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1、第6讲DNA分子的结构和复制,DNA分子结构的主要特点()DNA分子的复制(),知识点一DNA分子的结构 DNA分子的结构 组成元素：含有. 基本单位：脱氧核苷酸 组成 一分子. 一分子. 简图 一分子.,C、H、O、N、P,磷酸,脱氧核糖,含氮碱基,种类：磷酸脱氧核糖含氮碱基 (4种) (1种)(1种) (4种) A：. G：. C：. T：. 平面结构：两条反向平行的多脱氧核苷酸的长链,腺嘌呤,鸟嘌呤,胞嘧啶,胸腺嘧啶,空间结构：双螺旋结构 两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋而成 外侧：和交替连接，构成基本骨架 内侧：碱基按的碱基互补配对原则通过. 连接，形成碱基对 结构特点 多样性：DNA分子
2、的千变万化 特异性：特定的DNA分子具有特定的碱基对排列顺序稳定性： 交替连接构成的基本骨架和碱基配对方式不变； 碱基对之间的和两条脱氧核苷酸链的加强了DNA分子的稳定性,脱氧核糖,磷酸,AT、GC,氢键,碱基对的排列顺序,脱氧核糖和磷酸,氢键,空间螺旋,你知道吗？ 碱基A与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比例越大，结构越稳定。,知识点二DNA分子的复制 DNA分子的复制 概念：以为模板，合成子代DNA分子的过程 时间：. 条件 模板：的两条母链 原料：细胞核中. 能量：ATP 酶：、.,亲代DNA分子,有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期,DNA,
3、游离的四种脱氧核苷酸,解旋酶,DNA聚合酶,过程 解旋：在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开 以解开的两条母链为模板，按原则，合成子链 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 特点 复制：一条母链一条子链子代DNA,边解旋边复制、可多个复制起点 结果：一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子 意义：使遗传信息从亲代传递给子代，保持了的连续性,碱基互补配对,半保留,遗传信息,想一想：DNA分子能够准确复制的原因是什么？ 答案：(1)DNA分子独特的双螺旋结构，为DNA分子的复制提供了精确的模板。(2)碱基互补配对原则保证了复制准确无误地进行。,巧记：DNA分子结构的“五
4、四三二一”,判一判 1DNA初步水解的产物是4种脱氧核苷酸，彻底水解的产物有磷酸、脱氧核糖和碱基(A、T、G、C 4种)()。 2T2噬菌体DNA中碱基对的排列顺序是千变万化的()。 3DNA复制的场所不只是细胞核()。 4DNA双螺旋全部解链后，开始DNA复制()。 5单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接成子链，并且2条子链形成子代DNA分子()。,答案：1.2.3.4.5.,DNA分子的结构和特性,高考地位：5年10考,2012福建卷、山东卷，2011海南卷， 2010江苏卷、广东卷,一、DNA分子的结构与特性 1DNA分子结构模式图信息解读,(1)每个脱氧核苷酸中，脱氧核糖中1号碳与碱基
5、相连 接，5号碳与磷酸相连接，3号碳上的OH与 下一个脱氧核苷酸的磷酸脱水聚合形成磷酸二 酯键相连接，如图。 (2) 之间的数量关系是111。 (3)两个核苷酸的和 之间的磷酸二酯键，用限制性核酸内切酶处理可切断，用DNA连接酶处理可连接。,2DNA分子特性 (1)稳定性：磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧构成基本骨架。 (2)多样性：碱基对多种多样的排列顺序。 若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n种，其中n代表碱基对数。 (3)特异性：每种DNA分子都有特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。,简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。,DNA分子中的其他数量关系 (
6、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。(2)配对的碱基，A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键，CG对占比例越大，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，因此DNA分子中含有2个游离的磷酸基。,本考点高考命题多以选择题形式出现，考查概念、特点等基础知识较常见，试题难度小，命题频率低。提醒考生要关注与碱基互补配对相关的计算，2014年未必不考。,【典例1】 (易错题)在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤占碱基总数
7、的 ()。 A24% B22% C26% D23%,破题关键,答案A,(1)公式推导(结合下图)： 由图知：A1T1C1G1mA2T2G2C2m，整个双链DNA上的碱基总数为2m。 A1T2、T1A2 则A1T1A2T2，AT(A1T1)(A2T2)，,单双链转化公式的推导：本题可直接应用,【训练1】 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%，G占多少？ (2)若双链DNA分子中A占20%，且一条链中的A为20%，则此链中C的最大值是多少？ (3)一条链中 0.4，互补链中的此值是多少？ (4)一条链中 0.4，互补链中的此值是多少？ (5)若A有P个，占全部
8、碱基数的20%，则该DNA分子中的G有多少个？,解析本题通过DNA分子中的碱基组成及其比例，考查碱基互补配对原则，正确理解DNA分子中的碱基配对原则是正确解题的关键。 (1)由“双链DNA分子的嘌呤碱基占总碱基数的一半”可知：AG50%，因此G30%。 (2)由双链DNA分子中A占20%可知：该DNA分子中AT占40%，CG占60%，对任一条链而言，某种碱基的最大值就是该对碱基所占的比例，因此，C最多时占该链的60%。,答案(1)30%(2)60%(3)2.5(4)0.4(5)1.5P,1研究DNA复制的常用方法 同位素标记法和离心法，常标记3H、15N，通过离心在试管中形成不同位置的DNA条
9、带。,DNA复制的研究方法、过程和条件,高考地位：5年7考,2012山东卷、福建卷，2011安徽卷，2010北京卷，2009广东卷,2DNA复制的过程(认真分析下面两幅图)及意义,标准图：,简化图：,【要点阐释】,(1)子代DNA分子中模板链与另一DNA分子中新合成的子链碱基序列完全相同。(2)影响细胞呼吸(ATP供给)的所有因素都可能影响DNA复制。(3)体外也可进行，即PCR扩增技术，除满足上述条件外，还应注意温度、pH的控制及引物的加入。,3DNA复制过程中的数量关系 由于DNA分子的复制是一种半保留复制方式，一个DNA分子连续进行n次复制，可形成2n个子代DNA，其中只有2个DNA分子
10、含有最初亲代的母链。图解如下：,本考点是高考重点考查的内容之一。从高考试题来看，考查DNA的复制主要涉及DNA复制过程中的变化、特点，与细胞增殖、遗传和变异等的关系，DNA的复制与其他生理过程(如转录、翻译等)的区别等。,【典例2】 (2012山东理综，5)假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是 ()。 A该过程至少需要3105个鸟嘌呤脱氧核苷酸 B噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等 C含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为149 D该DNA发生突变
11、，其控制的性状即发生改变,破题关键,【训练2】 (2012湖北)下图是某DNA分子的局部 结构示意图，请据图回答。,(1)写出下列图中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_；从碱基关系看，两条单链_。,(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DNA分子和含15N的DNA分子的比例为_。 (5)若该DNA分子共有a个碱基，其中腺嘌呤有m
12、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。,易错点1计算时，乱套公式而出错 点拨DNA分子相关碱基互补配对演绎出来的各种计算公式是有前提条件的，其前提条件必须确认为“双链DNA分子”才成立，否则不成立。判定如下：双链DNA分子中AT、GC，若出现AT或GC可肯定不是双链DNA。若出现“嘌呤嘧啶”则可肯定不是双链DNA分子，可能为“RNA”、“单链DNA”或“DNARNA”。,规避2个易错点,易错点2DNA复制结合有丝(减数)分裂时对染色体(单体)的分配去向往往纠缠不清。参见纠错演练2,纠错演练 1(2013沈阳四校联考)某噬菌体的DNA为单链DNA，四种碱基的比率是A0.2
13、8、G0.32、T0.24、C0.16。当它感染宿主细胞时，能形成杂合型双链DNA分子，则杂合型双链DNA分子中A、G、C、T的比率依次是 ()。 A0.24、0.16、0.32和0.28 B0.26、0.24、0.24和0.26 C0.28、0.32、0.24和0.16 D0.24、0.26、0.26和0.24,解析双链DNA分子中AT，GC，排除A、C选项；单链中的碱基A、T与互补链中的碱基T、A对应，因此可计算出双链DNA分子中AT，占0.26，CG，占0.24。 答案B,2(易错题)(2010山东理综，7)蚕豆根尖细胞(2N12)在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期
14、，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是 ()。 A每条染色体的两条单体都被标记 B每条染色体中都只有一条单体被标记 C只有半数的染色体中一条单体被标记 D每条染色体的两条单体都不被标记,继续探究：根据题意，如果让其在不含放射性标记的培养基中继续分裂至后期，则其染色体的放射性标记分布情况应该是怎样的？其产生的子细胞中，含3H标记的染色体条数为多少？ 解析(1)DNA复制是半保留复制，蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸(3HT)培养基中完成一个细胞周期，每一个DNA分子都有一条脱氧核苷酸链含3HT，然后在不含放射性标记的培养液中培养至中期，每个DN
15、A分子复制的两个DNA分子存在于同一染色体的两条姐妹染色单体上，其中一个DNA分子的一条链含3HT，如下图：,答案B 继续探究答案：继续分裂至后期时24条染色体应有12条带有放射性，子细胞中含放射性的染色体则为012条。,DNA复制方式的探究,高考地位：5年2考 (2010北京卷，2008江苏卷),探究DNA复制是半保留复制还是全保留复制，可用同位素标记技术和离心处理技术，根据复制后DNA分子在试管中的位置即可确定复制方式。 1实验材料：大肠杆菌。 2实验方法：放射性同位素标记技术和离心技术。,3实验假设：DNA以半保留的方式复制。 4实验过程：(见图) (1)大肠杆菌在含15N标记的NH4C
16、l培养基中繁殖几代，使DNA双链充分标记15N。 (2)将含15N的大肠杆菌转移到14N标记的普通培养基中培养。 (3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA(间隔的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间)。 (4)将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA位置。,5实验预期：离心后应出现3条DNA带。(见图) (1)重带(密度最大)：15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)。 (2)中带(密度居中)：一条链为15N，另一条链为14N标记的子代双链DNA(15N/14N)。 (3)轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA(14N/14N)。 6实验结果：与预期的相符。,本考点全国新课标卷命题频率低，但并不
