必修二：3-2-DNA分子的结构、复制与基因课件

1、1(2010山东理综，7)蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷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答案B解析本题考查了有丝分裂的过程及特点。遗传物质的复制是半保留复制，蚕豆根尖在3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸中培养一个周期后，每条染色体都被标记，但标记的只是其中一条链，再放在不含放射性的培养基中培养，在中期时，一条染色体包含两条染色单体，一半染色单体被标记(含有标记链)，一半完全不被标记。2(

2、2010福建理综，2)下列有关造血干细胞中物质运输的途径，可能存在的是()A吸收的葡萄糖：细胞膜细胞质基质线粒体B合成的细胞膜蛋白：高尔基体核糖体细胞膜C转录的 mRNA：细胞核细胞质基质高尔基体D合成的DNA聚合酶：核糖体细胞质基质细胞核答案D解析本题主要考查细胞内物质运输的途径与方式以及细胞器、细胞核等方面的知识。在选项A中葡萄糖不能直接进入线粒体，因为线粒体的氧化底物是丙酮酸，而葡萄糖只能在细胞质基质中先酵解生成丙酮酸，才能继续进行氧化分解，因此A错误；B选项中的顺序是错误的，应是核糖体高尔基体细胞膜，故B也错误；C选项中mRNA在细胞核中转录，由核孔进入细胞质基质，与核糖体结合，进行翻

3、译过程，而不是高尔基体；合成的DNA聚合酶的去路：核糖体细胞质基质细胞核，参与DNA复制，故D正确。自主梳理一、DNA双螺旋结构模型的构建1构建模型时对DNA分子的认识(1)DNA分子是以4种为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有四种碱基；(2)在DNA分子中，的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，的量总是等于胞嘧啶(C)的量。脱氧核苷酸A、T、C、G腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)2模型建立1953年，由美国生物学家和英国物理学家 建立。二、DNA分子的结构1结构特点(1)由两条脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构；(2)和交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；沃森克里克反向平行脱氧核糖磷酸要点归纳一、DN

4、A分子的结构1有关DNA分子的化学结构2关于平面结构和空间结构(双螺旋结构)特点：(1)两条链反向平行；(2)脱氧核糖与磷酸交替排列在外侧；(3)两条长链的碱基之间靠氢键连接成碱基对，碱基对的形成遵循碱基互补配对原则。3DNA分子的结构特点(1)稳定性：使DNA双螺旋结构稳定的因素取决于：碱基对间的氢键；疏水作用(或碱基的堆积力)；疏水的碱基彼此堆积，避开了水相，一般认为后者对双螺旋的稳定性贡献最大。(2)多样性：碱基对(或脱氧核苷酸对)排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性遗传信息的多样性生物多样性。(3)特异性：每个DNA分子碱基对的排列顺序是特定的，构成了每个DNA分子的特异性遗传信息

5、的特异性生物的特异性。(4)互补配对碱基之和所占比例“三不变”，即在一条链中互补配对碱基之和占该链碱基的比例，等于其在互补链中的比例，也等于在整个DNA分子中所占比例及在mRNA中所占比例。感悟拓展1以上原则及推论仅适用于双链DNA分子的碱基计算，不适用于单链DNA分子的碱基计算。2应用上述推论，还可以解决转录时mRNA中相关碱基数目和比例的计算等问题。解析组成DNA的基本单位是脱氧核苷酸。脱氧核苷酸是由磷酸、脱氧核糖和碱基(腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶)组成，核糖及尿嘧啶则是组成RNA的成分。答案C有一对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明它的结构中有一个腺嘌呤，则它的其他组成成分应是()A三个

6、磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶B两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胞嘧啶C两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶D两个磷酸、两个脱氧核糖和一个尿嘧啶答案C解析一个脱氧核苷酸是一由分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成，因为组成脱氧核苷酸的含氮碱基只有A、T、C、G四种，所以只有四种脱氧核苷酸。又依据题中“有一对氢键连接的脱氧核苷酸”，则必定形成碱基对，按照碱基互补配对原则，与腺嘌呤配对的一定为胸腺嘧啶，而其他成分相同。自主梳理关于DNA复制(1)概念： (2)场所：(3)时间：和(4)条件：以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程细胞核有丝分裂间期减数第一次分裂间期模板、原料、酶、能量(

7、5)基础：和 (6)过程：(7)特点：和(8)意义：互动探究1.生物体中DNA分子复制的具体场所有哪些？提示真核生物：细胞核、线粒体、叶绿体；原核生物；拟核、质粒；病毒：宿主细胞内。2若复制出错，会产生什么影响？提示发生基因突变。DNA是双螺旋结构严格按碱基互补配对原则边解旋边复制半保留复制边解旋边复制从亲代传给子代，保持遗传信息的连续性要点归纳1场所：主要是在细胞核(凡是细胞内有DNA的地方均可复制)7若取一个全部N原子被15N标记的DNA分子(0代)，转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代，其结果分析如下表：若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷

8、酸m(2n1)个。典例导悟2将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中让其复制三次，则含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例和占全部DNA单链的比例依次为()A1/2,1/4B1/4,1/8C1/4,1/6 D1/8,1/8解析DNA分子的复制为半保留复制，复制过程中DNA的两条链均可作为母链(模板)来形成子链，形成两个DNA分子，子代DNA的两条链中，一条来自母链，一条是新合成的子链。复制三次指连续同步复制，共形成8个DNA分子。在8个DNA分子的16条单链中，只有某2个DNA分子含有原来标记的15N(第一代)DNA分子的母链。答案B答案C解析DNA分子复制后，产生的DNA

9、分子与亲代DNA分子是完全相同的，即碱基的种类、数量及排列顺序都是相同的，利用公式Mx(2n1)，其中M为DNA分子复制过程中需要某种游离的脱氧核苷酸的数量，x为亲代DNA分子中该种脱氧核苷酸的数目，n为DNA分子复制的次数。由题知亲代DNA分子中，T(a2m)/2，则该DNA分子复制3次后需碱基T为(a2m)/2(231)。自主梳理1一个DNA上有个基因。构成基因的碱基数 (填“大于”、“小于”、“等于”)DNA分子的碱基总数。2基因是有的DNA片段。3遗传信息蕴藏在之中。4DNA分子具有和，这是生物体多样性和特异性的物质基础。小于许多遗传效应4种碱基对的排列顺序多样性特异性互动探究DNA分

10、子上所有的碱基序列都是遗传信息吗？基因的功能是什么？提示不是，只有基因中控制生物遗传性状的脱氧核苷酸序列才为遗传信息；基因的作用是传递遗传信息和表达遗传信息，从而控制生物的性状。要点归纳一、基因概念的理解1从结构上看(1)基因是DNA分子上一个个特定的片段，一个DNA分子上有很多个基因。(2)基因与DNA结构一样，也是由四种脱氧核苷酸按一定顺序排列而成的序列。(3)每个基因的脱氧核苷酸数目及排列顺序是特定的。(4)不同的基因，差别在于碱基数目及排列顺序不同。(5)基因中碱基的排列顺序代表遗传信息。二、基因与脱氧核苷酸、遗传信息、DNA、染色体、蛋白质、生物性状之间的关系1染色体、DNA、基因、

11、脱氧核苷酸的关系2基因、染色体、蛋白质、性状的关系感悟拓展(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，没有与蛋白质一起构成染色体。(3)位于染色体上的基因随着染色体传递给子代，其遗传遵循孟德尔遗传规律。位于线粒体和叶绿体中的基因随线粒体和叶绿体传给子代，是控制细胞质遗传的基因，特点是母系遗传。典例导悟3(2010厦门质检)下列有关基因的叙述，不正确的是()A可以准确地复制B能够储存遗传信息C是4种碱基对的随机排列D是有遗传效应的脱氧核苷酸序列解析本题考查基因的概念。易混点在于C和D选项，基因的

12、概念明确指出基因是有遗传效应的DNA片段，而选项C中故意用碱基对来混淆碱基，不认真审题的考生易上当。答案C(2010潍坊质检)基因是有“遗传效应的”DNA片段，下列哪项不是“遗传效应”的含义()A能控制一种生物性状的表现B能控制一种蛋白质的合成C能决定一种氨基酸的位置D能转录成一种mRNA答案C解析基因概念中“遗传效应”是指控制生物的性状，而基因对性状的控制是通过控制蛋白质的合成来实现的；组成蛋白质的氨基酸约有20种，基因不只是决定一种氨基酸的位置，而是决定组成蛋白质的所有氨基酸的位置。命题热点1关于DNA分子半保留复制的有关计算【例1】含有32P或31P的磷酸，两者化学性质几乎相同，都可参与

13、DNA分子的组成，但32P比31P质量大。现将某哺乳动物的细胞放在含有31P磷酸的培养基中，连续培养数代后得到G0代细胞。然后将G0代细胞移至含有32P磷酸的培养基中培养，经过第1、2次细胞分裂后，分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2代细胞中提取DNA，经密度梯度离心后得到结果如图。由于DNA分子质量不同，因此在离心管内的分布不同。若、分别表示轻、中、重三种DNA分子的位置，请回答：(1)G0、G1、G2三代DNA离心后的试管分别是图中的：G0_；G1_；G2_。(2)G2代在、三条带中DNA数的比例是_。(3)图中、两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是：条带_，条带_。(4)上述

14、实验结果证明DNA的复制方式是_。DNA的自我复制能使生物的_保持相对稳定。答案(1)ABD(2)022(3)31P32P和31P(4)半保留复制遗传特性解析首先应该看懂图解，知道轻、中、重三种DNA划分的标准：由两条含31P的脱氧核苷酸链组成的是轻DNA；由一条含31P的脱氧核苷酸组成的链和另一条含32P的脱氧核苷酸组成的链形成的是中DNA；由两条含32P的脱氧核苷酸链组成的是重DNA。然后回顾DNA的复制过程：解旋，由一个DNA分子形成两条半分子母链。以每一条母链为模板，按照碱基配对的原则，从周围吸收新的脱氧核苷酸，形成新的子链，产生两个子代DNA分子。注意，此时在含有31P磷酸的培养基中

15、，含31P的脱氧核苷酸参与构成子链；在含有32P磷酸的培养基中，含32P的脱氧核苷酸参与构成子链。DNA分子的复制是半保留复制，即复制后形成的子代DNA中，每个DNA分子都只含有一条子链，另一条则为母链。根据题意：G0代细胞中的DNA全部由含31P的脱氧核苷酸组成，是轻DNA；G1代是以G0代细胞中的DNA为模板，以含32P的脱氧核苷酸为原料形成的两个DNA分子，每一个DNA分子中，母链含31P，子链含32P，是中DNA；G2代是以G1代为模板，以含32P的脱氧核苷酸为原料形成的四个DNA分子，有两个DNA分子，母链含31P，子链含32P，是中DNA，另两个DNA分子，母链、子链都含32P，是

16、重DNA。拓展提升DNA复制中用DNA聚合酶，而基因工程中用DNA连接酶，两者作用对象有所区别：DNA连接酶是将DNA片段进行连接，而DNA聚合酶是将单个游离的脱氧核苷酸连接。命题热点2关于实验考查探究DNA复制是全保留还是半保留复制的方法：同位素标记离心处理，根据试管中DNA的分布位置确定复制方式。【例2】为了探究DNA的复制、转录等过程，科学家做了一系列的实验，图示如下：实验一：将大肠杆菌中提取出的DNA聚合酶加到具有足量的四种脱氧核苷酸的试管中。培养在适宜温度条件下，一段时间后，测定其中的DNA含量。实验二：在上述试管中加入少量DNA和ATP，培养在适宜温度条件下，一段时间后，测定其中的

17、DNA含量。实验三：取四支试管，分别放入等量的四种脱氧核苷酸、等量的ATP和等量的DNA聚合酶，再在各试管中分别放入等量的四种DNA分子，它们分别是枯草杆菌、大肠杆菌、小牛胸腺细胞、T2噬菌体的DNA。在适宜温度条件下培养一段时间，测定各试管中残留的脱氧核苷酸中每一种的含量。分析以上实验，回答下列问题：(1)实验一中_(能或不能)测定出DNA，原因是_。(2)实验二中_(能或不能)测定出DNA，加入ATP的作用是_。(3)实验三要探究的是_，若结果发现残留的四种脱氧核苷酸的量不同，则说明_。(4)列举两种脱氧核苷酸的名称：_。(5)如果要模拟DNA的转录过程，试管中应加入_等。答案(1)不能缺

18、少DNA模板和ATP(2)能提供能量(3)不同生物的DNA分子的脱氧核苷酸组成是否相同不同生物的DNA分子脱氧核苷酸组成不同(4)腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸(其他正确答案也可)(5)DNA、足量的四种核糖核苷酸、RNA聚合酶、ATP解析DNA的复制、转录过程都需要的四个条件：模板、能量、酶和原料，只有条件满足才能正常进行。解答相关试题时，要熟悉中心法则各步骤代表的含义，熟悉不同步骤之间的异同。1(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，实验内容及结果见下表。请分析并回答：(1)要得到DNA中的N全部被放射性

19、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”两种密度带，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”

20、略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为_。答案(1)多15N/15NH4Cl(2)312半保留复制(3)B半保留不能没有变化轻15N解析(1)DNA的复制方式是半保留复制，即子代DNA中总有一条链来自亲代DNA，复制的代数越多，含亲代DNA母链的DNA分子比例越低，因此，要想获得DNA被全部标记的大肠杆菌，必须经过多代培养(至少第二代中才出现)；由表可知，所供物质中唯一的氮源是14N与15N的NH4Cl。(2)由于第一组是A完全含14N的DNA，第二组B是经多带培养后完全被15N标记的DNA，而第三组是第二组B经过一次复制形成的子代DNA，其离心结果显示，新合成的DNA全部为中带，即一条链含被标记的15N，一条链含为被标记的14N。在得到结论时，必须是将第一组的A(全部轻代)与的二组的B(全部重带)进行比较，才能说明B的子一代的全部中带的获得方式是半保留复制。(3)若子I代出现两条代，分别是轻带和重带，则重带DNA只能来自B被15N标记的DNA，轻带只能来自新合成的DNA，因此，可推测DNA的复制方式不是一条链来自亲代DNA，一条链新合成的半保留复制，而成为全保留；若将子一代DNA双链分开，离心结果