（鲁京津琼）2020版高考生物总复习第17讲DNA的结构、复制及基因的本质课件.pptx

1、第17讲DNA 的结构、复制及基因的本质,1.DNA分子的结构 (1)DNA双螺旋模型构建者：_和_ 。,考点一DNA分子的结构及相关计算,沃森,克里克,(2)图解DNA分子结构：,C、H、O、N、P,A、T、G、C,脱氧核糖,脱氧核苷酸,磷酸,脱氧核糖,磷酸与脱氧核糖交,替连接,碱基,氢键,A与,T、G与C配对,反向平行,2.DNA分子结构特点 (1)_性：若DNA含有n个碱基对，则其可能有_种碱基对排列顺序。 (2)特异性：_。 (3)_性：两条主链磷酸与脱氧核糖交替连接的顺序不变，碱基对配对方式不变等。,多样,4n,每个DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序,稳定,1.(理性思维)DNA分

2、子结构模型的构建及相关解读,(1)由图1可解读以下信息：,(2)图2是图1的简化形式，其中是磷酸二酯键，是氢键。解旋酶作用于部位，限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于部位。,2.(科学思维)利用数学思想求解DNA分子中的碱基数量的计算规律 (1)在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同，即AGTC。,3.(思维提升)下面是DNA分子结构模型，思考相关问题：,(1)图中能表示胞嘧啶脱氧核苷酸吗？为什么？ 提示不能。组成DNA分子的两条链的方向相反，其中是上一个脱氧核苷酸的组成物质。 (2)图中碱基之间是如何连接的？ 提示双链DNA中，反向平行的两条链之间的碱基通过氢键连接成碱基对，而同一条链上的两个

3、相邻碱基之间是通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”相连的。,(3)DNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么？ 提示初步水解的产物是4种脱氧核苷酸，彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。 (4)如何根据碱基的种类和比例确定核酸的类型？ 提示根据碱基的种类确定是DNA还是RNA，若含有碱基U则是RNA，若含有碱基T而不含有碱基U，则是DNA；根据碱基的比例确定是单链还是双链，若嘌呤数/嘧啶数1，则一般是双链，若嘌呤数/嘧啶数1，则是单链。,1.判断正误 (1)DNA的X光衍射实验证明了DNA是遗传物质。(2013全国卷，T5C)() (2)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的

4、。(2014全国卷，T5C)() (3)大肠杆菌细胞中只有A、T、C、G四种碱基。(2012海南卷，T5C)() 提示(1)DNA的X光衍射图谱，给DNA的双螺旋结构的建立提供了依据。 (2)双链DNA分子中一条链上的磷酸和脱氧核糖是通过磷酸二酯键连接的。 (3)大肠杆菌细胞中既有DNA，又有RNA，故有A、T、C、G、U五种碱基。,2.深挖教材 (1)教材必修2 P49“思考与讨论”：说出资料中涉及的学科知识和方法。 提示学科知识有：物理学(主要是晶体学)、生物化学、数学和分子生物学等学科知识。方法有：X射线衍射结构分析方法，其中包括数学计算方法，建构模型的方法等。 (2)教材必修2 P51

5、：说出拓展题中总结的规律。 提示在DNA双链中，任意两个不互补碱基之和恒等，并为碱基总数的50%。,围绕DNA分子结构考查生命观念与科学思维,1.(2017海南卷，24)DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA分子中(AT)/(GC)与(AC)/(GT)两个比值的叙述，正确的是() A.碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值不同 B.前一个比值越大，双链DNA分子的稳定性越高 C.当两个比值相同时，可判断这个DNA分子是双链 D.经半保留复制得到的DNA分子，后一比值等于1,解析在双链DNA分子中，A、T之间形成2个氢键构成碱基对，G、C之间形成3个氢键构成碱基对，

6、所以G、C对相对越多，DNA分子越稳定，B错误；又因AT、GC，所以只要是双链DNA分子(AC)/(GT)都恒等于1，A错误，D正确；单链DNA中，两个比值也可能相同，C错误。 答案D,2.(2019山东济南模拟)如图为核苷酸链结构图，下列叙述错误的是(),A.能构成一个完整核苷酸的是图中的a和b B.图中与每个五碳糖直接相连的碱基有1个 C.各核苷酸之间是通过化学键连接起来的 D.若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基是T 解析核苷酸由1分子磷酸、1分子五碳糖和1分子碱基组成，b中磷酸与核苷不属于一个核苷酸分子；由题图可知，每个五碳糖都只有1个碱基与之直接相连；核苷酸之间通过磷酸二

7、酯键相连形成核苷酸链，即图中；脱氧核糖核苷酸根据碱基不同分为腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸，因此若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的是胸腺嘧啶即碱基T。 答案A,“三看法”判断DNA分子结构的正误,围绕DNA分子结构的相关计算考查科学思维,3.(2014山东卷)某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，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(),解析双链DNA分子中，(AC)/(TG)一定等于1，A错误；当一条链中存在(A1C1)/(T1G1)1时，其互补链中存在

8、(A2C2)/(T2G2)(T1G1)/(A1C1)1，B错误；在DNA分子中，存在(A1T1)/(G1C1)(A2T2)/(G2C2)(AT)/(GC)，C正确、D错误。 答案C,4.(2019北京四中模拟)某双链DNA分子含有200个碱基对，其中一条链上ATGC1234，则有关该DNA分子的叙述，正确的是() A.含有4个游离的磷酸基 B.含有腺嘌呤脱氧核苷酸30个 C.4种含氮碱基ATGC3377 D.碱基排列方式共有4100种,解析每条单链各有一个游离的磷酸基，所以DNA分子应该有2个游离的磷酸基。计算碱基数目时，需要注意所给碱基总数为个数还是对数，该DNA分子中含有200个碱基对，一

9、条链上ATGC1234，根据双链中AT所占比例单链中AT所占比例，则双链中AT占3/10，根据AT，推知A和T各占3/20，故腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为2002(3/20)60。双链中A和T分别占3/20，则C和G分别占7/20，故ATGC3377。在碱基比例不确定的情况下，碱基排列方式共有4n种，n为碱基对数，即共有4200种，而该DNA分子碱基比例已确定，故排列方式小于4200种。 答案C,解答有关碱基计算题的“三步曲”,1.DNA的复制,考点二DNA分子的复制及基因的概念,间期,间期,半保留复制,能量,解旋,两条螺旋的双链,母链,4种脱氧核苷酸,DNA聚合酶,碱基互补配对,模板链,双螺旋结

10、构,2.染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系,一个,或两个,有遗传效,应的DNA片段,许多个基因,脱氧核苷酸排,列顺序,1.(科学思维)DNA分子连续复制两次图像及解读,2.(科学思维)利用数学思想分析DNA复制过程中的数量关系 DNA分子的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：,(1)DNA分子数 子代DNA分子数2n个； 含有亲代DNA链的子代DNA分子数2个； 不含亲代DNA链的子代DNA分子数(2n2)个。,(2)脱氧核苷酸链数 子代DNA分子中脱氧核苷酸链数2 n1条； 亲代脱氧核苷酸链数2条； 新合成的脱氧核苷酸链数(2n12)条。 (3)消耗的脱氧核苷酸数 若一亲代D

11、NA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m(2n1)个 ； 第n次复制需该脱氧核苷酸数m(2n2n1)m2n1个。,3.(思维提升)下图是DNA复制的有关图示，ABC表示大肠杆菌的DNA复制。DG表示哺乳动物的DNA分子复制。图中黑点表示复制起始点，“”表示复制方向。,(1)若A中含48 502个碱基对，而子链延伸速度是105个碱基对/min，则此DNA分子复制完成约需30 s。而实际上只需约16 s。根据AC图分析，是什么原因？ 提示复制是双向进行的。 (2)哺乳动物的DNA分子展开可达2 m之长，若按AC的方式复制，至少8 h，而实际上约6 h左右。据DG图分析

12、，是什么原因？ 提示从多个起始点同时进行复制。,(3)C与A相同，G与D相同，C、G能被如此准确地复制出来，原因是什么？ 提示DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板；DNA分子的碱基互补配对原则保证了复制准确无误的进行。,1.判断正误 (1)植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制。(2015全国，T5B)() (2)同一动物个体的神经细胞与肌细胞在功能上不同的主要原因是二者核DNA复制方式不同。(2014高考全国，T2D)() 提示(1) (2)不同的主要原因是二者的基因选择性表达所致。,2.深挖教材 (1)教材P53“侧栏思考题”：如何在实验中区分亲代与子代的DNA分子？ 提

13、示本实验是根据半保留复制原理和DNA密度的变化来设计的。在本实验中根据试管中DNA带所在的位置就可以区分亲代与子代的DNA了。 (2)教材P56“相关信息”：如何理解遗传物质是信息分子？ 提示量子物理学奠基人薛定谔认为遗传是遗传信息的复制、传递与表达，遗传物质是一种信息分子。,围绕DNA分子复制考查生命观念与科学思维,1.(20184月浙江选考)某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl，a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是(),A.本活动运用了同位素示踪和密度梯

14、度离心技术 B.a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的 C.b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是15N14NDNA D.实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制的,解析本题考查的是“探究DNA的复制过程”。本活动中有使用到14N和15N即采用了同位素示踪，3个离心管中的条带需经密度梯度离心，A正确；a管中只有重带，即15N15NDNA，表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的，B错误；b管中只有中带，即DNA都是15N14NDNA，C正确；c管中具有1/2中带为15N14NDNA，1/2轻带为14N14NDNA，综合a、b、c三只管可推测，a管

15、中为亲代DNA：15N15NDNA，b管中为复制一代后的子代DNA：15N14NDNA，c管中为复制两代后的子代DNA：1/215N14NDNA、1/2 14N14NDNA，说明DNA分子的复制是半保留复制，D正确。 答案B,2.(2016全国卷，2)某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述错误的是() A.随后细胞中的DNA复制发生障碍 B.随后细胞中的RNA转录发生障碍 C.该物质可将细胞周期阻断在分裂中期 D.可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用,解析某物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不

16、能打开，说明该物质会阻碍DNA分子的解旋，因而会阻碍DNA分子的复制、转录和抑制细胞增殖，A、B、D三项均正确；因DNA分子的复制发生在间期，所以该物质可将细胞周期阻断在分裂间期，C项错误。 答案C,围绕DNA分子复制过程的有关计算考查科学思维,3.(2019北京海淀模拟)一个双链均被32P标记的DNA由5 000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。下列叙述错误的是() A.该DNA分子的特异性与碱基对的排列顺序有关 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的单链数目之比为17 D.子代DNA分子中含3

17、2P的分子数目与只含31P的分子数目之比为13 解析由题可知，该DNA分子中胞嘧啶占30%，则该DNA复制时需要消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为10 00030%(231)2.1104。 答案B,4.某双链DNA分子有100个碱基对，其中腺嘌呤30个，下列叙述正确的是() A.该DNA分子一条单链中，腺嘌呤和胸腺嘧啶占50% B.该DNA分子两条链之间总是嘌呤和嘧啶形成碱基对 C.该DNA分子第三次复制时需要胞嘧啶脱氧核苷酸490个 D.该DNA分子复制时，在DNA聚合酶的作用下DNA双螺旋解开,解析该双链DNA分子有100个碱基对，其中腺嘌呤30个，胸腺嘧啶也为30个，该DNA分子中AT占30

18、%，则DNA分子一条单链中，AT占30%。DNA分子两条链之间的碱基靠氢键连接成碱基对，腺嘌呤与胸腺嘧啶、鸟嘌呤与胞嘧啶互补配对。该DNA分子中胞嘧啶脱氧核苷酸为70个，第三次复制时需要胞嘧啶脱氧核苷酸70231704280个。DNA复制时，在解旋酶的作用下DNA双螺旋解开。 答案B,DNA复制相关计算时四个易错点 (1)复制次数：“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别：前者包括所有的复制，但后者只包括最后一次复制。 (2)碱基数目：注意碱基的数目单位是“对”还是“个”。 (3)复制模板：在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。 (4)关键词语：看

19、清是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”等关键词。,围绕 DNA半保留复制考查科学探究,5.(2019北京四中模拟)DNA的复制方式，可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散(弥散)复制三种。究竟是哪种复制方式呢？用下面设计实验来证明DNA的复制方式。,实验步骤： a.在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14NDNA(对照)； b.在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15NDNA(亲代)； c.将亲代15N大肠杆菌转移到氮源为含14N的培养基中，再连续繁殖两代(和)，用密度梯度离心法分离，不同分子量的DNA分子将分布在

20、试管中的不同位置上。 实验预测： (1)如果与对照(14N/14N)相比，子代能分辨出两条DNA带：一条_带和一条_带，则可以排除_和分散复制。 (2)如果子代只有一条中密度带，则可以排除_，但不能肯定是_。,(3)如果子代只有一条中密度带，再继续做子代DNA密度鉴定：若子代可以分出_和_，则可以排除分散复制，同时肯定是半保留复制； 如果子代不能分出_两条密度带，则排除_，同时确定为_。 解析从题目中的图示可知，深色为亲代DNA的脱氧核苷酸链(母链)，浅色为新形成的子代DNA的脱氧核苷酸链(子链)。因此全保留复制后得到的两个DNA分子，一个是原来的两条母链重新形成的亲代DNA分子，一个是两条子

21、链形成的子代DNA分子；半保留复制后得到的每个子代DNA分子的一条链为母链，一条链为子链；分散复制后得到的每个子代DNA分子的单链都是由母链片段和子链片段间隔连接而成的。,答案(1)轻(14N/14N)重(15N/15N)半保留复制 (2)全保留复制半保留复制或分散复制(3)一条中密度带一条轻密度带中、轻半保留复制分散复制,澄清易错易混强化科学思维,易错易混,易错点1对DNA分子的结构认识不清 点拨(1)DNA中并不是所有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(环状DNA分子除外)。 (2)双螺旋结构并不是固定不变的，复制和转录过程中会发生解旋。 (3)DN

22、A分子一般为“双螺旋结构”，双链DNA中嘌呤等于嘧啶，但细胞内的嘌呤不等于嘧啶，因为细胞内还有单链的RNA。,易错点2误认为DNA复制“只发生于”细胞核中 点拨细胞生物中凡存在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、原核细胞的拟核及质粒。,易错点3对DNA分子复制特点及子DNA去向模糊不清 (1)复制特点：半保留复制即新DNA分子总有一条链来自亲代DNA(即模板链)，另一条链(子链)由新链构建而成。 (2)2个子DNA位置：当1个DNA分子复制后形成2个新DNA分子后，这2个子DNA恰位于两姐妹染色单体上，且由着丝点连在一起。(如图所示),(3)子DN

23、A去向：在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期，当着丝点分裂时，两姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极，此时子DNA随染色单体分开而分开。 易错点4对基因的概念理解不清 点拨(1)针对遗传物质为DNA的生物而言，基因是指“有遗传效应的DNA片段”，但就RNA病毒而言，其基因为“有遗传效应的RNA片段”。 (2)并非所有DNA片段都是基因，基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将不同的基因分隔开的。,1.(针对易错点1)下列生物的全部核酸中碱基组成是：嘌呤碱基占总数的58%，嘧啶碱基占总数的42%，下列生物中不可能的是() A.T2噬菌体 B.烟草花叶病毒 C.细菌 D.酵母菌和人,深度纠错,解

24、析噬菌体属于DNA病毒，只含DNA一种核酸，根据碱基互补配对原则，其嘌呤碱基总数应等于嘧啶碱基总数，这与题意不符，A项符合题意；烟草花叶病毒属于RNA病毒，只含RNA一种核酸，且RNA为单链结构，其嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基总数，因此该生物可能为烟草花叶病毒，B项不符合题意；细菌同时含有DNA和RNA两种核酸，其中DNA所含嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，但RNA所含嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基总数，因此该生物可能为细菌，C项不符合题意；酵母菌和人都含有DNA和RNA两种核酸，其中DNA所含嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，但RNA所含嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基总数，因此该生物可能为酵母菌和人，D项不符合题意。 答案A,2.(针对易错点2)下列关于DNA复制的叙述，正确的是() A.复制仅发生在有丝分裂间期 B.真核生物DNA复制的场所均在细胞核内 C.复制过程是先解旋后复制 D.脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下合成新的子链 解析DNA的复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，A错误；真核生物DNA复制的场所在细胞核、线粒体和叶绿体中，B错误；DNA复制是边解旋边复制，C错误；DNA聚合酶可以连接脱