高中生物第1輪總復(fù)習(xí) 第6講 DNA分子的結(jié)構(gòu)、復(fù)制及基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段課件 新人教版必修2（廣東專版）

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1、（有關(guān)DNA復(fù)制方式的實(shí)驗(yàn)探究） 一、 DNA分子結(jié)構(gòu) 1. DNA分子結(jié)構(gòu)模式圖信息解讀 (1)每個(gè)DNA片段中，游離的磷酸基團(tuán)有2個(gè)。 (2) 之間的數(shù)量關(guān)系111。 (3)和之間的化學(xué)鍵為磷酸二酯鍵，用限制性核酸內(nèi)切酶處理可切斷，用DNA連接酶處理可連接。 (4)堿基對(duì)之間的化學(xué)鍵為氫鍵，可用解旋酶斷裂，也可加熱斷裂。 (5)除鏈端外每個(gè)脫氧核糖連接著2個(gè)磷酸，分別在3號(hào)、5號(hào)碳原子上相連接。 (6)若堿基對(duì)為n，則氫鍵數(shù)為2n3n之間。 2DNA分子特性 (1)穩(wěn)定性：磷酸和脫氧核糖交替連接，排列在外側(cè)構(gòu)成基本骨架。 (2)多樣性：堿基對(duì)多種多樣的排列次序。 【友情提醒】若某DNA分子

2、中有n個(gè)堿基對(duì)，則排列順序有4n種，其中n代表堿基對(duì)數(shù)。 (3)特異性：每種DNA分子都有特定的堿基對(duì)排列順序，代表了特定的遺傳信息。 【例1】 (雙選)有關(guān)DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述，正確的是() ADNA分子由4種脫氧核苷酸組成 BDNA單鏈上相鄰堿基以氫鍵連接 C堿基與磷酸基相連接 D磷酸與脫氧核糖交替連接構(gòu)成DNA鏈的基本骨架 【解析】 DNA雙鏈上相對(duì)應(yīng)的堿基以氫鍵連接，單鏈上相鄰堿基之間通過脫氧核糖磷酸脫氧核糖相連，脫氧核糖和磷酸交替排列在外側(cè)，構(gòu)成DNA鏈的基本骨架。堿基排列在內(nèi)側(cè)，與脫氧核糖直接相連。 AD 二、DNA中堿基數(shù)量的計(jì)算 解題時(shí)先畫出簡圖，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則推知規(guī)律

3、規(guī)律一：DNA雙鏈中的AT，GC，兩條互補(bǔ)鏈的堿基總數(shù)相等，任意兩個(gè)不互補(bǔ)的堿基之和恒等，占?jí)A基總數(shù)的50%，即：AGTCACTG。 【例2】從某生物組織提取DNA進(jìn)行分析，其四種堿基數(shù)的比例為鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基數(shù)的46%，又知該DNA的一條鏈(H鏈)所含的堿基中28%是腺嘌呤，問與H鏈相對(duì)應(yīng)的另一條鏈中腺嘌呤占該鏈全部堿基數(shù)的() A26% B24% C14% D11% 【解析】過分析題干條件可知，GC占DNA中全部堿基數(shù)的46%，這一比例關(guān)系在一條鏈上也是存在的。因此H鏈中GCA46%28%74%，T占26%，該比例與另一條鏈中腺嘌呤的比例相等。 A 三、DNA復(fù)制的研究方法、過

4、程和條件 1研究DNA復(fù)制的常用方法 同位素標(biāo)記法和離心法，常標(biāo)記3H、15N、32P，通過離心在試管中形成不同位置。 2DNA復(fù)制的過程 (1)解旋：利用細(xì)胞提供的能量，在解旋酶的作用下，兩條螺旋的雙鏈解開。 (2)合成子鏈：以DNA分子的兩條母鏈為模板，在DNA聚合酶的作用下，利用細(xì)胞中游離的4種脫氧核苷酸為原料，按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則合成互補(bǔ)的子鏈。 (3)形成子代DNA：每條新鏈(子鏈)與其對(duì)應(yīng)的模板鏈(母鏈)盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。 【友情提醒】子代DNA分子中模板鏈與另一DNA分子中新合成的子鏈堿基序列完全相同。 特殊情況下，在外界因素和生物內(nèi)部因素的作用下，可能造成堿基配對(duì)發(fā)生差錯(cuò)，引起基

5、因突變。 【例3】 (2010山東)蠶豆根尖細(xì)胞在含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(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B 【解析】由于DNA分子的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，在有放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中完成一個(gè)細(xì)胞周期后，每個(gè)DNA分子中有一條鏈含放射性。繼續(xù)在無放射性的培養(yǎng)基中培養(yǎng)時(shí)，由于DNA的半保留復(fù)制，所以子代DNA分子一半含放射性，一半不含放射性。每條染色單體含一個(gè)DNA分子，所以一半的染色

6、單體含放射性。 3關(guān)于DNA復(fù)制的相關(guān)計(jì)算歸納如下： (1)DNA分子復(fù)制前后某種堿基數(shù)量的計(jì)算： 若某DNA分子含某堿基x個(gè)，則該DNA分子進(jìn)行n次復(fù)制，需提供含該堿基的脫氧核苷酸分子數(shù)互補(bǔ)的堿基的脫氧核苷酸分子數(shù)：x(2n1)個(gè)；第n次復(fù)制時(shí)需提供含該堿基的脫氧核苷酸分子數(shù)x2n1個(gè)。 (2)一個(gè)DNA分子連續(xù)復(fù)制n次后，DNA分子總數(shù)為2n。含原DNA母鏈的有2個(gè)，占1/2n1。 【例4】某DNA分子中胸腺嘧啶的數(shù)量為m，占該DNA分子總堿基數(shù)的比例為q，若此DNA分子連續(xù)復(fù)制n次，需游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸數(shù)為() A(2n1)m Bm(1/2q1) C(2n1)m/2nq D(2n1)

7、m(12q)/2q D【解析】某DNA分子中胸腺嘧啶的數(shù)量為m，占該DNA分子總堿基數(shù)的比例為q，可得出鳥嘌呤脫氧核苷酸數(shù)目(m/q2m)/2；因此，此DNA分子連續(xù)復(fù)制n次，需游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸數(shù)為(2n1)m(12q)/2q。一、遺傳信息、基因、DNA、染色體的關(guān)系1特定的基因有特定的遺傳信息(即特定的堿基排列順序)。2基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。31個(gè)DNA分子上有許多基因。4基因的主要載體是染色體，少量的DNA分布在線粒體、葉綠體等結(jié)構(gòu)中。二、染色體的行為變化決定基因的行為變化1在減數(shù)第一次分裂后期，同源染色體分離，其上的等位基因分離。2在減數(shù)第一次分裂后期，非同源染色體自由組合

8、，其上的非等位基因自由組合。3在減數(shù)第一次分裂前期，同源染色體的非姐妹染色單體發(fā)生交叉互換，其上的等位基因交叉互換。 一、理論歸納關(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。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

9、提取的DNA進(jìn)行離心，記錄離心后試管中DNA位置。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1 4N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。(見圖)(1)立即取出提取DNA離心全部重帶(15N/15N)。(2)繁殖一代后取出提取DNA離心全部中帶(14N/15N)。(3)繁殖兩代后取出提取DNA離心1/2輕帶、1/2中帶。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA的復(fù)制是以半保留方式進(jìn)行的。二

10、、演練(2010北京)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。續(xù)表請(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)得到的結(jié)論起到了關(guān)鍵作用，但需把它與第組和第 組的結(jié)果進(jìn)行比較，才能說明DNA分子的復(fù)制方式是 。(3)分析討論：若子代DNA的離心結(jié)果為“輕”和“重”兩條密度帶，則“重帶”DNA來自于 ，據(jù)此可判斷DNA分子的復(fù)制方式不是 復(fù)制。多15NH4Cl312半保留復(fù)制B半保留若將子代DNA雙鏈分開

11、后再離心，其結(jié)果 (選填“能”或“不能”)判斷DNA的復(fù)制方式。若在同等條件下將子代繼續(xù)培養(yǎng)，子n代DNA離心的結(jié)果是：密度帶的數(shù)量和位置 ，放射性強(qiáng)度發(fā)生變化的是 帶。若某次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果中，子代DNA的“中帶”比以往實(shí)驗(yàn)結(jié)果的“中帶”略寬，可能的原因是新合成的DNA單鏈中的N尚有少部分為 。不能沒有變化輕15N【解析】本題考查DNA的半保留復(fù)制及學(xué)生推理能力。若在同等條件下將子代繼續(xù)培養(yǎng)，子n代DNA的情況是有2個(gè)15N/14N DNA，其余全都是14N/14N DNA，所以子n代DNA離心的結(jié)果是：密度帶的數(shù)量和位置沒有變化，放射性強(qiáng)度發(fā)生變化的是輕帶。1.(2011安徽卷)甲、乙圖示真核細(xì)

12、胞內(nèi)兩種物質(zhì)的合成過程，下列敘述正確的是( ) DA甲、乙所示過程通過半保留方式進(jìn)行，合成的產(chǎn)物是雙鏈核酸分子B甲所示過程在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行，乙在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行CDNA分子解旋時(shí)，甲所示過程不需要解旋酶，乙需要解旋酶D一個(gè)細(xì)胞周期中，甲所示過程在每個(gè)起點(diǎn)只起始一次，乙可起始多次【解析】甲圖描述的是DNA復(fù)制，乙圖描述的是DNA轉(zhuǎn)錄。 2.(2011上海)某雙鏈DNA分子含有400個(gè)堿基，其中一條鏈上A T G C1 2 3 4。下列表述錯(cuò)誤的是( )A該DNA分子的一個(gè)堿基改變，不一定會(huì)引起子代性狀的改變B該DNA分子連續(xù)復(fù)制兩次，需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸120個(gè)C該DNA分子中4種堿基的比例

13、為A T G C3 3 7 7D該DNA分子中的堿基排列方式共有4200種B3.(2011海南)關(guān)于核酸生物合成的敘述，錯(cuò)誤的是( )ADNA的復(fù)制需要消耗能量BRNA分子可作為DNA合成的模板C真核生物的大部分核酸在細(xì)胞核中合成D真核細(xì)胞染色體DNA的復(fù)制發(fā)生在有絲分裂前期D4.(2010上海)若1個(gè)35S標(biāo)記的大腸桿菌被1個(gè)32P標(biāo)記的噬菌體侵染，裂解后釋放的所有噬菌體( )A一定有35S，可能有32PB只有35SC一定有32P，可能有35SD只有32P【解析】噬菌體侵染大腸桿菌時(shí)，進(jìn)入的是DNA，在噬菌體DNA的指導(dǎo)下，利用大腸桿菌的脫氧核苷酸為原料合成子代DNA，利用大腸桿菌的氨基酸為

14、原料合成子代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼。DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制，32P標(biāo)記的是親代噬菌體的DNA,35S標(biāo)記的是大腸桿菌的蛋白質(zhì)或氨基酸。裂解后的所有噬菌體中，其蛋白質(zhì)外殼一定有35S，只有兩個(gè)子代噬菌體的DNA有32P。A5.(2011湛江模擬)(雙選)圖甲表示以右側(cè)的一條鏈為模板合成左側(cè)子鏈的過程，圖乙表示生物體內(nèi)遺傳信息的傳遞過程。下列關(guān)于兩圖的描述中，正確的是( )5.(2011湛江模擬)(雙選)圖甲表示以右側(cè)的一條鏈為模板合成左側(cè)子鏈的過程，圖乙表示生物體內(nèi)遺傳信息的傳遞過程。下列關(guān)于兩圖的描述中，正確的是( )CDA甲圖中兩條鏈的基本單位完全相同B甲圖所示過程對(duì)應(yīng)乙圖中的C乙圖中的過程

15、均可發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)D無論在生物體內(nèi)還是體外，只要條件滿足，過程都能進(jìn)行 【解析】圖甲模板鏈中有堿基T而子鏈中有堿基U，可知模板鏈為DNA鏈，而子鏈為RNA鏈，且圖甲所示過程為轉(zhuǎn)錄過程。DNA的基本單位是脫氧核糖核苷酸而RNA的基本單位是核糖核苷酸，故A項(xiàng)錯(cuò)誤。圖甲所示過程為轉(zhuǎn)錄過程，對(duì)應(yīng)乙圖中的過程(乙圖中的表示DNA的復(fù)制過程)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤。乙圖中的、分別表示DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯，三個(gè)過程均涉及堿基互補(bǔ)配對(duì)，故C項(xiàng)正確。只要能滿足模板、原料、酶和能量這四個(gè)條件，DNA的復(fù)制(乙圖中的過程)可以在生物體內(nèi)進(jìn)行，也可在生物體外進(jìn)行(如PCR)，故D項(xiàng)正確。6. (2011揭陽模擬)(雙選)

16、下圖為DNA分子結(jié)構(gòu)示意圖，對(duì)該圖的正確描述是 ( )A和相間排列，構(gòu)成了DNA分子的基本骨架B的名稱是胞嘧啶核糖核苷酸C當(dāng)DNA復(fù)制時(shí)，的形成需要DNA連接酶DDNA分子中特定的脫氧核苷酸序列代表了遺傳信息AD 【解析】從圖中可以看出，的名稱是胞嘧啶脫氧核糖核苷酸。是指氫鍵，而DNA連接酶的作用是催化形成磷酸二酯鍵。 7. (2011云浮模擬)DNA指紋技術(shù)正發(fā)揮著越來越重要的作用，在親子鑒定、偵察罪犯等方面是目前最為可靠的鑒定技術(shù)。請(qǐng)思考回答下列有關(guān)DNA指紋技術(shù)的問題：(1)DNA親子鑒定中，DNA探針必不可少，DNA探針實(shí)際是一種已知堿基順序的DNA片段。請(qǐng)問：DNA探針尋找基因所用的

17、原理是： 。(2)用DNA做親子鑒定時(shí)，小孩的條碼會(huì)一半與其生母相吻合，另一半與其生父相吻合，其原因是 。堿基互補(bǔ)配對(duì)原則孩子的每一對(duì)同源染色體必定一條來自母親，一條來自父親(4)現(xiàn)在已知除了同卵雙生雙胞胎外，每個(gè)人的DNA是獨(dú)一無二的，就好像指紋一樣，這說明了： 。(5)為什么用DNA做親子鑒定，而不用RNA? 。DNA分子具(3)如圖為通過提取某小孩和其母親以及待測(cè)定的三位男性的DNA，進(jìn)行DNA指紋鑒定，部分結(jié)果如圖所示。則該小孩的真正生物學(xué)父親是 。B有多樣性和特異性因?yàn)榛蛟贒NA上，而不在RNA上，且DNA具有特異性(6)為了確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，需要克隆出較多的DNA樣品，若一個(gè)只含

18、31P的DNA分子用32P標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料連續(xù)復(fù)制3次后，含32P的單鏈占全部單鏈的 。(7)DNA指紋技術(shù)也可應(yīng)用于尸體的辨認(rèn)工作中，瓦斯爆炸案中數(shù)十名尸體的辨認(rèn)就是借助于DNA指紋技術(shù)。下表所示為分別從尸體和死者生前的生活用品中提取的三條相同染色體同一區(qū)段DNA單鏈的堿基序列，根據(jù)堿基配對(duì)情況判斷。A、B、C三組DNA中不是同一人的是 。7/8C均含有相同的遺傳物質(zhì)(或DNA)為什么從尸體細(xì)胞與死者家屬提供的死者生前的生活用品中分別提取的DNA可以完全互補(bǔ)配對(duì)？ 。體所有細(xì)胞均由一個(gè)受精卵有絲分裂產(chǎn)生，細(xì)胞核中人【解析】本題考查DNA分子中堿基排列順序的多樣性和特異性的應(yīng)用。特定的DNA具有特定的堿基排列順序，相同的DNA雙鏈解開后，能夠互補(bǔ)配對(duì)。由于小孩的同源染色體中必定是一條來自其生母，另一條來自其生父，所以孩子的條碼一半與其生母吻合，一半與其生父吻合。復(fù)制3次產(chǎn)生DNA分子238個(gè)，總鏈數(shù)8216條，其中含32P的有16214條，故含32P的單鏈數(shù)占總鏈數(shù)的比例為14/167/8。若是同一個(gè)人的DNA則應(yīng)該是所有對(duì)應(yīng)的堿基均能互補(bǔ)配對(duì)。同一個(gè)人的所有細(xì)胞均由一個(gè)受精卵經(jīng)有絲分裂產(chǎn)生，細(xì)胞核中的DNA完全相同。