2020版高考生物一轮复习 第17讲 DNA结构、复制及基因的本质课件 新人教版

第17讲DNA结构、复制及基因的本质[考纲要求]1.DNA分子结构的主要特点(Ⅱ)。2.DNA分子的复制(Ⅱ)。3.基因的概念(Ⅱ)。考点一DNA分子的结构及相关计算1．DNA分子的结构的建立者及DNA的组成(1)DNA双螺旋模型构建者：______和________。沃森克里克(2)图解DNA分子结构：C、H、O、N、P脱氧核苷脱氧核苷酸脱氧核糖与磷酸氢键A—T,G—C反向平行2．DNA分子的特性(涉及教材必修2P57内容)特性______性：磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧构成基本骨架。______性：碱基对多种多样的排列顺序，如某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有______种。______性：每种DNA分子都有特定的________排列顺序，代表了特定的遗传信息。稳定多样4n特异碱基对1.利用数字巧记DNA分子结构2.借助示意图辨析DNA分子的结构(1)由图1可解读以下信息：(2)图2是图1的简化形式，其中①是磷酸二酯键，②是氢键。解旋酶作用于②部位，限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于①部位。3．“归纳法”求解DNA分子中的碱基数量的计算规律(1)碱基互补配对原则A一定与T配对，G一定与C配对。(2)四个计算规律①规律一：一个双链DNA分子中，A＝T、C＝G，则A＋G＝C＋T，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。②规律二：在双链DNA分子中，互补的两碱基之和(如A＋T或C＋G)占全部碱基的比值等于其任何一条单链中该种碱基比例的比值，且等于其转录形成的mRNA(T换为U)中该种碱基比例的比值。③规律三：在DNA双链中，一条单链的A1＋G1T1＋C1的值与其互补单链的A2＋G2T2＋C2的值互为倒数关系。但在整个DNA分子中该比值等于1。④规律四：在DNA双链中，一条单链的A＋TG＋C的值，与该互补链的A＋TG＋C的值是相等的，与整个DNA分子中的A＋TG＋C的值是相等的。[教材对接高考]1．(高考全国卷Ⅱ，T5C)DNA的X光衍射实验证明了DNA是遗传物质。()探源：必修2P47资料信息。2．(高考江苏卷，T4C)富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也做出了巨大的贡献。()探源：必修2P48。×√3．[必修2P49“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。4．[必修2P51]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相等，并为碱基总数的50%。思维探究分析DNA分子结构图像(1)图中④能表示胞嘧啶脱氧核苷酸吗？提示：不能。(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。(5)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，对吗？提示：错。题点一DNA分子结构分析1．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(A＋T)/(G＋C)与(A＋C)/(G＋T)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1D解析：选D。由于双链DNA碱基A数目等于T数目，G数目等于C数目，故(A＋C)/(G＋T)为恒值1，A错。A和T碱基对含2个氢键，C和G含3个氢键，故(A＋T)/(G＋C)中，(G＋C)数目越多，氢键数越多，双链DNA分子的稳定性越高，B错。(A＋T)/(G＋C)与(A＋C)/(G＋T)两个比值相等，这个DNA分子可能是双链，也可能是单链，C错。经半保留复制得到的DNA分子，是双链DNA，(A＋C)/(G＋T)＝1，D正确。2．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bB．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③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TA解析：选A。核苷酸由1分子磷酸、1分子五碳糖和1分子碱基组成，b中磷酸与脱氧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酯键相连形成核苷酸链，即图中③；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。“三看法”判断DNA分子结构的正误题点二DNA分子结构的相关计算3．已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%。则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的()A．32.9%，17.1%B．31.3%，18.7%C．18.7%，31.3%D．17.1%，32.9%B解析：选B。配对的碱基之和在一条链中与在整个DNA分子中的比例是相同的，因此，一条链中A、T、C、G的比例分别为31.3%、32.9%、17.1%和18.7%，根据碱基互补配对原则，它的互补链中T、C的比例分别为31.3%、18.7%。4．现已知基因M含有碱基共N个，腺嘌呤n个，具有类似如图的平面结构，下列说法正确的是()DA．基因M共有4个游离的磷酸基，氢键数目为1.5N＋n个B．如图a可以代表基因M，基因M的等位基因m可以用b表示；a链含有A的比例最多为2n/NC．基因M的双螺旋结构，脱氧核糖和磷脂交替排列在外侧，构成基本骨架D．基因M和它的等位基因m含有的碱基数可以不相等解析：选D。基因M的每一条链有1个游离的磷酸基，故有2个游离的磷酸基，氢键数为1.5N－n个。基因是由两条脱氧核苷酸链组成的，图中a和b共同组成基因M。双螺旋结构中脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架。等位基因是基因突变产生的，基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失和替换，基因M和它的等位基因m的碱基数或排列顺序可以不同。解答有关碱基计算题的“三步曲”考点二DNA分子的复制及基因的概念1．DNA的复制间期间期半保留复制能量解旋两条螺旋的双链母链脱氧核苷酸DNA聚合酶碱基互补配对模板链双螺旋结构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．DNA分子连续复制两次图像及解读2．DNA分子复制特点及子DNA存在位置与去向(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DNA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。3．“图解法”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：①子代DNA分子数＝2n个；②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个；③不含亲代DNA链的子代DNA分子数＝(2n－2)个。(2)脱氧核苷酸链数：①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条；②亲代脱氧核苷酸链数＝2条；③新合成的脱氧核苷酸链数＝(2n＋1－2)条。(3)消耗的脱氧核苷酸数：①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m×(2n－1)个；②第n次复制需该脱氧核苷酸数＝(2n－1)×m－m×(2n－1－1)＝m×(2n－2n－1)＝m×2n－1个。[教材对接高考]1．(高考全国卷Ⅱ，T5B)植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制。()探源：必修2P54文字信息。2．(高考全国卷Ⅱ，T2D)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的复制方式不同。()探源：必修2P56文字信息。√×3．[必修2P53“旁栏思考题”]如何在实验中区分亲代与子代的DNA分子？提示：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。4．[必修2P56“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。思维探究下图是DNA复制的有关图示，A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制。D→G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48502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30s。而实际上只需约16s。根据A→C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2m之长，若按A→C的方式复制，至少8h，而实际上约6h左右。据D→G图分析，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进行。题点一DNA分子复制的分析1．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C解析：选C。某物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开，说明该物质会阻碍DNA分子的解旋，因此会阻碍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分子的复制发生在细胞分裂间期，所以该物质可将细胞周期阻断在分裂间期，C项错误。2．如图表示细胞内的某种生命活动，下列叙述错误的是()A．图示的生命活动为DNA复制，且复制起点有多个B．图示生命活动中可同时发生氢键的断裂和形成C．人体口腔上皮细胞中可进行多次该项生命活动D．图示生命活动可发生在细胞核、线粒体或叶绿体中C解析：选C。据图分析，图示过程以DNA的两条链为模板，说明该过程表示DNA的复制，且图中DNA的复制具有多个复制起点，A正确；DNA分子的复制是边解旋边复制的，因此可同时发生氢键的断裂和形成，B正确；人体口腔上皮细胞是成熟的动物细胞，没有分裂能力，因此不能进行DNA分子的复制，C错误；DNA分子的复制可以发生在细胞核、线粒体、叶绿体中，D正确。题点二DNA分子复制过程的有关计算3．一个双链均被32P标记的DNA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2.4×104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1∶7D．子代DNA分子中含32P的分子数目与只含31P的分子数目之比为1∶3B解析：选B。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10000×30%×(23－1)＝2.1×104。4．某双链DNA分