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

第2、3、4节 DNA分子的结构复制 基因是有遗传效应的DNA片段答案：答案： 沃沃森和克里克森和克里克 脱氧核苷酸脱氧核苷酸 A、T、C、G 答案： 反向平行 脱氧核糖 磷酸 碱基 氢键 碱基互补配对原则 答案：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 4种)答案： 碱基互补配对 碱基互补配对 双螺旋结构 间期 减数第一次分裂 DNA分子的两条链 4种游离的脱氧核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶 答案： 2个 边解旋边复制 双螺旋结构 碱基互补配对原则 连续性 基因突变 议一议：DNA复制的场所有哪些？如何证明DNA分子的半保留复制？答案：(1)DNA复制的场所：真核细胞：细胞核、线粒体、叶绿体。原核细胞：拟核、细胞质(如质粒的复制)。(2)用同位素示踪法和离心技术可证明DNA分子的半保留复制。 答案： 遗传效应 多 遗传信息 排列顺序 碱基排列顺序 特定的排列 DNA归纳：你是否能用图解的形式表示染色体、DNA、基因、蛋白质及性状的关系。答案： 1DNA半保留复制的实验证据(选学)(人民教育版) 2基因的现代含义(中国地图版)在认识基因功能的同时，人们还在不断地探索基因的化学本质和结构特点。传统观点认为每一个结构基因是一段连续的DNA序列，一定的DNA序列对应着一定的氨基酸序列。后来人们发现大多数真核生物的基因的编码序列在DNA分子上不是连续排列的，而是被不编码的序列隔开，称为断裂基因。其中的编码序列称为外显子，非编码序列称为内含子。断裂基因往往有一些交替存在的内含子和外显子结构。传统的基因概念认为基因是互不沾染、单个分离的实体。但是，在许多原核生物和一些真核生物中却发现有两个基因共用一段重叠的核苷酸序列的现象，这就是重叠基因。绝大多数基因在染色体上的位置是固定的，但有些基因在染色体上的位置可以移动，这类基因称为可动基因，也叫做转座因子。可以通过某种方式从一个位置转移到另外一个位置。 1. 某一个被15N标记的DNA分子(0代)转移到含14N的培养基中培养(复制)n代后，请进行结果分析。【提示】 结果如下表：DNA的分子总数：2n2原核细胞的基因结构和真核细胞的基因结构有何不同？【提示】 基因都是由编码区(编码氨基酸)和非编码区(调控编码区表达的核苷酸序列)组成，在编码区上游的非编码区中最重要的部位是与RNA聚合酶的结合位点。原核基因的编码区是连续的，而真核基因的编码区是间隔的、不连续的，由编码氨基酸的外显子和不具编码作用的内含子组成，因此在基因结构中直接编码氨基酸的核苷酸序列占的比例很小。 1DNA分子的结构DNA分子的组成 2平面结构与空间结构(1)配对的碱基，A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。CG比例越大，DNA结构越稳定；(2)脱氧核苷酸聚合形成长链的过程中产生水，即脱氧核苷酸DNAH2O；(3)DNA分子结构可简记为5种元素，4种碱基(脱氧核苷酸)，3种小分子，2条长链，1个双螺旋；(4)每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个；(5) 之间的数量关系1 1 1；(6)和之间的化学键为磷酸二酯键，用限制性内切酶处理可切断，用DNA连接酶处理可连接；(7)之间的化学键为氢键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂；(8)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；(9)若碱基对为n，则氢键数为2n3n之间，若已知A有m个，则氢键数为3nm。 3碱基互补配对原则及其推论 (1)碱基互补配对原则是指在DNA分子形成碱基对时， A一定与T配对，G一定与C配对的一一对应关系。 (2)推论： 规律一：一个双链DNA分子中，AT、CG、AG CT，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。 规律二：在双链DNA分子中，互补的两碱基和(如AT或 CG)占全部碱基的比值等于其任何一条单链中该种碱基比例的比值，且等于其转录形成的mRNA中该种比例的比值。规律三：在DNA双链中一条单链的 的值与另一条互补单链的 的值互为倒数关系。规律四：DNA双链中，一条单链的 的值，与另一条互补链的 的值是相等的，也与整个DNA分子中的的值是相等的。综合规律三四可简记为“补则等，不补则倒”4DNA分子的特性(1)稳定性：空间结构相对稳定。位于外侧的基本骨架一定是由磷酸和脱氧核糖交替连接形成的，不会改变；两条链间的碱基互补配对方式稳定不变，总是A与T、G与C配对。碱基对及其侧链基团对维持DNA分子的空间结构的稳定有着重要的作用。(2)多样性：不同的DNA分子中脱氧核苷酸的数目有差异，排列顺序多种多样。若某一个DNA分子由n个碱基对构成，则可代表的遗传信息就有4n种。(3)特异性：每一种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。 1在DNA分子的一条单链中，相邻的碱基A与T是通过下列哪种结构连接起来的()A氢键B脱氧核糖磷酸脱氧核糖C肽键D磷酸脱氧核糖磷酸解析：组成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸，1分子脱氧核苷酸由1分子磷酸，1分子含氮碱基和1分子脱氧核糖组成，其连接方式如图所示：含氮碱基连接在脱氧核糖的“1”号碳原子上，因此DNA单链中，相邻碱基的连接应含有两个脱氧核糖，应选B。答案：B 2下列对双链DNA分子的叙述，哪项是不正确的()A若一条链G的数目为C的2倍，则另一条链G的数目为C 的0.5倍B若一条链A和T的数目相等，则另一条链A和T的数目也相等C若一条链的A T G C1 2 3 4，则另一条链相应碱基比为2 1 4 3D若一条链的G T1 2，另一条链的C A2 1解析：根据碱基互补配对原则，在DNA双链分子中，A1T2，T1A2，G1C2，C1G2，所以A、B、C项都是正确的。而D项中，若一条链的G T1 2，另一条链C A2 1是错误的，C A1 2才是正确的。答案：D 1DNA分子的复制概念以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程时期体细胞：有丝分裂的间期原始生殖细胞：减数第一次分裂的间期条件模板：亲代DNA分子的2条链原料：4种游离的脱氧核苷酸能量：ATP酶：解旋酶、DNA聚合酶等合成子链合成子链母链、子链组成双螺旋结构过程边解旋边复制：解旋合成子链 母链、子链组成双螺旋结构特点半保留复制：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链(模板链)结果一个DNA分子形成了两个DNA分子意义保持了遗传信息的连续性特别提醒：复制的准确性取决于DNA独特的双螺旋结构为复制提供精确模板。碱基互补配对原则保证复制能够准确地进行。复制简记：“1个主要场所(细胞核)，2种时期，3步过程，4个条件”。单链上的磷酸二酯键，可以被限制性内切酶切断，也可用DNA连接酶复原。碱基对之间的氢键，可用解旋酶断开，也可升温断裂，适宜条件下可自动复原。2DNA分子复制问题的有关计算若取一个全部被15N标记的DNA分子(0代)。转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代，其结果分析如下表：世代DNA分子的特点DNA中脱氧核苷酸的特点分子总数细胞中的DNA分子离心后在试管中的位置不同DNA分子占全部DNA分子之比链总数不同脱氧核苷酸链占全部链之比只含15N的分子含14N、15N的杂种分子只含14N的分子含15N的链含14N的链01全在下部10021012全在中部010424中部，上部0838中部，上部016n2n 中部，1 上部0(或 )1 2n11子代DNA分子中，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”。无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个，占总数比例为 子代DNA分子的链中：总链数2n22n1条。含15N的链始终是2条，占总数比例 。做题时，应看准是“DNA分子数”还是“链数”。若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸m(2n1)个。3在进行基因工程时，已经得到一个目的基因 要人工复制，使数量增多，需要的复制条件是()CTAGGGC或GATCCCG模板链含A、U、C、G碱基的核苷酸含A、T、C、G碱基的核苷酸核糖脱氧核糖酶ATP磷酸蛋白质A BC D解析：DNA复制需要模板、原料、能量和酶等基本条件。答案：D 4(2010滨州模拟)某DNA分子共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，则该DNA分子复制3次需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为()A7(am) B8(am)C D8(2am)解析：本题考查DNA分子中碱基计算和DNA复制特点，即半保留复制。第一步计算出该DNA分子中胸腺嘧啶脱氧核苷酸数目：CT ，Cm，所以T m；第二步计算出连续复制3次所需的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目：(231) 7 。答案：C关系内容基因与脱氧核苷酸基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，基因中脱氧核苷酸的排列顺序称为遗传信息基因与DNA基因是有遗传效应的DNA片段，每个DNA分子上有很多个基因基因与染色体基因在染色体上呈线性排列，染色体是基因的主要载体图示特别提醒：对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体；线粒体和叶绿体也是基因的载体。对于原核细胞来说，拟核中的DNA分子或者质粒DNA均是裸露的，没有与蛋白质一起构成染色体。 5对染色体、DNA、基因三者关系的叙述中，错误的是()A每条染色体上含有一个或两个DNA，DNA分子上含有 多个基因B都能复制、分离和传递，且三者行为一致C三者都是生物细胞内的遗传物质D在生物的传宗接代中，染色体的行为决定着DNA和基因的行为解析：染色体中的蛋白质不是遗传物质。答案：C 【例1】根据DNA分子结构模式图，回答下列问题：(1)分析这种结构的主要特点：DNA分子的基本骨架是由_和_交替连接而成。DNA分子两条链上的碱基通过_连接成碱基对，并且遵循_原则。而且_碱基对越多，DNA分子结构越稳定。(2)_决定了该DNA分子的特异性，DNA分子中碱基对的排列顺序的千变万化，决定了DNA分子结构的_。本题考查对DNA分子结构及其特性的理解。答案：(1)磷酸脱氧核糖氢键碱基互补配对C与G(2)碱基对的特定的排列顺序多样性【例2】(2009江苏卷，12)如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速率思路点拨：本题以DNA的复制知识为背景，主要考查考生获取信息的能力。由图可看出，此段DNA有三个复制起点，但多个复制起点并不是同时开始复制的；由图中的箭头方向可知，DNA分子是双向复制的；半保留复制的模式可以保持前后代的遗传稳定性，多起点复制可以大大提高了复制效率；DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等的催化。自主解答：自主解答：_答案：答案：A命题探新：DNA复制起始点问题，在中学教材中并没有涉及。本题背景来源于高校教材，旨在考查考生获取信息的能力。命题的新颖之处，在于巧妙地在中学教材和大学教材中成功地铺架起一座桥梁，使考生应用已有的知识，结合图示信息就可以正确作答，可谓题在书外，又在书内。【例3】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。则有关该DNA分子的叙述，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 180个C该DNA分子中4种含氮碱基A T G C3 3 7 7D该DNA分子中的碱基排列方式共有4200种思路点拨：由于密码子具有简并性，该DNA分子的一个碱基改变，不一定会引起子代性状的改变。该DNA分子中一条链上A T G C1 2 3 4，因此整个DNA分子中AT的比例是3/10，根据碱基互补配对原则，A和T所占的比例均是15%，整个DNA分子共有A60个，该DNA分子连续复制两次，得到4个DNA分子，其中共需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸180个。同理可推，整个DNA分子中G和C所占比例均是35%，该DNA分子中4种含氮碱基A T G C3 3 7 7。含400个碱基的DNA在不考虑每种碱基比例关系的情况下，可能的碱基排列式共有4200种，但因该DNA碱基数是比例已确定，故碱基排列方式肯定少于4200种。自主解答：自主解答：_答案：答案：DDNA复制方式的探究探究DNA复制是半保留复制还是全保留复制，可用同位素标记技术和离心处理技术，根据复制后DNA分子在试管中的位置即可确定复制方式。 【例】(实验设计)某校一个生物活动小组要进行研究性学习。对生 物学史上的经典实验进行验证，也是研究性学习的内容之一。 这个小组借助某大学的实验设备，对有关DNA复制的方式进行探索，有人认为DNA是全保留复制，也有人认为DNA是半保 留复制。为了证明这两种假设，这个小组设计了下列实验程 序，请完成实验并对结果进行预测。(1)实验步骤：第一步：在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14NDNA；在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15NDNA。用某种离心方法分离得到的结果如上图所示，其DNA分别分布在轻带和重带上。第二步：将亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上繁殖一代()。请分析：如果DNA位于_带位置，则是全保留复制；如果DNA位于_带位置，则是半保留复制。第三步：为了进一步验证第二步的推测结果，将亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上再连续繁殖一代()。请分析：如果DNA位于_带位置，则是全保留复制；如果DNA位于_带位置，则是半保留复制。(2)有人提出：第一代()的DNA用解旋酶处理后再离心，就能直接判断DNA的复制方式，如果轻带和重带各占 ，则一定为半保留复制。你认为这同学说法是否正确？_。原因是_。思路点拨：如果DNA的复制方式为全保留复制，则一个亲代15N15N的DNA分子的两个子代DNA分子是：一个15N15N，一个14N14N，其在离心管中分布的位置是一半在轻带、一半在重带；如果DNA的复制方式为半保留复制，则一个亲代15N15N的DNA分子的两个子代DNA分子都是15N14N，其在离心管中分布的位置全部在中带。自主解答：_ 答案：(1)1/2重和1/2轻全中1/4重和3/4轻1/2中和1/2轻(2)不正确无论半保留复制还是全保留复制，如果研究DNA链的情况，结果是一致的，无法区分