必修2生物课件：第3章第2、3、4节DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段

1、第2、3、4节DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA 片段考点一DNA 分子的结构及基因1结构层次：2DNA 分子的结构模式图解读：DNA的结构模式图从图中可见DNA具有规则的双螺旋空间结构放大二、二、DNADNA的模型的模型AAATTTGGGGCCCATC磷酸脱氧核糖含氮碱基碱基对碱基对另一碱基对另一碱基对 嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对，形成碱基对，且A只和T配对、C只和G配对，这种碱基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配对原则。ATGC氢键氢键AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成长链盘旋成双螺旋结构双

2、螺旋结构。DNA分子的结构特点分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成长链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。（2）DNA分子中的脱氧分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成排列在外侧，构成基本基本骨架骨架；碱基在内侧。；碱基在内侧。DNA分子的结构特点分子的结构特点AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由两条分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋成长链盘旋成双螺旋结构双螺旋结构。（2）DNA分子中的脱氧分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，核糖和磷酸交替

3、连接，排列在外侧，构成排列在外侧，构成基本基本骨架骨架；碱基在内侧。；碱基在内侧。（3）两条链上的碱基通）两条链上的碱基通过过氢键氢键连结起来，形成连结起来，形成碱基对，且遵循碱基对，且遵循碱基互碱基互补配对原则补配对原则。DNA分子的结构特点分子的结构特点DNA分子的特性：分子的特性：多样性：多样性：DNA分子碱基对的排列顺序千变万化。分子碱基对的排列顺序千变万化。一个最短的一个最短的DNA分子也有分子也有4000个碱基对，个碱基对，可能的排列方式就有可能的排列方式就有 种。种。特异性：特定的特异性：特定的DNA分子具有特定的碱基排列顺序。分子具有特定的碱基排列顺序。不同的生物，碱基对的数目

4、可能不同，碱基不同的生物，碱基对的数目可能不同，碱基对的排列顺序肯定不同。对的排列顺序肯定不同。遗传信息：遗传信息：DNA分子中的碱基对排列顺序就代表了分子中的碱基对排列顺序就代表了 遗传信息。遗传信息。方法技巧DNA 分子结构的“五、四、三、二、一”3双链 DNA 分子中碱基的计算规律：(1)互补的两个碱基数量相等，即 AT，CG。(2)任意两个不互补的碱基数量之和占碱基总数的 50%，即嘌呤之和嘧啶之和总碱基数50%，AGTCACTG(ATCG)50%，AGTCAC1。TG(3)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

5、一条链上 A1T1n%，因为 A1T2，A2T1，则：A1T1A2T2n%。所以 ATA1A2T1T2n%n%2n%。简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。(4)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。简记为：“DNA 两互补链中，不配对两碱基之和的比值乘积为 1”。并非所有的DNA 分子都遵循碱基互补配对原则(1)双链DNA 分子中嘌呤数嘧啶数，遵循碱基互补配对原则。(2)单链DNA 分子中不遵循碱基互补配对原则，嘌呤数和嘧啶数不一定相等。方法技巧有关碱基计算的“三步曲” 摩尔根将基因定位于染色摩尔根将基因定位于染色体上，后来证明染色体中只有体上，后

6、来证明染色体中只有DNADNA是遗传物质。那么，基因是遗传物质。那么，基因等同于等同于DNADNA吗？吗？思考与讨论DNA分子数目分子数目 基因数目基因数目基因的碱基总数基因的碱基总数 DNA分子的碱基总数分子的碱基总数资料资料1：大肠杆菌细胞的拟核有：大肠杆菌细胞的拟核有1个个DNA分子，长度约为分子，长度约为4 700 000个碱基对，个碱基对，在在DNA分子上分布着分子上分布着4 400个基因，每个个基因，每个基因的平均长度约为基因的平均长度约为1 000个碱基对。个碱基对。一个一个DNADNA分子上含有很多个基因分子上含有很多个基因基因是一段基因是一段DNADNA绿色荧光蛋白克隆猪绿色

7、荧光蛋白克隆猪发出荧光的水母发出荧光的水母资料资料2:左为荧光小猪左为荧光小猪右为正常小猪右为正常小猪1.为什么水母这一荧为什么水母这一荧光的性状能在小猪身光的性状能在小猪身上表现？上表现？2.说明基因有什么特点？说明基因有什么特点？推理推理基因是特定的基因是特定的DNA片段，片段，可切除，可拼接可切除，可拼接基因能控制生物的性状，基因能控制生物的性状，并具有遗传效应并具有遗传效应。资料资料3：人类基因组计划测定的是：人类基因组计划测定的是24条染色体上条染色体上DNA的碱基序列。其中，的碱基序列。其中，每条染色体上有一个每条染色体上有一个DNA分子。这分子。这24个个DNA分子大约有分子大约

8、有31.6亿个碱基对，其中亿个碱基对，其中构成基因的碱基数占碱基总数的比例不构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过超过2%。 并不是随便一段并不是随便一段DNADNA就称为基因。基就称为基因。基因是一段因是一段DNADNA，但是一段，但是一段DNADNA不一定是基不一定是基因。因。-ATGCATGCATCCATGCTAGCCATCCCTAAGGACAG-ATGCATGCATCCATGCTAGCCATCCCTAAGGACAG-TACGTACGTAGGTACGATCGGTAGGGATTCCTGTC-TACGTACGTAGGTACGATCGGTAGGGATTCCTGTC-基因基因 基基 因因非基因片

9、段非基因片段资料资料4 4结论：基因能控制生物的性状结论：基因能控制生物的性状( (功能单位功能单位) )。 无无HMGICHMGIC基因就无肥胖的表现基因就无肥胖的表现 有有 HMGICHMGIC基因就有肥胖的表现基因就有肥胖的表现DNA基因基因结论结论: 基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段片段 是生物遗传的结构和功能单位是生物遗传的结构和功能单位4基因的本质： 高考探究 考向1DNA 的基本组成单位脱氧核苷酸例1(2015 年浙江杭州检测)如下图所示，B 是由 1 分子磷酸、1 分子碱基和 1 分子 A 构成的化合物，下列叙述正确的是()A若 M 为腺嘌呤，则 B 肯定为腺嘌呤

10、脱氧核苷酸B在禽流感病原体、幽门螺杆菌体内 B 均为 4 种CATP 脱去两个磷酸基团，可形成 B，A 为脱氧核糖D若 A 为脱氧核糖，则由 B 构成的核酸完全水解，得到的化合物最多有 6 种解析由于图中的A 有可能是核糖或脱氧核糖，所以若M是腺嘌呤，则B 是腺嘌呤核糖核苷酸或腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，A 项错误；禽流感病原体中只有 RNA，所以B 为4 种核糖核苷酸，但在幽门螺杆菌体内有DNA 和RNA，所以B 为4 种核糖核苷酸和4 种脱氧核糖核苷酸，共8 种，B 项错误；ATP 脱去两个磷酸基团，可形成B，但其中的A 为核糖，C 项错误；如果A 为脱氧核糖，则B 构成的核酸完全水解，得到的化

11、合物为磷酸、脱氧核糖、4 种碱基共6 种，D 项正确。答案D考向2DNA 分子的结构例2(2015年上海卷)在双螺旋 DNA 模型搭建实验中，使用代表氢键的订书钉将代表四种碱基的塑料片连为一体。为了逼真起见，A 与 T 之间以及 C 与 G 之间最好分别钉()A2 和 2 个钉C3 和 2 个钉B2 和 3 个钉D3 和 3 个钉解析A 与T 之间形成2 个氢键，G 与C 之间形成3 个氢键，由此可推知 A与T 之间最好钉两个图钉，C 与G 之间最好钉3 个图钉。答案选B。答案B考向3双链 DNA 分子中碱基的计算规律 例3(2014 年山东卷) 某研究小组测定了多个不同双链DNA 分子的碱基

12、组成，根据测定结果绘制了 DNA 分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在 DNA 分子中碱基数目比)值的关系图，下列正确的是(ABCD解析设该单链中四种碱基含量分别为A1、T1、G1、C1，其互补链中四种碱基含量为A2、T2、C2、G2，DNA分子中四种碱基含量A、T、G、C。由碱基互补配对原则可知(AC)/(TG)1，A曲线应为水平，A项错误；(A2C2)/(T2G2)(T1G1)/(A1C1)，B曲线应为双曲线的一支，B项错误；(AT)/(GC)(A1A2T1T2)/(G1G2C1C2)(A1T1)/(G1C1)，C项正确；(A1T1)/(G1C1)(T2A2)/(C2G2)，D项错误

13、。答案C考向4基因的本质例4(2014年海南卷)下列是某同学关于真核生物基因的叙述，其中正确的是()携带遗传信息能转运氨基酸能与核糖体结合能转录产生 RNA每相邻三个碱基组成一个反密码子可能发生碱基对的增添、缺失、替换ACBD解析基因是由遗传效应的DNA 片段，DNA 是遗传物质，能携带遗传信息，正确；转运RNA 能识别并转运氨基酸，错误；信使RNA 能与核糖体结合，用于合成蛋白质，错误；DNA 的一条链为模板，遵循碱基互补配对原则，转录产生RNA，正确；转运RNA上一端的三个碱基组成一个反密码子，错误；DNA分子在复制时，可能发生碱基对的增添、缺失、替换，而引起基因结构的改变，属于基因突变，

14、正确。答案B【考点练透】1(2015 年湖南永州检测)下面关于 DNA 分子结构的叙述，正确的是()ADNA 分子的任一条链中 AT，GCB每个碱基上均连接着一个磷酸和一个脱氧核糖C每个磷酸分子都直接和两个脱氧核糖相连D双链 DNA 分子两条互补链上的 A 与 T 通过氢键相连解析：碱基配对适用于DNA 双链，不适用于DNA 单链，A 错；DNA 分子中与碱基相连的是脱氧核糖，磷酸不与碱基相连，B 错；在DNA 分子的每条链中都有一个游离的磷酸基团只与一个脱氧核糖相连，其余的磷酸基团都与两个脱氧核糖相连，C 错；双链DNA 分子的A 与T，G 与C 通过氢键配对，D正确。答案：D2(2016

15、年广东广州模拟)下列对果蝇某基因的叙述，正确的是()A在复制时，不会出现差错B一条脱氧核苷酸链中，相邻的 A、T 碱基均以氢键连接C全部碱基中，若 C 占 30%，则 A 占 20%D转录出的 mRNA 只能指导一条肽链的合成解析：DNA 分子在复制时可能会出现差错，A 错误；一条脱氧核苷酸链中，相邻的A、T 碱基以“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”连接，B 错误；由于双链DNA 分子中，A 与T配对、G 与C 配对，因此ACTG50%，如果C 占30%，则A 占20%，C 正确；一条mRNA可以合成多条肽链，D 错误。答案：C考点二DNA 分子的复制1生物体中 DNA 分子复制的场所：真核生物：细胞核

16、(主要场所)、叶绿体、线粒体原核生物：拟核、细胞质(如质粒中 DNA 的复制)DNA 病毒：宿主细胞内2时间：发生于细胞分裂或病毒增殖时，真核生物 DNA复制发生于有丝分裂间期及减数分裂的第一次分裂的间期。及方法DNA 的复制假说与证据沃森和克里克的假说：半保留复制实验材料 材料：大肠杆菌方法：放射性同位素标记法结论：DNA 复制是以半保留方式进行DNA分子是怎样由一个复制成两个的呢？分子是怎样由一个复制成两个的呢？ DNA作为遗传物质必须要保持前后代的连续作为遗传物质必须要保持前后代的连续性。从数目上分析，性。从数目上分析，DNA复制的结果是一个复制的结果是一个DNA变成两个变成两个DNA。

17、和和对对DNA分子复制的推测分子复制的推测亲代亲代DNA子代子代DNA+或或全保留复制全保留复制半保留复制半保留复制母链母链子链子链设计实验设计实验1、DNA是肉眼看不到的，采用什么方法来区分亲代是肉眼看不到的，采用什么方法来区分亲代和子代的和子代的DNA分子的不同呢？分子的不同呢？同位素示踪技术（同位素标记法）同位素示踪技术（同位素标记法）2、用哪种元素来标记呢？、用哪种元素来标记呢？14N（自然状态）（自然状态） 15N3、我们怎样把不同标记的两条链的微观差异在宏观上、我们怎样把不同标记的两条链的微观差异在宏观上体现出来？体现出来？ 密度梯度离心法亲代亲代DNA子代子代DNA+或或全保留复

18、制全保留复制半保留复制半保留复制14N（自然状态）（自然状态） 15N15N/15N15N/15N14N/14N14N的脱氧的脱氧核苷酸核苷酸15N/14N全保留复制和半保留复制全保留复制和半保留复制重密重密度带度带15N/15N中密中密度带度带轻密轻密度带度带15N/14N14N/14N 离心结果离心结果4、离体的、离体的DNA分子是不能自己独立进行复制的，分子是不能自己独立进行复制的，怎样才能使怎样才能使DNA复制呢？复制呢？ 利用细胞增殖使利用细胞增殖使DNA复制复制（细菌的繁殖）（细菌的繁殖）5、怎样来标记细菌中的、怎样来标记细菌中的DNA呢？呢？ 使用含使用含15N或或14N的脱氧核

19、糖核苷酸培养基培养细菌的脱氧核糖核苷酸培养基培养细菌思考与讨论思考与讨论大肠杆菌若干、含大肠杆菌若干、含15N的脱氧核苷酸培养基若干、含的脱氧核苷酸培养基若干、含14N脱氧核苷酸的培养基若干脱氧核苷酸的培养基若干 、提取、提取DNA 的各种试剂的各种试剂和器材、离心机、离心管和器材、离心机、离心管（通过离心力的作用使质量不同的通过离心力的作用使质量不同的DNA分子在离心管分子在离心管中分布的位置不同中分布的位置不同）。）。实验材料与方法实验材料与方法实验过程：实验过程：实验结果：实验结果：实验结果：实验结果：结论：结论：DNADNA复制是以复制是以半保留半保留的方式进行的。的方式进行的。机理碱

20、基互补配对原则条件模板亲代 DNA 的两条链原料4 种游离的脱氧核苷酸能量ATP酶DNA 解旋酶、DNA 聚合酶等特点半保留复制；边解旋边复制；多复制起点结果1 个 DNA 分子形成两个完全相同的子代 DNA 分子，新合成的每个 DNA 分子中，都保留了原来DNA 分子中的一条链意义遗传信息的传递，使物种保持相对稳定和延续3. DNA 分子的复制：4.与 DNA 复制相关的计算：(1)子代 DNA 分子数：2n 个。无论复制多少次，含 15N 的 DNA 分子始终是 2 个。含 14N 的有 2n 个，只含 14N 的有(2n2)个，做题时应看准是“含”还是“只含”。 (2)子代DNA分子的总

21、链数：2n22n1条。无论复制多少次，含15N的链始终是2条。做题时应看准是“DNA分子数”还是“链数”。含14N的链数是(2n12)条。(3)消耗的脱氧核苷酸数：若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸为m(2n1)个。若进行第n次复制，则需消耗该脱氧核苷酸数为m2n1个。方法技巧巧借模式图解答与 DNA 复制有关问题学会画 DNA 分子半保留复制图解有助于理解 DNA 的相关计算规律，如下图所示： 高考探究 考向1DNA 复制的过程及特点例1(2014 年上海卷)某亲本 DNA 分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的 DNA 子链，以黑色表

22、示第二次复制出的 DNA 子链，该亲本双链 DNA 分子连续复制两次后的产物是()ABCD解析亲代DNA 双链用白色表示，DNA 复制方式是半保留复制，因此复制一次后得到的两个DNA 分子只含有白色和灰色，而第二次复制得到的四个DNA 分子以这两个DNA 分子的四条链为模板合成的四个DNA 分子中，都含有黑色的DNA子链。答案D考向2DNA 复制过程中的相关计算例2(2015年上海卷)若 N 个双链 DNA 分子在第 i 轮复制结束后，某一复制产物分子一条链上的某个 C 突变为 T，这样在随后的各轮复制结束时，突变位点为 AT 碱基对的双链 DNA分子数与总 DNA 分子数的比例始终为()解析

23、N 个 DNA 分子第i 轮复制结束后，得到的DNA 分子数为N2i，在此基础上复制一次得到的DNA 分子的总数为N2i1，其中以变异的DNA 分子为模板复制一次，得到一个变异的DNA 分子和一个正常的DNA 分子，由此可推知突变位点为AT 碱基对的双链DNA 分子数与总DNA 分子数的比例1/(N2i1)。答案C【考点练透】3下图为真核细胞 DNA 复制过程示意。据图分析，下列相关叙述中错误的是()A由图示得知，子链是沿着一定方向延伸的B合成两条子链时，DNA 聚合酶移动的方向是相反的C细胞内的 DNA 复制场所有细胞核、叶绿体、线粒体D解旋需解旋酶及 DNA 聚合酶的催化，且需要消耗 AT

24、P解析：由题图可知，A、B 正确；细胞内的DNA 分布在细胞核、线粒体和叶绿体中，这三个结构都可以进行DNA 复制；解旋不需要 DNA 聚合酶参与。答案：D4细菌在 15N 培养基中繁殖数代后，使细菌 DNA 的含氮碱基皆含有 15N，然后再移入 14N 培养基中培养，抽取亲代及子代的 DNA 经高速离心分离，下图为可能的结果，下列叙述错误的是()A子一代 DNA 应为C子三代 DNA 应为B子二代 DNA 应为D亲代的 DNA 应为解析：DNA复制的特点是半保留复制，形成的子一代DNA应为；子二代DNA 应为；子三代DNA 应为；亲代的DNA 应为。答案：C5一个双链均被 32P 标记的 D

25、NA 由 5000 个碱基对组成，其中腺嘌呤占 20%，将其置于只含 31P 的环境中复制 3 次。下列叙述不正确的是()A该 DNA 分子中含有氢键的数目为 1.3104 个B复制过程需要 2.4104 个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸C子代 DNA 分子中含 32P 的单链与含 31P 的单链之比为1 7D子代 DNA 分子中含 32P 与只含 31P 的 DNA 分子数之比为 1 3 解析：该DNA分子中AT碱基对的数目为5000220%2000(个)，G C碱基对的数目为500020003000(个)，则该DNA分子中含有的氢键数目为20002300031.3104(个)；该复制过程需要的胞嘧

26、啶脱氧核苷酸数为(231)300021 000(个)；子代中含32 P的单链与含31P的单链之比为2 (2322)1 7；子代中含32 P与只含31P的DNA分子数之比为2 (232)1 3。答案：B1下图为真核生物染色体上 DNA 分子复制过程示意图，有关叙述错误的是()A图中 DNA 分子复制是从多个起点同时开始的B图中 DNA 分子复制是边解旋边双向复制的C真核生物 DNA 分子复制过程需要解旋酶D真核生物的这种复制方式提高了复制效率解析：由图可看出，此段DNA 分子有三个复制起点，但多个复制起点并不一定是同时开始的。答案：A2果蝇一个精原细胞中的一个核 DNA 分子用 15N 标记，在

27、正常情况下，其减数分裂形成的精子中，含有 15N 的精子数占()A1/16B1/8C1/4D1/2答案：D3DNA 熔解温度(Tm)是使 DNA 双螺旋结构解开一半时所需要的温度，不同种类 DNA 的 Tm 值不同。下图表示 DNA 分子中 GC 含量(占全部碱基的比例)与 Tm 的关系。下列有关叙述，不正确的是()A一般地说，DNA 分子的 Tm 值与 GC 含量呈正相关BTm 值相同的 DNA 分子中 GC的数量有可能不同C维持 DNA 双螺旋结构的主要化学键有磷酸二酯键和氢键DDNA 分子中 G 与 C 之间的氢键总数比 A 与 T 之间多解析：分析图示，GC 含量越高，则DNA 熔解所需温度越高，所以A 项正确；Tm 值与 DNA 分子中GC 含量有关，而不是GC 的数量，B 项正确；DNA 两条链通过氢键相连，脱氧核苷酸间通过磷酸二酯键连接成DNA 单链，C 项正确；G与C 之间形成三个氢键，A 与T 之间形成两个氢键，但由于DNA 分子中(AT)/(CG)比值不定，所以不能确定哪组碱基对间的氢键总数更多，D 项错误。答案：D4取小鼠睾丸中的一个精原细胞，在