图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图。下列对甲图和乙图的分析，错误的是()A甲图说明，原核细胞的DNA复制从起点开始双向进行B乙图说明，真核细胞的DNA复制从多个位点同时开始C甲、乙两图中DNA分子复制都是边解旋边双向复制的D乙图所示真核生物的这种复制方式提高了复制速率答案：B解析：从甲图中不难看出DNA复制的双向性。从乙图中不难看出真核细胞DNA分子复制的特点：(1)多起点复制；(2)边解旋边复制；(3)双向复制。这些特点有利于提高复制效率。复制过程中需要解旋酶、DNA聚合酶等的参与。B项的错误在于“同时开始”，从图中三个位点已经完成的复制长度看，三者并不是同时开始的。3. 如图表示在人体细胞核中进行的某一生命过程，据图分析，下列说法正确的是()A该过程共涉及8种核苷酸B在不同组织细胞中该过程的产物不同C该过程需要解旋酶和RNA聚合酶D该过程涉及碱基互补配对和ATP的消耗答案：D解析：由图可知，该过程为DNA复制，共涉及4种核苷酸；由于DNA复制时的模板相同，在不同组织细胞中产生的DNA相同；该过程需要解旋酶和DNA聚合酶。4. 2012安徽合肥3月质检5BrU(5溴尿嘧啶)既可以与A配对，又可以与C配对。将一个正常的具有分裂能力的细胞，接种到含有A、G、C、T、5BrU的适宜培养基上，至少需要经过几次复制后，才能实现细胞中某DNA分子某位点上碱基对从TA到CG的替换？()A. 2次B. 3次 C. 4次 D. 5次答案：B解析：DNA复制过程中需遵循碱基互补配对原则，A与T配对，G与C配对，由于加入5BrU，根据题意，5BrU既可以与A配对，又可以与C配对，以其中一条链为例，由T到C，至少必需经过TAUC，所以选B。5. 金版原创如图为DNA的复制图解，请据图回答下列问题。(1)DNA复制发生在_期，过程称为_，中的子链是_，过程必须遵循_原则，子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子，由此说明DNA的复制具有_特点。(2)将一个细胞的DNA用15N标记，放入含14N的4种脱氧核苷酸培养液中，连续分裂4次，问：含14N的DNA细胞占总细胞数的_，只含14N的DNA细胞占总细胞数的_，含15N的DNA细胞占总细胞数的_，只含15N的DNA细胞占总细胞数的_。(3)已知原来DNA中有100个碱基对，其中A 40个，复制4次，在复制过程中将需要_个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸参加。答案：(1)有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期解旋、碱基互补配对半保留复制(2)100%87.5%12.5%0(3)900解析：(1)DNA的复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，复制时首先进行解旋，然后按照碱基互补配对原则合成子链。DNA分子复制产生的子代DNA分子中各有一条母链和一条子链，且子链与母链互补，这种复制方式是半保留复制。(2)一个DNA分子复制4次产生16个DNA分子，亲代DNA分子被15N标记，利用14N脱氧核苷酸连续复制4次，产生的子代DNA分子情况为： 2个DNA分子含15N14N,14个DNA分子只含14N，没有只含15N的DNA分子。故含14N的DNA细胞占总细胞数的100%，只含14N的占87.5%，含15N的占12.5%，没有只含15N的DNA细胞。(3)DNA分子中共有100个碱基对200个碱基。A40个，T40个，GC60个，复制4次需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸(241)60900个。限时规范特训