高考生物一轮复习 第六单元 遗传的分子基础 专题17 DNA分子的结构和复制 基因是有遗传效应的DNA片段课件（必修2）

20172017高三一轮总复习高三一轮总复习生生 物物必修必修2遗传与进化遗传与进化第六单元遗传的分子基础第六单元遗传的分子基础专题专题17DNA分子的结构和复制分子的结构和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 栏目导航1 12 2基础自主复习基础自主复习考点分类透析考点分类透析5 5易错易混警示易错易混警示6 6课时强化作业课时强化作业3 34 4实验专题探究实验专题探究热点题型讲练热点题型讲练 基础自主复习 一、DNA分子的结构 1模型构建者：沃森和克里克 2.结构层次 二、DNA分子的复制 1概念：以 为模板，按照 原则，合成 的过程。 2时间：有丝分裂的 和 的间期，随染色体复制而完成的。 3场所：主要是 ，还有 。亲代亲代DNA分子分子碱基互补配对碱基互补配对子代子代DNA分子分子减数第一次分裂前减数第一次分裂前间期间期细胞核细胞核线粒体和叶绿体线粒体和叶绿体亲代亲代DNA分子的两条母链分子的两条母链 四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸 ATP 解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶 两个两个 边解旋边复制边解旋边复制 双螺旋结构双螺旋结构 碱基互补配对原则碱基互补配对原则 稳定性稳定性 连续性连续性 基因突变基因突变 遗传效应遗传效应 多个多个 遗传信息遗传信息 排列顺序排列顺序 碱基排列顺序碱基排列顺序 特定特定 DNA分子分子 考点分类透析 一、DNA分子的结构与特性 1结构形成 为组成单位；为脱氧核苷酸单链；为脱氧核苷酸双链；为双螺旋结构。考考 点点 1DNA分子的结构、特性及基因的本质分子的结构、特性及基因的本质 (3)“划线法”巧解碱基比例问题 所谓“划线法”实际是利用数形结合思想巧解DNA分子中某种碱基比例的计算题，步骤如下： 建立DNA分子结构的示意图，即先画出两条线表示DNA分子的两条单链(涉及转录问题时需要画三条线，两条表示DNA，一条表示RNA)。并在每条线上取四个点来表示并标注DNA(RNA)分子上的四种碱基。 根据题中所给碱基的比例，在DNA分子结构示意图上标出已知碱基的比例。 根据碱基互补配对原则，在DNA分子结构示意图上标出未知碱基的比例(示意图中每条线上四种碱基比例之和必须等于100%)。 根据题意，计算出所求碱基的比例。 二、基因与脱氧核苷酸、DNA和染色体之间的关系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关系内容图示 名师提醒 (1)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。 (2)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。 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，通过离心在试管中形成不同位置的DNA条带。考考 点点 2DNA分子的复制及相关计算分子的复制及相关计算 2DNA复制的过程(认真分析下面两幅图)及意义 标准图： 简化图：【要点阐释】DNA复制的场所真核细胞：细胞核(主要)、线粒体、叶绿体原核细胞：拟核、细胞质(细胞质基质)DNA复制的条件模板亲代DNA的两条链原料4种游离的脱氧核苷酸能量ATP酶解旋酶、DNA聚合酶等DNA复制的特点半保留复制；边解旋边复制DNA复制的意义遗传信息的传递，使物种保持相对稳定和延续由于复制差错而出现基因突变，从而为进化提供了原始的选择材料名师提醒(1)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。(2)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。(3)外界条件对DNA复制的影响：在DNA复制的过程中，需要酶的催化和ATP供能，凡是影响酶活性的因素和影响细胞呼吸的因素，都会影响DNA的复制。(4)复制的场所：主要场所是细胞核，但在拟核、线粒体、叶绿体、细胞质基质(如质粒)中也可进行DNA复制。(5)DNA复制在体外也可进行(如选修l中介绍的PCR扩增技术，除满足上述条件外，还应注意温度、pH的控制及引物的加入)。 3DNA分子复制的有关计算 假设将1个全部被15N标记的DNA分子(亲代)转移到含14N的培养基中培养n代，结果如下： (3)消耗的脱氧核苷酸数 设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个，则： 经过n次复制，共需消耗游离的该种脱氧核苷酸m(2n1)个。 在第n次复制时，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m2n1个。 从近五年的高考命题来看，预计未来高考会加大对DNA复制的考查，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。也可能会以图像或图表为信息载体，应用同位素标记法对DNA复制的实验探究进行考查。 实验专题探究 DNA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。 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。 (1)重带(密度极大)：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14N标记的子代双链DNA(14N/14N)。 6实验结果：与预期的相符。 热点题型讲练(2015年上海卷)在双螺旋DNA模型搭建实验中，使用代表氢键的订书钉将代表四种碱基的塑料片连为一体。为了逼真起见，A与T之间以及C与G之间最好分别钉() A2和2个钉B2和3个钉 C3和2个钉 D3和3个钉 【解析】本题考查DNA结构的相关知识，意在考查考生的识记理解能力，难度较小。DNA两条链间的碱基遵循碱基互补配对原则，A与T配对，通过两个氢键相连，C与G配对，通过三个氢键相连，所以A与T之间钉2个钉，C与G之间钉3个钉。 【答案】B例例 1(2015年上海卷)若N个双链DNA分子在第i轮复制结束后，某一复制产物分子一条链上的某个C突变为T，这样在随后的各轮复制结束时，突变位点为AT碱基对的双链DNA分子数与总DNA分子数的比例始终为()例例 2 【解析】本题考查DNA分子的复制及基因突变的相关知识，意在考查考生的理解分析能力，难度中等。该DNA分子第i轮复制结束后，形成N2i个DNA分子，N可看作常数，设N1，若i1，则2i2，发生C突变为T后，在随后的复制过程结束时，突变位点为AT碱基对的双链DNA分子占1/(1211)，同理，若i2，则2i4，发生突变后，在随后的复制过程结束时，突变位点为AT碱基对的双链DNA分子占1/(1221)，以此类推C项符合题意。 【答案】C(2014年山东卷)某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是()例例 3A B C D 【解析】本题考查DNA分子结构特点及复制的相关知识，意在考查考生的识图分析与灵活运用所学知识的能力，及从图中获取相关信息的能力。设DNA分子中四种碱基含量用A、T、G、C表示，DNA分子中一条单链中四种碱基分别用A1、T1、G1、C1表示，其互补链中四种碱基分别用A2、T2、G2、C2表示，由碱基互补配对原则可知(AC)/(TG)1，A曲线应为水平，A选项错误；因为(A2C2)/(T2G2)(T1G1)/(A1C1)，所以若(A1C1)/(T1G1)0.5时，则(A2C2)/(T2G2)2，B选项错误；因为(AT)/(GC)(A1A2T1T2)/(G1G2C1C2)(A1T1)/(G1C1)(A2T2)/(G2C2)，C选项正确；因为(A1T1)/(G1C1)(A2T2)/(G2C2)，所以D选项错误。 【答案】C(2014年上海卷)在DNA分子模型搭建实验中，如果用一种长度的塑料片代表A和G，用另一长度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型() A粗细相同，因为嘌呤环必定与嘧啶环互补 B粗细相同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸相似 C粗细不同，因为嘌呤环不一定与嘧啶环互补 D粗细不同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸不同例例 4 【解析】本题考查DNA分子结构的相关知识，主要考查考生的识记理解能力，难度中等。A和G都是嘌呤碱基，C和T都是嘧啶碱基，在DNA分子中，总是AT、GC，依题意，用一种长度的塑料片代表A和G，用另一长度的塑料片代表C和T，则DNA的粗细相同。 【答案】A 沃森和克里克发现的DNA双螺旋结构，可概括为“五种元素、四种碱基、三种物质、两条单链、一种结构”。即： 五种元素：C、H、O、N、P 四种碱基：A、T、G、C，相对应四种脱氧核苷酸 三种物质：磷酸、脱氧核糖、碱基 两条单链：两条反向平行的脱氧核苷酸链 一种结构：规则的双螺旋结构 1(2016届浙江温州十校联考)有关DNA分子结构的叙述，错误的是() ADNA单链上相邻碱基以氢键连接 BDNA分子由4种脱氧核苷酸组成 CDNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息 D磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA的基本骨架 解析：本题考查DNA分子结构的相关知识，属于识记理解层次的考查，难度较小。DNA单链上相邻碱基被“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”连接在一起，A错误；DNA分子由4种脱氧核苷酸组成，即胞嘧啶脱氧核糖核苷酸、腺嘌呤脱氧核糖核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸及鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸，B正确；遗传信息是由DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列决定的，C正确；DNA分子的基本骨架由磷酸与脱氧核糖交替连接构成，D正确。 答案：A 2(2016届山西五校联考)下列关于DNA复制的叙述，正确的是() ADNA复制时，严格遵循AU、CG的碱基互补配对原则 BDNA复制时，两条脱氧核苷酸链均可作为模板 CDNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制 D脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链 解析：本题考查DNA复制的相关知识，意在考查考生的理解分析能力，难度不大。DNA复制时，严格遵循AT、CG的碱基互补配对原则，DNA中没有碱基U，A选项错误；DNA是以两条脱氧核苷酸链作为模板进行复制的，B选项正确；DNA分子边解旋边复制，C选项错误；脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶的作用下才能连接形成子链，D选项错误。 答案：B 3从分子水平上对生物体具有多样性或特异性的分析，错误的是() A碱基对的排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性 B碱基对的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性 C一个含2 000个碱基的DNA分子，其碱基对可能的排列方式就有41 000种 D人体内控制珠蛋白的基因由1 700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41 700种 解析：珠蛋白基因碱基对的排列顺序是珠蛋白所特有的。任意改变碱基的排列顺序后，合成的就不一定是珠蛋白。 答案：D 4下列关于基因的叙述正确的是() ADNA的复制只发生在分裂间期，复制的场所只能是细胞核 B一个基因转录时其两条链可同时作为模板，提高转录效率 C观察细胞有丝分裂后期染色体形态可判断基因突变发生的位置 D控制豌豆红花和白花的基因的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同 解析：DNA的复制发生在细胞分裂间期，复制的场所可以是细胞核、叶绿体和线粒体，A选项错误；一个基因转录时是以其中的一条链为模板的，B选项错误；基因突变是不能通过显微镜被观察到的，C选项错误；两个基因不同的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同，D选项正确。 答案：D 5基因是有“遗传效应”的DNA片段，下列不是“遗传效应”的含义的是() A能控制一种生物性状的表现 B能控制一种蛋白质的合成 C能决定一种氨基酸的位置 D能转录成一种mRNA 解析：基因概念中“遗传效应”是指控制生物的性状，而基因对性状的控制是通过控制蛋白质的合成来实现的；组成蛋白质的氨基酸约有20种，基因不只是决定一种氨基酸的位置，而是决定组成蛋白质的所有氨基酸的位置。 答案：C 6(2016届温州十校联合体模拟)如图表示某生物的DNA分子结构的片段，下列叙述正确的是() A双螺旋结构以及碱基间的氢键使DNA分子具有较强的特异性 BDNA的一条单链上相邻碱基之间以氢键连接 C若左链中的G发生突变，不一定引起该生物性状的改变 D对于任意双链DNA而言，(AC)/(TG)K在每条链都成立 解析：本题以图的形式考查DNA分子的结构及特异性的相关知识，意在考查考生的理解能力及综合分析能力。DNA分子中碱基的特定的排列顺序是DNA分子具有特异性的原因，A选项错误；DNA一条单链上的相邻碱基之间以“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”相连接，互补两条链上的碱基以氢键连接，B选项错误；左链中的突变部位未必会转录，转录后也可能由于密码子的简并性导致决定的氨基酸没有发生改变，故碱基发生突变，不一定引起该生物性状的改变，C选项正确；双链DNA中，(AT)/(GC)K在每条链都成立，D选项错误。 答案：C 7(2016届湖北八校联考)下图是某DNA分子的局部结构示意图，请据图回答： (1)写出下列图中序号代表的结构的中文名称：_，_，_，_。 (2)图中DNA片段中碱基对有_对，该DNA分子应有_个游离的磷酸基。 (3)如果将14N标记的细胞培养在含15N标记的脱氧核苷酸的培养液中，此图所示的_(填图中序号)中可测到15N。若细胞在该培养液中分裂四次，该DNA分子也复制四次，则得到的子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例为_。 (4)若该DNA分子共有a个碱基，其中腺嘌呤有m个，则该DNA分子复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为_个。 解析：根据碱基互补配对原则可知，是胞嘧啶，是腺嘌呤，是鸟嘌呤，是胸腺嘧啶，是磷酸基团，是胸腺嘧啶，是脱氧核糖，是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，是一条脱氧核苷酸链的片段。复制4次，产生16个DNA分子，由于DNA复制为半保留复制，含14N的DNA分子共2个，所有的DNA都含有15N，所以子代DNA分子中含14N和15N的比例为1 8。ATm，则GCa/2m，复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为(241)(a/2m)15(a/2m)。 答案：(1)胞嘧啶脱氧核糖胸腺嘧啶脱氧核苷酸一条脱氧核苷酸链的片段(2)42(3)1 8(4)15(a/2m) 易错易混警示 易错点1计算时，乱套公式而出错 点拨DNA分子相关碱基互补配对演绎出来的各种计算公式是有前提条件的，其前提条件必须确认为“双链DNA分子”才成立，否则不成立。判定如下：双链DNA分子中AT、GC，若出现AT或GC可以肯定不是双链DNA。若出现“嘌呤嘧啶”则可肯定不是双链DNA分子，可能为“RNA”、“单链DNA”或“DNARNA”。 易错点2对细胞分裂(有丝分裂、减数分裂)和DNA复制结合的知识理解不清 点拨DNA分子复制为半保留复制，若将一个全部N原子被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代，其结果分析如图： 1子代DNA分子数：2n个 (1)无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个。 (2)含14N的DNA分子有2n个，只含14N的有(2n2)个，做题时应看准是“含”还是“只含”。 2子代DNA分子的总链数：2n22n1条 (1)无论复制多少次，含15N的链始终是2条。做题时应看准是“DNA分子数”还是“链数”。 (2)含14N的链数是(2n12)条。 3消耗的脱氧核苷酸数 (1)若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸为m(2n1)个。 (2)若进行第n次复制，则需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m2n1个。某噬菌体的DNA为单链DNA，四种碱基的比率是A0.28、G0.32、T0.24、C0.16。当它感染宿主细胞时，能形成杂合型双链DNA分子，则杂合型双链DNA分子中A、G、C、T的比率依次是() A0.24、0.16、0.32和0.28 B0.26、0.24、0.24和0.26 C0.28、0.32、0.24和0.16 D0.24、0.26、0.26和0.24纠错演练纠错演练 1 解析：双链DNA分子中AT、GC，排除A、C选项；单链中的碱基A、T与互补链中的碱基T、A对应，因此可计算出双链DNA分子中AT，占0.26；CG，占0.24。 答案：B取1个含有1对同源染色体的精原细胞，用15N标记细胞核中的DNA，然后放在含14N的培养基中培养，让其连续进行两次有丝分裂，形成4个细胞，这4个细胞中含15N的细胞个数可能是() A2B3 C4 D前三项都对 解析：对半保留复制与细胞分裂过程相结合分析不到位。 答案：D纠错演练纠错演练 2 纠错笔记：(1)细胞分裂过程中先进行DNA复制。 (2)DNA复制的方式：半保留复制。 (3)图示辨析 判断正误 1对于真核细胞来说，染色体是基因的唯一载体。() 2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，并不与蛋白质在一起构成染色体。() 3不同DNA分子携带的遗传信息不同的根本原因在于碱基对的排列顺序不同。() 4某DNA片段中有100个脱氧核苷酸，则可能的排列顺序为2100种。() 5DNA分子中嘌呤数不等于嘧啶数。() 6每个DNA分子上的碱基排列顺序是一定的，其中蕴含了遗传信息，从而保持了物种的遗传特性。() 7DNA的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构。() 8DNA复制的特点是解旋后再进行半保留复制。() 9DNA复制过程只需要模板、原料、酶。() 10若用同位素标记原料，则复制n次后，标记的DNA分子占100%，标记的单链占12/2n。() 11真核生物细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期。() 12DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的两条子链形成新的DNA双链。() 13一条不含32P标记的双链DNA分子，在含有32P的脱氧核苷酸原料中经过n次复制后，形成的DNA分子中含有32P的为2n2。() 18DNA分子复制是边解旋边双向复制。() 19真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期。() 20某DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有A个，在第二次复制时，需要(mA)个胞嘧啶脱氧核苷酸。() 21DNA连接酶催化两个游离的脱氧核苷酸之间的连接。() 22复制后两个子代DNA分子的碱基序列可能不同。() 23原核生物的mRNA与DNA模板链不遵循碱基互补配对原则。() 24富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也作出了巨大的贡献。() 25小鼠乳腺细胞中的核酸含有5种碱基和8种核苷酸。() 26螺旋藻细胞质内的遗传物质中含有A、G、C、U四种碱基。() 27双链DNA分子中含有2个游离的磷酸基。() 课时强化作业十七 课时强化作业十七 课时强化作业十七