2023届高三一轮复习DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段教案.docx
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1、第1讲DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段考纲要求LDNA分子结构的主要特点(II)。2.DNA分子的复制(II)。3 ,基因的概念(II)。 一、DNA分子的结构巧记借图记忆“3” 一三种物质:。、口; “4” 一四种碱基对应四种脱氧核甘酸;“5” 一五种元素:Q含C、H、0; O确定含P; 口确定含N。判一判1. DNA的两条核糖核昔酸链反向平行回旋成双螺旋结构(X )2. DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的(V )3. 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对(V )4. DNA上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则,即A=U, G=C( X )解惑碱基A与
2、T之间形成两个氢键,G与C之间形成三个氢键。含氢键越多,结构越稳定, 即含GC(或CG)碱基对的比例越大,结构越稳定。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 .时间:有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。模板:解旋后两条母链 原料:细胞中游离的4种脱氧核昔酸条件能量:ATP:酶:解旋酶、DNA聚合酶等4.T工口 TWA解旋酶赤攵左DNA聚合酶m冷工研 寸匚nMA八二 过程:DNA两条母链,形成子链f新DNA分子。5 .方式:半保留复制。6 .特点:边解旋边复制。7 .意义:将遗传信息从亲代传给了子代,保持了遗传信息的连续性。 三、基因一一具有遗传效应的DNA
3、片段1 .据图写出基因与染色体的关系:基因在染色体上呈线性排列。2 .将代表下列结构的字母填入图中的相应横线上:a.染色体、b. DNA. c.基因、d.脱氧核 甘酸。3 .基因的本质:具有遗传效应的DNA片段。 判一判1 .构成基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相等(X )2 .某DNA片段中有100个脱氧核甘酸,则可能的排列依次为2100种(X )提示 排列依次应为4n, n指碱基对数,100个=50对,即应为450种,其中“4”有特定含 义,代表4种碱基,不能写成2100。3 .不同DNA分子携带的遗传信息不同的根本缘由在于碱基排列依次不同(V )解惑(1)基因是遗传的基本结构和功能单
4、位,其主要载体是染色体。线粒体和叶绿体中也 存在基因。原核生物体内也存在基因,但不与蛋白质结合。考点一 聚焦DNA分子的结构及碱基计算解析 正常小鼠吃高脂肪食物会变得肥胖,而具有HMIGIC基因缺陷的小鼠吃同样多的高脂肪 食物体重仍保持正常,这说明肥胖由基因限制,从而得出基因能够限制性状,具有遗传效应。 12.下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核甘酸的说法,不正确的是()A.基因确定位于染色体上B.基因在染色体上呈线性排列C.四种脱氧核甘酸的数目和排列依次确定了,基因的多样性和特异性D. 一条染色体上含有1个或2个DNA分子答案A解析 基因是具有遗传效应的DNA片段,DNA不确定位于染色体上,
5、因此基因不确定位于染色 体上,故A错误;多个基因位于同一条染色体上,基因在染色体上呈线性排列,故B正确; 不同基因中脱氧核甘酸的数目和排列依次不同,基因具有多样性,而每一个基因中脱氧核普 酸的数目和排列依次是特定的,因此基因又具有特异性,故C正确;没有复制的每条染色体 含有1个DNA分子,复制后的每条染色体含有2条染色单体,每条染色单体含有1个DNA分 子,故D正确。13.下图是某DNA分子的局部结构示意图,请据图回答。写出下列图中序号代表的结构的中文名称:,, ,o图中DNA片段中碱基对有 对,该DNA分子应有 个游离的磷酸基。从主链上看,两条单链;从碱基关系看,两条单链 o假如将14N标记
6、的细胞培育在含15N标记的脱氧核甘酸的培育液中,此图所示的 (填图中序号)中可测到15No若细胞在该培育液中分裂四次,该 DNA分子也复制四次,则得到的子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例 为。若该DNA分子共有a个碱基,其中腺喋吟有小个,则该DNA分子复制4次,须要游离的胞 喀噬脱氧核岩酸为 .个。答案(1)胞喀咤脱氧核糖胸腺喀咤脱氧核甘酸一条脱氧核甘酸链的片段(2)4 2 (3)反向平行 互补1 : 8C5) 15 6一曲解析 依据碱基互补配对原则可知:是胞喀咤,是腺喋吟,是鸟喋吟,是胸腺喀咤, 是磷酸基团,是胸腺喀咤,是脱氧核糖,是胸腺喀咤脱氧核昔酸,是一条脱
7、氧核 甘酸链的片段。复制4次,产生16个DNA分子,由于DNA复制为半保留复制,含14N的DNA 分子共2个,全部的DNA都含有15N,所以子代DNA分子中含14N和15N的比例为1 : 8。A = T=m,则G=C=m,复制4次,须要游离的胞喀咤脱氧核甘酸为(241) X (,m) =15 (1 乙乙乙m) o14.在生命科学探讨中,“放射性同位素示踪法”是常用的探讨手段。请分析下列几个科学 试验,回答有关问题:1) ).将大肠杆菌的DNA分子用3H标记后,放在一般培育基上繁殖两代,如下图所示。该试验 有力地证明白DNA分子的复制方式是 o若在此过程中,共消耗了游离的胸腺嗑咤脱氧核甘酸183
8、个,则亲代DNA分子中含腺喋吟脱氧核甘酸 个。用含放射性元素的氨基酸培育豚鼠的胰腺细胞,探讨豚鼠分泌蛋白的合成和分泌过程,放 射性在核糖体上出现后,依次经过、和,最终出现在细胞 外。答案(1)半保留复制61内质网高尔基体细胞膜解析 用放射性同位素示踪法可以有力地证明DNA分子的复制方式为半保留复制。DNA分子复 制两次,净增加3个DNA分子,此过程共消耗胸腺喀咤脱氧核甘酸183个,则每个DNA分子 中含胸腺喀咤脱氧核甘酸数为183 + 3 = 61(个),双链DNA分子中,腺喋吟脱氧核甘酸数目与 胸腺喀咤脱氧核甘酸数目相等。分泌蛋白合成和分泌的过程是先在核糖体中将氨基酸合成多 肽链,然后进入内
9、质网中加工,再运输到高尔基体中进一步加工、包装,最终分泌到细胞外。 15. DNA的复制方式,可以通过设想来进行预料,可能的状况是全保留复制、半保留复制、分 散(弥散)复制三种。原委是哪种复制方式呢?下面设计试验来证明DNA的复制方式。试验步骤:a.在氮源为14N的培育基中生长的大肠杆菌,其DNA分子均为14NDNA(比照)。b.在氮源为15N的培育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含14N的培育基中,再连续繁殖两代(I和H),用密度 梯度离心法分别,不同分子量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。试验预料:(1)假如与比照(14N
10、/14N)相比,子I代能辨别出两条DNA带:一条 带和一条 带,则可以解除O假如子I代只有一条中密度带,则可以解除,但不能确定是O假如子I代只有一条中密度带,再接着做子n代dna密度鉴定:若子代n可以分出 和,则可以解除分散复制,同时确定半保留复制;假如子n代不能分 出 密度两条带,则解除,同时确定为 o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 制或分散复制(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 从题目中的图示可知,深色为亲代DNA的脱氧核甘酸链(母链),浅色为新形成的子代 DNA的脱氧核甘酸链(子链)。因此全保留复
11、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代片段间隔连接而成的。1.视察DNA分子结构模型,分析其空间结构 空间结构分析分类主链内侧构成方式磷酸和脱氧核糖交替连接,两条主链呈 反向平行,有规则回旋成双螺旋.主链上对应碱基以氢键连接成对,对应 碱基之间互补(AT, GC)配对,碱基 平面之间平行动态变更相对稳定碱基比率和碱基序列可变说出DNA三个结构特点的含义稳定性:DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式
12、不变;两条链间碱基互补配对的方式不变。多样性:DNA分子中碱基对排列依次多种多样。特异性:每种DNA都有区分于其他DNA的特定的碱基排列依次。2) DNA碱基互补配对原则的有关计算规律1:互补的两个碱基数量相等,即人=C=Go规律2:随意两个不互补的碱基和占总碱基的50%o规律3: 一条链中互补碱基的和等于另一条链中这两种碱基的和。规律4 :若一条链中,A1+T1A1 + T1+C1+G1则另一条链中A2 + T2A2 + T2+C2 + G2A+T 1+2A+T+C+G 1+2规律5:,_ . . , A1 + G1右一条铤中ti=K,1 1 I V/ 1则另一条链中A2+G2 1T2+C2
13、 = K易错警示 有关水解产物、氢键及碱基计算的易错点(1)水解产物及氢键数目计算DNA水解产物:初步水解产物是脱氧核甘酸,彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。氢键数目计算:若碱基对为n,则氢键数为2n3n;若已知A有m个,则氢键数为3n5 碱基计算不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同,即(A+T)/(C+G)的值不同。该比 值体现了不同生物DNA分子的特异性。若已知A占双链的比例= c%,则Al/单链的比例无法确定,但最大值可求出为2c%,最小值 为OoI命题探究I1.如图为核甘酸链结构图,有关叙述不正确的是()A.能构成一个完整核甘酸的是图中的a和bB.各核甘酸之间是通过
14、化学键连接起来的C. DNA连接酶可连接断裂的化学键1 ).若该链为脱氧核苜酸链,从碱基组成上看,缺少的碱基是T 答案A解析 核甘酸是核酸的基本组成单位,每个核甘酸由一分子的磷酸、一分子的五碳糖、一分 子的含氮碱基组成;DNA中有A、T、C、G四种碱基,RNA中有A、U、C、G四种碱基;核甘酸 分子通过磷酸二酯键连接组成核甘酸链。2 .下图为真核细胞内某基因(15N标记)的结构示意图,该基因全部碱基中A占20%。下列说 法正确的是A.该基因确定存在于细胞核内的染色体DNA上B.该基因的一条核甘酸链中(C+G)/(A+T)为3 : 2C. DNA解旋酶只作用于部位,限制性核酸内切酶只作用于部位D
15、.将该基因置于14N培育液中复制3次后,含15N的DNA分子占1/8答案B解析 真核细胞中的DNA主要存在于细胞核内的染色体中,少量存在于线粒体、叶绿体中。 由双链 DNA 中 A (腺喋吟)占 20%,且 DNA中 A=T、C=G 可知,C+G=100%-(A+T) =60%,故 该基因中(C+G)/(A+T)=3 : 2 =该基因一条核甘酸链中(C+G)/(A+T)。DNA解旋酶破坏的是 碱基对之间的氢键(即),而限制性核酸内切酶以及DNA连接酶作用于DNA分子中磷酸与脱 氧核糖之间的共价键。15N标记的DNA在14N培育液中培育,复制3次后,含15N的DNA占 2/23 = l/4o1
16、. DNA结构中化学键的形成与断裂氢键:配对的碱基间形成碱基对,通过氢键相连,可用DNA解旋酶断裂,也可用高温断裂。 磷酸二酯键:连接磷酸和相邻脱氧核甘酸的脱氧核糖的化学键,可用限制酶切断,可用DNA 连接酶或DNA聚合酶连接。2 .核酸种类的推断方法DNA和RNA的推断:含有碱基T或脱氧核糖=DNA含有碱基U或核糖今RNA单链DNA和双链DNA的推断:若:A = T, G = C或A+G=T+C二双链DNA若:喋吟W喀噬=单链DNA(3)DNA和RNA合成的推断:用放射性同位素标记T或U可推断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的合
17、成。考点二 探究DNA分子的复制和相关计算1. DNA复制方式的探究关于DNA复制方式的探究,充分体现了假说一演绎法,即在克里克假说的基础上,通过演绎 推理,最终通过试验得以验证。依据下面试验过程,回答相关问题。试验材料:大肠杆菌。试验方法:放射性同位素标记技术和离心技术。(3)试验假设:DNA以半保留的方式复制。(4)试验过程(如图)试验预期:离心后应出现3条DNA带(如上图)。(依据标记状况作答)重带(密度最大):15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)o中带(密度居中):一条链为15N,另一条链为14N标记的子代双链DNAQ5N/14N)。轻带(密度最小):两条链都为14N标记的子代
18、双链DNA(14N/14N)。(6)试验结果:与预期的相符。2. DNA分子复制中的相关计算某DNA分子中含某种碱基a个,则复制n次须要含该碱基的脱氧核甘酸数为aX (2n-l); 第n次复制,须要含该碱基的脱氧核甘酸数为aX2n1。若以被同位素标记的DNA分子的两条链为模板,复制n次后,标记的DNA分子占2/2n,标 记的DNA单链占全部单链的l/2n;若用同位素标记原料,则复制n次后,标记的DNA分子占100%,标记的单链占1 l/2n。易错警示关于DNA复制的2个易错点在做DNA分子复制的计算题时,应看准是“含”还是“只含,是“DNA分子数”还是“链 数”。在分析细胞分裂问题时,常以染色
19、体或DNA分子为探讨对象,而在分析DNA分子复制问题 时,确定要从DNA分子两条单链的角度考虑,所以复制后的一条染色体上的两个DNA分子中 都含有原来的单链。卜c Na票彳BI命题探究I*TA-3. 如图为DNA复制的图解,请据图回答下列问题:%弋(l)DNA复制发生在 o过程称为 o中的子链是 o(4)过程必需遵循 原则。子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子,由此说明DNA复制具有 的特点。(6)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子,其中有胞喀咤60个,若 该DNA分子在14N的培育基中连续复制四次,则结果不行能是-c-T-T-G-T-C-AK二工-C G- DNA 的卜ATT
20、复制I n ni iv()A.含有15N的DNA分子占1/8B.含有14N的DNA分子占7/8C.复制过程中需游离的腺喋吟脱氧核甘酸600个D.共产生16个DNA分子具有N个碱基对的一个DNA分子片段中,含有m个腺喋吟脱氧 核甘酸。该片段完成n次复制须要 个游离的胞喀嗟脱氧核甘酸。该片段完成第n次复制须要 个游离的胞喀咤脱氧核甘酸。A. (2n1) (Nm)B. 2n 1 (Nm)D. 2n(N/2-m)C. 2n 1 (N/2m)若用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链。再将这些细胞转入不含32P 的培育基中培育,在其次次细胞分裂的中期、后期,一个细胞中的染色体总条数和被
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