分子结构和复制及基因的本质.pptx
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1、考纲点击考纲点击1、DNA分子结构的主要特点。分子结构的主要特点。2、基因的概念。、基因的概念。3、DNA分子的复制。分子的复制。考向预测考向预测 主要针对主要针对DNADNA分子的结构出一些计算题,针对分子的结构出一些计算题,针对DNADNA分子复制的特点出一些判断性题、针对基因与遗传的基分子复制的特点出一些判断性题、针对基因与遗传的基本规律、与本规律、与DNADNA的关系、与染色体的关系、与性状的关的关系、与染色体的关系、与性状的关系等出一些选择题及一些综合题,所以系等出一些选择题及一些综合题,所以20142014年这一部分年这一部分仍可能是出题的热点。仍可能是出题的热点。1.(20121
2、.(2012江苏江苏T2C)T2C)沃森和克里克提出在沃森和克里克提出在DNADNA双螺旋结构中嘧啶数双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数。不等于嘌呤数。()()【分析分析】沃森和克里克在提出沃森和克里克在提出DNADNA双螺旋结构时的依据是双螺旋结构时的依据是A A和和T T的含量总是相等,的含量总是相等,G G和和C C的含量也相等。的含量也相等。2.2.构成基因的碱基总数与构成基因的碱基总数与DNADNA分子的碱基总数相等。分子的碱基总数相等。()()【分析分析】基因是具有遗传效应的基因是具有遗传效应的DNADNA片段,片段,DNADNA中还含有非基中还含有非基因片段,无论基因片段还是非基因片
3、段均是由碱基组成的,因因片段,无论基因片段还是非基因片段均是由碱基组成的,因此,此,DNADNA分子中的碱基总数多于基因中的碱基总数。分子中的碱基总数多于基因中的碱基总数。3.DNA3.DNA复制就是基因表达的过程。复制就是基因表达的过程。()()【分析分析】DNADNA复制是以亲代复制是以亲代DNADNA为模板,合成子代为模板,合成子代DNADNA的过程,的过程,而基因表达是指基因指导蛋白质合成的过程。而基因表达是指基因指导蛋白质合成的过程。4.DNA4.DNA的复制有可能出现的复制有可能出现“差错差错”。()()【分析分析】在在DNADNA复制过程中,脱氧核苷酸序列具有相对稳复制过程中,脱
4、氧核苷酸序列具有相对稳定性,但也可能发生差错,即发生碱基对的增添、缺失和替定性,但也可能发生差错,即发生碱基对的增添、缺失和替换换基因突变。这种稳定性与可变性的统一,是生物遗传基因突变。这种稳定性与可变性的统一,是生物遗传和变异的物质基础和根本原因。和变异的物质基础和根本原因。5.DNA5.DNA复制遵循碱基互补配对原则,新合成的两条子链形成新复制遵循碱基互补配对原则,新合成的两条子链形成新的的DNADNA双链。双链。()()【分析分析】DNADNA分子的复制方式为半保留复制,是边解旋边分子的复制方式为半保留复制,是边解旋边复制,所以子代复制,所以子代DNADNA分子中包含一条母链和一条子链。
5、分子中包含一条母链和一条子链。考点一考点一 DNADNA分子的结构分子的结构1.DNA1.DNA分子的组成分子的组成分别是什么物质?分别是什么物质?AAAAAAT TT TT TGGGGGGGGCCCCCCAAT TCC(1 1)DNADNA分子是由两条链组分子是由两条链组成的,两条链按成的,两条链按反方向平行反方向平行方式盘旋成双螺旋的。方式盘旋成双螺旋的。(2 2)DNADNA分子中的脱氧核糖分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外和磷酸交替连接,排列在外侧,构成侧,构成基本骨架基本骨架;碱基在;碱基在内侧内侧。(3 3 3 3)两条链上的碱基通过)两条链上的碱基通过)两条链上的碱基通过)
6、两条链上的碱基通过氢键连结起来,并且配对有氢键连结起来,并且配对有氢键连结起来,并且配对有氢键连结起来,并且配对有一定的规律,形成碱基对,一定的规律,形成碱基对,一定的规律,形成碱基对,一定的规律,形成碱基对,且遵循碱基互补配对原则。且遵循碱基互补配对原则。且遵循碱基互补配对原则。且遵循碱基互补配对原则。2、DNA双螺旋结构的主要特点注:注:DNADNA分子的结构分子的结构(1)(1)氢键:配对的碱基间形成碱基对,通过氢键相连,氢键:配对的碱基间形成碱基对,通过氢键相连,可用可用DNADNA解旋酶断裂,也可用高温断裂。解旋酶断裂,也可用高温断裂。G G与与C C形成三形成三个氢键,个氢键,A
7、A与与T T只形成两个氢键。氢键越多,结合力越只形成两个氢键。氢键越多,结合力越强。强。G G和和C C的含量越多,的含量越多,DNADNA的结构就越稳定。的结构就越稳定。(2)(2)磷酸二酯键:连接磷酸二酯键:连接磷酸和相邻脱氧核苷酸的脱氧磷酸和相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖核糖的化学键,可用限制酶切断,可用的化学键,可用限制酶切断,可用DNADNA连接酶或连接酶或DNADNA聚合酶连接。聚合酶连接。(3)(3)每个每个DNADNA片段中有片段中有2 2个个游离的磷酸基团,而且在整游离的磷酸基团,而且在整个个DNADNA分子中磷酸、脱氧核糖和含氮碱基三者的数目分子中磷酸、脱氧核糖和含氮碱基三者的数
8、目相等。相等。【高考警示高考警示】(1)DNA(1)DNA的水解产物根据水解程度的不同而不同,彻底水解产的水解产物根据水解程度的不同而不同,彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和四种含氮碱基,初步水解产物是四种物是磷酸、脱氧核糖和四种含氮碱基,初步水解产物是四种脱氧核苷酸。脱氧核苷酸。(2)(2)案例:在案例:在DNADNA分子的分子的一条单链一条单链中,相邻的碱基中,相邻的碱基A A与与T T通过什通过什么连接?么连接?正确答案:正确答案:-脱氧核糖脱氧核糖-磷酸磷酸-脱氧核糖脱氧核糖-错误答案:氢键。分析:受思维定式的影响,未注意错误答案:氢键。分析:受思维定式的影响,未注意“一条一条单链中,相邻
9、的碱基单链中,相邻的碱基A A与与T T”,看到,看到A A与与T T的连接就认为是氢键,的连接就认为是氢键,实际上实际上DNADNA分子两条单链上的碱基分子两条单链上的碱基A A与与T T通过氢键连接,一条单通过氢键连接,一条单链中相邻的碱基链中相邻的碱基A A与与T T通过通过“-脱氧核糖脱氧核糖-磷酸磷酸-脱氧核糖脱氧核糖-”连连接。接。3.DNA3.DNA分子的结构特点分子的结构特点(1)(1)稳定性:稳定性:DNADNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变;两条链间碱基互补配对的方式不变。式不变;两条链间碱基互补配对的方式不变。(2)(2)多样性:多样性:D
10、NADNA分子中碱基的排列顺序多种多样。分子中碱基的排列顺序多种多样。(3)(3)特异性:每种特异性:每种DNADNA有别于其他有别于其他DNADNA的特定的碱的特定的碱基排列顺序。基排列顺序。4 4、DNADNA的功能:的功能:携带遗传信息(携带遗传信息(DNADNA分子中的碱基对分子中的碱基对的排列顺序代表遗传信息)。的排列顺序代表遗传信息)。【典例典例1 1】下图为下图为DNADNA分子部分分子部分结构示意图,以下叙述正确的结构示意图,以下叙述正确的是是()()A.DNAA.DNA的稳定性与的稳定性与有关,生有关,生物体内物体内DNADNA解旋酶、解旋酶、RNARNA聚合酶、聚合酶、DN
11、ADNA聚合酶、逆转录酶等可以断开聚合酶、逆转录酶等可以断开B.B.是一个胞嘧啶脱氧核苷酸是一个胞嘧啶脱氧核苷酸C.DNAC.DNA连接酶可催化连接酶可催化或或键形成键形成D.AD.A链、链、B B链的方向相反,骨架是磷酸和脱氧核糖链的方向相反,骨架是磷酸和脱氧核糖D D【互动探究互动探究】(1)DNA(1)DNA复制时需要的酶至少有哪两种?复制时需要的酶至少有哪两种?提示:提示:解旋酶和解旋酶和DNADNA聚合酶。解旋酶使双链聚合酶。解旋酶使双链DNADNA解旋,解旋,DNADNA聚聚合酶使脱氧核苷酸连接在一起。合酶使脱氧核苷酸连接在一起。(2)DNA(2)DNA分子的特异性由什么决定?分子
12、的特异性由什么决定?提示:提示:碱基的排列顺序。碱基的排列顺序代表遗传信息。碱基的排列顺序。碱基的排列顺序代表遗传信息。5、DNA有关碱基数量的计算:有关碱基数量的计算:通过观察通过观察DNA的结构我们可以发现:的结构我们可以发现:A只能与只能与T配对,配对,G只能与只能与C配对,所以配对,所以A=T,G=C。两个式子相加得:两个式子相加得:A+G=T+C,即嘌呤数之和等于嘧啶数之和。即嘌呤数之和等于嘧啶数之和。同理可得:同理可得:A+C=T+G,即不互补的嘌呤数与嘧啶数之和相等即不互补的嘌呤数与嘧啶数之和相等。现学现用现学现用:某某DNA分子的碱基中,分子的碱基中,G的分子数的分子数占占22
13、%,那么,那么T的分子数占()的分子数占()A、11%B、22%C、28%D、44%解析:解析:GT50%,T50%22%28%CDNA是由两条脱氧核苷酸链组成的,是由两条脱氧核苷酸链组成的,第一条链的第一条链的A与第二条链的与第二条链的T互补配对,互补配对,因此:因此:A1=T2同理:同理:T1=A2 G1=C2 C1=G2所以:所以:A1+T1=A2+T2=1/2(A+T)G1+C1=G2+C2=1/2(G+C)因此:因此:(A1+T1)/(G1+C1)=(T2+A2)/(C2+G2)(A1+G1)/(T1+C1)=(T2+C2)/(A2+G2)(A1+C1)/(G1+T1)=(T2+G2
14、)/(C2+A2)【例例2 2】从某生物组织中提取从某生物组织中提取DNADNA进行分析,其中鸟进行分析,其中鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46%46%,又知该,又知该DNADNA分子的一条链分子的一条链(H(H链链)所含的碱基中所含的碱基中28%28%是腺嘌呤,是腺嘌呤,24%24%是胞嘧啶,则与是胞嘧啶,则与H H链相对应的另一条链中,腺嘌呤、链相对应的另一条链中,腺嘌呤、胞嘧啶分别占该链全部碱基数的胞嘧啶分别占该链全部碱基数的()()A.26%A.26%、22%B.24%22%B.24%、28%28%C.14%C.14%、11%D.11%11%D.11%、
15、14%14%A A【方法归纳方法归纳】根据双链根据双链DNADNA分子中分子中A=TA=T,G=CG=C,图示如下:,图示如下:链链 A AG GC CT TT TC CC Cm m 链链 T TC CG GA AA AG GG Gm m则:则:(1)(1)A A=T=TT T=A=AG G=C=CC C=G=G(A+T)(A+T)=(A+T)=(A+T)=(A+T)=(A+T)双链双链(G+C)(G+C)=(G+C)=(G+C)=(G+C)=(G+C)双链双链简记为简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。(2)(2)(3)(3)设设 =n=
16、n,则,则且以且以链为模板合成的链为模板合成的RNARNA中中 。简记为简记为“DNADNA两互补链中,不配对的两碱基之和的比两互补链中,不配对的两碱基之和的比值乘积为值乘积为1 1”。(4)(4)在一个双链在一个双链DNADNA分子中,某碱基占碱基总数的百分子中,某碱基占碱基总数的百分数等于每条链中该碱基所占比例的平均值。分数等于每条链中该碱基所占比例的平均值。即即【变式训练变式训练】1 1、已知某双链已知某双链DNADNA分子中,分子中,G G与与C C之和之和占全部碱基总数的占全部碱基总数的34%34%,其一条链中的,其一条链中的T T与与C C分别占该分别占该链碱基总数的链碱基总数的3
17、2%32%和和18%18%,则在它的互补链中,则在它的互补链中,T T和和C C分分别占该链碱基总数的别占该链碱基总数的()()A.34%A.34%和和16%B.34%16%B.34%和和18%18%C.16%C.16%和和34%D.32%34%D.32%和和18%18%A A2、DNA的一条单链中的一条单链中AT/GC0.4,上述比例,上述比例在其补单链和整个在其补单链和整个DNA分子中分别是()分子中分别是()A、04和和0.6 B、2.5和和1 C、0.4和和0.4D、0.6和和1C考点考点 二二 DNADNA的复制的复制1.DNA1.DNA分子的复制分子的复制(以真核细胞为例以真核细胞
18、为例)2.DNA2.DNA复制的有关计算复制的有关计算DNADNA复制为半保留复制,若将亲代复制为半保留复制,若将亲代DNADNA分子复制分子复制n n代,代,其结果分析如下:其结果分析如下:(1)(1)子代子代DNADNA分子数为分子数为2 2n n个。个。含有亲代链的含有亲代链的DNADNA分子数为分子数为2 2个。个。不含亲代链的不含亲代链的DNADNA分子数为分子数为(2(2n n-2)-2)个。个。含子代链的含子代链的DNADNA有有2 2n n个。个。(2)(2)子代脱氧核苷酸链数为子代脱氧核苷酸链数为2 2n+1n+1条。条。亲代脱氧核苷酸链数为亲代脱氧核苷酸链数为2 2条。条。
19、新合成的脱氧核苷酸链数为新合成的脱氧核苷酸链数为(2(2n+1n+1-2)-2)条。条。(3)(3)消耗的脱氧核苷酸数。消耗的脱氧核苷酸数。若一亲代若一亲代DNADNA分子含有某种脱氧核苷酸分子含有某种脱氧核苷酸m m个,经过个,经过n n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m(2m(2n n-1)-1)个。个。第第n n次复制所需该脱氧核苷酸数为次复制所需该脱氧核苷酸数为m2m2n-1n-1个。个。【思维拓展思维拓展】(1)(1)生物体中生物体中DNADNA分子复制的场所:分子复制的场所:凡是细胞内有凡是细胞内有DNADNA的地方均可复制,总结如下:的地方均可复制,总
20、结如下:真核生物:细胞核真核生物:细胞核(主要场所主要场所)、叶绿体、线粒体、叶绿体、线粒体 原核生物:拟核、细胞质原核生物:拟核、细胞质(如质粒的复制如质粒的复制)DNA DNA病毒:宿主细胞内病毒:宿主细胞内(2)(2)外界条件对外界条件对DNADNA复制的影响:复制的影响:因为在因为在DNADNA复制的过程中需要酶的催化作用和复制的过程中需要酶的催化作用和ATPATP供能,供能,所以凡是影响酶活性和影响细胞呼吸的因素都会影响所以凡是影响酶活性和影响细胞呼吸的因素都会影响DNADNA的复制。的复制。【典例典例3 3】如图为真核细胞如图为真核细胞DNADNA复制过程模式图,下列复制过程模式图
21、,下列分析错误的是分析错误的是()()A.A.酶酶能使能使DNADNA双链的配对碱双链的配对碱基之间的氢键断开基之间的氢键断开B.B.图中可体现出边解旋边复制图中可体现出边解旋边复制及半保留复制的特点及半保留复制的特点C.C.在复制完成后,甲、乙可在在复制完成后,甲、乙可在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期分开有丝分裂后期和减数第二次分裂后期分开D.D.若该若该DNADNA分子中复制前有分子中复制前有1 0001 000个碱基对,其中个碱基对,其中A A 200200个,则图示过程完成共需原料个,则图示过程完成共需原料C 300C 300个个D D【变式训练变式训练】用用1515N N标记含有标
22、记含有100100个碱基对的个碱基对的DNADNA分分子,其中有胞嘧啶子,其中有胞嘧啶6060个,该个,该DNADNA分子在含分子在含1414N N的培的培养基中连续复制养基中连续复制4 4次。其结果不可能的是次。其结果不可能的是()()A.A.含有含有1515N N的的DNADNA分子占分子占1/81/8B.B.含有含有1414N N的的DNADNA分子占分子占7/87/8C.C.消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600600个个D.D.产生了产生了1616个个DNADNA分子分子B B 染色体、染色体、DNADNA、基因和脱氧核苷酸的关系、基因和脱氧核苷酸的关系1.1.四
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- 分子结构 复制 基因 本质
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