高考生物(苏)一轮总复习教师用书：第6单元第2讲DNA分子的结构和复制.pdf

小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学第 2 讲DNA 分子的结构和复制考纲考情考查内容等级要求考查详情DNA 分子结构的主要特点DNA 分子的复制B 15 年 非选 T33 结合图像考查DNA 的复制14 年多选 T25DNA 的复制13 年 非选 T32 结合示意图计算分子中碱基的比例知识整合一、基因是有遗传效应的DNA 片段1一个 DNA 上有 _个基因。构成基因的碱基数_(选填“大于”、“小于”或“等于”)DNA 分子的碱基总数。2基因是有 _的 DNA 片段。3遗传信息蕴藏在_之中。4DNA 分子具有 _和_，这是生物体多样性和特异性的物质基础。5染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系基本组成单位二、DNA 分子的结构1DNA 分子的化学组成(1)基本组成元素：_。(2)基本单位小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学2DNA 分子的结构(1)主要特点两条脱氧核苷酸长链_平行盘旋而成。_交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。两条链上的碱基通过_连接成碱基对，即：AT或TAGC或CG遵循 _原则。(2)空间结构：规则的_结构。三、DNA 的复制1概念：以 _为模板，合成子代DNA 的过程。2时间：有丝分裂 _和减数第一次分裂的_。3过程：边解旋边复制。(1)解旋：在 _的作用下，把两条螺旋的双链解开。(2)以解开的 _为模板，按碱基互补配对原则合成子链。(3)每一条子链与对应的母链盘旋成双螺旋结构，形成两个新DNA 分子。4场所：细胞核、叶绿体、线粒体等。5特点：半保留复制，即新合成的DNA 分子中，保留了_。6条件：(1)_；(2)_；(3)_；(4)_。7结果：一个 DNA 分子形成两个完全相同的DNA 分子。8基础：DNA 分子的双螺旋结构为复制提供精确模板。碱基互补配对能保证复制准确进行。9复制后存在位置：位于两条姐妹染色单体上。10复制后分开时间：_分裂时，即有丝分裂后期或减数第二次分裂后期(以真核生物为例)。11意义：使遗传信息从亲代传递给子代，保持了_的连续性。小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学考点突破考点 1DNA 分子的结构1结构层次5 种元素：C、H、O、N、P 组成,3 种化合物；脱氧核糖、磷酸、4 种含氮碱基(A、G、C、T)组成,4 种基本单位；与含氮碱基A、G、C、T 相对应的四种脱氧核苷酸构成,DNA分子的一级结构；两条脱氧核苷酸聚合链构成,一定形式的空间结构；规则的双螺旋(右旋)结构 DNA 分子。如图2DNA 分子结构模型解读(1)DNA 分子中磷酸、脱氧核糖、碱基、脱氧核苷酸之间的数量比为1 111。(2)使碱基对中氢键打开的方法有：用解旋酶断裂，加热断裂。(3)除 DNA 末端的两个脱氧核糖外，其余每个脱氧核糖连接着2 个磷酸。每个DNA 片段中，游离的磷酸基团有2 个。(4)在 DNA 分子的一条单链中相邻的碱基A 与 T 通过“脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖”相连接。(5)若碱基对为n，则氢键数为2n3n；若已知A 有 m 个，则氢键数为3nm。(6)DNA 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。3DNA 分子的特性(1)相对稳定性：DNA 分子中磷酸和脱氧核糖交替连接的方式不变；两条链间碱基互补小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学配对的方式不变。(2)多样性：若不同生物DNA 分子中碱基对的数目相同，则其碱基对的排列顺序是千变万化的，例如某DNA 分子中有100 个碱基对，则其排列顺序有4100种。另外，不同的 DNA分子中碱基对的数目一般不同，其排列顺序就更加多种多样。(3)特异性：每种DNA 分子都有区别于其他DNA 的特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。例 1如图表示一个DNA 分子的片段，下列有关表述正确的是()A代表的物质中储存着遗传信息B不同生物的DNA 分子中的种类无特异性C转录时该片段的两条链都可作为模板链DDNA 分子中 A 与 T 碱基对含量越高，其结构越稳定1下列能正确表示DNA 片段的示意图是()A B C D 考点 2DNA 分子中的碱基计算的常用方法解题时先画出类似下面的简画，根据碱基互补配对原则，推知计算规律。(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%，即嘌呤之和嘧啶之和总碱基数 50%，AGTCAC TG(A T CG)50%，AGTGACTG1。(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，G1 C1G2C2(1、2 分别代表DNA 分子的两条链，下同)。小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学(4)一条链中互补的两种碱基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A1T1A1T1G1C1A2T2A2T2G2C2A TATGC，G1C1A1T1G1C1G2C2A2T2G2C2GCATGC。(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A1G1T1C1(或A1C1T1G1)K，则另一条链中A2G2T2C2(或A2C2T2G2)1K。1把握 DNA 结构的 3 个常考点2DNA 分子中有关碱基比例计算的解题步骤解 DNA 分子中有关碱基比例计算的试题时要分三步进行：(1)搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA 分子碱基的比例，还是占DNA 分子一条链上碱基的比例。(2)画一个 DNA 分子模式图，并在图中标出已知和所求的碱基。(3)根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。例 2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)一条链中(AC)/(T G)0.4，互补链中的此值是_。(4)一条链中(AT)/(C G)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。2DNA 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1 考点 3DNA 分子的复制及相关计算小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学1DNA 分子的复制(1)概念：以亲代DNA 为模板，合成子代DNA 的过程。(2)时间：真核生物DNA 分子复制时间为有丝分裂的间期或减数第一次分裂的间期。(3)场所：真核生物DNA 分子复制的场所：细胞核(主要场所)、线粒体、叶绿体；原核生物 DNA 分子复制的场所：拟核、细胞质(如质粒 DNA 的复制)；病毒 DNA 分子复制场所为宿主细胞。(4)真核生物DNA 分子复制过程需要的条件是模板、原料、酶和能量等。(5)过程(6)特点：边解旋边复制。(7)方式：半保留复制。(8)结果：形成两个完全相同的DNA 分子。(9)意义：将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。2DNA 复制过程中的数量关系DNA 复制为半保留复制，若将亲代DNA 分子复制n 代，其结构分析如下：(1)子代 DNA 分子数为2n个。含有亲代链的DNA 分子数为2 个。不含亲代链的DNA 分子数为(2n2)个。含子代链的DNA 分子数为 2n个。(2)子代脱氧核苷酸链数为2n1条。亲代脱氧核苷酸链数为2 条。新合成的脱氧核苷酸链数为(2n12)条。(3)消耗脱氧核苷酸数小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学若一亲代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(2n1)个。第 n 次复制所需该脱氧核苷酸数为m2n1个。1将含有15N 标记的 1 个 DNA 分子放在含有14N 的培养基中培养，复制n 次。(1)含14N 的 DNA 分子有 2n个，只含14N 的 DNA 分子有(2n 2)个，做题时看准是“含”还是“只含”。(2)子代 DNA 分子中，总链数为2n22n1条，模板链始终是2 条，做题时应看准是“DNA 分子数”，还是“链数”。2利用图示法理解细胞分裂与DNA 复制的相互关系此类问题可通过构建模型图解答，如图：这样来看，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 2 种情况是 2 个细胞是，1个细胞是，1 个细胞是；第 3 种情况是2个细胞是，另外 2 个细胞是。例 3DNA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？下面设计实验来证明DNA 的复制方式。实验步骤：小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学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，不同相对分子质量的DNA 分子将分布在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_。(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，同时肯定半保留复制；如果子代不能分出_密度两条带，则排除_，同时确定为_。3 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 复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。组别1 组2 组3 组4 组培养液中唯一氮源14NH4Cl 15NH4Cl 14NH4Cl 14NH4Cl繁殖代数多代多代一代两代培养产物A B B 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：(1)要得到 DNA 中的 N 全部被放射性标记的大肠杆菌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 分子的复制方式是_。(3)分析讨论若 B 的子代DNA 的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA 来自于 _，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_(选填“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 _，放射性强度发生变化的是_带。小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学若某次实验的结果中，B 的子代 DNA 的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA 单链中的N 中有少部分含 _。请根据下列关键词的提示，归纳构建本课时知识体系基因的概念基因的本质DNA 分子的结构DNA 分子的复制半保留复制边解旋边复制 随堂演练1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DNA 子链，该亲本双链DNA 连续复制两次后的产物是()2(2016 上海高考)在 DNA 分子模型的搭建实验中，若仅有订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含10 对碱基(A 有 6 个)的 DNA 双链片段，那么使用的订书钉个数为()A58 B78 C 82 D88 3STR 是 DNA 分子上以26 个核苷酸为单元重复排列而成的片段，单元的重复次数在不同个体间存在差异。现已筛选出一系列不同位点的STR 用作亲子鉴定，如7 号染色体有一个 STR 位点以“GA TA”为单元，重复714 次；X 染色体有一个STR 位点以“ATAG”为单元，重复11 15 次。某女性7 号染色体和X 染色体 DNA 的上述 STR 位点如图所示。下列叙述错误的是()第 3 题图A筛选出用于亲子鉴定的STR 应具有不易发生变异的特点小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学B为保证亲子鉴定的准确率，应选择足够数量不同位点的STR 进行检测C有丝分裂时，图中(GATA)8和(GATA)14分别分配到两个子细胞中D该女性的儿子X 染色体含有图中(ATAG)13的概率是1/2 4一个双链均被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。下列叙述不正确的是()A该 DNA 分子中含有氢键的数目为1.3104个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 的单链之比为17 D子代 DNA 分子中含32P 与只含31P 的分子数之比为13 5下列关于真核细胞DNA 复制的说法，正确的是()A新的子链由4 种脱氧核苷酸聚合而成，核苷酸的聚合过程需要DNA 连接酶B构成 DNA 子链的 4 种脱氧核苷酸聚合时，ATP 为降低反应活化能提供能量C以 DNA 两条脱氧核苷酸链为模板链合成子链时，4种碱基交替排列在分子内侧DDNA复制过程中若出现错误，生物出现的新性状既可能适应环境又可能不适应环境6(多选)如图为细胞内某基因(15N 标记)的结构示意图，A 占全部碱基的20%。下列说法错误的是()第 6 题图A维持该基因结构稳定的主要化学键有磷酸二酯键和氢键B在无变异条件下，该基因的碱基(CG)/(A T)的比值为5/2 C限制性核酸内切酶作用于部位，DNA 解旋酶作用于部位D将该基因置于14N 培养液中复制3 次后，含15N 的脱氧核苷酸链占1/4 7如图是某DNA 分子的局部结构示意图，请据图回答问题。第 7 题图(1)写出下列序号代表的结构的中文名称：_；_；_；_。(2)图中 DNA 片段中碱基对有_对，该 DNA 分子应有 _个游离的磷酸基。(3)从主链上看，两条单链方向_，从碱基关系看，两条单链_。(4)如果将14N 标记的细胞培养在含15N 标记的脱氧核苷酸的培养液中，此图所示的_(填图中序号)中可测到15N。若细胞在该培养液中分裂四次，该 DNA 分子小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学也复制四次，则得到的子代DNA 分子中含14N 的和只含15N 的比例为 _。(5)若该 DNA 分子共有a 个碱基，其中腺嘌呤有m 个，则该 DNA 分子复制4 次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为_个。