高考生物一轮复习 第三章 第24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24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片段片段本节目录本节目录回归教材回归教材夯实基础夯实基础知能演练知能演练强化闯关强化闯关高频考点高频考点深度剖析深度剖析易错辨析易错辨析技法提升技法提升回归教材回归教材 夯实基础夯实基础基础盘点基础盘点一、一、DNADNA分子的结构分子的结构 巧记借图记忆半保留半保留 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_和和减数第一次分裂前的间期减数第一次分裂前的间期流程流程解旋解旋合成子链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种游离种游离的的_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_边边复制，半保留复制复制，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_原原则则意义意义将将_从从亲代传给子代，从而保持亲代传给子代，从而保持了了_的的连续性连续性有丝分裂的间期有丝分裂的间期脱氧核苷酸脱氧核苷酸完全相同完全相同解旋解旋碱基互补配对碱基互补配对遗传信息遗传信息遗传信息遗传信息想一想想一想大肠杆菌和人体内大肠杆菌和人体内DNA复制的场所分别是什么？复制的场所分别是什么？【提示提示】大肠杆菌：拟核和细胞质大肠杆菌：拟核和细胞质(质粒质粒)；人体：；人体：细胞核和线粒体内细胞核和线粒体内 三、基因有遗传效应的DNA片段1据图据图写出基因与染色体的关系：基因在染色体上呈写出基因与染色体的关系：基因在染色体上呈_排列。排列。2将代表下列结构的字母填入图将代表下列结构的字母填入图中的相应横线上：中的相应横线上：a染色体、染色体、b.DNA、c.基因、基因、d.脱氧核苷酸。脱氧核苷酸。3基因的实质：具有基因的实质：具有_的的_片段。片段。线性线性遗传效应遗传效应DNA判一判判一判(1)广义上，烟草花叶病毒有遗传效应的广义上，烟草花叶病毒有遗传效应的RNA片段也叫基因。片段也叫基因。( )(2)构成基因的碱基总数与构成基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相等。分子的碱基总数相等。( )(3)不同不同DNA分子携带遗传信息不同的根本原因在于碱基排列顺序分子携带遗传信息不同的根本原因在于碱基排列顺序不同。不同。( ) 知识导图高频考点高频考点 深度剖析深度剖析考点一考点一DNA分分子结构分析子结构分析(1)每个每个DNA片段中，游离的磷酸基团有片段中，游离的磷酸基团有2个。个。(2)磷酸基团、脱氧核糖与含氮碱基之间的数量关系为磷酸基团、脱氧核糖与含氮碱基之间的数量关系为111。(3)脱氧核苷酸之间的化学键为磷酸二酯键，用限制酶处理可切脱氧核苷酸之间的化学键为磷酸二酯键，用限制酶处理可切断，用断，用DNA连接酶处理可连接，还可用连接酶处理可连接，还可用DNA聚合酶连接。聚合酶连接。(4)连接两条脱氧核苷酸链碱基之间的化学键为氢键，可用解连接两条脱氧核苷酸链碱基之间的化学键为氢键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂，旋酶断裂，也可加热断裂，A与与T之间有之间有2个氢键，个氢键，G与与C之间之间有有3个氢键。个氢键。(5)每个脱氧核糖一般连接着每个脱氧核糖一般连接着2个磷酸，每条单链上相邻碱基个磷酸，每条单链上相邻碱基不直接相连。不直接相连。(6)若碱基对为若碱基对为n，则氢键数为，则氢键数为2n3n，若已知，若已知A有有m个，则氢个，则氢键数为键数为3nm。提醒提醒 (1)GC碱基对含量越高，碱基对含量越高，DNA越稳定，耐高温越稳定，耐高温的能力越强。的能力越强。(2)DNA在高温下解旋后，逐渐降低温度又可恢复螺旋状在高温下解旋后，逐渐降低温度又可恢复螺旋状态。其遗传信息仍存在，这可以在肺炎双球菌转化实验态。其遗传信息仍存在，这可以在肺炎双球菌转化实验中得到体现。中得到体现。 (2013浙江温州十校联考浙江温州十校联考)下图为下图为DNA分子结构示意分子结构示意图，对该图的描述正确的是图，对该图的描述正确的是()A和和相间排列，构成了相间排列，构成了DNA分子的基本骨架分子的基本骨架B的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸C当当DNA复制时，复制时，的形成需要连接酶的形成需要连接酶DDNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息【解析解析】和和相间排列，构成了相间排列，构成了DNA分子的基本骨架；分子的基本骨架；A错误；错误；的结构并不是胞嘧啶脱氧核苷酸，的结构并不是胞嘧啶脱氧核苷酸，是属于上一是属于上一个脱氧核苷酸的磷酸，由个脱氧核苷酸的磷酸，由和和及下面的磷酸才可以构成胞及下面的磷酸才可以构成胞嘧啶脱氧核苷酸；嘧啶脱氧核苷酸；B错误；错误；DNA复制时，氢键的形成不需要复制时，氢键的形成不需要连接酶，连接酶，DNA片段的连接才需要片段的连接才需要DNA连接酶，连接酶，C错误。错误。【答案答案】D提醒提醒 (1)脱氧核苷酸聚合形成长链的过程属于脱水缩合反应。脱氧核苷酸聚合形成长链的过程属于脱水缩合反应。(2)DNA分子彻底水解时得到的产物是脱氧核苷酸的基本组分子彻底水解时得到的产物是脱氧核苷酸的基本组分，即脱氧核糖、磷酸、含氮碱基。分，即脱氧核糖、磷酸、含氮碱基。互动探究互动探究(1)在在DNA分子的一条单链中相邻的碱基分子的一条单链中相邻的碱基A与与T通过什么通过什么连接？连接？(2)同一生物不同细胞中，同一生物不同细胞中，DNA的结构和的结构和DNA分子数目分子数目相同吗？相同吗？【提示提示】(1)脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖。(2)结构相同，细胞核中结构相同，细胞核中DNA数目相同，细胞质中数目相同，细胞质中DNA数目不相同。数目不相同。考点二考点二与碱基互补配对或与碱基互补配对或DNA复制相关的计算复制相关的计算(1)据据T或或U可判断核酸种类，可判断核酸种类，DNA中含中含T，RNA中含中含U，双链，双链DNA分子中嘌呤之和嘧啶之和，即分子中嘌呤之和嘧啶之和，即AGTC。(2)在双链在双链DNA分子中，已知某碱基的百分含量，求其他碱基分子中，已知某碱基的百分含量，求其他碱基的百分含量，可用的百分含量，可用AT，GC，AGTC50%求解。求解。(3)在双链在双链DNA中，一条单链的中，一条单链的(AG)/(CT)m，则另一条，则另一条互补链的互补链的(AG)/(CT)1/m。(4)在双链在双链DNA中，互补配对的碱基之和的比值中，互补配对的碱基之和的比值(AT)/(GC)与每一条单链中这一比值相等。与每一条单链中这一比值相等。(5)不同生物的不同生物的DNA分子中，分子中，(AT)/(GC)不同，代表了每不同，代表了每种生物种生物DNA分子的特异性。分子的特异性。(6)若一个若一个DNA分子经过分子经过n次复制，可得次复制，可得2n个个DNA分子，若某分子，若某个含个含15N的的DNA分子，放在含分子，放在含14N的培养基中复制的培养基中复制n次，则含次，则含15N的的DNA分子占其总数的分子占其总数的2/2n，含，含15N的的DNA单链与含单链与含14N的的单链之比为单链之比为1/(2n1)。(7)双链双链DNA分子中，如含某种碱基分子中，如含某种碱基x个，复制个，复制n次，则需加入次，则需加入的含该碱基的脱氧核苷酸数为的含该碱基的脱氧核苷酸数为(2n1)x。 (2012高考山东卷高考山东卷)假设一个双链均被假设一个双链均被32P标记的噬标记的噬菌体菌体DNA由由5000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是个子代噬菌体。下列叙述正确的是()A该过程至少需要该过程至少需要3105个鸟嘌呤脱氧核苷酸个鸟嘌呤脱氧核苷酸B噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等C含含32P与只含与只含31P的子代噬菌体的比例为的子代噬菌体的比例为149D该该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变发生突变，其控制的性状即发生改变【解析解析】根据题干信息可知，噬菌体的根据题干信息可知，噬菌体的DNA含有含有5000个碱基个碱基对，即为对，即为10000个碱基，腺嘌呤个碱基，腺嘌呤(A)占全部碱基的占全部碱基的20%，即，即AT2000个，则个，则GC3000个。在噬菌体增殖的过程中，个。在噬菌体增殖的过程中，DNA进进行半保留复制，行半保留复制，100个子代噬菌体含有个子代噬菌体含有100个个DNA，相当于新合，相当于新合成了成了99个个DNA，至少需要的鸟嘌呤，至少需要的鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸数是脱氧核苷酸数是993000297000，A项错误。噬菌体增殖的过程中需要自身的项错误。噬菌体增殖的过程中需要自身的DNA作为作为模板，而原料和酶由细菌提供，模板，而原料和酶由细菌提供，B项错误。根据半保留复制方式项错误。根据半保留复制方式的特点可知，在子代噬菌体的的特点可知，在子代噬菌体的100个个DNA中。同时含中。同时含32P和和31P的的只有只有2个，只含个，只含31P的为的为98个，个，C项正确。项正确。DNA发生突变，其控制发生突变，其控制的性状不一定发生改变，如的性状不一定发生改变，如AA突变为突变为Aa；以及密码子的简并性；以及密码子的简并性等，等，D项错误。项错误。【答案答案】C跟踪训练跟踪训练(2013郑郑州质量预测州质量预测)用用15N标记含有标记含有100个碱基对的双链个碱基对的双链DNA分子，其中有胞嘧啶分子，其中有胞嘧啶60个，该个，该DNA分子在含有分子在含有14N的培养基的培养基中连续复制中连续复制4次。其结果不可能是次。其结果不可能是()A含有含有15N的的DNA分子占分子占1/8B复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个个C含有含有14N的的DNA分子占分子占7/8D复制结果共产生复制结果共产生16个个DNA分子分子解析：选解析：选C。DNA连续复制连续复制4次，形成次，形成16个个DNA分子，其中分子，其中有有2个含个含15N，所有的，所有的DNA分子都含分子都含14N；最初的；最初的DNA分子中分子中含腺嘌呤脱氧核苷酸含腺嘌呤脱氧核苷酸40个，复制个，复制4次，共需次，共需4015600个腺个腺嘌呤脱氧核苷酸。嘌呤脱氧核苷酸。易错辨析易错辨析技法提升技法提升易错警示易错警示对对DNA复制过程中复制过程中“第第n次次”还是还是“n次次”复制所需复制所需某种碱基数量的计算原理不清某种碱基数量的计算原理不清 某某DNA分子含分子含m对碱基，其中腺嘌呤有对碱基，其中腺嘌呤有A个。下列有关个。下列有关此此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述中，在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述中，错误的是错误的是()A在第一次复制时，需要在第一次复制时，需要(mA)个个B在第二次复制时，需要在第二次复制时，需要2(mA)个个C在第在第n次复制时，需要次复制时，需要2n1(mA)个个D在在n次复制过程中，总共需要次复制过程中，总共需要2n(mA)个个【答案答案】D【纠错笔记纠错笔记】已知已知DNA分子中碱基数，求复制分子中碱基数，求复制n次与第次与第n次所需某碱基的数次所需某碱基的数目：某目：某DNA分子中含某碱基分子中含某碱基a个，复制个，复制n次，则共需加入含该次，则共需加入含该碱基的脱氧核苷酸为碱基的脱氧核苷酸为a(2n1)个，因为最初亲代个，因为最初亲代DNA分子分子做模板不需要原料；但第做模板不需要原料；但第n次复制时所需含该碱基的脱氧核次复制时所需含该碱基的脱氧核苷酸为苷酸为a(2n1)a(2n11)a2n1。方法体验方法体验DNA复制方式的探究方法复制方式的探究方法探究探究DNA复制是半保留复制还是全保留复制，可用同位素标复制是半保留复制还是全保留复制，可用同位素标记技术和离心处理技术，根据复制后记技术和离心处理技术，根据复制后DNA分子在试管中的位分子在试管中的位置即可确定复制方式。置即可确定复制方式。1实验材料：实验材料：大肠杆菌。大肠杆菌。2实验方法：实验方法：放射性同位素标记技术和离心技术。放射性同位素标记技术和离心技术。3实验假设：实验假设：DNA以半保留的方式复制。以半保留的方式复制。4实验过程：实验过程：(见图见图)(1)大肠杆菌在含大肠杆菌在含15N标记的标记的NH4Cl培养基中繁殖几代，使培养基中繁殖几代，使DNA双链充分标记双链充分标记15N。(2)将含将含15N的大肠杆菌转移到的大肠杆菌转移到14N标记的普通培养基中培养。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在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA(间隔的时间为大肠间隔的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间杆菌繁殖一代所需时间)。(4)将提取的将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中进行离心，记录离心后试管中DNA位置。位置。5实验预期：实验预期：离心后应出现离心后应出现3条条DNA带。带。(见图见图)(1)重带重带(密度最大密度最大)：15N标记的亲代双链标记的亲代双链DNA(15N/15N)。(2)中带中带(密度居中密度居中)：一条链为：一条链为15N，另一条链为，另一条链为14N标记的子标记的子代双链代双链DNA(15N/14N)。(3)轻带轻带(密度最小密度最小)：两条链都为：两条链都为14N标记的子代双链标记的子代双链DNA(14N/14N)。(4)实验结果：与预期的相符。实验结果：与预期的相符。 DNA的复制方式，可以通过设想来进行预测，可的复制方式，可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散能的情况是全保留复制、半保留复制、分散(弥散弥散)复制三复制三种。究竟是哪种复制方式呢？下面设计实验来证明种。究竟是哪种复制方式呢？下面设计实验来证明DNA的复制方式。的复制方式。实验步骤：实验步骤：a在氮源为在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均分子均为为14NDNA(对照对照)。b在氮源为在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均分子均为为15NDNA(亲代亲代)。c将亲代将亲代15N大肠杆菌转移到氮源为含大肠杆菌转移到氮源为含14N的培养基中，再连的培养基中，再连续繁殖两代续繁殖两代(和和)，用密度梯度离心法分离，不同分子量，用密度梯度离心法分离，不同分子量的的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。分子将分布在试管中的不同位置上。实验预测：实验预测：(1)如果与对照如果与对照(14N/14N)相比，子代相比，子代能分辨出两条能分辨出两条DNA带：带：一条一条_带和一条带和一条_带，则可以排除带，则可以排除_。(2)如果子代如果子代只有一条中密度带，则可以排除只有一条中密度带，则可以排除_，但，但不能肯定是不能肯定是_。(3)如果子代如果子代只有一条中密度带，再继续做子代只有一条中密度带，再继续做子代DNA密度密度鉴定：若子代鉴定：若子代可以分出可以分出_和和_，则可以排除分，则可以排除分散复制，同时肯定半保留复制；如果子代散复制，同时肯定半保留复制；如果子代不能分出不能分出_密度两条带，则排除密度两条带，则排除_，同时确定为，同时确定为_。【解析解析】从题目中的图示可知，深色为亲代从题目中的图示可知，深色为亲代DNA的脱氧核苷的脱氧核苷酸链酸链(母链母链)，浅色为新形成的子代，浅色为新形成的子代DNA的脱氧核苷酸链的脱氧核苷酸链(子链子链)。因此全保留复制后得到的两个因此全保留复制后得到的两个DNA分子，一个是原来的两条母分子，一个是原来的两条母链重新形成的亲代链重新形成的亲代DNA分子，一个是两条子链形成的子代分子，一个是两条子链形成的子代DNA分子；半保留复制后得到的每个子代分子；半保留复制后得到的每个子代DNA分子的一条链为母分子的一条链为母链，一条链为子链；分散复制后得到的每个子代链，一条链为子链；分散复制后得到的每个子代DNA分子的单分子的单链都是由母链片段和子代片段间隔连接而成的。链都是由母链片段和子代片段间隔连接而成的。【答案答案】 (1)轻轻(14N/14N)重重(15N/15N)半保留复制和分散复制半保留复制和分散复制(2)全保留复制半保留复制或分散复制全保留复制半保留复制或分散复制(3)一条中密度带一条中密度带一条轻密度带中、轻半保留复制分散复制一条轻密度带中、轻半保留复制分散复制