2025届高考生物一轮复习课件： DNA结构 复制和基因的本质

DNA分子的结构、复制与基因的本质 一轮复习 1 必修2 P47“练习与应用·拓展应用”：结合肺炎链球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，分析DNA作为遗传物质所具备的特点是 。 ①具有相对的稳定性　 ②能够精确地自我复制，使亲代与子代间保持遗传的连续性　 ③能够指导蛋白质合成，控制新陈代谢过程和性状发育　 ④在特定条件下产生可遗传的变异 ①②③④ DNA是怎样储存遗传信息的？又是怎样决定生物性状的？ 结构 功能 沃森和克里克于1953年在《NATURE》杂志上发表的论文 沃森和克里克 3.4nm 2nm 0.34nm 考点1：DNA的结构 3 不同生物的核酸、核苷酸、碱基、五碳糖、遗传物质 生物种类 核酸种类 核苷酸种类 五碳糖 碱基种类 遗传物质 实例 细胞生物 2种 (DNA和RNA) 8种 2种 5种 DNA 真核生物 原核生物 病毒 DNA 病毒 1种 (DNA) 4种 1种 4种 DNA T2噬菌体等 RNA 病毒 1种 (RNA) 4种 1种 4种 RNA SARS病毒、 HIV等 一、DNA双螺旋结构模型的构建 1.20世纪30年代，科学家认识到：DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、C、G四种碱基。 2.1951年11月，英国物理学家威尔金斯（M.Wilkins，1946--2004）和他的同事富兰克林（R.E.Franklin,1920--1958）应用X射线衍射技术获得了高质量的DNA衍射图谱。 现象：DNA呈现“X”形 推断：DNA分子是螺旋的 富兰克林认为脱氧核糖核苷酸的亲水磷酸基团应该位于DNA的外侧，其余部分位于内侧。 沃森和克里克推测出DNA分子呈螺旋形的。他们先后建构了多种不同单链螺旋、双链双螺旋、三链螺旋模型、碱基在外侧、内侧等模型。 X衍射技术是用X光透过物质的结晶体，使其在照片底片上衍射出晶体图案的技术。这个方法可以用来推测晶体的分子排列。 3.查哥夫法则： 在DNA中，腺嘌呤(A)的量=胸腺嘧啶(T)的量；鸟嘌呤(G)的量=胞嘧啶(C)的量。 4.据此，沃森和克里克构建出DNA双螺旋结构模型。 1953年4月25日，《自然》杂志以一页的篇幅发表他们的论文∶“脱氧核糖核酸的一种结构”。他们提出，DNA 由两条链反向环绕而成，两链上相对的碱基有特定匹配∶A对T；C对G；这种配对由氢键介导。 来源 碱基的相对含量 腺嘌呤A 鸟嘌呤G 胞嘧啶C 胸腺嘧啶T 人 30.9 19.9 19.8 29.4 牛（脾） 27.9 22.7 22.1 27.3 酵母 31.3 18.7 17.1 32.9 结合分支杆菌 15.1 34.9 35.4 14.6 碱基互补配对：A-T、C-G。 富兰克林发现，将DNA晶体翻转180度获得的X射线衍射图仍然是一样的。沃森与克里克认为：DNA两条链是反向排列的。 C A G T A C G T G T C A 二、DNA的分子结构 C、H、O、N、P (1)DNA是由2条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构 (2)DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架； 碱基排列在内侧。 (3)两条链上的碱基通过氢键连接形成碱基 对，并且碱基配对具有一定的规律。 A只和T配对、G只和G配对，碱基之间的一一对应的关系，就叫作碱基互补配对原则。 磷酸二酯键 氢键 5’ 元素 基本单位 平面结构 空间结构 配对的碱基中： A与T之间有几个氢键,G与C之间有几个氢键？ DNA分子中含氮碱基的含量与DNA分子的稳定性有怎样的关系？ DNA分子中, 1个磷酸基连接几个脱氧核糖？ 1个脱氧核糖连接几个磷酸呢？ 同一条脱氧核苷酸链中,相邻2个碱基之间如何连接？ 思考: DNA分子杂交、RNA分子杂交 DNA复制、RNA复制、转录、逆转录、翻译 发生碱基互补配对的细胞结构？ 哪些生物学技术利用碱基互补配对原则原理 细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体、拟核、质粒 发生碱基互补配对的生理过程有哪些？ DNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么？ 4种脱氧核苷酸 磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基 DNA分子中是否所有的脱氧核糖都连接着2个磷酸基团？ 否！ （一个或两个） 一个双链DNA分子片段中有几个游离的磷酸基团，位置如何？ 2个，分别位于DNA分子的两端。 线粒体、叶绿体、拟核处DNA有___个游离的磷酸基团 0 RNA分子? 1个 A 脱氧 核糖 P O C P T P G P T 脱氧 核糖 P O A P G P C P 脱氧 核糖 脱氧 核糖 脱氧 核糖 O O O 脱氧 核糖 O 脱氧 核糖 O 脱氧 核糖 O 磷酸二酯键 氢键 配对的碱基中： A与T之间有几个氢键,G与C之间有几个氢键？ DNA分子中含氮碱基的含量与DNA分子的稳定性有怎样的关系？ DNA分子中, 1个磷酸基连接几个脱氧核糖？ 1个脱氧核糖连接几个磷酸呢？ 同一条脱氧核苷酸链中,相邻2个碱基之间如何连接？ 思考: DNA分子杂交、RNA分子杂交 DNA复制、RNA复制、转录、逆转录、翻译 发生碱基互补配对的细胞结构？ 哪些生物学技术利用碱基互补配对原则原理 细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体、拟核、质粒 发生碱基互补配对的生理过程有哪些？ DNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么？ 4种脱氧核苷酸 磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基 DNA分子中是否所有的脱氧核糖都连接着2个磷酸基团？ 否！ （一个或两个） 一个双链DNA分子片段中有几个游离的磷酸基团，位置如何？ 2个，分别位于DNA分子的两端。 线粒体、叶绿体、拟核处DNA有___个游离的磷酸基团 0 RNA分子? 1个 磷酸二酯键 氢键 解旋酶 限制性核酸内切酶 DNA连接酶 DNA聚合酶 DNA酶 4n(n代表碱基对数) ——碱基对的排列顺序中 3.碱基对数量（n）和碱基对排列方式的关系，建立数学模型。 1. DNA中的遗传信息蕴藏在哪儿? 2. 为何每个人的遗传信息各不相同 （同卵双/多胞胎除外）? ——特定的碱基排列顺序 三、DNA分子中碱基排列顺序编码了遗传信息 四、DNA分子的结构特点 (1)多样性：不同的DNA分子中脱氧核苷酸的数目不同，排列顺序多种多样。如n个碱基对构成的DNA具有4n种碱基对排列顺序。 (2)特异性：每种DNA分子都具有特定的碱基排列顺序，代表了特定的遗传信息。 (3)稳定性：如两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，两条链间碱基互补配对的方式不变等。 C—G所占比例越大，氢键数目越多，DNA结构越稳定。 （外部稳定的基本骨架、内部碱基对稳定、空间结构稳定） 五、DNA中碱基数量的计算规律 ①在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同（A＝T，C＝G），即A＋G＝T＋C A1 T2 T1 C1 G1 G2 C2 A2 A2=T1 T2=A1 G2=C1 C2=G1 A=T G=C A+G=T+C DNA碱基互补配对原则：指DNA分子形成碱基对时，A与T配对，G与C配对。推论如下： 注意：A+T=C+G A+G=T+C 即A+G/T+C=1或A+G/A+T+G+C=50%或A%=50%-G% 例题1、某双链DNA分子中，G占23%，求A占多少？ 解析： 因为DNA分子中，A+G=T+C。所以， A=50%–23%=27% ②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。（或两互补碱基之和的比值） ③非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1 A 1 T 2 T 1 A2 G 1 C 2 C 1 G 2 DNA双链 双链DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一条链的A+T/G+C。 A+T G+C A1+T1 G1+C1 A2 +T2 G 2 +C2 = = A1+G1 T1 +C1 = a T2 +C2 A2 +G2 = 1/a 例题3、在DNA的一个单链中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互补链和整个DNA分子中分别是多少？ 2.5 1 ; 即：A1+T1= n% = A2+T2 ；双链中A+T=n% 例2：若1链中A1占b% ，2链中A2占c%,则双链中A=(b%+c%)/2 ④双链DNA分子中，A+T占整个DNA分子碱基总数的百分比等于其中任何一条链中A+T占该链碱基总数的百分比，其中任何一条链A+T是整个DNA分子A+T的一半。两互补的碱基的和占单双链的比例相等。 A+T A+T+G+C A1 +T1 +G1 +C1 A1 +T1 = = A2 +T2 +G2 +C2 A2 +T2 = A1 +T1 （A+T） 1 2 = = A2 +T2 A 1 T 2 T 1 A2 G 1 C 2 C 1 G 2 DNA双链 例题3、某双链DNA分子中，A与T之和占整个DNA碱基总数的54%，其中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链碱基总数的百分含量。 24% （G+C） 1 2 G1 +C1 G2 +C2 = = A＋T=54% G+C=46% 1.如图为DNA分子结构示意图，对该图的描述正确的是( ) A.②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架 B.④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸 C.当DNA复制时，⑨的形成需要DNA连接酶 D.DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息 D ① C 2.(2023·广东深圳调研)下图是制作DNA双螺旋结构模型的过程图，下列叙述错误的是(　　) A.图甲中②③交替连接构成DNA基本骨架 B.若一条链的下端是磷酸基团，则另一条链的上端也是磷酸基团 C.取两位同学制作的单链即可连接成DNA双链 D.丙到丁过程体现了DNA分子双螺旋的特点 3.（多选）下列关于DNA分子结构和功能的叙述，错误的是( ) A.双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的 B.磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA双链的基本骨架 C.磷酸二酯键既可以存在于DNA分子中，也可以存在于RNA分子中 D.DNA分子的两条链是反向平行的，并且游离的磷酸基团位于同一侧 E.DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连 F.沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数 ADEF 4.某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是( ) C 17 5.(2023·山东邹城期中)如图为某DNA分子片段示意图，下列有关叙述错误的是(　　) A A.图中①②③是构成DNA分子的基本单位 B.DNA复制时，④的形成不需要DNA聚合酶 C.①和②交替排列构成DNA分子的基本骨架 D.DNA分子中碱基对⑨越多，其热稳定性越低 C 6.(2023·福建龙岩期末)若生物体内DNA分子中(G＋C)/(A＋T)＝a，(A＋C)/(G＋T)＝b，则下列有关两个比值的叙述中不正确的是(　　) A.a值越大，双链DNA分子的稳定性越高 B.DNA分子一条单链及其互补链中，a值相同 C.碱基序列不同的双链DNA分子，b值不同 D.经半保留复制得到的DNA分子，b值等于1 C 7.(2023·哈尔滨三中调研)在一个DNA分子中，腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占全部碱基的42%，若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的24%，胸腺嘧啶占30%，则在其互补链上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占(　　) A.12%和34% B.21%和24% C.34%和12% D.58%和30% 8.某真核生物DNA片段的结构示意图如下,下列叙述正确的是（ ） A．①的形成需要DNA聚合酶催化 B．②表示腺嘌呤核糖核苷酸 C．③的形成只能发生在细胞核 D．若a链中A+T占48%，则DNA分子中G占26% D 21 22 特点：两条链反向平行 B 9.某学生制作的以下碱基对模型中，正确的是 10.某同学想制作一段具有10对碱基对的DNA片段模型，他在准备材料时至少需要： (1)代表磷酸的球形塑料片几个？ (2)代表四种碱基的长方形塑料片几个？ (3)代表脱氧核糖的五边形塑料片几个？ (4)组装出的脱氧核苷酸有几个？ (5)可组装出几种该DNA片段模型？ 20 20 20 410 20 5' 3' 5' 3' ⑩ 拓展：若某双链DNA分子含有200个碱基，一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则该DNA分子碱基排列方式共有4100种，对吗？ 小于4100 因为碱基比例已确定 人体内控制β-珠蛋白的基因由1700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有 种 1 假说演绎法 2.作出假说 推测可能的复制方式。 1.提出问题 DNA是如何复制的？ （1）半保留复制 （2）全保留复制 （3）弥散复制 3.演绎推理 （1）关键思路：通过实验区分亲代和子代的DNA。 标记亲代DNA链，然后观察它们在子代DNA中如何分布。 沃森、克里克 一、对DNA复制的推测及实验证据 考点2：DNA的复制 沃森和克里克的论文结尾处写道：“我们提出的这种碱基特异性配对方式，暗示着遗传物质进行复制的一种可能的机制。” 由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此，这种复制方式被称做半保留复制。 1958年，美国生物学家梅塞尔森（M.Meselson）和斯塔尔（F.Stahl）以大肠杆菌为材料，利用15N和14N进行同位素标记，将亲代DNA全部标记为15N，并将其放入14N的环境中培养。15N和14N是N元素的两种稳定的同位素，这两种同位素的相对原子质量不同，因此，利用离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA。 如果DNA的两条都含15N标记，那么这样的DNA密度大，离心时应该在试管的底部；两条链中都含14N，那么这样的DNA密度小，离心时应该在试管的上部；两条链中一条含有15N，一条含有14N，那么这样的DNA密度居中，离心时应该在试管的中部。 （2）科学方法： 同位素标记法、密度梯度离心法 大肠杆菌 分裂快，约20分钟分裂一次 实验设计者：美国生物学家梅塞尔生和斯塔尔 梅塞尔森 斯塔尔 1958年 大肠杆菌 同位素标记技术 密度梯度离心技术 27 ①半保留复制 15N / 14N-DNA 15N / 15N-DNA 14N / 14N-DNA 15N / 14N-DNA 15N 14N 15N 15N 14N 15N 14N 15N 14N 14N 14N 14N 14N 15N 细胞再 分裂一次 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 P F1 F2 （3）演绎推理： 结果：三条带 半保留复制的预期结果： ①提取亲代DNA→离心→底部。 ②繁殖一代后，提取DNA→离心→居中。 ③繁殖两（n）代后，提取DNA→离心→1/2(2/2n)居中，1/2(1-2/2n)靠上。 ②全保留复制 15N 14N 15N 15N 14N 15N 14N 15N 14N 14N 14N 14N 14N 15N P F1 F2 细胞再 分裂一次 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 15N / 15N-DNA 15N / 15N-DNA 14N / 14N-DNA 14N / 14N-DNA 15N / 15N-DNA 结果：两条带 全保留复制预期结果： ①提取亲代DNA→离心→底部。 ②繁殖一代后，提取DNA→离心→1/2底部，1/2靠上 ③繁殖两（n）代后，提取DNA→离心→1/4（1/2n）底部，3/4（1-1/2n）靠上。 ③弥散复制 14N / 15N-DNA 15N / 15N-DNA 14N / 15N-DNA 15N 14N 15N 15N 15N 14N 14N 15N 15N 14N 15N 14N 15N 14N 细胞再 分裂一次 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 P F1 F2 结果：两条带 4.实验验证，得出结论 第一代 第二代 第三代 重带 中带 轻带 中带 排除 全保留复制 排除 弥散复制 实验结果和预期的一致，说明DNA的复制是以半保留的方式进行的。 31 提出问题 作出假设 演绎推理 实验验证 （假说演绎法） DNA的是如何复制的? 推测可能的复制方式 根据复制模式，预测实验结果。 实验、得出结论、验证假说。 同位素标记法在高中生物学中的应用总结 实验目的 标记物 标记物转移情况 实验结论 研究分泌蛋白的合成和分泌过程 研究光合作用过程中物质的利用 光合作用的反应物H2O的O以O2的形式放出，CO2中的C用于合成有机物 探究生物的遗传物质 验证DNA的复制方式 亲代DNA→子一代DNA的一条链含15N 探究DNA复制、转录的原料 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸用于合成DNA，尿嘧啶核糖核苷酸用于合成RNA 生长素的极性运输 用3H标记的亮氨酸 核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜 各细胞器分工合作，协调配合 H218O H218O→18O2 14CO2 14CO2→14C3→(14CH2O) 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35S DNA是遗传物质 亲代双链用15N标记 DNA的复制方式为半保留复制 3H或15N标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸主要集中在细胞核，尿嘧啶核糖核苷酸主要集中在细胞质 含14C的生长素 标记物在形态学上端，在形态学下端可检测到标记物，反之不行 生长素只能从植物体的形态学上端运输到形态学下端 1.(2022⋅海南选择考)科学家曾提出 <m></m> 复制方式的三种假说:全保留复制、半保留复制和分散复制（图1）。对此假说,科学家以大肠杆菌为实验材料,进行了如下实验（图2）: 图1 图2 下列有关叙述正确的是( ) A.第一代细菌 <m></m> 离心后,试管中出现1条中带,说明 <m></m> 复制方式一定是半保留复制 B.第二代细菌 <m></m> 离心后,试管中出现1条中带和1条轻带,说明 <m></m> 复制方式一定是全 保留复制 C.结合第一代和第二代细菌 <m></m> 的离心结果,说明 <m></m> 复制方式一定是分散复制 D.若 <m></m> 复制方式是半保留复制,继续培养至第三代,细菌 <m></m> 离心后试管 中会出现1条中带和1条轻带 D 34 2.现有DNA分子的两条单链均只含14N(表示为14N14N)的大肠杆菌,若将该大肠杆菌在含15N的培养基中繁殖两代,再转到含14N的培养基中繁殖一代,则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是(　　) A.有15N14N和14N14N两种,其比例为1︰3 B.有15N15N和14N14N两种,其比例为1︰1 C.有15N15N和14N14N两种,其比例为3︰1 D.有15N14N和14N14N两种,其比例为3︰1 D DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 1.概念： 2.DNA复制场所 3.发生时期(真核生物) 二、DNA复制的过程 （该过程中容易发生 ） 基因突变 真核生物： 原核生物： （主要）细胞核 拟核、细胞质（质粒） 叶绿体、线粒体 有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期 解旋酶 4.条件： （2）能量（ATP） （3）4种脱氧核苷酸 （4）酶 DNA聚合酶 DNA连接酶 （1）模板（DNA的两条链） （1）解旋 解旋酶 在细胞提供的能量驱动下，解旋酶将DNA双螺旋两条链的氢键打开，解开成为两条单链，每条单链均作为合成新的DNA的模板链。 （2）合成 DNA聚合酶 DNA聚合酶以解开的每条母链为模板，以细胞中4种脱氧核苷酸为原料，按碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链。 母链(模板链) 子链(新合成的链) 四种脱 氧核苷酸 （3）复旋 随着解旋进行，子链不断延伸，每条新子链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。一条母链和一条子链盘绕成为一个新的DNA分子。 3’ 3’ 5’ 3’ 5’ 5’ 3’ 5’ 5.DNA复制的过程 磷酸二酯键 解旋→合成子链，延伸→形成子代DNA DNA的复制 3’ 3’ 5’ 5’ 3’ 前导链 5’ 3’ 冈崎片段 后随链 边解旋边复制、半保留复制 1个DNA分子 2个完全相同的DNA分子 (1)DNA分子独特的双螺旋结构提供精确模板； (2)通过碱基互补配对原则保证了复制准确地进行。 使遗传信息从亲代传给子代，保证了遗传信息的连续性。 6.复制的结果： 7.复制特点： 8.精准复制的原因： 9.复制的意义： DNA聚合酶只能从引物3′端延伸DNA链 模板链：3’→5’，合成子链方向： 5’→3’ 连续合成（前导链），不连续合成（滞后链） 复 制 原 点 复制原点处的A和T特别多，相对氢键少，不稳定，DNA容易解旋。 DNA分子复制时不是随机起始的，而是从特定的位点开始的，这一特定的位点叫做复制原点。想想复制原点是含A和T多，还是G和C多？ 真核细胞内DNA复制的复制原点 ① 多复制起点 ②双向复制 ③半不连续复制 下图中的复制环大小不一，因为它们的复制时间有先后，右侧最早，左侧最晚。 意义：DNA有多个复制起点，可同时从不同起点开始DNA的复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。减少了变异的发生 A (2023·武汉市调研)如图为真核生物染色体上DNA复制过程示意图，有关叙述错误的是(　) A.图中DNA复制是从多个起点同时开始的 B.图中DNA复制是边解旋边双向复制的 C.真核生物DNA复制过程中解旋酶作用于氢键 D.真核生物的这种复制方式提高了复制速率 真核生物与原核生物DNA复制的区别 真核生物 DNA 的复制从多个起点开始进行，使得复制能在较短时间内完成。 原核生物 DNA 的复制只有一个复制起点。 拓展 ①两次有丝分裂（15N标记1对同源染色体上的2个DNA） 第 一 次 有 丝 分 裂 每条染色体上的 每条染色体单体均带 有标记 分裂形成2个子细胞， 每个子细胞中的每条 染色体均带有标记 .（一）DNA与细胞分裂相关的计算（绘图法） 1.同位素标记法 .三、DNA相关的计算 第 二次 有 丝 分 裂 分裂形成4个子细胞，子细胞类型有4种组合方式 一+一有 的子细胞 带有标记 一+二有 的子细胞 带有标记 二+二 子细胞带有标记 1/2 3/4 全部 ②减数分裂 15N标记1对同源染色体上的两个DNA分子 同源染色体 分离 姐妹染色单体 分离 分裂形成4个子细胞，全部子细胞中的每条染色体均带有标记。 2.与荧光标记法的区别 (1)常用的荧光蛋白有绿色和红色两种 ①绿色荧光蛋白(GFP)常用的是来源于发光水母的一种功能独特的蛋白 质，蓝光或近紫外光照射，发出绿色荧光。 ②红色荧光蛋白来源于珊瑚虫，是一种与绿色荧光蛋白同源的荧光蛋白， 在紫外光的照射下可发出红色荧光。 (2)人教版教材中用到的荧光标记法 《必修1》　P43“荧光标记小鼠细胞和人细胞细胞融合实验”。这一 实验很有力地证明了细胞膜的结构特点是具有一定的流动性。 例题1．下列关于同位素标记法应用的描述，不恰当的是(　　) A．可用18O2探究有氧呼吸的整个过程 B．可用14CO2探究光合作用中碳的转移途径 C．可用3H标记的亮氨酸研究分泌蛋白合成和分泌过程 D．可用131I研究甲状腺吸收碘量与甲状腺激素合成的关系 A （二）DNA复制相关计算 无论DNA复制多少次，含有母链的DNA分子永远只有两条。 20 22 复制n次： 2n 21 (1)1个DNA分子连续复制n代，共产生 个子代DNA分子，子代DNA分子中共有单链 条；其中，旧链 条，新链 条。 2n 2n＋1 2 2n＋1－2 (2)亲代DNA第n代复制增加的DNA分子数为 。 2n-1 （3）只含N15的DNA分子数为 , 只含N14的DNA分子数为 ， 含N14的DNA分子数为 。 2n－2 0 (4)若一个亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则： ①经过连续n次复制，需消耗游离的该脱氧核苷酸数目为 个。 ②第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸 个。 m·(2n－1) m·2n－1 A.注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”； B.注意碱基的单位是“对”还是“个”； C.注意是“DNA分子数”还是“链数”，“含” 还是“只含”等关键词。 2n N15标记亲代DNA分子，在N14培养基中复制n次： 1.已知一条完全标记15N的DNA分子在只含14N的培养基中经n次复制后，仅含14N的分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1，则n是（ ） A．2 B．3 C．4 D．5 D 2.现将含有两对同源染色体且核DNA都已用32P标记的一个细胞，放在不含32P的培养基中培养，若该细胞连续进行4次有丝分裂，则含32P的子细胞数量最少和最多分别是(不考虑交叉互换)（ ） A．2,16 B．2,8 C．4,8 D．4,16 B 3.将某一细胞中的一条染色体上的DNA用14C充分标记,其同源染色体上的DNA用32P充分标记,置于不含放射性的培养液中培养,经过连续两次细胞分裂(不考虑交叉互换)。下列说法中正确的是( ) A.若进行减数分裂,则四个细胞中均含有14C和32P B.若进行有丝分裂,某一细胞中含14C的染色体可能是含32P染色体的两倍 C.若进行有丝分裂,则四个细胞中可能三个有放射性,一个没有放射性 D.若进行减数分裂,则四个细胞中可能两个有放射性,两个没有放射性 C 4.如图1表示的是细胞内DNA复制过程，图2表示图1中RNA引物去除并修复的过程。相关叙述不正确的是(　　) A．两条子链合成过程所需的RNA引物数量不同 B．酶1、2可催化RNA降解，去除引物 C．酶3是DNA聚合酶，催化游离的核糖核苷酸连接到DNA单链上 D．酶4是DNA连接酶，催化两个DNA单链片段的连接 C 5.将一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌(拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶)放在含有32P标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段 时间，检测到如图Ⅰ、Ⅱ两种类型的DNA(虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链)。下列有关该实验的结果预测与分析，正确的是(　　) D 6.双脱氧核苷酸常用于DNA测序，其结构与脱氧核苷酸相似，能参与DNA的合成，且遵循碱基互补配对原则。DNA合成时，在DNA聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终止；若连接上的是脱氧核苷酸，子链延伸继续。在人工合成体系中，有适量的序列为GTACATACATG的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸。则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有（ ） A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 D 7.某个DNA片段由500对碱基组成，Ａ＋Ｔ占碱基总数的34％，若该DNA片段复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为（ ） A．330 B．660 C．990 D．1320 C 8.某DNA分子片段中共含有3 000个碱基，其中腺嘌呤占35%。现将该DNA分子片段用15N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，则得到图乙结果。下列有关分析正确的是(　　) A．X层与Y层中DNA分子质量比大于1∶3 B．Y层中含15N标记的鸟嘌呤有3 600个 C．X层中含有的氢键数是Y层的1/3倍 D．W层与Z层的核苷酸数之比是4∶1 　 C 9.将马蛔虫(2n＝4)的甲、乙两个精原细胞核DNA双链用32P标记，接着置于不含32P的培养液中培养，在特定的条件下甲细胞进行两次连续的有丝分裂、乙细胞进行减数分裂。下列相关叙述正确的是(　　) A．甲在第一个细胞周期后，含32P的细胞数为2，且每个细胞中含有32P的染色体数为0～4 B．甲在第二个细胞周期后，含32P的细胞数为2～4，且每个细胞含有32P的染色体数为0～4 C．乙在减数分裂Ⅰ后，含32P的细胞数为2，且每个细胞中含有32P的染色体数为0～2 D．乙在减数分裂Ⅱ后，含32P的细胞数为2～4，且每个细胞中含有32P的染色体数为0～2 　 B 10.某病毒的DNA分子共有碱基600个，其中一条链的碱基比例为A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，在侵染宿主细胞时共消耗了嘌呤类碱基2100个。下列相关叙述错误的是(　　) A．该病毒DNA在宿主细胞中进行半保留复制 B．子代病毒的DNA中(A＋T)/(C＋G)＝3/7 C．该病毒在宿主细胞内复制产生了8个子代DNA D．该病毒DNA复制3次共需要360个腺嘌呤脱氧核苷酸 　 D 11.下面是DNA复制的有关图示。A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制。D→F表示哺乳动物的DNA复制。 图中黑点表示复制起点，“→”表示复制方向，“⇨”表示时间顺序。 (1)哺乳动物的DNA分子展开可达2m之长，若按A→C的方式复制，至少需要8 h，而实际上只需要约2 h，根据D→F过程分析，是因为_________________________________。 DNA分子中有多个复制起点 (2)A→F均有以下特点：延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA分子复制是_____________________的。 边解旋边复制 (3)C与A相同，F与D相同，C、F能被如此准确地复制出来，是因为 ____________________________________________________ ____________________________________________________ ① DNA独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板。 ② 复制过程严格遵循碱基互补配对原则。 一、说明基因与DNA关系的实例 1.大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4.7×106个碱基对。在DNA分子上分布着大约4.4×103个基因，每个基因的平均长度约为1×103个碱基对。 分析：大肠杆菌一个DNA上含有多个基因。大肠杆菌所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数，说明基因是一段DNA； 基因的碱基对总数小于DNA分子的碱基对总数，说明DNA中存在非基因片段。 2.生长在太平洋西北部的一种水母能发出绿色荧光(图B)，这是因为水母的DNA上有一段长度为5.17×103个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了水母绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像水母一样发光(图C)。 分析：基因是特定的DNA片段，基因可以切除，可以拼接到其他生物的DNA上，从而获得某种性状。 基因具有遗传效应(能控制生物的性状)，它可以独立起作用（生物遗传的基本单位）。 3.人类基因组计划测定的是24条染色体（22条常染色体+X+Y）上的DNA的碱基序列。每条染色体上有一个DNA分子。这24个DNA分子大约有31.6亿个碱基对。其中，构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。 分析： DNA与基因的碱基对数量并不对等，基因碱基对总数占DNA碱基对总数的很小一部分。即DNA≠基因 基因是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因。 考点3 基因的本质 基因通常是具有遗传效应的DNA片段 资料1、资料3 大肠杆菌、人的全部基因的碱基总数只是全部DNA分子碱基总数的一部分。DNA碱基中，只有部分碱基才构成基因。 基因是DNA的片段 问题探讨、资料2 基因是特定的DNA片段，可以单独剪切与编辑。转基因生物的特有性状与导入基因有关，且导入基因有一定的独立性。 基因具有遗传效应 基因是具有遗传效应的DNA片段 基因能控制生物性状 结合以上实例，请从DNA水平上给基因下一个定义，要求既能反映基因与DNA的关系，又能体现基因的作用。 讨论 为什么本节标题有个“通常”？ 遗传效应： 指具有复制、转录、翻译、重组突变及调控等功能。 基因A 基因B （1）储存遗传信息 基因中脱氧核苷酸的排列顺序就代表着遗传信息。 （2）传递遗传信息 通过复制把遗传信息传递给下一代。 （3）表达遗传信息 使遗传信息以一定的方式（转录和翻译）反映到蛋白质分子结构上，从而使后代表现出与亲代相似的性状。 真核生物： 核基因—染色体上 质基因—线粒体、叶绿体的DNA上 二、基因存在的位置及与染色体的关系 染色体 脱氧核苷酸 基因 DNA 染色体是DNA的主要载体 每个染色体上有1个或2个DNA 基因通常是有遗传效应的DNA片段 每个DNA分子上含有多个基因 是控制生物性状的结构功能单位 是主要的遗传物质 基本组成单位 A T C G 鸟嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 腺嘌呤脱氧核苷酸 细胞 细胞核 染色体 DNA 基因A 基因B 基因C 基因D 原核生物的拟核区域、病毒体内 基因在染色体上呈线性排列 短硬毛 棒状眼 深红眼 朱红眼 截翅 红宝石眼 白眼 黄身 果蝇某X染色体上一些 基因的示意图 T G A A T C T G A A T C 外侧：基本骨架，由脱氧核糖和 磷酸交替连接（固定不变） 内侧：4种碱基对的排列（可变） 遗传信息蕴藏在4种碱基（或脱氧核苷酸）的排列顺序之中。 DNA的多样性：碱基排列顺序的千变万化。 DNA的特异性：碱基特定的排列顺序。 DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。 三、脱氧核苷酸序列与遗传信息 遗传信息：指基因中的脱氧核苷酸的排列顺序。不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序不同，含有的遗传信息不同。 大多数生物以DNA作为遗传物质，其基因是有遗传效应的DNA片段。 有些病毒的遗传物质是RNA，如人类免疫缺陷病毒（艾滋病病毒）、流感病毒，其基因就是有遗传效应的RNA片段。 HIV病毒 结论： 基因通常是有遗传效应的DNA片段 烟草花叶病毒 流感病毒 ￭ 基因和DNA的关系 A.R基因中的全部脱氧核苷酸序列都能编码蛋白质 B.R、S、N、O互为非等位基因 C.果蝇的每个基因都是由成百上千个核糖核苷酸组成的 D.每个基因中有一个碱基对的替换，都会引起生物性状的改变 下图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图，下列有关叙述正确的是 B 非编码区 非编码区 编码区 编码区上游 编码区下游 与RNA聚合酶结合位点 启动子 终止子 ①不编码蛋白质。 编码蛋白质 ,连续不间断 编码区： 非编码区 ②调控遗传信息表达,上游的RNA聚合酶结合位点 原核细胞基因结构 RNA聚合酶结合位点 编码区 非编码区 非编码区 外显子 内含子 非编码区：不编码蛋白质，调控遗传信息的表达 连续的，并翻译成蛋白质 间隔、不连续，外显子编码蛋白质 编码区 原核细胞 真核细胞 真核细胞基因结构 真核细胞基因结构 下图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图，下列有关叙述正确的是(　　) A．R基因中的全部脱氧核苷酸序列都能编码蛋白质 B．R、S、N、O互为非等位基因 C．果蝇的每个基因都是由成百上千个核糖核苷酸组成的 D．每个基因中有一个碱基对的替换，都会引起生物性状的改变 B Lavf58.20.100 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 $$