必修②DNA分子的結(jié)構(gòu)復(fù)制與基因的本質(zhì)

必修②DNA分子的結(jié)構(gòu)復(fù)制與基因的本質(zhì)第1頁/共62頁第2頁/共62頁一、DNA分子的結(jié)構(gòu)[判斷正誤]1．DNA的兩條核糖核苷酸鏈反向平行盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。(×)2．DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的基本骨架是由脫氧核糖和磷酸交替連接而成的。 (√)3．兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對(duì)。 (√)4．DNA上堿基對(duì)的形成遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，即A＝U，G＝C。 (×)第3頁/共62頁二、DNA分子的復(fù)制[填表]時(shí)間

間期和

間期場所主要發(fā)生在

中條件模板：

原料：游離的4種

能量：

酶：

等原則堿基互補(bǔ)配對(duì)原則有絲分裂的減數(shù)第一次分裂細(xì)胞核DNA的兩條鏈脫氧核苷酸ATP解旋酶、DNA聚合酶第4頁/共62頁過程解旋―→合成

子鏈―→形成子代DNA分子特點(diǎn)①

②

復(fù)制結(jié)果1個(gè)DNA分子―→2個(gè)子代DNA分子意義確保了親子代之間

的連續(xù)性互補(bǔ)邊解旋邊復(fù)制半保留遺傳信息第5頁/共62頁三、基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段[判斷正誤]1．構(gòu)成基因的堿基總數(shù)與DNA分子的堿基總數(shù)相等。 (×)2．基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。 (√)3．不同DNA分子攜帶遺傳信息不同的根本原因在于堿基排列順序不同。 (√)4．DNA的多樣性主要取決于堿基排列順序的多樣性。 (√)第6頁/共62頁第7頁/共62頁1．結(jié)構(gòu)層次第8頁/共62頁第9頁/共62頁第10頁/共62頁第11頁/共62頁1．DNA分子中的有關(guān)數(shù)量關(guān)系(1)DNA分子中，脫氧核苷酸數(shù)∶脫氧核糖數(shù)∶磷酸數(shù)∶含氮堿基數(shù)＝1∶1∶1∶1。(2)配對(duì)的堿基，A與T之間形成2個(gè)氫鍵，G與C之間形成3個(gè)氫鍵，C—G對(duì)占比例越大，DNA結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。(3)每條脫氧核苷酸鏈上都只有一個(gè)游離的磷酸基，因此DNA分子中含有2個(gè)游離的磷酸基。第12頁/共62頁第13頁/共62頁第14頁/共62頁1．如圖為DNA分子的結(jié)構(gòu)示意，對(duì)該圖的正確描述是(

)第15頁/共62頁A．②和③相間排列，構(gòu)成了DNA分子的基本骨架B．①②③構(gòu)成胞嘧啶脫氧核苷酸C．當(dāng)DNA復(fù)制時(shí)，DNA連接酶催化④的形成D．DNA分子中⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T第16頁/共62頁解析：結(jié)構(gòu)圖中①②③分別表示磷酸、脫氧核糖、堿基。磷酸和脫氧核糖的相間排列構(gòu)成了DNA分子的基本骨架，圖中①②③不是同一個(gè)脫氧核苷酸分子的成分，其中磷酸是上面一個(gè)脫氧核苷酸的組成成分。④是氫鍵，在DNA復(fù)制時(shí)，當(dāng)DNA聚合酶把脫氧核苷酸連接在一起后，堿基之間的氫鍵不需要酶的催化作用就可以形成。根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，DNA分子中⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T。答案：D第17頁/共62頁2．一個(gè)DNA分子的一條鏈上，腺嘌呤比鳥嘌呤多40%，兩者之和占DNA分子堿基總數(shù)的24%，則該DNA分子的另一條鏈上，胸腺嘧啶占該鏈堿基數(shù)目的 (

)A．28%

B．24%C．14% D．44%第18頁/共62頁答案：A第19頁/共62頁第20頁/共62頁第21頁/共62頁2．染色體、DNA、基因和脫氧核苷酸的關(guān)系第22頁/共62頁第23頁/共62頁(3)消耗的脫氧核苷酸數(shù)①若一個(gè)親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，經(jīng)過n次復(fù)制需要消耗該脫氧核苷酸為m·(2n－1)個(gè)。②復(fù)制第n次所需該脫氧核苷酸數(shù)為m·2n－1。第24頁/共62頁2．核酸種類的判斷方法(1)若有核糖，一定為RNA；若有脫氧核糖，一定為DNA。(2)若含T，一定為DNA；若含U，一定為RNA。所以用放射性同位素標(biāo)記T或U，可探知DNA或RNA。若大量利用T，可認(rèn)為進(jìn)行了DNA的合成；若大量利用U，可認(rèn)為進(jìn)行了RNA的合成。第25頁/共62頁(3)若含T，A≠T或嘌呤≠嘧啶，則為單鏈DNA。因?yàn)殡p鏈DNA分子中A＝T，G＝C，嘌呤(A＋G)＝嘧啶(T＋C)。(4)若嘌呤≠嘧啶，肯定不是雙鏈DNA(可能為單鏈DNA，也可能為RNA)。但若是細(xì)胞中所有核酸的嘌呤≠嘧啶，則可能既有雙鏈DNA又有RNA。第26頁/共62頁[特別提醒]

①對(duì)真核細(xì)胞而言，染色體是基因的主要載體，因線粒體、葉綠體中也含有基因。②無論DNA分子復(fù)制幾次，母鏈只有兩條，含母鏈的DNA分子只有兩個(gè)。第27頁/共62頁3．下列關(guān)于基因、遺傳信息的描述，錯(cuò)誤的是(

)A．基因在染色體上呈線性排列，染色體是基因的主要

載體B．遺傳信息可以通過DNA復(fù)制傳遞給后代C．互為等位基因的兩個(gè)基因肯定具有相同的堿基數(shù)量D．遺傳信息是指DNA分子的脫氧核苷酸的排列順序第28頁/共62頁解析：基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，是控制生物性狀的結(jié)構(gòu)和功能單位?；蛟谌旧w上呈線性排列，染色體是基因的主要載體。等位基因是通過基因突變產(chǎn)生的，所以互為等位基因的兩個(gè)基因不一定具有相同的堿基數(shù)量。答案：C第29頁/共62頁4．用15N標(biāo)記含有100個(gè)堿基對(duì)的DNA分子，其中有胞嘧啶60個(gè)，該DNA分子在14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制四次。其結(jié)果不可能是 (

)A．含有15N的DNA分子占1/8B．含有14N的DNA分子占7/8C．消耗游離的腺嘌呤脫氧核苷酸600個(gè)D．產(chǎn)生了16個(gè)DNA分子第30頁/共62頁解析：由于DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制，經(jīng)過四次復(fù)制形成16個(gè)DNA分子，有2個(gè)DNA分子中一條鏈含有15N，另一條鏈含有14N，其余14個(gè)DNA分子兩條鏈全部含有14N，該DNA分子中含有胞嘧啶60個(gè)，由此計(jì)算出含有鳥嘌呤60個(gè)，腺嘌呤和胸腺嘧啶各有40個(gè)，復(fù)制四次需要腺嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)量為40×(24－1)＝600個(gè)。答案：B第31頁/共62頁第32頁/共62頁命題角度——DNA的結(jié)構(gòu)與復(fù)制(1)從近幾年高考試題來看，主要考查以下幾個(gè)方面：①DNA分子的復(fù)制過程、特點(diǎn)及相關(guān)計(jì)算，如2010年上海卷T40，北京理綜T30,2009年江蘇T12。②DNA復(fù)制與基因突變和細(xì)胞分裂相結(jié)合，如2010年山東卷T7,2008年江蘇卷T9。(2)在以往高考試題中，綜合考查DNA結(jié)構(gòu)、復(fù)制及堿基互補(bǔ)配對(duì)的題目較少，但在各地的模擬題中此類問題卻被常常涉及，在復(fù)習(xí)中應(yīng)引起足夠重視。第33頁/共62頁如圖為真核細(xì)胞內(nèi)某基因(15N標(biāo)記)的結(jié)構(gòu)示意圖，該基因全部堿基中A占20%。下列說法正確的是(

)第34頁/共62頁A．該基因一定存在于細(xì)胞核內(nèi)的染色體DNA上B．該基因的一條核苷酸鏈中(C＋G)/(A＋T)為3∶2C．DNA解旋酶只作于①部位，限制性核酸內(nèi)切酶只作用于②部位D．將該基因置于14N培養(yǎng)液中復(fù)制3次后，含15N的DNA分子占1/8第35頁/共62頁[解析]

真核細(xì)胞中的DNA主要存在于細(xì)胞核內(nèi)的染色體中，少量存在于線粒體、葉綠體中。由雙鏈DNA中A(腺嘌呤)占20%，且DNA中A＝T、C＝G可知，C＋G＝100%－(A＋T)＝60%，故該基因中(C＋G)/(A＋T)＝3∶2＝該基因一條核苷酸鏈中(C＋G)/(A＋T)。DNA解旋酶破壞的是堿基對(duì)之間的氫鍵(即②)，而限制性核酸內(nèi)切酶以及DNA連接酶作用于DNA分子中磷酸與脫氧核糖之間的共價(jià)鍵。15N標(biāo)記的DNA在14N培養(yǎng)液中培養(yǎng)，復(fù)制3次后，含15N的DNA占2/23＝1/4。[答案]

B第36頁/共62頁本講實(shí)驗(yàn)——DNA復(fù)制方式的實(shí)驗(yàn)探究關(guān)于DNA復(fù)制方式的探究，充分體現(xiàn)了假說—演繹法，即在克里克假說的基礎(chǔ)上，通過演繹推理，最終通過實(shí)驗(yàn)得以驗(yàn)證。第37頁/共62頁1．實(shí)驗(yàn)材料：大腸桿菌。2．實(shí)驗(yàn)方法：放射性同位素標(biāo)記技術(shù)和離心技術(shù)。3．實(shí)驗(yàn)假設(shè)：DNA以半保留的方式復(fù)制。4．實(shí)驗(yàn)過程：(見圖)(1)大腸桿菌在含15N標(biāo)記的NH4Cl培養(yǎng)基中繁殖幾代，使DNA雙鏈充分標(biāo)記15N。(2)將含15N的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到14N標(biāo)記的普通培養(yǎng)基中培養(yǎng)。(3)在不同時(shí)刻收集大腸桿菌并提取DNA(間隔的時(shí)間為大腸桿菌繁殖一代所需時(shí)間)。(4)將提取的DNA進(jìn)行離心，記錄離心后試管中DNA位置。第38頁/共62頁第39頁/共62頁5．實(shí)驗(yàn)預(yù)期：離心后應(yīng)出現(xiàn)3條DNA帶。(見圖)(1)重帶(密度最大)：15N標(biāo)記的親代雙鏈DNA(15N/15N)(2)中帶(密度居中)：一條鏈為15N，另一條鏈為14N標(biāo)記的子代雙鏈DNA(15N/14N)(3)輕帶(密度最小)：兩條鏈都為14N標(biāo)記的子代雙鏈DNA(14N/14N)。6．實(shí)驗(yàn)結(jié)果：與預(yù)期的相符。第40頁/共62頁DNA的復(fù)制方式，可以通過設(shè)想來進(jìn)行預(yù)測，可能的情況是全保留復(fù)制、半保留復(fù)制、分散(彌散)復(fù)制三種。究竟是哪種復(fù)制方式呢？下面設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證明DNA的復(fù)制方式。第41頁/共62頁實(shí)驗(yàn)步驟：a．在氮源為14N的培養(yǎng)基中生長的大腸桿菌，其DNA分子均為14N-DNA(對(duì)照)。b．在氮源為15N的培養(yǎng)基中生長的大腸桿菌，其DNA分子均為15N-DNA(親代)。c．將親代15N大腸桿菌轉(zhuǎn)移到氮源為含14N的培養(yǎng)基中，再連續(xù)繁殖兩代(Ⅰ和Ⅱ)，用密度梯度離心法分離，不同分子量的DNA分子將分布在試管中的不同位置上。第42頁/共62頁實(shí)驗(yàn)預(yù)測：(1)如果與對(duì)照(14N/14N)相比，子代Ⅰ能分辨出兩條DNA帶：一條________帶和一條________帶，則可以排除____________________________________________________。(2)如果子代Ⅰ只有一條中密度帶，則可以排除________，但不能肯定是____________。(3)如果子代Ⅰ只有一條中密度帶，再繼續(xù)做子代ⅡDNA密度鑒定：若子代Ⅱ可以分出________和________，則可以排除分散復(fù)制，同時(shí)肯定半保留復(fù)制；如果子代Ⅱ不能分出________密度兩條帶，則排除________，同時(shí)確定為________。第43頁/共62頁[解析]

從題目中的圖示可知，深色為親代DNA的脫氧核苷酸鏈(母鏈)，淺色為新形成的子代DNA的脫氧核苷酸鏈(子鏈)。因此全保留復(fù)制后得到的兩個(gè)DNA分子，一個(gè)是原來的兩條母鏈重新形成的親代DNA分子，一個(gè)是兩條子鏈形成的子代DNA分子；半保留復(fù)制后得到的每個(gè)子代DNA分子的一條鏈為母鏈，一條鏈為子鏈；分散復(fù)制后得到的每個(gè)子代DNA分子的單鏈都是由母鏈片段和子代片段間隔連接而成的。第44頁/共62頁[答案]

(1)輕(14N/14N)重(15N/15N)半保留復(fù)制和分散復(fù)制(2)全保留復(fù)制半保留復(fù)制或分散復(fù)制(3)一條中密度帶一條輕密度帶中、輕半保留復(fù)制分散復(fù)制第45頁/共62頁第46頁/共62頁1．(2010·山東高考)蠶豆根尖細(xì)胞在含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷培養(yǎng)基中完成一個(gè)細(xì)胞周期，然后在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至中期，其染色體的放射性標(biāo)記分布情況是 (

)A．每條染色體的兩條單體都被標(biāo)記B．每條染色體中都只有一條單體被標(biāo)記C．只有半數(shù)的染色體中一條單體被標(biāo)記D．每條染色體的兩條單體都不被標(biāo)記第47頁/共62頁解析：蠶豆根尖細(xì)胞的染色體上的DNA分子原來不含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷，在含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷培養(yǎng)基中完成一個(gè)細(xì)胞周期后，復(fù)制形成的所有DNA分子中一條鏈含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷，一條鏈不含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷；在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)至分裂中期，DNA分子一半含放射性，一半不含放射性。答案：B第48頁/共62頁2．(2010·上海高考)細(xì)胞內(nèi)某一DNA片段中有30%的堿基為A，則該片段中 (

)A．G的含量為30%

B．U的含量為30%C．嘌呤含量為50% D．嘧啶含量為40%第49頁/共62頁解析：根據(jù)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中A＝T、C＝G可知，嘌呤之和等于嘧啶之和。其他堿基的含量分別為：T＝A＝30%，C＝G＝[1－(30%＋30%)]/2＝20%。答案：C第50頁/共62頁3．(2009·江蘇高考)下圖為真核生物染色體上DNA分子復(fù)制過程示意圖，有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)第51頁/共62頁A．圖中DNA分子復(fù)制是從多個(gè)起點(diǎn)同時(shí)開始的B．圖中DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的C．真核生物DNA分子復(fù)制過程需要解旋酶D．真核生物的這種復(fù)制方式提高了復(fù)制速率第52頁/共62頁解析：據(jù)圖可知，DNA在復(fù)制時(shí)給出多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，但不是從多個(gè)起點(diǎn)同時(shí)開始的，這樣可以提高復(fù)制速率，而且復(fù)制是邊解旋邊復(fù)制當(dāng)然需要解旋酶。答案：A第53頁/共62頁4．(2010·北京高考)科學(xué)家以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，運(yùn)用同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心方法進(jìn)行了DNA復(fù)制方式的探索實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果見下表。第54頁/共62頁組別1組2組3組4組培養(yǎng)液中唯一氮源14NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl14NH4Cl繁殖代數(shù)多代多代一代兩代培養(yǎng)產(chǎn)物ABB的子Ⅰ代B的子Ⅱ代操作提取DNA并離心離心結(jié)果僅為輕帶(14N/14N)僅為重帶(15N/15N)僅為中帶(15N/14N)1/2輕帶(14N/14N)1/2中帶(15N/14N)第55頁/共62頁請(qǐng)分析并回答：(1)要得到DNA中的N全部被放射性標(biāo)記的大腸桿菌B，必須經(jīng)過________代培養(yǎng)，且培養(yǎng)液中的________是唯一氮源。(2)綜合分析本實(shí)驗(yàn)的DNA離心結(jié)果，第________組結(jié)果對(duì)得到結(jié)論起到了關(guān)鍵作用，但需