2025屆新教材高考生物一輪復(fù)習(xí)第5單元遺傳的分子基礎(chǔ)第14講DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段學(xué)案新人教版

PAGEPAGE15第14講DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段素養(yǎng)導(dǎo)讀必備學(xué)問固本夯基一、DNA分子的結(jié)構(gòu)1.DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)(1)DNA由條脫氧核苷酸單鏈組成,并按的方式回旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。

(2)外側(cè):和交替連接構(gòu)成基本骨架。

(3)內(nèi)側(cè):兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成。堿基互補配對遵循以下原則:AT(兩個氫鍵)、G≡C(三個氫鍵)。

方法技巧利用數(shù)字“五、四、三、二、一”巧記DNA分子結(jié)構(gòu)2.DNA分子的特性(1)相對穩(wěn)定性:DNA分子中交替連接的方式不變,兩條鏈間的方式不變。

(2)多樣性:不同的DNA分子中數(shù)目不同,排列依次多種多樣。若某DNA分子中有n個堿基對,則排列依次有種。

(3)特異性:每種DNA分子都有區(qū)分于其他DNA的特定的,代表了特定的遺傳信息。

二、DNA半保留復(fù)制1.DNA復(fù)制的假說與證據(jù)(1)沃森和克里克的假說:復(fù)制。

(以上試驗證明DNA分子復(fù)制的特點是。

2.DNA的復(fù)制過程概念以親代DNA為模板合成子代DNA的過程過程解旋→合成子鏈→子鏈延長→親子鏈復(fù)旋條件①模板:親代DNA的每一條鏈②原料:4種游離的

③能量:釋放的能量

④酶:和

結(jié)果1個DNA復(fù)制形成2個的DNA

特點邊解旋邊復(fù)制,復(fù)制

精確復(fù)制①獨特的供應(yīng)模板

②原則

意義將從親代DNA傳給子代DNA,從而保持了的連續(xù)性

3.染色體、DNA、基因三者之間的關(guān)系概念檢測1.基于DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)及其特點,推斷下列表述是否正確。(1)沃森和克里克構(gòu)建的DNA分子模型和富蘭克林拍攝的DNA分子的X光衍射照片都屬于物理模型。()(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)相對分子質(zhì)量大小相同、堿基含量相同的核酸分子所攜帶的遺傳信息肯定相同。()(4)DNA分子一條鏈上的相鄰堿基通過“—磷酸—脫氧核糖—磷酸—”相連。()(5)DNA分子的多樣性和特異性主要與它的空間結(jié)構(gòu)親密相關(guān)。()(6)不同生物的DNA分子中互補配對的堿基之和的比值可能相同。()(7)同一生物個體不同細胞中DNA分子的(A+T)/(C+G)的值不同。()2.基于對DNA分子的半保留復(fù)制的原理及DNA分子多樣性的相識,推斷下列表述是否正確。(1)DNA復(fù)制遵循堿基互補配對原則,新合成的DNA分子中兩條鏈均是新合成的。()(2)單個脫氧核苷酸在DNA酶的作用下連接合成新的子鏈。()(3)在人體內(nèi),成熟的紅細胞、漿細胞中不發(fā)生DNA的復(fù)制。()(4)將已被15N標記了DNA的大腸桿菌放在含14N的培育基中培育繁殖一代,若子代大腸桿菌的DNA分子中既含有14N,又含有15N,則可說明DNA的復(fù)制為半保留復(fù)制。()(5)DNA分子的多樣性是指一個DNA分子上有很多個基因。()(6)人體內(nèi)限制β-珠蛋白的基因由1700個堿基對組成,其堿基對可能的排列方式有41700種。()教材拓展(人教版必修2P52“科學(xué)·技術(shù)·社會”)在現(xiàn)代刑偵領(lǐng)域中,DNA指紋技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用。只須要一滴血、精液或是一根頭發(fā)等樣品,刑偵人員就可以進行DNA指紋鑒定。DNA指紋技術(shù)還可以用于親子鑒定、死者遺骸的鑒定等。(1)DNA親子鑒定中,DNA探針必不行少,DNA探針實際是一種已知堿基依次的DNA片段。DNA探針找尋基因所用的原理是什么?(2)如圖為通過提取某小孩和其母親以及待測定的三位男性的DNA進行DNA指紋鑒定,部分結(jié)果如圖所示,則該小孩的真正生物學(xué)父親是哪一位?請說明你的理由。核心考點實力提升考點一DNA分子的結(jié)構(gòu)合作探究探究DNA分子獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)確定了其分子的穩(wěn)定性和遺傳信息的多樣性結(jié)合DNA的平面結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)示意圖,探討解決下列問題。平面結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)(1)DNA的基本單位是脫氧核苷酸,有同學(xué)說圖中①②③構(gòu)成一個脫氧核苷酸,有同學(xué)說②③④也是一個脫氧核苷酸,這兩種觀點是否正確?(2)DNA是由兩條脫氧核苷酸長鏈形成的,如何確定一條核苷酸鏈的兩端?(3)每個DNA片段中,有幾個游離的磷酸基團?磷酸數(shù)∶脫氧核糖數(shù)∶含氮堿基數(shù)的比例是多少?(4)有同學(xué)認為,若某雙鏈DNA分子含有200個堿基,一條鏈上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,則該DNA分子堿基排列方式共有4100種,這種觀點對嗎?解疑釋惑有關(guān)“DNA結(jié)構(gòu)”的六點提示(1)DNA中并不是全部的脫氧核糖都連著兩個磷酸基團,兩條鏈各有一個3'端的脫氧核糖連著一個磷酸基團。(2)雙鏈DNA中A與T分子數(shù)相等,G與C分子數(shù)相等,但A+T的量不肯定等于G+C的量。(3)并非全部的DNA分子均為“雙鏈”,有的DNA分子為單鏈。(4)DNA分子中A與T之間可形成2個氫鍵,G與C之間可形成3個氫鍵,故G與C堿基對所占比例越高,DNA分子穩(wěn)定性越高。(5)原核細胞及真核細胞細胞器中的DNA分子為“雙鏈環(huán)狀”。(6)并非全部DNA片段都是基因,基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段,不是連續(xù)分布在DNA上的,而是由某些堿基序列將不同的基因分隔開?？枷蛲黄瓶枷?DNA分子結(jié)構(gòu)分析1.下圖是某DNA片段的結(jié)構(gòu)示意圖,下列敘述正確的是()A.圖中①是氫鍵,②是脫氧核苷酸鏈的5'端,③是3'端B.DNA分子中A+T含量高時穩(wěn)定性較高C.磷酸與脫氧核糖交替排列構(gòu)成DNA分子的基本骨架D.a鏈、b鏈方向相同,a鏈與b鏈的堿基互補配對考向2DNA分子結(jié)構(gòu)的相關(guān)計算2.在一個雙鏈DNA分子中,堿基總數(shù)為m,腺嘌呤堿基數(shù)為n,G與C之間形成3個氫鍵,A與T之間形成2個氫鍵。下列有關(guān)敘述正確的是()①脫氧核苷酸數(shù)=磷酸數(shù)=堿基總數(shù)=m②堿基之間的氫鍵數(shù)為(3m-2n)/2③一條鏈中A+T的數(shù)量為n④G的數(shù)量為m-nA.①②③④ B.②③④C.③④ D.①②③名師提示堿基計算的一般規(guī)律(1)互補的兩個堿基數(shù)量相等,即A=T,C=G。(2)隨意兩個不互補的堿基數(shù)量之和占堿基總數(shù)的50%,即嘌呤之和=嘧啶之和=總堿基數(shù)×50%,A+G=T+C=A+C=T+G=(A+T+C+G)×50%,A+GT+C(3)在雙鏈DNA分子中,互補堿基之和所占比例在隨意一條鏈及整個DNA分子中都相等。考點二DNA的復(fù)制基因與DNA的關(guān)系合作探究探究1DNA半保留復(fù)制的試驗證據(jù)1958年,梅塞爾森和斯塔爾以大腸桿菌為試驗材料,運用同位素標記技術(shù),設(shè)計了一個奇妙的試驗。結(jié)合教材P54“思索探討”,探討解決有關(guān)問題。(1)試驗起先時,為什么要用含有15NH4Cl的培育液培育大腸桿菌,讓大腸桿菌繁殖若干代?(2)本試驗運用了假說—演繹法的科學(xué)探討方法,請運用演繹推理來分析試驗過程,并預(yù)期試驗結(jié)果。(3)假如把DNA分子雙鏈解螺旋,制成DNA單鏈后再進行離心,是否可行?探究2DNA復(fù)制是一個邊解旋邊復(fù)制的過程下圖為DNA分子的復(fù)制過程,據(jù)圖分析回答下列問題。(1)圖示中的解旋酶和DNA聚合酶各有什么作用?(2)圖示DNA復(fù)制過程若發(fā)生在細胞核內(nèi),形成的兩個子DNA位置如何?其上面對應(yīng)片段中基因是否相同?兩個子DNA將于何時分開?名師提示有關(guān)“DNA復(fù)制”的六點“留意”(1)細胞生物中凡存在DNA分子的場所均可進行DNA分子的復(fù)制,其場所除細胞核外,還包括葉綠體、線粒體、原核細胞的擬核等。(2)DNA中氫鍵可由解旋酶催化斷裂,同時須要ATP供能,也可加熱斷裂(體外);而氫鍵是自動形成的,不須要酶和能量。(3)留意“DNA復(fù)制了n次”和“第n次復(fù)制”的區(qū)分,前者包括全部的復(fù)制,但后者只包括第n次的復(fù)制。(4)在DNA復(fù)制過程中,無論一個DNA分子復(fù)制了幾次,含有親代脫氧核苷酸單鏈的DNA分子都只有兩個。(5)DNA復(fù)制計算時看清試題中所給出的堿基的單位是“對”還是“個”;所問的是“DNA分子數(shù)”還是“DNA單鏈數(shù)”,“含”還是“只含”。(6)在真核生物中,DNA復(fù)制一般是多起點復(fù)制;在原核生物中,DNA復(fù)制一般是一個起點。無論是真核生物還是原核生物,DNA復(fù)制大多數(shù)都是雙向進行的。探究3基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段對絕大多數(shù)生物來說,基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。組成DNA的堿基雖然只有4種,但是,堿基的排列依次卻是千變?nèi)f化的。堿基序列的多樣性構(gòu)成了DNA的多樣性,DNA因而能夠儲存大量的遺傳信息。而堿基特定的排列依次構(gòu)成了每個DNA分子的特異性。下圖是人類某染色體DNA的片段,含有基因A、基因b和無遺傳效應(yīng)的片段M。(1)基因A和b的本質(zhì)區(qū)分是什么?若M中插入若干個脫氧核苷酸對是否可引發(fā)基因突變?為什么?(2)假設(shè)有4000個堿基組成一個DNA分子,其堿基對可能的排列方式有多少種?假設(shè)人體內(nèi)基因A由318個堿基組成,其堿基對可能的排列方式有多少種?由此說明什么問題?(3)如何理解DNA分子的多樣性和特異性?試分析生物體多樣性和特異性的緣由?？枷蛲黄瓶枷?DNA分子復(fù)制過程與特點1.(2024山東一模)雙脫氧核苷三磷酸(ddNTP)與脫氧核苷三磷酸(dNTP)的結(jié)構(gòu)如下圖所示。已知ddNTP按堿基互補配對的方式加到正在復(fù)制的子鏈中后,子鏈的延長馬上終止。某同學(xué)要通過PCR技術(shù)獲得被32P標記且以堿基“C(胞嘧啶)”為末端的、不同長度的子鏈DNA片段。在反應(yīng)管中已經(jīng)有單鏈模板、引物、DNA聚合酶和相應(yīng)的緩沖液等,還須要加入下列哪些原料?()①dGTP,dATP,dTTP,dCTP②dGTP,dATP,dTTP③α位32P標記的ddCTP④γ位32P標記的ddCTPA.①③ B.①④ C.②③ D.②④考向2DNA半保留復(fù)制的試驗證據(jù)2.在氮源為14N和15N的培育基上生長的大腸桿菌,其DNA分子分別為14N/14N-DNA(相對分子質(zhì)量為a)和15N/15N-DNA(相對分子質(zhì)量為b)。將親代大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N的培育基上,再連續(xù)繁殖兩代(Ⅰ和Ⅱ),用某種離心方法分別得到的結(jié)果如下圖所示。下列對此試驗的敘述不正確的是()A.Ⅰ代細菌DNA分子中一條鏈是14N,另一條鏈是15NB.Ⅱ代細菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/4C.預(yù)料Ⅲ代細菌DNA分子的平均相對分子質(zhì)量為(7a+b)/8D.上述試驗結(jié)果證明DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制考向3DNA分子復(fù)制過程的有關(guān)計算3.用15N標記含有100個堿基對的DNA分子,其中有胞嘧啶60個,該DNA分子在含14N的培育基中連續(xù)復(fù)制4次。下列結(jié)果不行能的是()A.含有14N的DNA分子占7/8B.含有15N的脫氧核苷酸鏈占1/16C.復(fù)制過程中需游離腺嘌呤脫氧核苷酸600個D.復(fù)制后共產(chǎn)生16個DNA分子考向4DNA復(fù)制與細胞分裂中染色體標記問題4.將某精原細胞(2n=8)的DNA分子用15N標記后置于含14N的培育基中培育,經(jīng)過連續(xù)兩次細胞分裂形成4個子細胞,檢測分裂過程和分裂后細胞中的狀況。下列推斷正確的是()A.若進行有絲分裂,則含15N染色體的子細胞比例為1/2B.若進行有絲分裂,則其次次分裂中期細胞中含14N的染色單體有8條C.若進行減數(shù)分裂,則減Ⅰ中期含14N的染色單體有8條D.若進行減數(shù)分裂,則子細胞中每條染色體均含15N第14講DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段必備學(xué)問·固本夯基一、1.(1)兩反向平行(2)脫氧核糖磷酸(3)堿基對2.(1)磷酸和脫氧核糖堿基互補配對(2)脫氧核苷酸4n(3)堿基排列依次二、1.(1)半保留(2)同位素標記半保留復(fù)制2.脫氧核苷酸ATP解旋酶DNA聚合酶完全相同半保留雙螺旋結(jié)構(gòu)堿基互補配對遺傳信息遺傳信息3.一個或兩個有遺傳效應(yīng)很多線性很多脫氧核苷酸排列依次【概念檢測】1.(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×(6)√(7)×2.(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)×【教材拓展】(1)提示堿基互補配對原則。(2)提示小孩的核DNA一半來自父方,一半來自母方,因此小孩的條碼會一半與其生母相吻合,另一半與其生父相吻合,小孩DNA上面條碼與母親的條碼吻合,小孩下面條碼與B的DNA條碼吻合,因此小孩的真正生物學(xué)父親是B。核心考點·實力提升考點一【合作探究】探究(1)提示①②③構(gòu)成一個脫氧核苷酸,④屬于相鄰的另一個核苷酸分子,因此圖中的②③④不能構(gòu)成一個脫氧核苷酸。(2)提示一條脫氧核苷酸長鏈含有兩個末端,具有游離磷酸基團的一端稱為5'端,沒有游離的磷酸基團的一端(含有一個羥基—OH)稱為3'端。DNA的兩條脫氧核苷酸長鏈的走向是相反的,如圖中甲鏈上端是5'端,而乙鏈的下端是5'端。(3)提示2個;1∶1∶1。(4)提示不對。各堿基的比例固定,DNA分子堿基排列方式少于4100種?！究枷蛲黄啤?.C圖中①是氫鍵,②是脫氧核苷酸鏈的3'端,③是5'端,A項錯誤;堿基A和T之間有兩個氫鍵,堿基G和C之間有三個氫鍵,因此G+C含量高時DNA分子的相對穩(wěn)定性較高,B項錯誤;磷酸與脫氧核糖交替排列構(gòu)成DNA分子的基本骨架,C項正確;DNA分子的兩條鏈反向平行,a鏈與b鏈的堿基互補配對,D項錯誤。2.D每個脫氧核苷酸分子含有一分子磷酸、一分子脫氧核糖和一分子堿基,所以脫氧核苷酸數(shù)=磷酸數(shù)=堿基數(shù)=m,①正確;因為A和T之間有2個氫鍵,C和G之間有3個氫鍵,依據(jù)堿基互補配對原則,A=T=n,則C=G=(m-2n)/2,所以堿基之間的氫鍵數(shù)為2n+3(m-2n)/2=(3m-2n)/2,②正確;雙鏈DNA中,A=T=n,則依據(jù)堿基互補配對原則,一條鏈中A+T的數(shù)量為n,③正確;由②中計算可知,G的數(shù)量=(m-2n)/2,④錯誤?？键c二【合作探究】探究1(1)提示一般的大腸桿菌體內(nèi)的氮元素都是14N,用含有15NH4Cl的培育液培育大腸桿菌,讓大腸桿菌繁殖多代后,可認為大腸桿菌體內(nèi)的DNA都是15N標記的。(2)提示假如DNA復(fù)制是半保留復(fù)制的假說成立,那么:①15N標記的大腸桿菌細胞中的DNA離心后離心管中出現(xiàn)一條帶,位置靠近試管的底部。②15N標記的大腸桿菌分裂一次,DNA復(fù)制一次,子一代大腸桿菌體內(nèi)的DNA分子一條鏈含15N標記,另一條鏈含

14N標記(15N③假如大腸桿菌細胞再分裂一次,子二代大腸桿菌體內(nèi)的DNA分子會出現(xiàn)兩種類型:15N/14N-DNA和(3)提示不行行。假如解螺旋制成DNA單鏈后再進行離心,大腸桿菌分裂一次后獲得的DNA分子單鏈中,兩條鏈是15N,兩條鏈是

14N,離心后離心管中出現(xiàn)兩條帶,一條位置靠近試管底部,另一條位置靠上,不會出現(xiàn)位置居中的探究2(1)提示解旋酶使氫鍵打開,DNA雙鏈解旋;DNA聚合酶催化形成磷酸二酯鍵,從而形成新的子鏈。(2)提示染色體復(fù)制后形成兩條姐妹染色單體,剛復(fù)制產(chǎn)生的兩個子DNA分子分別位于兩條姐妹染色單體上,由著絲粒相連;其對應(yīng)片段所含基因在無基因突變等變異狀況下應(yīng)完全相同;兩個子DNA分子將于有絲分裂后期或減數(shù)分裂Ⅱ后期著絲粒分裂時,隨兩條姐妹染色單體的分別而分開,分別進入兩個子細胞中。探究3(1)提示脫氧核苷酸(堿基)序列不同。M為無遺傳效應(yīng)的非基因片段,M中插入若干脫氧核苷酸對不會造成基因突變。(2)提示4000個堿基組成2000個堿基對,每個堿基對都可以隨機排列,因此排列方式有42000種?；駻由318個堿基組成,其堿基對的排列方式是唯一的,假如(3)提示堿基排列依次的千變?nèi)f化,構(gòu)成了DNA分子的多樣性,而堿基特定的排列依次,又構(gòu)成了每一個DNA分子的特異性。蛋白質(zhì)分子的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的干脆緣由,DNA分子的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的根本緣由?！究枷蛲黄啤?.A由題意可知,為得到放射性標記“C(胞嘧啶)”為末端的、不同長度的子鏈DNA片段,則必需供應(yīng)ddCTP和四種dNTP,假如沒有dCTP,則全部片段長度均一樣,因為全部子鏈在合成時均在第一個“C”處摻入ddCTP而停止復(fù)制。ddCTP作為DNA復(fù)制的原料須要脫去兩分子磷酸基團,故應(yīng)將32P標記于α位磷酸上。故選①③。2.B15N/15N-DNA在14N的培育基上進行第一次復(fù)制后,產(chǎn)生的兩個子代DNA分子均含有一條15N的DNA鏈和一條14N的DNA鏈。這樣的DNA用離心法分別后,應(yīng)當(dāng)全部處在試管的中部。Ⅰ代的14N/15N-DNA分子復(fù)制產(chǎn)生的兩個子代DNA分別為14N/14N-DNA分子和14N/15N-DNA分子。此時,將該DNA作離心處理,產(chǎn)生