DNA分子的结构DNA的复制基因是有遗传效应的DNA片段

1、第2节DNA分子的结构第3节DNA的复制第4节基因是有遗传效应的DNA片段【知识梳理知识梳理】一、一、DNADNA分子的结构分子的结构4 4种脱氧核苷酸组成种脱氧核苷酸组成1 1、DNADNA分子的分子的“5 5、4 4、3 3、2 2、1 1”“5 5”表示表示DNADNA分子由分子由 。“4 4”表示表示DNADNA分子由分子由 ( (也可以说组成也可以说组成DNADNA分分子的碱基有子的碱基有4 4种种) )。“3 3”表示表示DNADNA分子由分子由 ( (也可以说每个脱氧核苷酸由也可以说每个脱氧核苷酸由3 3部分组成部分组成) )。“2 2”表示每个表示每个DNADNA分子由分子由

2、。“1 1”表示表示DNADNA分子是分子是 。3 3部分组成部分组成2 2条脱氧核苷酸链组成条脱氧核苷酸链组成一种双螺旋结构一种双螺旋结构5 5种元素组成种元素组成2.2.平面结构：平面结构：(1)(1)基本骨架：基本骨架：_交替连接而成的反向平行长交替连接而成的反向平行长链。链。(2)(2)内侧：碱基对内侧：碱基对 遵循遵循_原则。原则。3.3.空间结构：规则的空间结构：规则的_结构。结构。A=_(A=_(或或_=A)_=A)_C(_C(或或C_) C_) 磷酸、脱氧核糖磷酸、脱氧核糖T TT TG GG G双螺旋双螺旋碱基互补配对碱基互补配对结构图解：结构图解：3.DNA3.DNA分子的

3、结构特点：分子的结构特点：(1)(1)稳定性：稳定性：DNADNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变，两条中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变，两条链间碱基互补配对的方式不变。链间碱基互补配对的方式不变。(2)(2)多样性：多样性：DNADNA分子中碱基的排列顺序多种多样。分子中碱基的排列顺序多种多样。(3)(3)特异性：每种特异性：每种DNADNA有别于其他有别于其他DNADNA的特定的碱基排列顺序。的特定的碱基排列顺序。4.DNA4.DNA分子中与碱基互补配对有关的碱基计算：分子中与碱基互补配对有关的碱基计算：根据根据A=TA=T，G=CG=C，图示如下：，图示如下：链链A AG GC CT

4、 TT TC CC Cm m链链T TC CG GA AA AG GG Gm m则：则：简记为简记为“配对的两碱基之和在单双链中所占比例相等配对的两碱基之和在单双链中所占比例相等”。(3)(3)设设 =n=n，则，则 且以且以链为模板合成的链为模板合成的RNARNA中中简记为简记为“DNADNA两互补链中，不配对的两碱基之和的比值乘积两互补链中，不配对的两碱基之和的比值乘积为为1”1”。(4)(4)在一个双链在一个双链DNADNA分子中，某碱基占碱基总数的百分数等于分子中，某碱基占碱基总数的百分数等于每条链中该碱基所占比例的平均值。每条链中该碱基所占比例的平均值。即即 RNAATAUAT2 (

5、)ATGC()()GCGCGC双链AG()TCAG1()TCn，RNAAG1()UCn。AAATGCATGCA2总【思维拓展思维拓展】DNADNA分子的水解产物及氢键数目分子的水解产物及氢键数目(1)DNA(1)DNA分子的水解产物：分子的水解产物：初步水解产物初步水解产物是脱氧核苷酸，是脱氧核苷酸，彻底水彻底水解产物解产物是磷酸、脱氧核糖和四种碱基。是磷酸、脱氧核糖和四种碱基。(2)(2)氢键数目的计算：若碱基对数为氢键数目的计算：若碱基对数为n n，则氢键数为，则氢键数为2n2n3n3n，若，若已知已知A A有有m m个，则氢键数为个，则氢键数为3n-m3n-m。二、二、DNADNA分子的

6、复制分子的复制时间时间_场所场所_(_(主要主要) )、线粒体、叶绿体、拟核、细、线粒体、叶绿体、拟核、细胞质基质胞质基质( (质粒质粒) )条条件件模板模板亲代亲代DNADNA分子的分子的_原料原料细胞中游离的细胞中游离的_能量能量_酶酶解旋酶、解旋酶、_等等有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期细胞核细胞核两条链两条链4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸ATPATPDNADNA聚合酶聚合酶结构结构基础基础提供精确的模板：提供精确的模板：_确保复制准确无误：确保复制准确无误：_过程过程_合成子链合成子链形成子代形成子代DNADNA方式方式_特点特点_结果结果形成两

7、个形成两个_的的DNADNA分子分子意义意义将将_从亲代传递给子代，保证了从亲代传递给子代，保证了_的连续性的连续性独特的双螺旋结构独特的双螺旋结构碱基互补配对碱基互补配对解旋解旋半保留复制半保留复制边解旋边复制边解旋边复制完全相同完全相同遗传信息遗传信息遗传信息遗传信息实验：实验：DNADNA复制方式的探究复制方式的探究 1实验原理：实验原理： 2实验材料：实验材料： 3实验方法：实验方法： 4实验假设：实验假设：5 5、影响、影响DNADNA复制的外界条件：复制的外界条件：用同位素标记技术和离心处理技术，根据复制用同位素标记技术和离心处理技术，根据复制后后DNADNA分子在试管中的位置即可

8、确定复制方式。分子在试管中的位置即可确定复制方式。大肠杆菌。大肠杆菌。放射性同位素标记技术和离心技术放射性同位素标记技术和离心技术, ,常常用的标记元素为用的标记元素为3 3H H、1515N N、3232P P 。DNADNA以半保留的方式复制。以半保留的方式复制。 7、实验过程、实验过程(见下图见下图) (1)大肠杆菌在含大肠杆菌在含15N标记的标记的NH4Cl培养基中繁殖几代培养基中繁殖几代，使，使DNA双链充分标记双链充分标记15N。 (2)将含将含15N的大肠杆菌转移到的大肠杆菌转移到14N标记的普通培养基中标记的普通培养基中培养。培养。 (3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取在不同时刻

9、收集大肠杆菌并提取DNA(间隔的时间间隔的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间)。6 6、DNADNA复制的准确性。复制的准确性。一般情况下，一般情况下，DNADNA的双螺旋结构和碱基互补配对原则的双螺旋结构和碱基互补配对原则能使能使DNADNA准确地进行复制。准确地进行复制。特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引起基因突变。可能造成碱基配对发生差错，引起基因突变。 (4)将提取的将提取的DNA进行离心，记录离心后试管进行离心，记录离心后试管中中DNA的位置。的位置。 8实验预期：离心后应出现

10、实验预期：离心后应出现3条条DNA带。带。(见上图见上图) (1)重带重带(密度最大密度最大)：15N标记的亲代双链标记的亲代双链DNA(15N/15N)。 (2)中带中带(密度居中密度居中)：一条链为：一条链为15N标记、另一条链为标记、另一条链为14N标记的子代双链标记的子代双链DNA(15N/14N)。 (3)轻带轻带(密度最小密度最小)：两条链都为：两条链都为14N标记的子代双链标记的子代双链DNA(14N/14N)。 9实验结果：与预期相符。实验结果：与预期相符。2.DNA2.DNA复制的有关计算：复制的有关计算：DNADNA复制为半保留复制，若将亲代复制为半保留复制，若将亲代DNA

11、DNA分子复制分子复制n n代，其结果分代，其结果分析如下：析如下：(1)(1)子代子代DNADNA分子数为分子数为 个。个。含有亲代链的含有亲代链的DNADNA分子数为分子数为 个。个。不含亲代链的不含亲代链的DNADNA分子数为分子数为 个。个。含子代链的含子代链的DNADNA有有 个。个。(2)(2)子代脱氧核苷酸链数为子代脱氧核苷酸链数为 条。条。亲代脱氧核苷酸链数为亲代脱氧核苷酸链数为 条。条。新合成的脱氧核苷酸链数为新合成的脱氧核苷酸链数为 条。条。2 2n n2 2n n-2-22 2n+1n+12 22 2n n2 2 2 2n+1n+1-2-2 A子一代子一代DNA应为应为

12、B子二代子二代DNA应为应为 C子三代子三代DNA应为应为 D亲代的亲代的DNA应为应为C CC C【高考警示高考警示】DNADNA分子复制计算问题的提醒分子复制计算问题的提醒将含有将含有1515N N的的1 1个个DNADNA分子放在含有分子放在含有1414N N的培养基中培养，复制的培养基中培养，复制n n次。次。(1)(1)含含1414N N的的DNADNA分子有分子有2 2n n个，只含个，只含1414N N的的DNADNA分子有分子有(2(2n n-2)-2)个，做个，做题时看准是题时看准是“含含”还是还是“只含只含”。(2)(2)子代子代DNADNA分子中，总链数为分子中，总链数为

13、2 2n n2=22=2n+1n+1条。模板链始终是条。模板链始终是2 2条。条。做题时应看准是做题时应看准是“DNADNA分子数分子数”，还是，还是“链数链数”。D D对细胞分裂和对细胞分裂和DNA复制相结合的知识理解不透。此类问复制相结合的知识理解不透。此类问题可通过构建模型图解答，如下图：题可通过构建模型图解答，如下图：D D三、基因是有遗传效应的三、基因是有遗传效应的DNADNA片段片段1.1.基因与染色体、基因与染色体、DNADNA的关系：的关系：(1)(1)基因与染色体的关系：基因在染色体上呈基因与染色体的关系：基因在染色体上呈_排列。排列。(2)(2)染色体主要由染色体主要由DN

14、ADNA和蛋白质构成。一个和蛋白质构成。一个DNADNA上有上有_个基个基因。构成基因的碱基数因。构成基因的碱基数_(_(填填“大于大于”“”“小于小于”或或“等于等于”) )DNADNA分子的碱基总数。分子的碱基总数。(3)(3)基因的本质是有基因的本质是有_的的DNADNA片段。遗传信息蕴藏在片段。遗传信息蕴藏在_的排列顺序之中。的排列顺序之中。线性线性许多许多小于小于遗传效应遗传效应4 4种碱基种碱基2.2.将代表下列结构的字母填入图中的相应横线上：将代表下列结构的字母填入图中的相应横线上：a.a.染色体染色体b.DNAb.DNAc.c.基因基因d.d.脱氧核苷酸脱氧核苷酸d dc cb

15、 ba a【盲点判断盲点判断】1.DNA1.DNA分子的两条核糖核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋结分子的两条核糖核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋结构。构。( )( )2.DNA2.DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。而成的。( )( )3.(20123.(2012江苏高考江苏高考T2C)T2C)沃森和克里克提出在沃森和克里克提出在DNADNA双螺旋结构双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数。中嘧啶数不等于嘌呤数。( )( )4.(20114.(2011海南高考海南高考T16B)DNAT16B)DNA分子中两条脱氧核苷酸链之间分子中两条脱

16、氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的。的碱基一定是通过氢键连接的。( )( )5.DNA5.DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的两条子链形成复制遵循碱基互补配对原则，新合成的两条子链形成新的新的DNADNA双链。双链。( )( )1.(DNA1.(DNA分子的结构分子的结构)(2014)(2014淮南模拟淮南模拟) )如图为如图为DNADNA分子部分结构分子部分结构示意图，以下叙述正确的是示意图，以下叙述正确的是( () )A.DNAA.DNA的稳定性与有关，生物体内的稳定性与有关，生物体内DNADNA解旋酶、解旋酶、RNARNA聚合酶、聚合酶、DNADNA聚合酶、逆转录酶等可以断开聚

17、合酶、逆转录酶等可以断开B.B.是一个胞嘧啶脱氧核苷酸是一个胞嘧啶脱氧核苷酸C.DNAC.DNA连接酶可催化或键形成连接酶可催化或键形成D.AD.A链、链、B B链的方向相反，骨架是磷酸和脱氧核糖链的方向相反，骨架是磷酸和脱氧核糖D D2.(2.(碱基互补配对原则的应用碱基互补配对原则的应用)(2014)(2014宣城模拟宣城模拟) )某双链某双链DNADNA分分子中含有子中含有200200个碱基，一条链上个碱基，一条链上ATGC=1234ATGC=1234，则，则该该DNADNA分子分子( () )A.A.四种含氮碱基四种含氮碱基ATGC=4477ATGC=4477B.B.若该若该DNADN

18、A中中A A为为p p个，占全部碱基的个，占全部碱基的 (m2n)(m2n)，则，则G G的个数为的个数为C.C.碱基排列方式共有碱基排列方式共有4 4200200种种D.D.含有含有4 4个游离的磷酸个游离的磷酸pmp2nnmB B【解题金手指解题金手指】DNADNA分子结构的分析思路分子结构的分析思路(1)(1)明确明确DNADNA分子中基本组成单位的连接：在分子中基本组成单位的连接：在DNADNA分子单链中，分子单链中，两个基本组成单位之间是通过磷酸二酯键相连的，该键也是限两个基本组成单位之间是通过磷酸二酯键相连的，该键也是限制酶、制酶、DNADNA连接酶和连接酶和DNADNA聚合酶的作

19、用部位，如题聚合酶的作用部位，如题1 C1 C项中项中DNADNA连连接酶只能催化的形成。接酶只能催化的形成。(2)(2)明确明确DNADNA分子中磷酸、脱氧核糖和碱基的数目：在整个分子中磷酸、脱氧核糖和碱基的数目：在整个DNADNA分子中，磷酸、脱氧核糖和碱基三者的数目相同，并且每个分子中，磷酸、脱氧核糖和碱基三者的数目相同，并且每个DNADNA分子片段中含有分子片段中含有2 2个游离的磷酸，且分别存在于脱氧核苷酸个游离的磷酸，且分别存在于脱氧核苷酸链的一端，如题链的一端，如题2 D2 D项中游离的磷酸有项中游离的磷酸有2 2个。个。3.(20143.(2014汕头模拟汕头模拟) )在一个双

20、链在一个双链DNADNA分子中，碱基总数为分子中，碱基总数为m m，腺嘌呤数为腺嘌呤数为n n，则下列有关叙述正确的是，则下列有关叙述正确的是( () )脱氧核苷酸数脱氧核苷酸数= =磷酸数磷酸数= =碱基总数碱基总数=m=m碱基之间的氢键数为碱基之间的氢键数为一条链中一条链中(A+T)(A+T)的数量为的数量为n nG G的数量为的数量为(m-n)(m-n)A.A.B.B.C.C.D.D.3m2n2D D【通关题组通关题组】1.(DNA1.(DNA分子复制的特点分子复制的特点)(2014)(2014安庆模拟安庆模拟) )对某一噬菌体的对某一噬菌体的DNADNA用用3232P P标记，对细菌的

21、氨基酸用标记，对细菌的氨基酸用1515N N标记，让已标记的噬菌体去标记，让已标记的噬菌体去侵染已标记的细菌，最后释放出侵染已标记的细菌，最后释放出200200个噬菌体，则下列说法正个噬菌体，则下列说法正确的是确的是( ( ) )A.A.全部噬菌体都有标记的全部噬菌体都有标记的3232P PB.2B.2个噬菌体含个噬菌体含3232P PC.C.全部噬菌体都不含全部噬菌体都不含1515N ND.2D.2个噬菌体含个噬菌体含1515N NB B【延伸探究延伸探究】若将题目中获得的若将题目中获得的DNADNA全部放在离心管中离心，全部放在离心管中离心，则试管中出现的密度带的情况是怎样的？则试管中出现

22、的密度带的情况是怎样的？提示：提示：由于由于DNADNA分子不会含有分子不会含有1515N N标记的氨基酸，只考虑含标记的氨基酸，只考虑含P P情况情况即可，即可，3232P P标记的标记的DNADNA放在放在3131P P的培养基中最终合成的培养基中最终合成200200个个DNADNA分子，分子，其中其中2 2个个DNADNA分子既含分子既含3232P P，也含，也含3131P P，198198个个DNADNA分子只含分子只含3131P P，故，故在试管中的密度带分布为中带在试管中的密度带分布为中带2 2个个DNADNA分子，轻带分子，轻带198198个个DNADNA分子。分子。2.(DNA

23、2.(DNA分子复制的计算分子复制的计算)(2014)(2014宿州模拟宿州模拟) )用用1515N N标记含有标记含有100100个个碱基对的双链碱基对的双链DNADNA分子，其中有胞嘧啶分子，其中有胞嘧啶6060个。该个。该DNADNA分子在含有分子在含有1414N N的培养基中连续复制的培养基中连续复制4 4次，其结果不可能是次，其结果不可能是( () )A.A.含有含有1515N N的的DNADNA分子占分子占1/81/8B.B.复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600600个个C.C.含有含有1414N N的的DNADNA分子占分子占7/87/8D.D.复制

24、结果共产生复制结果共产生1616个个DNADNA分子分子C C【延伸探究延伸探究】(1)(1)该该DNADNA复制复制4 4次需要次需要G G多少个？为什么？多少个？为什么？提示：提示：900900个。该个。该DNADNA分子含分子含C C为为6060个，所以含个，所以含G G为为6060个，因此复个，因此复制制4 4次，需要次，需要G G的个数是的个数是(2(24 4-1)-1)60=90060=900个。个。(2)(2)该该DNADNA分子复制分子复制4 4次后，含有次后，含有1414N N的的DNADNA链占的比例是多少？为链占的比例是多少？为什么？什么？提示：提示：15/1615/16

25、。该。该DNADNA分子复制分子复制4 4次后，得到次后，得到1616个个DNADNA分子，共有分子，共有3232条链，其中含有条链，其中含有1515N N的链有的链有2 2条，所以含有条，所以含有1414N N的链占的比例是的链占的比例是15/1615/16。【解题金手指解题金手指】DNADNA复制时消耗脱氧核苷酸数的计算方法复制时消耗脱氧核苷酸数的计算方法运用运用DNADNA分子的半保留复制特点解决消耗某种脱氧核苷酸数量分子的半保留复制特点解决消耗某种脱氧核苷酸数量的问题时，应注意亲代的问题时，应注意亲代DNADNA分子的两条链被保留下来，不需消分子的两条链被保留下来，不需消耗原料。具体计

26、算方法归纳如下：耗原料。具体计算方法归纳如下：(1)(1)若一亲代若一亲代DNADNA分子含有某种脱氧核苷酸分子含有某种脱氧核苷酸m m个，经过个，经过n n次复制需次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为要消耗该脱氧核苷酸数为 个。个。(2)(2)第第n n次复制所需该脱氧核苷酸数为次复制所需该脱氧核苷酸数为 个。个。m(2m(2n n-1)-1)m2m2n-1n-1【加固训练加固训练】1.(20141.(2014嘉兴模拟嘉兴模拟) )真核细胞内某基因由真核细胞内某基因由1 0001 000对脱氧核苷酸对脱氧核苷酸组成，其中碱基组成，其中碱基A A占占20%20%。下列说法正确的是。下列说法正确的是(

27、 () )A.A.该基因一定存在于染色体上该基因一定存在于染色体上B.B.该基因的一条脱氧核苷酸链中该基因的一条脱氧核苷酸链中 为为3232C.DNAC.DNA解旋酶能催化该基因水解为多个脱氧核苷酸解旋酶能催化该基因水解为多个脱氧核苷酸D.D.该基因复制该基因复制3 3次，需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸次，需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸2 8002 800个个CGATB B2.(20142.(2014郑州模拟郑州模拟) )将用将用1515N N标记的一个标记的一个DNADNA分子放在含有分子放在含有1414N N的的培养基中复制培养基中复制n n次，则后代中含次，则后代中含1515N N的单链占全部的单链

28、占全部DNADNA单链的比例单链的比例和含有和含有1515N N的的DNADNA分子占全部分子占全部DNADNA分子的比例依次是分子的比例依次是( () )A.1/2A.1/2n n，1/21/2n n B.1/2B.1/2n n，1/21/2n-1n-1C.1/2C.1/2n n，1/21/2n+1n+1D.1/2D.1/2n-1n-1，1/21/2n nB B【资源平台资源平台】基因及其与基因及其与DNADNA、染色体的关系、染色体的关系1.1.基因：基因：(1)(1)从结构上看。从结构上看。基因是基因是DNADNA上特定的片段，一个上特定的片段，一个DNADNA上有许多个基因。上有许多个

29、基因。基因与基因与DNADNA分子的结构一样，也是由四种脱氧核苷酸按一定分子的结构一样，也是由四种脱氧核苷酸按一定顺序排列而成的，也是双螺旋结构。顺序排列而成的，也是双螺旋结构。每个基因上的脱氧核苷酸数目及顺序是特定的。每个基因上的脱氧核苷酸数目及顺序是特定的。基因中碱基排列顺序代表遗传信息。基因中碱基排列顺序代表遗传信息。(2)(2)从功能上看：基因具有遗传效应，即基因能控制生物的性从功能上看：基因具有遗传效应，即基因能控制生物的性状，基因是控制生物性状的基本单位，特定的基因决定特定的状，基因是控制生物性状的基本单位，特定的基因决定特定的性状。性状。2.2.染色体、染色体、DNADNA、基因

30、和脱氧核苷酸的关系：、基因和脱氧核苷酸的关系：3.3.基因、染色体、蛋白质和性状的关系：基因、染色体、蛋白质和性状的关系：【典例典例】分析图示，回答下列问题：分析图示，回答下列问题：(1)(1)图中图中B B是是，F F是是 ，G G是是 。(2)1(2)1个个A A与与C C有两种数量关系：有两种数量关系：和和；每个每个C C含有含有个个D D，每个，每个D D中可以有中可以有个个E E。 (3)(3)在在E E构成的链中间，与构成的链中间，与1 1分子分子G G相连接的有相连接的有分子的分子的F F和和分子的分子的H H。(4)(4)遗传信息是遗传信息是D D中中的排列顺序。的排列顺序。(

31、5)(5)生物的性状遗传主要通过生物的性状遗传主要通过A A上的上的传递给后代，实际上是传递给后代，实际上是通过通过的排列顺序来传递遗传信息的。的排列顺序来传递遗传信息的。蛋白质蛋白质脱氧核糖脱氧核糖E E很多很多D(D(或基因或基因) )12121111E E含氮碱基含氮碱基2 21 1成百上千成百上千1.(20131.(2013广东高考广东高考)1953)1953年年WatsonWatson和和CrickCrick构建了构建了DNADNA双螺旋结双螺旋结构模型，其重要意义在于构模型，其重要意义在于( () )证明证明DNADNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质确定确定DNADNA是染色体的组成成分是染色体的组成成分发现发现DNADNA如何储存遗传信息如何储存遗传信息为为DNADNA复制机制的阐明奠定基础复制机制的阐明奠定基础A.A.B.B.C.C.D.D.D D2、（、（2016江苏卷）江苏卷）18近年诞生的