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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片段片段必修必修2第三章基因的本质第三章基因的本质回归教材夯实双基回归教材夯实双基一、一、DNA的结构的结构1模型构建者：模型构建者：沃森和克里克。沃森和克里克。脱氧核苷酸脱氧核苷酸反向平行反向平行脱氧核糖脱氧核糖碱基碱基氢键氢键思考感悟思考感悟1同一生物不同细胞中，同一生物不同细胞中，DNA的结构的结构和和DNA分子数目相同吗？分子数目相同吗？【提示提示】结构相同，细胞核中结构相同，细胞核中DNA数数目相同，细胞质中目相同，细胞质中DNA数目不相同。数目不相同。二、二、DNA分子的复制分子的复制1概念：概念：以亲代以亲代DNA为模板合成为模板合成_的过程。的过程。2时间：时间：细胞有丝分裂的间期和减数细胞有丝分裂的间期和减数_分裂前的间期。分裂前的间期。3场所：场所：主要是细胞核。主要是细胞核。4过程过程子代子代DNA第一次第一次能量能量解旋解旋母链母链脱氧核苷酸脱氧核苷酸碱基互补配对碱基互补配对形成子代形成子代DNA：每一条新链与其对应：每一条新链与其对应的模板链盘绕成的模板链盘绕成_结构。结构。5结果：结果：形成两个与亲代形成两个与亲代DNA分子分子完全相同的子代完全相同的子代DNA分子。分子。6意义：意义：将遗传信息从亲代传给了子将遗传信息从亲代传给了子代，从而保持了代，从而保持了_的连续性。的连续性。双螺旋双螺旋遗传信息遗传信息7 特 点 ： 特 点 ： ( 1 ) 边 解 旋 边 复 制 ；边 解 旋 边 复 制 ；(2)_ 。8准确复制的原因准确复制的原因(1)DNA分子独特的分子独特的_结构为复结构为复制提供了精确的模板。制提供了精确的模板。(2)通过通过_保证了复制准确保证了复制准确无误地进行。无误地进行。半保留复制半保留复制双螺旋双螺旋碱基互补配对碱基互补配对思考感悟思考感悟2真核生物、原核生物、病毒的真核生物、原核生物、病毒的DNA复制场所各是什么？复制场所各是什么？【提示提示】分别是细胞核和细胞质、分别是细胞核和细胞质、细胞质、宿主细胞内。细胞质、宿主细胞内。考点一考点一 DNA分子结构分子结构1DNA的分子组成的分子组成高频考点深度剖析高频考点深度剖析2DNA的结构的结构分类分类主链主链侧链侧链构成构成方式方式磷酸和脱氧核磷酸和脱氧核糖交替连接，糖交替连接，两条主链呈反两条主链呈反向平行，有规向平行，有规则盘旋成双螺则盘旋成双螺旋旋主链上对应碱基以主链上对应碱基以氢键连接成对，对氢键连接成对，对应碱基之间互补应碱基之间互补(AT，GC)配配对，碱基平面之间对，碱基平面之间平行平行排列排列位置位置双螺旋结构外双螺旋结构外侧侧双螺旋结构内侧双螺旋结构内侧分类分类主链主链侧链侧链动态动态变化变化相对稳定相对稳定碱基比率和碱基序碱基比率和碱基序列可变列可变模型模型图解图解3DNA分子的结构特性分子的结构特性(1)稳定性：稳定性：DNA中脱氧核糖和磷酸交中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；两条链间碱基互替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变。补配对的方式不变。(2)多样性：多样性：DNA分子中碱基对排列顺分子中碱基对排列顺序多种多样。序多种多样。(3)特异性：每种特异性：每种DNA有别于其他有别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。的特定的碱基排列顺序。即时应用即时应用1(2012浙江温州十校联考浙江温州十校联考)如图为如图为DNA分子结构示意图，对该图的描述分子结构示意图，对该图的描述正确的是正确的是()A和和相间排列，构成了相间排列，构成了DNA分分子的基本骨架子的基本骨架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，的形成需要连的形成需要连接酶接酶DDNA分子中特定的脱氧核苷酸序分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息列代表了遗传信息解析：选解析：选D。和和相间排列，构成相间排列，构成了了DNA分子的基本骨架；分子的基本骨架；的结构并的结构并不是胞嘧啶脱氧核苷酸，不是胞嘧啶脱氧核苷酸，是属于上是属于上一个脱氧核苷酸的磷酸，由一个脱氧核苷酸的磷酸，由和和及及下面的磷酸才可以构成胞嘧啶脱氧核下面的磷酸才可以构成胞嘧啶脱氧核苷酸；苷酸；的形成不需要连接酶。的形成不需要连接酶。考点二考点二碱基互补配对原则及碱基互补配对原则及DNA复制的有关计算复制的有关计算1碱基互补配对原则及相关推论碱基互补配对原则及相关推论(1)原则：原则：AT，GC，图示为：，图示为：(2)推论推论腺嘌呤与胸腺嘧啶相等，鸟嘌呤与腺嘌呤与胸腺嘧啶相等，鸟嘌呤与胞嘧啶相等，即胞嘧啶相等，即AT，GC。嘌呤总数与嘧啶总数相等，即嘌呤总数与嘧啶总数相等，即AGTC。在双链在双链DNA分子中，互补碱基之和分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个所占比例在任意一条链及整个DNA分分子中都相等。子中都相等。设在双链设在双链DNA分子中的一条链上分子中的一条链上A1T1n%，因为，因为A1T2，A2T1，则：，则：A1T1A2T2n%。简记为：简记为：“DNA两互补链中，不配对两互补链中，不配对两碱基和的比值乘积为两碱基和的比值乘积为1。”2DNA复制的有关计算复制的有关计算(1)DNA不论复制多少次，产生的子代不论复制多少次，产生的子代DNA分子中含母链的分子中含母链的DNA分子数总是分子数总是2个，含母链也总是个，含母链也总是2条。条。(2)复制复制n代产生的子代代产生的子代DNA分子数为分子数为2n，产生的，产生的DNA单链为单链为2n22n1。故复制故复制n次后，次后，(3)复制所需的脱氧核苷酸数复制所需的脱氧核苷酸数a(2n1)，其中的，其中的a为所求的脱氧核苷酸在为所求的脱氧核苷酸在原来原来DNA(即作模板的亲代即作模板的亲代DNA)分子分子中的数量，中的数量，n为复制次数。为复制次数。即时应用即时应用2用用15N标记含有标记含有100个碱基对的个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶分子，其中有胞嘧啶60个。该个。该DNA分子在分子在14N的培养基中连续复制的培养基中连续复制4次，其结果可能是次，其结果可能是()A含有含有14N的的DNA占占7/8B复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸苷酸600个个C含有含有15N的的DNA占占1/16D子代子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是中嘌呤与嘧啶之比是23解析：选解析：选B。该。该DNA分子在分子在14N培养基培养基中连续复制中连续复制4次，可得到次，可得到24个个DNA分子分子,其中含有其中含有14N的的DNA分子占分子占100%，故，故A错；含有错；含有15N的的DNA分子占分子占2/16，因，因为为DNA复制为半保留复制，亲代复制为半保留复制，亲代DNA分子的两条链只可能进入两个子代分子的两条链只可能进入两个子代DNA分子中，故分子中，故C错；错；在子代在子代DNA分子中嘌呤与嘧啶之比是分子中嘌呤与嘧啶之比是11，故，故D错；由题干可知，该错；由题干可知，该DNA分子中有腺嘌呤分子中有腺嘌呤(A)40个，依据公式：个，依据公式：设设DNA分子中某种脱氧核苷酸的个数分子中某种脱氧核苷酸的个数为为M，则复制，则复制n次后需游离的该脱氧核次后需游离的该脱氧核苷酸为苷酸为M(2n1)，故，故B正确。正确。命题视角把脉高考命题视角把脉高考洞察高考热点洞察高考热点DNA和和RNA的合成的合成从近几年高考情况看，本部分内容是从近几年高考情况看，本部分内容是历年来高考考查的重点。历年来高考考查的重点。(1)DNA的复制和有丝分裂、减数分的复制和有丝分裂、减数分裂、遗传变异、转录与翻译等知识相裂、遗传变异、转录与翻译等知识相联系，以碱基和氨基酸的计算为核心，联系，以碱基和氨基酸的计算为核心，综合命制选择题或非选择题。综合命制选择题或非选择题。(2)以图形的形式创设问题情境，考查以图形的形式创设问题情境，考查运用基础知识分析问题，获取信息，运用基础知识分析问题，获取信息，解决问题的能力。解决问题的能力。(2011安徽理综安徽理综)甲、乙图示真甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程，下列核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是叙述正确的是()A甲、乙所示过程通过半保留方式甲、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，乙在甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质基质中进行细胞质基质中进行CDNA分子解旋时，甲所示过程不分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶需要解旋酶，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，乙可起始多次每个起点只起始一次，乙可起始多次【标准解答标准解答】逐项分析如下：逐项分析如下：选项选项分析分析A项项错误错误由图可以看出，甲图所示为由图可以看出，甲图所示为DNA分子分子的复制过程，其方式为半保留复制，的复制过程，其方式为半保留复制，产生两个相同的子代产生两个相同的子代DNA分子；乙图分子；乙图所示为以所示为以DNA分子的一条链为模板，分子的一条链为模板，产生单链产生单链RNA的转录过程的转录过程B项项错误错误DNA分子复制过程可发生在细胞核、分子复制过程可发生在细胞核、叶绿体、线粒体中，转录过程主要发叶绿体、线粒体中，转录过程主要发生在细胞核中生在细胞核中选项选项分析分析C项项错误错误在上述两个过程中，均需要解旋酶参在上述两个过程中，均需要解旋酶参与与D项项正确正确在一个细胞周期中，在一个细胞周期中，DNA分子只复制分子只复制一次，在整个细胞周期中每时每刻都一次，在整个细胞周期中每时每刻都需要多种酶的参与，多数酶的化学本需要多种酶的参与，多数酶的化学本质是蛋白质，因而转录、翻译过程贯质是蛋白质，因而转录、翻译过程贯穿于细胞周期的始终，因此乙图所示穿于细胞周期的始终，因此乙图所示过程可起始多次过程可起始多次1实验方法：放射性同位素标记技术实验方法：放射性同位素标记技术和离心技术。和离心技术。2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培养培养基中繁殖几代，使基中繁殖几代，使DNA双链充分标记双链充分标记15N。体验方法要点体验方法要点(2)将含将含15N的大肠杆菌转移到的大肠杆菌转移到14N标记标记的普通培养基中培养。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(间隔的时间为大肠杆菌繁殖一代间隔的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间所需时间)。(4)将提取的将提取的DNA进行离心，记录离心进行离心，记录离心后试管中后试管中DNA的位置。的位置。3实验预期：离心后应出现实验预期：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标记的亲代双标记的亲代双链链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，另一 条 链 为一 条 链 为1 4N 标 记 的 子 代 双 链标 记 的 子 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标标记的子代双链记的子代双链DNA(14N/14N)。4实验结果：与预期的相符。实验结果：与预期的相符。(见图见图)(1)立即取出提取立即取出提取DNA离心离心全部重全部重带带(15N/15N)。(2)繁殖一代后取出提取繁殖一代后取出提取DNA离心离心全部杂交带全部杂交带(14N/15N)。(3)繁殖两代后取出提取繁殖两代后取出提取DNA离心离心1/2轻带、轻带、1/2中带。中带。5实验结论：实验结论：DNA的复制是以半保的复制是以半保留方式进行的。留方式进行的。(2010北京理综北京理综)科学家以大肠科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了术及密度梯度离心方法进行了DNA复复制方式的探索实验，实验内容及结果制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。见下表。组别组别1组组2组组3组组4组组培养液培养液中唯一中唯一氮源氮源14NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl14NH4Cl繁殖代繁殖代数数多代多代多代多代一代一代两代两代组别组别1组组2组组3组组4组组培养产培养产物物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离心结果果仅为轻仅为轻带带(14N/14N)仅为重仅为重带带(15N/15N)仅为中仅为中带带(15N/14N)1/2轻带轻带(14N/14N)1/2中带中带(15N/14N)请分析并回答：请分析并回答：(1)要得到要得到DNA中的中的N全部被放射性标全部被放射性标记的大肠杆菌记的大肠杆菌B，必须经过，必须经过_代代培养，且培养液中的培养，且培养液中的_是唯一是唯一氮源。氮源。(2)综合分析本实验的综合分析本实验的DNA离心结果，离心结果，第第_组结果对得到结论起到了组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第关键作用，但需把它与第_组组和第和第_组的结果进行比较，才组的结果进行比较，才能说明能说明DNA分子的复制方式是分子的复制方式是_。(3)分析讨论：分析讨论：若子若子代代DNA的离心结果为的离心结果为“轻轻”和和“重重”两条密度带，则两条密度带，则“重重带带”DNA来自于来自于_，据此可判，据此可判断断DNA分子的复制方式不是分子的复制方式不是_复制。复制。若将子若将子代代DNA双链分开后再离心双链分开后再离心,其结果其结果_(选填选填“能能”或或“不不能能”)判断判断DNA的复制方式。的复制方式。若在同等条件下将子若在同等条件下将子代继续培养代继续培养,子子n代代DNA离心的结果是：密度带的离心的结果是：密度带的数量和位置数量和位置_，放射性强度发，放射性强度发生变化的是生变化的是_带。带。若某次实验的结果中。子若某次实验的结果中。子代代DNA的的“中带中带”比以往实验结果的比以往实验结果的“中带中带”略宽，可能的原因是新合成略宽，可能的原因是新合成DNA单链单链中的中的N尚有少部分为尚有少部分为_。【解析解析】科学家以大肠杆菌为实验材科学家以大肠杆菌为实验材料，运用同位素示踪技术，设计了一个料，运用同位素示踪技术，设计了一个巧妙的实验，证实了巧妙的实验，证实了DNA分子的确是以分子的确是以半保留的方式复制的。本题通过几组实半保留的方式复制的。本题通过几组实验对这一过程进行了演绎，结合所学知验对这一过程进行了演绎，结合所学知识和题干的要求解答即可。识和题干的要求解答即可。【答案答案】(1)多多15N/15NH4Cl(2)312半保留复制半保留复制(3)B半保留半保留不能不能没有变化没有变化轻轻15N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”复制所需某种碱基数量的计算原复制所需某种碱基数量的计算原理不清理不清已知已知DNA分子中碱基数，求复制分子中碱基数，求复制n次次与第与第n次所需某碱基的数目：某次所需某碱基的数目：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，次，突破易错疑点突破易错疑点则共需加入含该碱基的脱氧核苷酸为则共需加入含该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分分子做模板不需要原料；但第子做模板不需要原料；但第n次复制时次复制时所需含该碱基的脱氧核苷酸为所需含该碱基的脱氧核苷酸为a(2n1)a(2n11)a2n1。自我挑战自我挑战某某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。下列有关此个。下列有关此DNA在连续复制时所在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述中，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本章网络构建本章网络构建
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