2025届高三生物一轮复习课件第六单元　DNA的结构、复制及基因的本质

DNA的结构、复制及基因的本质 1 目 录 DNA的结构及相关计算 2 DNA的复制及基因的概念 2 考点一 DNA的结构及相关计算 威尔金斯和富兰克林提供____________ DNA是以4种__________为单位连接而成的长链，分别含有_____________4种碱基 沃森和克里克推算出DNA分子呈_____结构 尝试建立多种不同的模型：双螺旋、三螺旋 被否定 查哥夫提出DNA分子中A的量等于 ,C的量等于 。 构建DNA 模型 脱氧核苷酸 A、T、G、C DNA衍射图谱 螺旋 修正、重建 验证 DNA具有恒定的直径；能解释4种碱基的数量关系；制作的模型与DNA的X射线衍射照片推算出的DNA双螺旋结构相符。 T G 沃森和克里克 双螺旋结构 自主学习：阅读课本P48-49内容，填写流程图 沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型 现存于伦敦科学博物馆 1.DNA双螺旋结构模型的构建 考点一　DNA的结构及相关计算 2.DNA的结构 C、H、O、N、P 脱氧核苷酸 考点一　DNA的结构及相关计算 巧记　利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子的结构 考点一　DNA的结构及相关计算 2.DNA的结构 磷酸 脱氧核糖 碱基 A与T配对 G与C配对 考点一　DNA的结构及相关计算 3.DNA的结构特点 (1)______ 性：具n个碱基对的DNA可能有4n种碱基对排列顺序。 (2)______ 性：每种DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。　　　 并不是碱基配对方式决定的 (3)______ 性：如两条主链磷酸与脱氧核糖交替连接的顺序不变，碱基配对方式不变等。 多样 特异 稳定 考点一　DNA的结构及相关计算 (1)沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。(2022·广东卷，5D)( ) 提示　沃森和克里克以DNA衍射图谱为基础推算出DNA呈螺旋结构。 (2)某同学制作DNA双螺旋结构模型，在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基。(2022·浙江6月选考，13A)( ) 提示　在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基。 (3)制作DNA双螺旋结构模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连。(2022·浙江6月选考，13B)( ) 提示　G、C之间形成3个氢键。 × × × 考点一　DNA的结构及相关计算 ①一个双链DNA分子具有2个游离的磷酸基团，而环状DNA不存在。 ②氢键的形成不需要酶，但断裂需解旋酶或加热处理；G—C碱基对比例越大，DNA热稳定性越高。 ③相邻的碱基在DNA分子的一条单链中通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接，在DNA的双链之间通过氢键相连接。 ④不是所有的脱氧核糖都连接着两个磷酸基团，两条链各有一个3′端的脱氧核糖连接着一个磷酸基团。　　　 DNA双螺旋结构的热考点 考点一　DNA的结构及相关计算 (4)DNA每条链的5′端是羟基末端。(2021·辽宁卷，4C)( ) 提示　DNA每条链的5′端是磷酸基团末端，3′端是羟基(—OH)末端。 (5)与RNA分子相比，DNA分子特有的碱基是U。(2017·浙江4月选考，6改编)( ) 提示　与RNA分子相比，DNA分子特有的碱基是T。 (6)生物体内DNA分子中(A＋T)/(G＋C)的值越大，双链DNA分子的稳定性越高。(2017·海南卷，24B)( ) 提示　G＋C含量越高，双链DNA分子越稳定。 × × × 考点一　DNA的结构及相关计算 根据下列DNA的两模型思考回答： (1)由图1可知，每个DNA分子片段中，游离磷酸基团含有____个。单链中相邻碱基通过______________________________连接。互补链中相邻碱基通过______连接。 (2)图2是图1的简化形式，其中①是___________，②是________。解旋酶作用于________部位，限制性内切核酸酶和DNA连接酶作用于________部位。 2 —脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖— 氢键 磷酸二酯键 氢键 ② ① 考点一　DNA的结构及相关计算 4.DNA中的碱基数量的计算规律 设DNA一条链为1链，互补链为2链。 根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。 (1)A1＋A2＝ ；G1＋G2＝ 。 即：双链中A＝ ，G＝ ，A＋G＝ ＝ ＝ ＝ (A＋G＋T＋C)。 规律一：双链DNA中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。 T1＋T2 C1＋C2 T C T＋C A＋C T＋G 考点一　DNA的结构及相关计算 (2)A1＋T1＝ ；G1＋C1＝ 。 规律二：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，简记为“补则等”。 A2＋T2 G2＋C2 规律三：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒”。 规律四：某种碱基在双链中所占的比例等于它在每一条单链中所占比例和的一半。 互为倒数 考点一　DNA的结构及相关计算 √ DNA结构的相关计算 1．(2024·广州高三期中)下列有关计算结果，错误的是(　　) A．若某DNA分子中，一条链中的A占该链的30%，另一条链的A占另一条链的20%，则DNA双链中A占双链的30% B．在某双链DNA分子的所有碱基中，鸟嘌呤占26%，则腺嘌呤占24% C．某DNA分子的一条单链中(A＋T)/(C＋G)＝0.4，其互补链中该碱基比例也是0.4 D．若某DNA分子中A占双链的比例为c%，则一条链中的A占该单链的比值为0到2c% 考点一　DNA的结构及相关计算 2.(2024·广东名校联考)如图表示DNA分子中的部分关系，下列判断正确的是(　　) A．若x、y分别表示DNA两条互补链中(A＋G)/(T＋C)的量， 则符合甲曲线变化 B．若x、y分别表示DNA两条互补链中(G＋T)/(A＋C)的量， 则符合甲曲线变化 C．若x、y分别表示DNA两条互补链中(A＋T)/(G＋C)的量，则符合乙曲线变化 D．若x、y分别表示DNA一条链和整个DNA中嘌呤/嘧啶的量，则符合乙曲线变化 √ 考点一　DNA的结构及相关计算 三步解决DNA分子中有关碱基比例的计算 考点一　DNA的结构及相关计算 考点二　 DNA的复制及基因的概念 1.对DNA复制方式的推测 (1)假说一：全保留复制 在复制过程中新的DNA分子单链结合在一起，形成一条新的DNA双链，而亲本DNA双链仍然被保留在一起。 (2)假说二：分散复制 在复制过程中亲本DNA双链被切割成小片段，分散在新合成的两条DNA双链中。 —作出假设 考点二　DNA的复制及基因的概念 (3)假说三：半保留复制 ①提出者：美国生物学家 和英国物理学家 。 ②内容：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的 断裂，解开的两条单链作为复制的 ，游离的 依据_________ _____原则，通过形成 结合到作为模板的单链上。 ③特点：_____________________________________________________ ______。 沃森 克里克 氢键 模板 脱氧核苷酸 碱基互补 配对 氢键 新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一 条链 考点二　DNA的复制及基因的概念 —演绎推理 半保留复制 15N 14N 14N 14N 15N 14N P: F1: 15N 15N 14N复制 全保留复制 15N 15N 15N 15N 14N 14N 14N复制 14N复制 14N复制 14N 14N 15N 15N F2: (2)对DNA复制的推测 考点二　DNA的复制及基因的概念 分散复制 P: 细胞再 分裂一次 15N 15N 转移到含14NH4Cl的培养液中 细胞分裂一次 提出DNA离心 提出DNA离心 提出DNA离心 高密度带 中密度带 中密度带 15N 14N 15N 14N 考点二　DNA的复制及基因的概念 2.DNA半保留复制的实验 (1)实验者：美国生物学家 和 。 (2)研究方法： 。 (3)实验材料：大肠杆菌。 (4)实验技术： 技术和离心技术。 梅塞尔森 斯塔尔 假说—演绎法 同位素标记 (5)实验背景：15N和14N是氮元素的两种 同位素，这两种同位素___ ，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有不同氮元素的DNA。 稳定 相 对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA的密度大 考点二　DNA的复制及基因的概念 —得出结论 (3)实验验证 15N 14N 14N 14N 15N 14N P: F1: F2: 细胞再 分裂一次 15N 15N 转移到含14NH4Cl的培养液中 细胞分裂一次 提出DNA离心 提出DNA离心 提出DNA离心 排除DNA的复制是全保留复制 排除DNA的复制是分散复制 14N复制 14N复制 考点二　DNA的复制及基因的概念 实验结果分析： ①立即取出，提取DNA→离心→ 。 ②繁殖一代后取出，提取DNA→离心→ 。 ③繁殖两代后取出，提取DNA→离心→ 。 (9)实验结论：DNA的复制是以 的方式进行的。 全部重带 全部中带 1/2轻带、1/2中带 半保留 考点二　DNA的复制及基因的概念 3.DNA的复制 (1)概念、时间、场所 叶绿体 间期 线粒 体 考点二　DNA的复制及基因的概念 解旋 脱 氧核苷酸 DNA聚合酶 碱基互补配对 (3)特点： ______边复制、半保留复制。 每个DNA分子都保留原DNA的一条链 边解旋 考点二　DNA的复制及基因的概念 (4)类型 多个 复制速率 单 考点二　DNA的复制及基因的概念 特点 精确复制的原因 意义 方向 结果 ①半保留复制；②边解旋边复制； ③双向复制；④真核生物有多个复制起点 （1）DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；（2）碱基互补配对原则，保证了复制能够准确地进行。 将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性。 一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子 从子链的5' 端向 3' 端延伸 DNA复 制 过 程 考点二　DNA的复制及基因的概念 巧记DNA复制的“二、二、三、四” 考点二　DNA的复制及基因的概念 下列为DNA复制的有关图示，A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制，D→E→F表示哺乳动物的DNA分子复制。图中黑点表示复制起点，“→”表示复制方向，“⇨”表示时间顺序。 考点二　DNA的复制及基因的概念 ①若A中含有48 502个碱基对，而 子链延伸速率是105个碱基对/min， 假设DNA分子从头到尾复制，理论 上此DNA分子复制约需30 s，而实 际上只需约16 s，根据A→C过程分析，这是因为 。 ②哺乳动物体细胞中的DNA分子展开可达2 m之长，若按A～C图的方式复制，至少需要8 h，而实际上只需约6 h，根据D～F图分析，原因是 。 复制是双向进行的 DNA分子从多个起点(双向)复制 考点二　DNA的复制及基因的概念 ③A～F图均有以下特点：延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA分子复制的特点是 。 ④哺乳动物成熟的红细胞能否进行上述过程？ 。 边解旋边复制 不能 考点二　DNA的复制及基因的概念 3.“图解法”分析DNA复制相关计算 (1)将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养液中连续复制n次，则： ①子代DNA共2n个 含15N的DNA分子： 个 只含15N的DNA分子： 个 含14N的DNA分子： 个 只含14N的DNA分子： 个 ②脱氧核苷酸链共2n＋1条 含15N的脱氧核苷酸链： 条 含14N的脱氧核苷酸链： 条 2 0 2n (2n－2) 2 (2n＋1－2) 考点二　DNA的复制及基因的概念 (2)DNA分子复制过程中消耗的脱氧核苷酸数 ①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为 __________。 ②第n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为 。 m·(2n－1) m·2n－1 考点二　DNA的复制及基因的概念 (2022·广东高三模拟)一个被15N标记的、含1 000个碱基对的DNA分子片段，其中一条链中T＋A占30%，若将该DNA分子放在含14N的培养基中连续复制3次，相关叙述正确的是 A.该DNA分子的另一条链中T＋A占70% B.该DNA分子中含有A的数目为400个 C.该DNA分子第3次复制时需要消耗2 800个G D.经3次复制后，子代DNA分子中含14N的比例为7/8 √ 考点二　DNA的复制及基因的概念 A 1、如图为某原核细胞DNA分子的复制方式模式图，图中“→”表示复制方向。下列叙述错误的是(　　) A.由图可知，该DNA分子复制方式为多起点双向复制 B.除图示酶外，DNA分子复制还需DNA聚合酶等 C.DNA分子复制时，子链的延伸方向是相同的 D.解旋经过含G—C碱基对较多的区域时，消耗的能量相对较多 考点一　DNA的结构及相关计算 B 考向2　结合DNA复制过程中的有关计算，考查科学思维 2.(2024·广东佛山）用15N标记含有100个碱基对的DNA分子(其中有腺嘌呤60个)，该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次。下列有关判断错误的是(　　) A.含有15N的DNA分子有两个 B.含有14N的DNA分子占总数的7/8 C.第4次复制消耗胞嘧啶脱氧核苷酸320个 D.复制共产生16个DNA分子 考点一　DNA的结构及相关计算 3.染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系 一个或两个 有遗传 效应的DNA片段 许多个基因 脱氧核苷 酸排列顺序 考点一　DNA的结构及相关计算 (1)DNA分子复制时，子链的合成过程不需要引物参与。(2021·辽宁卷，4B)( ) 提示　子链的合成过程需要引物。 (2)DNA聚合酶的作用是打开DNA双链。(2021·辽宁卷，4D)( ) 提示　解旋酶的作用是打开DNA双链。 (3)烟草花叶病毒的RNA可通过复制将遗传密码传递给子代。(2020·浙江1月选考，21B)( ) 提示　烟草花叶病毒的RNA可通过复制将遗传信息传递给子代。 × × × 考点二　DNA的复制及基因的概念 (4)果蝇体细胞中核DNA分子通过转录将遗传信息传递给子代。(2020·浙江1月选考，21C)( ) 提示　果蝇体细胞中核DNA分子通过复制将遗传信息传递给子代。 (5)洋葱根尖细胞中DNA聚合酶主要在G2期通过转录和翻译合成。(2020·浙江1月选考，21D)( ) 提示　洋葱根尖细胞中DNA聚合酶主要在G1期通过转录和翻译合成。 × × 考点二　DNA的复制及基因的概念 真、原核细胞基因的结构和表达 (1)基因的结构 考点二　DNA的复制及基因的概念 (2)基因表达遗传信息 真、原核细胞基因的结构和表达 考点二　DNA的复制及基因的概念 真、原核细胞基因的结构和表达 考点二　DNA的复制及基因的概念 如图是人类某染色体DNA的片段，含有基因A、基因b和无遗传效应的片段M。请思考： (1)基因A和b的本质区别是什么？ 提示　不同基因的本质区别在于其脱氧核苷酸序列不同。 (2)决定mRNA上终止密码子的碱基对是否位于M处？若M中插入若干个脱氧核苷酸对是否可引发基因突变？ 提示　M为无遗传效应的非基因片段，故其无转录功能，当然不存在决定mRNA上终止密码子的碱基对，M中即使插入若干脱氧核苷酸对也不会引发基因突变。 考点二　DNA的复制及基因的概念 (3)A复制时b是否也复制？A转录时，b是否也转录？其转录的模板链一定相同吗？ 提示　DNA分子复制为全程复制，故A复制时b也复制，但基因表达却为“选择性表达”，故A转录时，b未必转录，即使都转录，其模板链也未必相同。 如图是人类某染色体DNA的片段，含有基因A、基因b和无遗传效应的片段M。请思考： 考点二　DNA的复制及基因的概念 细胞分裂中标记染色体去向的分析 考点二　DNA的复制及基因的概念 (1)有丝分裂中染色体的标记情况 用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行两次有丝分裂，情况如图所示 (以一对同源染色体为例)： 细胞分裂中标记染色体去向的分析 由图可以看出，第一次有丝分裂形成的两个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条子链组成；第二次有丝分裂后最终形成的子细胞中含亲代DNA链的染色体条数是0～2n(以体细胞染色体数为2n为例)。 考点二　DNA的复制及基因的概念 (注：体细胞染 色体为2n条) 第一次有丝 分裂中期 第一次有丝 分裂后期 第二次有丝 分裂中期 第二次有丝 分裂后期 15N标记的染色体数 ___ ___ ___ ___ 15N标记的染色单体数 ___ ___ ___ ___ 2n 4n 4n 0 2n 2n 2n 0 1个细胞经两次有丝分裂产生的4个子细胞中有 个细胞含有15N标记的染色体；每个子细胞含15N标记的染色体为 条。 2或3或4 0～2n 细胞分裂中标记染色体去向的分析 考点二　DNA的复制及基因的概念 细胞分裂中标记染色体去向的分析 (2)减数分裂中染色体的标记情况 用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行正常减数分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)： 由图可以看出，子细胞中的所有染色体都含 。 15N 考点二　DNA的复制及基因的概念 (3)先进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂细胞中染色体的标记情况 用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行一次有丝分裂，再继续在含14N的培养液中进行正常减数分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)： 若该生物的正常体细胞的核DNA为2n，则经上述过程形成的子细胞中含15N标记DNA的个数为 个。 0～n 细胞分裂中标记染色体去向的分析 考点二　DNA的复制及基因的概念 C 考向3　围绕DNA半保留复制中标记染色体去向的分析，考查科学思维 5.(2024·广东南粤名校联考)一个含有2n条染色体的生物体细胞，其染色体中DNA的两条链都被标记，在不含标记的原料中进行有丝分裂，下列叙述错误的是(　　) A.第一次分裂的后期细胞中有4n条带标记的染色体 B.第二次分裂的中期每个细胞中有2n条带标记的染色单体 C.第二次分裂的后期每个细胞中有4n条带标记的染色体 D.第二次分裂结束后有的子细胞中可能不带有标记 考点二　DNA的复制及基因的概念 (3)与的关系是 。 (4)若＝a，＝b，则＝(a＋b)。  ＝＝(N为相应的碱基总数)，＝＝。 $$