高考總復習生物（人教版）課件第五單元基因的本質(zhì)及表達第15講DNA的結(jié)構(gòu)復制及基因的本質(zhì)

基因的本質(zhì)及表達第五單元第15講DNA的結(jié)構(gòu)、復制及基 因的本質(zhì)1．DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(Ⅱ)。2.DNA的復制(Ⅱ)。3.基因的概念(Ⅱ)。欄目導航考點一DNA分子的結(jié)構(gòu)及相關(guān)計算

考點二DNA分子的復制及基因的概念

1．DNA分子的化學組成(1)基本組成元素：______________________。(2)基本單位考點一DNA分子的結(jié)構(gòu)及相關(guān)計算C、H、O、N、P2．DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的形成3．DNA分子的結(jié)構(gòu)(1)主要特點①兩條脫氧核苷酸長鏈________平行盤旋而成。②______________交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側(cè)。③兩條鏈上的堿基通過________連接成堿基對，即：反向脫氧核糖和磷酸氫鍵堿基互補配對規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)4．DNA分子特性(1)________：磷酸和脫氧核糖交替連接，排列在外側(cè)構(gòu)成基本骨架。(2)________：堿基對多種多樣的排列順序。(3)________：每種DNA分子都有特定的堿基對排列順序，代表了特定的遺傳信息。穩(wěn)定性多樣性特異性利用數(shù)字“五、四、三、二、一”巧記DNA分子結(jié)構(gòu)1．富蘭克林和威爾金斯對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建立也作出了巨大的貢獻。(2014·江蘇卷，T4C)(

)命題來源于必修二教材P47～48DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建資料2．雙鏈DNA分子中一條鏈上的磷酸和核糖是通過氫鍵連接的。(2014·全國卷Ⅱ，T5C)(

)命題來源于必修二教材P49DNA分子的結(jié)構(gòu)3．沃森和克里克提出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中嘧啶數(shù)不等于嘌呤數(shù)。(2012·江蘇卷，T2)(

)命題來源于必修二教材P47～48DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建√××1．DNA分子的結(jié)構(gòu)(1)DNA分子中脫氧核苷酸數(shù)：脫氧核糖數(shù)：磷酸數(shù)：含氮堿基數(shù)＝1∶1∶1∶1。(2)DNA分子結(jié)構(gòu)中的化學鍵①磷酸二酯鍵：是指相鄰兩個脫氧核苷酸之間，連接磷酸和脫氧核糖的化學鍵。磷酸二酯鍵形成需要DNA聚合酶或DNA連接酶，斷裂時需要核酸(水解)酶或限制性核酸內(nèi)切酶。②氫鍵：配對的堿基對之間形成的化學鍵，氫鍵形成不需要酶，而氫鍵斷裂需解旋酶或加熱處理。A與T之間形成兩個氫鍵，G與C之間形成三個氫鍵，一般說來，氫鍵含量越多，DNA結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，越適應高溫條件下生活。(3)DNA分子片段①除DNA末端的兩個脫氧核糖外，其余每個脫氧核糖都連接著2個磷酸。每個DNA片段中，游離的磷酸基團有2個。若在環(huán)狀DNA中，則每個脫氧核糖都連接著2個磷酸，不存在游離的磷酸基團。②在DNA分子的一條單鏈中相鄰的堿基通過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”相連。(1)DNA水解產(chǎn)物：初步水解產(chǎn)物是脫氧核苷酸，徹底水解產(chǎn)物是磷酸、脫氧核糖和含氮堿基。(2)氫鍵數(shù)目計算：若堿基對為n，則氫鍵數(shù)為2n～3n；若已知A有m個，則氫鍵數(shù)為3n－m。(3)不同生物的DNA分子中互補配對的堿基之和的比值不同，即(A＋T)/(C＋G)的值不同。該比值體現(xiàn)了不同生物DNA分子的特異性。(4)若已知A占雙鏈的比例＝c%，則A1單鏈的比例無法確定，但最大值可求出為2c%，最小值為0。1．判斷正誤(1)沃森和克里克研究DNA分子的結(jié)構(gòu)時，運用了構(gòu)建物理模型的方法。(

)(2)嘌呤堿基與嘧啶堿基的結(jié)合保證了DNA分子空間結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定。(

)(3)DNA的兩條核糖核苷酸鏈反向平行盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。(

)(4)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的基本骨架是由脫氧核糖和磷酸交替連接而成的。(

)(5)兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對。(

)(6)DNA上堿基對的形成遵循堿基互補配對原則，即A＝U，G＝C。(

)√√×√√×2．(2017·翠屏期中)下列關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述正確的是(

)A．一個DNA分子一定有兩個游離的磷酸基團B．雙螺旋結(jié)構(gòu)以及堿基間的氫鍵使DNA分子具有較強的特異性C．對于任意雙鏈DNA而言，(A＋T)/(C＋G)的值在兩條鏈中相等D．DNA分子排列中，兩條長鏈上的脫氧核糖與磷酸排列千變?nèi)f化C

解析：環(huán)狀DNA沒有游離的磷酸基團，A錯誤；DNA分子的特異性指的是其特定的堿基排列順序，B錯誤；DNA分子一條鏈中A的數(shù)目與另一條鏈中T的數(shù)目相等，G、C的數(shù)目關(guān)系與A、T的情況相同，因此兩條鏈中(A＋T)/(C＋G)的值相同，C正確；DNA分子中，兩條鏈上脫氧核糖和磷酸交替排列的順序是不變的，D錯誤。“三看法”判斷DNA分子結(jié)構(gòu)的正誤3．(2016·全國卷Ⅱ)某種物質(zhì)可插入DNA分子兩條鏈的堿基對之間，使DNA雙鏈不能解開。若在細胞正常生長的培養(yǎng)液中加入適量的該物質(zhì)，下列相關(guān)敘述錯誤的是(

)A．隨后細胞中的DNA復制發(fā)生障礙B．隨后細胞中的RNA轉(zhuǎn)錄發(fā)生障礙C．該物質(zhì)可將細胞周期阻斷在分裂中期D．可推測該物質(zhì)對癌細胞的增殖有抑制作用C

角度1圍繞DNA的結(jié)構(gòu)與特性考查理解能力解析：因為該物質(zhì)可使DNA雙鏈不能解開，DNA復制時需要解旋，所以若在細胞培養(yǎng)液中加入該物質(zhì)，會導致細胞中DNA復制發(fā)生障礙，A正確；由于RNA主要是在細胞核中以DNA一條鏈為模板合成的，因此，RNA轉(zhuǎn)錄前需要DNA解旋，B正確；因為該物質(zhì)使DNA復制不能完成，所以可將細胞周期阻斷在分裂間期，C錯誤；該物質(zhì)能抑制DNA復制，因此，可抑制癌細胞增殖，D正確。4．(2018·榆林模擬)1953年沃森和克里克構(gòu)建了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，其重要意義在于(

)①證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)②確定DNA是染色體的組成成分③發(fā)現(xiàn)DNA如何儲存遺傳信息④為DNA復制機制的闡明奠定基礎(chǔ)A．①③

B．②③C．②④

D．③④D

解析：噬菌體侵染細菌的實驗、肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗和煙草花葉病毒相關(guān)實驗證明了DNA是主要的遺傳物質(zhì)，故①錯誤；沃森和克里克構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型之前，就已經(jīng)明確了染色體的組成成分，故②錯誤；根據(jù)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型中脫氧核苷酸的排列順序，可以發(fā)現(xiàn)DNA是如何儲存遺傳信息的，故③正確；他們在構(gòu)建了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，也對DNA復制進行了描述，故④正確。5．(2014·山東卷)某研究小組測定了多個不同雙鏈DNA分子的堿基組成，根據(jù)測定結(jié)果繪制了DNA分子的一條單鏈與其互補鏈、一條單鏈與其所在DNA分子中堿基數(shù)目比值的關(guān)系圖，下列正確的是(

)C

角度2借助堿基互補配對及相關(guān)計算考查獲取信息的能力解析：設該單鏈中四種堿基含量分別為A1、T1、G1、C1，其互補鏈中四種堿基含量為A2、T2、C2、G2，DNA分子中四種堿基含量A、T、G、C。由堿基互補配對原則可知(A＋C)/(T＋G)＝1，A曲線應為水平，A項錯誤；(A2＋C2)/(T2＋G2)＝(T1＋G1)/(A1＋C1)，B曲線應為雙曲線的一支，B項錯誤；(A＋T)/(G＋C)＝(A1＋A2＋T1＋T2)/(G1＋G2＋C1＋C2)＝(A1＋T1)/(G1＋C1)，C項正確；(A1＋T1)/(G1＋C1)＝(T2＋A2)/(C2＋G2)，D項錯誤。6．(2018·湖南月考)某種烷化劑芥子氣能使鳥嘌呤轉(zhuǎn)變?yōu)橥榛B嘌呤(mG)，mG不與胞嘧啶配對而與胸腺嘧啶配對，某雙鏈DNA分子中T占堿基總數(shù)的20%，用芥子氣使DNA分子中所有鳥嘌呤成為mG后進行復制一次，其中一個DNA分子T占堿基總數(shù)的30%，則另一個DNA分子中T占堿基總數(shù)的比例是(

)A．15%

B．20%C．30%

D．40%D

解析：某雙鏈DNA分子中T占堿基總數(shù)的20%，則根據(jù)堿基互補配對原則可知A＝T＝20%，G＝C＝30%，A＋T＝40%，G＋C＝60%。則一條鏈中G＋C＝60%，又因為用芥子氣使分子中所有鳥嘌呤成為mG，mG不與胞嘧啶配對而與胸腺嘧啶配對，所以復制一次得到的兩個DNA(甲、乙)，已知甲DNA分子T占堿基總數(shù)的30%，則甲中mG占堿基總數(shù)的30%－20%＝10%，則乙中mG占堿基總數(shù)的30%－10%＝20%。所以乙中T占堿基總數(shù)的20%＋20%＝40%。1．DNA分子的復制(1)概念：以_____________為模板合成子代DNA的過程。(2)時間：_______________________________________?？键c二DNA分子的復制及基因的概念親代DNA有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期解旋后兩條母鏈游離的4種脫氧核苷酸ATPDNA聚合酶解旋DNA聚合酶(5)方式：_______________。(6)特點：_________________。(7)意義：___________________________________________________。半保留復制邊解旋邊復制將遺傳信息從親代傳給子代，保持了遺傳信息的連續(xù)性2．觀察下面的基因關(guān)系圖，完善相關(guān)內(nèi)容：1．真核細胞核DNA的復制發(fā)生在有絲分裂前期。(2011·海南卷，T25D)(

)命題來源于必修二教材P54DNA分子復制發(fā)生的時期×2．(2016·全國卷ⅠT29(3))將一個帶有某種噬菌體DNA分子的兩條鏈用32P進行標記，并使其感染大腸桿菌，在不含有32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時間。若得到的所有噬菌體雙鏈DNA分子都裝配成噬菌體(n個)并釋放，則其中含有32P的噬菌體所占比例為2/n，原因是__________________________________________________。提示：一個含有32P標記的雙鏈DNA分子經(jīng)半保留復制后，標記的兩條單鏈只能分配到兩個噬菌體的雙鏈DNA分子，因此在得到的n個噬菌體中只有兩個帶有標記。命題來源于必修二教材P54DNA分子復制的過程1．DNA復制的研究方法探究DNA復制是半保留復制還是全保留復制，可用同位素標記技術(shù)和離心處理技術(shù)，常用的標記元素為3H、15N、32P，根據(jù)復制后DNA分子在離心管中的位置即可確定復制方式。具體過程及結(jié)果分析如下：(1)用同位素標記大腸桿菌①若用14N標記大腸桿菌(普通大腸桿菌無放射性)，得到14N/14N的DNA分子，將該DNA分子離心處理，離心后位于試管的上部，即輕帶(如圖甲所示)。②若用放射性同位素15N標記大腸桿菌，得到15N/15N的DNA分子，將該DNA分子離心處理，離心后位于試管的下部，即重帶(如圖乙所示)。③若大腸桿菌的DNA分子中一條鏈被14N標記，另一條鏈被15N標記，離心處理后將會位于試管的中部，即中帶(如圖丙所示)。(2)追蹤DNA的復制方式①將親代含14N的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含15N的培養(yǎng)基上增殖一代。②將親代含15N的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上增殖一代。③分別對上述培養(yǎng)得到的大腸桿菌離心處理。(3)結(jié)果分析①若DNA的復制方式為全保留復制，則離心后出現(xiàn)如圖甲所示結(jié)果，即1/2重帶和1/2輕帶(該復制方式實際上是不存在的)。②若DNA的復制方式為半保留復制，則離心后出現(xiàn)如圖乙所示，即全部為中帶。2．DNA分子復制中相關(guān)計算的規(guī)律方法DNA分子復制為半保留復制，若將一個被15N標記的DNA轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)(復制)若干代，其結(jié)果分析如下：(2)DNA復制中消耗的脫氧核苷酸數(shù)①若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，經(jīng)過n次復制需要消耗該種脫氧核苷酸數(shù)為m·(2n－1)。②第n次復制所需該種脫氧核苷酸數(shù)為m·2n－1。1．判斷正誤(1)DNA初步水解的產(chǎn)物是4種脫氧核苷酸，徹底水解的產(chǎn)物有磷酸、脫氧核糖和堿基。(

)(2)DNA復制的場所不只是細胞核。(

)(3)DNA雙螺旋全部解鏈后，開始DNA復制。(

)(4)單個脫氧核苷酸在DNA酶的作用下連接成子鏈，并且2條子鏈形成子代DNA分子。(

)(5)DNA的復制有可能出現(xiàn)“差錯”。(

)(6)DNA復制就是基因表達的過程。(

)√√××√×2．(2017·歷下區(qū)期末)下列有關(guān)染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的說法，不正確的是(

)A．基因是具有遺傳效應的DNA片段B．基因是四種堿基對的隨機排列C．一個基因含有許多個脫氯核苷酸，基因的特異性是由脫氧核苷酸的排列順序決定的D．染色體是DNA的主要載體，一條染色體上含有1個或2個DNA分子B

解析：基因是具有遺傳效應的DNA片段，A正確；基因中堿基對的排列順序是特定的，B錯誤；基因是有遺傳效應的DNA片段，脫氧核苷酸特定的排列順序決定了DNA的特異性，C正確；染色體是DNA的載體，主要成分是蛋白質(zhì)和DNA分子，在沒有復制時，一條染色體上含有1個DNA分子，在復制后著絲點沒有分裂時，一條染色體上含有2個DNA分子，D正確。(1)DNA復制的類型在真核生物中，DNA復制一般是多起點復制。在原核生物中，DNA復制一般是一個起點。無論是真核生物還是原核生物，DNA復制大多數(shù)都是雙向進行的。如圖所示為真核生物DNA的多起點、雙向復制：(2)影響DNA復制的外界條件

3．(2018·張家口月考)一個32P標記的噬菌體侵染在31P環(huán)境中培養(yǎng)的大腸桿菌，已知噬菌體DNA上有m個堿基對，其中胞嘧啶有n個，以下敘述不正確的是(

)A．大腸桿菌為噬菌體增殖提供原料和酶等B．噬菌體DNA含有2m＋n個氫鍵C．該噬菌體繁殖四次，子代中只有14個含有31PD．噬菌體DNA第四次復制共需要8(m－n)個腺嘌呤脫氧核苷酸C

角度1圍繞DNA復制過程中的相關(guān)計算考查理解能力“DNA復制”相關(guān)題目的4點“注意”(1)注意“DNA復制了n次”和“第n次復制”的區(qū)別，前者包括所有的復制，但后者只包括第n次的復制。(2)注意堿基的單位是“對”還是“個”。(3)切記在DNA復制過程中，無論復制了幾次，含有親代脫氧核苷酸單鏈的DNA分子都只有兩個。(4)看清試題中問的是“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”，“含”還是“只含”等關(guān)鍵詞，以免掉進陷阱。4．(2018·甘肅模擬)某長度為1000個堿基對的雙鏈環(huán)狀DNA分子，其中含腺嘌呤300個。該DNA分子復制時，Ⅰ鏈首先被斷開形成3′、5′端口。接著5′端與2鏈發(fā)生分離，隨后DNA分子以2鏈為模板通過滾動從Ⅰ鏈的3′端開始延伸子鏈，同時還以分離山來的5′。端單鏈為模板合成另一條子鏈，其過程如圖所示。下列關(guān)于該過程的敘述中正確的是(

)A．Ⅰ鏈中的堿基數(shù)目多于2鏈B．該過程是從兩個起點同時進行的C．復制過程中2條鏈分別作模板，邊解旋邊復制D．若該DNA連續(xù)復制3次，則第二次共需鳥嘌呤4900個C

角度2依據(jù)DNA復制過程考查實驗探究能力解析：環(huán)狀雙鏈DNA分子的兩條鏈的堿基是互補配對的，所以1鏈和2鏈均含1000個堿基，A錯誤；該DNA分子的復制起始于斷口處，由于只有一處斷開，故只有一個復制起點，B錯誤；斷開后兩條鏈分別作模板，邊解旋邊復制，C正確；DNA分子含腺嘌呤300個，所以胸腺嘧啶也為300個，則胞嘧啶和鳥嘌呤均為700個，即第二次復制過程中，共需鳥嘌呤(22－1)×700－(21－1)×700＝1400個，D錯誤。5．(2017·祁陽期末)正常情況下細胞內(nèi)可以自主合成組成核酸的核糖核苷酸和脫氧核苷酸，某細胞系由于發(fā)生基因突變而不能自主合成，必須從培養(yǎng)基中攝取。為驗證“DNA分子復制的原料是脫氧核苷酸，而不是核糖核苷酸”，現(xiàn)提供如下實驗材料，請你完成實驗方案。(1)實驗材料：突變細胞系、基本培養(yǎng)基、12C－核糖核苷酸、14C－核糖核苷酸、12C－脫氧核苷酸、14C－脫氧核苷酸、細胞放射性檢測技術(shù)等。(2)實驗步驟：第一步：取基本培養(yǎng)基若干，隨機分成兩組，分別編號為甲組和乙組。第二步：在甲組培養(yǎng)基中加入適量的12C－核糖核苷酸和14C－脫氧核苷酸；在乙組培養(yǎng)基中加入_____________________________________________。等量的14C－核糖核苷酸和12C－脫氧核苷酸第三步：在甲、乙兩組培養(yǎng)基中分別接種___________________，在5%CO2恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)一段時間，使細胞增殖。第四步：分別取出甲、乙兩組培養(yǎng)基中的細胞，檢測細胞中出現(xiàn)放射性的部位。(3)預期結(jié)果：_______________________________________________________________________________________。(4)實驗結(jié)論：________________________________________________________________。等量的突變細胞系甲組培養(yǎng)基中細胞的放射性部位主要在細胞核；乙組培養(yǎng)基中細胞的放射性部位主要在細胞質(zhì)

DNA分子復制的原料是脫氧核苷酸，而不是核糖核苷酸解析：(2)根據(jù)生物實驗需要遵循對照原則和控制單一變量原則，可進行如下實驗：實驗步驟：第一步：編號。取基本培養(yǎng)基兩個，編號為甲、乙，兩組之間進行對照。第二步：設置對比實驗。在培養(yǎng)基甲中加入適量的12C－核糖核苷酸和14C－脫氧核苷酸；在培養(yǎng)基乙中加入等量的14C－核糖核苷酸和12C－脫氧核苷酸。第三步：培養(yǎng)。在甲、乙培養(yǎng)基中分別接種等量的突變細胞系，放到適宜的相同環(huán)境中培養(yǎng)一段時間，讓細胞增殖。第四步：觀察、檢測。分別取出培養(yǎng)基甲、乙中的細胞，用放射性探測顯微儀探測觀察細胞核和細胞質(zhì)的放射性強弱。(3)預期結(jié)果：由于DNA主要分布在細胞核中，而RNA主要分布在細胞質(zhì)中，所以甲組培養(yǎng)基中細胞的放射性部位主要在細胞核；乙組培養(yǎng)基中細胞的放射性部位主要在細胞質(zhì)。(4)實驗結(jié)論：DNA分子復制的原料是脫氧核苷酸而不是核糖核苷酸。[網(wǎng)絡構(gòu)建·答題必備]

1.DNA的兩條脫氧核苷酸鏈反向平行盤旋成規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。2.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的基本骨架是由脫氧核糖和磷酸交替連接而成的。3.DNA上的堿基對嚴格遵循堿基互補配對原則，通過氫鍵連接。4.DNA分子中脫氧核苷酸的排列順序代表了遺傳信息。5.DNA復制具有邊解旋邊復制、半保留復制的特點。6.DNA復制需要解旋酶和DNA聚合酶參與。7.基因是具有遺傳效應的DNA片段。8.染色體是基因的主要載體，線粒體、葉綠體中也存在基因。1．(2017·海南卷)DNA分子的穩(wěn)定性與堿基對之間的氫鍵數(shù)目有關(guān)。下列關(guān)于生物體內(nèi)DNA分子中(A＋T)/(G＋C)與(A＋C)/(G＋T)兩個比值的敘述，正確的是(

)A．堿基序列不同的雙鏈DNA分子，后一比值不同B．前一個比值越大，雙鏈DNA分子的穩(wěn)定性越高C．當兩個比值相同時，可判斷這個DNA分子是雙鏈D．經(jīng)半保留復制得到的DNA分子，后一比值等于1D

[探究高考·模擬演練]解析：雙鏈DNA分子中，互補堿基兩兩相等，即A＝T，C＝G，則A＋C＝G＋T，即A＋C與G＋T的比值為1。因此，堿基序列不同的雙鏈DNA分子，后一比值相同，A錯誤；DNA分子中，C和G之間有3個氫鍵，A與T之間有2個氫鍵，則C與G的含量越高，DNA穩(wěn)定性越高。因此，前一個比值越大，C與G的含量越低，雙鏈DNA分子的穩(wěn)定性越低，B錯誤；當兩個比值相同時，這個DNA分子可能是雙鏈，也可能是單鏈，C錯誤；經(jīng)半保留復制得到的DNA分子，后一比值等于1，D正確。解析：

DNA分子的基本組成單位是脫氧核苷酸，每個DNA分子中通常都會含有4種脫氧核苷酸，A正確；在DNA分子中，一般情況下每個脫氧核糖上連接2個磷酸和1個堿基，B錯誤；1分子脫氧核苷酸由1分子堿基、1分子磷酸和1分子脫氧核糖組成，因此DNA中堿基數(shù)＝磷酸數(shù)＝脫氧核糖數(shù)，C正確；雙鏈DNA分子中胞嘧啶與鳥嘌呤進行堿基互補配對，二者數(shù)量相同，因此該DNA分子片段上有40個鳥嘌呤，D正確。2．(2018·邯鄲模擬)下面關(guān)于DNA分