新高考 一轮复习 人教版 DNA分子的结构、复制与基因的本质 教案.docx

第二讲 DNA分子的结构、复制与基因的本质素能目标备考明确科学探究 素养与能力通过DNA复制方式的探 究，培养实验设计及结果 分析的能力实验探究能力*理考点提素能O考点一 DNA分子的结构和相关计算自军区必备知识DNA分子结构模型的建立者及DNA的组成 （l）DNA双螺旋模型构建者,：沃森和克里克。（2）图解DNA分子双螺旋结构5454脱班核糖3' 2，脱位核甘酸磷酸-含氮T：胸腺嗑碇聚合成 碱基C：胞喙嚏 1g：鸟噂吟一条脱氧核甘酸链5'A、T间形成 西链2个氢键 2而口 C、G间形成 3个氢键 /内:碱基对螺旋衫 外:基本骨架成j氢键TDNA双螺旋结构DNA双链平面结构DNA由两条脱氧核甘酸链组成，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接构成主链基本骨架。内侧：两链上碱基通过氢键连接成碱基对。碱基互补配对遵循以下原那么：A=T（两个氢 键）、g三C（三个氢键）。1. DNA分子的结构特点稳定性磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧构成 基本骨架叁”碱基对多种多样的排列顺序，如某DNA分子 中有几个碱基对，那么其可能的排列顺序有4n种皿性每种DNA分子都有特定的碱基对排列顺序, 代表了特定的遗传信息【基础小题】1 .判断正误双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的。（X）双链DNA分子中喋吟数等于嚏咤数。（J）D.子代中含15n的DNA分子占1/2解析：选B 复制时作用于处的酶为解旋酶而不是DNA聚合酶，A错误；由题意知，DNA 分子中A+T占碱基总数的34%,那么C+G占66%, DNA分子中G=C =5 000X2><66%:2=3 300个，该DNA分子复制2次增加3个DNA分子，需要游离的胞喀 噫脱氧核甘酸3 300X3=9 900个，B正确；DNA分子的基本单位是脱氧核糖核甘酸，所以 处指的是腺喋吟脱氧核糖核甘酸，C错误；由题图可知，该DNA分子中的两条链一条含 有an, 一条含有mn,假设该DNA分子在含mn的培养基中连续复制2次。那么形成的4个 DNA分子中，只有一个含有an,即占1/4, D错误。2 .（多项选择）（2020滕州市模拟）将一个没有放射性同位素32P标记的大肠杆菌（拟核DNA呈环状, 共含有m个碱基，其中有a个胸腺喀咤）放在含有32p-胸腺喀咤脱氧核甘酸的培养基中培养 一段时间，检测到如图I、II两种类型的DNA（虚线表示含有放射性的脱氧核甘酸链）。下 列有关该实验的结果预测与分析，错误的选项是（）DNA第二次复制产生的子代DNA有I、II两种类型，比例为1 : 3A. DNA复制后分配到两个子细胞时，其上的基因遵循基因别离定律C.复制次需要胞喀咤的数目是（2一 1）（“一”）义0.5D.复制次形成的放射性脱氧核甘酸单链为2+】一2解析：选ABC 出现I、II两种类型的DNA说明至少复制了 2次，DNA第二次复制产生 的子代DNA共4个，有I、II两种类型，比例为1：1, A错误；基因别离定律的实质是减 数分裂过程中，等位基因随着同源染色体的分开而别离；而DNA复制后分配到两个子细胞 属于着丝粒分裂，其上的基因是复制关系，不遵循基因别离定律，B错误；根据试题分析： m2m2a拟核DNA中共含有C=,复制次需要胞喀咬的数目是（2-1）一一，C错误；DNA 分子是双链结构，一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌拟核DNA共2条链，所以复 制次形成的放射性脱氧核甘酸单链为2.1一2, D正确。易错提醒DNA结构与复制解题时的5个“注意”注意不要将DNA分子中碱基对之间氢键的形成与断裂条件混淆，氢键可由解旋酶催化断 裂，同时需要ATP供能，也可加热断裂（体外）；而氢键是自动形成的，不需要酶和能量。注意“DNA复制了 次”和“第次复制”的区别，前者包括所有的复制，但后者只包 括第次的复制。注意碱基的单位是“对”还是“个”。(4)注意在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核甘酸单链的DNA分子都只 有两个。注意看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”，是“含”还是“只含”等关键词。【科学探究领悟方法 提升能力】DNA半保存复制的实验分析实验方法：放射性同位素示踪法和离心技术。(2)实验原理：含15N的双链DNA密度大，含】4N的双链DNA密度小，一条链含N、一条 链含,5N的双链DNA密度居中。实验假设：DNA以半保存的方式复制。(4)实验预期：离心后应出现3条DNA带。重带(密度最大)：两条链都为15n标记的亲代双链DNA。中带(密度居中)：一条链为UN标记，另一条链为ON标记的子代双链DNA。轻带(密度最小)：两条链都为,4N标记的子代双链DNAo(5)实验过程实验步骤预期结果图解分析同15N大菌NA 用素记杆D子 位标肠的分同15N大菌NA 用素记杆D子 位标肠的分15N肠放阴基养将大菌14N养培的杆在培中提取 DNA, 离心察中的 观管NA置 试D优亲代DNA 位于下部 (15N/15N)第一代DMA自第二代 DNA - 半位于 中部，一 半位于 上部"NN-DN4 珍亲代DNA分子 i5n/mn-dn4 .§MN/“N-DNj 15n/14n-dna第一代DNA分子第二代DNA分子(6)过程分析立即取出，提取DNA-离心-全部重带。繁殖一代后取出，提取DNA一离心一全部中带。繁殖两代后取出，提取DNA 一离心一 1轻带、3/2中带。(7)实验结论：DNA的复制是以半保存方式进行的。【对点落实】3.(2020福建厦门一模)如图表示利用大肠杆菌探究DNA复制方式的实验，以下表达正确 的是()在含 I5NH4cl在含 I5NH4cl的培养液 中生长假设 干代转移到含mnh4o的培养/_ 继续培养广 液中细胞分裂1次 W细胞分裂1次:提取DNA, 密度梯度离心提取DNA,提取DNA,密度梯度离心密度梯度离心试管试管试管A.可用T2噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验B.可用（NH4）FSO4、（NH4）¥SO4分别代替I5NH4。、MNH4CI进行上述实验C.试管中b带的DNA的两条链均含有14nD.仅比拟试管和的结果不能证明DNA复制为半保存复制解析：选D T2噬菌体是病毒，不能用普通培养基培养，不能用T2噬菌体代替大肠杆菌进 行题述实验，A错误；DNA分子中不含S元素，不能用（NH4）/SO4、（NH4）32SO4分别代替 15NH40、mnh4cl进行题述实验，B错误；试管中a带的DNA的两条链均含有i，n,而b 带的DNA的一条链含有mn,另一条链含有i5N, C错误；需综合比拟试管的结果才 能证明DNA的半保存复制，D正确。o练真题备高考O一、形成生命观念1.（2018江苏高考）以下关于DNA和RNA的表达，正确的选项是（ ）A.原核细胞内DNA的合成都需要DNA片段作为引物B.真核细胞内DNA和RNA的合成都在细胞核内完成C.肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的DNA和RNA都是遗传物质D.原核细胞和真核细胞中基因表达出蛋白质都需要DNA和RNA的参与解析：选D 原核细胞内DNA的合成需要RNA片段作为引物；真核细胞的线粒体DNA和 叶绿体DNA的合成不在细胞核内完成；肺炎双球菌体外转化实验证实了 DNA是遗传物质； 基因表达出蛋白质是遗传信息转录、翻译（DNAf RNAf蛋白质）的过程，需要DNA和RNA 的参与。2. （2018海南高考）现有DNA分子的两条单链均只含有mn（表示为14川42的大肠杆菌，假设 将该大肠杆菌在含有I5N的培养基中繁殖两代，再转到含有14N的培养基中繁殖一代，那么理 论上DNA分子的组成类型和比例分别是（）A.有,5N14N和14N4N两种,其比例为1 ： 3B.有15N5N和14NMN两种,其比例为1 ： 1C.有15N15N和l4N14N两种，其比例为3 ： 1D.有15N14N和-N14N两种，其比例为3 ： 1解析：选D 将含有MN14N的大肠杆菌置于含有UN的培养基中繁殖两代后，由于DNA的 半保存复制，得到的子代DNA为2个15N,5N-DNA和2个15N14N-DNA,再将其转到含有14N的培养基中繁殖一代，会得到6个15N14N-DNA和2个14N14N-DNA,比例为3 ： 1。二、培养科学思维bb3.（2018浙江4月选考）某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结 果如下图。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4C1或,5NH4C1o a、b、c 表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下 列表达错误的选项是（）A.本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术B. a管的结果说明该管中的大肠杆菌是在含14NH4C1的培养液中培养的b管的结果说明该管中的大肠杆菌的DNA都是14NI5N-DNAD.实验结果说明DNA分子的复制是半保存复制的解析：选B 由题意“培养大肠杆菌的唯一氮源是,4NH4C1或15NH4C1"和"条带表示大肠 杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置”可知：本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心 技术；分析图示可知：a管中的DNA密度最大，说明该管中的大肠杆菌是在含ANH4cl的 培养液中培养的；b管中的DNA密度介于a、c管中的之间，说明该管中大肠杆菌的DNA 都是,4N15N-DNA;实脸结果说明DNA分子的复制是半保存复制。4.（2017海南高考）DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。以下关于生物体内 DNA分子中（A+T）/（G + C）与（A+C）/（G+T）两个比值的表达，正确的选项是（）A.碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值不同B.前一个比值越大，双链DNA分子的稳定性越高C.当两个比值相同时，可判断这个DNA分子是双链D.经半保存复制得到的DNA分子，后一比值等于1解析：选D 双链DNA分子中，互补碱基两两相等，A=T, C = G,那么A+C = G+T, 即A+C与G+T的比值为1,因此，碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值相同；DNA 分子中，C和G之间有3个氢键，A与T之间有2个氢键，那么C与G的含量越高，DNA稳 定性越高，因此，前一个比值越大，C与G的含量越低，双链DNA分子的稳定性越低；当 两个比值相同时，这个DNA分子可能是双链，也可能是单链；经半保存复制得到的DNA 分子，后一比值等于1。5.（2016,全国卷H）某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开。 假设在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，以下相关表达错误的选项是（） A.随后细胞中的DNA复制发生障碍B.随后细胞中的RNA转录发生障碍C.该物质可将细胞周期阻断在分裂中期D.可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用解析：选C 在DNA分子的复制和转录过程中，DNA分子都需要先将双链解开，加入该物 质后DNA分子双链不能解开，故细胞中的DNA复制和RNA转录都会发生障碍。因DNA 复制发生在细胞分裂间期，故该物质阻断的是分裂间期DNA分子的复制过程，从而将细胞 周期阻断在分裂间期。癌细胞的增殖方式是有丝分裂，其分裂过程中可发生DNA复制和转 录，加入该物质会阻碍这两个过程，从而抑制癌细胞的增殖。沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法。(J)(4)喋吟碱基与嗒咤碱基的结合保证了 DNA分子空间结构的相对稳定。(J)(5)DNA分子中两条脱氧核甘酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的。(J)(6)分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同。(X)(7)含有G、C碱基比照拟多的DNA分子热稳定性较差。(X)(8)富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也作出了巨大的贡献。(V)2 .教材拾遗(DDNA分子的多样性与其空间结构(填“有关”或“无关”),其多样性的原因是 什么？提示：无关 不同DNA分子中碱基排列顺序是千变万化的。(2)DNA分子的结构具有稳定性的原因是什么？提示：外侧的脱氧核糖和磷酸交替排列的方式稳定不变，内侧碱基配对方式稳定不变。3 .热图导析：分析DNA分子结构图像。平面结构空间结构图中能表示胞嗑咤脱氧核甘酸吗？提ZF：不能。解旋酶作用于图中哪个部位？限制性内切核酸酶和DNA连接酶作用于图中哪个部位？ 提示：解旋酶作用于，限制性内切核酸酶和DNA连接酶作用于。(3)DNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么？提示：初步水解的产物是4种脱氧核甘酸，彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱 基。(4)图中碱基之间是如何连接的？ 一条链上的脱氧核甘酸之间又是如何连接的？提示：双链DNA中，反向平行的两条链之间的碱基通过氢键连接，而同一条链上碱基之间 通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”相连；一条链上的脱氧核甘酸之间通过磷酸二酯键 连接。核心素养【典例导引】（2020浙江选考）某DNA片段的结构如下图。以下表达正确的选项是（）B.表示腺喋吟D.表不氢键A.表示胞嗑咤C.表示葡萄糖解析表示胸腺喀噫，A错误；表示胞喀唳，B错误；表示脱氧核糖，C错误； 表示氢键，D正确。答案D【信息获取模型构建图文转换】借助示意图辨析DNA分子的结构典型图示问题设计（1）由图1可解读以下信息:每个DMA分子片段中，有个游离 厂的磷酸基团一脱氧核糖数=皿数=含氮碱基数 上勺1aT间有2个氢键,GC间有3个氢键单链中相邻碱基通过脱氧核糖单链中相邻碱基通过脱氧核糖磷酩!脱氧核糖连接互补链中相邻碱基通过氢键相连氢键：连接互补链中相邻碱基的化化学键学键磷酸二酯键：连接单链中相邻两个脱氧核件酸的化学键图2是图1的简化形式，其中是磷酸二酯键，是氢键。解旋酶作用于部位，限制 性内切核酸酶和DNA连接酶作用于部位。【对点落实】（2020漳州一模）如图为某双链DNA（由甲链和乙链组成）的局部结构简图，图中数字 表示不同物质或氢键。以下表达正确的选项是（）A.图中为氢键，且与可为AT碱基对或GC碱基对B.图中为腺喋吟，为胸腺喀咤，通过氢键连接C.图中为磷酸基团，此DNA片段中含有2个游离的磷酸基团D.图中甲链与乙链方向相反，但两条链碱基排列顺序相同解析：选C图中为氢键，与之间有3个氢键，只能为G C碱基对，A错误；图 中为腺喋吟，为胸腺喀咤，通过一脱氧核糖一磷酸一脱氧核糖一连接，B错误；图 中为磷酸基团，此DNA片段中含有2个游离的磷酸基团，C正确；图中甲链与乙链方向 相反，两条链碱基排列顺序不相同，D错误。规律方法“三看法”判断DNA分子结构的正误元玲锥外侧成键位置是否正确，正确的成键位置为一分子 脱氧核糖5号碳原子上的磷酸基团与相邻脱氧核糖的 3号碳原子之间两条链是否反向平行任链内侧碱基配对是否遵循碱基互补配对原那么，即有无 “同配”“错配”现象【科学思维演绎推理探规寻律】DNA分子中碱基数量的计算规律A T C G1【对点落实】（2020.宿州期末）在一个DNA分子中，腺喋吟与胸腺喀咤之和占全部碱基总数的54%。 假设其中一条链的胞喀咤占该链碱基总数的22%,胸腺喀咤占28%,那么另一条链上，胞喀咤、胸腺喀咤分别占该链碱基总数的（）B. 22%、28%B. 22%、28%A. 24%、26%C. 27%、23%D. 20%、30%解析：选A 双链DNA分子中，腺喋吟与胸腺喀唉之和占全部碱基的54%,即A+T = 54%,那么 A=T=27%, C = G = 50%-27% = 23%0又一条链上的胞喀噫占该链碱基 总数的22%、胸腺喀噫占28%,即Ci =22%, Ti=28%,根据碱基互补配对原那么，C = （Ci +C2H2,所以 C2=24%,同理 T2=26%。3.（2020临沂模拟谋双链DNA分子中含有200个碱基，一条链上A ： T ： G ： C=1 ： 2 ： 3 ：4,那么该DNA分子（）A.四种含氮碱基A ： T ： G ： C=4 ： 4 ： 7 ： 7B.假设该DNA中A为个，占全部碱基的那么G的个数为pm/2一pC.碱基排列方式共有42。种D.含有4个游离的磷酸基团解析：选B 据题干分析可知，该DNA分子中A=T=30, C = G = 70,那么四种含氮碱性 A ： T ： G ： C = 3 ： 3 ： 7 ： 7;假设该DNA分子中A为个，其占全部碱基的/m,那么全部碱 基数为pm/n,所以G的个数为（pm/n 2p）+2,即pm/2-p;对于某种特定的DNA分子其碱基的排列方式是特定的，只有一种；一个DNA分子含有2个游离的磷酸基团。规律方法解答有关碱基计算题的“三步曲”豪碗满丽,巨而而而而翥山嬴襄屯祠夏舌露行而公不痴1审题1基的比例，还是占DNA分子一条链上碱基的比例二二二二二二二二二二二二二二二二二二二三 画一个DNA分子模式图，并在图中标出和所求的碱基，需(根据碱基互补配对原那么及其规律进行计算!考点二DNA分子的复制及相关计算必备知识. DNA分子的复制(1)概念、时间、场所遇会以亲代D、A为模板合成子代D、A的过程 那么有丝分裂四期和减数分裂前的间期的电主要是细胞核DNA 聚合酶DNA 聚合酶(2)过程(1)需要细胞提供能量a解旋1(2)需要蝇酶的作用1(3)结果：解开两条螺旋的双链子、能合成V 母二厂子链 链;子、能合成V 母二厂子链 链;f(l)模板:解开的每一段母链(2)原料：游离的四种脱氧核甘酸(3)酣:DNA聚合酶等、(4)原那么：碱基互补配对原那么A重新螺旋:每一条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构(3)特点：边解旋边复制(过程上)、半保存复制(结果上)。(4)准确复制的原因和意义DNA具有独特的双螺旋结构,为复制提供精确的模板，碱基互补配对原那么,保证了复制 能准确进行。DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。1 .染色体、DNA、基因和脱氧核昔酸的关系:染色体是DNA的：主要载体一一一一一一一一一一一一一一一一一一一.:染色体是DNA的：主要载体一一一一一一一一一一一一一一一一一一一.:基因通常是有遗传? :效应的DNA片段： I-核甘酸是基因的基 本单位染华体位置 数量每奈豪瓯工有二不或两个DNA分子；本质DNA数量f而55无分予吾有-:许多个基因基因基因的核昔酸排列顺序代表遗传信息【基础小题】1 .判断正误(1)植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制。(J)(2)真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶和能量。(V)在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在两条DNA母链之间。(J)(4)DNA复制时，严格遵循碱基互补配对原那么。(J)(5)DNA复制时，两条脱氧核甘酸链均可作为模板。(J)(6)脱氧核甘酸必须在DNA聚合酎的作用下才能连接形成子链。(J)(7)DNA分子复制是边解旋边双向复制的。(J)2 .教材拾遗对于新冠病毒、流感病毒来说，其基因的本质是什么？提示：有遗传效应的RNA。什么是基因的“遗传效应”？提示：基因的遗传效应就是基因能够通过复制和表达，控制生物的遗传性状。图示中的解旋酶和DNA聚合酶各有什么作用？提示：前者使氢键翻开，DNA双链解旋；后者催化形成磷酸二酯键，从而形成新的子链。(2)蚌的红细胞和哺乳动物成熟的红细胞，是否都能进行图示过程？提示：蛙的红细胞进行无丝分裂，可进行DNA分子的复制；哺乳动物成熟的红细胞已丧失 细胞核，也无各种细胞器，不能进行DNA分子的复制。上图所示DNA复制过程假设发生在细胞核内，形成的两个子DNA位置如何？其上面对应 片段中基因是否相同？两个子DNA将于何时分开？提示：染色体复制后形成两条姐妹染色单体，刚复制产生的两个子DNA分子分别位于两条 姐妹染色单体上，由着丝粒相连；其对应片段所含基因在无基因突变等特殊变异情况下应完 全相同；两个子dna分子将于有丝分裂后期或减数分裂n后期着丝粒分裂时，随两条姐妹 染色单体的别离而分开，分别进入两个子细胞中。日慈葭慈慈葭慈慈核心素养【典例导引】（2020渭滨区一模）关于DNA分子复制机制，科学家用荧光染料给Rep（DNA解旋酶中作为 引擎的那局部结构，驱动复制叉的移动）加上了绿色荧光蛋白从而获知被标记的分子相对于 DNA分子的运动轨迹，结果如下图。以下相关表达错误的选项是（）Rep可以破坏相邻核甘酸之间的磷酸二酯键A. DNA结合蛋白可能具有防止DNA单链重新形成双链的作用C.根据材料推断Rep推动复制叉移动是通过水解ATP提供能量D. DNA复制具有边解旋边复制和半保存复制的特点解析根据Rep蛋白的功能可推断出，Rep蛋白应为解旋酶，该酶能破坏氢键，但不能破 坏相邻核甘酸之间的磷酸二酯键，A错误；DNA结合蛋白缠绕在DNA单链上，可防止DNA 单链重新形成双链，B正确；根据材料推断R叩推动复制叉移动需要消耗能量，是通过水解 ATP提供能量，C正确；根据题意和图示分析可知：DNA复制具有边解旋边复制和半保存 复制的特点，D正确。答案A【科学思维归纳概括 融会贯通】1 .归纳概括DNA复制的五个问题复制的场所：主要场所是细胞核，但在拟核、线粒体、叶绿体、细胞质基质（如质粒）中也 可进行DNA复制。（2）外界条件对DNA复制的影响：在DNA复制的过程中，需要酶的催化和ATP供能，但凡 影响酶活性的因素和影响细胞呼吸的因素，都会影响DNA的复制。复制方式：半保存复制。新合成的每个DNA分子中，都保存了原来DNA分子中的一条 链（模板链）。过程特点：边解旋边复制；多点解旋和复制。（5）DNA复制的准确性一般情况下，DNA分子能准确地进行复制。原因是：DNA具有独特的双螺旋结构，能为 复制提供精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。在特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生过失，引发 基因突变。2 . “图解法”分析DNA复制相关计算将含有,5N的DNA分子放在含有14N的培养基中连续复制次，那么:含15N的DNA分子：2个子代DNA共2个，子代DNA共2个，只含QN的DNA分子：0个 含MN的DNA分子：2个I只含俗的DNA分子：2”2个脱氧核甘酸含ON的脱氧核甘酸链：2条链共条含MN的脱氧核甘酸链：2条(2)DNA分子复制过程中消耗的脱氧核甘酸数假设亲代DNA分子含有某种脱氧核甘酸m个，经过次复制需要消耗该种脱氧核甘酸数为 加(2" - 1)。第次复制需要该种脱氧核甘酸数为"2门。【对点落实】1. (2019安徽合肥调研)如图为某DNA分子片段，假设该DNA分子中有碱基5 000对，A +T占碱基总数的34%,假设该DNA分子在含,4N的培养基中连续复制2次，以下表达正确G ICA ITCIG Ta TIATA.复制时作用于处的酶为DNA聚合酶B.该DNA分子复制2次需游离的胞喀咤脱氧核甘酸9 900个C.处指的是腺喋吟核糖核甘酸