高中生物第1轮总复习 第6讲 DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段课件 新人教版必修2（广东专版）

（有关DNA复制方式的实验探究） 一、 DNA分子结构 1. DNA分子结构模式图信息解读 (1)每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。 (2) 之间的数量关系111。 (3)和之间的化学键为磷酸二酯键，用限制性核酸内切酶处理可切断，用DNA连接酶处理可连接。 (4)碱基对之间的化学键为氢键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂。 (5)除链端外每个脱氧核糖连接着2个磷酸，分别在3号、5号碳原子上相连接。 (6)若碱基对为n，则氢键数为2n3n之间。 2DNA分子特性 (1)稳定性：磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧构成基本骨架。 (2)多样性：碱基对多种多样的排列次序。 【友情提醒】若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n种，其中n代表碱基对数。 (3)特异性：每种DNA分子都有特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。 【例1】 (双选)有关DNA分子结构的叙述，正确的是() ADNA分子由4种脱氧核苷酸组成 BDNA单链上相邻碱基以氢键连接 C碱基与磷酸基相连接 D磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架 【解析】 DNA双链上相对应的碱基以氢键连接，单链上相邻碱基之间通过脱氧核糖磷酸脱氧核糖相连，脱氧核糖和磷酸交替排列在外侧，构成DNA链的基本骨架。碱基排列在内侧，与脱氧核糖直接相连。 AD 二、DNA中碱基数量的计算 解题时先画出简图，根据碱基互补配对原则推知规律 规律一：DNA双链中的AT，GC，两条互补链的碱基总数相等，任意两个不互补的碱基之和恒等，占碱基总数的50%，即：AGTCACTG。 【例2】从某生物组织提取DNA进行分析，其四种碱基数的比例为鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46%，又知该DNA的一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤，问与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的() A26% B24% C14% D11% 【解析】过分析题干条件可知，GC占DNA中全部碱基数的46%，这一比例关系在一条链上也是存在的。因此H链中GCA46%28%74%，T占26%，该比例与另一条链中腺嘌呤的比例相等。 A 三、DNA复制的研究方法、过程和条件 1研究DNA复制的常用方法 同位素标记法和离心法，常标记3H、15N、32P，通过离心在试管中形成不同位置。 2DNA复制的过程 (1)解旋：利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，两条螺旋的双链解开。 (2)合成子链：以DNA分子的两条母链为模板，在DNA聚合酶的作用下，利用细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按碱基互补配对原则合成互补的子链。 (3)形成子代DNA：每条新链(子链)与其对应的模板链(母链)盘绕成双螺旋结构。 【友情提醒】子代DNA分子中模板链与另一DNA分子中新合成的子链碱基序列完全相同。 特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引起基因突变。 【例3】 (2010山东)蚕豆根尖细胞在含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分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是() A每条染色体的两条单体都被标记 B每条染色体中都只有一条单体被标记 C只有半数的染色体中一条单体被标记 D每条染色体的两条单体都不被标记B 【解析】由于DNA分子的复制方式为半保留复制，在有放射性标记的培养基中完成一个细胞周期后，每个DNA分子中有一条链含放射性。继续在无放射性的培养基中培养时，由于DNA的半保留复制，所以子代DNA分子一半含放射性，一半不含放射性。每条染色单体含一个DNA分子，所以一半的染色单体含放射性。 3关于DNA复制的相关计算归纳如下： (1)DNA分子复制前后某种碱基数量的计算： 若某DNA分子含某碱基x个，则该DNA分子进行n次复制，需提供含该碱基的脱氧核苷酸分子数互补的碱基的脱氧核苷酸分子数：x(2n1)个；第n次复制时需提供含该碱基的脱氧核苷酸分子数x2n1个。 (2)一个DNA分子连续复制n次后，DNA分子总数为2n。含原DNA母链的有2个，占1/2n1。 【例4】某DNA分子中胸腺嘧啶的数量为m，占该DNA分子总碱基数的比例为q，若此DNA分子连续复制n次，需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数为() A(2n1)m Bm(1/2q1) C(2n1)m/2nq D(2n1)m(12q)/2q D【解析】某DNA分子中胸腺嘧啶的数量为m，占该DNA分子总碱基数的比例为q，可得出鸟嘌呤脱氧核苷酸数目(m/q2m)/2；因此，此DNA分子连续复制n次，需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数为(2n1)m(12q)/2q。一、遗传信息、基因、DNA、染色体的关系1特定的基因有特定的遗传信息(即特定的碱基排列顺序)。2基因是有遗传效应的DNA片段。31个DNA分子上有许多基因。4基因的主要载体是染色体，少量的DNA分布在线粒体、叶绿体等结构中。二、染色体的行为变化决定基因的行为变化1在减数第一次分裂后期，同源染色体分离，其上的等位基因分离。2在减数第一次分裂后期，非同源染色体自由组合，其上的非等位基因自由组合。3在减数第一次分裂前期，同源染色体的非姐妹染色单体发生交叉互换，其上的等位基因交叉互换。 一、理论归纳关于DNA复制方式的探究，充分体现了假说演绎法，即在克里克假说的基础上，通过演绎推理，最终通过实验得以验证。1实验材料：大肠杆菌。2实验方法：放射性同位素标记技术和离心技术。3实验假设：DNA以半保留的方式复制。4实验过程：(见图)(1)大肠杆菌在含15N标记的NH4Cl培养基中繁殖几代，使DNA双链充分标记15N。(2)将含15N的大肠杆菌转移到14N标记的普通培养基中培养。(3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA(间隔的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间)。(4)将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA位置。5实验预期：离心后应出现3条DNA带。(见图)(1)重带(密度最大)：15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)。(2)中带(密度居中)：一条链为15N，另一条链为14N标记的子代双链DNA(15N/14N)。(3)轻带(密度最小)：两条链都为1 4N标记的子代双链DNA(14N/14N)。6实验结果：与预期的相符。(见图)(1)立即取出提取DNA离心全部重带(15N/15N)。(2)繁殖一代后取出提取DNA离心全部中带(14N/15N)。(3)繁殖两代后取出提取DNA离心1/2轻带、1/2中带。实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。二、演练(2010北京)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。续表请分析并回答：(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 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 组结果对得到的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，则“重带”DNA来自于 ，据此可判断DNA分子的复制方式不是 复制。多15NH4Cl312半保留复制B半保留若将子代DNA双链分开后再离心，其结果 (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离心的结果是：密度带的数量和位置 ，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，可能的原因是新合成的DNA单链中的N尚有少部分为 。不能没有变化轻15N【解析】本题考查DNA的半保留复制及学生推理能力。若在同等条件下将子代继续培养，子n代DNA的情况是有2个15N/14N DNA，其余全都是14N/14N DNA，所以子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置没有变化，放射性强度发生变化的是轻带。1.(2011安徽卷)甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是( ) DA甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子B甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质基质中进行CDNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶D一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次【解析】甲图描述的是DNA复制，乙图描述的是DNA转录。 2.(2011上海)某双链DNA分子含有400个碱基，其中一条链上A T G C1 2 3 4。下列表述错误的是( )A该DNA分子的一个碱基改变，不一定会引起子代性状的改变B该DNA分子连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸120个C该DNA分子中4种碱基的比例为A T G C3 3 7 7D该DNA分子中的碱基排列方式共有4200种B3.(2011海南)关于核酸生物合成的叙述，错误的是( )ADNA的复制需要消耗能量BRNA分子可作为DNA合成的模板C真核生物的大部分核酸在细胞核中合成D真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期D4.(2010上海)若1个35S标记的大肠杆菌被1个32P标记的噬菌体侵染，裂解后释放的所有噬菌体( )A一定有35S，可能有32PB只有35SC一定有32P，可能有35SD只有32P【解析】噬菌体侵染大肠杆菌时，进入的是DNA，在噬菌体DNA的指导下，利用大肠杆菌的脱氧核苷酸为原料合成子代DNA，利用大肠杆菌的氨基酸为原料合成子代噬菌体的蛋白质外壳。DNA复制方式为半保留复制，32P标记的是亲代噬菌体的DNA,35S标记的是大肠杆菌的蛋白质或氨基酸。裂解后的所有噬菌体中，其蛋白质外壳一定有35S，只有两个子代噬菌体的DNA有32P。A5.(2011湛江模拟)(双选)图甲表示以右侧的一条链为模板合成左侧子链的过程，图乙表示生物体内遗传信息的传递过程。下列关于两图的描述中，正确的是( )5.(2011湛江模拟)(双选)图甲表示以右侧的一条链为模板合成左侧子链的过程，图乙表示生物体内遗传信息的传递过程。下列关于两图的描述中，正确的是( )CDA甲图中两条链的基本单位完全相同B甲图所示过程对应乙图中的C乙图中的过程均可发生碱基互补配对D无论在生物体内还是体外，只要条件满足，过程都能进行 【解析】图甲模板链中有碱基T而子链中有碱基U，可知模板链为DNA链，而子链为RNA链，且图甲所示过程为转录过程。DNA的基本单位是脱氧核糖核苷酸而RNA的基本单位是核糖核苷酸，故A项错误。图甲所示过程为转录过程，对应乙图中的过程(乙图中的表示DNA的复制过程)，故B项错误。乙图中的、分别表示DNA的复制、转录、翻译，三个过程均涉及碱基互补配对，故C项正确。只要能满足模板、原料、酶和能量这四个条件，DNA的复制(乙图中的过程)可以在生物体内进行，也可在生物体外进行(如PCR)，故D项正确。6. (2011揭阳模拟)(双选)下图为DNA分子结构示意图，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的名称是胞嘧啶核糖核苷酸C当DNA复制时，的形成需要DNA连接酶DDNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息AD 【解析】从图中可以看出，的名称是胞嘧啶脱氧核糖核苷酸。是指氢键，而DNA连接酶的作用是催化形成磷酸二酯键。 7. (2011云浮模拟)DNA指纹技术正发挥着越来越重要的作用，在亲子鉴定、侦察罪犯等方面是目前最为可靠的鉴定技术。请思考回答下列有关DNA指纹技术的问题：(1)DNA亲子鉴定中，DNA探针必不可少，DNA探针实际是一种已知碱基顺序的DNA片段。请问：DNA探针寻找基因所用的原理是： 。(2)用DNA做亲子鉴定时，小孩的条码会一半与其生母相吻合，另一半与其生父相吻合，其原因是 。碱基互补配对原则孩子的每一对同源染色体必定一条来自母亲，一条来自父亲(4)现在已知除了同卵双生双胞胎外，每个人的DNA是独一无二的，就好像指纹一样，这说明了： 。(5)为什么用DNA做亲子鉴定，而不用RNA? 。DNA分子具(3)如图为通过提取某小孩和其母亲以及待测定的三位男性的DNA，进行DNA指纹鉴定，部分结果如图所示。则该小孩的真正生物学父亲是 。B有多样性和特异性因为基因在DNA上，而不在RNA上，且DNA具有特异性(6)为了确保实验的准确性，需要克隆出较多的DNA样品，若一个只含31P的DNA分子用32P标记的脱氧核苷酸为原料连续复制3次后，含32P的单链占全部单链的 。(7)DNA指纹技术也可应用于尸体的辨认工作中，瓦斯爆炸案中数十名尸体的辨认就是借助于DNA指纹技术。下表所示为分别从尸体和死者生前的生活用品中提取的三条相同染色体同一区段DNA单链的碱基序列，根据碱基配对情况判断。A、B、C三组DNA中不是同一人的是 。7/8C均含有相同的遗传物质(或DNA)为什么从尸体细胞与死者家属提供的死者生前的生活用品中分别提取的DNA可以完全互补配对？ 。体所有细胞均由一个受精卵有丝分裂产生，细胞核中人【解析】本题考查DNA分子中碱基排列顺序的多样性和特异性的应用。特定的DNA具有特定的碱基排列顺序，相同的DNA双链解开后，能够互补配对。由于小孩的同源染色体中必定是一条来自其生母，另一条来自其生父，所以孩子的条码一半与其生母吻合，一半与其生父吻合。复制3次产生DNA分子238个，总链数8216条，其中含32P的有16214条，故含32P的单链数占总链数的比例为14/167/8。若是同一个人的DNA则应该是所有对应的碱基均能互补配对。同一个人的所有细胞均由一个受精卵经有丝分裂产生，细胞核中的DNA完全相同。