高考生物一轮复习第20讲DNA分子的结构和复制基因的本质培优学案.doc
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1、1 / 24【2019【2019 最新最新】精选高考生物一轮复习第精选高考生物一轮复习第 2020 讲讲 DNADNA 分子分子的结构和复制基因的本质培优学案的结构和复制基因的本质培优学案考纲明细 1.DNA 分子结构的主要特点() 2.DNA 分子的复制() 3.基因的概念()板块一 知识自主梳理一、DNA 分子的结构及特点1DNA 分子的结构2DNA 分子的特点:多样性、特异性、稳定性。二、DNA 分子的复制1概念:以亲代 DNA 为模板合成子代 DNA 的过程。2时期:有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。3场所:主要是细胞核,线粒体和叶绿体中也存在。4流程(1)解旋需要细胞提供能量;
2、需要解旋酶的作用;结果:把氢键断开。(2)合成子链模板:解开的每一段母链;原料:游离的 4 种脱氧核苷酸;酶:DNA 聚合酶等;原则:碱基互补配对原则。(3)形成子代 DNA:每条新链与其对应的模板链盘绕成新 DNA。5结果:1 个 DNA 复制形成 2 个完全相同的 DNA。6特点:边解旋边复制,半保留复制。7精确复制的原因(1)独特的双螺旋结构提供模板。2 / 24(2)碱基互补配对原则。8意义:将遗传信息从亲代传给子代,从而保持了遗传信息的连续性。三、基因是有遗传效应的 DNA 片段1基因的本质:基因是有遗传效应的 DNA 片段。2基因与 DNA 的关系:一个 DNA 分子上有许多基因。
3、构成基因的碱基数小于 DNA 分子的碱基总数。3基因与遗传信息:基因中脱氧核苷酸的排列顺序称为遗传信息;DNA 分子能够储存足够量的遗传信息。4基因与染色体的关系:基因在染色体上呈线性排列。5生物体多样性和特异性的物质基础:DNA 分子的多样性和特异性。 深入思考1无丝分裂过程中有 DNA 分子复制吗?提示 有。三种增殖方式都存在 DNA 分子的复制。2DNA 片段都是基因吗?都携带遗传信息吗?提示 DNA 分子上的片段不都是基因,基因是有遗传效应的 DNA片段,DNA 片段不都携带遗传信息。 自查诊断1DNA 单链上相邻碱基以氢键相连。( )答案 2磷酸与脱氧核糖交替连接构成 DNA 链的基
4、本骨架。( )答案 3DNA 分子复制是边解旋边双向复制的。( )答案 4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。( )答案 5影响细胞呼吸(ATP 供给)的所有因素都可能影响 DNA 复制。3 / 24( )答案 板块二 考点题型突破考点 1DNA 分子的结构及相关计算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。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
5、子是双链D经半保留复制得到的 DNA 分子,后一比值等于 1解析 由于双链 DNA 碱基 A 数目等于 T 数目,G 数目等于 C数目,故(AC)/(GT)为恒值 1,A 错误;A 和 T 碱基对含 2 个氢键,C 和 G 含 3 个氢键,氢键数越多,双链 DNA 分子的稳定性越高,故(AT)/(GC)比值越大,氢键越少,稳定性越弱,B 错误;(AT)/(GC)与(AC)/(GT)两个比值相等,这个 DNA 分子可能是双链,也可能是单链,C 错误;双链 DNA 中(AC)/(GT)的值恒为 1,D 正确。答案 D题型一 DNA 分子结构及特点1下列关于 DNA 结构的叙述中,错误的是( )A大
6、多数 DNA 分子由两条核糖核苷酸长链盘旋而成为螺旋结构B外侧是由磷酸和脱氧核糖交替连接构成的基本骨架,内侧是碱基CDNA 两条链上的碱基间以氢键相连,且 A 与 T 配对,C 与 G配对DDNA 的两条链反向平行答案 A4 / 24解析 大多数 DNA 分子由两条脱氧核糖核苷酸长链盘旋而成为螺旋结构,A 错误;DNA 分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架,碱基排列在内侧,B 正确;DNA 两条链上的碱基间以氢键相连,并且碱基配对有一定的规律:即 A 与 T 配对,C与 G 配对,C 正确;DNA 分子的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构,D 正确。2.图为 DNA 分子
7、结构示意图,对该图的叙述正确的是( )a和相间排列,构成了 DNA 分子的基本骨架b的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸c是氢键,其形成遵循碱基互补配对原则dDNA 分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息Ab、c、d Bc、d Ca、b、c Db、c答案 B解析 DNA 分子是双螺旋结构,磷酸与脱氧核糖交替连接排列在外侧,构成了 DNA 分子的基本骨架;中的与下方的磷酸基团组成胞嘧啶脱氧核苷酸;碱基互补配对,形成碱基对时通过氢键相连;DNA 分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息。易错警示DNA 分子中的数量关系(1)DNA 分子中,脱氧核苷酸数脱氧核糖数磷酸数含氮碱基数1111。5 / 24(2)配
8、对的碱基,A 与 T 之间形成 2 个氢键,G 与 C 之间形成 3个氢键,CG 所占比例越大,DNA 结构越稳定。(3)每条脱氧核苷酸链上都只有一个游离的磷酸基团,因此 DNA分子中含有 2 个游离的磷酸基团。(4)对于真核细胞来说,染色体是基因的主要载体;线粒体和叶绿体也是基因的载体。(5)对于原核细胞来说,拟核中的 DNA 分子或者质粒 DNA 均是裸露的,并不与蛋白质一起构成染色体。题型二 DNA 分子结构相关计算32014山东高考某研究小组测定了多个不同双链 DNA 分子的碱基组成,根据测定结果绘制了 DNA 分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在 DNA 分子中碱基数目比值的关
9、系图,下列正确的是( )答案 C解析 根据 DNA 分子的结构特点可知,若 DNA 分子双链中(AT)/(CG)的比值为 m,则每条链中(AT)/(CG)比值均为 m,由此可判断 C 正确,D 错误;DNA 分子中(AC)/(TG)1,而每条链中的(AC)/(TG)不能确定,但两条链中的比值互为倒数,故 A、B 错误。42017天津模拟已知某 DNA 分子中,G 与 C 之和占全部碱基总数的 35.8%,其中一条( 链)子链中 T 与 C 分别占该链碱基总数的 32.9%和 17.1%,则在 链的互补链( 链)中,T 和 C 分别占( 链)碱基总数的( )A32.9%和 17.1% B31.3
10、%和 18.7%C18.7%和 31.3% D17.1%和 32.9%答案 B解析 由于整个 DNA 分子中 GC35.8%,则每条链中GC35.8%,AT64.2%;由于 链中 T 与 C 分别占 链碱基总数的 32.9%和 17.1%,由此可以求出 链中6 / 24G18.7%、A31.3%,则其互补链 链中 T 和 C 分别占 链碱基总数的 31.3%和 18.7%。技法提升碱基互补配对原则及相关计算规律(1)碱基互补配对原则:A 一定与 T 配对,G 一定与 C 配对。(2)四个计算规律规律一:一个双链 DNA 分子中,AT、CG,则AGCT,即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。规律二:在
11、双链 DNA 分子中,互补的两碱基之和(如 AT 或CG)占全部碱基的比值等于其任何一条单链中该种碱基比例的比值,且等于其转录形成的 mRNA(T 换为 U)中该种碱基比例的比值。规律三:在 DNA 双链中,一条单链的的值与其互补单链的的值互为倒数关系。(不配对的碱基之和比例在两条单链中互为倒数)提醒:在整个 DNA 分子中该比值等于 1。规律四:在 DNA 双链中,一条单链的的值,与该互补链的的值是相等的,也与整个 DNA 分子中的的值是相等的。提醒:综合规律三、四可简记为“补则等,不补则倒” 。题型三 核酸类型分析5已知病毒的核酸有双链 DNA、单链 DNA、双链 RNA、单链 RNA四种
12、类型。现发现一种新病毒,要确定其核酸属于哪一种类型,应该( )A分析碱基类型,确定碱基比例B分析蛋白质的氨基酸组成,确定五碳糖类型C分析碱基类型,确定五碳糖类型D分析蛋白质的氨基酸组成,确定碱基类型答案 A解析 DNA 的碱基为 A、T、C、G,RNA 的碱基是A、U、C、G,T 是 DNA 特有的碱基,U 为 RNA 特有的碱基,所以可以根据这一区别来分辨 DNA 和 RNA。双链 DNA 中 AT 且 CG,单链7 / 24DNA 和 RNA 则不具备这一规律。分析碱基类型判断核酸是 DNA 还是RNA,然后确定碱基比例,确定是单链结构还是双链结构,A 正确。技法提升判断核酸种类的方法(1
13、)DNA 和 RNA 的判断含有碱基 T 或脱氧核糖DNA;含有碱基 U 或核糖RNA。(2)单链 DNA 和双链 DNA 的判断Error!双链 DNA;若:嘌呤嘧啶单链 DNA(3)DNA 和 RNA 合成的判断用放射性同位素标记 T 或 U 可判断 DNA 和 RNA 的合成。若大量消耗 T,可推断正发生 DNA 的合成;若大量利用 U,可推断正进行RNA 合成。考点 2DNA 复制及基因的概念2016全国卷某种物质可插入 DNA 分子两条链的碱基对之间,使 DNA 双链不能解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质,下列相关叙述错误的是( )A随后细胞中的 DNA 复制发生障碍B
14、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 某物质可插入 DNA 分子两条链的碱基对之间,使 DNA双链不能打开,说明该物质会阻碍 DNA 分子的解旋,因此会阻碍DNA 分子的复制、转录和抑制细胞增殖,A、B、D 三项均正确;因DNA 分子的复制发生在间期,所以该物质可将细胞周期阻断在分裂间期,C 项错误。答案 C8 / 24题型一 DNA 分子复制过程及特点12016湖南十三校联考下图为真核细胞 DNA 复制过程的模式图,据图分析,下列相关叙述错误的是( )A解旋酶能使双链 DNA 解开,但需要消耗 ATPBDNA 分子复制
15、时两条子链的延伸方向相反CDNA 分子复制中的引物是核酸片段D新合成的两条子链的碱基序列是一致的答案 D解析 两条模板链碱基互补配对,则新合成的两条子链的碱基序列是互补的,D 错误。2如图为某真核细胞中 DNA 复制过程模式图,下列分析错误的是( )A酶和酶均作用于氢键B该过程可发生在细胞有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期C该过程的模板链是 a、b 链DDNA 复制的特点是半保留复制答案 A解析 酶是解旋酶,酶是 DNA 聚合酶,前者作用于氢键,后者作用于磷酸二酯键,A 错误;该过程需要 a、b 链分别作模板,c、d 链分别是以 a、b 链为模板合成的子链,C 正确;细胞有丝分裂间期或减数第
16、一次分裂前的间期会发生 DNA 复制,B 正确;DNA 分子复制具有半保留复制的特点,D 正确。题型二 DNA 复制的相关计算32017临川一中质检用 15N 标记含有 100 个碱基对的 DNA分子,其中有胞嘧啶脱氧核苷酸 60 个,该 DNA 分子在含有 14N 的培养基中连续复制 4 次。其结果不可能是( )A含有 15N 的单链占全部单链的 1/16B含有 14N 的 DNA 分子占 7/89 / 24C复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸 600 个D复制结果共产生 16 个 DNA 分子答案 B解析 由题可知,该 DNA 分子中有腺嘌呤(A)40 个,则复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸为 40
17、(241)600(个)。该 DNA 分子在含 14N 的培养基中连续复制 4 次,可形成 16 个 DNA 分子,其中含有15N 的单链占全部单链的 1/16,含有 14N 的 DNA 分子占 100%。42016泰安期中下列关于 DNA 的相关计算中,正确的是( )A具有 1000 个碱基对的 DNA,腺嘌呤有 600 个,则每一条链上都具有胞嘧啶 200 个B具有 m 个胸腺嘧啶的 DNA 片段,复制 n 次后共需要 2nm 个胸腺嘧啶C具有 m 个胸腺嘧啶的 DNA 片段,第 n 次复制需要 2n1m个胸腺嘧啶D无论是双链 DNA 还是单链 DNA,AG 所占的比例均是 1/2答案 C解
18、析 根据碱基互补配对原则,具有 1000 个碱基对的DNA,ATCG2000 个,AT600 个,CG400 个,但在该DNA 分子的每一条链上,所具有的胞嘧啶不一定是 200 个,A 错误;具有 m 个胸腺嘧啶的 DNA 片段,复制 n 次后共需要(2n1)m 个胸腺嘧啶,B 错误;具有 m 个胸腺嘧啶的 DNA 片段,第 n 次复制共需要(2n1)m(2n11)m2n1m 个胸腺嘧啶,C 正确;在双链 DNA 分子中,AG 所占的比例是 1/2,在单链 DNA 分子中,AG 所占的比例不一定是 1/2,D 错误。技法提升DNA 分子复制的有关计算DNA 复制为半保留复制,若将亲代 DNA
19、分子复制 n 代,其结果分析如下:(1)子代 DNA 分子数为 2n 个。10 / 24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 有 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)消耗的脱氧核苷酸数设亲代 DNA 分子中含有某种脱氧核苷酸 m 个,则:经过 n 次复制,共需消耗游离的该种脱氧核苷酸 m(2n1)个。在第 n 次复制时,共需消耗游离的该脱氧核苷酸 m2n1 个。题型三 DNA 半保留复制的实验分析5DNA 的复制方式可以通过设想来进行预测,
20、可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散复制三种。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:a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将亲代含 15N 的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
21、条中密度带,则可以排除_,但不11 / 24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_。答案 (1)轻(14N/14N) 重(15N/15N) 半保留复制和分散复制(2)全保留复制 半保留复制还是分散复制(3)一条中密度带 一条轻密度带 中、轻 半保留复制 分散复制解析 由图示可知,深色为亲代 DNA 的脱氧核苷酸链(母链),浅色为新形成的子代 DNA 的脱氧核苷酸链(子链)。因此全保留复制后得到的两个 DNA 分子,一个是原来的两条母链重新形成的亲
22、代DNA 分子,一个是两条子链形成的子代 DNA 分子;半保留复制后得到的每个子代 DNA 分子的一条链为母链,一条链为子链;分散复制后得到的每个子代 DNA 分子的单链都是由母链片段和子链片段间隔连接而成的。62016西安二模将大肠杆菌放在含有 15N 的培养基中培育若干代后,细菌 DNA 所有氮均为 15N,它比 14N 分子密度大。然后将 DNA 被 15N 标记的大肠杆菌再转移到 14N 培养基中培养,每隔 4 h(相当于分裂繁殖一代的时间)取样一次,测定其不同世代细菌 DNA分子的密度。DNA 分子的密度梯度离心实验结果如图所示。(1)中带含有的氮元素是_。(2)如果测定第 4 代
23、DNA 分子密度,含 15N 的 DNA 分子所占比例为_。(3)如果将第 1 代(全中)DNA 链的氢键断裂后再测定密度,它的四条 DNA 单链在试管中的分布位置应为_。(4)上述实验表明,DNA 分子复制的方式是_。答案 (1)14N、15N (2)1/8 (3)1/2 重带、1/2 轻带(4)半保留复制12 / 24解析 两条 DNA 单链均被 15N 标记的 DNA 分子为全重 DNA 分子,在离心管的最下边;含全重 DNA 分子的大肠杆菌转入含 14N 的培养基中培养后,第 1 代全部为一条链含 15N、另一条链含 14N 的 DNA分子,在离心管的中间;第 2 代为 1/2 中带
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