2025届新教材高考生物一轮复习第5单元遗传的分子基础第14讲DNA分子的结构和复制基因通常是有遗传效应的DNA片段学案新人教版

PAGEPAGE15第14讲DNA分子的结构和复制基因通常是有遗传效应的DNA片段素养导读必备学问固本夯基一、DNA分子的结构1.DNA的双螺旋结构(1)DNA由条脱氧核苷酸单链组成,并按的方式回旋成双螺旋结构。

(2)外侧:和交替连接构成基本骨架。

(3)内侧:两条链上的碱基通过氢键连接成。碱基互补配对遵循以下原则:AT(两个氢键)、G≡C(三个氢键)。

方法技巧利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子结构2.DNA分子的特性(1)相对稳定性:DNA分子中交替连接的方式不变,两条链间的方式不变。

(2)多样性:不同的DNA分子中数目不同,排列依次多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对,则排列依次有种。

(3)特异性:每种DNA分子都有区分于其他DNA的特定的,代表了特定的遗传信息。

二、DNA半保留复制1.DNA复制的假说与证据(1)沃森和克里克的假说:复制。

(以上试验证明DNA分子复制的特点是。

2.DNA的复制过程概念以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程过程解旋→合成子链→子链延长→亲子链复旋条件①模板:亲代DNA的每一条链②原料:4种游离的

③能量:释放的能量

④酶:和

结果1个DNA复制形成2个的DNA

特点边解旋边复制,复制

精确复制①独特的供应模板

②原则

意义将从亲代DNA传给子代DNA,从而保持了的连续性

3.染色体、DNA、基因三者之间的关系概念检测1.基于DNA的双螺旋结构及其特点,推断下列表述是否正确。(1)沃森和克里克构建的DNA分子模型和富兰克林拍摄的DNA分子的X光衍射照片都属于物理模型。()(2)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。()(3)相对分子质量大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息肯定相同。()(4)DNA分子一条链上的相邻碱基通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”相连。()(5)DNA分子的多样性和特异性主要与它的空间结构亲密相关。()(6)不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值可能相同。()(7)同一生物个体不同细胞中DNA分子的(A+T)/(C+G)的值不同。()2.基于对DNA分子的半保留复制的原理及DNA分子多样性的相识,推断下列表述是否正确。(1)DNA复制遵循碱基互补配对原则,新合成的DNA分子中两条链均是新合成的。()(2)单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链。()(3)在人体内,成熟的红细胞、浆细胞中不发生DNA的复制。()(4)将已被15N标记了DNA的大肠杆菌放在含14N的培育基中培育繁殖一代,若子代大肠杆菌的DNA分子中既含有14N,又含有15N,则可说明DNA的复制为半保留复制。()(5)DNA分子的多样性是指一个DNA分子上有很多个基因。()(6)人体内限制β-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。()教材拓展(人教版必修2P52“科学·技术·社会”)在现代刑侦领域中,DNA指纹技术发挥着越来越重要的作用。只须要一滴血、精液或是一根头发等样品,刑侦人员就可以进行DNA指纹鉴定。DNA指纹技术还可以用于亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等。(1)DNA亲子鉴定中,DNA探针必不行少,DNA探针实际是一种已知碱基依次的DNA片段。DNA探针找寻基因所用的原理是什么?(2)如图为通过提取某小孩和其母亲以及待测定的三位男性的DNA进行DNA指纹鉴定,部分结果如图所示,则该小孩的真正生物学父亲是哪一位?请说明你的理由。核心考点实力提升考点一DNA分子的结构合作探究探究DNA分子独特的双螺旋结构确定了其分子的稳定性和遗传信息的多样性结合DNA的平面结构和空间结构示意图,探讨解决下列问题。平面结构空间结构(1)DNA的基本单位是脱氧核苷酸,有同学说图中①②③构成一个脱氧核苷酸,有同学说②③④也是一个脱氧核苷酸,这两种观点是否正确?(2)DNA是由两条脱氧核苷酸长链形成的,如何确定一条核苷酸链的两端?(3)每个DNA片段中,有几个游离的磷酸基团?磷酸数∶脱氧核糖数∶含氮碱基数的比例是多少?(4)有同学认为,若某双链DNA分子含有200个碱基,一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,则该DNA分子碱基排列方式共有4100种,这种观点对吗?解疑释惑有关“DNA结构”的六点提示(1)DNA中并不是全部的脱氧核糖都连着两个磷酸基团,两条链各有一个3'端的脱氧核糖连着一个磷酸基团。(2)双链DNA中A与T分子数相等,G与C分子数相等,但A+T的量不肯定等于G+C的量。(3)并非全部的DNA分子均为“双链”,有的DNA分子为单链。(4)DNA分子中A与T之间可形成2个氢键,G与C之间可形成3个氢键,故G与C碱基对所占比例越高,DNA分子稳定性越高。(5)原核细胞及真核细胞细胞器中的DNA分子为“双链环状”。(6)并非全部DNA片段都是基因,基因通常是有遗传效应的DNA片段,不是连续分布在DNA上的,而是由某些碱基序列将不同的基因分隔开。考向突破考向1DNA分子结构分析1.下图是某DNA片段的结构示意图,下列叙述正确的是()A.图中①是氢键,②是脱氧核苷酸链的5'端,③是3'端B.DNA分子中A+T含量高时稳定性较高C.磷酸与脱氧核糖交替排列构成DNA分子的基本骨架D.a链、b链方向相同,a链与b链的碱基互补配对考向2DNA分子结构的相关计算2.在一个双链DNA分子中,碱基总数为m,腺嘌呤碱基数为n,G与C之间形成3个氢键,A与T之间形成2个氢键。下列有关叙述正确的是()①脱氧核苷酸数=磷酸数=碱基总数=m②碱基之间的氢键数为(3m-2n)/2③一条链中A+T的数量为n④G的数量为m-nA.①②③④ B.②③④C.③④ D.①②③名师提示碱基计算的一般规律(1)互补的两个碱基数量相等,即A=T,C=G。(2)随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%,A+G=T+C=A+C=T+G=(A+T+C+G)×50%,A+GT+C(3)在双链DNA分子中,互补碱基之和所占比例在随意一条链及整个DNA分子中都相等。考点二DNA的复制基因与DNA的关系合作探究探究1DNA半保留复制的试验证据1958年,梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为试验材料,运用同位素标记技术,设计了一个奇妙的试验。结合教材P54“思索探讨”,探讨解决有关问题。(1)试验起先时,为什么要用含有15NH4Cl的培育液培育大肠杆菌,让大肠杆菌繁殖若干代?(2)本试验运用了假说—演绎法的科学探讨方法,请运用演绎推理来分析试验过程,并预期试验结果。(3)假如把DNA分子双链解螺旋,制成DNA单链后再进行离心,是否可行?探究2DNA复制是一个边解旋边复制的过程下图为DNA分子的复制过程,据图分析回答下列问题。(1)图示中的解旋酶和DNA聚合酶各有什么作用?(2)图示DNA复制过程若发生在细胞核内,形成的两个子DNA位置如何?其上面对应片段中基因是否相同?两个子DNA将于何时分开?名师提示有关“DNA复制”的六点“留意”(1)细胞生物中凡存在DNA分子的场所均可进行DNA分子的复制,其场所除细胞核外,还包括叶绿体、线粒体、原核细胞的拟核等。(2)DNA中氢键可由解旋酶催化断裂,同时须要ATP供能,也可加热断裂(体外);而氢键是自动形成的,不须要酶和能量。(3)留意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区分,前者包括全部的复制,但后者只包括第n次的复制。(4)在DNA复制过程中,无论一个DNA分子复制了几次,含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。(5)DNA复制计算时看清试题中所给出的碱基的单位是“对”还是“个”;所问的是“DNA分子数”还是“DNA单链数”,“含”还是“只含”。(6)在真核生物中,DNA复制一般是多起点复制;在原核生物中,DNA复制一般是一个起点。无论是真核生物还是原核生物,DNA复制大多数都是双向进行的。探究3基因通常是有遗传效应的DNA片段对绝大多数生物来说,基因是有遗传效应的DNA片段。组成DNA的碱基虽然只有4种,但是,碱基的排列依次却是千变万化的。碱基序列的多样性构成了DNA的多样性,DNA因而能够储存大量的遗传信息。而碱基特定的排列依次构成了每个DNA分子的特异性。下图是人类某染色体DNA的片段,含有基因A、基因b和无遗传效应的片段M。(1)基因A和b的本质区分是什么?若M中插入若干个脱氧核苷酸对是否可引发基因突变?为什么?(2)假设有4000个碱基组成一个DNA分子,其碱基对可能的排列方式有多少种?假设人体内基因A由318个碱基组成,其碱基对可能的排列方式有多少种?由此说明什么问题?(3)如何理解DNA分子的多样性和特异性?试分析生物体多样性和特异性的缘由。考向突破考向1DNA分子复制过程与特点1.(2024山东一模)双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)与脱氧核苷三磷酸(dNTP)的结构如下图所示。已知ddNTP按碱基互补配对的方式加到正在复制的子链中后,子链的延长马上终止。某同学要通过PCR技术获得被32P标记且以碱基“C(胞嘧啶)”为末端的、不同长度的子链DNA片段。在反应管中已经有单链模板、引物、DNA聚合酶和相应的缓冲液等,还须要加入下列哪些原料?()①dGTP,dATP,dTTP,dCTP②dGTP,dATP,dTTP③α位32P标记的ddCTP④γ位32P标记的ddCTPA.①③ B.①④ C.②③ D.②④考向2DNA半保留复制的试验证据2.在氮源为14N和15N的培育基上生长的大肠杆菌,其DNA分子分别为14N/14N-DNA(相对分子质量为a)和15N/15N-DNA(相对分子质量为b)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培育基上,再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ),用某种离心方法分别得到的结果如下图所示。下列对此试验的叙述不正确的是()A.Ⅰ代细菌DNA分子中一条链是14N,另一条链是15NB.Ⅱ代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/4C.预料Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量为(7a+b)/8D.上述试验结果证明DNA复制方式为半保留复制考向3DNA分子复制过程的有关计算3.用15N标记含有100个碱基对的DNA分子,其中有胞嘧啶60个,该DNA分子在含14N的培育基中连续复制4次。下列结果不行能的是()A.含有14N的DNA分子占7/8B.含有15N的脱氧核苷酸链占1/16C.复制过程中需游离腺嘌呤脱氧核苷酸600个D.复制后共产生16个DNA分子考向4DNA复制与细胞分裂中染色体标记问题4.将某精原细胞(2n=8)的DNA分子用15N标记后置于含14N的培育基中培育,经过连续两次细胞分裂形成4个子细胞,检测分裂过程和分裂后细胞中的状况。下列推断正确的是()A.若进行有丝分裂,则含15N染色体的子细胞比例为1/2B.若进行有丝分裂,则其次次分裂中期细胞中含14N的染色单体有8条C.若进行减数分裂,则减Ⅰ中期含14N的染色单体有8条D.若进行减数分裂,则子细胞中每条染色体均含15N第14讲DNA分子的结构和复制基因通常是有遗传效应的DNA片段必备学问·固本夯基一、1.(1)两反向平行(2)脱氧核糖磷酸(3)碱基对2.(1)磷酸和脱氧核糖碱基互补配对(2)脱氧核苷酸4n(3)碱基排列依次二、1.(1)半保留(2)同位素标记半保留复制2.脱氧核苷酸ATP解旋酶DNA聚合酶完全相同半保留双螺旋结构碱基互补配对遗传信息遗传信息3.一个或两个有遗传效应很多线性很多脱氧核苷酸排列依次【概念检测】1.(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×(6)√(7)×2.(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)×【教材拓展】(1)提示碱基互补配对原则。(2)提示小孩的核DNA一半来自父方,一半来自母方,因此小孩的条码会一半与其生母相吻合,另一半与其生父相吻合,小孩DNA上面条码与母亲的条码吻合,小孩下面条码与B的DNA条码吻合,因此小孩的真正生物学父亲是B。核心考点·实力提升考点一【合作探究】探究(1)提示①②③构成一个脱氧核苷酸,④属于相邻的另一个核苷酸分子,因此图中的②③④不能构成一个脱氧核苷酸。(2)提示一条脱氧核苷酸长链含有两个末端,具有游离磷酸基团的一端称为5'端,没有游离的磷酸基团的一端(含有一个羟基—OH)称为3'端。DNA的两条脱氧核苷酸长链的走向是相反的,如图中甲链上端是5'端,而乙链的下端是5'端。(3)提示2个;1∶1∶1。(4)提示不对。各碱基的比例固定,DNA分子碱基排列方式少于4100种。【考向突破】1.C图中①是氢键,②是脱氧核苷酸链的3'端,③是5'端,A项错误;碱基A和T之间有两个氢键,碱基G和C之间有三个氢键,因此G+C含量高时DNA分子的相对稳定性较高,B项错误;磷酸与脱氧核糖交替排列构成DNA分子的基本骨架,C项正确;DNA分子的两条链反向平行,a链与b链的碱基互补配对,D项错误。2.D每个脱氧核苷酸分子含有一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子碱基,所以脱氧核苷酸数=磷酸数=碱基数=m,①正确;因为A和T之间有2个氢键,C和G之间有3个氢键,依据碱基互补配对原则,A=T=n,则C=G=(m-2n)/2,所以碱基之间的氢键数为2n+3(m-2n)/2=(3m-2n)/2,②正确;双链DNA中,A=T=n,则依据碱基互补配对原则,一条链中A+T的数量为n,③正确;由②中计算可知,G的数量=(m-2n)/2,④错误。考点二【合作探究】探究1(1)提示一般的大肠杆菌体内的氮元素都是14N,用含有15NH4Cl的培育液培育大肠杆菌,让大肠杆菌繁殖多代后,可认为大肠杆菌体内的DNA都是15N标记的。(2)提示假如DNA复制是半保留复制的假说成立,那么:①15N标记的大肠杆菌细胞中的DNA离心后离心管中出现一条带,位置靠近试管的底部。②15N标记的大肠杆菌分裂一次,DNA复制一次,子一代大肠杆菌体内的DNA分子一条链含15N标记,另一条链含

14N标记(15N③假如大肠杆菌细胞再分裂一次,子二代大肠杆菌体内的DNA分子会出现两种类型:15N/14N-DNA和(3)提示不行行。假如解螺旋制成DNA单链后再进行离心,大肠杆菌分裂一次后获得的DNA分子单链中,两条链是15N,两条链是

14N,离心后离心管中出现两条带,一条位置靠近试管底部,另一条位置靠上,不会出现位置居中的探究2(1)提示解旋酶使氢键打开,DNA双链解旋;DNA聚合酶催化形成磷酸二酯键,从而形成新的子链。(2)提示染色体复制后形成两条姐妹染色单体,刚复制产生的两个子DNA分子分别位于两条姐妹染色单体上,由着丝粒相连;其对应片段所含基因在无基因突变等变异状况下应完全相同;两个子DNA分子将于有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂时,随两条姐妹染色单体的分别而分开,分别进入两个子细胞中。探究3(1)提示脱氧核苷酸(碱基)序列不同。M为无遗传效应的非基因片段,M中插入若干脱氧核苷酸对不会造成基因突变。(2)提示4000个碱基组成2000个碱基对,每个碱基对都可以随机排列,因此排列方式有42000种。基因A由318个碱基组成,其碱基对的排列方式是唯一的,假如(3)提示碱基排列依次的千变万化,构成了DNA分子的多样性,而碱基特定的排列依次,又构成了每一个DNA分子的特异性。蛋白质分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的干脆缘由,DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的根本缘由。【考向突破】1.A由题意可知,为得到放射性标记“C(胞嘧啶)”为末端的、不同长度的子链DNA片段,则必需供应ddCTP和四种dNTP,假如没有dCTP,则全部片段长度均一样,因为全部子链在合成时均在第一个“C”处掺入ddCTP而停止复制。ddCTP作为DNA复制的原料须要脱去两分子磷酸基团,故应将32P标记于α位磷酸上。故选①③。2.B15N/15N-DNA在14N的培育基上进行第一次复制后,产生的两个子代DNA分子均含有一条15N的DNA链和一条14N的DNA链。这样的DNA用离心法分别后,应当全部处在试管的中部。Ⅰ代的14N/15N-DNA分子复制产生的两个子代DNA分别为14N/14N-DNA分子和14N/15N-DNA分子。此时,将该DNA作离心处理,产生