必修D(zhuǎn)NA的結(jié)構(gòu)復(fù)制以及基因與DNA的關(guān)系

1、年 級(jí)高二學(xué) 科生物版 本人教新課標(biāo)版課程標(biāo)題必修二 第三章 第24節(jié) DNA的結(jié)構(gòu)、復(fù)制以及基因與DNA的關(guān)系編稿老師馬學(xué)春一校黃楠二校林卉審核于泗勇一、學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1. 掌握DNA分子的基本單位、核苷酸的種類、堿基的種類、元素的種類；DNA分子的平面結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)；堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。2. 概述DNA分子的復(fù)制。3. 說明基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)：DNA分子結(jié)構(gòu)；DNA分子復(fù)制的條件、過程和特點(diǎn)；基因與DNA的關(guān)系，DNA分子的多樣性和特異性。難點(diǎn)：DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)；DNA分子復(fù)制的過程；遺傳信息多樣性的基礎(chǔ)。三、考點(diǎn)分析：內(nèi)容要求DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)D

2、NA中遺傳信息的多樣性基因與DNA的關(guān)系DNA分子復(fù)制的過程在高考中，常將DNA分子的結(jié)構(gòu)與細(xì)胞分裂、變異等內(nèi)容綜合在一起出題考查，這種方式是對(duì)DNA知識(shí)考查的新方向。但考查的基礎(chǔ)仍然是分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，及DNA分子復(fù)制過程中的原料等知識(shí)。同學(xué)應(yīng)該注重基礎(chǔ)，深入理解，以不變應(yīng)萬變是化解難度、解決問題的關(guān)鍵。一、DNA分子的結(jié)構(gòu)：1. 兩條長(zhǎng)鏈反向平行盤繞形成規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)（1）兩條長(zhǎng)鏈反向平行。（2）外側(cè)為脫氧核糖與磷酸交替排列，形成基本骨架。（3）內(nèi)部為堿基互補(bǔ)配對(duì)。堿基之間的配對(duì)方式：A與T配對(duì)，G與C配對(duì)。（AT、GC，且AT間兩個(gè)氫鍵連接，CG間三個(gè)氫鍵連接）2. 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：穩(wěn)定性：D

3、NA分子的兩條長(zhǎng)鏈上的脫氧核糖與Pi交替排列的順序和兩條長(zhǎng)鏈之間堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式是穩(wěn)定不變的，從而導(dǎo)致了DNA分子的穩(wěn)定性。多樣性：DNA分子中的堿基相互配對(duì)原則不變，但堿基對(duì)的排列順序千變?nèi)f化（例：一個(gè)最短的DNA分子大約有4000個(gè)堿基對(duì)，這些堿基對(duì)可能的排列方式就有種），構(gòu)成了DNA分子的多樣性。特異性：每個(gè)DNA分子都具有特定的堿基排列順序，這就構(gòu)成了DNA分子的特異性。二、DNA分子的復(fù)制：以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。1. 時(shí)間：細(xì)胞有絲分裂和減數(shù)第一次分裂前的間期2. 場(chǎng)所：細(xì)胞核（主要）、線粒體、葉綠體3. 條件：（1）模板：DNA的兩條母鏈（2）原料：四種脫氧核苷

4、酸（3）能量（ATP）（4）酶：解旋酶、DNA聚合酶4. 過程：解旋：在ATP供能、解旋酶的作用下，DNA分子兩條長(zhǎng)鏈的氫鍵斷裂，螺旋雙鏈解開，這一過程叫做解旋。解開的兩條單鏈叫母鏈（模板鏈）。合成互補(bǔ)子鏈：以解開的每一段母鏈為模板，以周圍環(huán)境中游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，在有關(guān)酶的作用下，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一段子鏈。子、母鏈結(jié)合盤繞形成新DNA分子：在DNA聚合酶的作用下，隨著解旋過程的進(jìn)行，新合成的子鏈不斷地延伸，同時(shí)每條子鏈與其對(duì)應(yīng)的母鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)，從而各自形成一個(gè)新的DNA分子，1個(gè)DNA分子2個(gè)完全相同的DNA分子。5. 特點(diǎn)：邊解旋邊復(fù)制；半保留復(fù)制。

5、6. 意義：DNA通過復(fù)制，使遺傳信息從親代傳給了子代，從而保證了物種的相對(duì)穩(wěn)定性，保持了遺傳信息的連續(xù)性，使種族得以延續(xù)。三、基因與DNA1. 基因：有遺傳效應(yīng)的DNA片段，每個(gè)基因含有成百上千個(gè)脫氧核苷酸。2. 基因與DNA等的位置關(guān)系：染色體是基因的主要載體，每個(gè)染色體含有一個(gè)DNA分子，每個(gè)DNA分子含有多個(gè)基因，基因在染色體上呈直線形排列。3. 遺傳信息：基因的脫氧核苷酸的排列順序代表遺傳信息。4. DNA分子的多樣性和特異性多樣性：DNA分子堿基對(duì)的排列順序千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子的多樣性。 特異性：每一個(gè)DNA分子的堿基對(duì)都有其特定的排列順序，這種特定的排列順序包含著特定的遺傳

6、信息，從而使DNA分子具有特異性。知識(shí)點(diǎn)一：基因與DNA的關(guān)系例1. 豌豆的高莖基因（D）與矮莖基因（d）的根本區(qū)別是 A. 分別控制顯性和隱性性狀 B. 所含的核苷酸種類不同C. 脫氧核苷酸的排列順序不同 D. 在染色體上的位置不同思路分析：D與d為一對(duì)等位基因，處于同一對(duì)同源染色體的相同位置，控制一對(duì)相對(duì)性狀，其根本區(qū)別在于兩個(gè)基因的遺傳信息不同，即脫氧核苷酸的排列順序不同。答案：C解題后的思考：這道題目考查的知識(shí)點(diǎn)是：D與d為等位基因，分別控制顯、隱性性狀 基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。例2：在某生物細(xì)胞DNA分子的堿基中，腺嘌呤的分子數(shù)占18，那么鳥嘌呤的分子數(shù)占（ ）A. 9 B.

7、18C. 32%D. 36思路分析：A占18%，所以T占18%，根據(jù)G CAT1，且GC可知，G占32%答案：C解題后的思考：在雙鏈DNA分子中，堿基之間遵循AT、CG的關(guān)系，所以，在已知某堿基的百分含量，求其他堿基的百分含量時(shí)，可用：AT，GC，AGTC50%的公式來求出。例3：假如有一雙鏈DNA分子的鳥嘌呤占整個(gè)DNA堿基的27%.測(cè)得這個(gè)DNA分子一條鏈上的腺嘌呤占這條鏈堿基的28%，那么另一條鏈上的腺嘌呤，占該鏈堿基的比例是（ ）A. 9% B. 18% C. 23% D. 24%思路分析：假設(shè)每條鏈上有100個(gè)堿基，設(shè)為a鏈和b鏈，根據(jù)題意，雙鏈上A1（GC）/223%。A占a鏈的2

8、8%，所以，A占雙鏈DNA分子（ab）的14%。b鏈上的A占DNA雙鏈堿基數(shù)23%14%9%，則A鏈占一條單鏈的比例是2×9%18%。答案：B解題后的思考：若在堿基求解題目中，已知條件只涉及比例，可以采用特殊值法使問題簡(jiǎn)化。小結(jié)：在做有關(guān)DNA分子結(jié)構(gòu)的習(xí)題時(shí)，同學(xué)們應(yīng)做到：（1）熟練繪出DNA平面結(jié)構(gòu)圖，確認(rèn)各基因間的連接關(guān)系；（2）熟練掌握由“AT、CG”原則所推導(dǎo)出的一系列數(shù)量關(guān)系。 知識(shí)點(diǎn)二：DNA的復(fù)制例1：將大腸桿菌置于含的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時(shí)間，然后把 DNA被完全標(biāo)記的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到只含的普通培養(yǎng)基中培養(yǎng)，使其繁殖兩代，則它們的 DNA中含的鏈與含的鏈的比是（ ）A.

9、3：1 B. 2：1 C. 1：1 D. 7：l思路分析：1. 大腸桿菌只有一個(gè)DNA分子2. 雙鏈DNA分子具有半保留復(fù)制特點(diǎn)。被標(biāo)記的DNA利用含的氮源復(fù)制時(shí)，根據(jù)半保留復(fù)制的特點(diǎn)，新形成的2個(gè)DNA分子上應(yīng)各有一條含的鏈和一條含的鏈，在以后的復(fù)制中，除了來自親代的兩條模板鏈含外，新鏈都是含的鏈。4個(gè)新個(gè)體，共有4個(gè)DNA分子8條單鏈，其中2條含，6條含，鏈：鏈3：1答案：A解題后的思考：DNA復(fù)制的過程是，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則進(jìn)行的，形成新鏈的原料來自培養(yǎng)基，親代DNA中的兩條鏈在各次復(fù)制中一直被保留。例2：某個(gè)DNA片段由500對(duì)堿基組成，AT占?jí)A基總數(shù)的34%，若該DNA片段復(fù)制2次

10、，共需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸分子的個(gè)數(shù)為（ ）A. 330 B. 660 C. 990 D. 1320思路分析：由A%17% 推出 C%33%。所以親代DNA分子中C1000×33%330個(gè)，復(fù)制2次得到4個(gè)相同的DNA，需要（41）×330990個(gè)游離的胞嘧啶脫氧核苷酸。答案：C解題后的思考：解決需要游離核苷酸個(gè)數(shù)的問題時(shí)，需要明確：1. DNA復(fù)制時(shí)分別以兩條母鏈做模板，游離的脫氧核苷酸作原料；2. DNA復(fù)制遵循AT、CG的原則；3. 復(fù)制的結(jié)果是得到完全相同的新DNA。例3：1個(gè)DNA2個(gè)DNA，這兩個(gè)攜帶完全相同遺傳信息的DNA分子彼此分離發(fā)生在 （ ） A. 細(xì)

11、胞分裂間期 B. 減數(shù)第一次分裂后期 C. 減數(shù)第一次分裂后期和有絲分裂后期 D. 減數(shù)第二次分裂后期和有絲分裂后期思路分析：間期復(fù)制后的DNA分子與蛋白質(zhì)結(jié)合為姐妹染色單體。其后，DNA分子隨著單體的分離而分離。 答案：D解題后的思考：明確DNA位于染色體上，一條染色體上有一個(gè)DNA。小結(jié)：DNA的復(fù)制：（1）發(fā)生于細(xì)胞分裂的間期 （2）隨姐妹染色單體的分離而分離（3）子代中除親代的模板鏈外，其余的鏈均由細(xì)胞內(nèi)游離的脫氧核苷酸連接而成。一、將一個(gè)被15N標(biāo)記的DNA分子轉(zhuǎn)移到含14 N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)n代。1. DNA分子數(shù)（1）子代DNA分子總數(shù)2n個(gè) （2）含15N的DNA分子數(shù)2個(gè)（3）

12、含14N的DNA分子數(shù)2n個(gè) 2. 脫氧核苷酸鏈數(shù)（1）子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)2×2n條 （2）含15N的脫氧核苷酸鏈數(shù)2條（3）含14N的脫氧核苷酸鏈數(shù)（2×2n2）條3. 消耗的游離脫氧核苷酸數(shù)設(shè)親代DNA分子中含有某種脫氧核苷酸a個(gè)，則：經(jīng)過n次復(fù)制，共需消耗游離的該脫氧核苷酸a·（2n1）個(gè)。二、脫氧核苷酸、基因、DNA和染色體的關(guān)系四種物質(zhì)的范圍依次增大（1）成百上千個(gè)脫氧核苷酸組成基因；（2）許多基因及一些沒有遺傳效應(yīng)的DNA片段組成DNA；（3）DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合形成染色體。三、同一個(gè)體的不同類型的細(xì)胞含有相同的基因，因?yàn)樗鼈兪怯赏粋€(gè)受精卵

13、經(jīng)有絲分裂后形成的。一、預(yù)習(xí)新知：基因的表達(dá)二、預(yù)習(xí)點(diǎn)撥探究任務(wù)一：基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成【反思】基因控制蛋白質(zhì)合成的過程和原理。探究任務(wù)二：基因與性狀的關(guān)系【反思】細(xì)胞的基因組成一樣，但為什么形態(tài)不一樣？（答題時(shí)間：45分鐘）1、脫氧核糖核酸的基本組成單位是 （ ）A. 核苷酸 B. 氨基酸C. 核糖核苷酸 D. 脫氧核苷酸2、下圖中能正確表示1個(gè)脫氧核苷酸的是 （ ）*3、人體中，由A、T、G 3種堿基構(gòu)成的核苷酸共有 （ ）A. 2種 B. 4種 C. 5種 D. 8種 4、決定DNA遺傳特異性的是 （ ）A. 脫氧核苷酸鏈上磷酸和脫氧核糖的排列特點(diǎn)B. 嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù)的比值C. 堿基

14、互補(bǔ)配對(duì)原則D. 每種DNA分子都具有獨(dú)特的堿基數(shù)目和排列順序5、有1對(duì)氫鍵連接的脫氧核苷酸，已查明它的結(jié)構(gòu)中含有1個(gè)腺嘌呤，則它的其他組成成分應(yīng)是（ ）A. 3個(gè)磷酸、3個(gè)脫氧核糖和1個(gè)胸腺嘧啶 B. 2個(gè)磷酸、2個(gè)脫氧核糖和1個(gè)胞嘧啶C. 2個(gè)磷酸、2個(gè)脫氧核糖和1個(gè)胸腺嘧啶D. 2個(gè)磷酸、2個(gè)脫氧核糖和1個(gè)尿嘧啶6、下圖所示是DNA分子中脫氧核苷酸的配對(duì)連接方式，其中正確的是 （ ）7、由120個(gè)堿基組成的DNA分子片段，可因其堿基對(duì)組成和排序的不同而攜帶不同的遺傳信息，其種類數(shù)最多可達(dá) （ ）A. 4120 B. 1204 C. 460 D. 604*8、已知某生物堿基的組成是嘌呤堿基

15、占58%，嘧啶堿基占42%，則此生物不可能是（ ）A. T2噬菌體B. 細(xì)菌C. 煙草花葉病毒D. 酵母菌或人9、噬菌體、煙草花葉病毒、煙草體內(nèi)核苷酸的種類，依次是 （ ）A. 4、4、4 B. 4、4、8 C. 4、8、8 D. 8、8、810、下列有關(guān)DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)中堿基對(duì)特征的表述，錯(cuò)誤的是 （ ）A. 兩條主鏈上的對(duì)應(yīng)堿基以氫鍵連接成對(duì) B. 配對(duì)堿基的互補(bǔ)關(guān)系為AG，TCC. 各個(gè)堿基對(duì)的平面之間呈平行關(guān)系 D. 堿基對(duì)排列在雙螺旋的內(nèi)側(cè)11. 若一個(gè)雙鏈DNA分子的一條鏈中的堿基比為，則其互補(bǔ)鏈中和整個(gè)DNA分子中同樣的堿基比分別是（ ）A. 0.2和0.2 B. 5和5 C

16、. 0.2和1 D. 5和1*12、下列有關(guān)基因的敘述，錯(cuò)誤的是（多選）A. 基因是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位和功能單位B. 細(xì)胞的每條染色體上有絲分裂的各個(gè)時(shí)期含有相同數(shù)量的基因C. 每個(gè)DNA分子上都有許多個(gè)基因，基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段D. 基因全部位于細(xì)胞核中*13、某DNA分子的一條單鏈中，A占20%，T占30%，則該DNA分子中的C占全部堿基的（ ）A. 50% B. 25% C. 20% D. 30%14、如果將大腸桿菌的DNA分子用標(biāo)記，然后將大腸桿菌移入培養(yǎng)基上連續(xù)培養(yǎng)。從分析得知，第一代大腸桿菌DNA儲(chǔ)存的遺傳信息與親代大腸桿菌DNA儲(chǔ)存的遺傳信息完全相同，其原因

17、是_。若連續(xù)培養(yǎng)三代，此時(shí)，含標(biāo)記的DNA分子約占大腸桿菌DNA分子總量的多少？其原因是什么？15、已知在DNA分子的一條單鏈中 m，求：（1）在另一互補(bǔ)鏈中這種比例是_；這個(gè)比例關(guān)系在整個(gè)DNA分子中是_。（2）當(dāng)在一條單鏈中n時(shí)；在另一互補(bǔ)鏈中這種比例是_；這個(gè)比例關(guān)系在整個(gè)DNA分子中是_。16、下圖表示某大腸桿菌DNA分子結(jié)構(gòu)的片段：（1）圖中1表示 ，3表示 。1、2、3結(jié)合在一起的結(jié)構(gòu)叫 。（2）3有 種，若3為堿基A，則4為堿基_；若3為堿基C，則4為_。（3）DNA分子中的3與4是通過 連接起來的。（4）在菠菜的葉肉細(xì)胞中，含有DNA的細(xì)胞結(jié)構(gòu)有_。（5）圖中脫氧核苷酸的數(shù)量是

18、_個(gè)，堿基對(duì)有_對(duì)。（6）如果將細(xì)胞培養(yǎng)在含32P的培養(yǎng)液中，圖中部位_（填序號(hào)）可測(cè)到32P。如果將細(xì)胞培養(yǎng)在含15N的培養(yǎng)液中，圖中部位_（填序號(hào)）可測(cè)到15N。17、32P和31P的化學(xué)性質(zhì)幾乎相同，都可參與DNA分子的合成，但32P比31P質(zhì)量大。現(xiàn)將某哺乳動(dòng)物的細(xì)胞放在含31P的培養(yǎng)基中，連續(xù)培養(yǎng)數(shù)代后得到G0代細(xì)胞。然后將G0代細(xì)胞移至含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經(jīng)過第一次、第二次細(xì)胞分裂后，分別得到G1和G2代細(xì)胞。再?gòu)腉0、G1、G2代細(xì)胞中提取DNA，由于DNA分子質(zhì)量不同，經(jīng)密度梯度離心后得到如下圖的結(jié)果。若、分別表示輕、中、重3種DNA分子的位置，請(qǐng)回答：（1）G0、G1、G2三代DNA分子離心后的試管分別是圖中的：G0_，G1_，G2_。（2）G2在、三條帶中DNA數(shù)的比例是_。（3）圖中、兩條帶中DNA分子所含的同位素磷分別是：條帶含_，條帶含_。（4）上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明