《2014届高三一轮复习 6.2 DNA分子的结构、复制及基因的本质》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2014届高三一轮复习 6.2 DNA分子的结构、复制及基因的本质（83页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二课时 DNA分子的结构、复制及基因的本质知识诠释 思维发散一、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.基因的功能核心突围 技能聚合一、DNA分子的结构1.不同
2、个体的DNA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
3、(n-2)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
4、(A+G)/(T+C)的比例是1/b。比率等于另一条链中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
5、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
6、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】D1.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
7、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、DNA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
8、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。组别1组2组3组4组培养液中唯一氮源14NH 4C115NH 4C114NH 4C114NH 4C1繁殖代数多代多代一代两代培养产物ABB的子代B的子代操作提取DNA并离心离心结果仅为轻带(14N/14N)仅为重带(15N/15N)仅为中带(15N/14N)1/2轻带(14N/14
9、N)1/2中带(15N/14N)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
10、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/14N DNA,“重”DNA为15N/15N DNA,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
11、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/14N DNA,其余全为14N/14N DNA,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/14N DNA,“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)3 1 2 半保留复制(3)B 半保留 不能 没有变化 轻 15N1.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
12、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
13、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
14、 ( )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】B1.(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
15、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1500 B.增加1500C.增加1000 D.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,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DNA3.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
