【精品】2011届高考生物第一轮复习经典学案 4-2 DNA分子的结构和复制课件.ppt

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1、n1分析DNA分子的化学结构(包括组成单位及组成单位间连接方式)。n2阐明DNA分子的空间及其特点。n3分析DNA分子复制的时间、场所、过程及其特点。n4概述DNA分子复制的结果及其意义。n一、DNA分子的结构n二、DNA分子的复制n1.DNA分子的双螺旋结构n1953年，美国科学家沃森和英国科学家克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型。要点是：n(1)DNA分子是由两条链组成的，这两条链按方向平行方式盘旋成双螺旋结构。n(2)DNA分子中的脱氧核糖和磷酸(通过3，5磷酸二酯键)交替连接(形成3，5磷酸二酯键时产生H2O)，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。n(3)DAN分子两条链上的

2、碱基通过氢键连接成碱基对，碱基配对遵循碱基互补配对原则，即：AT(A与T之间以2个氢键相连)；GC(G与C之间以3个氢键相连，DNA分子中G与C碱基对比例越高，分子稳定性越强)。如图所示：n(4)空间结构双螺旋结构要点n两条链反向平行；n外侧为脱氧核糖与磷酸交替排列；n内部为碱基互补配对；n每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个，(磷酸)脱氧核糖 (含氮碱基)之间的数量关系111，和之间的化学键为磷酸二酯键，用限制性内切酶处理可切断，用DNA连接酶处理可连接； 之间的化学键为氢键，可用解旋酶断裂。在DNA复制过程中，可用DNA聚合酶复制，中间每个脱氧核糖连接着2个磷酸；若碱基对为n，则氢键数为

3、2n3n，若已知A有m个，则氢键数为3nm。n2DNA分子的结构特点n(1)稳定性：空间构型相对稳定。n位于外侧的基本骨架一定是由磷酸和脱氧核糖交替连接形成的，不会改变。n两条链间的碱基互补配对方式稳定不变，总是A与T，G与C配对，碱基对及其侧链基团对维持DNA分子的空间结构的稳定有着重要的作用。n(2)多样性：不同的DNA分子中脱氧核苷酸的数目的差异，排列顺序多种多样。若某一个DNA分子由n个碱基对构成，则可代表的遗传信息就有4n种。n(3)特异性：不同的DNA分子具有其特定的碱基排列顺序，这就是DNA分子的特异性。任何两个不同的基因(包括等位基因)其差异性就在于基因脱氧核苷酸序列的不同，基

4、因中脱氧核苷酸一旦发生变化，该基因将会突变为它的等位基因，即产生新基因。n3关于DNA的计算n(2)设一个双链DNA分子中含有的脱氧核苷酸(或碱基)有2m个，则每条单链的数量为m个n链AGCTTCCmn链TCGAAGGmn特别提示nDNA分子的共性与特异性：n无特异性(均相同)；n(2)特异性： 在不同DNA中可不相同，代表DNA分子特异性。n注即使两个DNA分子中 数量相同，其碱基对排列次序也可能是不同的，只有同1个DNA分子复制得到的子代之间才会拥有种类、数量、排列次序均相同的碱基对。n【例1】(2009广东高考)有关DNA分子结构的叙述，正确的是(多选)()nADNA分子由4种脱氧核苷酸

5、组成nBDNA单链上相邻碱基以氢链连接nC碱基与磷酸基相连接nD磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架n解析A项中，DNA分子由4种脱氧核苷酸组成，正确；B项中，DNA单链上相邻碱基之间间隔脱氧核糖、磷酸和脱氧核糖，不能以氢链连接；C项中，碱基不会与磷酸相连；D项正确。n答案A、Dn(2009山东省高考信息优化卷)如图为核苷酸链结构图，下列表述不正确的是()nA能构成一个完整核苷酸的是图中的a和bnB图中与每个五碳糖直接相连的磷酸有1个nC各核苷酸之间是通过化学键连接起来的nD若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基是Tn解析：核苷酸是核酸的基本组成单位，每个核苷酸由一分子的磷酸

6、、一分子的五碳糖、一分子的含氮碱基组成，核苷酸分子通过磷酸二酯键连接组成核苷酸链。n答案：An1.DNA分子复制的原因、条件、过程、时间及意义DNA复制的概念以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程DNA精确复制的原因规则的双螺旋结构为复制提供精确的模板；碱基互补配对原则保证了复制准确进行能够进行DNA复制的生物一切以DNA为遗传物质的生物真核生物DNA复制发生的时间在体细胞中发生在有丝分裂间期在有性生殖过程中发生在减数第一次分裂间期DNA分子复制进行的基本条件模板亲代DNA分子的两条链原料四种游离的脱氧核苷酸能量ATP酶解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等DNA复制的过程边解旋边复制DNA

7、复制的特点半保留复制DNA复制的结果一个DNA分子形成两个完全相同的子代DNA分子两个子代DNA的位置及分开时间复制产生的两个子代DNA分子位于一对姐妹染色单体上，由着丝点连在一起，在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时分开，分别进入两个子细胞中DNA复制的意义保持遗传信息的连续性，向子代传递遗传信息n2.DNA分子复制中相关计算nDNA的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：n(1)DNA分子数n子代DNA分子数2n个n含有亲代DNA链的子代DNA分子数2个n不含亲代链的子代DNA分子数(2n2)个n(2)脱氧核苷酸链数n子代DNA分子中脱氧核苷酸链数2n1条n亲代脱氧核苷

8、酸链数2条n新合成的脱氧核苷酸链数(2n12)条n(3)消耗的脱氧核苷酸数n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m(2n1)个。n复制第n次所需该脱氧核苷酸数为m2n1。n特别提示n只有分生组织及精巢、卵巢(或花药、胚囊)中才会进行细胞分裂，进而才会发生DNA分子的复制，已分化的细胞，如神经细胞、肌肉细胞等不进行分裂，也就不会发生DNA复制。转录则发生于所有活细胞中。n【例2】(2009江苏高考)下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是()nA图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的nB图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的nC真核

9、生物DNA分子复制过程需要解旋酶nD真核生物的这种复制方式提高了复制速率n解析DNA分子是半保留复制，边解旋边复制，B正确；复制过程需要解旋酶解旋，C正确；这种复制提高了复制效率，D正确，A中复制不一定从多个起点同时开始。n答案An(2009北京海淀高三期末)在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14NDNA(相对分子质量为a)和15NDNA(相对分子质量为b)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代(和)，用某种离心方法分离得到的结果如右上图所示。下列对此实验的叙述不正确的是()nA代细菌DNA分子中一条链是14N，另一条链是15NnB代细菌含15

10、N的DNA分子占全部DNA分子的1/4nC预计代细菌DNA分子的平均相对分子质量为(7ab)/8nD上述实验结果证明DNA复制方式为半保留复制n解析：本题考查DNA复制的基础知识。DNA复制的方式是半保留复制，其复制两次后共有DNA分子4个，其中有2个含有原来的亲代DNA母链，因此代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/2。本题答案是B。n答案：Bn1(2008广东省广州市一模)如图为DNA分子结构示意图，对该图的正确描述是()nA和相间排列，构成了DNA分子的基本骨架nB的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸nC当DNA复制时，的形成需要连接酶nDDNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息n解

11、析：和相间排列构成了DNA分子的基本骨架；中的应属上面那个脱氧核苷酸；DNA复制时的形成依靠碱基互补配对原则即可，不需连接酶。n答案：Dn2将胡萝卜的体细胞(只含14N)放在含15N的培养基中培养成愈伤组织。任取一个细胞，检测到一个染色单体的DNA上只有一条链含15N。下面有关说法错误的是()nA该培养基必需含有机碳源nB该实验没有体现细胞的全能性nCDNA中的15N只存在碱基中nD其姐妹染色单体的DNA也只有一条链含15Nn解析：本题考查DNA复制，难度较大。植物的组织培养需要加入蔗糖等有机碳源。DNA是半保留复制，所以任取的细胞中一个染色单体DNA上含15N，其姐妹染色单体的DNA上不一定

12、只有一条链含15N。n答案：Dn3马和豚鼠体细胞具有相同数目的染色体，但性状差异很大，原因是()nA生活环境不同nBDNA分子中碱基对排列顺序不同nCDNA分子中碱基配对方式不同nD着丝点数目不同n解析：考查生物多样性的根本原因。形成生物多样性的根本原因是遗传物质的多样性。而遗传物质多样性表现在DNA分子数目不同、DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序不同等方面。马和豚鼠的体细胞中染色体数目相同，但由于组成它们DNA的脱氧核苷酸的排列顺序不同，所表达出的性状也一定不同。n答案：Bn4含有2000个碱基的DNA，每条链上的碱基排列方式有()nA42000种B41000种nC22000种 D21000种

13、n解析：考查DNA分子碱基对排列方式的计算。含n个碱基对的DNA分子，碱基对排列方式应为4n种，因此含2000个碱基的DNA分子，应有41000种碱基对排列方式。n答案：Bn5下列关于DNA复制的叙述，正确的是()nA在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制nBDNA通过一次复制后产生四个DNA分子nCDNA双螺旋结构全部解链后，开始DNA的复制nD单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链n解析：一个DNA分子通过一次复制后产生两个DNA分子，B错；DNA边解旋边复制，C错；合成新的子链需要DNA聚合酶，D错。n答案：An6当牛的精原细胞进行DNA复制时，细胞中不可能发生的是()nA基因重组

14、 BDNA解旋nC基因突变 D蛋白质合成n解析：因为基因重组包括染色体的交叉互换(减数第一次分裂前期)和非同源染色体的自由组合(减数第一次分裂后期)，在间期不可能发生基因重组。n答案：An7用15N同位素标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基中连续繁殖四代，a、b、c为三种DNA分子：a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N，如图，这三种DNA分子的比例正确的是()n解析：假设亲代DNA为n个，繁殖4代可得DNA分子16n，只含15N的为零个，同时含14N和15N的为2n个，只含14N的有14n个，其比例应如D图所示。n答案：Dn8已知某DNA分子含有1000个碱基对，其

15、中一条链上AGTC1234。该DNA分子连续复制两次，共需要鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数是()nA600个 B900个nC1200个 D1800个n解析：主要考查碱基互补配对原则与DNA结构和复制相结合的计算。根据题意，可计算出此DNA分子含有G600个，复制两次，形成4个DNA分子，共有G2400个，减去原DNA分子中600个，剩余即所求。n答案：Dn9如图是DNA分子结构模式图，请据图回答下列问题：n(1)组成DNA的基本单位是_。n(2)图中1、2、6的名称依次是1_；2_；6_。n(3)图中8示意的是_。在双链DNA分子中嘌呤与嘧啶之间的数量关系可表示为_。n(4)由于解旋酶的作用使_断裂，

16、两条扭成螺旋的双链解开，若4是胞嘧啶，则3是_。n(5)上述DNA分子彻底水解得到的产物是()nA脱氧核糖、核糖和磷酸nB脱氧核糖、碱基和磷酸nC核糖、碱基和磷酸nD核糖核苷酸、碱基和磷酸n(6)基因(D)与(d)的根本区别是()nA基因D能控制显性性状，基因d能控制隐性性状nB基因D、基因d所含的脱氧核苷酸种类不同nC4种脱氧核苷酸的排列顺序不同nD在染色体上的位置不同n(7)如图，两个脱氧核苷酸之间靠氢键相连，其中正确的是()n(8)从生物“适应的相对性”、“基因突变的低频性”可见DNA作为遗传物质其分子结构具有_性。n解析：(1)(2)(3)图示中1为磷酸基团、2为脱氧核糖、6为碱基对、

17、8为一段脱氧核苷酸链。n(4)解旋酶可打开碱基对间的7氢键。n(5)DNA彻底水解的产物应为磷酸、脱氧核糖与含氮碱基。n(6)不同基因间最根本的区别是脱氧核苷酸序列不同。n(7)构成DNA的碱基对不仅遵循AT、GC的互补配对原则，而且两链间互为反向平行。n(8)“适应的相对性”及“基因突变的低频性”均体现出DNA分子具相对稳定性。n答案：(1)5脱氧核苷酸n(2)磷酸基团脱氧核糖碱基对n(3)一段脱氧核苷酸链嘌呤嘧啶n(4)7氢键鸟嘌呤n(5)B(6)C(7)B(8)稳定n教学建议n本部分内容属生物学科的主干知识，单科试题中可占总分10%以上，而理综考试中几乎每年都考。由于涉及SARS病毒的研

18、究、禽流感病毒的防治、基因治疗、生物武器等社会热点问题，因此，本部分内容今后仍是高考的热点内容。n备用选题n1(2008江苏生物，9)亚硝酸盐可使DNA的某些碱基中的氨基脱去，碱基脱去氨基后的变化如下：C转变为U(U与A配对)，A转变为I(I为次黄嘌呤，与C配对)。现有一DNA片段为AGTCGTCAGC，经亚硝酸盐作用后，若链中的A、C发生脱氨基作用，经过两轮复制后其子代DNA片断之一为()n解析：链发生脱氨基后的链突变为IGTUG，根据半保留复制方式写出其复制形成的子代DNA片断为n答案：C n2(2008上海生物，26)某个DNA片断由500对碱基组成，AT占碱基总数的34%。若该DNA片

19、段复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为()nA330B660 C990D1320n解析：该DNA片段共有碱基50021000个，已知(AT)即(AT)/1000100%34%，所以CG1000(134%)/2330。复制2次后共有4条DNA片段，其中有3条是新合成的，所以需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为3303990。n答案：Cn3(2007山东理综，7)DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基(设为P)变成为尿嘧啶。该DNA连续复制两次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为UA、AT、GC、CG。推测“P”可能是()nA胸腺嘧啶 B腺嘌呤nC胸腺嘧啶或腺嘌呤 D胞

20、嘧啶n解析：根据半保留复制的特点，DNA分子经过两次复制后。突变链形成的两个DNA分子中含有UA、AT碱基对，而另一条正常链形成的两个DNA分子中含有GC、CG碱基对，因此替换的可能是G，也可能是C。n答案：Dn资料卡片n98%的DNA不是没有用的“摆设”n这一发现颠覆了已有遗传理论nDNA是合成蛋白质的“图纸”，而所有DNA的总和则被称作“基因组”。但实际上参与生物蛋白质合成的DNA只有很少一部分。比如人类只有2%的DNA参与合成蛋白质，其余的98%一直被看作是“摆设”。但最近科学家对基因的研究很可能颠覆上述理论常识。n由日本第11个国家参与的国际研究小组通过对白鼠基因组的研究，发现原来这些

21、“摆设”片段能够产生专门对遗传基因表现出控制指令的23000多种RNA。这一发现改变过去关于“RNA只不过是从DNA上读取遗传信息再合成蛋白质的配角”的认识。n国际研究小组的研究证明，有44147种RNA是源于上述“摆设”，其中52.6%，即23218种不参与蛋白质的合成，但是却承担了向遗传基因发出“在何时、何地”表现等命令的重要职能。此外，他们还发现，基因组中七成以上的信息被转录到RNA上去了。n日本理化学研究所基因组科学研究中心的林崎良英主任研究员说：“感觉就像在意想之外的地方存在着RNA新大陆一样。”人类的基因与猩猩的数量相近，约22000个。RNA如此多的功能，很可能蕴含着复杂的生命活动。今后，如果进一步对人类的RNA进行解析，可能会有助于老年痴呆、糖尿病和动脉硬化等疾病的新药研究。 请同学们认真完成课后强化作业