资源描述
第二讲 DNA分子的结构和复制、基因是有遗传效应的DNA片断,一、 DNA分子的结构层次,知识梳理,脱氧核苷酸,A、G、C、T,反向平行,脱氧核糖,磷酸,碱基,碱基互补配对原则,氢键,【解惑】 碱基A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。含氢键越多，结构越稳定，即含GC(或CG)碱基对的比例越大，结构越稳定。 二、DNA的复制,1概念 以 为模板，合成子代DNA的过程。 2时间 上述过程发生在 。 3条件及过程 (1)A过程是 ，需要 和消耗 。 (2)B过程是 ，需要 、 为原料， 为模板，消耗能量。 (3)C过程是 。,DNA两条链,有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期,解旋,解旋酶,能量,合成子链,DNA聚合酶,4种脱氧核苷酸,解旋的DNA双链,形成子代DNA,4特点 (1)由图示C过程形成的子代DNA两条链组成可看出，DNA复制具有 特点。 (2) 。 5意义 使 从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。,半保留复制,边解旋边复制,遗传信息,【思考】 不同生物的DNA复制场所都相同吗？ 提示：不相同。原核生物，如细菌拟核；真核生物细胞核、线粒体、叶绿体；病毒宿主细胞内。,三、基因具有遗传效应的DNA片段,1据图甲写出基因与染色体的关系 (1)位置关系： 。 (2)数目关系：一条染色体上含有 。 2写出图乙中字母所代表的内容 a ；b.；c. ；d. 。 3基因的本质 是具有 的 片段。,基因在染色体上呈线性排列,多个基因,染色体,基因,脱氧核苷酸,遗传效应,DNA,【解惑】 基因是遗传的基本结构和功能单位，其主要载体是染色体。线粒体和叶绿体中也存在基因。原核生物体内也存在基因，但不与蛋白质结合。,判断下列说法的正误。 1DNA有氢键，RNA没有氢键。(2013课标) ( ) 2双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数。(2010江苏) ( ) 3. DNA分子由4种脱氧核苷酸组成。(2009广东) ( ),自主检测,4磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架。(2009广东)( ) 5分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同。(2011海南)( ) 6真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶和能量(2011海南)。( ),7在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在两条DNA母链之间。(2011上海) ( ) 8真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期(2011海南)。( ) 9真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶。(2009江苏)( ),考点一 DNA分子的结构,【核心突破】,1观察DNA分子结构模型，分析其空间结构,空间结构分析,2.碱基互补配对原则及相关计算 DNA碱基互补配对原则及其推论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。推论如下。 规律一：一个双链DNA分子中，AT、CG，则AGCT，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，互补的两碱基之和(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中该种碱基比例的比值。,【高考警示】 有关水解产物、氢键及碱基计算的易错点 (1)水解产物及氢键数目计算 DNA水解产物：初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。氢键数目计算：若碱基对为n，则氢键数为2n3n；若已知A有m个，则氢键数为3nm。,(2)碱基计算 不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即(AT)/(CG)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。若已知A占双链的比例c%，则A1/单链的比例无法确定，但最大值可求出为2c%，最小值为0。,【命题预测】,考向预测一 DNA分子的结构,1核苷酸可通过脱水形成多核苷酸，脱水后一个核苷酸的磷酸基团与下一个单体的糖相连，结果在多核苷酸中形成了一个糖一磷酸主链(如图)。下列叙述正确的是,A糖一磷酸主链的组成元素有C、H、O、N、P B合成该图化合物时，需脱去5分子水 C图中的一个磷酸基团可与一个或两个五碳糖相连 D连接磷酸基团与五碳糖的化学键是解旋酶作用的位点,解析 糖磷酸主链的组成元素有C、H、O、P，A错误；该图由5个核苷酸脱去4个水形成，B错误；游离端的磷酸基团与一个五碳糖连接，其余均与2个磷酸基团连接，C正确；解旋酶作用于配对的两个碱基之间，D错误。 答案 C,考向预测二 DNA碱基互补配对原则的有关计算 2(2014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,解析 设该单链中四种碱基含量分别为A1、T1、G1、C1，其互补链中四种碱基含量为A2、T2、C2、G2，DNA分子中四种碱基含量A、T、G、C。由碱基互补配对原则可知(AC)/(TG)1，A曲线应为水平，A项错误；(A2C2)/(T2G2)(T1G1)/(A1C1)，B曲线应为双曲线的一支，B项错误；(AT)/(GC)(A1A2T1T2)/(G1G2C1C2)(A1T1)/(G1C1)，C项正确；(A1T1)/(G1C1)(T2A1)/(C2G2)，D项错误。 答案 C,3在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤占碱基总数的 A24% B22% C26% D23%,答案 A,【方法技巧】 单双链转化公式的推导：本题的直接应用 (1)公式推导(结合下图)：,由图知：A1T1C1G1m A2T2G2C2m，整个双链DNA上的碱基总数为2m。 A1T2、T1A2 则A1T1A2T2，AT(A1T1)(A2T2)，,考点二 DNA分子的复制和相关计算,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。,【核心突破】,2DNA复制过程中的数量关系 由于DNA分子的复制是一种半保留复制方式，一个DNA分子连续进行n次复制，可形成2n个子代DNA，其中只有2个DNA分子含有最初亲代的母链。图解如下：,(3)计算原料用量：复制所需的某脱氧核苷酸数a(2n1)，其中的a为所求的脱氧核苷酸在原来DNA(即作模板的亲代DNA)分子中的数量，n为复制次数。,【命题预测】,考向预测一 DNA的复制,4(2014上海卷)某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是,解析 亲代DNA双链用白色表示，DNA复制方式是半保留复制，因此复制一次后得到的两个DNA分子只含有白色和灰色，而第二次复制得到的四个DNA分子以这两个DNA分子的四条链为模板合成的四个DNA分子中，都含有黑色的DNA子链，故D正确。 答案 D,考向预测二 DNA分子复制的相关计算 5用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在含14N的培养基中连续复制四次。其结果不可能是 A含有15N的DNA分子占1/8 B含有14N的DNA分子占7/8 C消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个 D产生了16个DNA分子,解析 由于DNA复制是半保留复制，经过四次复制形成16个DNA分子，有2个DNA分子中一条链含有15N，另一条链含有14N，其余14个DNA分子两条链都含有14N，该DNA分子中含胞嘧啶60个，根据碱基互补配对原则GC，因此鸟嘌呤有60个，腺嘌呤AT1/2(200120)40个，复制四次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40(241)600个。 答案 B,考向预测三 细胞分裂与DNA复制 6. 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 A2 B3 C4 D前三项都对 答案 D,【方法技巧】 利用图示法理解细胞分裂与DNA复制相结合的知识。,考点三 基因有遗传效应的DNA片段,染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系图例,【核心突破】,【命题预测】,考向预测一 基因的概念和本质,7(2014南通第一次调研)下图中m、n、l表示哺乳动物一条染色体上相邻的三个基因，a，b为基因间的间隔序列。相关叙述正确的是,A一个细胞中，m、n、l要么同时表达，要么同时关闭 B若m中缺失一个碱基对，则n、l控制合成的肽链结构会发生变化 Ca、b段的基本组成单位是氨基酸和脱氧核苷酸 D不同人a、b段包含的信息可能不同，可作为身份识别的依据之一,解析 细胞分化的实质是基因的选择表达，m、n、l基因可以不同时表达，A.错误；B.由于a，b为基因间的间隔序列，m中缺失一个碱基对，n、l基因结构不变，控制合成的肽链的结构不会发生变化，B错误；a、b段虽然是基因间的间隔序列，但是本质是DNA，基本组成单位仍然是脱氧核糖核苷酸，C.错误；DNA分子具有特异性，不同人的a、b的碱基序列不同，可作为身份识别的依据之一，D.正确。 答案 D,考向预测二 基因、染色体和性状的关系 8. 以下关于基因、染色体和性状的说法正确的是 A非等位基因都位于非同源染色体上 B位于X或Y染色体上的基因，其相应的性状表现与性别相关联 C基因与性状之间是一一对应的关系 D基因突变一定能够改变生物体的表现型,解析 同源染色体上也可出现非等位基因；性状可能由多个基因控制；基因突变不一定改变生物体的表现型，如发生的部位为隐性基因。 答案 B, 方法技巧,DNA分子复制中相关计算的规律方法 DNA分子复制为半保留复制，若将一个被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代，其结果分析如下：,(1)子代DNA分子数：2n个。 无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个。 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”。 (2)子代DNA分子的总链数：2n22n1条。 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”。含14N的链数是(2n12)条。,(3)消耗的脱氧核苷酸数。 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。若进行第n次复制，则需消耗该脱氧核苷酸数为m2n1个。,【典例训练】 1(2015郑州月考)一个双链均被32P标记的DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占20%，将其置于只含 31P的环境中复制3次。下列叙述不正确的是 A该DNA分子中含有氢键的数目为1.3104个 B复制过程需要2.4104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸 C子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为17 D子代DNA分子中含32P与只含31P的分子数之比为13,【解题关键】,解析 由题意可知，该DNA分子中，AT10 00020%2 000(个)，CG10 00030%3 000(个)，则含有的氢键数为2 00023 00031.3104(个)；DNA复制3次形成8个DNA分子，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为3 00072.1104(个)；子代DNA分子中含有32P的单链与含有31P的单链之比为17；子代DNA分子中含有32P的分子数与只含有31P的分子数之比为2613。 答案 B,DNA复制方式的实验探究 1有关DNA复制方式的推测 (1)全保留复制模型：作为模板的DNA的两条母链分开，分别复制形成两条DNA子链，此后两条母链彼此结合，恢复原状，新合成的两条子链彼此互补结合形成一条新的双链DNA分子。 (2)弥散复制模型：亲代DNA双链被切成双链片段，而这些片段又可以作为新合成双链片段的模板，新、旧双链又以某种方式聚集成“杂种链”。, 实验探究,(3)半保留复制：在复制过程中，原来双螺旋的两条链并没有被破坏，它们分成单独的链，每一条旧链作为模板再合成一条新链，这样在新合成的两个双螺旋分子中，每个分子中都有一条旧链和一条新链。 2实验方法 探究DNA复制的方式，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。采用的是同位素示踪技术和离心处理，根据试管中DNA的分布位置确定复制方式。,【典例训练】 2. (2010北京高考)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_，据此可判断DNA分子的复制方式不是_复制。 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DNA单链中的N尚有少部分为_。,解析 本题主要考查DNA分子复制的相关知识，意在考查对同位素示踪技术与密度梯度离心方法的掌握情况。经过一代培养后，只能是标记DNA分子的一条单链，所以要想对所有的DNA分子全部标记，要进行多代培养。在探究DNA分子的复制方式为半保留复制的实验中，“重带”应为两条单链均被15N标记，“轻带”为两条单链均被14N标记，“中带”为一条单链被14N标记，另一条单链被15N标记。 答案 (1)多 15N(15NH4Cl) (2)3 1 2 半保留复制 (3)B 半保留 不能 没有变化 轻 15N,双螺旋,两条反向平行长链,磷酸、脱氧核糖交替连接,碱基互补配对形成碱基对,稳定性,多样性,特异性,边解旋边复制、半保留复制,解旋合成子链形成子代DNA,基因,高考体验,1(2013广东理综)1953年Watson和Crick构建了DNA双螺旋结构模型，其重要意义在于,证明DNA是主要的遗传物质 确定DNA是染色体的组成成分 发现DNA如何存储遗传信息 为DNA复制机构的阐明奠定基础 A. B . C. D. ,解析 噬菌体侵染细菌的试验证明了DNA是主要的遗传物质，故错误；Watson和Crick构建了DNA双螺旋结构模型之前，就已经明确了染色体的组成成分，故错误；结构决定功能，清楚DNA双螺旋结构，就可以发现DNA如何存储遗传信息，故正确；清楚了DNA双螺旋结构，就为DNA复制机构的阐明奠定基础，而且Waston和Crick也对DNA复制进行了描述，故正确。 答案 D,2(2012山东卷)假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5 000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31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是 A该过程至少需要3105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,C含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为149 D该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变 解析 根据题干信息可知，噬菌体的DNA含有5 000个碱基对，即为10 000个碱基，腺嘌呤(A)占全部碱基的20%，即AT2000个，则GC3 000个。在噬菌体增殖的过程中，DNA进行半保留复制，100个子代噬菌体含有100个DNA，相当于新,合成了99个DNA，至少需要的鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸数是993 000297 000，A项错误。噬菌体增殖的过程中需要自身的DNA作为模板，而原料和酶由细菌提供，B项错误。根据半保留复制方式的特点可知，在子代噬菌体的100个DNA中，同时含32P和31P的只有2个，只含31P的为98个，C项正确。DNA发生突变，其控制的性状不一定发生改变，如AA突变为Aa以及密码子的简并性等，D项错误。 答案 C,3(2014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 解析 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,4. (2011浙江理综)为了探究某物质(X)的作用，研究者提出了以下实验思路。 (1)实验分组： 甲组：培养液Y细胞3HTdR(3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷)生理盐水 乙组：培养液Y细胞3HTdRX(用生理盐水配制) 每组设置若干个重复样品。,(2)分别测定两组的CRD(细胞内的放射性强度)，求每组的平均值。 (3)将各样品在适宜条件下培养合适时间后，测定其CRD，求每组平均值并进行统计分析。 (要求与说明：答题时用X、CRD、3HTdR表示相关名词；Y细胞是能增殖的高等动物体细胞)请回答下列问题。 (1)实验目的：_。,(2)预测实验结果及结论：_。 (3)实验中采用3HTdR的原因：_。 解析 (1)该实验的变量为某物质(X)的有无，因变量为细胞内的放射性强度的大小。3HTdR是用来合成DNA的原料，若细胞分裂旺盛，则细胞内的放射性强度的平均值(CRD)就比较高。所以该实验的目的是探究X对Y细胞增殖(DNA合成)的影响。,(2)X对Y细胞增殖(DNA合成)的影响可能是促进、抑制或无任何作用。如果乙组CRD明显高于甲组，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)有促进作用；如果乙组CRD与甲组基本相同，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)无影响；如果乙组CRD明显低于甲组，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)有抑制作用。(3)碱基T为DNA特有碱基，若用3HTdR来培养细胞，则可知细胞的放射性来自于细胞内新合成的DNA。CRD越高，证明细胞增殖速度越快。,答案 (1)探究X对Y细胞增殖(DNA合成)的影响 (2)如果乙组CRD明显高于甲组，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)有促进作用；如果乙组CRD与甲组基本相同，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)无影响；如果乙组CRD明显低于甲组，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)有抑制作用 (3)3HTdR是DNA合成的原料之一，可根据CRD变化来判断细胞增殖(DNA合成)情况,
展开阅读全文