2027届高三生物人教版一轮复习课件第21讲　DNA的结构和复制、基因的本质

第21讲　DNA的结构和复制、基因的本质 考点一　DNA的结构和基因的本质 精读教材 1.DNA双螺旋结构模型的构建 (1)构建者:　　　　　　　　　　　　　　。  (2)构建过程 沃森和克里克 从查哥夫处得知_______________________ 沃森和克里克推算出 。 尝试构建模型：双螺旋、三螺旋 重新构建模型，让A与T，C与G配对，双螺旋模型构建成功 威尔金斯和富兰克林提供_______________ DNA的结构单位:4种脱氧核苷酸，分别含有 4种碱基 DNA衍射图谱 A、G、C、T A与T，G与C的量相等 DNA呈螺旋结构 (3)DNA结构模型构建的主要探索成果(连线) 2.DNA结构 (1)DNA分子结构 5种基本元素： C、H、O、N、P 3种小分子： 1分子磷酸、1分子脱氧核糖、1分子含氮碱基 基本单位： 4种 脱氧核苷酸 脱氧 核糖 含氮碱基 磷酸 A腺嘌呤 G鸟嘌呤 C胞嘧啶 T胸腺嘧啶 热门考点1：DNA的初步水解产物？彻底水解产物？ DNA初步水解产物是脱氧核苷酸(4种) DNA彻底水解产物是磷酸(1种)、脱氧核糖(1种)、碱基(4种)。 2条单链 反向平行 链 数： 方 向： O CH2 OH H 磷酸 基团 碱基 3′ 2′ H H 1′ 4′ 5′ H H 3′ 5′ 5′ 3′ 磷酸基团端称作5’-端 羟基(-OH)端称作3’-端 双螺旋结构 结 构： 脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架 碱 基 外 侧： 内 侧： (2)DNA的结构特点 3．特异性：碱基的特定的排列顺序，代表了特定的遗传信息。 2．多样性：碱基的排列顺序千变万化，若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有 种。 4n 1．稳定性：磷酸和脱氧核糖交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变。 思考 （1）一个双链分子具有___个游离的磷酸基团，而环状 分子具有___个游离 的磷酸基团。 （2）氢键的形成不需要酶，但断裂需________或______处理。 （3）碱基对比例越大， 热稳定性越____。 （4）相邻的碱基在 分子的一条单链中通过______________________________相 连接，在 的双链之间通过______相连接。 2 0 解旋酶 加热 高 —脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖— 氢键 （5）链状 中，1个脱氧核糖与______个磷酸基团连接。 1或2 （6）下图表示 双螺旋结构的简化形式，其中①是_____ _______，②是______。解旋酶作用于____部位，限制性内 切核酸酶和 连接酶作用于____部位。 磷酸 二酯键 氢键 ② ① 染色体 DNA 基因 脱氧核苷酸 ①一条染色体含有_________个DNA分子 ②染色体是DNA的___________。 1个或2 主要载体 ①数量：每个DNA分子上含有____个基因 ②本质：基因通常是有__________的DNA片段 多 遗传效应 ②基因中 代表遗传信息 脱氧核苷酸（碱基）的排列顺序 ①每个基因中含有许多脱氧核苷酸 呈线性排列 遗传效应的功能体现：控制性状与生命活动，通常基因通过表达出蛋白质来控制生物性状。 注意： 所有的基因都编码蛋白质或肽链。 不是 思考：如何理解“有遗传效应”？ 3.染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系 1.双链DNA分子中磷酸与脱氧核糖交替连接构成了DNA的基本骨架。(2024·浙江卷)(　　) 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·浙江卷)(　　) 3.DNA每条链的5'端是羟基末端。(　　) 4.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·浙江卷)(　　) 5.基因的遗传效应是指基因能够复制、传递和表达性状的过程。(　　) 6.DNA分子的多样性和特异性主要与它的空间结构密切相关。(　　) 易错排查 √ × × × √ × 对点训练 C 1.(2025·广东卷)Solexa测序是一种将PCR与荧光检测相结合的高通量测序技术。为了确保该PCR过程中,DNA聚合酶催化一个脱氧核苷酸单位完成聚合反应后,DNA链不继续延伸,应保护底物中脱氧核糖结构上的(　　) A.1'-碱基 B.2'-氢 C.3'-羟基 D.5'-磷酸基团 2.(2024·浙江卷)下列关于双链DNA分子结构的叙述,正确的是(　　) A.磷酸与脱氧核糖交替连接构成了DNA的基本骨架 B.双链DNA中T占比越高,DNA热变性温度越高 C.两条链之间的氢键形成由DNA聚合酶催化 D.若一条链的G+C占47%,则另一条链的A+T也占47% A D 3.(2026·贵州黔南模拟)将植物根尖分生组织放在含有5-溴尿嘧啶脱氧核苷酸(结构上与胸腺嘧啶脱氧核苷酸类似,能够代替后者与腺嘌呤配对)的培养液中进行培养,待细胞处于第二个分裂周期时,取出根尖组织用Giemsa染料染色(含5-溴尿嘧啶脱氧核苷酸的链着色浅,不含5-溴尿嘧啶脱氧核苷酸的链着色深),结果被染色的染色体出现色差。以下说法错误的是(　　) A.该实验染色体出现色差,证明了DNA的复制是半保留复制 B.细胞连续分裂2个周期结束后,会出现3/4的浅色脱氧核苷酸链 C.若一条DNA单链的序列为5'-GATACC-3',经复制后产生的子链为5'-GGTATC-3' D.若一个亲代DNA分子含胞嘧啶a个,第n次复制共需消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸2n·a个 4.(2026·河北邢台质检)下列对“基因通常是有遗传效应的DNA片段”这一观点的理解,错误的是(　　) A.基因和DNA的组成单位都是脱氧核苷酸 B.DNA上所有基因的碱基对数目通常少于DNA的 C.基因的碱基排列顺序中储存着遗传信息 D.一个DNA分子上可能会有多个基因 A 考点二　DNA的复制及相关计算 精读教材 1.DNA半保留复制 （1）假说：半保留复制(沃森和克里克提出）—子代DNA的双链，一半是新的，一半是旧的 （1）半保留复制 亲代: 15N 15N 14N复制 14N复制 （2）全保留复制 15N 15N 15N 15N 14N 14N 14N复制 14N复制 第一代: 15N 14N 15N 14N 14N 14N 15N 14N 第二代: 15N 14N 14N 14N 14N 14N 15N 15N 14N 14N 14N 14N （3）分散复制 15N 15N 14N复制 14N复制 15N 14N 15N 14N （2）DNA半保留复制的实验证据 实验者： 实验材料： 实验方法 ： 梅塞尔森和斯塔尔 大肠杆菌（繁殖快，20min一代） 同位素标记技术、 密度梯度离心技术 含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。　　　 轻带 中带 重带 实验原理 ： 排除DNA的复制是全保留复制 排除DNA的复制是分散型复制 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 实验结论：DNA的复制是半保留复制。 实验过程 2.DNA复制的过程 (1)概念:以　　　　　　为模板合成　　　　　的过程。  (2)发生时期:在真核生物中,这一过程是在　　　　　　　　　,随着染色体的复制而完成的。  亲代DNA　 子代DNA　 细胞分裂前的间期 (3)过程 DNA聚合酶 解旋酶 复制分叉 子链 DNA模板链 DNA聚合酶 DNA模板链 子链 DNA （断开氢键） 4种脱氧核苷酸 一条母链和一条子链螺旋成为一个新的DNA分子 DNA聚合酶 碱基互补配对原则 解开后的每一条母链 游离的4种dNTP ③结果： ①能量： ②酶： ①模版： ②原料： ③酶： ④原则： ⑤方向： 子链的5'端→3'端 （形成磷酸二酯键） 断开氢键，解开双链 细胞提供能量 解旋酶 解旋 合成子链 重新螺旋 5′ 3′ 3′ 5′ 实际是dNTP（脱氧核苷三磷酸） 作用：①作为原料 ②供能 (4)场所:真核生物的　 　　　　　　　　　;原核生物的　　　　和细胞质。  (5)结果:一个DNA分子形成了两个　 　　　的DNA分子。  (6)意义:DNA通过复制,将　　 　　　从亲代细胞传递给子代细胞,从而保持了遗传信息的连续性。  细胞核、线粒体和叶绿体 拟核 完全相同 遗传信息 (7)真核生物DNA复制的特点 ①DNA分子复制是从　　　　个起点开始的,但多起点并非同时进行。原核生物中,DNA复制一般是一个起点。  ②DNA分子复制是　　　　 　　　　的。无论是真核生物还是原核生物,DNA复制大多数都是双向进行的。  ③真核生物的这种复制方式的意义在于　　　　　　　　。  多 提高了复制速率 边解旋边双向复制 DNA复制相关计算 亲代 1代 2代 3代 n代 (1)DNA分子数 ①子n代DNA分子总数为 个。 ②含15N的DNA分子数为 个。 ③含14N的DNA分子数为 个。 ④只含15N的DNA分子数为 个。 ⑤只含14N的DNA分子数为 个。 2n 2 0 2n－2 2n 取一个全部N被15N标记的DNA分子，转移到含14N的培养基中培养(复制)n代 DNA分子数 亲代 1代 2代 3代 n代 (2)脱氧核苷酸链数 ①子代DNA中脱氧核苷酸链数＝ 条。 ②亲代脱氧核苷酸链数＝ 条。 ③新合成的脱氧核苷酸链数＝ 条。 2 2n×2 =2n+1 2n+1－2 针对训练：有15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中复制3次， 则含15N的DNA分子占全部DNA分子的比例_____，只含14N的DNA分子占全部DNA分子的比例_____， 含15N的链占全部DNA分子单链的比例是 ______。 1/4 2/16 =1/8 脱氧核苷酸链数 取一个全部N被15N标记的DNA分子，转移到含14N的培养基中培养(复制)n代 3/4 （2）第1次复制需要 个该游离的脱氧核苷酸 第2次复制需要 个该游离的脱氧核苷酸 第n次复制需要 个该游离的脱氧核苷酸 取一个全部N被15N标记的DNA分子，转移到含14N的培养基中培养(复制)n代，若亲代DNA分子中含有腺嘌呤脱氧核苷酸m个。 消耗的脱氧核苷酸数 （1）复制1次需 个该游离的脱氧核苷酸 复制2次需 个该游离的脱氧核苷酸 m 3m m (2n－1) m 2m m·2n－1 1.DNA分子复制时,子链的合成过程不需要引物参与。(　　) 2.DNA聚合酶的作用是打开DNA双链。(　　) 3.DNA分子复制时,解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用。(　　) 4.甲基是DNA半保留复制的原料之一。(2024·黑吉辽卷)(　　) 易错排查 × × × × 对点训练 1.(2025·北京卷)1958年,Meselson和Stahl通过15N标记DNA的实验,证明了DNA的半保留复制。关于这一经典实验的叙述正确的是(　　) A.因为15N有放射性,所以能够区分DNA的母链和子链 B.得到的DNA带的位置有三个,证明了DNA的半保留复制 C.将DNA变成单链后再进行离心也能得到相同的实验结果 D.选择大肠杆菌作为实验材料是因为它有环状质粒DNA B D 2.(2024·河北卷)下列关于DNA复制和转录的叙述,正确的是(　　) A.DNA复制时,脱氧核苷酸通过氢键连接成子链 B.复制时,解旋酶使DNA双链由5'端向3'端解旋 C.复制和转录时,在能量的驱动下解旋酶将DNA双链解开 D.DNA复制合成的子链和转录合成的RNA延伸方向均为由5'端向3'端 C 3.(2026·湖南永州模拟)一个被32P标记的T2噬菌体侵染在31P环境中培养的大肠杆菌,已知该噬菌体DNA上有m个碱基对,其中胞嘧啶有n个,以下叙述错误的是(　　) A.大肠杆菌为T2噬菌体增殖提供原料和酶等 B.该噬菌体DNA含有2m+n个氢键 C.正常情况下,该噬菌体增殖4次,子代噬菌体中只有14个含有31P D.理论上,噬菌体DNA第4次复制共需要8(m-n)个腺嘌呤脱氧核苷酸 $