2 第二课时 (7)

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1、第二课时DNA分子的结构 复制及基因的本质 一 DNA分子的结构 1 模型的构建者 沃森和克里克 2 化学组成 3 空间结构 4 结构特性 二 DNA分子的复制 1 对DNA分子复制的推测 沃森和克里克提出了遗传物质自我复制的假说 2 概念 以亲代DNA分子为模板 按 碱基互补配对原则 合成子代DNA分子的过程 3 过程 解旋 以母链为模板合成互补的子链 延伸子链 母链 子链盘绕成双螺旋结构 4 发生时期 有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期 随染色体复制而完成 5 所需条件 6 特点 7 精确复制的原因 8 意义 1 概念的理解 三 基因 2 基因的功能 一 DNA分子的结构 1 不同个体的D

2、NA是不相同的 但同一个体不同的体细胞中的细胞核内的DNA一般是相同的 经过复制得到的两条姐妹染色单体中的DNA一般也是相同的 2 在脱氧核苷酸分子中 特别要注意三个小分子之间的连接 其中 脱氧核糖的1号碳原子与含氮碱基相连 5号碳原子与磷酸分子相连 如下图 3 DNA分子多样性和差异性表现在碱基的排列顺序千变万化上 而不是核苷酸和碱基的种类或数目 若一个DNA分子有1000个碱基 则由此组成的DNA分子共有 4500种 不同类型的生物或同种生物不同个体之间 因差异性的存在 在实践上可用于亲子鉴定 侦察罪犯 辨认尸体 确定不同生物之间的亲缘关系等方面 4 n个核苷酸形成DNA双链时脱去 n 2

3、 个H2O 在形成单链RNA时 脱去 n 1 个H2O 5 DNA分子中 脱氧核苷酸的数目 脱氧核糖的数目 含氮碱基的数目 磷酸的数目 6 DNA分子各种碱基的数量关系 1 在整个DNA分子中 A T G C A G T C A C T G A G T C 1 2 DNA分子的一条链中的A T 另一条链的T A 同理 G C C G 3 两个非配对碱基之和占碱基总数的50 即A C T G 50 A G T C 50 4 如果一条链中的 A T G C a 则另一条链中的 A T G C 比例也是a 如果一条链中的 A G T C b 则另一条链中 A G T C 的比例是1 b 比率等于另一

4、条链中A T的和占其链的碱基比率 还等于双链DNA分子中A T的和占整个DNA分子的碱基比率 即 A1 T1 A2 T2 总 A T 同理 G1 C1 G2 C2 总 G C 5 在DNA分子一条链中 A T的和占这一条链的碱基 规律精讲精析 DNA分子结构的 五 四 三 二 一 记忆 五种元素 C H O N P 四种碱基 A G C T 相应的有四种脱氧核苷酸 三种物质 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基 两条长链 两条反向平行的脱氧核苷酸链 一种螺旋 规则的双螺旋结构 典例1 2011年安徽理综 甲 乙图示真核细胞内两种物质的合成过程 下列叙述正确的是 A 甲 乙所示过程通过半保留方式进行 合成的

5、产物是双链核酸分子 B 甲所示过程在细胞核内进行 乙在细胞质基质中进行 C DNA分子解旋时 甲所示过程不需要解旋酶 乙需要解旋酶 D 一个细胞周期中 甲所示过程在每个起点只起始一次 乙可起始多次 制 乙图表示转录 转录不是半保留方式 产物是单链RNA 真核细胞的DNA复制和转录可以发生在细胞核 线粒体及叶绿体中 DNA复制过程解旋需要解旋酶 转录时需要的RNA聚合酶具有解旋的功能 一个细胞周期DNA只复制一次 但要进行大量的蛋白质合成 所以转录多次发生 答案 D 思路剖析 甲图以DNA两条单链均为模板 而乙以一条链为模板 且产物是一条链 确定甲图表示DNA复 典例2 2010年江苏高考 下列

6、关于核酸的叙述中 正确的是 A DNA和RNA中的五碳糖相同 B 组成DNA与ATP的元素种类不同 C T2噬菌体的遗传信息贮存在RNA中 D 双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数 思路剖析 DNA含有脱氧核糖 RNA含有核糖 A项错误 DNA和ATP都是由C H O N P五种元素组成 B项错误 T2噬菌体遗传物质为DNA 故其遗传信息也储存在DNA中 C项错误 双链DNA嘌呤总是和嘧啶碱基互补配对 故两者数量相等 D项正确 答案 D 1 DNA复制的准确性 DNA分子之所以能自我复制 取决于DNA的双螺旋结构 它为复制提供了模板 同时 由于碱基具有互补配对的特性 因此能确保复制的完成 二 DN

7、A分子的复制 规律精讲精析 在复制过程中 脱氧核苷酸序列具有相对的稳定性 但也可能发生差错即发生碱基对的增添 缺失或改变 基因突变 这种稳定性与可变性的统一 是生物遗传和变异的物质基础和根本原因 2 DNA复制中的相关计算 亲代DNA分子经n次复制后 则 1 DNA分子数 子代DNA分子数 2n个 含亲代母链的DNA分子数 2个 不含亲代母链的DNA分子数 2n 2个 2 消耗的脱氧核苷酸数 若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个 则经过n 次复制后需要消耗该脱氧核苷酸个数为 m 2n 1 规律精讲精析 在分析细胞分裂问题时 常以染色体或DNA分子为研究对象 而在分析DNA分子复制问题时 一

8、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分子都含有原来的单链 典例3 2010年北京理综 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 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

9、方式不是复制 若将子 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 若某次实验的结果中 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尚有少部分为 思路剖析 1 据表 DNA在15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养多代 可得到大肠杆菌B 2 若证明DNA的复制方式为半保留复制 则需证明后代DNA的两条链 一条链是原来的 另一条链是新合成的 第3组结果与第1组 第2组的结果对比可以证实 3 轻 DNA为14N 14NDNA

10、重 DNA为15N 15NDNA 据表 重带 DNA来自于B 的结果是后代DNA的两条链或全是原来的 或全是新合成的 说明DNA分子的复制方式不是半保留复制 将子 代DNA双链分开后再离心 无法判断后代DNA的两条链的来源 不能判断DNA的复制方式 将子 代继续培养 子n代DNA的情况是有2个为15N 14NDNA 其余全为14N 14NDNA 所以子n代DNA离心的结果是 密度带的数量和位置没有变化 放射性强度发生变化的是轻带 中带 为15N 14NDNA 中带 略宽 说明新合成DNA单链中的N尚有少部分为15N 答案 1 多15NH4Cl 2 312半保留复制 3 B半保留 不能 没有变化

11、轻 15N 1 DNA上有很多片段 其中有遗传效应的片段才叫基因 没有遗传效应的片段不叫基因 2 对于真核细胞来说 染色体是基因的主要载体 线粒体和叶绿体是基因的次要载体 3 对于原核细胞来说 基因在拟核中的DNA分子或质粒上 DNA是裸露的 并没有与蛋白质一起构成染色体 因此 没有染色体这一载体 三 基因的本质 5 位于线粒体和叶绿体中的基因随线粒体和叶绿体传给子代 其遗传不符合孟德尔定律 4 位于染色体上的基因随染色体传递给子代 其遗传遵循孟德尔遗传定律 规律精讲精析 1 生物体的DNA分子数目小于基因数目 生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数 这说明基因是DNA的片段 基因

12、不是连续分布在DNA上的 而是由碱基序列将其分隔开的 2 碱基排列顺序的千变万化 构成了DNA分子的多样性 而碱基特定的排列顺序 又构成了每一个DNA分子的特异性 DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础 生物多样性的直接原因是蛋白质的多样性 而根本原因则是核酸的多样性 典例4 2012年暨阳期中 DNA具有多样性的原因是 A 组成基因的碱基数目庞大 B 空间结构千变万化 C 碱基种类有许多种 D 碱基排列顺序的千变万化 思路剖析 DNA分子具有多样性 特异性和稳定性三个特点 其中 碱基排列顺序的千变万化 构成了DNA分子的多样性 在DNA分子的结构中 磷酸和脱氧核糖交替连接

13、的顺序是固定不变的 碱基种类有A T G C四种 空间结构为规则的双螺旋结构 答案 D 典例5 2012年宁德期末 揭示基因化学本质的表述是 A 基因是遗传物质的功能单位 B 基因是有遗传效应的DNA片段 C 基因是蕴含遗传信息的核苷酸序列 D 基因在染色体上呈线性排列 思路剖析 从遗传学角度 基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位 从细胞学角度 基因在染色体上呈线性排列 从分子学角度 基因是具有遗传效应的DNA片段 这也就揭示了基因的化学本质是DNA 答案 B 1 2012年揭阳二模 决定双链DNA遗传特异性的是 A 脱氧核苷酸链上脱氧核糖和磷酸的排列顺序 B 嘌呤总数和嘧啶总数的比值

14、 C 碱基互补配对原则 D 碱基数目及排列顺序 DNA分子共有的特点 答案 D 思路剖析 在DNA中只有碱基的数目与排列顺序是可变的 对于A B C三个选项中的内容都是不同 2 某DNA分子中含有1000个碱基对 P元素全是32P 若将DNA分子放在只含31P的脱氧核苷酸的培养液中让其复制两次 则子代DNA的相对分子质量平均比原来 A 减少1500B 增加1500 C 增加1000D 减少1000 分子的每条链都是含31P 还有两个DNA分子都是一条链是31P 另一条链是32P 前两个DNA分子的相对分子质量比原DNA分子共减少了4000 后两个DNA分子的相对分子质量比原来共减少了2000

15、这样四个DNA分子平均比原来减少了6000 4 1500 答案 A 思路剖析 具有1000个碱基对的DNA分子连续分裂两次 形成四个DNA分子 这四个DNA分子中有两个DNA 3 根据右图回答下列问题 1 DNA分子复制是在位置解旋 A B C D 2 Z链从细胞核中移到细胞质中 与某细胞器结合 这种细胞器的名称是 3 若X链是Z链的模板 则Z的碱基顺序由上到下是 由X生成Z的场所主要是 组成Z的基本单位有种 4 建立DNA分子立体模型的科学家沃森和克里克认为DNA分子的空间结构是 5 若要提取DNA 实验材料能选牛血吗 原因是 思路剖析 1 DNA分子解旋的实质是氢键断裂 2 Z链如果是转录

16、出来的mRNA 可与核糖体结合合成蛋白质 3 Z链与X链互补 但要注意Z链是RNA 其碱基组成中有U无T 转录主要发生在细胞核中 RNA的基本组成单位是4种核糖核苷酸 4 DNA的物理模型是一种双螺旋结构 5 牛属于哺乳动物 哺乳动 物成熟的红细胞中无细胞核 所以不能用于提取DNA 一般采用鸡血 答案 1 A 2 核糖体 3 UACGA 细胞核4 4 双螺旋结构 5 不能哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核 一 选择题 本题共8小题 每小题6分 共48分 1 基础再现 基因芯片技术是近几年才发展起来的崭新技术 涉及生命科学 信息学 微电子学 材料学等众多的学科 固定在芯片上的各个探针是已知的单链DNA分子 而待测DNA分子用同位素或能发光的物质标记 如果这些待测的DNA分子中正好有能与芯片上的DNA配对的 它们就会结合起来 并在结合的位置发出荧光或者射线 出现 反应信号 下列说法中不正确的是 A 基因芯片的工作原理是碱基互补配对 B 待测的DNA分子首先要解旋变为单链 才可用基因芯片测序 C 待测的DNA分子可以直接用基因芯片测序 D 由于基因芯片技术可以检测未知DNA碱基序列 因而具有广泛