资源描述
第18讲DNA的结构、复制及基因的本质,考情分析备考导航,1.DNA分子的结构(1)DNA双螺旋模型构建者:和。(2)DNA的分子组成,考点一DNA分子的结构及基因的本质,知识梳理自主学习夯实基础,沃森,克里克,磷,脱氧核苷酸,(3)DNA的双螺旋结构内容DNA由条脱氧核苷酸链组成,这些链按方式盘旋成双螺旋结构。外侧:和交替连接构成基本骨架。内侧:两碱基通过氢键连接成。碱基互补配对遵循以下原则:(两个氢键)、GC(三个氢键)。,两,反向平行,脱氧核糖,磷酸,碱基对,【深挖教材】(1)DNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么?提示:初步水解产物是4种脱氧核苷酸,彻底水解产物是磷酸,脱氧核糖和4种含氮碱基。,(2)DNA分子中存在几种化学键,这些化学键分别是如何形成和断开的?,提示:,(3)含G、C碱基对比较多的DNA分子热稳定性较高,为什么?提示:G、C碱基对中含三个氢键,断裂时所需能量多。(4)如何根据碱基的种类和比例确定核酸的类型?提示:根据碱基的种类确定是DNA还是RNA,若含有碱基U则是RNA,若含有碱基T而不含有碱基U,则是DNA;根据碱基的比例确定是单链还是双链,若嘌呤数/嘧啶数=1,则一般是双链,若嘌呤数/嘧啶数1,则是单链。,2.DNA分子的特性(1)多样性:不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同,排列顺序多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对,则其碱基对排列顺序有种。(2)特异性:每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的,代表了特定的遗传信息。(3)性:如两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变,碱基对构成方式不变等。3.基因与染色体、DNA的关系(1)基因与染色体的关系:基因在染色体上呈性排列。(2)染色体主要由DNA和蛋白质构成。一个DNA上有个基因。构成基因的碱基数(填“大于”“小于”或“等于”)DNA分子的碱基总数。(3)基因的本质是有的DNA片段。遗传信息蕴藏在的排列顺序之中。,碱基对排列顺序,4n,稳定,线,许多,小于,遗传效应,4种碱基,【深挖教材】对于HIV等RNA病毒来说,基因指的是什么?提示:有些病毒的遗传物质是RNA,其基因就是有遗传效应的RNA片段。,1.两种DNA结构模型解读,重点透析剖析考点拓展深化,(1)由图1可解读以下信息:,(2)图2是图1的简化形式,其中是磷酸二酯键,是氢键。解旋酶作用于部位,限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于部位。,酸的化学键,1.(2016河北冀州期末)如图为DNA分子结构示意图,对该图的正确描述是()A.和相间排列,构成了DNA分子的基本骨架B.的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸,DNA聚合酶用于的形成C.DNA片段中每个脱氧核糖都连着2个磷酸,每个DNA片段中,游离的磷酸基因有2个D.DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息,题组一,DNA分子结构及特点分析,D,题组例练分类例练提炼方法,解析:磷酸和脱氧核糖的交替排列构成了DNA分子的基本骨架;图中不能表示胞嘧啶脱氧核苷酸,、和下一个磷酸才能构成胞嘧啶脱氧核苷酸;DNA聚合酶用于磷酸二酯键的形成,而不是氢键的形成;DNA片段中,两端各有一个脱氧核糖只连接1个磷酸;DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息。,解析:DNA分子具有多样性,脱氧核苷酸排列顺序的种类数为4n,n代表碱基对的数目,如果一个DNA分子由2000个脱氧核苷酸组成,则脱氧核苷酸排列顺序理论上最多有41000种;对于同种生物的不同个体,某一特定的基因的脱氧核苷酸排列顺序一般是相同的;DNA中脱氧核苷酸的排列顺序具有特异性,因此大量随机排列的脱氧核苷酸序列从未出现在生物体内,而有些特殊序列则重复出现。,2.(2016四川乐山二模)DNA是主要的遗传物质,其脱氧核苷酸序列储存着大量的遗传信息。下列叙述正确的是()A.如果一个DNA分子由2000个脱氧核苷酸组成,则脱氧核苷酸排列顺序理论上最多有21000种B.某一特定的基因的脱氧核苷酸排列顺序,对于不同的生物个体也是各不相同的C.大量随机排列的脱氧核苷酸序列从未出现在生物体内,而有些特殊序列则重复出现D.控制性状的基因与生物的性状,除了一一对应的关系外,还要受环境因素的影响,C,题组二,碱基互补配对原则的应用,D,4.(2014山东卷,5)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:DNA分子中(A+C)/(T+G)应始终等于1;一条单链中(A+C)/(T+G)与其互补链中(A+C)/(T+G)互为倒数,一条单链中(A+C)/(T+G)=0.5时,互补链中(A+C)/(T+G)=2;一条单链中(A+T)/(G+C)与其互补链中(A+T)/(G+C)及DNA分子中(A+T)/(G+C)都相等。,C,题组三,染色体、DNA、基因与脱氧核苷酸关系的判断,5.(2016山西临汾期末)下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法,不正确的是()A.小分子脱氧核苷酸蕴含着遗传信息B.基因是具有遗传效应的DNA片段,一个DNA分子上可含有成百上千个基因C.一个基因含有许多个脱氧核苷酸,基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的D.染色体是DNA的主要载体,一条染色体上含有1个或2个DNA分子,解析:基因是具有遗传效应的DNA片段,一个DNA分子上可含有多个基因;遗传信息是指基因中脱氧核苷酸的排列顺序;脱氧核苷酸的排列顺序决定了基因的特异性;基因在染色体上,并且在染色体上呈线性排列,DNA主要存在染色体上,除此之外线粒体和叶绿体中也存在少量DNA,因此染色体是DNA的主要载体;染色体未复制时每条染色体含1个DNA分子,染色体复制后,每条染色体含2个DNA分子。,A,6.图示为科学家对果蝇一条染色体上的基因测定结果,下列有关说法正确的是()A.控制朱红眼与深红眼的基因是等位基因B.基因在该染色体上的排列具有一定的空间结构C.该染色体上的基因都不能自由组合D.一条染色体上只能有一个黄身基因,解析:朱红眼与深红眼基因是同一条染色体上且不是控制相对性状的基因,不是等位基因;基因在染色体上呈线性排列;非同源染色体上的基因才能自由组合;一条染色体上一般有一个黄身基因,复制后一条染色体上有两个染色单体,含有两个黄身基因。,C,考点二DNA分子的复制过程、特点及相关计算,1.概念、时间和场所,知识梳理自主学习夯实基础,亲代DNA,有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期,细胞核,线粒体和叶绿体,2.复制过程图解,(1)图中解旋时需要的酶是解旋酶,它与DNA聚合酶的作用的不同有、。,解旋,酶使氢键打开,DNA双链解螺旋形成两条单链;DNA聚合酶催化脱氧核苷,酸间形成磷酸二酯键,从而形成新的子链,脱氧核苷酸,DNA聚合酶,(2)结合图示从复制的过程看,DNA分子复制有的特点;从复制的结果看,DNA分子复制有的特点。(3)DNA分子能准确复制的原因是、。(4)DNA分子复制的结果是形成两个的DNA分子;意义是、。,边解旋边复制,半保留复制,DNA具有独特的双螺旋结构,为复制提,供精确的模板;碱基互补配对原则,保证了复制能准确进行,完全相同,DNA分,子通过复制,将遗传信息从亲代传给了子代,保持了遗传信息的连续性,【深挖教材】(1)所有的细胞都存在核DNA分子复制吗?复制后的两个子DNA将在细胞分裂的何时分开?提示:不一定。如哺乳动物成熟的红细胞因为无细胞核和各种细胞器而不能进行核DNA分子复制;不分裂的细胞不存在DNA分子复制。复制后的两个子DNA分子将在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时,随两单体分离而分开,分别进入两个子细胞中。,(2)不同生物中DNA分子复制的场所都相同吗?提示:不都相同。真核生物中,DNA分子复制的场所有细胞核、线粒体、叶绿体;原核生物中,DNA分子复制的场所有拟核、细胞质。,1.DNA复制的相关问题整合,重点透析剖析考点拓展深化,【深化拓展】DNA分子的多起点、双向复制一个DNA分子可以由多个复制起点同时(或先后)复制。下图中,从3个复制起点进行双向复制,明显提高了DNA分子复制的速率;图中的复制环大小不一,因此它们的复制时间有先后,右侧最早,左侧最晚。,2.细胞有丝分裂与DNA复制的相互关系此类问题可通过构建模型图解答,如下图:,3.DNA复制过程中的相关计算DNA复制为半保留复制,若将亲代DNA分子复制n代,其结果分析如下:,(1)子代DNA分子数为2n个。含有亲代链的DNA分子数为2个。只含亲代链的DNA分子数为0个。不含亲代链的DNA分子数为(2n-2)个。含子代链的DNA分子数有2n个。,(2)子代脱氧核苷酸链数为2n+1条。亲代脱氧核苷酸链数为2条。新合成的脱氧核苷酸链数为(2n+1-2)条。(3)若模板DNA中含有m个碱基,其中A有a个,则:连续复制n次需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数目为(m/2-a)(2n-1)个。第n次复制需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数目为(m/2-a)2n-1个。,【易错点拨】准确把握DNA复制的相关计算问题(1)复制次数:“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别:前者包括所有的复制,但后者只包括最后一次复制。(2)碱基数目:碱基的数目单位是“对”还是“个”。(3)复制模板:在DNA复制过程中,无论复制了几次,含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。(4)关键词语:看清是“DNA分子数”还是“链数”,“含”还是“只含”等关键词。,1.(2016湖南岳阳一模)如图为真核细胞DNA复制过程模式图,下列分析错误的是()A.酶是DNA聚合酶,它能催化脱氧核苷酸链的形成B.洋葱表皮细胞中无此过程的发生C.酶是解旋酶,染色体解旋成染色质时需要酶来断开碱基之间的氢键D.由图可知引物能与模板进行碱基互补配对,其本质是核苷酸链,题组一,DNA分子复制过程及特点分析,C,题组例练分类例练提炼方法,解析:酶是DNA聚合酶,它能将游离的脱氧核苷酸结合在一起形成子链DNA;能进行分裂的细胞,才有DNA的复制。洋葱表皮细胞不能进行分裂;酶为解旋酶,其作用于DNA的两条母链之间,使DNA双链的配对碱基之间的氢键断开,形成两条链,而非使染色体解旋为染色质;引物是一段能与模板进行碱基互补配对的核苷酸链。,2.(2016江西师大附中联考)在DNA复制开始时,将大肠杆菌放在含低剂量3H标记的脱氧胸苷(3HdT)的培养基中,3HdT可掺入正在复制的DNA分子中,使其带有放射性标记。几分钟后,将大肠杆菌转移到含高剂量3HdT的培养基中培养一段时间。收集、裂解细胞,提取其中的DNA进行放射性自显影检测,结果如图所示。据图可以作出的推测()A.复制起始区在高放射性区域B.DNA复制为半保留复制C.DNA复制从起始点向两个方向延伸D.DNA复制方向为ac,解析:复制起始区应在低放射性区域;中间为低放射性区域,两边为高放射性区域,说明DNA复制从起始点向两个方向延伸;而根据放射性自显影检测无法得出DNA复制为半保留复制;DNA复制方向为abc。,C,3.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14N培养基中连续复制4次,其结果可能是()A.含15N的链占1/8B.含有14N的DNA占100%C.复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸640个D.子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是23,题组二,DNA分子复制过程的有关计算,B,解析:在14N培养基中连续复制4次,得到24=16个DNA分子,32条链,其中含14N的DNA占100%,含15N的链有2条,占1/16;根据已知条件,每个DNA分子中腺嘌呤脱氧核苷酸有(1002-602)/2=40(个),复制过程中消耗A=40(24-1)=600(个);每个DNA分子中嘌呤和嘧啶互补配对,数量相等,两者之比是11。,4.下列关于DNA的相关计算中,正确的是()A.具有1000个碱基对的DNA,腺嘌呤有600个,则每一条链上都具有胞嘧啶400个B.具有m个胸腺嘧啶的DNA片段,复制n次后共需要2nm个胸腺嘧啶C.具有m个胸腺嘧啶的DNA片段,第n次复制需要2n-1m个胸腺嘧啶D.无论是双链DNA还是单链DNA,A+G所占的比例均是l/2,C,解析:双链DNA分子中,A=T,G=C,所以A=T=600,G=C=(10002-6002)/2=400,但两条链上的胞嘧啶并不一定均等;复制n次后所形成的DNA分子数为2n,每个DNA片段中有m个胸腺嘧啶,则所需的胸腺嘧啶数目为(2n-1)m;第n次复制所形成的DNA为2n-2n-1,即(22n-1-2n-1)=2n-1,因此第n次复制需要胸腺嘧啶数为2n-1m;双链DNA中A=T,G=C,A+G所占的比例均是1/2,单链则无法确定。,5.(2016河北邢台月考)用32P标记某二倍体生物体(含20条染色体)的增殖细胞的DNA分子双链,再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养一段时间后,取出细胞检查其染色体,发现某细胞染色体条数为40条,且均不含32P,则此细胞正在进行的分裂至少是第几次分裂?()A.第一次B.第二次C.第三次D.第四次,题组三,DNA复制与细胞分裂的关系,C,解析:细胞进行第一次有丝分裂时,染色体复制形成的2个DNA分子都有一条含32P的单链、一条不含有32P的单链,分裂形成的子细胞的染色体上的DNA都有一条含32P的单链、一条不含有32P的单链;细胞进行第二次分裂,染色体复制,一条染色体上的两个DNA分子,一个DNA分子含有32P、一个DNA分子不含有32P,分别位于2条染色单体上,进入有丝分裂后期,着丝点分裂,染色体暂时加倍,细胞中的40条染色体有20条含有32P、20条不含有32P,细胞分裂结束,子细胞中染色体上含有32P的数目是020,不含有32P的染色体数目是200,当细胞中不含有32P的染色体数目是20时,进行第三次有丝分裂后期不含有32P的染色体数目是40条。,6.将某精原细胞(2N=8)的DNA分子用15N标记后置于含14N的培养基中培养,经过连续两次细胞分裂后,检测子细胞中的情况,下列推断正确的是()A.若进行有丝分裂,则含15N染色体的子细胞比例为1/2B.若进行减数分裂,则含15N染色体的子细胞比例为1C.若进行有丝分裂,则第二次分裂中期含14N的染色单体有8条D.若进行减数分裂,则减中期含15N的染色单体有8条,B,解析:若进行有丝分裂,根据DNA分子的半保留复制,经过一次有丝分裂后所形成的2个子细胞中,每个DNA分子都是由一条含14N的单链和一条含15N的单链组成;再经过第二次有丝分裂,1个DNA分子复制形成的2个DNA分子中,其中之一的2条链均含14N,另一个由一条含14N的单链和一条含15N的单链组成,在有丝分裂中期,这两个DNA分子分别存在于同一条染色体的2条姐妹染色单体上,因此第二次分裂中期含14N的染色单体有16条,其中有8条染色单体既含14N又含有15N;在有丝分裂末期,这16个子染色体随机地进入两个子细胞中,所以形成的子细胞中含15N染色体的子细胞比例为1/2或1;若进行减数分裂,在减数第一次分裂前的间期,染色体完成复制后,每个DNA分子复制所形成的两个DNA分子都是由一条含14N的单链和一条含15N的单链组成,这两个DNA分子分别存在于同一条染色体的2条姐妹染色单体上,在减中期的细胞中含15N的染色单体有16条,减数分裂形成的子细胞中都含有15N。,方法突破,减数分裂中子染色体标记情况判断(1)过程图解:减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象,如下图:,(2)规律总结:由于减数分裂没有细胞周期,DNA只复制一次,因此产生的子染色体都带有标记。,7.(2016宁夏石嘴山模拟)如下所示是研究DNA复制方式的实验:菌种:大肠杆菌培养条件与方法:(1)在含15N的培养基培养若干代,使DNA均被15N标记(甲图)(2)转到14N的培养基培养,每30分钟繁殖一代。(3)取出每代DNA样本,并离心。下列根据这些实验结果进行的推论,正确的是()丙是转入14N培养基中复制一代的结果乙是转入14N培养基中复制二代的结果出现丁的结果至少需要60分钟戊图表示复制三代后不再具有15N标记DNAA.B.C.D.,题组四,DNA分子复制方式的实验探究,B,解析:根据DNA半保留复制特点,转入14N培养基中复制一代后所得DNA分子都是一条链含有15N,另一条链含有14N,离心后都分布在中带上,即丙图所示结果,正确;转入14N培养基中复制二代后所得DNA分子中,有一半DNA分子只含14N,另一半DNA分子是一条链含有15N,一条链含有14N,离心后分布在中带和轻带上,即丁图所示结果,错误;由可知,出现丁的结果至少要复制两次,而细菌每30分钟复制一次,因此至少需要60分钟,正确;根据DNA半保留复制特点,无论复制多少代,子代中始终有15N标记的DNA,错误。,8.在研究DNA复制机制的过程中,为检验“DNA半保留复制”假说是否成立,研究者用蚕豆根尖进行实验,主要步骤如下:,请回答问题:,(1)步骤目的是标记细胞中的分子。依据“DNA半保留复制”假说推测,DNA分子复制的产物应符合图甲中的(选填字母)。,解析:分析图甲:a表示半保留复制;b表示全保留复制;c表示混合复制。分析图乙:A染色体的两条姐妹染色单体均含有放射性;B染色体的两条姐妹染色单体中只有一条含有放射性;C染色体的两条姐妹染色单体均不含放射性。(1)胸腺嘧啶是合成DNA的原料,因此步骤目的是标记细胞中DNA分子。依据“DNA半保留复制”假说推测,DNA分子复制形成的子代DNA分子中有一条链为亲代链,另一条链为新合成的子链,即图甲中的a。,答案:(1)DNAa,(2)若第一个细胞周期的检测结果是每个染色体上的姐妹染色单体都具有放射性,则该结果(填“能”或“不能”)确定假说成立。,解析:(2)若第一个细胞周期的检测结果是每个染色体上的姐妹染色单体都具有放射性,则可能是半保留复制,也可能是混合复制,因此该结果不能确定假说成立。,答案:(2)不能,(3)若第二个细胞周期的放射性检测结果符合图乙中的(选填字母),且第三个细胞周期的放射性检测结果符合图中的(选填字母),则假说成立。,解析:(3)若假说成立,即DNA分子的复制方式为半保留复制,则第二个细胞周期的放射性检测结果是每条染色体含有两条染色单体,其中一条单体含有放射性,另一条单体不含放射性,即符合图乙中的B;第三个细胞周期的放射性检测结果是有一半染色体不含放射性,另一半染色体的姐妹染色单体中,有一条单体含有放射性,另一条单体不含放射性,即符合图乙中的B和C。,答案:(3)BB和C,构建知识网络强化答题语句,知识网络,填充:、,脱氧核苷酸,两,多样性,解旋酶、DNA聚合酶,边解旋边复制,碱基排列顺序,要语强记,1.一“模型”(1)DNA的两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。(2)DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。(3)DNA上的碱基对严格遵循碱基互补配对原则,通过氢键连接。2.一“复制”(1)DNA复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点。(2)DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶参与。3.一“本质”基因是具有遗传效应的DNA片断;DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息。,
展开阅读全文