高考生物一輪復(fù)習(xí)課件：必修2 第3章 基因的本質(zhì) 第2、3、4節(jié) DNA分子的結(jié)構(gòu) 復(fù)制基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段課件 新人教版必修3

第2、3、4節(jié) DNA分子的結(jié)構(gòu)復(fù)制 基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段答案：答案： 沃沃森和克里克森和克里克 脫氧核苷酸脫氧核苷酸 A、T、C、G 答案： 反向平行 脫氧核糖 磷酸 堿基 氫鍵 堿基互補配對原則 答案：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 4種)答案： 堿基互補配對 堿基互補配對 雙螺旋結(jié)構(gòu) 間期 減數(shù)第一次分裂 DNA分子的兩條鏈 4種游離的脫氧核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶 答案： 2個 邊解旋邊復(fù)制 雙螺旋結(jié)構(gòu) 堿基互補配對原則 連續(xù)性 基因突變 議一議：DNA復(fù)制的場所有哪些？如何證明DNA分子的半保留復(fù)制？答案：(1)DNA復(fù)制的場所：真核細(xì)胞：細(xì)胞核、線粒體、葉綠體。原核細(xì)胞：擬核、細(xì)胞質(zhì)(如質(zhì)粒的復(fù)制)。(2)用同位素示蹤法和離心技術(shù)可證明DNA分子的半保留復(fù)制。 答案： 遺傳效應(yīng) 多 遺傳信息 排列順序 堿基排列順序 特定的排列 DNA歸納：你是否能用圖解的形式表示染色體、DNA、基因、蛋白質(zhì)及性狀的關(guān)系。答案： 1DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)(選學(xué))(人民教育版) 2基因的現(xiàn)代含義(中國地圖版)在認(rèn)識基因功能的同時，人們還在不斷地探索基因的化學(xué)本質(zhì)和結(jié)構(gòu)特點。傳統(tǒng)觀點認(rèn)為每一個結(jié)構(gòu)基因是一段連續(xù)的DNA序列，一定的DNA序列對應(yīng)著一定的氨基酸序列。后來人們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)真核生物的基因的編碼序列在DNA分子上不是連續(xù)排列的，而是被不編碼的序列隔開，稱為斷裂基因。其中的編碼序列稱為外顯子，非編碼序列稱為內(nèi)含子。斷裂基因往往有一些交替存在的內(nèi)含子和外顯子結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的基因概念認(rèn)為基因是互不沾染、單個分離的實體。但是，在許多原核生物和一些真核生物中卻發(fā)現(xiàn)有兩個基因共用一段重疊的核苷酸序列的現(xiàn)象，這就是重疊基因。絕大多數(shù)基因在染色體上的位置是固定的，但有些基因在染色體上的位置可以移動，這類基因稱為可動基因，也叫做轉(zhuǎn)座因子?？梢酝ㄟ^某種方式從一個位置轉(zhuǎn)移到另外一個位置。 1. 某一個被15N標(biāo)記的DNA分子(0代)轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)(復(fù)制)n代后，請進行結(jié)果分析。【提示】 結(jié)果如下表：DNA的分子總數(shù)：2n2原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)和真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)有何不同？【提示】 基因都是由編碼區(qū)(編碼氨基酸)和非編碼區(qū)(調(diào)控編碼區(qū)表達(dá)的核苷酸序列)組成，在編碼區(qū)上游的非編碼區(qū)中最重要的部位是與RNA聚合酶的結(jié)合位點。原核基因的編碼區(qū)是連續(xù)的，而真核基因的編碼區(qū)是間隔的、不連續(xù)的，由編碼氨基酸的外顯子和不具編碼作用的內(nèi)含子組成，因此在基因結(jié)構(gòu)中直接編碼氨基酸的核苷酸序列占的比例很小。 1DNA分子的結(jié)構(gòu)DNA分子的組成 2平面結(jié)構(gòu)與空間結(jié)構(gòu)(1)配對的堿基，A與T之間形成兩個氫鍵，G與C之間形成三個氫鍵。CG比例越大，DNA結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定；(2)脫氧核苷酸聚合形成長鏈的過程中產(chǎn)生水，即脫氧核苷酸DNAH2O；(3)DNA分子結(jié)構(gòu)可簡記為5種元素，4種堿基(脫氧核苷酸)，3種小分子，2條長鏈，1個雙螺旋；(4)每個DNA片段中，游離的磷酸基團有2個；(5) 之間的數(shù)量關(guān)系1 1 1；(6)和之間的化學(xué)鍵為磷酸二酯鍵，用限制性內(nèi)切酶處理可切斷，用DNA連接酶處理可連接；(7)之間的化學(xué)鍵為氫鍵，可用解旋酶斷裂，也可加熱斷裂；(8)每個脫氧核糖連接著2個磷酸，分別在3號、5號碳原子上相連接；(9)若堿基對為n，則氫鍵數(shù)為2n3n之間，若已知A有m個，則氫鍵數(shù)為3nm。 3堿基互補配對原則及其推論 (1)堿基互補配對原則是指在DNA分子形成堿基對時， A一定與T配對，G一定與C配對的一一對應(yīng)關(guān)系。 (2)推論： 規(guī)律一：一個雙鏈DNA分子中，AT、CG、AG CT，即嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)。 規(guī)律二：在雙鏈DNA分子中，互補的兩堿基和(如AT或 CG)占全部堿基的比值等于其任何一條單鏈中該種堿基比例的比值，且等于其轉(zhuǎn)錄形成的mRNA中該種比例的比值。規(guī)律三：在DNA雙鏈中一條單鏈的 的值與另一條互補單鏈的 的值互為倒數(shù)關(guān)系。規(guī)律四：DNA雙鏈中，一條單鏈的 的值，與另一條互補鏈的 的值是相等的，也與整個DNA分子中的的值是相等的。綜合規(guī)律三四可簡記為“補則等，不補則倒”4DNA分子的特性(1)穩(wěn)定性：空間結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定。位于外側(cè)的基本骨架一定是由磷酸和脫氧核糖交替連接形成的，不會改變；兩條鏈間的堿基互補配對方式穩(wěn)定不變，總是A與T、G與C配對。堿基對及其側(cè)鏈基團對維持DNA分子的空間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定有著重要的作用。(2)多樣性：不同的DNA分子中脫氧核苷酸的數(shù)目有差異，排列順序多種多樣。若某一個DNA分子由n個堿基對構(gòu)成，則可代表的遺傳信息就有4n種。(3)特異性：每一種DNA分子都有特定的堿基對排列順序，代表了特定的遺傳信息。 1在DNA分子的一條單鏈中，相鄰的堿基A與T是通過下列哪種結(jié)構(gòu)連接起來的()A氫鍵B脫氧核糖磷酸脫氧核糖C肽鍵D磷酸脫氧核糖磷酸解析：組成DNA分子的基本單位是脫氧核苷酸，1分子脫氧核苷酸由1分子磷酸，1分子含氮堿基和1分子脫氧核糖組成，其連接方式如圖所示：含氮堿基連接在脫氧核糖的“1”號碳原子上，因此DNA單鏈中，相鄰堿基的連接應(yīng)含有兩個脫氧核糖，應(yīng)選B。答案：B 2下列對雙鏈DNA分子的敘述，哪項是不正確的()A若一條鏈G的數(shù)目為C的2倍，則另一條鏈G的數(shù)目為C 的0.5倍B若一條鏈A和T的數(shù)目相等，則另一條鏈A和T的數(shù)目也相等C若一條鏈的A T G C1 2 3 4，則另一條鏈相應(yīng)堿基比為2 1 4 3D若一條鏈的G T1 2，另一條鏈的C A2 1解析：根據(jù)堿基互補配對原則，在DNA雙鏈分子中，A1T2，T1A2，G1C2，C1G2，所以A、B、C項都是正確的。而D項中，若一條鏈的G T1 2，另一條鏈C A2 1是錯誤的，C A1 2才是正確的。答案：D 1DNA分子的復(fù)制概念以親代DNA分子為模板合成子代DNA的過程時期體細(xì)胞：有絲分裂的間期原始生殖細(xì)胞：減數(shù)第一次分裂的間期條件模板：親代DNA分子的2條鏈原料：4種游離的脫氧核苷酸能量：ATP酶：解旋酶、DNA聚合酶等合成子鏈合成子鏈母鏈、子鏈組成雙螺旋結(jié)構(gòu)過程邊解旋邊復(fù)制：解旋合成子鏈 母鏈、子鏈組成雙螺旋結(jié)構(gòu)特點半保留復(fù)制：新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈(模板鏈)結(jié)果一個DNA分子形成了兩個DNA分子意義保持了遺傳信息的連續(xù)性特別提醒：復(fù)制的準(zhǔn)確性取決于DNA獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供精確模板。堿基互補配對原則保證復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進行。復(fù)制簡記：“1個主要場所(細(xì)胞核)，2種時期，3步過程，4個條件”。單鏈上的磷酸二酯鍵，可以被限制性內(nèi)切酶切斷，也可用DNA連接酶復(fù)原。堿基對之間的氫鍵，可用解旋酶斷開，也可升溫斷裂，適宜條件下可自動復(fù)原。2DNA分子復(fù)制問題的有關(guān)計算若取一個全部被15N標(biāo)記的DNA分子(0代)。轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)(復(fù)制)若干代，其結(jié)果分析如下表：世代DNA分子的特點DNA中脫氧核苷酸的特點分子總數(shù)細(xì)胞中的DNA分子離心后在試管中的位置不同DNA分子占全部DNA分子之比鏈總數(shù)不同脫氧核苷酸鏈占全部鏈之比只含15N的分子含14N、15N的雜種分子只含14N的分子含15N的鏈含14N的鏈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個，只含14N的有(2n2)個，做題時應(yīng)看準(zhǔn)是“含”還是“只含”。無論復(fù)制多少次，含15N的DNA分子始終是2個，占總數(shù)比例為 子代DNA分子的鏈中：總鏈數(shù)2n22n1條。含15N的鏈?zhǔn)冀K是2條，占總數(shù)比例 。做題時，應(yīng)看準(zhǔn)是“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(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(fù)制需要消耗游離的該脫氧核苷酸m(2n1)個。3在進行基因工程時，已經(jīng)得到一個目的基因 要人工復(fù)制，使數(shù)量增多，需要的復(fù)制條件是()CTAGGGC或GATCCCG模板鏈含A、U、C、G堿基的核苷酸含A、T、C、G堿基的核苷酸核糖脫氧核糖酶ATP磷酸蛋白質(zhì)A BC D解析：DNA復(fù)制需要模板、原料、能量和酶等基本條件。答案：D 4(2010濱州模擬)某DNA分子共有a個堿基，其中含胞嘧啶m個，則該DNA分子復(fù)制3次需要游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為()A7(am) B8(am)C D8(2am)解析：本題考查DNA分子中堿基計算和DNA復(fù)制特點，即半保留復(fù)制。第一步計算出該DNA分子中胸腺嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目：CT ，Cm，所以T m；第二步計算出連續(xù)復(fù)制3次所需的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目：(231) 7 。答案：C關(guān)系內(nèi)容基因與脫氧核苷酸基因的基本組成單位是脫氧核苷酸，基因中脫氧核苷酸的排列順序稱為遺傳信息基因與DNA基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，每個DNA分子上有很多個基因基因與染色體基因在染色體上呈線性排列，染色體是基因的主要載體圖示特別提醒：對于真核細(xì)胞來說，染色體是基因的主要載體；線粒體和葉綠體也是基因的載體。對于原核細(xì)胞來說，擬核中的DNA分子或者質(zhì)粒DNA均是裸露的，沒有與蛋白質(zhì)一起構(gòu)成染色體。 5對染色體、DNA、基因三者關(guān)系的敘述中，錯誤的是()A每條染色體上含有一個或兩個DNA，DNA分子上含有 多個基因B都能復(fù)制、分離和傳遞，且三者行為一致C三者都是生物細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)D在生物的傳宗接代中，染色體的行為決定著DNA和基因的行為解析：染色體中的蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。答案：C 【例1】根據(jù)DNA分子結(jié)構(gòu)模式圖，回答下列問題：(1)分析這種結(jié)構(gòu)的主要特點：DNA分子的基本骨架是由_和_交替連接而成。DNA分子兩條鏈上的堿基通過_連接成堿基對，并且遵循_原則。而且_堿基對越多，DNA分子結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。(2)_決定了該DNA分子的特異性，DNA分子中堿基對的排列順序的千變?nèi)f化，決定了DNA分子結(jié)構(gòu)的_。本題考查對DNA分子結(jié)構(gòu)及其特性的理解。答案：(1)磷酸脫氧核糖氫鍵堿基互補配對C與G(2)堿基對的特定的排列順序多樣性【例2】(2009江蘇卷，12)如圖為真核生物染色體上DNA分子復(fù)制過程示意圖，有關(guān)敘述錯誤的是()A圖中DNA分子復(fù)制是從多個起點同時開始的B圖中DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的C真核生物DNA分子復(fù)制過程需要解旋酶D真核生物的這種復(fù)制方式提高了復(fù)制速率思路點撥：本題以DNA的復(fù)制知識為背景，主要考查考生獲取信息的能力。由圖可看出，此段DNA有三個復(fù)制起點，但多個復(fù)制起點并不是同時開始復(fù)制的；由圖中的箭頭方向可知，DNA分子是雙向復(fù)制的；半保留復(fù)制的模式可以保持前后代的遺傳穩(wěn)定性，多起點復(fù)制可以大大提高了復(fù)制效率；DNA分子復(fù)制過程需要解旋酶、DNA聚合酶等的催化。自主解答：自主解答：_答案：答案：A命題探新：DNA復(fù)制起始點問題，在中學(xué)教材中并沒有涉及。本題背景來源于高校教材，旨在考查考生獲取信息的能力。命題的新穎之處，在于巧妙地在中學(xué)教材和大學(xué)教材中成功地鋪架起一座橋梁，使考生應(yīng)用已有的知識，結(jié)合圖示信息就可以正確作答，可謂題在書外，又在書內(nèi)?！纠?】某雙鏈DNA分子含有400個堿基，其中一條鏈上A T G C1 2 3 4。則有關(guān)該DNA分子的敘述，錯誤的是()A該DNA分子的一個堿基改變，不一定會引起子代性狀的改變B該DNA分子連續(xù)復(fù)制兩次，需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸 180個C該DNA分子中4種含氮堿基A T G C3 3 7 7D該DNA分子中的堿基排列方式共有4200種思路點撥：由于密碼子具有簡并性，該DNA分子的一個堿基改變，不一定會引起子代性狀的改變。該DNA分子中一條鏈上A T G C1 2 3 4，因此整個DNA分子中AT的比例是3/10，根據(jù)堿基互補配對原則，A和T所占的比例均是15%，整個DNA分子共有A60個，該DNA分子連續(xù)復(fù)制兩次，得到4個DNA分子，其中共需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸180個。同理可推，整個DNA分子中G和C所占比例均是35%，該DNA分子中4種含氮堿基A T G C3 3 7 7。含400個堿基的DNA在不考慮每種堿基比例關(guān)系的情況下，可能的堿基排列式共有4200種，但因該DNA堿基數(shù)是比例已確定，故堿基排列方式肯定少于4200種。自主解答：自主解答：_答案：答案：DDNA復(fù)制方式的探究探究DNA復(fù)制是半保留復(fù)制還是全保留復(fù)制，可用同位素標(biāo)記技術(shù)和離心處理技術(shù)，根據(jù)復(fù)制后DNA分子在試管中的位置即可確定復(fù)制方式。 【例】(實驗設(shè)計)某校一個生物活動小組要進行研究性學(xué)習(xí)。對生 物學(xué)史上的經(jīng)典實驗進行驗證，也是研究性學(xué)習(xí)的內(nèi)容之一。 這個小組借助某大學(xué)的實驗設(shè)備，對有關(guān)DNA復(fù)制的方式進行探索，有人認(rèn)為DNA是全保留復(fù)制，也有人認(rèn)為DNA是半保 留復(fù)制。為了證明這兩種假設(shè)，這個小組設(shè)計了下列實驗程 序，請完成實驗并對結(jié)果進行預(yù)測。(1)實驗步驟：第一步：在氮源為14N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為14NDNA；在氮源為15N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為15NDNA。用某種離心方法分離得到的結(jié)果如上圖所示，其DNA分別分布在輕帶和重帶上。第二步：將親代大腸桿菌(含15N)轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上繁殖一代()。請分析：如果DNA位于_帶位置，則是全保留復(fù)制；如果DNA位于_帶位置，則是半保留復(fù)制。第三步：為了進一步驗證第二步的推測結(jié)果，將親代大腸桿菌(含15N)轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上再連續(xù)繁殖一代()。請分析：如果DNA位于_帶位置，則是全保留復(fù)制；如果DNA位于_帶位置，則是半保留復(fù)制。(2)有人提出：第一代()的DNA用解旋酶處理后再離心，就能直接判斷DNA的復(fù)制方式，如果輕帶和重帶各占 ，則一定為半保留復(fù)制。你認(rèn)為這同學(xué)說法是否正確？_。原因是_。思路點撥：如果DNA的復(fù)制方式為全保留復(fù)制，則一個親代15N15N的DNA分子的兩個子代DNA分子是：一個15N15N，一個14N14N，其在離心管中分布的位置是一半在輕帶、一半在重帶；如果DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，則一個親代15N15N的DNA分子的兩個子代DNA分子都是15N14N，其在離心管中分布的位置全部在中帶。自主解答：_ 答案：(1)1/2重和1/2輕全中1/4重和3/4輕1/2中和1/2輕(2)不正確無論半保留復(fù)制還是全保留復(fù)制，如果研究DNA鏈的情況，結(jié)果是一致的，無法區(qū)分