高考生物一輪復習 第3章 第2、3、4節(jié) DNA分子的結(jié)構(gòu) DNA的復制 基因是有遺傳效應的DNA片段課件 新人教版必修2

第第2、3、4節(jié)節(jié) DNA分子的結(jié)構(gòu)分子的結(jié)構(gòu) DNA的復制的復制 基因是有遺傳效應的基因是有遺傳效應的DNA片段片段 讀讀教材基礎一、DNA的結(jié)構(gòu)DNA初步水解和徹底水解的產(chǎn)物各是什么？2. 過程概念概念以親代以親代DNA為模板合成子代為模板合成子代DNA的過程的過程時期時期_和減數(shù)第一次分裂前的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期流程流程解旋解旋以母鏈為模板按堿基互補配對原以母鏈為模板按堿基互補配對原則合成子鏈則合成子鏈子鏈延伸子鏈延伸親子鏈復旋親子鏈復旋條件條件模板：親代模板：親代DNA的每一條鏈的每一條鏈原料：原料：4種游離的種游離的_能量：能量：ATP釋放的能量釋放的能量酶：酶：DNA解旋酶和解旋酶和DNA聚合酶聚合酶結(jié)果結(jié)果1個個DNA復制形成復制形成2個個_的的DNA特點特點邊邊_邊復制，半保留復制邊復制，半保留復制精確復制精確復制獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)提供模板獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)提供模板_原則原則意義意義將將_從親代傳給子代，從而保持了從親代傳給子代，從而保持了_的連續(xù)性的連續(xù)性三、基因是有遺傳效應的DNA片段1. 基因的實質(zhì)：基因是有_的DNA片段。2. 基因與DNA的關系：一個DNA分子上有許多基因。構(gòu)成基因的堿基數(shù)小于DNA分子的堿基總數(shù)。3. 基因與遺傳信息：基因中脫氧核苷酸的_稱為遺傳信息；DNA分子能夠儲存足夠量的_。4. 基因與染色體的關系：基因在染色體上呈_排列。5. 生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎：_分子的多樣性和特異性。一、脫氧核苷酸A、T、C、G反向平行脫氧核糖磷酸堿基氫鍵堿基互補配對原則二、1. 半保留2. 有絲分裂的間期脫氧核苷酸完全相同解旋堿基互補配對遺傳信息遺傳信息三、1. 遺傳效應3. 排列順序遺傳信息4. 線性5. DNA想一想提示：DNA初步水解的產(chǎn)物是4種脫氧核苷酸，徹底水解的產(chǎn)物有磷酸、脫氧核糖和堿基(A、T、G、C)。1. 教材51頁練習一中1和3題，明確DNA結(jié)構(gòu)、各組成成分及正確的連接方式。2. 教材5253頁DNA半保留復制的證據(jù)及實驗方法過程。3. 教材5556頁資料分析分析推斷基因的化學本質(zhì)和功能及與DNA、染色體的關系。4. 教材58頁練習二及教材60頁自我檢測一和三，都是經(jīng)典好題。5. 教材58頁DNA指紋技術(shù)的應用。答案：多樣性特異性邊解旋邊半保留反向雙螺旋交替連接互補配對研研核心要點 1. 基本組成單位脫氧核苷酸組成成分：每分子含有磷酸、脫氧核糖和含氮堿基各1個。(1)磷酸：每個DNA片段中，游離的磷酸基團有2個。(2)堿基：共有4種，分別是A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、G(鳥嘌呤)、C(胞嘧啶)。(3)脫氧核糖：屬于五碳糖。2. 結(jié)構(gòu)中的化學鍵(1)氫鍵：配對的堿基間形成堿基對，通過氫鍵相連，可用DNA解旋酶斷裂，也可用高溫斷裂。(2)磷酸二酯鍵：連接磷酸和相鄰脫氧核苷酸的化學鍵，可用限制酶切斷，可用DNA連接酶或DNA聚合酶連接。3. 結(jié)構(gòu)特點(1)穩(wěn)定性：DNA中脫氧核糖和磷酸交替連接的方式不變；兩條鏈間堿基互補配對的方式不變。(2)多樣性：DNA分子中堿基對排列順序多種多樣。(3)特異性：每種DNA有別于其他DNA的特定的堿基排列順序。4. 水解產(chǎn)物及氫鍵數(shù)目計算(1)DNA水解產(chǎn)物：初步水解產(chǎn)物是脫氧核苷酸，徹底水解產(chǎn)物是磷酸、脫氧核糖和含氮堿基。(2)氫鍵數(shù)目計算：若堿基對為n，則氫鍵數(shù)為2n3n，若已知A有m個，則氫鍵數(shù)為3nm。記憶竅門借圖記憶“五四三二一”五：五種元素：C、H、O、N、P四：四種堿基對應四種脫氧核苷酸三：三種物質(zhì)：、 、二：兩條脫氧核苷酸長鏈(堿基對有A與T、G與C兩種配對方式)一：一種空間結(jié)構(gòu)：規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)師說一語破天機本考點高考命題多以選擇題形式出現(xiàn)，考查概念、特點等基礎知識較常見，試題難度小，命題頻率低。提醒考生要關注堿基互補配對相關的計算，未必不考。選題典型中選秀例1：2013石家莊質(zhì)檢一如圖為DNA分子的結(jié)構(gòu)示意圖，對該圖的正確描述是()A和相間排列，構(gòu)成了DNA分子的基本骨架B構(gòu)成胞嘧啶脫氧核苷酸C當DNA復制時，DNA連接酶催化的形成DDNA分子中依次代表A、G、C、T破題分層揭秘密(一)明確解題思路結(jié)構(gòu)圖中分別表示磷酸、脫氧核糖、胞嘧啶。磷酸和脫氧核糖的相間排列構(gòu)成了DNA分子的基本骨架。圖中不是同一個脫氧核苷酸分子的成分，其中磷酸是上面一個脫氧核苷酸的組成成分。是氫鍵，在DNA復制時，當DNA聚合酶把脫氧核苷酸連接在一起后，堿基之間的氫鍵不需要酶的催化作用就可以形成。根據(jù)堿基互補配對原則，DNA分子中依次代表A、G、C、T。(二)完美答案D1. 有關DNA的堿基計算根據(jù)AT、GC，圖示如下：鏈AGCTTCCm鏈TCGAAGGm2. 有關DNA復制的計算DNA的復制為半保留復制，一個DNA分子復制n次，則有(1)子代DNA分子數(shù)為：2n個含有親代鏈的DNA分子數(shù)為：2個。不含有親代鏈的DNA分子數(shù)為(2n2)個。(2)子代脫氧核苷酸鏈數(shù)為：2n1條親代脫氧核苷酸鏈為：2條。新合成的脫氧核苷酸鏈為：(2n12)條。(3)消耗的脫氧核苷酸數(shù)若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，經(jīng)過n次復制需要消耗該脫氧核苷酸數(shù)為m(2n1)個。第n次復制所需該脫氧核苷酸數(shù)為m2n1。DNA分子復制n次后的計算將含有15N的DNA分子放在含有14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，復制n次，則(1)含14N的DNA有2n個，只含14N的DNA有(2n2)個，做題時應看準是“含”還是“只含”。(2)復制n次，含15N的DNA始終是2個，占總DNA數(shù)的比例是2/2n。(3)子代DNA分子的鏈中，總鏈數(shù)為2n22n1 條。模板鏈始終是2條。做題時，應看準是“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”。師說一語破天機本考點是高考重點考查的內(nèi)容之一。從高考試題來看，考查DNA的復制主要涉及DNA復制過程中的變化、特點，與細胞增殖、遺傳和變異等的關系，DNA的復制與其他生理過程(如轉(zhuǎn)錄、翻譯等)的區(qū)別等。選題典型中選秀例2：2012福建高考，5雙脫氧核苷酸常用于DNA測序，其結(jié)構(gòu)與脫氧核苷酸相似，能參與DNA的合成，且遵循堿基互補配對原則。DNA合成時，在DNA聚合酶作用下，若連接上的是雙脫氧核苷酸，子鏈延伸終止；若連接上的是脫氧核苷酸，子鏈延伸繼續(xù)。在人工合成體系中，有適量的序列為GTACATACATG的單鏈模板、胸腺嘧啶雙脫氧核苷酸和4種脫氧核苷酸。則以該單鏈為模板合成出的不同長度的子鏈最多有()A. 2種 B. 3種 C. 4種 D. 5種破題分層揭秘密(一)明確解題思路本題主要考查DNA的復制過程和獲取信息的能力。在人工合成體系中，以序列為GTACATACATG的單鏈模板在適宜的條件下根據(jù)堿基互補配對原則合成子鏈，而且由題意可知胸腺嘧啶雙脫氧核苷酸可以使子鏈延伸終止。根據(jù)堿基互補配對原則可得子鏈種類如下：CAT、 CATGT、 CATGTAT、 CATGTATGT、CATGTATGTAC一共5種。破題分層揭秘密(一)明確解題思路本題主要考查DNA的復制過程和獲取信息的能力。在人工合成體系中，以序列為GTACATACATG的單鏈模板在適宜的條件下根據(jù)堿基互補配對原則合成子鏈，而且由題意可知胸腺嘧啶雙脫氧核苷酸可以使子鏈延伸終止。根據(jù)堿基互補配對原則可得子鏈種類如下：CAT、 CATGT、 CATGTAT、 CATGTATGT、CATGTATGTAC一共5種。(二)完美答案D說說生物實驗 【選題熱考秀】DNA的復制方式為半保留復制，但在探究DNA復制方式的過程中，有人提出其復制方式為全保留復制，請用同位素標記法驗證其復制方式。驗證過程：1用放射性同位素標記大腸桿菌(1)若用14N標記大腸桿菌(普通大腸桿菌無放射性)，得到14N/14N的DNA分子，將該DNA分子離心處理，離心后位于試管的上部，即輕帶(如圖1)。(2)若用放射性同位素15N標記大腸桿菌，得到15N/15N的DNA分子，將該DNA分子離心處理，離心后位于試管的下部，即重帶(如圖2)。(3)若大腸桿菌的DNA分子中一條鏈被14N標記，另一條鏈被15N標記，離心處理后將會位于試管的中部，即中帶(如圖3)。2追蹤DNA的復制方式(1)將親代含14N的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含15N的培養(yǎng)基上增殖一代。(2)將親代含15N的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上增殖一代。分別對上述培養(yǎng)得到的大腸桿菌離心處理。3結(jié)果分析(1)若DNA的復制方式為全保留復制，則離心后出現(xiàn)如圖4所示，即1/2重帶和1/2輕帶。(該復制方式實際上是不存在的)(2)若DNA的復制方式為半保留復制，則離心后出現(xiàn)如圖5所示，即全部為中帶。拓展(1)若DNA復制方式為全保留復制，讓繁殖一代的DNA在含14N的培養(yǎng)基上再繁殖一代，則子二代的DNA如何分布？提示1/4重和3/4輕。分析再繁殖一代后共產(chǎn)生4個DNA分子，其中一個DNA分子為親代，均含15N，其余三個DNA分子是新產(chǎn)生的，兩條鏈均含14N。(2)若DNA復制方式為半保留復制，讓繁殖一代的DNA在含14N的培養(yǎng)基上再繁殖一代，則子二代的DNA如何分布？提示1/2中和1/2輕。分析再繁殖一代后共產(chǎn)生4個DNA分子，其中兩個DNA分子一條鏈含15N，另一條鏈含14N，另外兩個DNA分子的兩條鏈均含14N。 【備考角度說】No.1角度：同位素示蹤法是利用放射性示蹤劑，對研究對象進行標記的微量分析方法。No.2角度：方法應用(1)標記某元素，追蹤其轉(zhuǎn)移途徑。如研究光合作用過程中原子的轉(zhuǎn)移軌跡。(2)標記化合物標記特征元素，探究化合物的作用。如用32P和35S分別標記T2噬菌體中的DNA和蛋白質(zhì)，探究生物的遺傳物質(zhì)。標記特征化合物，探究詳細的生理過程。如研究分泌蛋白的合成和分泌過程。No.3角度：實例分析實驗目的實驗目的標記物標記物標記物轉(zhuǎn)移情況標記物轉(zhuǎn)移情況實驗結(jié)論實驗結(jié)論 驗證驗證DNA的的復制方式復制方式親代雙親代雙鏈用鏈用15N標記標記親代親代DNA子一子一代代DNA的一條鏈的一條鏈含含15NDNA的復制方的復制方式為半保留復式為半保留復制制研究分泌蛋研究分泌蛋白的合成和白的合成和分泌過程分泌過程3H核糖體核糖體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體高爾基體細細胞膜胞膜各種細胞器既各種細胞器既有明確的分有明確的分工，相互之間工，相互之間又協(xié)調(diào)配合又協(xié)調(diào)配合看看考場答卷選題來自閱卷現(xiàn)場2010北京理綜，30科學家以大腸桿菌為實驗對象，運用同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心方法進行了DNA復制方式的探索實驗，實驗內(nèi)容及結(jié)果見下表。組別組別1組組2組組3組組4組組培養(yǎng)液中唯一氮源培養(yǎng)液中唯一氮源14NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl14NH4Cl繁殖代數(shù)繁殖代數(shù)多代多代多代多代一代一代兩代兩代培養(yǎng)產(chǎn)物培養(yǎng)產(chǎn)物ABB的子的子代代B的子的子代代操作操作提取提取DNA并離心并離心離心結(jié)果離心結(jié)果僅為輕帶僅為輕帶(14N/14N)僅為重帶僅為重帶(15N/15N)僅為中帶僅為中帶(15N/14N)1/2輕帶輕帶(14N/14N) 1/2中帶中帶(15N/14N)請分析并回答下列問題。(1)要得到DNA中的N全部被放射性標記的大腸桿菌B，必須經(jīng)過 批注1代培養(yǎng)，且培養(yǎng)液中的是 唯一氮源。(2)綜合分析本實驗的DNA離心結(jié)果，第 批注2組結(jié)果對得到結(jié)論起到了關鍵作用，但需把它與第 組和第 組的結(jié)果進行比較，才能說明DNA分子的復制方式是 。(3)分析討論：若子代DNA的離心結(jié)果為“輕”和“重”兩條密度帶信息3，則“重帶”DNA來自于 ，據(jù)此可判斷DNA分子的復制方式不是 復制。若將子代DNA雙鏈分開后再離心信息4，其結(jié)果 批注3(選填“能”或“不能”)判斷DNA的復制方式。若在同等條件下將子代繼續(xù)培養(yǎng)，子n代DNA離心的結(jié)果信息5是：密度帶的數(shù)量和位置 批注4，放射性強度發(fā)生變化的是 帶。若某次實驗的結(jié)果中，子代DNA的“中帶”比以往實驗結(jié)果的“中帶”略寬信息6，可能的原因是新合成DNA單鏈中的N尚有少部分為 。標準答案(1)多15N(或15NH4Cl)(2)312半保留復制(3)B半保留不能沒有變化輕15N一覽名師語錄通過同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心實驗來考查DNA的復制是常見的考查形式。由于DNA的復制方式為半保留復制，所以一個親代DNA復制n代后：含模板鏈的子代DNA有2個；全部的子代DNA都含新鏈；沒有子代DNA只含模板鏈。只含新鏈的子代DNA有2n2個。審題抓關鍵詞信息1可知若要DNA中的N全部為15N，須在15N培養(yǎng)基中多代培養(yǎng)。信息2可知B的子代DNA中一條鏈含15N，一條鏈含14N，含15N的鏈為模板鏈，14N的鏈為新鏈，說明DNA為半保留復制。信息3可知子一代DNA有兩種：一種為含15N，另一種只含14N，這種復制方式應為全保留復制，據(jù)表2組可知只含15N的DNA來自B。信息4可推知子代DNA的單鏈情況，不能得到子代DNA的種類。故不能判斷DNA復制方式。信息5據(jù)DNA的半保留復制特點可知，子n代DNA仍為14N/15N，14N/14N兩種，密度帶的數(shù)量和位置不變。隨復制代數(shù)增多，14N/14N的子代DNA增多。信息6可知新合成的DNA單鏈中尚有少部分15N所致。答題名師批閱批注1審題不清，沒有審清2組信息。批注2由于沒有認真分析表中信息，沒有認識到3組結(jié)果比4組結(jié)果能更好說明DNA分子的半保留復制。批注3由于對“半保留復制”理解有誤，導致答錯。批注4知識運用不熟練，不能運用半保留復制的特點，準確的推測子n代DNA的情況。隨堂對點練習1.2012山東高考，5假設一個雙鏈均被32P標記的噬菌體DNA由5000個堿基對組成，其中腺嘌呤占全部堿基的20%，用這個噬菌體侵染只含31P的大腸桿菌，共釋放出100個子代噬菌體。下列敘述正確的是()A該過程至少需要3105個鳥嘌呤脫氧核苷酸 B噬菌體增殖需要細菌提供模版、原料和酶等C含32P與只含31P的子代噬菌體的比例為1 49 D該DNA發(fā)生突變，其控制的性狀即發(fā)生改變答案：C解析：本題綜合考查運用DNA的結(jié)構(gòu)、復制、病毒增殖及其特點進行數(shù)據(jù)計算、性狀分析。DNA為半保留復制，則雙鏈含32P的DNA分子放在只含31P的大腸桿菌內(nèi)復制形成的子代100個DNA中，應有2個既含有32P，也含有31P，其他98個只含有31P，因此含有32P與只含有31P的子代噬菌體之比為2 98；根據(jù)堿基互補配對知該DNA含有的堿基G為50002(100%20%2)23000，且親代鏈在復制中保留，則需要的鳥嘌呤脫氧核苷酸至少為(1001)該DNA含有的堿基G的數(shù)目297000； 噬菌體增殖過程以自身的遺傳物質(zhì)為模板，利用宿主細胞的原料和場所合成子代噬菌體；由于密碼子的簡并性(一種氨基酸可以對應幾種密碼子)、性狀與環(huán)境的關系等原因存在，基因突變不一定使性狀發(fā)生改變。2. 高考題改編有人將不含放射性的大腸桿菌DNA放在含有3H胸腺嘧啶的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，給以適當?shù)臈l件，讓其進行復制，得到圖甲所示的結(jié)果。乙圖為真核生物染色體上DNA分子復制過程示意圖。下列對甲圖和乙圖的分析，錯誤的是()A甲圖說明，原核細胞的DNA復制從起點開始雙向進行B乙圖說明，真核細胞的DNA復制從多個位點同時開始C甲、乙兩圖中DNA分子復制都是邊解旋邊雙向復制的D乙圖所示真核生物的這種復制方式提高了復制速率答案：B解析：從甲圖中不難看出DNA復制的雙向性。從乙圖中不難看出真核細胞DNA分子復制的特點：(1)多起點復制；(2)邊解旋邊復制；(3)雙向復制。這些特點有利于提高復制效率。復制過程中需要解旋酶、DNA聚合酶等的參與。B項的錯誤在于“同時開始”，從圖中三個位點已經(jīng)完成的復制長度看，三者并不是同時開始的。3. 如圖表示在人體細胞核中進行的某一生命過程，據(jù)圖分析，下列說法正確的是()A該過程共涉及8種核苷酸B在不同組織細胞中該過程的產(chǎn)物不同C該過程需要解旋酶和RNA聚合酶D該過程涉及堿基互補配對和ATP的消耗答案：D解析：由圖可知，該過程為DNA復制，共涉及4種核苷酸；由于DNA復制時的模板相同，在不同組織細胞中產(chǎn)生的DNA相同；該過程需要解旋酶和DNA聚合酶。4. 2012安徽合肥3月質(zhì)檢5BrU(5溴尿嘧啶)既可以與A配對，又可以與C配對。將一個正常的具有分裂能力的細胞，接種到含有A、G、C、T、5BrU的適宜培養(yǎng)基上，至少需要經(jīng)過幾次復制后，才能實現(xiàn)細胞中某DNA分子某位點上堿基對從TA到CG的替換？()A. 2次B. 3次 C. 4次 D. 5次答案：B解析：DNA復制過程中需遵循堿基互補配對原則，A與T配對，G與C配對，由于加入5BrU，根據(jù)題意，5BrU既可以與A配對，又可以與C配對，以其中一條鏈為例，由T到C，至少必需經(jīng)過TAUC，所以選B。5. 金版原創(chuàng)如圖為DNA的復制圖解，請據(jù)圖回答下列問題。(1)DNA復制發(fā)生在_期，過程稱為_，中的子鏈是_，過程必須遵循_原則，子代DNA分子中只有一條鏈來自親代DNA分子，由此說明DNA的復制具有_特點。(2)將一個細胞的DNA用15N標記，放入含14N的4種脫氧核苷酸培養(yǎng)液中，連續(xù)分裂4次，問：含14N的DNA細胞占總細胞數(shù)的_，只含14N的DNA細胞占總細胞數(shù)的_，含15N的DNA細胞占總細胞數(shù)的_，只含15N的DNA細胞占總細胞數(shù)的_。(3)已知原來DNA中有100個堿基對，其中A 40個，復制4次，在復制過程中將需要_個游離的胞嘧啶脫氧核苷酸參加。答案：(1)有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期解旋、堿基互補配對半保留復制(2)100%87.5%12.5%0(3)900解析：(1)DNA的復制發(fā)生在有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期，復制時首先進行解旋，然后按照堿基互補配對原則合成子鏈。DNA分子復制產(chǎn)生的子代DNA分子中各有一條母鏈和一條子鏈，且子鏈與母鏈互補，這種復制方式是半保留復制。(2)一個DNA分子復制4次產(chǎn)生16個DNA分子，親代DNA分子被15N標記，利用14N脫氧核苷酸連續(xù)復制4次，產(chǎn)生的子代DNA分子情況為： 2個DNA分子含15N14N,14個DNA分子只含14N，沒有只含15N的DNA分子。故含14N的DNA細胞占總細胞數(shù)的100%，只含14N的占87.5%，含15N的占12.5%，沒有只含15N的DNA細胞。(3)DNA分子中共有100個堿基對200個堿基。A40個，T40個，GC60個，復制4次需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸(241)60900個。限時規(guī)范特訓