高三生物第一輪復習 第3章 第2-4節(jié) DNA的分子結構、復制 基因是有遺傳效應的DNA片段課件 新人教版必修2.ppt

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第2節(jié) DNA分子的結構 第3節(jié) DNA的復制 第4節(jié) 基因是有遺傳效應的DNA片段,【知識梳理】 一、DNA分子的結構 1.化學組成： (1)元素組成：______________。 (2)基本單位：___________,_________ 含氮堿基：___________ 磷酸,,脫氧核糖,A、T、G、C,C、H、O、N、P,脫氧核苷酸,2.平面結構： (1)基本骨架：_______________交替連接而成的反向平行長鏈。 (2)內側：堿基對 遵循_____________原則。 3.空間結構：規(guī)則的_______結構。,A=__(或__=A) __≡C(或C≡__),,,T,T,G,G,磷酸、脫氧核糖,堿基互補配對,雙螺旋,二、DNA的復制 1.概念：以________為模板，合成________的過程。 2.時間：_______________________________________。,親代DNA,子代DNA,有絲分裂的間期或減數(shù)第一次分裂前的間期,3.過程：,能量,解旋,兩條螺旋的雙鏈,母鏈,脫氧核苷酸,DNA聚合酶,堿基互補配對,雙螺旋結構,4.特點：_____________。 5.方式：___________。 6.結果：形成兩個完全相同的DNA分子。 7.意義：將_________從親代傳給子代，保持了_________的連續(xù)性。,邊解旋邊復制,半保留復制,遺傳信息,遺傳信息,三、基因是有遺傳效應的DNA片段 1.基因、染色體、DNA的關系： (1)基因與染色體的關系：基因在染色體上呈_____排列。 (2)染色體與DNA的關系：染色體主要由DNA和蛋白質構成。 (3)基因與DNA的關系：基因的本質是有_________的DNA片段，一個 DNA上有_____個基因。 (4)基因與堿基的關系：遺傳信息蘊藏在________的排列順序之中， 構成基因的堿基數(shù)_____(填“大于”“小于”或“等于”)DNA分子 的堿基總數(shù)。,線性,遺傳效應,許多,4種堿基,小于,2.將代表下列結構的字母填入圖中的相應橫線上： a.染色體 b.DNA c.基因 d.脫氧核苷酸,d,c,b,a,【小題快練】 1.考題診斷： (1)(2014江蘇高考T4C)富蘭克林和威爾金斯對DNA雙螺旋結構模型 的建立也作出了巨大的貢獻。 ( ) 【分析】富蘭克林和威爾金斯提供了DNA的X射線衍射圖譜，對DNA雙 螺旋結構模型的建立作出了巨大貢獻。,√,(2)(2012江蘇高考T2C)沃森和克里克提出在DNA雙螺旋結構中嘧啶 數(shù)不等于嘌呤數(shù)。 ( ) 【分析】沃森和克里克提出DNA雙螺旋結構時依據(jù)是A和T的含量總是 相等，G和C的含量也相等，所以A+G=T+C，即嘧啶數(shù)等于嘌呤數(shù)。,,2.易錯診斷： (1)每個DNA分子中堿基數(shù)=磷酸數(shù)=核糖數(shù)。 ( ) 【分析】構成DNA的基本單位是脫氧核糖核苷酸，由磷酸、脫氧核糖 和含氮堿基構成。 (2)含有G、C堿基對比較多的DNA分子熱穩(wěn)定性較差。 ( ) 【分析】堿基對G-C之間形成三個氫鍵，而堿基對A-T之間只形成兩 個氫鍵，所以含有G、C堿基對比較多的DNA分子熱穩(wěn)定性較強。,,,(3)DNA的復制有可能出現(xiàn)“差錯”。 ( ) 【分析】在DNA復制過程中，脫氧核苷酸序列具有相對穩(wěn)定性，但也 可能發(fā)生差錯，即發(fā)生堿基對的增添、缺失或改變——基因突變。 這種穩(wěn)定性與可變性的統(tǒng)一，是生物遺傳和變異的物質基礎和根本 原因。 (4)DNA復制遵循堿基互補配對原則，新合成的DNA分子中兩條鏈均是 新合成的。 ( ) 【分析】DNA分子的復制方式為半保留復制，所以子代DNA的兩條鏈 中包含了一條母鏈和一條子鏈。,√,,3.教材研習： (必修2 P49圖3-11改編)下面對大腸桿菌DNA分子圖示的分析正確的是( ),A.圖中2是核糖，屬于五碳糖 B.圖中的堿基對3和4可能是G-C，也可能是A-T C.磷酸、五碳糖交替連接構成基本骨架 D.1、2、3構成了一個完整的核糖核苷酸分子 【解析】選C。構成DNA的基本單位是脫氧核糖核苷酸，圖中1、2、3構成了一個完整的脫氧核苷酸分子，2是脫氧核糖；磷酸和五碳糖交替連接，排列在外側，構成基本骨架，內側的堿基通過氫鍵形成堿基對，其中G與C之間形成三個氫鍵，A與T之間形成兩個氫鍵，由此可判斷3、4只能為G-C堿基對。,4.有關DNA分子結構的敘述，正確的是( ) A.DNA分子由4種核糖核苷酸組成 B.DNA單鏈上相鄰堿基以氫鍵連接 C.堿基與磷酸基相連接 D.磷酸與脫氧核糖交替連接構成DNA鏈的基本骨架 【解析】選D。DNA分子由4種脫氧核苷酸組成；DNA雙鏈上相對應的堿基以氫鍵連接，單鏈上相鄰堿基之間通過脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖聯(lián)系起來；脫氧核糖和磷酸交替排列在外側，構成DNA鏈的基本骨架，堿基排列在內側，與脫氧核糖直接相連。,5.下列關于DNA復制的敘述，正確的是( ) A.在細胞有絲分裂間期，發(fā)生DNA復制 B.DNA通過一次復制后產(chǎn)生四個DNA分子 C.DNA雙螺旋結構全部解旋后，開始DNA的復制 D.單個脫氧核苷酸在DNA酶的作用下連接合成新的子鏈,【解析】選A。DNA的復制過程是在細胞有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期，隨著染色體的復制而完成的。DNA復制是一個邊解旋邊復制的過程，以解開的每一段母鏈為模板，在DNA聚合酶的作用下，以細胞內游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則，各自合成與母鏈互補的一段子鏈。復制結束后，一個DNA分子就形成了兩個完全相同的DNA分子。,6.下列關于基因和染色體關系的敘述，正確的是( ) A.細胞內的基因全部在染色體上 B.基因在染色體上呈線性排列 C.一條染色體上有一個基因 D.染色體就是由基因組成的 【解析】選B。線粒體和葉綠體中的DNA不在染色體上；基因在染色體上呈線性排列；一條染色體上有許多個基因；染色體是由DNA和蛋白質構成的。,【速記卡片】 1.DNA的“五、四、三、二、一”記憶法： 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：磷酸、脫氧核糖、含氮堿基 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) 一：一種空間結構——規(guī)則的雙螺旋結構,2.DNA復制的兩個必記知識點： (1)DNA復制特點：邊解旋邊復制、半保留復制。 (2)復制的“四要素”。 ①模板：DNA分子的兩條鏈。 ②原料：游離的四種脫氧核苷酸。 ③酶：解旋酶和DNA聚合酶。 ④能量：細胞呼吸產(chǎn)生的ATP。,3.基因的兩個記憶知識點： (1)基因是有遺傳效應的DNA片段。 (2)染色體是基因的主要載體。線粒體和葉綠體中也存在基因。,考點一 DNA分子的結構及相關計算 1.DNA分子的組成：,2.DNA分子結構的模式圖解讀：,(1)磷酸基團：每個DNA片段中，游離的磷酸基團有2個，分別位于DNA分子的兩端。 (2)氫鍵。 ①堿基對之間的化學鍵為氫鍵，可用解旋酶使其斷裂，也可加熱使其斷裂。 ②A與T之間靠兩個氫鍵連接，G與C之間靠三個氫鍵連接。,(3)DNA分子特性。 ①相對穩(wěn)定性：磷酸和脫氧核糖交替連接，排列在外側，構成基本骨架。 ②多樣性：堿基多種多樣的排列順序。 ③特異性：每種DNA分子都有特定的堿基排列順序，代表了特定的遺傳信息。,3.堿基互補配對原則及相關計算規(guī)律： (1)堿基互補配對原則：A一定與T配對，G一定與C配對。 (2)四個計算規(guī)律。 ①規(guī)律一：一個雙鏈DNA分子中，A=T、C=G，則A+G=C+T，即嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)。 ②規(guī)律二：在雙鏈DNA分子中，互補的兩堿基之和(如A+T或C+G)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，且等于其轉錄形成的mRNA(T換為U)中該種堿基比例的比值。,③規(guī)律三：在DNA雙鏈中，一條單鏈的 的值與其互補單鏈的 的值互為倒數(shù)關系。(不配對的堿基之和比例在兩條單鏈中 互為倒數(shù)) 提醒：在整個DNA分子中該比值等于1。 ④規(guī)律四：在DNA雙鏈中，一條單鏈的 的值，與該互補鏈的 的值是相等的，也與整個DNA分子中的 的值是相等的。 提醒：綜合規(guī)律三、四可簡記為“補則等，不補則倒”。,【高考警示】(1)DNA的水解程度不同，產(chǎn)物會不同。 DNA徹底水解產(chǎn)物是磷酸、脫氧核糖和四種含氮堿基，初步水解產(chǎn)物是四種脫氧核苷酸。 (2)相鄰的堿基在DNA分子的一條單鏈中通過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”相連接。在DNA的雙鏈之間通過“氫鍵”相連接。,【考題回訪】 1.(2014山東高考)某研究小組測定了多個不同雙鏈DNA分子的堿基組成，根據(jù)測定結果繪制了DNA分子的一條單鏈與其互補鏈、一條單鏈與其所在DNA分子中堿基數(shù)目比值的關系圖，下列正確的是( ),【解題指南】(1)圖示信息：DNA分子的一條單鏈中堿基比例與DNA分子、其互補鏈中的堿基比例關系。 (2)思維流程：DNA分子的堿基互補配對原則→一個DNA分子中A=T，C=G→計算兩條鏈的互補堿基之和的比值與非互補堿基之和的比值→曲線的橫縱坐標一一對應。,【解析】選C。本題主要考查對DNA分子堿基互補配對原則的理解。雙鏈DNA分子中，(A+C)/(T+G)一定等于1，故A項錯誤；當一條鏈中(A1+C1)/(T1+G1)=1時，其互補鏈中存在(A2+C2)/(T2+G2)=(T1+G1)/ (A1+C1)=1，B項錯誤；在DNA分子中，存在(A1+T1)/(G1+C1)= (A2+T2)/(G2+C2)=(A+T)/(G+C)，故C項正確、D項錯誤。,2.(2013上海高考)在搭建DNA分子模型的實驗中，若有4種堿基塑料片共20個，其中4個C，6個G，3個A，7個T，脫氧核糖和磷酸之間的連接物14個，脫氧核糖塑料片40個，磷酸塑料片100個，代表氫鍵的連接物若干，脫氧核糖和堿基之間的連接物若干，則( ) A.能搭建出20個脫氧核苷酸 B.所搭建的DNA分子片段最長為7個堿基對 C.能搭建出410種不同的DNA分子模型 D.能搭建出一個4個堿基對的DNA分子片段,【解析】選D。要搭建20個脫氧核苷酸，需要脫氧核糖和磷酸之間的連接物的數(shù)量為20，A錯誤；要搭建7個堿基對的DNA分子，至少需要脫氧核糖和磷酸之間的連接物(核苷酸內部和核苷酸之間)26個，B錯誤；脫氧核糖和磷酸之間的連接物14個，磷酸塑料片8個，能搭建出一個4個堿基對的DNA分子片段，C錯誤、D正確。,【加固訓練】 1.DNA的一條鏈中(A+G)/(T+C)=0.2，該比值在其互補鏈和整個DNA分子中分別是( ) A.0.4和0.6 B.5和1.0 C.0.4和0.4 D.0.6和1.0 【解析】選B。雙鏈DNA中A=T、C=G，DNA的一條鏈中(A+G)/(T+C) =0.2，則其互補鏈中(A+G)/(T+C)=5；整個DNA分子符合堿基互補配對原則，所以(A+G)/(T+C)=1，故選B。,2.如圖為DNA分子部分結構示意圖，以下敘述正確的是( ),A.DNA的穩(wěn)定性與⑤有關，生物體內解旋酶、RNA聚合酶、DNA聚合酶、逆轉錄酶等可以斷開⑤ B.④是一個胞嘧啶脫氧核苷酸 C.DNA連接酶可催化⑥或⑦鍵形成 D.A鏈、B鏈的方向相反，骨架是磷酸和脫氧核糖,【解題指南】解答本題應關注兩個方面： (1)正確識別DNA的平面結構。 (2)明確DNA結構中一個完整脫氧核苷酸的組成，如圖中的②③和其下方的磷酸基團組成一個完整的脫氧核苷酸，而不是與①組成一個完整的脫氧核苷酸。,【解析】選D。結構圖中①②③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成了DNA分子的基本骨架，A鏈、B鏈方向相反。圖中①②③不是同一個脫氧核苷酸分子的組成成分，其中①是上面一個脫氧核苷酸的組成成分。⑤是氫鍵，生物體內的解旋酶和RNA聚合酶可將其斷開，并且RNA聚合酶和DNA聚合酶及逆轉錄酶分別將核糖核苷酸、脫氧核苷酸、脫氧核苷酸連接成核苷酸鏈。DNA連接酶連接的是兩個DNA片段，形成的是⑦鍵。,3.(2015玉林模擬)艾滋病病毒屬于RNA病毒，具有逆轉錄酶，如果它決定某性狀的一段RNA中有4種堿基，其中堿基A=19%、C=26%、G=32%。則通過逆轉錄形成的雙鏈DNA中應含有堿基A( ) A.19% B.21% C.23% D.42% 【解析】選B。互補鏈中的A與該RNA中的U配對，所以A=U=1-19%-26%-32%=23%，復制后的另一條鏈中A=19%，所以雙鏈DNA中堿基A=1/2(23%+19%)=21%。,【延伸探究】逆轉錄形成的DNA分子的熱穩(wěn)定性較高，試從堿基對的角度進行解釋。 提示：該DNA分子中A+T=42%，而G+C=58%，因G與C之間形成三個氫鍵，A與T之間形成兩個氫鍵，DNA分子中堿基對G-C的比例較高，所以該DNA分子熱穩(wěn)定性較高。,考點二 DNA的復制 1.研究DNA復制的常用方法： 同位素示蹤法和離心法，常用3H、15N標記，通過離心在試管中形成不同位置的DNA條帶。,2.DNA復制的總結：,3.DNA復制過程中的數(shù)量關系： DNA復制為半保留復制，若將親代DNA分子復制n代，其結果分析如下：,(1)子代DNA分子數(shù)為2n個。 ①含有親代鏈的DNA分子數(shù)為2個。 ②不含親代鏈的DNA分子數(shù)為(2n-2)個。 ③含子代鏈的DNA有2n個。 (2)子代脫氧核苷酸鏈數(shù)為2n+1條。 ①親代脫氧核苷酸鏈數(shù)為2條。 ②新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)為(2n+1-2)條。,(3)消耗脫氧核苷酸數(shù)。 ①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(2n-1)個。 ②第n次復制所需該脫氧核苷酸數(shù)為m2n-1個。,【高考警示】 DNA分子復制相關計算的兩點提醒 將含有15N標記的1個DNA分子放在含有14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，復制n次。 (1)含14N的DNA分子有2n個，只含14N的DNA分子有(2n-2)個，做題時看準是“含”還是“只含”。 (2)子代DNA分子中，總鏈數(shù)為2n2=2n+1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)”。,【考題回訪】 1.(2015邯鄲模擬)如圖為真核細胞DNA復制過程的模式圖，據(jù)圖分析，下列相關敘述錯誤的是( ),A.由圖示得知，DNA分子復制的方式是半保留復制 B.解旋酶能使DNA雙鏈解旋，且需要消耗ATP C.從圖中可以看出合成兩條子鏈的方向是相反的 D.DNA在復制過程中先完成解旋，再復制 【解析】選D。由圖示得知，DNA分子復制的方式是半保留復制，而且是邊解旋邊復制；解旋酶能使DNA雙鏈解旋，且需要消耗ATP；從圖中可以看出合成兩條子鏈的方向是相反的。,2.(2015長沙模擬)下圖為真核生物染色體上DNA分子復制過程示意圖，有關敘述錯誤的是( ) A.圖中DNA分子復制是從多個起點同時開始的 B.圖中DNA分子復制是邊解旋邊雙向復制的 C.真核生物DNA分子復制過程需要解旋酶 D.真核生物的這種復制方式提高了復制速率,【解析】選A。從圖中能看出有多個復制起點，但并不是同時開始，所以A錯誤。圖中DNA分子復制是邊解旋邊雙向復制的，真核生物DNA分子復制過程需要解旋酶、DNA聚合酶等酶的參與。這種半保留復制的模式不僅保持前后代的穩(wěn)定性，同時每次復制都可產(chǎn)生兩個DNA分子，提高了復制速率。,【知識總結】有關DNA復制的四點注意 (1)外界條件對DNA復制的影響：在DNA復制的過程中，需要酶的催化和ATP供能，凡是影響酶活性的因素和影響細胞呼吸的因素，都會影響DNA的復制。 (2)DNA復制的準確性。 ①一般情況下，DNA能準確地進行復制。 ②特殊情況下，在外界因素和生物內部因素的作用下，可能造成堿基配對發(fā)生差錯，引起DNA復制過程中出現(xiàn)差錯。,(3)DNA復制的起點數(shù)目：DNA在進行復制的時候，起點可能有多個。 (4)DNA復制的方向：DNA在進行復制的時候，復制的方向不是單一的，既可以單向進行，也可以雙向進行。,3.(2015洛陽模擬)某DNA分子有500個堿基對，其中含有鳥嘌呤300 個。該DNA進行連續(xù)復制，經(jīng)測定，最后一次復制消耗了周圍環(huán)境中 3 200個腺嘌呤脫氧核苷酸，則該DNA分子共復制了多少次( ) A.3次 B.4次 C.5次 D.6次 【解析】選C。已知該DNA分子有500個堿基對，其中含有300個鳥嘌 呤，則腺嘌呤與胸腺嘧啶均為200個；最后一次復制消耗了3 200個 腺嘌呤脫氧核苷酸，則有2n-1200=3 200，n=5。因此這個DNA分子 共進行了5次復制。,【延伸探究】若該DNA分子經(jīng)過復制，共消耗了周圍環(huán)境中6 200個腺嘌呤脫氧核苷酸，則該DNA分子復制了幾次？ 提示：5次。由于該DNA分子中含有200個腺嘌呤，若共消耗了周圍環(huán)境中6 200個腺嘌呤脫氧核苷酸，則有(2n-1)200=6 200，所以n=5次。,【加固訓練】 1.假設將1個DNA分子用15N標記，并供給14N的原料，該細胞進行3次連續(xù)的有絲分裂后，含有15N的DNA所占的比例為( ) A.0 B.100% C.50% D.25% 【解析】選D。由于DNA復制為半保留復制，因此1個DNA分子復制3次，共產(chǎn)生8個DNA分子，其中含親代的鏈有2個，故其所占的比例是25%。,2.某DNA分子中含有1 000個堿基對(P均被32P標記)。若將該DNA分子放在只含31P的脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中讓其復制兩次，則子代DNA的平均相對分子質量比原來( ) A.減少1 500 B.增加1 500 C.增加1 000 D.減少1 000,【解析】選A。具有1 000個堿基對的DNA分子連續(xù)復制兩次，形成四個DNA分子，這四個DNA分子中有兩個DNA分子的每條鏈都是含31P的，還有兩個DNA分子是一條鏈含31P，另一條鏈含32P。前兩個DNA分子的相對分子質量比原DNA共減少了4 000，后兩個DNA分子的相對分子質量比原來共減少了2 000，這樣四個DNA分子的平均相對分子質量比原來減少了6 000/4=1 500。,【備選考點】DNA復制方式的探究 DNA半保留復制的實驗： (1)實驗方法：放射性同位素示蹤法和離心技術。 (2)實驗原理：含15N的雙鏈DNA密度大，含14N的雙鏈DNA密度小，一條鏈含14N、一條鏈含15N的雙鏈DNA密度居中。 (3)實驗假設：DNA以半保留的方式復制。,(4)實驗預期：離心后應出現(xiàn)3條DNA帶。 ①重帶(密度最大)：兩條鏈都為15N標記的親代雙鏈DNA。 ②中帶(密度居中)：一條鏈為14N標記，另一條鏈為15N標記的子代雙鏈DNA。 ③輕帶(密度最小)：兩條鏈都為14N標記的子代雙鏈DNA。,(5)實驗過程：,(6)過程分析。 ①立即取出，提取DNA→離心→全部重帶。 ②繁殖一代后取出，提取DNA→離心→全部中帶。 ③繁殖兩代后取出，提取DNA→離心→1/2輕帶、1/2中帶。 (7)實驗結論：DNA的復制是以半保留方式進行的。,【考題回訪】 (2015聊城模擬)DNA的復制方式，可以通過設想來進行預測，可能的情況是全保留復制、半保留復制、分散(彌散)復制三種。究竟是哪種復制方式呢？下面設計實驗來證明DNA的復制方式。,實驗步驟： a.在氮源為14N的培養(yǎng)基中生長的大腸桿菌，其DNA分子均為14N-DNA(對照)。 b.在氮源為15N的培養(yǎng)基中生長的大腸桿菌，其DNA分子均為15N-DNA(親代)。 c.將親代15N大腸桿菌轉移到氮源為14N的培養(yǎng)基中，再連續(xù)繁殖兩代(Ⅰ和Ⅱ)，用密度梯度離心法分離，不同相對分子質量的DNA分子將分布在試管中的不同位置上。,實驗預測： (1)如果與對照(14N/14N)相比，子代Ⅰ能分辨出兩條DNA帶：一條 帶和一條 帶，則可以排除 。 (2)如果子代Ⅰ只有一條中密度帶，則可以排除 ，但不能肯定是 。 (3)如果子代Ⅰ只有一條中密度帶，再繼續(xù)進行子代ⅡDNA密度鑒定：若子代Ⅱ可以分出 和 ，則可以排除分散復制，同時肯定半保留復制；如果子代Ⅱ不能分出 密度兩條帶，則排除 ，同時確定為 。,【解析】從題目中的圖示可知，深色為親代DNA的脫氧核苷酸鏈(母鏈)，淺色為新形成的子代DNA的脫氧核苷酸鏈(子鏈)。因此全保留復制后得到的兩個DNA分子，一個是原來的兩條母鏈重新形成的親代DNA分子，一個是兩條子鏈形成的子代DNA分子；半保留復制后得到的每個子代DNA分子的一條鏈為母鏈，一條鏈為子鏈；分散復制后得到的子代DNA分子的每個單鏈都是由母鏈片段和子鏈片段間隔連接而成的。,答案：(1)輕(14N/14N) 重(15N/15N) 半保留復制和分散復制 (2)全保留復制 半保留復制或分散復制 (3)一條中密度帶 一條輕密度帶 中、輕 半保留復制 分散復制,