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文档简介
第22课DNA的结构、复制和基因的本质第六单元基因的本质和表达·学业质量水平要求·1.通过讨论分析DNA的结构和复制,形成结构与功能观。2.通过构建DNA双螺旋结构模型,强化模型与建模。3.通过DNA复制方式的探究,培养实验设计及结果分析的能力。4.通过构建模型,了解现代遗传学研究方法,形成科学态度和方法。1.DNA双螺旋结构模型构建者:______和________。2.图解DNA结构考点一DNA的结构及碱基计算沃森克里克
磷酸脱氧核苷酸A与T配对,G与C配对脱氧核糖C、H、O、N、P3.DNA结构特点磷酸与脱氧核糖碱基对排列顺序4n1.DNA分子一条链上的相邻碱基通过“磷酸—脱氧核糖—磷酸”相连。(
)2.DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基。(
)3.双链DNA分子同时含有2个游离的磷酸基团,其中嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数。(
)4.DNA分子中(A+T)/(C+G)的值越大,该分子结构稳定性越低。(
)5.人体内控制β-珠蛋白合成的基因由1700个碱基对组成,其碱基对可能的排列方式有41700种。(
)××√√×1.(必修2P50图3-8)DNA的一条单链具有两个末端,一端有一个游离的磷酸基团,称作_______,另一端有一个羟基(—OH),称作_______,两条单链走向______,一条单链是从5′-端到3′-端的,另一条单链是从3′-端到5′-端的。2.(必修2P51探究·实践)DNA只有4种脱氧核苷酸,能够储存足够量遗传信息的原因是______________________________________________________。5′-端3′-端相反碱基排列顺序的千变万化,使DNA储存了大量的遗传信息考向1|
DNA的结构及特点1.(2021·广东卷)DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中,为该模型构建提供主要依据的是(
)①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制A.①② B.②③C.③④ D.①④√B
解析:赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染大肠杆菌的实验,证明了DNA是遗传物质,与构建DNA双螺旋结构模型无关,①不符合题意;沃森和克里克根据富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱,推算出DNA分子呈螺旋结构,②符合题意;查哥夫发现的DNA中腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量,鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量,为沃森和克里克构建正确的碱基配对方式提供了依据,③符合题意;沃森和克里克提出DNA半保留复制机制在DNA双螺旋结构模型构建成功之后,④不符合题意,故选B。2.(2022·浙江6月选考)某同学欲制作DNA双螺旋结构模型,已准备了足够的相关材料。下列叙述正确的是(
)A.在制作脱氧核苷酸时,需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基B.制作模型时,鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连C.制成的模型中,腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和D.制成的模型中,磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的内侧√C
解析:在制作脱氧核苷酸时,需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基,A错误;鸟嘌呤和胞嘧啶之间由3个氢键连接,B错误;DNA的两条链之间遵循碱基互补配对原则,即A=T、C=G,故在制作的模型中A+C=G+T,C正确;DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架,碱基排列在内侧,D错误。理清DNA结构中两种关系与两类化学键考向2|
核酸相关的碱基计算3.(2021·北京卷)酵母菌的DNA中碱基A约占32%,关于酵母菌核酸的叙述错误的是(
)A.DNA复制后A约占32% B.DNA中C约占18%C.DNA中(A+G)/(T+C)=1 D.RNA中U约占32%√D
解析:DNA分子为半保留复制,复制时遵循A—T、G—C的配对原则,则DNA复制后的A约占32%,A正确;酵母菌的DNA中碱基A约占32%,则A=T=32%,G=C=(1-2×32%)/2=18%,B正确;DNA遵循碱基互补配对原则,A=T、G=C,则(A+G)/(T+C)=1,C正确;由于RNA为单链结构,且RNA是以DNA的一条单链为模板进行转录而来,无法确定DNA分子一条链中A的比例,故不能确定RNA中U所占比例,D错误。DNA中碱基数量的计算规律(1)
(2)4.(2022·广东卷)λ噬菌体的线性双链DNA两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌后其DNA会自连环化(如图),该线性分子两端能够相连的主要原因是(
)
A.单链序列脱氧核苷酸数量相等 B.分子骨架同为脱氧核糖与磷酸C.单链序列的碱基能够互补配对 D.自连环化后两条单链方向相同√C
解析:由图可以看出,该线性双链DNA两端各有一段单链序列,两端的碱基序列刚好互补,因此可以自连环化,与单链序列脱氧核苷酸数量无关,A不符合题意,C符合题意;DNA分子的骨架是脱氧核糖和磷酸交替连接而成,但是与自连环化无关,B不符合题意;自连环化后形成环状DNA分子,两条单链的方向是相反的,D不符合题意。考点二DNA的复制及基因的本质1.DNA半保留复制的实验证据(1)方式推测:沃森和克里克提出遗传物质自我复制的假说:DNA的复制方式为____________。也有人提出____________的假说。(2)实验证据①实验方法:____________技术和离心技术。②实验原理:含15N的双链DNA密度大,含14N的双链DNA密度小,一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。③实验假设:__________________________。半保留复制全保留复制同位素标记DNA以半保留的方式复制④实验预期:离心后应出现3条DNA带。重带(密度最大):两条链都为15N标记的亲代双链DNA;中带(密度居中):一条链为14N标记,另一条链为15N标记的子代双链DNA;轻带(密度最小):两条链都为14N标记的子代双链DNA。⑤实验过程⑥过程分析a.立即取出,提取DNA→离心→__________。b.繁殖一代后取出,提取DNA→离心→__________。c.繁殖两代后取出,提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。⑦实验结论:____________________________________。全部重带全部中带DNA的复制是以半保留的方式进行的2.DNA的复制(1)概念:以____________为模板合成___________的过程。(2)发生时期:在真核生物中,这一过程是在________________期,随着染色体的复制而完成的。(3)过程亲代DNA子代DNA细胞分裂前的间解旋酶解开的每一条母链脱氧核苷酸DNA聚合酶(4)场所:真核生物在__________、________和________;原核生物在______和细胞质。(5)结果:一个DNA分子形成了两个__________的DNA分子。(6)特点(7)意义:DNA通过复制,将__________从亲代细胞传递给子代细胞,从而保持了__________的连续性。
细胞核线粒体叶绿体拟核完全相同遗传信息遗传信息3.基因的本质(1)本质:基因通常是具有______________________。有些病毒的遗传物质是RNA,对于这些病毒而言,基因就是有遗传效应的RNA片段。(2)基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系遗传效应的DNA片段一有遗许多个基因脱氧核苷酸的排列顺序传效应个或两个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.DNA双螺旋结构全部解旋后,开始DNA的复制。(
)3.单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链。(
)4.在一个细胞周期中,DNA复制过程中的解旋发生在两条DNA母链之间。(
)5.在人体内,成熟的红细胞、浆细胞中不发生DNA的复制。(
)×××√√1.(必修2P55图3-10)DNA复制过程若发生在细胞核内,形成的两个子代DNA与染色体的关系如何?_____________________________________________________________________________________________________。其上面对应片段中基因是否相同?________________________。两个子代DNA将于何时分开?_________________________________________________________________________________________________________________________。完全相同(无变异情况下)两个子代DNA将于有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂时,随两条姐妹染色体复制后形成两条姐妹染色单体,刚复制产生的两个子代DNA分别位于两条姐妹染色单体上,由着丝粒相连染色单体的分离而分开,分别进入两个子细胞中2.(必修2P59思考·讨论)DNA指纹技术的原理和操作过程是怎样的?_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。①研究表明,每个人的DNA都不完全相同,因此,DNA也可以像指纹一样来识别身份。②应用DNA指纹技术,首先需要用合适的酶将待检测的样品切成片段,然后用电泳的方法将这些片段按大小分开,再经过一系列步骤,最后形成DNA指纹图谱。每个人的DNA指纹图谱是独一无二的,可根据分析指纹图谱的吻合度来帮助确认身份考向1|
DNA的复制过程1.(2024·河南三门峡模拟)DNA复制保证了亲子代间遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述中,错误的是(
)A.碱基互补配对原则保证了复制的准确性B.真核细胞DNA的复制均在细胞核内进行C.DNA分子复制3次产生子代DNA中含有亲代单链的占1/4D.游离的脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下合成子链√B
解析:A和T配对,G和C配对的碱基互补配对原则,保证了复制的准确性,A正确;真核细胞DNA复制主要在细胞核内进行,在细胞质的线粒体和叶绿体内也能发生,B错误;1个DNA分子复制3次产生8个子代DNA分子,由于DNA分子的复制方式是半保留复制,含有亲代单链的DNA分子为2个,因此子代DNA中含有亲代单链的占2/8=1/4,C正确;游离的脱氧核苷酸以一条DNA链为模板,在DNA聚合酶的作用下合成子链,D正确。2.(2021·浙江6月选考)在DNA复制时,5-溴尿嘧啶脱氧核苷(BrdU)可作为原料,与腺嘌呤配对,掺入新合成的子链。用Giemsa染料对复制后的染色体进行染色,DNA分子的双链都含有BrdU的染色单体呈浅蓝色,只有一条链含有BrdU的染色单体呈深蓝色。现将植物根尖放在含有BrdU的培养液中培养,取根尖用Giemsa染料染色后,观察分生区细胞分裂中期染色体的着色情况。下列推测错误的是(
)A.第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体都呈深蓝色B.第二个细胞周期的每条染色体的两条染色单体着色都不同C.第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体均为1/4D.根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后,还能观察到深蓝色的染色单体√C
解析:第二个细胞周期结束后,不同细胞中含有的带有双链都含有BrdU的染色体和只有一条链含有BrdU的染色体的数目是不确定的,故第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体比例不能确定,C错误。(1)DNA复制与细胞分裂的关系(2)进行有丝分裂的细胞在细胞增殖过程中核DNA和染色体的标记情况分析DNA复制一次,细胞分裂一次。下图为连续进行两次有丝分裂的过程图(以一条染色体为例)。
第一次有丝分裂形成的两个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条子链组成;第二次有丝分裂后最终形成的子细胞中含亲代DNA链的染色体条数是0~2n(体细胞染色体数为2n)。(3)进行减数分裂的细胞在分裂过程中核DNA和染色体的标记情况分析在进行减数分裂之前,DNA复制一次,减数分裂过程中细胞连续分裂两次。下图是一次减数分裂的结果(以一对同源染色体为例)。
减数分裂过程中细胞虽然连续分裂两次,但DNA只复制一次,所以四个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条利用原料合成的子链组成。考向2|
DNA复制的相关计算3.一个DNA分子由500个脱氧核苷酸构成,其中含100个胸腺嘧啶。该DNA经过诱变,DNA上的一个碱基C变成了5-溴尿嘧啶(BU),BU可与碱基A配对。下列叙述不正确的是(
)A.经过诱变之后的DNA中含有100个腺嘌呤和150个鸟嘌呤B.若诱变后的DNA分子经2次复制,可产生2个正常的DNAC.若诱变后的DNA分子经3次复制,共需要胞嘧啶1046个D.若诱变后的DNA分子经3次复制,得到的子代DNA加热后可得到5种单链片段√C
解析:该DNA中含有500个脱氧核苷酸,其中100个胸腺嘧啶,可推出正常的DNA分子共含有100个腺嘌呤、150个鸟嘌呤和150个胞嘧啶。经过诱变,DNA上的一个碱基C变成了BU,即经过诱变之后的DNA中含有149个胞嘧啶,150个鸟嘌呤,A正确;诱变后的DNA分子中有一条链是正常的,有一条链的碱基C变成了5-溴尿嘧啶,经2次复制,可产生2个正常的DNA,B正确;若诱变后的DNA分子经3次复制,可得到8个DNA,其中4个是正常的DNA,4个是不正常的DNA,每个正常的DNA中含有150个胞嘧啶,每个不正常的DNA中含有149个胞嘧啶,因此8个DNA中共有胞嘧啶150×4+149×4=1196个,但最初的模板DNA中有149个胞嘧啶,因此共需要胞嘧啶的数量为1196-149=1047个,C错误;若诱变后的DNA分子经3次复制,得到的子代DNA加热后可得到5种单链片段,相应位点的碱基分别是A、G、C、T、BU,D正确。4.(2024·四川成都三诊)某T2噬菌体的核酸由m个碱基对组成,其中腺嘌呤有n个,现用一个DNA双链被32P标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌。下列叙述错误的是(
)A.该噬菌体增殖3代需要消耗含有碱基C的脱氧核苷酸的数目为7(m-n)B.该噬菌体的DNA分子的一条链上碱基C+G的数目为m-nC.复制产生的全部子代噬菌体的DNA分子都能检测到放射性D.该噬菌体增殖n代,具有放射性的噬菌体占1/2n-1√C
解析:由题意可知,该噬菌体的核酸中碱基C的数目为m-n,该噬菌体增殖3代共产生了8个噬菌体,则消耗碱基C的数目为7(m-n),A正确;根据碱基互补配对原则,该噬菌体的DNA分子的一条链上碱基C+G的数目即为DNA分子中的C或G的总数,故该噬菌体的DNA分子的一条链上碱基C+G的数目为m-n,B正确;复制产生的全部子代噬菌体的DNA分子中只有2个DNA分子能检测到放射性,C错误;该噬菌体增殖n代,能检测到具有放射性的噬菌体为2个,占DNA分子总数2n的比例为1/2n-1,D正确。
(2)DNA复制过程中消耗的脱氧核苷酸数①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n-1)。②第n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·2n-1。考向3|
基因与染色体的关系5.(2024·天津河西调研)下图表示某雄性果蝇的两条染色体上部分基因分布示意图(不考虑变异)。下列有关叙述错误的是(
)
A.白眼基因和焦刚毛基因的碱基序列不同B.果蝇的焦刚
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