2013版高中生物全程复习方略配套课件（苏教版）：2.4.2DNA的结构和DNA的复制.ppt

1、第二节DNA的结构和DNA的复制一、DNA分子的结构1.基本单位_；_；_；_。磷酸脱氧核糖腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤2.平面结构基本骨架：_交替连接而成的反向平行长链A=T(或T=A)_ 遵循_原则GC(或CG)3.空间结构：规则的_结构【点拨】碱基A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。含氢键越多，结构越稳定，即含G-C(或C-G)碱基对的比例越大，结构越稳定。磷酸、脱氧核糖碱基对碱基互补配对双螺旋二、DNA分子的复制概念时期流程条件以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程有丝分裂的间期和减数分裂的间期解旋以母链为模板按碱基互补配对原则合成子链子链延伸母子链复旋模板：DNA分子的

2、两条链原料：4种(游离的)脱氧核苷酸能量：ATP释放的能量酶：解旋酶和DNA聚合酶结果特点精确复制意义1个DNA分子复制形成2个完全相同的DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供模板碱基互补配对原则边解旋边复制，半保留复制使遗传信息从亲代传给子代，从而确保了遗传信息的连续性【点拨】半保留复制的特点(1)新合成的每个DNA分子中都含有原来DNA分子中的一条母链(和新合成的一条子链)。(2)所有子代DNA分子所携带的信息完全相同(变异除外)。(3)复制的准确性并不意味着复制时绝对毫无差错，复制过程中生物的遗传物质也可能发生改变，产生变异。【思维判断】1DNA的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构

3、。()【分析】DNA即脱氧核糖核酸，是由两条脱氧核苷酸链反向平行盘绕而成的双螺旋结构。RNA则是由核糖核苷酸组成的。2DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。()【分析】脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧形成DNA双螺旋结构的基本骨架，碱基排列在内侧，且遗传信息蕴藏在碱基排列顺序中。3DNA上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则，即AU，GC。()【分析】DNA上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则，DNA中的碱基有4种，即A、T、G、C，形成的碱基对为A-T，T-A，C-G，G-C，其中A、T间有2个氢键，G、C间有三个氢键。4构成基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相等。()【

4、分析】基因是具有遗传效应的DNA片段，DNA中还含有非基因片段，无论基因片段还是非基因片段均是由碱基组成的，因此，DNA分子中的碱基总数多于基因中的碱基总数。5.经过DNA复制得到的子代DNA是由亲代DNA链和复制的新链随机结合而成的。()【分析】DNA复制的特点是半保留复制，即每一个子代DNA是由新复制的每条新链与其对应的模板链盘绕成的，而不是亲代DNA链和复制的新链随机结合而成的。DNA的结构模式图解读磷酸二酯键1.基本组成单位脱氧核苷酸组成成分：每分子含有磷酸、脱氧核糖和含氮碱基各1个。(1)磷酸：每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。(2)碱基：共有4种，分别是A(腺嘌呤)、T(胸腺

5、嘧啶)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)。(3)脱氧核糖：属于五碳糖。2.结构中的化学键(1)氢键：配对的碱基间形成碱基对，通过氢键相连，可用DNA解旋酶断裂，也可用高温断裂。(2)磷酸二酯键：和之间的化学键，可用限制酶切断，可用DNA连接酶或DNA聚合酶连接。3.结构特点(1)稳定性：DNA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。(2)多样性：DNA分子中碱基对排列顺序多种多样。(3)特异性：每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。4.水解产物及氢键数目计算(1)DNA水解产物：初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。(2)氢键数目计算

6、：若碱基对为n，则氢键数为2n3n,若已知A有m个，则氢键数为3n-m。【高考警示钟】案例：在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T通过什么连接？正确答案：-脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖-错误答案：氢键分析：受思维定势的影响，未注意“一条单链中相邻的碱基A与T”，看到A与T的连接就认为是氢键，实际上DNA分子两条单链上的碱基A与T通过氢键连接，一条单链中的相邻碱基A与T通过“-脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖-”连接。【典例训练1】(2012威海模拟)如图为DNA分子的结构示意图，对该图的正确描述是()A和相间排列，构成了DNA分子的基本骨架B构成胞嘧啶脱氧核苷酸C当DNA复制时，DNA连接酶催化的形成D

7、DNA分子中依次代表A、G、C、T【解题指南】1.考查实质(1)DNA分子的基本单位。(2)DNA分子的基本结构。2.解题关键正确识别DNA结构的平面图。明确DNA结构中一个完整基本单位的组成部分，如图中和下方的磷酸基团属于一个基本单位。【解析】选D。结构图中分别表示磷酸、脱氧核糖、胞嘧啶。磷酸和脱氧核糖的相间排列构成了DNA分子的基本骨架。图中不是同一个脱氧核苷酸分子的成分，其中磷酸是上面一个脱氧核苷酸的组成成分。是氢键，在DNA复制时，当DNA聚合酶把脱氧核苷酸连接在一起后，碱基之间的氢键不需要酶的催化作用就可以形成。根据碱基互补配对原则，DNA分子中依次代表A、G、C、T。DNA分子及复

8、制过程中的相关计算1.有关DNA的碱基计算根据A=T，G=C，图示如下：链 AGCTTCCm链 TCGAAGGm则(1)简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。且以链为模板合成的RNA中简记为“DNA两互补链中，不配对两碱基和的比值乘积为1”。(4)在一个双链DNA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。(5)DNA分子中，脱氧核苷酸数脱氧核糖数磷酸数含氮碱基数1111。2.有关DNA复制的计算DNA的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有(1)子代DNA分子数为：2n个。含有亲代链的DNA分子数为：2个。不含有亲代链的DNA分子数为(2n-2)

9、个。(2)子代脱氧核苷酸链数为：2n+1条。亲代脱氧核苷酸链为：2条。新合成的脱氧核苷酸链为：(2n+1-2)条。(3)消耗的脱氧核苷酸数。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。第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m2n-1。【技巧点拨台】DNA分子复制n次后的计算将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则(1)含14N的DNA有2n个，只含14N的DNA有(2n2)个，做题时应看准是“含”还是“只含”。(2)复制n次，含15N的DNA始终是2个，占总DNA数的比例是2/2n。(3)子代DNA分子的链中，总链数为2n2

10、=2n+1条。模板链始终是2条。做题时，应看准是“DNA分子数”还是“链数”。【典例训练2】用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在含14N的培养基中连续复制四次。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消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个D产生了16个DNA分子【解题指南】1.知识储备(1)DNA复制过程中产生的含有亲代链和新链的子代DNA的数量计算；(2)DNA复制过程中所需原料的计算。2.解题关键(1)明确DNA复制过程中，无论复制多少次，产生的子代DNA中总有2个DNA含有亲代模板链；(2)区分所求的数

11、量是指DNA数还是链数。【解析】选B。由于DNA的复制是半保留复制，经过四次复制形成16个DNA分子，有2个DNA分子中一条链含有15N，另一条链含有14N，其余14个DNA分子两条链全部含有14N，该DNA分子中含有胞嘧啶60个，由此计算出含有鸟嘌呤60个，腺嘌呤和胸腺嘧啶各有40个，复制四次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40(241)600个。染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系1.四者关系图2.四者关系分析关系内容基因与脱氧核苷酸基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。基因中脱氧核苷酸的排列顺序称为遗传信息基因与DNA基因是有遗传效应的DNA片段，每个DNA分子

12、上有很多个基因基因与染色体基因在染色体上呈线性排列，染色体是基因的主要载体关系内容基因与生物性状基因是遗传物质结构和功能的基本单位，特定基因控制相应的性状DNA与染色体染色体主要由DNA和蛋白质构成。通常情况下一条染色体上含有1个DNA分子，染色体是DNA的主要载体四者之间的数量关系1条染色体1个或2个DNA分子许多基因成百上千个脱氧核苷酸四者之间的层次关系脱氧核苷酸基因 DNA分子染色体分析图示，回答有关问题：(1)图中B是_，C是_，D是_，F是_，G是_。(2)通常情况下，1条H中含有_个F，1个F中含有_个E，1个E中含有_个D。(3)图中_中的遗传信息通过复制传递给后代，其复制过程严

13、格遵循_原则。【解题指南】1.考查实质：染色体的组成以及基因、DNA和染色体的关系。2.解题关键：明确染色体的成分之一是DNA，DNA上含有许多基因，基因的碱基排列顺序代表遗传信息。【解析】DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，它由1分子磷酸、1分子脱氧核糖和1分子含氮碱基组成；1条染色体上通常情况下含有1个DNA分子，1个DNA分子上有许多个基因，1个基因由成百上千个脱氧核苷酸组成。E中的遗传信息通过复制传递给后代，复制过程中严格遵循碱基互补配对原则。答案：(1)脱氧核糖含氮碱基脱氧核苷酸DNA 蛋白质(2)1 许多成百上千(3)E 碱基互补配对题干信息的转化和利用探究外界因素对DNA复制的影响

14、【案例】(2011浙江高考)为了探究某物质(X)的作用，研究者提出了以下实验思路：(1)实验分组：甲组：培养液+Y细胞+3H-TdR(3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷)+生理盐水乙组：培养液+Y细胞+3H-TdR+X(用生理盐水配制)每组设置若干个重复样品。(2)分别测定两组的CRD(细胞内的放射性强度)，求每组的平均值。(3)将各样品在适宜条件下培养合适时间后，测定其CRD，求每组平均值并进行统计分析。(提示与说明：答题时用X、CRD、3H-TdR表示相关名词；Y细胞是能增殖的高等动物体细胞)请回答：(1)实验目的：_。(2)预测实验结果及结论：_。(3)实验中采用3H-TdR的原因：_。【命题人

15、透析】(1)题干信息的迁移和突破：根据提示“3H-TdR是3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷”，推知3H-TdR是合成DNA的原料；根据提示“Y细胞是能增殖的高等动物体细胞”，推知该实验中Y细胞进行细胞增殖(DNA合成)时，CRD的大小代表了细胞增殖(DNA合成)的速率。(2)实验目的的确定：比较两组实验可知，自变量是加不加X，因变量是Y细胞增殖(DNA合成)的速率。而探究的问题描述一般是“探究随自变量的变化，因变量如何变化”或“探究自变量对因变量的影响”，所以，该实验的目的就是探究X对Y细胞增殖(DNA合成)的影响。(3)预测实验结果及结论时的关键点：明确实验的观察现象，该实验观察到的实验现象是CR

16、D值；预测实验可能出现的几种情况：乙组甲组、乙组=甲组或乙组甲组。得出结论：X对Y细胞的增殖有促进作用、无影响或有抑制作用。【标准答案】(1)探究X对Y细胞增殖(DNA合成)的影响(2)如果乙组CRD明显高于甲组，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)有促进作用；如果乙组CRD与甲组基本相同，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)无影响；如果乙组CRD明显低于甲组，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)有抑制作用(3)3H-TdR是合成DNA的原料之一，可根据CRD的变化来判断细胞增殖(DNA合成)的情况【阅卷人点评】得分要点(1)必须体现自变量“X”与因变量“细胞增殖(DNA合成)”。(2)必须体现“甲组和乙

17、组的比较”及“促进、抑制、无影响”。(3)必须体现“合成DNA的原料”。失分案例(1)答为“探究X的作用”，错误原因是没有写明因变量。(2)答案不全，只答出预测的实验结果而没有写出结论，或只写了结论而无结果预测。1.(2012盐城模拟)下列能正确表示DNA片段示意图的是()【解析】选D。本题考查的知识点有：DNA分子的两条长链是反向平行的，而不是B选项中同向的(依据两条链中脱氧核糖分析)；DNA中存在T，不存在U，可排除A选项；A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键，G与C含量多的DNA分子相对更加稳定，因此可排除C选项。2.(2010江苏高考)下列关于核酸的叙述中，正确的是()A.D

18、NA和RNA中的五碳糖相同B.组成DNA与ATP的元素种类不同C.T2噬菌体的遗传信息贮存在RNA中D.双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数【解析】选D。DNA和RNA的基本组成单位分别是脱氧核苷酸和核糖核苷酸，两者的五碳糖不同。DNA与ATP组成元素均是C、H、O、N、P，所以构成元素相同。DNA的双螺旋结构中的碱基遵循碱基互补配对原则，所以嘌呤数等于嘧啶数。T2噬菌体是细菌病毒，其遗传物质是DNA。3.用15N标记的DNA分子，放入含14N的培养基中进行复制，当测得含有15N的DNA分子数为12.5%时，该DNA分子的复制次数是()A1B2C3D4【解析】选D。本题考查DNA的复制特点。DNA

19、复制为半保留复制，含15N的DNA分子在14N培养基中复制n次，则形成2n个DNA分子，其中含15N的DNA分子占2/2n，已知2/2n12.5%，则n4。4.某DNA分子片段中，胞嘧啶有240个，占全部碱基的30%，则该片段中腺嘌呤有()A240个B160个C800个D48个【解析】选B。在DNA分子中，由于遵循碱基互补配对原则，即AT，GC，故当胞嘧啶有240个，占全部碱基的30%时，此片段的碱基数为24030%800个，腺嘌呤和胸腺嘧啶各占20%，通过计算可求得其分别含有160个。5.(2012扬州模拟)在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n，下列有关叙述中，错误的是(多

20、选)()A.脱氧核苷酸数=磷酸数=碱基总数=mB.碱基之间的氢键数为(3m-2n)/2C.一条链中A+T的数量为n/2D.G的数量为m-n【解析】选C、D。由脱氧核苷酸组成可知，该DNA分子中脱氧核苷酸数=磷酸数=碱基总数=m；由碱基互补配对原则推知，该DNA分子中G的数量为(m-2n)/2，A+T的数量为2n，但一条链中A+T的数量无法确定；根据A与T之间有2个氢键、G与C之间有3个氢键，则碱基之间氢键总数为2n+3(m-2n)/2=(3m-2n)/2。6.据图回答：(1)该图表示的生理过程是_，该过程主要发生在细胞的_部位。(2)图中的1、2、3、4、5分别是_、_、_、_、_。(3)假如

21、经过科学家的测定，A链上的一段(M)中的ATCG为2113，能不能说明该科学家的测定是错误的？_，原因是_。(4)如果以A链的M为模板，复制出的B链碱基比例应该是_。【解析】本题考查DNA的结构、DNA的半保留复制以及碱基互补配对原则。DNA是双螺旋结构，两条脱氧核苷酸链之间的碱基遵循碱基互补配对原则，即A与T、C与G配对，所以DNA分子中AT，GC。DNA复制是半保留复制，即以DNA的两条母链为模板，根据碱基互补配对原则进行碱基互补配对，所以形成的DNA子链必定与DNA中的一条母链完全相同，新形成的两个DNA分子，与亲代DNA分子完全相同。答案：(1)DNA复制 细胞核(2)ATCCT(3)

22、不能 在单链中不一定AT、GC(4)TAGC2113实验方法同位素示踪法的应用【理论指导】1.同位素示踪法是利用放射性示踪剂，对研究对象进行标记的微量分析方法。2.方法应用(1)标记某元素，追踪其转移途径。如研究光合作用过程中原子的转移轨迹。(2)标记化合物：标记特征元素，探究化合物的作用。如用32P和35S分别标记T2噬菌体中的DNA和蛋白质，探究生物的遗传物质。标记特征化合物，探究详细的生理过程。如研究分泌蛋白的合成和分泌过程。3.实例分析实验目的标记物标记物转移情况实验结论研究光合作用过程中物质的利用H218OH218O18O2光合作用反应物H218O中的O以O2的形式放出，CO2中的C

23、用于合成有机物14CO214CO214C3(14CH2O)探究生物的遗传物质亲代噬菌体中的32P(DNA)、35S(蛋白质)子代噬菌体检测到放射性32P，未检测到35SDNA是遗传物质验证DNA的复制方式亲代双链用15N标记亲代DNA子一代DNA的一条链含15NDNA的复制方式为半保留复制研究分泌蛋白的合成和分泌过程3H核糖体内质网高尔基体细胞膜各种细胞器既有明确的分工，相互之间又协调配合【典例分析】DNA的复制方式为半保留复制，但在探究DNA复制方式的过程中，有人提出其复制方式为全保留复制，请用同位素标记法验证其复制方式。验证过程：1.用放射性同位素标记大肠杆菌(1)若用14N标记大肠杆菌(

24、普通大肠杆菌无放射性)，得到14N/14N的DNA分子，将该DNA分子离心处理，离心后位于试管的上部，即轻带(如图1)。(2)若用放射性同位素15N标记大肠杆菌，得到15N/15N的DNA分子，将该DNA分子离心处理，离心后位于试管的下部，即重带(如图2)。(3)若大肠杆菌的DNA分子中一条链被14N标记，另一条链被15N标记，离心处理后将会位于试管的中部，即中带(如图3)。2.追踪DNA的复制方式(1)将亲代含14N的大肠杆菌转移到含15N的培养基上增殖一代。(2)将亲代含15N的大肠杆菌转移到含14N的培养基上增殖一代。分别对上述培养得到的大肠杆菌离心处理。3.结果分析(1)若DNA的复制

25、方式为全保留复制，则离心后出现如图4所示，即1/2重带和1/2轻带。(该复制方式实际上是不存在的)(2)若DNA的复制方式为半保留复制，则离心后出现如图5所示，即全部为中带。【拓展】(1)若DNA复制方式为全保留复制，让繁殖一代的DNA在含的培养基上再繁殖一代，则子二代的DNA如何分布？提示：1/4重和3/4轻。分析：再繁殖一代后共产生4个DNA分子，其中一个DNA分子为原亲代，均含15N，其余三个DNA分子是新产生的，两条链均含14N。(2)若DNA复制方式为半保留复制，让繁殖一代的DNA在含14N的培养基上再繁殖一代，则子二代的DNA如何分布？提示：1/2中和1/2轻。分析：再繁殖一代后共产生4个DNA分子，其中两个DNA分子一条链含15N，另一条链含14N，另外两个DNA分子的两条链均含14N。