高考生物 第3章 第2講 DNA分子的結(jié)構(gòu)、復制與基因課件 新人教版必修2.ppt
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,第二講 DNA分子的結(jié)構(gòu)、復制與基因,,課前自主學習,,課堂互動探究,1.結(jié)構(gòu)層次,DNA分子的結(jié)構(gòu)及分析,,2.空間結(jié)構(gòu)分析,,3.DNA分子多樣性 (1)多樣性的原因:組成DNA分子的堿基對的數(shù)量、比例和排列順序不同。 (2)與蛋白質(zhì)多樣性和生物多樣性的關(guān)系,4.由堿基種類及比例可分析判斷核酸的種類 (1)若有U無T,則該核酸為RNA。 (2)若有T無U,且A=T,G=C,則該核酸一般為雙鏈DNA。 (3)若有T無U,且A≠T,G≠C,則該核酸為單鏈DNA。,5.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)配對的堿基,A與T之間形成2個氫鍵,G與C之間形成3個氫鍵,C—G對占比例越大,DNA結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。 (3)每條脫氧核苷酸鏈上都只有一個游離的磷酸基,因此DNA分子中含有2個游離的磷酸基。,1.如圖為核苷酸鏈結(jié)構(gòu)圖,有關(guān)敘述不正確的是 ( ),,A.能構(gòu)成一個完整核苷酸的是圖中的a和b B.各核苷酸之間是通過化學鍵③連接起來的 C.DNA連接酶可連接斷裂的化學鍵③ D.若該鏈為脫氧核苷酸鏈,從堿基組成上看,缺少的堿基是T,解析:核苷酸是核酸的基本組成單位,每個核苷酸由一分子的磷酸、一分子的五碳糖、一分子的含氮堿基組成;DNA中有A、T、C、G四種堿基,RNA中有A、U、C、G四種堿基;核苷酸分子通過磷酸二酯鍵連接組成核苷酸鏈。 答案:A,2.(2013·濰坊質(zhì)檢)關(guān)于下圖所示DNA分子的敘述,正確的是( ) A.限制酶作用于①部位,DNA連接酶作用于③部位 B.該DNA的特異性表現(xiàn)在堿基種類和(A+T)/(G+C)的比例上,解析:限制酶和DNA連接酶都作用于①部位;該DNA的特異性不表現(xiàn)在堿基種類上,因為DNA中的堿基只有4種;把該DNA放在含15N的培養(yǎng)基中復制兩代,子代DNA都含有15N。 答案:C,1.DNA分子復制的原因、條件、過程、時間及意義,DNA的復制,2.DNA復制過程分析,,3.DNA分子復制中相關(guān)計算 DNA的復制為半保留復制,一個DNA分子復制n次,則有 (1)DNA分子數(shù) ①子代DNA分子數(shù)=2n個 ②含有親代DNA鏈的子代DNA分子數(shù)=2個 ③不含親代鏈的子代DNA分子數(shù)=(2n-2)個,(2)脫氧核苷酸鏈數(shù) ①子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)=2n+1條 ②親代脫氧核苷酸鏈數(shù)=2條 ③新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)=(2n+1-2)條 (3)消耗的脫氧核苷酸數(shù) ①若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個,經(jīng)過n次復制需要消耗該脫氧核苷酸m·(2n-1)個。 ②復制第n次所需該脫氧核苷酸數(shù)為m·2n-1。,3.(2012·山東高考)假設(shè)一個雙鏈均被32P標記的噬菌體DNA由5 000個堿基對組成,其中腺嘌呤占全部堿基的20%。用這個噬菌體侵染只含31P的大腸桿菌,共釋放出100個子代噬菌體。下列敘述正確的是( ) A.該過程至少需要3×105個鳥嘌呤脫氧核苷酸 B.噬菌體增殖需要細菌提供模板、原料和酶等 C.含32P與只含31P的子代噬菌體的比例為1∶49 D.該DNA發(fā)生突變,其控制的性狀即發(fā)生改變,解析:根據(jù)題干信息可知,噬菌體的DNA含有5 000個堿基對,即為10 000個堿基,腺嘌呤(A)占全部堿基的20%,即A=T=2 000個,則G=C=3 000個。在噬菌體增殖的過程中,DNA進行半保留復制,100個子代噬菌體含有100個DNA,相當于新合成了99個DNA,至少需要的鳥嘌呤(G)脫氧核苷酸數(shù)是99×3 000=297 000,A項錯誤。,噬菌體增殖的過程中需要自身的DNA作為模板,而原料和酶由細菌提供,B項錯誤。根據(jù)半保留復制方式的特點可知,在子代噬菌體的100個DNA中,同時含32P和31P的只有2個,只含31P的為98個,C項正確。DNA發(fā)生突變,其控制的性狀不一定發(fā)生改變,如AA突變?yōu)锳a以及密碼子的簡并性等,D項錯誤。 答案:C,4.(2013·鎮(zhèn)江質(zhì)檢)近10年來,PCR技術(shù)(聚合酶鏈式反應(yīng))成為分子生物學實驗室的一種常規(guī)手段,其原理是利用DNA半保留復制原理,在試管中進行DNA的人工復制(如下圖),在很短的時間內(nèi),將DNA擴增幾百萬倍甚至幾十億倍,使實驗室所需的遺傳物質(zhì)不再受限于活的生物體。,,(1)加熱使DNA雙鏈打開,這一步是打開________鍵,稱為________,在細胞中是在________酶的作用下完成的。 (2)當溫度降低時,引物與模板末端結(jié)合,在DNA聚合酶的作用下,引物沿模板延伸,最終合成2條DNA分子,此過程中原料是________,遵循的原則是________ ____________。,(3)“PCR”技術(shù)的必需條件,除了模板、原料、ATP、酶以外,至少還有三個條件,即液體環(huán)境、適宜的________和________。 (4)假設(shè)一個模板DNA分子中有800個堿基對,其中含有腺嘌呤600個,若通過PCR技術(shù)共消耗周圍環(huán)境中游離的胞嘧啶脫氧核苷酸6 200個,則該模板DNA在PCR擴增儀中已經(jīng)復制了________次。,答案:(1)氫 解旋 解旋 (2)脫氧核苷酸 堿基互補配對原則 (3)溫度 酸堿度(或pH) (4)5,1.基因定義的理解 (1)結(jié)構(gòu)上看 ①基因是DNA分子上一個特定的片段,一個DNA分子上有很多個基因。 ②基因與DNA結(jié)構(gòu)一樣,也是由四種脫氧核苷酸按一定順序排列而成的序列。 ③每個基因的脫氧核苷酸數(shù)目及排列順序是特定的。 ④不同的基因,差別在于堿基數(shù)目及排列順序不同。 ⑤基因中堿基的排列順序構(gòu)成遺傳信息。,基因的本質(zhì),(2)從功能上看:基因有遺傳效應(yīng),即基因能控制生物的性狀,基因是控制生物性狀的基本單位,特定的基因決定特定的性狀。 ①基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段,DNA上有很多片段,其中有遺傳效應(yīng)的片段才叫基因,沒有遺傳效應(yīng)的片段不叫基因。 ②基因有遺傳效應(yīng),基因的遺傳效應(yīng)反映出來的效果是控制蛋白質(zhì)合成,從而表現(xiàn)性狀。 ③基因是DNA上的片段,基因隨DNA分子的復制而復制,轉(zhuǎn)錄而轉(zhuǎn)錄。,2.染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的關(guān)系 3.基因、染色體、蛋白質(zhì)、性狀的關(guān)系,,,4.基因的基本功能 (1)遺傳信息的傳遞:發(fā)生在傳宗接代過程中,通過復制實現(xiàn)遺傳信息由親代到子代的傳遞。 (2)遺傳信息的表達:發(fā)生在生物個體發(fā)育過程中,是通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制蛋白質(zhì)合成的過程,通過遺傳信息的表達控制個體發(fā)育過程。,5.(2013·濰坊質(zhì)檢)基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段,下列哪項不是“遺傳效應(yīng)”的含義( ) A.能控制一種生物性狀的表現(xiàn) B.能控制一種蛋白質(zhì)的合成 C.能決定一種氨基酸的位置 D.能轉(zhuǎn)錄成一種mRNA,解析:基因概念中“遺傳效應(yīng)”是指控制生物的性狀,而基因?qū)π誀畹目刂剖峭ㄟ^控制蛋白質(zhì)的合成來實現(xiàn)的;組成蛋白質(zhì)的氨基酸約有20種,基因不只是決定一種氨基酸的位置,而是決定組成蛋白質(zhì)的所有氨基酸的位置。 答案:C,6.下列有關(guān)染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的說法,不正確的是 ( ) A.基因一定位于染色體上 B.基因在染色體上呈線性排列 C.四種脫氧核苷酸的數(shù)目和排列順序決定了基因的多樣性和特異性 D. 一條染色體上含有1個或2個DNA分子,解析:基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段,DNA不一定位于染色體上,因此基因不一定位于染色體上,故A錯誤;多個基因位于同一條染色體上,基因在染色體上呈線性排列,故B正確;不同基因中脫氧核苷酸的數(shù)目和排列順序不同,基因具有多樣性,而每一個基因中脫氧核苷酸的數(shù)目和排列順序是特定的,因此基因又具有特異性,故C正確;沒有復制的每條染色體含有1個DNA分子,復制后的每條染色體含有2條染色單體,每條染色單體含有1個DNA分子,故D正確。 答案:A,,實驗技能提升,4.實驗過程:(見下圖) (1)大腸桿菌在含15N標記的NH4Cl培養(yǎng)基中繁殖幾代,使DNA雙鏈充分標記15N。 (2)將含15N的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到14N標記的普通培養(yǎng)基中培養(yǎng)。 (3)在不同時刻收集大腸桿菌并提取DNA(間隔的時間為大腸桿菌繁殖一代所需時間)。 (4)將提取的DNA進行離心,記錄離心后試管中DNA位置。,5.實驗預(yù)期:離心后應(yīng)出現(xiàn)3條DNA帶。 (1)重帶(密度最大):15N標記的親代雙鏈DNA(15N/15N) (2)中帶(密度居中):一條鏈為15N,另一條鏈為14N標記的子代雙鏈DNA(15N/14N) (3)輕帶(密度最小):兩條鏈都為14N標記的子代雙鏈DNA(14N/14N)。 6.實驗結(jié)果:與預(yù)期的相符。,,7.科學家以大腸桿菌為實驗對象,運用同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心方法進行了DNA復制方式的探索實驗,實驗內(nèi)容及結(jié)果見下表。,請分析并回答: (1)要得到DNA中的N全部被放射性標記的大腸桿菌B,必須經(jīng)過________代培養(yǎng),且培養(yǎng)液中的________是唯一氮源。 (2)綜合分析本實驗的DNA離心結(jié)果,第________組結(jié)果對得到結(jié)論起到了關(guān)鍵作用,但需把它與第______組和第________組的結(jié)果進行比較,才能說明DNA分子的復制方式是________。,(3)分析討論: ①若子I代DNA的離心結(jié)果為“輕”和“重”兩條密度帶,則“重帶”DNA來自________,據(jù)此可判斷DNA分子的復制方式不是________復制。 ②若將子I代DNA雙鏈分開后再離心,其結(jié)果______ (填“能”或“不能”)判斷DNA的復制方式。,③若在同等條件下將子Ⅱ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________,放射性強度發(fā)生變化的是________帶。 ④若某次實驗的結(jié)果中,子I代DNA的“中帶”比以往實驗結(jié)果的“中帶”略寬,可能的原因是新合成DNA單鏈中的N尚有少部分為________。,解析:經(jīng)過一代培養(yǎng)后,只能是標記DNA分子的一條單鏈,所以要想對所有的DNA分子全部標記,要進行多代培養(yǎng);在探究DNA分子的復制方式為半保留復制的實驗中,“重帶”應(yīng)為兩個單鏈均被15N標記,“輕帶”為兩個單鏈均被14N標記,“中帶”為一個單鏈被14N標記,另一個單鏈被15N標記。 答案:(1)多 15NH4Cl (2)3 1 2 半保留復制 (3)①B 半保留 ②不能 ③沒有變化 輕 ④15N,1.小麥體內(nèi)的遺傳物質(zhì)徹底水解后,可以得到的是( ) A.四種脫氧核苷酸 B.一種五碳糖 C.八種堿基 D.五種堿基 解析:小麥的遺傳物質(zhì)是DNA,初步水解的產(chǎn)物是4種脫氧核苷酸,徹底水解的產(chǎn)物是磷酸、脫氧核糖和4種堿基。 答案:B,2.經(jīng)檢測得知,一雙鏈DNA分子中鳥嘌呤的數(shù)目為x,其占堿基總量的比例是y,以下推斷正確的是 ( ) A.與鳥嘌呤互補的堿基所占的比例是(1-y) B.該DNA分子的嘌呤堿基和嘧啶堿基的比值是x/y C.該DNA分子的堿基之間的氫鍵數(shù)是x(1+2/y) D.與鳥嘌呤不互補的堿基數(shù)目是x(1-2y)/y,解析:由題意可知,G、C所占比例都為y,數(shù)量都為x;A、T所占比例都為(1/2-y),數(shù)量都為[(x/y)-2x]/2=[(x/2y)-x]。與鳥嘌呤互補的堿基所占比例是y。該DNA分子的嘌呤堿基和嘧啶堿基的比值是1。G、C之間有三個氫鍵,A、T之間有兩個氫鍵,該DNA分子的堿基之間的氫鍵數(shù)目是3x+2[(x/2y) -x]=(x+x/y)。A、T與G不互補,其數(shù)目為[x(l-2y)/y]。 答案:D,3.下列關(guān)于DNA復制的敘述,正確的是( ) A.DNA復制時,嚴格遵循A-U、C-G的堿基互補配對原則 B.DNA復制時,兩條脫氧核苷酸鏈均可作為模板 C.DNA分子全部解旋后才開始進行DNA復制 D.脫氧核苷酸必須在DNA酶的作用下才能連接形成子鏈,解析:DNA復制時,嚴格遵循A-T、C-G的堿基互補配對原則;DNA是以兩條脫氧核苷酸鏈作為模板進行復制的;DNA分子邊解旋邊復制;脫氧核苷酸必須在DNA聚合酶的作用下才能連接形成子鏈。 答案:B,4.已知某DNA分子中,G與C之和占全部堿基總數(shù)的35.8%,其中一條鏈的T與C分別占該鏈堿基總數(shù)的32.9%和17.1%。則在它的互補鏈中,T和C分別占該鏈堿基總數(shù)的( ) A.32.9%,17.1% B.31.3%,18.7% C.18.7%,31.3% D.17.1%,32.9%,解析:本題考查DNA分子結(jié)構(gòu)中的堿基數(shù)目計算,難度較大。假設(shè)該DNA分子共有堿基2 000個,則G+C共有716個,T+A共有1 284個,其中的一條鏈(α鏈)中,T有329個,C有171個。由此可知:該DNA分子共含G(或C)358個,T(或A)642個。據(jù)此可知,該DNA分子的β鏈中含有T(642-329)=313個。含有C(358-171)=187個。所以,該DNA分子的另一條鏈(β鏈)中,T占該鏈堿基總數(shù)的31.3%,C占該鏈堿基總數(shù)的18.7%。 答案:B,5.用32P標記玉米體細胞(含20條染色體)的DNA分子雙鏈,再將這些細胞轉(zhuǎn)入不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng),讓其分裂n次,若一個細胞中的染色體總條數(shù)和被32P標記的染色體條數(shù)分別是40條和2條,則該細胞至少是處于第幾次分裂的分裂期 ( ) A.第一次 B.第二次 C.第三次 D.第四次,解析:由染色體總條數(shù)為40條可知該細胞處于有絲分裂后期,若是第一次有絲分裂后期,被32P標記的染色體條數(shù)應(yīng)為40條;若是第二次有絲分裂后期,被32P標記的染色體條數(shù)應(yīng)為20條;若是第三次有絲分裂后期,被32P標記的染色體條數(shù)應(yīng)在0條到20條之間。 答案:C,6.(2014·沈陽四校階段測試)某DNA分子有2 000個脫氧核苷酸,已知它的一條單鏈上A∶G∶T∶C=1∶2∶3∶4,若該分子復制一次,則需要腺嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)量是( ) A.200個 B.300個 C.400個 D.800個 解析:由一條單鏈上A∶G∶T∶C=1∶2∶3∶4,計算得該單鏈上1 000個堿基中含有A=100個、T=300個,整個DNA分子中T=400個,復制1次需要A為400個。 答案:C,7.下圖是某DNA分子的局部結(jié)構(gòu)示意圖,請據(jù)圖回答。,,(1)寫出下列圖中序號代表的結(jié)構(gòu)的中文名稱:①________,⑦________ ,⑧________,⑨________。 (2)圖中DNA片段中堿基對有________對,該DNA分子應(yīng)有________個游離的磷酸基。 (3)從主鏈上看,兩條單鏈________;從堿基關(guān)系看,兩條單鏈________。,(4)如果將14N標記的細胞培養(yǎng)在含15N標記的脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中,此圖所示的________________(填圖中序號)中可測到15N。若細胞在該培養(yǎng)液中分裂四次,該DNA分子也復制四次,則得到的子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例為________。 (5)若該DNA分子共有a個堿基,其中腺嘌呤有m個,則該DNA分子復制4次,需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸為________個。,8.在正常情況下,細胞內(nèi)完全可以自主合成組成核酸的核糖和脫氧核糖?,F(xiàn)在細胞系由于發(fā)生基因突變而不能自主合成核糖和脫氧核糖,必須從培養(yǎng)基中攝取。為驗證DNA分子復制的原料是脫氧核苷酸,而不是核糖核苷酸,現(xiàn)提供如下實驗材料,請你完成實驗方案。 (1)實驗?zāi)康模候炞CDNA分子復制的原料是脫氧核苷酸,而不是核糖核苷酸。 (2)實驗材料:突變細胞系、基本培養(yǎng)基、核糖核苷酸、14C-核糖核苷酸、脫氧核苷酸、14C-脫氧核苷酸、放射性探測顯微儀等。,(3)實驗原理: DNA主要分布在______,其基本組成單位是______; RNA主要分布在______,其基本組成單位是______。 (4)實驗步驟: 第一步:編號。取基本培養(yǎng)基兩個,編號為甲、乙。 第二步:設(shè)置對照實驗。在培養(yǎng)基甲中加入適量的核糖核苷酸和14C-脫氧核苷酸;在培養(yǎng)基乙中加入等量的__________________________________________。,第三步:培養(yǎng)。在甲、乙培養(yǎng)基中分別接種等量的突變細胞系,放到________培養(yǎng)一段時間,讓細胞增殖。 第四步:觀察。分別取出培養(yǎng)基甲、乙中的細胞,用放射性探測顯微儀探測觀察________。 (5)預(yù)期結(jié)果: ①培養(yǎng)基甲中_______________________________; ②培養(yǎng)基乙中_______________________________。 (6)實驗結(jié)論:__________________________________ __________________________________________。,解析:DNA主要分布于細胞核,RNA主要分布于細胞質(zhì),DNA的基本組成單位是脫氧核苷酸,RNA的基本組成單位是核糖核苷酸。要驗證DNA復制的原料是脫氧核苷酸,可根據(jù)被標記的脫氧核苷酸在細胞的分布情況判斷。,答案:(3)細胞核 脫氧核苷酸 細胞質(zhì) 核糖核苷酸 (4)第二步:14C-核糖核苷酸和脫氧核苷酸 第三步:適宜的相同環(huán)境中 第四步:細胞核和細胞質(zhì)的放射性強弱 (5)①細胞的放射性部位主要在細胞核 ②細胞的放射性部位主要在細胞質(zhì) (6)DNA分子復制的原料是脫氧核苷酸而不是核糖核苷酸,- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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