高考生物一輪課件 第六單元第20講DNA分子的結(jié)構(gòu)、復(fù)制及基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片斷 新人教版

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1、第 20 講DNA分子的結(jié)構(gòu)、復(fù)制及基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片斷一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建 1構(gòu)建者：沃森和克里克。2當(dāng)時對DNA分子的認(rèn)識：(1)DNA分子是 為單位連接而成的長鏈，這4種脫氧核苷酸分別含有A、T、C、G四種堿基。(2)腺嘌呤(A)的量總是等于 的量，鳥嘌呤(G)的量總是等于 的量。 主干知識整合以以4種脫氧核苷酸種脫氧核苷酸胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)胞嘧啶胞嘧啶(C)3模型特點：磷酸脫氧核糖在外，堿基在內(nèi)的 ，堿基配對方式 。二、DNA分子的結(jié)構(gòu)特點1兩條鏈 盤旋成 結(jié)構(gòu)。2 和 交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架， 排列在內(nèi)側(cè)。3兩條鏈上的堿基通過 連接成堿基對。雙鏈螺旋

2、雙鏈螺旋 AT、GC反向平行反向平行雙螺旋雙螺旋脫氧核糖脫氧核糖磷酸磷酸堿基堿基氫鍵氫鍵三、DNA分子的復(fù)制1概念：以 為模板合成子代DNA的過程。2發(fā)生時期：有絲分裂 和減數(shù) 。3過程(1)解旋：需要細(xì)胞提供能量，在 的作用下，兩條螺旋的雙鏈解開。(2)合成子鏈：以母鏈為模板，在 等酶的作用下，以游離的4種 為原料，按照堿基互補配對原則，合成與母鏈互補的子鏈。 親代親代DNA間期間期第一次分裂的間期第一次分裂的間期解旋酶解旋酶DNA聚合酶聚合酶脫氧核苷酸脫氧核苷酸(3)形成子代DNA分子：延伸子鏈，母子鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。 4特點 5條件 。）（ 復(fù)制方式為2。 ) 1 (邊解旋邊復(fù)制邊解旋

3、邊復(fù)制半保留復(fù)制半保留復(fù)制模板模板原料原料 4種游離的種游離的能量能量ATP酶酶解旋酶和解旋酶和 等等DNA分子的兩條鏈分子的兩條鏈脫氧核苷酸脫氧核苷酸DNA聚合酶聚合酶6準(zhǔn)確復(fù)制的原因(1)DNA分子獨特的 提供精確模板。(2)通過 保證了復(fù)制的準(zhǔn)確進(jìn)行。7意義：將遺傳信息從親代傳給了子代，保持了遺傳信息的 。 四、基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段1基因與DNA的關(guān)系(1)一個DNA分子上有 個基因。構(gòu)成基因的堿基數(shù) (填“大于”、“小于”、“等于”)DNA分子的堿基總數(shù)。雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)堿基互補配對堿基互補配對連續(xù)性連續(xù)性許多許多小于小于(2)基因?qū)嵸|(zhì)： 。2遺傳信息與DNA的關(guān)系遺傳信息

4、蘊藏在DNA分子的 。3DNA分子特性(1)多樣性：主要取決于 。(2) ：是由DNA分子中特定的堿基排列順序決定的。(3)穩(wěn)定性：主要取決于DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)。 有遺傳效應(yīng)的有遺傳效應(yīng)的DNA片段片段4種堿基的排列順序之中種堿基的排列順序之中堿基排列順序堿基排列順序特異性特異性1組成層次 考點一：DNA分子的結(jié)構(gòu)分子的結(jié)構(gòu)高頻考點突破【特別提醒】 【對位訓(xùn)練】1(2011北京西城區(qū)高三抽樣北京西城區(qū)高三抽樣)如圖表示如圖表示DNA分子分子結(jié)構(gòu)的片段，下列有關(guān)敘述正確的是結(jié)構(gòu)的片段，下列有關(guān)敘述正確的是 A雙螺旋結(jié)構(gòu)使DNA分子具有較強的特異性BDNA單鏈上相鄰堿基之間以氫鍵連接C結(jié)構(gòu)的排

5、列順序代表了一定的遺傳信息D限制性核酸內(nèi)切酶可以切割的化學(xué)鍵解析DNA分子是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，這樣比較穩(wěn)定。雙鏈上配對的堿基之間是氫鍵連接的。限制性核酸內(nèi)切酶切割的是磷酸二酯鍵，而不是氫鍵。答案C 2小麥體內(nèi)的遺傳物質(zhì)徹底水解后，可以得到的是A四種脫氧核苷酸B一種五碳糖C八種堿基 D五種堿基解析小麥的遺傳物質(zhì)是DNA，初步水解的產(chǎn)物是4種脫氧核苷酸，徹底水解的產(chǎn)物是磷酸、脫氧核糖和4種堿基。答案B 1DNA分子中，脫氧核苷酸的數(shù)目脫氧核糖的數(shù)目含氮堿基的數(shù)目磷酸的數(shù)目。2DNA分子中堿基間的關(guān)系 考點二：DNA分子的相關(guān)計算分子的相關(guān)計算比較項目比較項目整個整個DNA分子分子鏈鏈鏈鏈A、T、G

6、、C的關(guān)系的關(guān)系A(chǔ)T GCATTACGGC(AG)/(TC)非互非互補堿基的和之比補堿基的和之比1M1/M(AT)/(GC)互補互補堿基的和之比堿基的和之比NNN(AG)或或(TC)占堿基總數(shù)的占堿基總數(shù)的1/2在整個在整個DNA分子中分子中3.DNA分子復(fù)制的有關(guān)計算假設(shè)將1個全部被15N標(biāo)記的DNA分子(親代)轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)n代，結(jié)果如下：(1)DNA分子數(shù)子代DNA分子總數(shù)2n個含15N的DNA分子數(shù)2個含14N的DNA分子數(shù)2n個只含15N的DNA分子數(shù)0個只含14N的DNA分子數(shù)(2n2)個 (2)脫氧核苷酸鏈數(shù)子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)2n1條含15N的脫氧核苷酸

7、鏈數(shù)2條含14N的脫氧核苷酸鏈數(shù)(2n12)條(3)消耗的脫氧核苷酸數(shù)設(shè)親代DNA分子中含有某種脫氧核苷酸m個，則：經(jīng)過n次復(fù)制，共需消耗游離的該種脫氧核苷酸m(2n1)個。在第n次復(fù)制時，共需消耗游離的該脫氧核苷酸m2n1個。 【對位訓(xùn)練】3用用15N標(biāo)記含有標(biāo)記含有100個堿基對的個堿基對的DNA分子，其中有分子，其中有胞嘧啶胞嘧啶60個。該個。該DNA分子在含分子在含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制4次，次，下列說法正確的是下列說法正確的是A含有含有14N的的DNA占占7/8B復(fù)制過程中需游離的腺嘌呤脫氧核苷酸復(fù)制過程中需游離的腺嘌呤脫氧核苷酸600個個C含有含有15N的的DN

8、A占占1/16D子代子代DNA中嘌呤與嘧啶之比是中嘌呤與嘧啶之比是23 解析該DNA分子在含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制4次，可得到24個DNA分子，其中含有14N的DNA分子占100%；含有15N的DNA分子占2/16，因為DNA復(fù)制為半保留復(fù)制，親代DNA分子的兩條鏈只可能進(jìn)入兩個子代DNA分子中，故A、C兩項均錯誤；在子代DNA分子中嘌呤與嘧啶之比是1 1，故D錯誤。答案B 4(思維拓展題)某雙鏈DNA分子含有200個堿基，一條鏈上A T G C1 2 3 4，則該DNA分子A含有4個游離的磷酸基B連續(xù)復(fù)制2次，需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸210個C4種堿基A T G C3 3 7 7D堿基排

9、列方式共有4100種 解析一個雙鏈DNA分子中含有2個游離的磷酸基。由一條鏈上A T G C1 2 3 4，計算得出一條鏈上100個堿基中A、T、G、C的數(shù)量依次是10、20、30、40，另一條鏈上A、T、G、C的數(shù)量則依次是20、10、40、30。故該DNA中腺嘌呤脫氧核苷酸數(shù)為102030個，連續(xù)復(fù)制2次，需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸數(shù)(221)3090個，4種堿基的比例是A T G C(1020) (2010) (3040) (4030)30 30 70 703 3 7 7。含200個堿基的DNA在不考慮每種堿基比例關(guān)系的情況下，可能的堿基排列方式共有4100種，但因堿基數(shù)量比例已確定，故

10、堿基排列方式肯定少于4100種。答案C 考點三：基因與脫氧核苷酸、基因與脫氧核苷酸、DNA和染色體之間的關(guān)系和染色體之間的關(guān)系關(guān)系關(guān)系內(nèi)容內(nèi)容基因與脫基因與脫氧核苷酸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列順序稱為遺傳信息基因與基因與DNA基因是有遺傳效應(yīng)的基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，每個片段，每個DNA分子上有很多個分子上有很多個基因基因基因與染色體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圖示【特別提醒】對于真核細(xì)胞來說，染色體

11、是基因的主要載體；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。線粒體和葉綠體也是基因的載體。對于原核細(xì)胞來說，擬核中的對于原核細(xì)胞來說，擬核中的DNA分子或者質(zhì)分子或者質(zhì)粒粒DNA均是裸露的，沒有與蛋白質(zhì)一起構(gòu)成染色體。均是裸露的，沒有與蛋白質(zhì)一起構(gòu)成染色體。 【對位訓(xùn)練】5(2012濰坊質(zhì)量監(jiān)測濰坊質(zhì)量監(jiān)測)基因是有遺傳效應(yīng)的基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，下列哪項不是片段，下列哪項不是“遺傳效應(yīng)遺傳效應(yīng)”的含義的含義A能控制一種生物性狀的表現(xiàn)能控制一種生物性狀的表現(xiàn)B能控制一種蛋白質(zhì)的合成能控制一種蛋白質(zhì)的合成C能決定一種氨基酸的位置能決定一種氨基酸的位置D能轉(zhuǎn)錄

12、成一種能轉(zhuǎn)錄成一種mRNA 解析基因概念中的“遺傳效應(yīng)”是指控制生物的性狀，而基因?qū)π誀畹目刂剖峭ㄟ^控制蛋白質(zhì)的合成來實現(xiàn)的；組成蛋白質(zhì)的氨基酸約有20種，基因不能只決定一種氨基酸的位置，而是決定組成蛋白質(zhì)的所有氨基酸的位置。答案C 6(2012遼寧撫順六校協(xié)作體一模)關(guān)于基因、DNA和染色體關(guān)系的說法中錯誤的是A染色體是DNA的主要載體B基因在染色體上呈線性排列C在真核細(xì)胞中染色體和DNA是一一對應(yīng)的關(guān)系D減數(shù)分裂四分體時期，每條染色體上有兩個DNA分子，每個DNA分子上有許多個基因 解析基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，而染色體是DNA的主要載體，也就是說從某種意義上說，染色體包含了DNA，D

13、NA包含了基因，基因在染色體上呈線性排列。在真核生物細(xì)胞中，除染色體上有DNA外，線粒體和葉綠體內(nèi)也有DNA。答案C 1實驗方法探究DNA復(fù)制的方式，采用的是同位素示蹤技術(shù)和離心處理，根據(jù)試管中DNA的分布位置確定復(fù)制方式。 答題技能培養(yǎng)方法體驗探究DNA復(fù)制的方式的方法2實驗過程：(見下圖) 第一步：將大腸桿菌放在含有15N的培養(yǎng)基中生長，獲得實驗用的親代細(xì)菌，使親代的DNA雙鏈都標(biāo)記上15N(兩條鏈均為重鏈)，提取DNA進(jìn)行CsCl梯度離心，結(jié)果只有一條重帶。第二步：將雙鏈均被15N標(biāo)記的親代DNA放在含14N的培養(yǎng)基中生長，讓其再繁殖一代，取子代的DNA進(jìn)行CsCl梯度離心，實驗結(jié)果顯示

14、離心管中出現(xiàn)一條中帶(一條鏈含15N，另一條鏈含14N)。 第三步：將第二步所得到的大腸桿菌放入含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，得到子二代，然后提取DNA進(jìn)行CsCl梯度離心，實驗的結(jié)果是離心管中有2條帶，即一條輕帶(兩條鏈都含14N)，另一條為中帶。 3實驗預(yù)期：離心后應(yīng)出現(xiàn)3條DNA帶。(1)重帶(密度最大)：15N標(biāo)記的親代雙鏈DNA(15N/15N)(2)中帶(密度居中)，一條鏈為15，另一條鏈為14N標(biāo)記的子代雙鏈DNA(15N/14N)(3)輕帶(密度最小)；兩條鏈都為14N標(biāo)記的子代雙鏈DNA(14N/14N)。 4實驗結(jié)果：與預(yù)期的相符。(1)立即取出提取DNA離心全部重帶(15N/1

15、5N)。(2)繁殖一代后取出提取DNA離心全部雜交帶(14N/15N)。(3)繁殖兩代后取出提取DNA離心1/2輕帶、1/2中帶。實驗結(jié)論：DNA的復(fù)制是以半保留方式進(jìn)行的。 【典例】DNA的復(fù)制方式，可以通過設(shè)想來進(jìn)行預(yù)的復(fù)制方式，可以通過設(shè)想來進(jìn)行預(yù)測，可能的情況是全保留復(fù)制、半保留復(fù)制、分散測，可能的情況是全保留復(fù)制、半保留復(fù)制、分散(彌散彌散)復(fù)制三種。究竟是哪種復(fù)制方式呢？下面設(shè)計實驗來證明復(fù)制三種。究竟是哪種復(fù)制方式呢？下面設(shè)計實驗來證明DNA的復(fù)制方式。的復(fù)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14NDNA(對照)。B在氮源為15N的培養(yǎng)基

16、中生長的大腸桿菌，其DNA分子均為15NDNA(親代)。C將親代15N大腸桿菌轉(zhuǎn)移到氮源為含14N的培養(yǎng)基中，再連續(xù)繁殖兩代(和)，用密度梯度離心法分離，不同分子量的DNA分子將分布在試管中的不同位置上。 實驗預(yù)測：(1)如果與對照(14N/14N)相比，子代能分辨出兩條DNA帶：一條_帶和一條_帶，則可以排除_。( 2 ) 如 果 子 代 只 有 一 條 中 密 度 帶 ， 則 可 以 排 除_，但不能肯定是_。(3)如果子代只有一條中密度帶，再繼續(xù)做子代DNA密度鑒定：若子代可以分出_和_，則可以排除分散復(fù)制，同時肯定半保留復(fù)制；如果子代不能分出_密度兩條帶，則排除_，同時確定為_。 【解

17、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(fù)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(fù)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(fù)制后得到的每個子代DNA分子的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(fù)制和分散復(fù)制(2)全保留復(fù)制半保留復(fù)制或分散復(fù)制(3)一條中密度帶一條輕密度帶中、輕半保留復(fù)制分散復(fù)制【典例1】如圖為DNA分子的某一片段，其中分別表示某種酶

18、的作用部位，則相應(yīng)的酶依次是 易誤警示一、幾種酶的作用部位易于混淆ADNA連接酶、限制酶、解旋酶B限制酶、解旋酶、DNA連接酶C解旋酶、限制酶、DNA連接酶D限制酶、DNA連接酶、解旋酶【嘗試解答】 _C【糾錯筆記】易混淆的幾種酶 項目種類項目種類作用底物作用底物作用部位作用部位作用結(jié)果作用結(jié)果限制酶限制酶DNA分子分子磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵形成黏性末端形成黏性末端或平末端或平末端DNA連接酶連接酶DNA分子片段分子片段磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵形成重組形成重組DNA分子分子DNA聚合酶聚合酶脫氧核苷酸脫氧核苷酸磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵形成新的形成新的DNA分子分子DNA(水解水解)酶酶DNA分子分子磷酸

19、二酯鍵磷酸二酯鍵形成脫氧形成脫氧核苷酸核苷酸DNA解旋酶解旋酶DNA分子分子堿基對間的氫鍵堿基對間的氫鍵形成單鏈形成單鏈DNA分子分子【典例2】(2010山東理綜山東理綜)蠶豆根尖細(xì)胞在含蠶豆根尖細(xì)胞在含3H標(biāo)記標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷培養(yǎng)基中完成一個細(xì)胞周期，然后在的胸腺嘧啶脫氧核苷培養(yǎng)基中完成一個細(xì)胞周期，然后在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至中期，其染色體的不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至中期，其染色體的放射性標(biāo)記分布情況是放射性標(biāo)記分布情況是 二、對細(xì)胞分裂和DNA復(fù)制相結(jié)合的知識 理解不透A每條染色體的兩條單體都被標(biāo)記B每條染色體中都只有一條單體被標(biāo)記C只有半數(shù)的染色體中一條單體被

20、標(biāo)記D每條染色體的兩條單體都不被標(biāo)記【常見錯誤】 錯選A或C項。 【錯因分析】錯選A項或C項的具體分析如下： 【正確解答】B 易錯選項易錯選項錯因分析錯因分析A項項審題不清。沒有審清審題不清。沒有審清“蠶豆根尖細(xì)胞在含蠶豆根尖細(xì)胞在含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷培養(yǎng)基中完成一個細(xì)胞周期脫氧核苷培養(yǎng)基中完成一個細(xì)胞周期”的題目條件，誤認(rèn)為的題目條件，誤認(rèn)為DNA兩條鏈都被放射性標(biāo)記。兩條鏈都被放射性標(biāo)記。C項項受思維定勢的影響。考慮到受思維定勢的影響?？紤]到DNA半保留復(fù)制誤認(rèn)為只有半數(shù)半保留復(fù)制誤認(rèn)為只有半數(shù)染色體中一條單體被標(biāo)記。沒有充分挖掘題干中的信息。由染色體中一條單體被標(biāo)記

21、。沒有充分挖掘題干中的信息。由“蠶豆根尖細(xì)胞在含蠶豆根尖細(xì)胞在含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷培養(yǎng)基中完標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷培養(yǎng)基中完成一個細(xì)胞周期成一個細(xì)胞周期”可知，可知，DNA復(fù)制第一次，根據(jù)半保留復(fù)制復(fù)制第一次，根據(jù)半保留復(fù)制特點，每個特點，每個DNA分子中有一條鏈含放射性；由分子中有一條鏈含放射性；由“在不含放射在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至中期性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至中期”可知，可知，DNA復(fù)制第二次復(fù)制第二次，根據(jù)半保留復(fù)制，一個著絲點連接的兩個，根據(jù)半保留復(fù)制，一個著絲點連接的兩個DNA分子一個含分子一個含放射性，一個不含放射性，每條染色單體含一個放射性，一個不含放射性，每條染色單體含一個DNA分子，分子，所以每條染色體中都只有一條染色單體含放射性。所以每條染色體中都只有一條染色單體含放射性。