高中生物第1輪總復習 第6講 DNA分子的結構、復制及基因是有遺傳效應的DNA片段課件 新人教版必修2（廣東專版）

（有關DNA復制方式的實驗探究） 一、 DNA分子結構 1. DNA分子結構模式圖信息解讀 (1)每個DNA片段中，游離的磷酸基團有2個。 (2) 之間的數(shù)量關系111。 (3)和之間的化學鍵為磷酸二酯鍵，用限制性核酸內切酶處理可切斷，用DNA連接酶處理可連接。 (4)堿基對之間的化學鍵為氫鍵，可用解旋酶斷裂，也可加熱斷裂。 (5)除鏈端外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。 (6)若堿基對為n，則氫鍵數(shù)為2n3n之間。 2DNA分子特性 (1)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：堿基對多種多樣的排列次序。 【友情提醒】若某DNA分子中有n個堿基對，則排列順序有4n種，其中n代表堿基對數(shù)。 (3)特異性：每種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。 【例1】 (雙選)有關DNA分子結構的敘述，正確的是() ADNA分子由4種脫氧核苷酸組成 BDNA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】 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相連，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。 AD 二、DNA中堿基數(shù)量的計算 解題時先畫出簡圖，根據(jù)堿基互補配對原則推知規(guī)律 規(guī)律一：DNA雙鏈中的AT，GC，兩條互補鏈的堿基總數(shù)相等，任意兩個不互補的堿基之和恒等，占堿基總數(shù)的50%，即：AGTCACTG。 【例2】從某生物組織提取DNA進行分析，其四種堿基數(shù)的比例為鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基數(shù)的46%，又知該DNA的一條鏈(H鏈)所含的堿基中28%是腺嘌呤，問與H鏈相對應的另一條鏈中腺嘌呤占該鏈全部堿基數(shù)的() A26% B24% C14% D11% 【解析】過分析題干條件可知，GC占DNA中全部堿基數(shù)的46%，這一比例關系在一條鏈上也是存在的。因此H鏈中GCA46%28%74%，T占26%，該比例與另一條鏈中腺嘌呤的比例相等。 A 三、DNA復制的研究方法、過程和條件 1研究DNA復制的常用方法 同位素標記法和離心法，常標記3H、15N、32P，通過離心在試管中形成不同位置。 2DNA復制的過程 (1)解旋：利用細胞提供的能量，在解旋酶的作用下，兩條螺旋的雙鏈解開。 (2)合成子鏈：以DNA分子的兩條母鏈為模板，在DNA聚合酶的作用下，利用細胞中游離的4種脫氧核苷酸為原料，按堿基互補配對原則合成互補的子鏈。 (3)形成子代DNA：每條新鏈(子鏈)與其對應的模板鏈(母鏈)盤繞成雙螺旋結構。 【友情提醒】子代DNA分子中模板鏈與另一DNA分子中新合成的子鏈堿基序列完全相同。 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，引起基因突變。 【例3】 (2010山東)蠶豆根尖細胞在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)基中完成一個細胞周期，然后在不含放射性標記的培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至中期，其染色體的放射性標記分布情況是() A每條染色體的兩條單體都被標記 B每條染色體中都只有一條單體被標記 C只有半數(shù)的染色體中一條單體被標記 D每條染色體的兩條單體都不被標記B 【解析】由于DNA分子的復制方式為半保留復制，在有放射性標記的培養(yǎng)基中完成一個細胞周期后，每個DNA分子中有一條鏈含放射性。繼續(xù)在無放射性的培養(yǎng)基中培養(yǎng)時，由于DNA的半保留復制，所以子代DNA分子一半含放射性，一半不含放射性。每條染色單體含一個DNA分子，所以一半的染色單體含放射性。 3關于DNA復制的相關計算歸納如下： (1)DNA分子復制前后某種堿基數(shù)量的計算： 若某DNA分子含某堿基x個，則該DNA分子進行n次復制，需提供含該堿基的脫氧核苷酸分子數(shù)互補的堿基的脫氧核苷酸分子數(shù)：x(2n1)個；第n次復制時需提供含該堿基的脫氧核苷酸分子數(shù)x2n1個。 (2)一個DNA分子連續(xù)復制n次后，DNA分子總數(shù)為2n。含原DNA母鏈的有2個，占1/2n1。 【例4】某DNA分子中胸腺嘧啶的數(shù)量為m，占該DNA分子總堿基數(shù)的比例為q，若此DNA分子連續(xù)復制n次，需游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸數(shù)為() A(2n1)m Bm(1/2q1) C(2n1)m/2nq D(2n1)m(12q)/2q D【解析】某DNA分子中胸腺嘧啶的數(shù)量為m，占該DNA分子總堿基數(shù)的比例為q，可得出鳥嘌呤脫氧核苷酸數(shù)目(m/q2m)/2；因此，此DNA分子連續(xù)復制n次，需游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸數(shù)為(2n1)m(12q)/2q。一、遺傳信息、基因、DNA、染色體的關系1特定的基因有特定的遺傳信息(即特定的堿基排列順序)。2基因是有遺傳效應的DNA片段。31個DNA分子上有許多基因。4基因的主要載體是染色體，少量的DNA分布在線粒體、葉綠體等結構中。二、染色體的行為變化決定基因的行為變化1在減數(shù)第一次分裂后期，同源染色體分離，其上的等位基因分離。2在減數(shù)第一次分裂后期，非同源染色體自由組合，其上的非等位基因自由組合。3在減數(shù)第一次分裂前期，同源染色體的非姐妹染色單體發(fā)生交叉互換，其上的等位基因交叉互換。 一、理論歸納關于DNA復制方式的探究，充分體現(xiàn)了假說演繹法，即在克里克假說的基礎上，通過演繹推理，最終通過實驗得以驗證。1實驗材料：大腸桿菌。2實驗方法：放射性同位素標記技術和離心技術。3實驗假設：DNA以半保留的方式復制。4實驗過程：(見圖)(1)大腸桿菌在含15N標記的NH4Cl培養(yǎng)基中繁殖幾代，使DNA雙鏈充分標記15N。(2)將含15N的大腸桿菌轉移到14N標記的普通培養(yǎng)基中培養(yǎng)。(3)在不同時刻收集大腸桿菌并提取DNA(間隔的時間為大腸桿菌繁殖一代所需時間)。(4)將提取的DNA進行離心，記錄離心后試管中DNA位置。5實驗預期：離心后應出現(xiàn)3條DNA帶。(見圖)(1)重帶(密度最大)：15N標記的親代雙鏈DNA(15N/15N)。(2)中帶(密度居中)：一條鏈為15N，另一條鏈為14N標記的子代雙鏈DNA(15N/14N)。(3)輕帶(密度最小)：兩條鏈都為1 4N標記的子代雙鏈DNA(14N/14N)。6實驗結果：與預期的相符。(見圖)(1)立即取出提取DNA離心全部重帶(15N/15N)。(2)繁殖一代后取出提取DNA離心全部中帶(14N/15N)。(3)繁殖兩代后取出提取DNA離心1/2輕帶、1/2中帶。實驗結論：DNA的復制是以半保留方式進行的。二、演練(2010北京)科學家以大腸桿菌為實驗對象，運用同位素示蹤技術及密度梯度離心方法進行了DNA復制方式的探索實驗，實驗內容及結果見下表。續(xù)表請分析并回答：(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 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離心結果，第 組結果對得到的結論起到了關鍵作用，但需把它與第組和第 組的結果進行比較，才能說明DNA分子的復制方式是 。(3)分析討論：若子代DNA的離心結果為“輕”和“重”兩條密度帶，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。多15NH4Cl312半保留復制B半保留若將子代DNA雙鏈分開后再離心，其結果 (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離心的結果是：密度帶的數(shù)量和位置 ，放射性強度發(fā)生變化的是 帶。若某次實驗的結果中，子代DNA的“中帶”比以往實驗結果的“中帶”略寬，可能的原因是新合成的DNA單鏈中的N尚有少部分為 。不能沒有變化輕15N【解析】本題考查DNA的半保留復制及學生推理能力。若在同等條件下將子代繼續(xù)培養(yǎng)，子n代DNA的情況是有2個15N/14N DNA，其余全都是14N/14N DNA，所以子n代DNA離心的結果是：密度帶的數(shù)量和位置沒有變化，放射性強度發(fā)生變化的是輕帶。1.(2011安徽卷)甲、乙圖示真核細胞內兩種物質的合成過程，下列敘述正確的是( ) DA甲、乙所示過程通過半保留方式進行，合成的產物是雙鏈核酸分子B甲所示過程在細胞核內進行，乙在細胞質基質中進行CDNA分子解旋時，甲所示過程不需要解旋酶，乙需要解旋酶D一個細胞周期中，甲所示過程在每個起點只起始一次，乙可起始多次【解析】甲圖描述的是DNA復制，乙圖描述的是DNA轉錄。 2.(2011上海)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。下列表述錯誤的是( )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)復制兩次，需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸120個C該DNA分子中4種堿基的比例為A T G C3 3 7 7D該DNA分子中的堿基排列方式共有4200種B3.(2011海南)關于核酸生物合成的敘述，錯誤的是( )ADNA的復制需要消耗能量BRNA分子可作為DNA合成的模板C真核生物的大部分核酸在細胞核中合成D真核細胞染色體DNA的復制發(fā)生在有絲分裂前期D4.(2010上海)若1個35S標記的大腸桿菌被1個32P標記的噬菌體侵染，裂解后釋放的所有噬菌體( )A一定有35S，可能有32PB只有35SC一定有32P，可能有35SD只有32P【解析】噬菌體侵染大腸桿菌時，進入的是DNA，在噬菌體DNA的指導下，利用大腸桿菌的脫氧核苷酸為原料合成子代DNA，利用大腸桿菌的氨基酸為原料合成子代噬菌體的蛋白質外殼。DNA復制方式為半保留復制，32P標記的是親代噬菌體的DNA,35S標記的是大腸桿菌的蛋白質或氨基酸。裂解后的所有噬菌體中，其蛋白質外殼一定有35S，只有兩個子代噬菌體的DNA有32P。A5.(2011湛江模擬)(雙選)圖甲表示以右側的一條鏈為模板合成左側子鏈的過程，圖乙表示生物體內遺傳信息的傳遞過程。下列關于兩圖的描述中，正確的是( )5.(2011湛江模擬)(雙選)圖甲表示以右側的一條鏈為模板合成左側子鏈的過程，圖乙表示生物體內遺傳信息的傳遞過程。下列關于兩圖的描述中，正確的是( )CDA甲圖中兩條鏈的基本單位完全相同B甲圖所示過程對應乙圖中的C乙圖中的過程均可發(fā)生堿基互補配對D無論在生物體內還是體外，只要條件滿足，過程都能進行 【解析】圖甲模板鏈中有堿基T而子鏈中有堿基U，可知模板鏈為DNA鏈，而子鏈為RNA鏈，且圖甲所示過程為轉錄過程。DNA的基本單位是脫氧核糖核苷酸而RNA的基本單位是核糖核苷酸，故A項錯誤。圖甲所示過程為轉錄過程，對應乙圖中的過程(乙圖中的表示DNA的復制過程)，故B項錯誤。乙圖中的、分別表示DNA的復制、轉錄、翻譯，三個過程均涉及堿基互補配對，故C項正確。只要能滿足模板、原料、酶和能量這四個條件，DNA的復制(乙圖中的過程)可以在生物體內進行，也可在生物體外進行(如PCR)，故D項正確。6. (2011揭陽模擬)(雙選)下圖為DNA分子結構示意圖，對該圖的正確描述是 ( )A和相間排列，構成了DNA分子的基本骨架B的名稱是胞嘧啶核糖核苷酸C當DNA復制時，的形成需要DNA連接酶DDNA分子中特定的脫氧核苷酸序列代表了遺傳信息AD 【解析】從圖中可以看出，的名稱是胞嘧啶脫氧核糖核苷酸。是指氫鍵，而DNA連接酶的作用是催化形成磷酸二酯鍵。 7. (2011云浮模擬)DNA指紋技術正發(fā)揮著越來越重要的作用，在親子鑒定、偵察罪犯等方面是目前最為可靠的鑒定技術。請思考回答下列有關DNA指紋技術的問題：(1)DNA親子鑒定中，DNA探針必不可少，DNA探針實際是一種已知堿基順序的DNA片段。請問：DNA探針尋找基因所用的原理是： 。(2)用DNA做親子鑒定時，小孩的條碼會一半與其生母相吻合，另一半與其生父相吻合，其原因是 。堿基互補配對原則孩子的每一對同源染色體必定一條來自母親，一條來自父親(4)現(xiàn)在已知除了同卵雙生雙胞胎外，每個人的DNA是獨一無二的，就好像指紋一樣，這說明了： 。(5)為什么用DNA做親子鑒定，而不用RNA? 。DNA分子具(3)如圖為通過提取某小孩和其母親以及待測定的三位男性的DNA，進行DNA指紋鑒定，部分結果如圖所示。則該小孩的真正生物學父親是 。B有多樣性和特異性因為基因在DNA上，而不在RNA上，且DNA具有特異性(6)為了確保實驗的準確性，需要克隆出較多的DNA樣品，若一個只含31P的DNA分子用32P標記的脫氧核苷酸為原料連續(xù)復制3次后，含32P的單鏈占全部單鏈的 。(7)DNA指紋技術也可應用于尸體的辨認工作中，瓦斯爆炸案中數(shù)十名尸體的辨認就是借助于DNA指紋技術。下表所示為分別從尸體和死者生前的生活用品中提取的三條相同染色體同一區(qū)段DNA單鏈的堿基序列，根據(jù)堿基配對情況判斷。A、B、C三組DNA中不是同一人的是 。7/8C均含有相同的遺傳物質(或DNA)為什么從尸體細胞與死者家屬提供的死者生前的生活用品中分別提取的DNA可以完全互補配對？ 。體所有細胞均由一個受精卵有絲分裂產生，細胞核中人【解析】本題考查DNA分子中堿基排列順序的多樣性和特異性的應用。特定的DNA具有特定的堿基排列順序，相同的DNA雙鏈解開后，能夠互補配對。由于小孩的同源染色體中必定是一條來自其生母，另一條來自其生父，所以孩子的條碼一半與其生母吻合，一半與其生父吻合。復制3次產生DNA分子238個，總鏈數(shù)8216條，其中含32P的有16214條，故含32P的單鏈數(shù)占總鏈數(shù)的比例為14/167/8。若是同一個人的DNA則應該是所有對應的堿基均能互補配對。同一個人的所有細胞均由一個受精卵經(jīng)有絲分裂產生，細胞核中的DNA完全相同。