DNA分子的结构.doc

扬中市第二高级中学高三生物教学案 主备：陈俊 审核：施荣美第2讲DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段DNA分子结构的主要特点(B)基因和遗传信息的关系(B)DNA分子的复制(B)知识点一 DNA分子的结构知识点二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2DNA分子的复制:(1)概念：以亲代DNA分子为模板，按_原则，合成子代DNA分子的过程。(2)过程：解旋以母链为模板按_原则合成与母链互补的子链延伸子链母链、子链盘绕成_(3)发生时期：有丝分裂的_和_的间期，随染色体复制而完成的。(4)所需条件：模板：_；原料：_；能量：ATP；酶：_等(5)结果：1个DNA分子就形成_完全相同的DNA分子。(6)特点(7)准确复制的原因(8)意义知识点三基因是有遗传效应的DNA片段1基因与DNA的关系：(1)基因是有_的DNA片段(2)每个DNA分子含有_个基因(3)DNA分子中存在不是基因的片段2DNA片段中的遗传信息(1)DNA分子能够储存足够量的_(2)遗传信息蕴藏在4种碱基的_之中(3)DNA分子的多样性源于_的多样性(4)DNA分子的特异性源于每个DNA分子的碱基的_顺序3基因与性状的关系：基因是控制生物性状的结构单位和功能单位4生物体多样性和特异性的物质基础： _分子的多样性和特异性试一试：你是否能用图解的形式表示染色体、DNA、基因、蛋白质及性状的关系？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， 2条子链形成子代DNA分子()。6有遗传效应的片段只有DNA片段()。7某DNA片段中有100个脱氧核苷酸，则可能的排列顺序为2100种()。DNA分子的结构、特性及基因的本质一、DNA分子的结构与特性1DNA分子结构模式解读：(1)两个核苷酸之间的磷酸二酯键，用限制性核酸内切酶处理切断，用DNA连接酶连接。(2)碱基对之间的氢键(一种分子间作用力，不是化学键)，可用解旋酶断裂，也可加热断裂。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。二、碱基互补配对原则及相关计算(1)嘌呤总数与嘧啶总数相等，即AGTC。(2)在双链DNA分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。设在双链DNA分子中的一条链上A1T1n%，因为A1T2，A2T1，则：A1T1A2T2n%。所以ATA1A2T1T2n%。简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。(3)双链DNA分子中，非互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数。设双链DNA分子中，一条链上：m，则：m，互补链上。简记为：“DNA两互补链中，不配对两碱基和的比值乘积为1。” DNA分子中的其他数量关系：(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。三、基因与脱氧核苷酸、DNA和染色体之间的关系关系内容基因与脱氧核苷酸基因的组成单位是脱氧核苷酸，基因中的脱氧核苷酸序列称为遗传信息基因与DNA基因是有遗传效应的DNA片段，每个DNA分子上有很多个基因基因与染色体基因在染色体上呈线性排列，染色体是基因的主要载体图示 (1)对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体；线粒体和叶绿体也是基因的载体。(2)对于原核细胞来说，拟核中的DNA分子或者质粒DNA均是裸露的，并不与蛋白质一起构成染色体。【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的()。A24% B22% C26% D23%【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04，互补链中的此值是多少？(4)一条链中04，互补链中的此值是多少？(5)若A有P个，占全部碱基数的20%，则该DNA分子中的G有多少个？DNA复制的研究方法、过程和条件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条带。2DNA复制的过程及意义：DNA复制的场所真核细胞：细胞核(主要)、线粒体、叶绿体原核细胞：拟核、细胞质(细胞质基质)DNA复制的条件模板亲代DNA的两条链原料4种游离的脱氧核苷酸能量ATP酶解旋酶、DNA聚合酶等DNA复制的特点半保留复制；边解旋边复制DNA复制的意义遗传信息的传递，使物种保持相对稳定和延续由于复制差错而出现基因突变，从而为进化提供了原始的选择材料 (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分子含有最初亲代的母链。图解如下：(1)一个DNA不论复制多少次，产生的子代DNA分子中含母链的DNA分子数总是2个，含母链也总是2条。(2)计算比值：n次复制后，形成的子代DNA分子中，含亲代DNA母链的有两个DNA分子，占子代DNA总数的；亲代DNA分子母链两条，占子代DNA中脱氧核苷酸链总数的。(3)计算原料用量：复制所需的某脱氧核苷酸数a(2n1)，其中的a为所求的脱氧核苷酸在原来DNA(即作模板的亲代DNA)分子中的数量，n为复制次数。【典例2】下列有关真核细胞DNA分子的复制的叙述正确的是(多选)()。A复制过程中先是全部解链，再半保留复制B复制过程中需要消耗ATPCDNA聚合酶催化两个游离的脱氧核苷酸之间的连接D复制后产生的两个子代DNA分子共含有4个游离的磷酸基团【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。【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A028、G032、T024、C016。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()。A024、016、032和028 B026、024、024和026C028、032、024和016 D024、026、026和0242(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，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？DNA复制方式的探究探究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NH4Cl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。【典例】(2010北京理综，30)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，实验内容及结果见表。组别1组2组3组4组培养液中唯一氮源14NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl14NH4Cl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)轻带(14N/14N) 中带(15N/14N)请分析并回答问题。(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_。【训练】科学家在研究DNA分子复制方式时进行了如图所示的实验研究(已知培养用的细菌大约每20 min分裂一次)：实验一：细菌破碎细菌细胞提取DNA离心,结果A实验二：细菌破碎细菌细胞提取DNA离心,结果B实验三：(1)实验一和实验二的作用是_。(2)从实验三的结果C、D可以看出DNA分子复制_(是/不是)半保留复制。(3)如果实验三的结果都为F，则可判断DNA分子的复制方式_(是/不是)半保留复制。(4)如果DNA分子的复制方式是半保留复制，某次实验的结果中，结果C比以往实验结果所呈现的带略宽，那么可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为_。(5)如果DNA分子的复制方式是半保留复制，与结果D相比，结果E密度带的数量和位置_，放射性强度不同的是_带。DNA分子的结构、基因的本质1(2012福建理综，5)双脱氧核苷酸常用于DNA测序，其结构与脱氧核苷酸相似，能参与DNA的合成，且遵循碱基互补配对原则。DNA合成时，在DNA聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终止；若连接上的是脱氧核苷酸，子链延伸继续。在人工合成体系中，有适量的序列为GTACATACATG的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸。则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有()。A2种 B3种 C4种 D5种2(2010江苏单科，1)下列关于核酸的叙述中，正确的是()。ADNA和RNA中的五碳糖相同B组成DNA与ATP的元素种类不同CT2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DNA的复制及实验探究3(2011浙江理综，31)为了探究某物质(X)的作用，研究者提出了以下实验思路。(1)实验分组：甲组：培养液Y细胞3HTdR(3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷)生理盐水乙组：培养液Y细胞3HTdRX(用生理盐水配制)每组设置若干个重复样品。(2)分别测定两组的CRD(细胞内的放射性强度)，求每组的平均值。(3)将各样品在适宜条件下培养合适时间后，测定其CRD，求每组平均值并进行统计分析。(要求与说明：答题时用X、CRD、3HTdR表示相关名词；Y细胞是能增殖的高等动物体细胞)请回答下列问题。(1)实验目的：_。(2)预测实验结果及结论：_。(3)实验中采用3HTdR的原因：_。一、单项选择题(每小题6分，共48分)1(2013杭州名校模考)下列有关DNA分子结构的叙述错误的是()。A双链DNA分子中含有两个游离的磷酸基团BDNA的条单链上相邻的碱基A与T之间通过氢键连接C嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定DDNA分子两条链反向平行2已知病毒的核酸有双链DNA、单链DNA、双链RNA、单链RNA四种类型。现发现一种新病毒，要确定其核酸属于哪一种类型，应该()。A分析碱基类型，确定碱基比例 B分析蛋白质的氨基酸组成，确定五碳糖类型C分析碱基类型，确定五碳糖类型 D分析蛋白质的氨基酸组成，确定碱基类型3(新题快递)从分子水平上对生物体具有多样性或特异性的分析，错误的是()。A碱基对的排列顺序的千变万化，构成了DNA分子基因的多样性B碱基对的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子基因的特异性C一个含2000个碱基的DNA分子，其碱基对可能的排列方式就有41 000种D人体控制珠蛋白的基因由1700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41700种4(2013潍坊、东营、淄博、滨州四市联考)下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是()。A基因一定位于染色体上B基因在染色体上呈线性排列C四种脱氧核苷酸的数目和排列顺序决定了基因的多样性和特异性D一条染色体上含有1个或2个DNA分子5(2013南昌调研)如图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图，叙述正确的是()。AR基因中的全部脱氧核苷酸序列都能编码蛋白质BR、S、N、O互为非等位基因C果蝇的每个基因都是由成百上千个核糖核苷酸组成的D每个基因中有一个碱基对的替换，都会引起生物性状的改变6(2013厦门质检)下列关于DNA复制的叙述，正确的是()。ADNA复制时，严格遵循AU、CG的碱基互补配对原则BDNA复制时，两条脱氧核糖核苷酸链均可作为模板CDNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制D脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链7下图表示DNA复制的过程，结合图示下列有关叙述不正确的是()。ADNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开BDNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链的方向相反C从图示可知，DNA分子具有多起点复制的特点，缩短了复制所需的时间DDNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段8(2012苏北四市二模)右图为细胞内某基因(15N标记)结构示意图，A占全部碱基的20%。下列说法错误的是()。A该基因中不可能含有S元素B该基因中的碱基(CG)/(AT)为32C限制性核酸内切酶作用于部位，DNA解旋酶作用于部位D将该基因置于14N培养液中复制3次后，含15N的脱氧核苷酸链占二、多项选择题(每小题8分，共16分)9具有p个碱基对的1个双链DNA分子片段，含有q个腺嘌呤。下列叙述正确的是()。A该片段即为一个基因B该片段分子中，碱基的比例总是(AT)/(CG)1C若该DNA分子片段中碱基对任意排列，碱基对排列方式少于4p种D该片段完成第n次复制需要2n1(pq)个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸10(新题快递)如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述正确的是()。A由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制B解旋酶能使双链