版高考生物一轮复习第六单元遗传的分子基础第二讲DNA分子的结构复制以及基因的本质学案新人教版.docx

1、版高考生物一轮复习第六单元遗传的分子基础第二讲DNA分子的结构复制以及基因的本质学案新人教版第二讲DNA分子的结构、复制以及基因的本质考纲展示1DNA分子结构的主要特点()2.DNA分子的复制()3.基因的概念()授课提示：对应学生用书第124页一、DNA分子结构1DNA双螺旋模型构建者：沃森和克里克。2DNA的分子组成3DNA的双螺旋结构的内容(1)DNA由两条脱氧核苷酸链组成，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。(2)外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架。(3)内侧：两链碱基通过氢键连接成碱基对。碱基互补配对遵循以下原则：A=T(两个氢键)、GC(三个氢键)。 4.DNA分子的结构

2、特点(1)多样性：如n个碱基对构成的DNA具有4n种碱基对排列顺序。(2)特异性：如每个DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。(3)稳定性：如两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基对构成方式不变等。二、DNA复制1概念、时间和场所2条件：模板：解旋后的两条母链；原料：游离的4种脱氧核苷酸；能量：ATP；酶：解旋酶、DNA聚合酶等。3过程4特点(1)过程：边解旋边复制。(2)方式：半保留复制。5准确复制的原因和意义(1)原因：DNA具有独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板；碱基互补配对原则，保证了复制能准确进行。(2)意义：DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息

3、的连续性。三、基因是有遗传效应的DNA片段1基因的实质：基因是有遗传效应的DNA片段。2基因与DNA的关系：一个DNA分子上有许多基因。构成基因的碱基数小于DNA分子的碱基总数。3基因与遗传信息：基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，每个基因中含有成百上千个脱氧核苷酸，基因中脱氧核苷酸的排列顺序称为遗传信息；DNA分子能够储存足够量的遗传信息。4基因与性状的关系：基因是控制生物性状的基本单位。5基因与染色体的关系：基因在染色体上呈线性排列。6生物多样性和特异性的物质基础：DNA分子的多样性和特异性。1DNA的两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。2DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷

4、酸交替连接而成的。3DNA上的碱基对严格遵循碱基互补配对原则，通过氢键连接。4DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息。5DNA复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点。6DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶参与。7基因是具有遗传效应的DNA片段。8染色体是基因的主要载体，线粒体、叶绿体中也存在基因。有关DNA结构及复制计算的3个易混易错点(1)水解产物及氢键数目计算：DNA水解产物：初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。氢键数目计算：若碱基对数为n，则氢键数为2n3n；若已知A有m个，则氢键数为3nm。(2)DNA复制计算：在做DNA分子复制的计算题时，应看准是

5、“含”还是“只含”，是“DNA分子数”还是“链数”。(3)DNA复制与细胞分裂的放射性标记：只要亲代细胞所有DNA均标记且只复制1次，产生子代DNA分子全带放射性，不管有丝分裂一次产生2个子细胞还是减数分裂连续分裂2次产生4个子细胞。授课提示：对应学生用书第125页考点一DNA的结构核心考点通关1两种DNA结构模型解读(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由碱基种类及比例可分析判断核酸的种类(1)若有U无T，则该核酸为RNA。(2)若有T无U，且AT，GC，则该核酸一般为双链DNA。(3

6、)若有T无U，且AT，GC，则该核酸为单链DNA。3DNA分子中的碱基计算的常用方法(1)互补的两个碱基数量相等，即AT，CG。(2)任意两个不互补的碱基数量之和占总碱基数的50%，即AGTCACTG(ATCG)50%，1。(3)一条链中互补的两种碱基的和等于另一条链中这两种碱基的和，即A1T1A2T2，G1C1G2C2(1、2分别代表DNA分子的两条链，下同)。(4)一条链中互补的两种碱基数量之和占该单链碱基数的比例等于DNA分子两条链中这两种碱基数量之和占总碱基数的比例，即，。(5)一条链中两种不互补碱基之和的比值，与另一条链中该比值互为倒数，即若一条链中(或)K，则另一条链中(或)。特别

7、提醒DNA分子的共性与特异性(1)共性：、或在不同DNA分子中无特异性(均相同)；特别提醒(2)特异性：在不同DNA中可不相同，代表DNA分子特异性(但DNA分子特异性还有碱基排列顺序)。注：即使两个DNA分子中数量相同，其碱基对排列顺序也可能是不同的，只有同1个DNA分子复制得到的子代之间才会拥有种类、数量、排列顺序均相同的碱基对。题组突破演练题组一DNA结构及特点分析判断1如图表示某DNA片段，有关该图的叙述中，不正确的是()A可形成DNA的基本组成单位B和不同的构成的结构在DNA中的特定排列顺序可代表遗传信息C的形成需要DNA聚合酶D的分开需要DNA解旋酶解析：选项A正确，表示磷酸二酯键

8、，表示磷酸，表示脱氧核糖，表示胞嘧啶，表示氢键。可以构成胞嘧啶脱氧核苷酸，是DNA的1种基本组成单位；选项B正确，4种脱氧核苷酸的排列顺序可代表遗传信息；选项C不正确，表示氢键，其形成不需要酶的作用；选项D正确，氢键的分开需要DNA解旋酶，通过DNA解旋酶的解旋作用才能使两条单链分开。答案：C2下列关于DNA分子结构的叙述正确的是()ADNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构BDNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基CDNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对DDNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸脱氧核糖磷酸相连解析：DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结

9、构，A错误；DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖，且磷酸不与碱基直接相连，B错误；DNA分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖磷酸脱氧核糖相连，D错误。答案：C题组二DNA中有关碱基的计算3(2017山东齐鲁名校调研)某种烷化剂芥子气能使鸟嘌呤转变为烷基化鸟嘌呤(mG)，mG不与胞嘧啶配对而与胸腺嘧啶配对。某双链DNA分子中T占碱基总数的20%，用芥子气使DNA分子中所有鸟嘌呤成为mG后进行复制一次，其中一个DNA分子中T占碱基总数的30%，则另一个DNA分子中T占碱基总数的比例是()A15% B20%C30% D40%解析：芥子气能使鸟嘌呤转变为烷基化鸟嘌呤(mG)，进行复制得甲、乙两个

10、DNA分子，亲代DNA分子中T占0.2，假设甲中T占0.3，则甲中mG0.30.20.1，由于亲代DNA分子中mGC0.6，故亲代中mGC0.3，则乙中mG0.2，T0.20.20.4。答案：D4下列是一组有关双链DNA分子中含氮碱基的问题，请回答：(1)若A占20%，则G占_。(2)若双链DNA中A占20%，且一条链中的A占20%，则此链中C所占比例的最大值是_。(3)条链中(AC)/(TG)0.4，互补链中的此值是_。(4)一条链中(AT)/(CG)0.4，互补链中的此值是_。(5)若A有P个，占全部碱基数的20%，则该DNA分子中的G有_个。解析：(1)由双链DNA分子的嘌呤碱基数占总碱

11、基数的一半可知：AG50%，因而G占30%。(2)由双链DNA分子中A占20%可知：该DNA分子中(AT)占40%，(CG)占60%，对任一条链而言，某种碱基所占比例的最大值即该对碱基所占的比例，因而，C最多时占该链的60%。(3)由双链DNA中，一条链中的(AC)/(TG)与另一条链中的该比值互为倒数可知：其互补链中的(AC)/(TG)1/0.42.5。(4)由于双链DNA及任一条链中的(AT)/(CG)为一定值，可知其互补链中的(AT)/(CG)0.4。(5)若A有P个，占全部碱基数的20%，则DNA分子的总碱基数为P/20%5P(个)，而由双链DNA分子的嘌呤碱基数占总碱基数的一半可知：

12、G占总碱基数的50%20%30%，则G有5P30%1.5P(个)。答案：(1)30%(2)60%(3)2.5(4)0.4(5)1.5P考点二DNA的复制核心考点通关1有关DNA复制的几个问题(1)复制的场所：主要场所是细胞核，但在拟核、线粒体、叶绿体、细胞质基质(如质粒)中也可进行DNA复制。(2)外界条件对DNA复制的影响：在DNA复制的过程中，需要酶的催化和ATP供能，凡是影响酶活性的因素和影响细胞呼吸的因素，都会影响DNA的复制。(3)复制方式：半保留复制。新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链(模板链)。(4)过程特点：边解旋边复制；多点解旋和复制。(5)DNA复制

13、的准确性一般情况下，DNA分子能准确地进行复制。原因：DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。在特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引发基因突变。2DNA半保留复制的相关计算方法(1)将用15N标记的DNA分子放入含14N的培养基中连续培养n代，其后代DNA分子的情况分析如下复制代数DNA分子分子数只含15N只含14N含15N含14N亲代11010120022240224n2n02n222n规律繁殖n代后，含15N的DNA分子只有2个；所有子代DNA分子中都有含14N的单链；含15N的DNA分子占全部D

14、NA分子的比为2/2n1/2n1分析表格可得：子代DNA分子中，含14N的有2n个，只含14N的有(2n2)个，做题时应看准是“含”还是“只含”。无论复制多少次，含15N的子代DNA分子始终只有2个。子代DNA分子的总链数为2n22n1(条)。无论复制多少次，含15N的链始终有2条，占总链数的比例为2/2n11/2n。做题时，应看准是“DNA分子数”还是“链数”。(2)DNA复制过程中消耗的脱氧核苷酸数的计算设某双链DNA分子中含某种碱基a个：复制n次需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a(2n1)个。如图所示。第n次复制需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a2n1个。由上图可以看出，复制的结果是形成两个一样

15、的DNA分子，所以一个DNA分子复制n次后，得到的DNA分子数为2n个，复制(n1)次后得到的DNA分子数为2n1个。第n次复制增加的DNA分子数为2n2n12n1(个)，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a2n1个。3DNA复制与细胞分裂的模型构建这样看来，最后形成的4个子细胞有3种情况：第一种情况是4个细胞都是；第二种情况是2个细胞是，1个细胞是，1个细胞是；第三种情况是2个细胞是，另外2个细胞是。易混易错(1)运用DNA半保留复制特点，分析被标记DNA分子的比例时，应注意求的是DNA分子数，还是脱氧核苷酸链数；还应注意培养液中化学元素的转换。(2)运用DNA半保留复制特点，解决消耗某种脱氧核苷

16、酸数量问题时，应注意亲代DNA分子的两条母链被保留下来，不需消耗原料。(3)在计算消耗游离的脱氧核苷酸数时要明确是“经过n次复制”还是“第n次复制”。题组突破演练题组一DNA复制过程的分析判断5真核细胞中DNA复制如下图所示，下列表述错误的是()A多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成B每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代C复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化DDNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则解析：DNA复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化，但氢键的形成不需要酶的催化，C错误。答案：C6图一是真核细胞DNA复制过程的模式图，图二是大肠杆菌DNA复制过程模式图，箭

17、头表示复制方向。对此描述错误的是()A真核细胞DNA有多个复制起点，而大肠杆菌只有一个B两者均具有双向复制的特点C真核细胞DNA复制时，在起点处不都是同时开始的D两者的遗传物质均是环状的解析：题中图一显示，真核细胞DNA复制时至少有两个复制起点，而图二显示大肠杆菌只有一个复制起点；根据复制箭头的方向，可知两者的复制均为双向复制；图一显示在两个不同的起点处复制后形成的子链DNA片段长度不同，片段长的先开始复制；图中显示真核细胞的DNA是链状的，而大肠杆菌的DNA是环状的。答案：D题组二DNA复制的探究及相关计算7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

18、的探索实验，实验内容及结果如表所示。组别1组2组3组4组培养液中唯一氮源14NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl14NH4Cl繁殖代数多代多代一代两代培养产物ABB的子代B的子代操作提取DNA并离心离心结果仅为轻带(14N/14N)仅为重带(15N/15N)仅为中带(15N/14N)1/2轻带(14N/14N)1/2中带(15N/14N)请分析并回答问题。(1)要得到DNA中的N全部被15N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

19、是_。(3)分析讨论：若B的子代DNA的离心结果为“轻带”和“重带”两条密度带，则“重带”DNA来自_，据此可判断DNA分子的复制方式不是_复制。若将B的子代DNA双链分开后再离心，其结果_(填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。若在同等条件下将B的子代继续培养，子n代DNA离心的结果是密度带的数量和位置_(填“有”或“没有”)变化。解析：(1)要得到DNA中的N全部被15N标记的大肠杆菌B，即第2组的结果，应培养多代，且培养液中唯一氮源为15NH4Cl。(2)第3组实验结果最为重要，因为B的DNA为15N/15N型，B的子代的DNA为15N/14N型，这就说明DNA的复制方式为半保留复制

20、。但中带只有与轻带和重带进行比较才能得出，所以它要与第1组和第2组的结果进行比较。(3)若B的子代DNA的离心结果为“轻带”和“重带”两条密度带，说明DNA的复制方式不是半保留复制，而是全保留复制。重带来自原来的B。若把DNA双链分开，就无法得知DNA的复制方式了。当对B的子代进行培养时，子n代的离心结果还是得到两个密度带，位置和原来相同，密度带的数量和位置没有变化。答案：(1)多15N(或15NH4Cl)(2)312半保留复制(3)B半保留不能没有8(2017江西师大附中期中)5BrU(5溴尿嘧啶)既可以与A配对，又可以与C配对。将一个正常的具有分裂能力的细胞，接种到含有A、G、C、T、5B

21、rU五种核苷酸的适宜培养基上，至少需要经过几次复制后，才能实现细胞中某DNA分子某位点上碱基对从TA到GC的替换()A2次 B3次C4次 D5次解析：依题意，某DNA分子在含有A、G、C、T、5BrU五种核苷酸的适宜培养基上进行复制，某位点上碱基对从TA到GC的替换过程图解如下：从以上图解中可以看出，至少需要经过3次复制，所以B项正确，A、C、D三项均错误。答案：B授课提示：对应学生用书第127页练全国高考真题知考查重点1(2016高考全国卷)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DN

22、A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：因为该物质可使DNA双链不能解开，DNA复制时需要解旋，所以若在细胞培养液中加入该物质，会导致细胞中DNA复制发生障碍，A正确；由于RNA是在细胞核中以DNA一条链为模板合成的，因此，RNA转录前需要DNA解旋，B正确；因为该物质使DNA复制不能完成，所以可将细胞周期阻断在分裂间期，C错误；该物质能抑制DNA复制，因此，可抑制癌细胞增殖，D正确。答案：C2(2014高考上海卷)某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的D

23、NA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是()解析：DNA分子的复制方式为半保留复制，所以亲本DNA分子的两条链进入不同的子代DNA分子中，A、B项错误；因为第二次复制时得到的4个DNA分子中，都有一条DNA子链是在第二次复制时形成的，而C项中只有两个DNA分子中含第二次复制出的子链(黑色表示)，因此C项错误、D项正确。答案：D3(2016高考全国卷)在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用、和表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(APPP或dAPPP)。回答下列问题：(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若

24、要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的_(填“”“”或“”)位上。(2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的_(填“”“”或“”)位上。(3)将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是_。解析：(1)由题意知，该酶可催化ATP水解产生ADP，此过程中断裂的应是远离“A”的那个高能磷酸键，从而使ATP中

25、位上的磷酸基团脱离，此磷酸基团可在该酶的作用下转移到DNA末端上。(2)脱氧核苷酸中的磷酸应对应于dATP的位上的磷酸基团，若用dATP作为DNA生物合成的原料，则dATP需脱去位和位上的磷酸基团形成脱氧核苷酸，所以参与DNA分子组成的脱氧核苷酸中只有位上的磷酸基团。(3)1个噬菌体含有1个双链DNA分子，用DNA分子被32P标记的噬菌体感染大肠杆菌，由于DNA分子复制为半保留复制，即亲代DNA分子的两条链在复制中保留下来，且分别进入不同的DNA分子中，所以理论上不管增殖多少代，子代噬菌体中只有2个噬菌体含有32P。答案：(1)(2)(3)一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后

26、，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记练各地市模拟知命题热点4(2017陕西西安质检)将玉米的一个根尖细胞放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中完成一个细胞周期，然后将子代细胞转入不含放射性标记的培养基中继续培养。下列关于细胞内染色体的放射性标记分布情况的描述，正确的是()A第二次分裂结束只有一半的细胞具有放射性B第二次分裂结束具有放射性的细胞可能有4个C在第二次分裂的中期每条染色体的两条单体都被标记D在第二次分裂的中期只有半数的染色体中的一条单体被标记解析：根尖细胞进行有丝分裂，且DNA的复制方式为半保留复制，经过一个细胞周期后

27、，产生的子代细胞均含有放射性，且一个DNA分子中只有一条链含有放射性。第二次分裂结束后具有放射性的细胞可能有4个。在第二次分裂的中期，每条染色体都被标记，且每条染色体的两条单体中只有一条被标记。答案：B5(2017云南昆明统考)用3H标记蚕豆根尖分生区细胞的DNA分子双链，再将这些细胞转入含秋水仙素但不含3H的普通培养基中培养。若秋水仙素对细胞连续发挥作用，则相关叙述不正确的是()A秋水仙素可抑制纺锤体的形成，但不影响着丝点的正常分裂B通过对细胞中不含染色单体时的染色体计数，可推测DNA复制的次数C通过检测DNA链上3H标记出现的情况，可推测DNA的复制方式D细胞中DNA第二次复制完成时，每条

28、染色体的姐妹染色单体均带有3H标记解析：秋水仙素可抑制纺锤体形成，使着丝点分裂后染色体不能移向细胞两极，从而使细胞染色体数目加倍，故A正确；1个DNA分子复制n次后的DNA数目为2n个，细胞中不含单体时的染色体数目等于DNA分子数目，所以通过对细胞中不含单体时的染色体计数，可推测DNA复制的次数，B正确；DNA复制一次，所有的DNA分子都有一条单链含3H标记，DNA第二次复制完成后，一半的DNA分子没有3H标记，由此可以推测DNA的复制方式为半保留复制，C正确；细胞中DNA第二次复制完成时，每条染色体的姐妹染色单体中只有一条带有3H标记，D错误。答案：D6(2017北京朝阳模拟)下列关于DNA结构及复制的叙述正确的是()A碱基对特定的排列顺序及空间结构决定DNA分子的特异性B减数分裂中DNA的两条链分别进入两个细胞导致等位基因分离C单链DNA分子中相邻碱基通过脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖连接D所有生物的DNA的复制均发生在细胞核、线粒体和叶绿体中解析：碱基对特定的排列顺序及数目决定DNA分子的特异性；同源染色体分离导致等位基因分离；单链DNA分子中碱基直接与脱氧核糖连接，相邻脱氧核糖连接在同一磷酸上；真核生物中DNA复制发生在细胞核、线粒体和叶绿体中，原核生物中DNA复制发生在拟核、细胞质中。答案：C