- 939.00 KB
- 2021-09-28 发布
- 1、本文档由用户上传,淘文库整理发布,可阅读全部内容。
- 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,请立即联系网站客服。
- 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细阅读内容确认后进行付费下载。
- 网站客服QQ:403074932
2020届 一轮复习 人教版 DNA的结构、复制及基因的本质 学案
1.DNA分子结构的主要特点(Ⅱ)。2.DNA分子的复制(Ⅱ)。3.基因的概念(Ⅱ)。
考点1 DNA分子的结构及相关计算
知/识/梳/理 ►—————————————
1.图解DNA分子结构
“3”→三种物质:○、、▭。
“4”→四种碱基对应四种脱氧核苷酸。
“5”→五种元素:含C、H、O;○一定含P;▭一定含N。
2.DNA分子的特性
(1) 稳定性 :磷酸和脱氧核糖交替连接,排列在外侧构成基本骨架。
(2) 多样性 :碱基对多种多样的排列顺序,如n个碱基对组成的DNA分子,排列顺序有 4n 种(其中n代表碱基对数)。
(3) 特异性 :每种DNA分子都有特定的 碱基对 排列顺序,代表了特定的遗传信息。
教/材/研/析 ►—————————————
■必备语句——记一记
1.沃森和克里克在研究DNA分子的结构时,运用了构建物理模型的方法。
2.嘌呤碱基和嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定。
3.DNA分子一条链上相邻的两个碱基通过脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖相连。
4.DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧构成基本骨架。
5.同一个体不同细胞中DNA分子的互补碱基的和所占比例是相同的。
■教材拓展——做一做
1.(必修2 P49图3-11改编)如图对大肠杆菌DNA分子图示的分析,正确的是( )
A.图中2是核糖,属于五碳糖
B.图中的碱基对3和4可能是G—C,也可能是A—T
C.磷酸、五碳糖交替连接构成基本骨架
D.1、2、3构成了一个完整的核糖核苷酸分子
答案:C
2.(1)DNA分子中相邻的两个脱氧核苷酸之间通过什么化学键相连?
________________________________________________________________________
答案:磷酸二酯键或氢键。
(2)甲、乙两个DNA分子中,甲含A 40%、乙含G 20%,哪种DNA分子结构相对稳定?
________________________________________________________________________
答案:乙。乙DNA分子中G—C碱基对的数量比甲多。
[角度1] DNA分子的结构及特点
1.如图是某同学制作的脱氧核苷酸对模型,其中正确的是( )
解析:D [选项A中,从五碳糖和磷酸基团的形态和位置可判断,两条脱氧核苷酸链不是反向平行的,错误;选项B中,A与T之间的氢键应该是两个而不是三个,错误;选项C中,含氮碱基(C)应连接在五碳糖的1号位上(如图所示),且G与C之间有三个氢键,错误。
]
2.同源染色体上的DNA分子之间最可能相同的是( )
A.碱基对的排列顺序 B.磷酸二酯键的数目
C.初步水解产物的种类 D.(A+T)/(G+C)的比值
解析:C [同源染色体一条来自父方,一条来自母方,其来源不同,碱基序列存在差异,A项错误;X、Y染色体为同源染色体,但其大小不同,磷酸二酯键的数目也不同,B项错误;DNA分子都由腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸组成,C项正确;不同DNA分子中(A+T)/(C+G)的比值不同,D项错误。]
[角度2] DNA分子中的碱基计算
3.如图为DNA分子部分结构示意图,对该图的描述不正确的是( )
A.DNA分子是由两条链组成的,这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构
B.④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸,②和③相间排列,构成了DNA分子的基本骨架
C.⑤⑥⑦⑧对应的碱基依次为A、G、C、T
D.若该DNA分子中A与T之和占全部碱基数目的54%,其中一条链中G占该链碱基总数的22%,则另一条链中G占该链碱基总数的24%
解析:B [DNA分子由反向平行的两条链组成,A.正确;④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸,②脱氧核糖和①磷酸相间排列,构成了DNA分子的基本骨架,B.错误;根据碱基互补配对原则,在DNA分子中A与T配对,G与C配对,C.正确;若该DNA分子中A与T之和占全部碱基数目的54%,则该DNA分子的一条链中A与T之和占该链碱基数目的54%,若一条链中G占该链碱基总数的22%,则该条链中C占24%,则互补链中G占该链碱基总数的24%,D.正确。]
4.某双链DNA分子含有200个碱基对,其中一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,则有关该DNA分子的叙述,正确的是( )
A.含有4个游离的磷酸基
B.含有腺嘌呤脱氧核苷酸30个
C.4种含氮碱基A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7
D.碱基排列方式共有4100种
解析:C [每条单链各有一个游离的磷酸基,所以DNA分子应该有2个游离的磷酸基。计算碱基数目时,需要注意所给碱基总数为个数还是对数。该DNA分子中含有200个碱基对,一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,根据双链中A+T所占比例=单链中A+T所占比例,则双链中A+T占3/10,根据A=T,推知A和T各占3/20,故腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为200×2×(3/20)=60。双链中A和T分别占3/20,则C和G分别占7/20,故A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7。在碱基比例不确定的情况下,碱基排列方式共有4n种,n为碱基对数,即共有4200种,而该DNA分子碱基比例已确定,故排列方式小于4200种。]
双链DNA分子中碱基的计算规律
(1)互补的两个碱基数量相等,即A=T,C=G。
(2)任意两个不互补的碱基数量之和占碱基总数的50%,即嘌呤之和=嘧啶之和=总碱基数×50%,A+G=T+C=A+C=T+G=(A+T+C+G)×50%,==1。
(3)在双链DNA分子中,互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。
设在双链DNA分子中的一条链上A1+T1=n%,因为A1=T2,A2=T1,则:A1+T1=A2+T2=n%,所以A+T=A1+A2+T1+T2==n%。
简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。
(4)双链DNA分子中,非互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数。
设双链DNA分子中,一条链上:=m,
则:==m,互补链上=。
简记为:“DNA两互补链中,不配对两碱基之和的比值乘积为1”。
考点2 DNA复制的过程及相关计算(含基因的本质)
知/识/梳/理 ►—————————————
1.DNA的复制
(1)
(2)过程
概念
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
时期
有丝分裂的间期 和减数第一次分裂前的间期
过程
解旋→合成子链→子链延伸→亲子链复旋
条件
① 模板:亲代DNA的每一条链;
②原料:4种游离的 脱氧核苷酸 ;
③能量: ATP 释放的能量;
④酶: 解旋酶 和 DNA聚合酶
结果
1个DNA复制形成2个 完全相同 的DNA
特点
边解旋边复制, 半保留 复制
精确复制
① 独特的 双螺旋结构 提供模板;
② 碱基互补配对 原则
意义
将 遗传信息 从亲代传给子代,从而保持了 遗传信息 的连续性
2.基因——有遗传效应的DNA片段
(1)据图1写出基因与染色体的关系:基因在染色体上呈 线性 排列。
(2)将代表下列结构的字母填入图2中的相应横线上:
a.染色体、b.DNA、c.基因、d.脱氧核苷酸。
(3)基因的实质:具有 遗传效应的DNA片段 。
教/材/研/析 ►—————————————
■必备语句——记一记
1.DNA复制遵循碱基互补配对原则,新合成的DNA分子中一条链是原来的,一条链是新合成的。
2.DNA复制时,严格遵守碱基互补配对原则,即:A—T、T—A、C—G、G—C。
3.DNA复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点,主要发生在细胞核中,需要有模板、原料、酶和能量。
4.DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶参与。
5.基因是有遗传效应的DNA片段,其主要载体是染色体,线粒体和叶绿体中也存在基因。
■教材拓展——做一做
1.(必修2P53图3—12改编)将一个用15N标记的DNA放到14N的培养基上培养,让其连续复制三次,再将全部复制产物置于试管内进行离心,如图中分别代表复制1次、2次、3次后分层结果的是( )
A.c、e、f B.a、e、b
C.a、b、d D.c、d、f
解析:A [由于DNA分子的复制是半保留复制,一个用15N标记的DNA在含14N的培养基上培养,复制第一次后产生2个DNA分子,每个DNA分子的一条链含15N,一条链含14N,密度中,对应图中的c;复制第二次后,共产生4个DNA分子,其中含15N和14N的DNA分子为2个,密度中,只含14N的DNA分子为2个,密度小,对应图中的e;复制第三次后,共产生8个DNA分子,其中含15N和14N的DNA分子为2个,密度中,只含14N的DNA分子为6个,密度小,对应图中的f。]
2.(1)无丝分裂过程中有DNA分子的复制吗?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
答案:有。三种增殖方式都存在DNA分子的复制。
(2)DNA片段都是基因吗?都携带遗传信息吗?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
答案:DNA分子上的片段不都是基因,基因是有遗传效应的DNA片段,所以DNA片段不都携带遗传信息。
[角度1] DNA分子复制过程及特点分析
1.真核细胞中DNA复制如图所示,下列表述错误的是( )
A.多起点双向复制能提高DNA复制的效率
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
D.DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则
解析:C [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。]
2.H2O2能将鸟嘌呤(G)氧化损伤为8oxodG,8oxodG可与腺嘌呤(A)互补配对。若图中所示DNA片段中有两个鸟嘌呤发生上述氧化损伤后,再正常复制多次形成大量的子代DNA,下列相关叙述不正确的是( )
—TCTCGA—
—AGAGCT—
A.子代DNA分子都有可能发生碱基序列的改变
B.部分子代DNA中嘧啶碱基的比例可能会增加
C.子代DNA控制合成的蛋白质可能不发生改变
D.氧化损伤可能诱发原癌基因或抑癌基因的突变
解析:B [由题干信息可知,H2O2能将G氧化损伤为8oxodG,8oxodG与A互补配对,而图示DNA片段中含有3个G,若发生氧化损伤的两个G位于不同链,则形成的子代DNA分子都有可能发生碱基序列的改变,A.正确;由于G氧化损伤为8oxodG后,能与A配对,所以正常复制多次形成的子代DNA中嘧啶碱基比例不变,B.错误;由于密码子的简并性,突变后形成的蛋白质的结构可能不变,C.正确;氧化损伤可能诱发原癌基因或抑癌基因的突变,D.正确。]
[角度2] DNA分子复制过程中的相关计算
3.(2019·临川一中质检)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子,其中有胞嘧啶脱氧核苷酸60个,该DNA分子在含有14N的培养基中连续复制4次。其结果不可能是( )
A.含有15N的DNA分子占1/8
B.含有14N的DNA分子占7/8
C.复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D.复制结果共产生16个DNA分子
解析:B [DNA复制为半保留复制,子代每个DNA的两条链,一条来自母链,一条是新合成的子链。由题可知,该DNA分子中有腺嘌呤(A)40个,则复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸为40×(24-1)=600(个)。该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次,可形成16个DNA分子,其中含有15N的DNA分子占1/8,含有14N的DNA分子占100%。]
4.某DNA分子中含m对碱基,其中腺嘌呤有A个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述,错误的是( )
A.在第一次复制时,需要(m-A)个
B.在第二次复制时,需要2(m-A)个
C.在第n次复制时,需要2n-1(m-A)个
D.在n次复制过程中,总共需要2n(m-A)个
解析:D [解答本题时,首先把模板中胞嘧啶脱氧核苷酸的数目求出,即(2m-2A)/2=(m-A)个,则复制一次,需要(m-A)(21-1)=(m-A)个;复制两次,共需要(m-A)(22-1)=3(m-A)个,因此,第二次复制需要3(m-A)-(m-A)=2(m-A)个;在n次复制过程中,总共需要(m-A)(2n-1)个,则第n次复制需要(m-A)(2n-1)-(m-A)(2n-1-1)=2n-1(m-A)个。]
[角度3] 基因的本质
5.(2019·江苏南通模拟)下列关于基因、DNA和染色体关系的叙述,错误的是( )
A.染色体主要由蛋白质和DNA组成
B.每条染色体上都有许多个DNA分子
C.一个DNA分子上有多个基因
D.基因是具有遗传效应的DNA片段
解析:B [染色体主要由DNA和蛋白质两种物质组成,A.正确;每条染色体含有一个或2个DNA分子,B.错误;基因是DNA上决定生物性状的小片段,一个DNA分子上有多个基因,C、D正确。]
6.如图为果蝇X染色体的部分基因图,下列对此X染色体的叙述,错误的是( )
A.基因在染色体上呈线性排列
B.l、w、f和m为非等位基因
C.说明了各基因在染色体上的绝对位置
D.雄性X染色体上的基因来自其雌性亲本
解析:C [基因位于染色体上,且呈线性排列,A正确;等位基因是位于同源染色体上同一位置控制相对性状的基因,而l、w、f和m在同一条染色体的不同位置,为非等位基因,B正确;变异会导致基因的排列顺序发生改变,故基因在染色体上的位置不是绝对的,C错误;雄性果蝇的X染色体来自母本,因此雄性X染色体上的基因来自其雌性亲本,D正确。]
DNA分子复制中的相关计算
DNA分子的复制为半保留复制,一个DNA分子复制n次,则有:
(1)DNA分子数
①子代DNA分子数=2n个;
②含有亲代DNA链的子代DNA分子数=2个;
③不含亲代DNA链的子代DNA分子数=(2n-2)个。
(2)脱氧核苷酸链数
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数=2n+1条;
②亲代脱氧核苷酸链数=2条;
③新合成的脱氧核苷酸链数=(2n+1-2)条。
(3)消耗的脱氧核苷酸数
①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·(2n-1)个;
②第n次复制需该脱氧核苷酸数=m·(2n-2n-1)=m·2n-1个。
科学探究——实验方法
[素养实例]
1.放射性同位素标记法:如用15N标记DNA探究DNA的复制。
2.密度梯度离心法:如对用15N标记的DNA分子进行离心可以分出轻密度带、中密度带和重密度带。
[应用提升]
1.细菌在15N培养基中繁殖数代后,使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N,然后再移入14N培养基中培养,抽取亲代及子代的DNA经高速离心分离,图①~⑤为可能的结果,下列叙述错误的是( )
A.子一代DNA应为② B.子二代DNA应为①
C.子三代DNA应为④ D.亲代的DNA应为⑤
解析:C [亲代细菌DNA的含氮碱基皆含有15N,故亲代的DNA应为⑤;放在14N培养基中培养,子一代DNA为14N15NDNA,应为图中②;子二代DNA,一半是14N15NDNA,另一半是14N14NDNA,应为图中①;随着复制次数增加,离心后都含有中带和轻带,轻带相对含量增加,应为图中③。]
2.某基因(14N)含有3 000个碱基,腺嘌呤占35%。若该DNA分子以15
N同位素标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次,将全部复制产物进行密度梯度离心,得到如图甲结果;如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心,则得到如图乙结果。下列有关分析正确的是( )
A.X层全部是仅含14N的基因
B.W层中含15N标记的胞嘧啶6 300个
C.X层中含有氢键数是Y层的1/3
D.W层与Z层的核苷酸数之比是1∶4
解析:C [复制得到的碱基数相等,那么氢键数也应该是相等的,X层有2个DNA,Y层有6个DNA,故X层与Y层的氢键数之比为1/3。]
[易错分析]
易错点1 误认为DNA分子中“嘌呤一定等于嘧啶”
点拨 DNA分子一般为“双螺旋结构”,双链DNA中嘌呤等于嘧啶,但注意一条链中嘌呤不一定等于嘧啶,单链DNA分子中嘌呤也不一定等于嘧啶。
易错点2 误认为DNA复制“只发生于”细胞核中
点拨 细胞生物中凡存在DNA分子的场所均可进行DNA分子的复制,其场所除细胞核外,还包括叶绿体、线粒体、原核细胞的拟核及质粒。
易错点3 混淆DNA复制、“剪切”与“水解”中的四种酶
点拨 (1)DNA聚合酶:需借助母链模板,依据碱基互补配对原则,将单个脱氧核苷酸连接成“链”;
(2)DNA连接酶:将多个复制起点所复制出的“DNA片段”“缝合”起来形成磷酸二酯键,即连接“片段”;
(3)限制性内切酶:用于切断DNA双链中主链上的“3,5磷酸二酯键”;
(4)DNA水解酶:用于将DNA分子水解为脱氧核苷酸。
易错点4 DNA结构与复制解题时的5个“注意”
点拨 (1)注意不要将DNA分子中碱基对之间氢键的形成与断裂条件混淆,氢键可由解旋酶催化断裂,同时需要ATP供能,也可加热断裂(体外);而氢键是自动形成的,不需要酶和能量。
(2)注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别,前者包括所有的复制,但后者只包括第n次的复制。
(3)注意碱基的单位是“对”还是“个”。
(4)注意在DNA复制过程中,无论复制了几次,含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。
(5)注意看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”,是“含”还是“只含”等关键词,以免掉进陷阱。
[自我训练]
1.由于嘌呤碱基可以和嘧啶碱基配对,DNA分子中嘌呤数一定等于嘧啶数( )
2.酵母菌细胞中DNA分子只能在细胞核内完成复制( )
3.真核细胞中DNA存在于细胞核、线粒体和叶绿体等部位,而原核细胞只在拟核中进行复制( )
4.DNA聚合酶和DNA连接酶一样,都能催化形成磷酸二酯键( )
5.限制性内切酶和DNA水解酶都能催化断开磷酸二酯键( )
6.细胞内的DNA进行复制时,需要解旋酶、DNA聚合酶和DNA连接酶( )
7.在生物体内,DNA分子中氢键的断裂和形成都需要相关酶的催化( )
8.DNA复制n次所得的DNA分子数等于第n次复制所得的DNA分子数( )
9.DNA分子复制3次,所得DNA分子的单链中,原DNA分子的单链占1/8( )
答案:1.× 2.× 3.× 4.√ 5.√ 6.√ 7.× 8.× 9.√
知识体系——定内容
核心素养——定能力
生命观念
通过掌握DNA分子的结构和功能,理解生命的延续和发展
理性思维
通过DNA分子中的碱基数量和DNA复制的计算规律,培养归纳与概括、逻辑分析和计算能力
科学探究
通过DNA复制方式的探究,培养实验设计及结果分析的能力
1.(2017·海南卷,23)下列关于真核生物遗传物质和性状的叙述,正确的是( )
A.细胞中染色体的数目始终等于DNA的数目
B.有丝分裂有利于保持亲代细胞和子代细胞间遗传性状的稳定
C.细胞中DNA分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和
D.生物体中,一个基因决定一种性状,一种性状由一个基因决定
解析:B [真核细胞的细胞核中,染色体复制之前,染色体数等于DNA数,复制后,染色体∶DNA=1∶2,如果再加上细胞质中的DNA,染色体始终小于DNA数目,A.错误;有丝分裂的生物学意义就是有利于保持亲、子代细胞间遗传性状的稳定,B.正确;细胞中的DNA中,只有具遗传效应的片段才是基因,DNA中还有很多非基因序列,C.错误;生物体中,基因与性状之间并不是单纯的一对一关系,D.错误。]
2.(经典高考)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分子连续复制两次后的产物是( )
解析:D [DNA的复制方式为半保留复制,复制后不存在亲代的DNA分子(双链均为白色),排除A、B项;第二次复制后得到的4个DNA分子中,每个DNA分子各有1条链是第二次复制形成的(黑色),排除C项;进一步分析可知D项符合题意。]
3.(2016·全国卷Ⅱ,2)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DNA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:C [某物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间,使DNA双链不能打开,说明该物质会阻碍DNA分子的解旋,因而会阻碍DNA分子的复制、转录和抑制细胞增殖,A、B、D三项均正确;因DNA分子的复制发生在间期,所以该物质可将细胞周期阻断在分裂间期,C项错误。]
4.(2017·海南卷,24)DNA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
解析:D [在双链DNA分子中,A、T之间形成2个氢键构成碱基对,G、C之间形成3个氢键构成碱基对,所以G、C对相对越多,DNA分子越稳定,B.错误;又因A=T、G=C,所以只要是双链DNA分子(A+C)/(G+T)都恒等于1,A.错误,D.正确;单链DNA中,两个比值也可能相同,C.错误。]