2019年高考生物一轮总复习 第6单元 遗传的分子基础 第2讲 DNA分子的结构和复制学案.doc

1第第 2 2 讲讲 DNADNA 分子的结构和复制分子的结构和复制考纲考情考查内容等级要求考查详情DNA 分子结构的主要特点DNA 分子的复制B 15 年非选T33 结合图像考查 DNA 的复制14 年多选T25DNA 的复制13 年非选T32 结合示意图计算分子中碱基的比例知识整合一、基因是有遗传效应的 DNADNA 片段 1一个 DNA 上有_个基因。构成基因的碱基数_(选填“大于” 、 “小于” 或“等于”)DNA 分子的碱基总数。 2基因是有_的 DNA 片段。 3遗传信息蕴藏在_之中。 4DNA 分子具有_和_，这是生物体多样性和特异性的物质基础。 5染色体、DNADNA、基因、脱氧核苷酸的关系 基本组成单位二、DNADNA 分子的结构 1 1DNADNA 分子的化学组成 (1)基本组成元素：_。 (2)基本单位2 2DNADNA 分子的结构 (1)主要特点 两条脱氧核苷酸长链_平行盘旋而成。 _交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。 两条链上的碱基通过_连接成碱基对，即：2遵循_原则。AT或TA G C或C G(2)空间结构：规则的_结构。 三、DNADNA 的复制 1 1概念：以_为模板，合成子代 DNA 的过程。 2 2时间：有丝分裂_和减数第一次分裂的_。 3 3过程：边解旋边复制。 (1)解旋：在_的作用下，把两条螺旋的双链解开。 (2)以解开的_为模板，按碱基互补配对原则合成子链。 (3)每一条子链与对应的母链盘旋成双螺旋结构，形成两个新 DNA 分子。 4 4场所：细胞核、叶绿体、线粒体等。 5 5特点：半保留复制，即新合成的 DNA 分子中，保留了_。 6 6条件：(1)_；(2)_；(3)_； (4)_。 7 7结果：一个 DNA 分子形成两个完全相同的 DNA 分子。 8基础：DNA 分子的双螺旋结构为复制提供精确模板。 碱基互补配对能保证复制准确进行。 9复制后存在位置：位于两条姐妹染色单体上。 10复制后分开时间：_分裂时，即有丝分裂后期或减数第二次分裂后期(以真 核生物为例)。 11意义：使遗传信息从亲代传递给子代，保持了_的连续性。3考点突破考点 1 1 DNADNA 分子的结构 1 1结构层次 5 种元素：C、H、O、N、P 组成,3 种化合物；脱氧核糖、磷酸、4 种含氮碱基 (A、G、C、T)组成,4 种基本单位；与含氮碱基 A、G、C、T 相对应的四种脱氧核苷酸构 成,DNA 分子的一级结构；两条脱氧核苷酸聚合链构成,一定形式的空间结构；规则的 双螺旋(右旋)结构DNA 分子。如图2 2DNADNA 分子结构模型解读(1)DNA 分子中磷酸、脱氧核糖、碱基、脱氧核苷酸之间的数量比为 1111。 (2)使碱基对中氢键打开的方法有：用解旋酶断裂，加热断裂。 (3)除 DNA 末端的两个脱氧核糖外，其余每个脱氧核糖连接着 2 个磷酸。每个 DNA 片段 中，游离的磷酸基团有 2 个。 (4)在 DNA 分子的一条单链中相邻的碱基 A 与 T 通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖 ”相连接。 (5)若碱基对为 n，则氢键数为 2n3n；若已知 A 有 m 个，则氢键数为 3nm。 (6)DNA 初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。 3 3DNADNA 分子的特性 (1)相对稳定性：DNA 分子中磷酸和脱氧核糖交替连接的方式不变；两条链间碱基互补4配对的方式不变。 (2)多样性：若不同生物 DNA 分子中碱基对的数目相同，则其碱基对的排列顺序是千变 万化的，例如某 DNA 分子中有 100 个碱基对，则其排列顺序有 4100种。另外，不同的 DNA 分子中碱基对的数目一般不同，其排列顺序就更加多种多样。 (3)特异性：每种 DNA 分子都有区别于其他 DNA 的特定的碱基对排列顺序，代表了特定 的遗传信息。 例 1 如图表示一个 DNA 分子的片段，下列有关表述正确的是( )A代表的物质中储存着遗传信息B不同生物的 DNA 分子中的种类无特异性C转录时该片段的两条链都可作为模板链DDNA 分子中 A 与 T 碱基对含量越高，其结构越稳定1下列能正确表示 DNA 片段的示意图是( )ABCD考点 2 2 DNADNA 分子中的碱基计算的常用方法 解题时先画出类似下面的简画，根据碱基互补配对原则，推知计算规律。(1)互补的两个碱基数量相等，即 AT，CG。 (2)任意两个不互补的碱基数量之和占总碱基数的 50%，即嘌呤之和嘧啶之和总碱基数×50%，AGTCACTG(ATCG)×50%，1。AG TGAC TG(3)一条链中互补的两种碱基的和等于另一条链中这两种碱基的和，即 A1T1A2T2，G1C1G2C2(1、2 分别代表 DNA 分子的两条链，下同)。5(4)一条链中互补的两种碱基之和占该单链碱基数的比例等于 DNA 分子两条链中这两种 碱基数量之和占总碱基数的比例，即A1T1 A1T1G1C1A2T2 A2T2G2C2，AT ATGCG1C1 A1T1G1C1G2C2 A2T2G2C2。GC ATGC (5)一条链中两种不互补碱基之和的比值，与另一条链中该比值互为倒数，即若一条链中(或)K，则另一条链中(或) 。A1G1 T1C1A1C1 T1G1A2G2 T2C2A2C2 T2G21 K1把握 DNADNA 结构的 3 3 个常考点2DNADNA 分子中有关碱基比例计算的解题步骤 解 DNA 分子中有关碱基比例计算的试题时要分三步进行： (1)搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个 DNA 分子碱基的比例，还是占 DNA 分子 一条链上碱基的比例。 (2)画一个 DNA 分子模式图，并在图中标出已知和所求的碱基。 (3)根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。 例 2 下列是一组有关双链 DNA 分子中含氮碱基的问题，请回答： (1)若 A 占 20%，则 G 占_。 (2)若双链 DNA 中 A 占 20%，且一条链中的 A 占 20%，则此链中 C 所占比例的最大值是 _。 (3)一条链中(AC)/(TG)0.4，互补链中的此值是_。 (4)一条链中(AT)/(CG)0.4，互补链中的此值是_。 (5)若 A 有 P 个，占全部碱基数的 20%，则该 DNA 分子中的 G 有_个。2DNA 分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内 DNA 分子中 (AT)/(GC)与(AC)/(GT)两个比值的叙述，正确的是( )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经半保留复制得到的 DNA 分子，后一比值等于 1 考点 3 3 DNADNA 分子的复制及相关计算61 1DNADNA 分子的复制 (1)概念：以亲代 DNA 为模板，合成子代 DNA 的过程。 (2)时间：真核生物 DNA 分子复制时间为有丝分裂的间期或减数第一次分裂的间期。 (3)场所：真核生物 DNA 分子复制的场所：细胞核(主要场所)、线粒体、叶绿体；原核 生物 DNA 分子复制的场所：拟核、细胞质(如质粒 DNA 的复制)；病毒 DNA 分子复制场所为 宿主细胞。 (4)真核生物 DNA 分子复制过程需要的条件是模板、原料、酶和能量等。 (5)过程(6)特点：边解旋边复制。 (7)方式：半保留复制。 (8)结果：形成两个完全相同的 DNA 分子。 (9)意义：将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。 2 2DNADNA 复制过程中的数量关系 DNA 复制为半保留复制，若将亲代 DNA 分子复制n代，其结构分析如下：(1)子代 DNA 分子数为 2n个。 含有亲代链的 DNA 分子数为 2 个。 不含亲代链的 DNA 分子数为(2n2)个。 含子代链的 DNA 分子数为 2n个。 (2)子代脱氧核苷酸链数为 2n1条。 亲代脱氧核苷酸链数为 2 条。 新合成的脱氧核苷酸链数为(2n12)条。 (3)消耗脱氧核苷酸数7若一亲代 DNA 分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸 数为m·(2n1)个。 第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m·2n1个。1将含有15N 标记的 1 个 DNA 分子放在含有14N 的培养基中培养，复制n次。(1)含14N 的 DNA 分子有 2n个，只含14N 的 DNA 分子有(2n2)个，做题时看准是“含”还是“只含” 。 (2)子代 DNA 分子中，总链数为 2n×22n1条，模板链始终是 2 条，做题时应看准是 “DNA 分子数” ，还是“链数” 。 2利用图示法理解细胞分裂与 DNADNA 复制的相互关系 此类问题可通过构建模型图解答，如图：这样来看，最后形成的 4 个子细胞有 3 种情况：第一种情况是 4 个细胞都是；第 2 种情况是 2 个细胞是，1 个细胞是，1 个细胞是；第 3 种情况是2 个细胞是，另外 2 个细胞是。例 3 DNA 的复制方式可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复 制、分散(弥散)复制三种。究竟是哪种复制方式呢？下面设计实验来证明 DNA 的复制方式。实验步骤：8a在氮源为14N 的培养基中生长的大肠杆菌，其 DNA 分子均为14NDNA(对照)。b在氮源为15N 的培养基中生长的大肠杆菌，其 DNA 分子均为15NDNA(亲代)。c将亲代15N 大肠杆菌转移到氮源为14N 的培养基中，再连续繁殖两代(和)，用密度梯度离心法分离，不同相对分子质量的 DNA 分子将分布在试管中的不同位置上。 实验预测： (1)如果与对照(14N/14N)相比，子代能分辨出两条 DNA 带：一条_带和一条 _带，则可以排除_。 (2)如果子代只有一条中密度带，则可以排除_，但不能肯定是 _。 (3)如果子代只有一条中密度带，再继续做子代 DNA 密度鉴定：若子代可以分出 _和_，则可以排除分散复制，同时肯定半保留复制； 如果子代不能分出_密度两条带，则排除_，同时确定为_。3科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了 DNA 复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。组别1 组2 组3 组4 组培养液中唯一氮源14NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl14NH4Cl繁殖代数多代多代一代两代培养产物ABB 的子代B 的子代操作提取 DNA 并离心离心结果仅为轻带(14N/14N)仅为重带(15N/15N)仅为中带(15N/14N)1/2 轻带(14N/14N) 1/2 中带(15N/14N) 请分析并回答： (1)要得到 DNA 中的 N 全部被放射性标记的大肠杆菌 B，必须经过_代培养，且 培养液中的_是唯一氮源。 (2)综合分析本实验的 DNA 离心结果，第_组结果对得到结论起到了关键作用， 但需把它与第_组和第_组的结果进行比较，才能说明 DNA 分子的复制方式 是_。 (3)分析讨论 若 B 的子代 DNA 的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA 来自 于_，据此可判断 DNA 分子的复制方式不是_复制。 若将 B 的子代 DNA 双链分开后再离心，其结果_(选填“能”或“不能”) 判断 DNA 的复制方式。 若在同等条件下将 B 的子代继续培养，子n代 DNA 离心的结果是：密度带的数量 和位置_，放射性强度发生变化的是_带。9若某次实验的结果中，B 的子代 DNA 的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽， 可能的原因是新合成 DNA 单链中的 N 中有少部分含_。请根据下列关键词的提示，归纳构建本课时知识体系 基因的概念 基因的本质 DNA 分子的结构 DNA 分子的复制 半保留复制 边解旋边 复制随堂演练1某亲本 DNA 分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的 DNA 子链，以黑色 表示第二次复制出的 DNA 子链，该亲本双链 DNA 连续复制两次后的产物是( )2(2016·上海高考)在 DNA 分子模型的搭建实验中，若仅有订书钉将脱氧核糖、磷酸、 碱基连为一体并构建一个含 10 对碱基(A 有 6 个)的 DNA 双链片段，那么使用的订书钉个数 为( )A58 B78C82 D88 3STR 是 DNA 分子上以 26 个核苷酸为单元重复排列而成的片段，单元的重复次数 在不同个体间存在差异。现已筛选出一系列不同位点的 STR 用作亲子鉴定，如 7 号染色体 有一个 STR 位点以“GATA”为单元，重复 714 次；X 染色体有一个 STR 位点以“ATAG” 为单元，重复 1115 次。某女性 7 号染色体和 X 染色体 DNA 的上述 STR 位点如图所示。下 列叙述错误的是( )第 3 题图A筛选出用于亲子鉴定的 STR 应具有不易发生变异的特点10B为保证亲子鉴定的准确率，应选择足够数量不同位点的 STR 进行检测C有丝分裂时，图中(GATA)8和(GATA)14分别分配到两个子细胞中D该女性的儿子 X 染色体含有图中(ATAG)13的概率是 1/2 4一个双链均被32P 标记的 DNA 由 5 000 个碱基对组成，其中腺嘌呤占 20%，将其置于只含31P 的环境中复制 3 次。下列叙述不正确的是( )A该 DNA 分子中含有氢键的数目为 1.3×104个B复制过程需要 2.4×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸C子代 DNA 分子中含32P 的单链与含31P 的单链之比为 17D子代 DNA 分子中含32P 与只含31P 的分子数之比为 135下列关于真核细胞 DNA 复制的说法，正确的是( )A新的子链由 4 种脱氧核苷酸聚合而成，核苷酸的聚合过程需要 DNA 连接酶B构成 DNA 子链的 4 种脱氧核苷酸聚合时，ATP 为降低反应活化能提供能量C以 DNA 两条脱氧核苷酸链为模板链合成子链时，4 种碱基交替排列在分子内侧DDNA 复制过程中若出现错误，生物出现的新性状既可能适应环境又可能不适应环 境 6(多选)如图为细胞内某基因(15N 标记)的结构示意图，A 占全部碱基的 20%。下列说 法错误的是 ( )第 6 题图A维持该基因结构稳定的主要化学键有磷酸二酯键和氢键B在无变异条件下，该基因的碱基(CG)/(AT)的比值为 5/2C限制性核酸内切酶作用于部位，DNA 解旋酶作用于部位D将该基因置于14N 培养液中复制 3 次后，含15N 的脱氧核苷酸链占 1/47如图是某 DNA 分子的局部结构示意图，请据图回答问题。第 7 题图(1)写出下列序号代表的结构的中文名称： _；_；_；_ _。 (2)图中 DNA 片段中碱基对有_对，该 DNA 分子应有_个游离的磷酸基。 (3)从主链上看，两条单链方向_，从碱基关系看，两条单链 _。11(4)如果将14N 标记的细胞培养在含15N 标记的脱氧核苷酸的培养液中，此图所示的_(填图中序号)中可测到15N。若细胞在该培养液中分裂四次，该 DNA 分子也复制四次，则得到的子代 DNA 分子中含14N 的和只含15N 的比例为_。(5)若该 DNA 分子共有 a 个碱基，其中腺嘌呤有 m 个，则该 DNA 分子复制 4 次，需要游离 的胞嘧啶脱氧核苷酸为_个。