大綱版2012走向高考一輪生物復(fù)習(xí)同步課件：4-第二講 DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制

1、1分析DNA分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)(包括組成單位及組成單位間連接方式)。2說(shuō)明DNA分子的空間及其特點(diǎn)。3分析DNA分子復(fù)制的時(shí)間、場(chǎng)所、過程及其特點(diǎn)。4概述DNA分子復(fù)制的結(jié)果及其意義。一、DNA分子的結(jié)構(gòu)二、DNA分子的復(fù)制1.DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)1953年，美國(guó)科學(xué)家沃森和英國(guó)科學(xué)家克里克提出了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。要點(diǎn)是：(1)DNA分子是由兩條鏈組成的，這兩條鏈按方向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。(2)DNA分子中的脫氧核糖和磷酸(通過3，5磷酸二酯鍵)交替連接(形成3，5磷酸二酯鍵時(shí)產(chǎn)生H2O)，排列在外側(cè)，構(gòu)成根本骨架；堿基排列在內(nèi)側(cè)。(3)DAN分子兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基

2、對(duì)，堿基配對(duì)遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原那么，即：AT(A與T之間以2個(gè)氫鍵相連)；GC(G與C之間以3個(gè)氫鍵相連，DNA分子中G與C堿基比照例越高，分子穩(wěn)定性越強(qiáng))。如下圖：(4)空間結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)要點(diǎn)兩條鏈反向平行；外側(cè)為脫氧核糖與磷酸交替排列；內(nèi)部為堿基互補(bǔ)配對(duì)；每個(gè)DNA片段中，游離的磷酸基團(tuán)有2個(gè)，(磷酸)脫氧核糖(含氮堿基)之間的數(shù)量關(guān)系111，和之間的化學(xué)鍵為磷酸二酯鍵，用限制性內(nèi)切酶處理可切斷，用DNA連接酶處理可連接；之間的化學(xué)鍵為氫鍵，可用解旋酶斷裂。在DNA復(fù)制過程中，可用DNA聚合酶復(fù)制，中間每個(gè)脫氧核糖連接著2個(gè)磷酸；假設(shè)堿基對(duì)為n，那么氫鍵數(shù)為2n3n，假設(shè)A有m個(gè)，那么氫鍵

3、數(shù)為3nm。2DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)穩(wěn)定性：空間構(gòu)型相對(duì)穩(wěn)定。位于外側(cè)的根本骨架一定是由磷酸和脫氧核糖交替連接形成的，不會(huì)改變。兩條鏈間的堿基互補(bǔ)配對(duì)方式穩(wěn)定不變，總是A與T，G與C配對(duì)，堿基對(duì)及其側(cè)鏈基團(tuán)對(duì)維持DNA分子的空間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定有著重要的作用。(2)多樣性：不同的DNA分子中脫氧核苷酸的數(shù)目的差異，排列順序多種多樣。假設(shè)某一個(gè)DNA分子由n個(gè)堿基對(duì)構(gòu)成，那么可代表的遺傳信息就有4n種。(3)特異性：不同的DNA分子具有其特定的堿基排列順序，這就是DNA分子的特異性。任何兩個(gè)不同的基因(包括等位基因)其差異性就在于基因脫氧核苷酸序列的不同，基因中脫氧核苷酸一旦發(fā)生變化，該基因?qū)?huì)突

4、變?yōu)樗牡任换?，即產(chǎn)生新基因。3關(guān)于DNA的計(jì)算(2)設(shè)一個(gè)雙鏈DNA分子中含有的脫氧核苷酸(或堿基)有2m個(gè)，那么每條單鏈的數(shù)量為m個(gè)鏈AGCTTCCm鏈TCGAAGGm特別提示DNA分子的共性與特異性：【例1】(2021金華模擬)以下關(guān)于DNA的表達(dá)正確的選項(xiàng)是()ADNA的復(fù)制只發(fā)生在分裂間期，復(fù)制的場(chǎng)所只能是細(xì)胞核B在每個(gè)DNA分子中，堿基數(shù)磷酸數(shù)脫氧核苷酸數(shù)脫氧核糖數(shù)C一個(gè)DNA分子中，含有90個(gè)堿基，那么必定含有270個(gè)氫鍵D一個(gè)DNA分子中，每個(gè)脫氧核糖上均連有一個(gè)磷酸和一個(gè)含氮的堿基解析：細(xì)胞核中的DNA的復(fù)制場(chǎng)所在細(xì)胞核中；葉綠體和線粒體中的DNA，在細(xì)胞質(zhì)中復(fù)制。脫氧核苷

5、酸是DNA的根本組成單位，每個(gè)脫氧核苷酸分子由一分子含氮堿基、一分子磷酸和一分子脫氧核糖組成。堿基對(duì)AT含2個(gè)氫鍵，GC含3個(gè)氫鍵，假設(shè)DNA分子中有90個(gè)堿基，最多有135個(gè)氫鍵。DNA分子中，每個(gè)脫氧核糖上均連有兩個(gè)磷酸和一個(gè)含氮的堿基。答案：B(2021河北保定月考)從某生物組織中提取DNA進(jìn)行分析，其中鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基數(shù)的46%，又知該DNA分子的一條鏈(H鏈)所含有堿基中28%是腺嘌呤，24%是胞嘧啶，那么與H鏈相對(duì)應(yīng)的另一條鏈中，腺嘌呤、胞嘧啶分別占該鏈全部堿基數(shù)的()A26%、22%B24%、28%C14%、11% D11%、14%解析：由DNA分子中G與C之和占全部

6、堿基的46%，可知DNA分子中A與T之和占全部堿基的54%，那么在DNA分子雙鏈中AT27%，GC23%，H鏈中A占28%，C占24%，那么與H鏈相對(duì)應(yīng)的另一條鏈中，A占227%28%26%，C占223%24%22%。答案：A1.DNA分子復(fù)制的原因、條件、過程、時(shí)間及意義DNA復(fù)制的概念以親代DNA分子為模板合成子代DNA的過程DNA精確復(fù)制的原因規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供精確的模板；堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保證了復(fù)制準(zhǔn)確進(jìn)行能夠進(jìn)行DNA復(fù)制的生物一切以DNA為遺傳物質(zhì)的生物真核生物DNA復(fù)制發(fā)生的時(shí)間在體細(xì)胞中發(fā)生在有絲分裂間期在有性生殖過程中發(fā)生在減數(shù)第一次分裂間期DNA分子復(fù)制進(jìn)行的基本條件

7、模板親代DNA分子的兩條鏈原料四種游離的脫氧核苷酸能量ATP酶解旋酶、DNA聚合酶、DNA連接酶等DNA復(fù)制的過程邊解旋邊復(fù)制DNA復(fù)制的特點(diǎn)半保留復(fù)制DNA復(fù)制的結(jié)果一個(gè)DNA分子形成兩個(gè)完全相同的子代DNA分子兩個(gè)子代DNA的位置及分開時(shí)間復(fù)制產(chǎn)生的兩個(gè)子代DNA分子位于一對(duì)姐妹染色單體上，由著絲點(diǎn)連在一起，在有絲分裂后期或減數(shù)第二次分裂后期著絲點(diǎn)分裂時(shí)分開，分別進(jìn)入兩個(gè)子細(xì)胞中DNA復(fù)制的意義保持遺傳信息的連續(xù)性，向子代傳遞遺傳信息2.DNA分子復(fù)制中相關(guān)計(jì)算DNA的復(fù)制為半保存復(fù)制，一個(gè)DNA分子復(fù)制n次，那么有：(1)DNA分子數(shù)子代DNA分子數(shù)2n個(gè)含有親代DNA鏈的子代DNA分子

8、數(shù)2個(gè)不含親代鏈的子代DNA分子數(shù)(2n2)個(gè)(2)脫氧核苷酸鏈數(shù)子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)2n1條親代脫氧核苷酸鏈數(shù)2條新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)(2n12)條(3)消耗的脫氧核苷酸數(shù)假設(shè)一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，經(jīng)過n次復(fù)制需要消耗該脫氧核苷酸m(2n1)個(gè)。復(fù)制第n次所需該脫氧核苷酸數(shù)為m2n1。特別提示只有分生組織及精巢、卵巢(或花藥、胚囊)中才會(huì)進(jìn)行細(xì)胞分裂，進(jìn)而才會(huì)發(fā)生DNA分子的復(fù)制，已分化的細(xì)胞，如神經(jīng)細(xì)胞、肌肉細(xì)胞等不進(jìn)行分裂，也就不會(huì)發(fā)生DNA復(fù)制。轉(zhuǎn)錄那么發(fā)生于所有活細(xì)胞中?！纠?】(2021孝感模擬)以下關(guān)于DNA復(fù)制的表達(dá)，正確的選項(xiàng)是()A在細(xì)胞有絲分

9、裂間期，發(fā)生DNA復(fù)制B一個(gè)DNA通過一次復(fù)制后產(chǎn)生四個(gè)DNA分子CDNA雙螺旋結(jié)構(gòu)全部解旋后，才開始DNA的復(fù)制D單個(gè)脫氧核苷酸在DNA酶的作用下連接合成新的子鏈解析：DNA復(fù)制發(fā)生在細(xì)胞分裂間期，為細(xì)胞分裂作準(zhǔn)備，1個(gè)DNA分子通過復(fù)制形成兩個(gè)完全相同的子代DNA分子，DNA復(fù)制的特點(diǎn)之一就是邊解旋邊復(fù)制。解旋后兩條單鏈分別作為模板在DNA聚合酶的作用下將單個(gè)脫氧核苷酸合成新的DNA單鏈。DNA酶的作用是催化DNA水解。答案：A(2021上海十四校聯(lián)考)如果將含有一對(duì)同源染色體的精原細(xì)胞的兩個(gè)DNA分子都有15N標(biāo)記，并只供給精原細(xì)胞含14N的原料，那么該細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂產(chǎn)生的四個(gè)精子中，

10、含15N、14N標(biāo)記的DNA分子的精子所占比例依次為()A100%、0 B50%、50%C50%、100% D100%、100%解析：精原細(xì)胞在減數(shù)分裂形成精子的過程中，首先要通過復(fù)制，含有一對(duì)同源染色體的精原細(xì)胞的兩個(gè)DNA分子都用15N標(biāo)記，只供給精原細(xì)胞含14N的原料，那么復(fù)制后的每條染色體含有兩條染色單體，每條染色單體上都含有一個(gè)DNA分子，該DNA分子的一條鏈含14N，一條鏈含15N。那么最后形成的四個(gè)精子中的DNA分子都含有15N、14N標(biāo)記的鏈。答案：D1(2021山東省高考信息優(yōu)化卷)如圖為核苷酸鏈結(jié)構(gòu)圖，以下表述不正確的選項(xiàng)是()A能構(gòu)成一個(gè)完整核苷酸的是圖中的a和bB圖中與

11、每個(gè)五碳糖直接相連的磷酸有1個(gè)C各核苷酸之間是通過化學(xué)鍵連接起來(lái)的D假設(shè)該鏈為脫氧核苷酸鏈，從堿基組成上看，缺少的堿基是T解析：核苷酸是核酸的根本組成單位，每個(gè)核苷酸由一分子的磷酸、一分子的五碳糖、一分子的含氮堿基組成，核苷酸分子通過磷酸二酯鍵連接組成核苷酸鏈。答案：A2(2021韶關(guān)模擬)用15N標(biāo)記含有100個(gè)堿基對(duì)的DNA分子，其中有胞嘧啶60個(gè)，該DNA分子在14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制4次，其結(jié)果不可能是()A含有15N的DNA分子占1/8B含有14N的DNA分子占7/8C復(fù)制過程中需要腺嘌呤脫氧核苷酸600個(gè)D復(fù)制結(jié)果共產(chǎn)生16個(gè)DNA分子解析：含14N的DNA分子16個(gè)都是，比例為1

12、00%；只含14N的DNA有14個(gè)，占7/8。根據(jù)有關(guān)公式可求出該DNA分子中含40個(gè)A，復(fù)制4次需A的數(shù)量(241)40600個(gè)。答案：B3(2021河南洛陽(yáng)質(zhì)檢)DNA分子中脫氧核苷酸的排列順序能決定的是()DNA分子的多樣性DNA分子的特異性遺傳信息密碼子的排列順序DNA分子的穩(wěn)定性A BC D解析：DNA分子中脫氧核苷酸的排列順序就代表著遺傳信息，其中脫氧核苷酸排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子的多樣性，而某個(gè)DNA中脫氧核苷酸特定的排列順序，又構(gòu)成了DNA分子的特異性。密碼子是指信使RNA上決定一個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰的堿基，而信使RNA是以DNA的一條鏈為模板合成的，故密碼子的排列順

13、序是由DNA的堿基排列順序決定的。DNA分子的穩(wěn)定性與DNA中磷酸和脫氧核糖交替連接以及堿基之間的氫鍵有關(guān)。答案：B4(2021福建福州質(zhì)檢)DNA分子片段復(fù)制的情況如下圖，圖中a、b、c、d表示脫氧核苷酸鏈的片段。如果沒有發(fā)生變異，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()Ab和c的堿基序列可以互補(bǔ)Ba和c的堿基序列可以互補(bǔ)Ca中(AT)/(GC)的比值與b中(AT)/(GC)的比值相同Da中(AG)/(TC)的比值與d中(AG)/(TC)的比值一般不相同解析：a和d互補(bǔ)，b和c互補(bǔ)，如果不發(fā)生突變，a和c、b和d的堿基組成相同。某條脫氧核苷酸鏈上(AT)/(GC)的比值與其互補(bǔ)鏈上的比值相同，而(AG)/(

14、TC)比值與其互補(bǔ)鏈上的比值一般不相同，所以C項(xiàng)和D項(xiàng)的說(shuō)法正確。答案：B5(2021佛山調(diào)研)某雙鏈DNA分子含有200個(gè)堿基，一條鏈上ATGC1234，那么該DNA分子()A含有4個(gè)游離的磷酸基B連續(xù)復(fù)制兩次，需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸210個(gè)C四種含氮堿基ATGC3377D堿基排列方式共有4100種解析：A錯(cuò)誤，一個(gè)雙鏈DNA分子中含有2個(gè)游離的磷酸基。由一條鏈上ATGC1234，計(jì)算出一條鏈上100個(gè)堿基中含A、T、G、C依次是10、20、30、40，另一條鏈上含A、T、G、C那么依次是20、10、40、30。故該DNA中含腺嘌呤脫氧核苷酸數(shù)為102030個(gè)，連續(xù)復(fù)制兩次，需要游離的腺

15、嘌呤脫氧核苷酸為(221)3090個(gè)，故B錯(cuò)誤。C正確，四種含氮堿基的比例是ATGC(1020)(2010)(3040)(4030)3377。D錯(cuò)誤，含200個(gè)堿基的DNA不考慮每種堿基比例關(guān)系的情況下，可能的堿基排列方式共有4100種。但因堿基數(shù)量比例已確定，故堿基排列方式肯定少于4100種。答案：C6(2021南通二模)右圖為DNA的復(fù)制圖解，請(qǐng)據(jù)圖答復(fù)以下問題：(1)DNA復(fù)制發(fā)生在_期。(2)過程稱為_。(3)指出中的子鏈_。(4)過程必須遵循_原那么。(5)子代DNA分子中只有一條鏈來(lái)自親代DNA分子，由此說(shuō)明DNA的復(fù)制具有_的特點(diǎn)。(6)將一個(gè)細(xì)胞的DNA用15N標(biāo)記，放入含14

16、N的4種脫氧核苷酸培養(yǎng)液中，連續(xù)分裂4次，問：含14N的DNA細(xì)胞占總細(xì)胞數(shù)的_。含15N的DNA細(xì)胞占總細(xì)胞數(shù)的_。(7)原來(lái)DNA中有100個(gè)堿基對(duì)，其中堿基A 40個(gè)。假設(shè)復(fù)制4次，在復(fù)制過程中將需要_個(gè)游離的胞嘧啶脫氧核苷酸參加。解析：DNA分子的復(fù)制方式是半保存復(fù)制，子代DNA分子中有一條母鏈和與母鏈互補(bǔ)的子鏈；復(fù)制n次產(chǎn)生的子代DNA分子數(shù)為2n個(gè)；假設(shè)親代DNA分子中含某種堿基數(shù)為a個(gè)，那么復(fù)制n次需該種堿基數(shù)為a(2n1)個(gè)。答案：(1)有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間(2)解旋(3)、(4)堿基互補(bǔ)配對(duì)(5)半保存復(fù)制(6)100%12.5%(7)900 請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真完成課

17、后強(qiáng)化作業(yè)考情分析1命題特點(diǎn)(1)主要考查DNA分子的成分和結(jié)構(gòu)、DNA與RNA的區(qū)別及DNA分子的復(fù)制過程和特點(diǎn)。(2)一般以選擇題形式呈現(xiàn)，中等難度，受題量限制，不一定在此考點(diǎn)命題，但仍是歷年備考的重點(diǎn)內(nèi)容之一。2預(yù)測(cè)展望(1)在今后的高考命題中有出現(xiàn)的可能性，且以綜合判斷型選擇題形式呈現(xiàn)的可能性較大，為表達(dá)新課標(biāo)理念，會(huì)出現(xiàn)以圖示形式說(shuō)明實(shí)驗(yàn)過程或?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)思路的題目，以考查信息處理能力。(2)非選擇題也有設(shè)置的可能性，如半保存復(fù)制研究的拓展、細(xì)胞分裂過程中DNA分子的復(fù)制與別離問題。備用選題1(2021孝感調(diào)研)關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)的表達(dá)，不正確的選項(xiàng)是()A每個(gè)DNA分子一般都含有四種脫

18、氧核苷酸B每個(gè)DNA分子中的堿基、磷酸、脫氧核苷酸、脫氧核糖的數(shù)目是相等的C每個(gè)脫氧核糖上均連著一個(gè)磷酸和一個(gè)堿基D雙鏈DNA分子中的一段，如果有40個(gè)腺嘌呤，就一定同時(shí)含有40個(gè)胸腺嘧啶解析：DNA分子的結(jié)構(gòu)單位是脫氧核苷酸，在形成DNA分子時(shí)，相鄰的脫氧核苷酸之間的磷酸和脫氧核糖之間形成了磷酸二酯鍵，因此，除DNA分子中處于兩端的脫氧核糖之外，其余脫氧核糖均連接有兩個(gè)磷酸基團(tuán)。答案：C2(2021綿陽(yáng)一檢)以下圖是果蠅染色體上的白眼基因示意圖，以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是()A白眼基因片段中，含有成百上千個(gè)核糖核苷酸BS基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段C白眼基因在常染色體上D基因片段中有5種堿基，8種

19、核苷酸解析：S基因控制果蠅的白眼，所以是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。白眼基因位于X染色體上，組成基因片段的根本單位是脫氧核苷酸，有4種堿基，4種脫氧核苷酸。故B正確。答案：B3(2021商丘模擬)用32P標(biāo)記一個(gè)T2噬菌體的雙鏈DNA分子，它侵染一個(gè)含31P的細(xì)菌后釋放出了200個(gè)后代，那么后代中含32P的噬菌體最多占總數(shù)的()A2%B1%C0.5%D50%解析：一個(gè)噬菌體中只有一個(gè)DNA分子，當(dāng)它侵染含32P的細(xì)菌后就以被32P標(biāo)記的DNA為模板進(jìn)行復(fù)制，不過利用的酶、原料、ATP等均是由細(xì)菌提供的。DNA分子的復(fù)制方式為半保存復(fù)制，故在最終形成的200個(gè)噬菌體的DNA中，最多只有2個(gè)DNA分子

20、含32P，即在200個(gè)噬菌體中含32P的噬菌體最多占1%。答案：B資料卡片DNA親子鑒定問答1什么是DNA親子鑒定測(cè)試？DNA(脫氧核糖核酸)是人身體內(nèi)細(xì)胞的遺傳物質(zhì)。每個(gè)細(xì)胞有46條染色體，另外，男性的精子細(xì)胞和婦女的卵細(xì)胞，各有23條染色體，當(dāng)精子和卵細(xì)胞結(jié)合的時(shí)候，受精卵中就有46條染色體，因此，每人從生父處繼承一半的遺傳物質(zhì)，而另一半那么從生母處獲得。親子鑒定是通過人類遺傳基因分析來(lái)判斷父母與子女是否具有親生關(guān)系，稱之為親子鑒定，DNA親子鑒定又稱親權(quán)鑒定、父權(quán)鑒定。親子鑒定原理是運(yùn)用SIGMA試劑盒從毛發(fā)或口腔棉簽中提取DNA，運(yùn)用進(jìn)口試劑盒執(zhí)行復(fù)合PCR復(fù)合PCR過程較普通PCR能

21、夠縮短為1/4至1/16)。采用DNA測(cè)序儀，運(yùn)用毛細(xì)管電泳配合分型軟件，在基因組中STR標(biāo)記(PCRSTR)處進(jìn)行比對(duì)從而完成個(gè)體識(shí)別，精確性可達(dá)99.99%以上。由于血液型號(hào)，例如A型、B型、O型或RH型，在人類中比較普遍，用于分辨每一個(gè)人，便不如DNA親子鑒定測(cè)試有效。除了真正同卵雙胞胎外，每人的DNA是獨(dú)一無(wú)二的。由于它是這樣獨(dú)特，就好似指紋一樣，用于親子鑒定，DNA是最為有效的方法。2DNA親子鑒定有多準(zhǔn)確？DNA親子鑒定是目前親子測(cè)試中最準(zhǔn)確的一種。如果小孩和測(cè)試男子的DNA模式在一個(gè)或多個(gè)的DNA探針上不吻合，那么被測(cè)試男子便被100%排除，即他不可能是孩子的生父。3孩子要到某一

22、年齡才可接受DNA親子鑒定測(cè)試嗎？DNA親子鑒定測(cè)試無(wú)年齡限制。傳統(tǒng)的血型測(cè)試要小孩至少6個(gè)月大才可進(jìn)行，還需要大量的血液樣本，通常是要兩大茶匙以上。這種方法應(yīng)用于小孩身上較困難。相反，DNA親子鑒定只是要很少幾滴的血液(約1/4或1/2茶匙)，或是口腔抹擦所得的腮細(xì)胞，這種用少量的血液或口腔測(cè)試，使DNA測(cè)試甚至可以在新生嬰兒或小孩身上進(jìn)行。由于DNA形成于結(jié)合期，測(cè)試甚至可以在小孩未出世之前，使用(ChorionicvilliSampling/CVS)胎盤素或抽羊水(amniocentesis)方法來(lái)進(jìn)行。親子鑒定可以在已逝世的人的由殯儀館工人收集的樣本上進(jìn)行。當(dāng)一個(gè)人已辭世或失蹤，還可以在其有血緣關(guān)系的親屬上重新編排他或她的DNA組織。4親子鑒定可以在沒有母親參與情況