江苏专版高考生物一轮复习第七单元遗传的分子基础第24课时DNA分子的结构和复制.ppt

,考纲导学,教材研读,考点突破,栏目索引,单击此处编辑母版标题,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第24课时DNA分子的结构和复制,考纲内容,要求,命题特点,备考指南,考纲导学,(1)DNA分子结构的主要特点,B,考查内容:DNA的结构与,复制,考查形式:常以模式图或,实验分析形式进行考查,(1)结合有关图示,联系必修1“核酸”的有关知识,理解DNA的化学组成和空间结构,(2)联系细胞分裂的有关知识,理解DNA复制的场所、结果及意义等,(3)通过实例分析,总结DNA结构和复制中的有关计算规律,(4)通过“DNA双螺旋结构模型的制作”,进一步理解DNA的化学组成、结构及与功能相适应的特点,(2)DNA分子的复制,B,考点一DNA分子的结构,一、解开DNA分子结构之谜,1.20世纪30年代后期,瑞典科学家们证明了DNA分子是,的。,第二次世界大战以后,科学家们又用电子显微镜测定出DNA分子的直径约,为,。,2.1951年,奥地利生物化学家查哥夫在定量分析DNA分子的碱基组成后,发,现腺嘌呤(A)的量总是等于,的量,鸟嘌呤(G)的量总是等于,的量。,教材研读,不对称,2 nm,胸腺嘧啶(T),胞嘧啶(C),3.1952年,英国化学家富兰克琳采用X射线衍射技术拍摄到DNA分子结构,的照片,确认DNA分子为,结构,而不是由一条链构成。,4.1953年,美国科学家沃森和英国科学家克里克提出DNA分子的,结构模型。,二、DNA分子的化学组成和结构,(一)化学组成,螺旋,双螺旋,(二)结构,1.平面结构,2.立体结构规则的双螺旋结构,(1),主要特点,:,a.DNA,分子由两条,链按,方,式盘旋成双螺旋结构。,b.DNA,分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在双螺旋的,构,成,。,脱氧核苷酸,反向平行,外侧,基本骨架,c.DNA分子两条链上的碱基,通过氢键连接成,排列在双螺旋,的,碱基之间遵循,原则,即A一定与T配对;,G一定与C配对,在碱基对中,A和T之间形成,个氢键,G和C之间形成,个氢键。,(2)特性:a.,性:DNA分子的双螺旋结构是相对稳定的。,b.,性:碱基对排列顺序的千变万化。,c.,性:碱基对特定的排列顺序。,碱基对,内侧,碱基互补配对,2,3,稳定,多样,特异,考点二DNA分子的复制,一、概念、时间和场所,二、过程,三、特点,1.,(从复制过程看)。,2.,(从复制结果看)。,四、复制的结构基础和意义,1.结构基础:(1)独特的双螺旋结构为复制提供了精确的,。,(2),保证了复制的精确进行。,2.意义:通过DNA分子的复制,确保了,传递的连续性,才会,使细胞得以增殖,使生物,得以延续。,边解旋边复制,半保留复制,模板,碱基互补配对原则,遗传信息,种族的繁衍,1.(2014江苏单科,4C)富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立,也作出了巨大的贡献。,(),2.双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数。,(),3.植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制。,(),4.DNA有氢键,RNA没有氢键。,(),5.DNA聚合酶在细胞核内合成。,(),6.磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架。,(),7.真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶和能量。,(),8.真核细胞核DNA的复制发生在有丝分裂前期。,(),9.在一个细胞周期中,DNA复制过程中的解旋发生在两条DNA母链之间。,(),10.DNA分子一条链上相邻的两个碱基通过“脱氧核糖磷酸脱氧核,糖”间接相连。,(),突破一DNA分子的结构,1.DNA分子结构模式图信息解读,(1)每个DNA片段中,游离的磷酸基团有2个。,考点突破,(2)、,之间的数量关系为111。,(3)单链中和 之间的化学键为磷酸二酯键,用限制性核酸内切酶处理可,切断,用DNA连接酶处理可连接。,(4)互补链中碱基对之间的化学键为氢键,可用解旋酶断裂,也可加热断裂。,2.DNA分子结构上的特性,(1)稳定性:指DNA分子双螺旋结构的相对稳定性。原因是:DNA分子基,本骨架是磷酸和脱氧核糖交替连接而成,从头至尾没有变化。碱基配对,方式始终不变,即AT,CG。,(2)多样性:构成DNA分子的碱基只有4种,配对方式只有两种,但是碱基对的,数目却可以成千上万,设某DNA分子中有,n,个碱基对,在DNA分子上有一个,碱基对,此碱基对可能是AT或TA或CG或GC,即每一个碱基对有4,种类型的可能性,故,n,对碱基的可能排列顺序是4,n,种,从而构成了DNA分子,的多样性,也决定了遗传信息的多样性。,(3)特异性:每个特定的DNA分子中都具有特定的碱基对排列顺序,而特定,的碱基对排列顺序中有遗传效应的片段代表遗传信息,所以每个特定的,DNA分子中都储存着特定的遗传信息,这种特定的碱基对排列顺序就构成,了DNA分子的特异性。,易混辨析涉及DNA的水解产物、氢键及碱基计算的易错点,(1)水解产物及氢键数目计算,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。,氢键数目计算,:,若碱基对为,n,则氢键数为,2,n,3,n,;,若已知,A,有,m,个,则氢键数,为,3,n,-,m,。,(2)碱基计算,不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同,即(A+T)/(C,+G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。,若已知A占双链的比例为,c,%,则A占单链的比例无法确定,但最大值可求,出为2,c,%,最小值为0。,DNA分子中碱基数量计算,1.,在,DNA,双链中嘌呤总数与嘧啶总数相等,即,A+G=T+C,。,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。,设在双链DNA分子中的一条链上A,1,+T,1,=,n,%,因为A,1,=T,2,A,2,=T,1,则:A,1,+T,1,=A,2,+T,2,=,n,%。所以A+T=A,1,+A,2,+T,1,+T,2,=,=,n,%。,简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。,3.设双链DNA分子中,一条链上:,=,m,则,=,=,m,所以互补链上,=,。,简记为:“DNA两互补链中,不配对两碱基之和的比值乘积为1。”,考向一结合相关图示,考查DNA分子的结构及特点,1.(2015江苏扬州期中测试,14,2分)如图为DNA分子片段结构示意图,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.图中、和构成了一分子胞嘧啶脱氧核苷酸,C.每个脱氧核糖分子均与两个磷酸基团相连,D.DNA单链中相邻的两个碱基通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”连接,答案D分析图示是磷酸,是脱氧核糖,两者交替排列,构成了,DNA分子的基本骨架,故A错;不是一个完整的胞嘧啶脱氧核苷酸,故,B错;DNA两条单链末端的脱氧核糖分子只连接一个磷酸基团,故C错;DNA,单链中相邻的两个碱基通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”连接,故D正,确。,考向二结合DNA分子的结构特点,考查DNA分子中碱基的相关计算,2.(2015江苏苏、锡、常、镇一模,12,2分)下列关于双链DNA分子结构的叙,述,正确的是,(),A.某DNA分子有胸腺嘧啶312个,占总碱基比为26%,则该DNA上有鸟嘌呤2,88个,B.若质粒含有2 000个碱基,则该分子同时含有2个游离的磷酸基团,C.某DNA分子含有500个碱基,可能的排列方式有4,500,种,D.某DNA分子内胞嘧啶占25%,则每条单链上的胞嘧啶占25%50%,答案AT=26%,按碱基互补配对原则,A=26%,C=G=(1-2,26%),2=2,4%,则该,DNA,上有鸟嘌呤,312,26%,24%=288(,个,),A,正确,;,质粒是环状的,DNA,分子,因此不含游离的磷酸基团,B,错误,;,某,DNA,分子含有,500,个碱基,可,能的排列方式有,4,250,种,C,错误,;,某,DNA,分子内胞嘧啶占,25%,则每条单链上,的胞嘧啶占,050%,D,错误。,3.经检测得知,一双链DNA分子中鸟嘌呤的数目为,x,其占碱基总量的比例,是,y,以下推断正确的是,(),A.与鸟嘌呤互补的碱基所占的比例是(1-,y,),B.该DNA分子的嘌呤碱基和嘧啶碱基的比值是,x,/,y,C.该DNA分子的碱基之间的氢键数是,x,(1+2/,y,),D.与鸟嘌呤不互补的碱基数目是,x,(1-2,y,)/,y,答案D由题意可知,G、C所占比例都为,y,数量都为,x,;A、T所占比例,都为(1/2-,y,),数量都为(,x,/,y,)-2,x,/2=(,x,/2,y,)-,x,。与鸟嘌呤互补的碱基所占比例,是,y,。该DNA分子的嘌呤碱基和嘧啶碱基的比值是1。G、C之间有三个氢,键,A、T之间有两个氢键,该DNA分子的碱基之间的氢键数目是3,x,+2(,x,/2,y,),-,x,=,x,+,x,/,y,。A、T与G不互补,其数目为,x,(1-2,y,)/,y,。,突破二DNA分子的复制,DNA分子复制的要点,DNA复制的机理,碱基互补配对;边解旋边复制,DNA复制的场所,真核细胞:细胞核(主要)、线粒体、叶绿体,原核细胞:拟核、细胞质(细胞质基质),DNA复制的,条件,模板,亲代DNA的两条链,原料,4种游离的脱氧核苷酸,能量,ATP,酶,DNA解旋酶、DNA聚合酶等,DNA复制的特点,半保留复制;多起点复制,DNA复制的意义,遗传信息的传递,使物种保持相对稳定,由于复制差错而出现基因突变,从而为进化提供了原始的选择材料,与DNA分子复制有关的计算,由于DNA分子的复制是半保留复制,一个DNA分子连续进行,n,次复制,可形成2,n,个子代DNA,其中只有2个DNA分子含有最初亲代的母链。图解如下:,(1)DNA不论复制多少次,产生的子代DNA分子中含母链的DNA分子数总是2个,含母链也总是2条。,(2)计算比值:,n,次复制后,形成的子代DNA分子中,含亲代DNA母链的有两,个,占子代DNA总数的,=,;亲代DNA分子含母链两条,占子代DNA中脱,氧核苷酸链总数的,=,。,(3)计算原料用量:复制所需的脱氧核甘酸数=a(2,n,-1)个,其中的a为所求的脱,氧核苷酸在原来DNA(即作模板的亲代DNA)分子中的数量。,(4)同位素示踪法和离心技术证明DNA的半保留复制(或DNA分子连续复,制的计算规律),已知某一DNA分子用,15,N标记(0代),将含有该标记DNA分子,的细胞(或某种细菌)转移到只含,14,N的培养基中培养(进行DNA复制)若干,代后,其DNA分子数、脱氧核苷酸链数及相关比例如表:,世代,DNA分子的特点,DNA分子中脱氧核苷酸链的特点,分子,总数,细胞,中的,DNA,分子,离心,后在,管中,的位,置,不同DNA分子占全部DNA分子的比例,总链,数,不同脱氧核苷,酸链占全部链,的比例,只含,15,N的分子,含,14,N、,15,N的杂种分子,只含,14,N的分子,含,15,N,的链,含,14,N,的链,0,1,全在下部,1,0,0,2,1,0,1,2,全在中部,0,1,0,4,1/2,1/2,2,4,1/2中部,1/2上部,0,1/2,1/2,8,1/4,3/4,3,8,1/4中部,3/4上部,0,1/4,3/4,16,1/8,7/8,n,2,n,2/2,n,中部(1-2/2,n,),上部,0,2/2,n,(或1/2,n,-1,),1-2/2,n,2,n,+1,1/2,n,1-1/2,n,易混辨析涉及DNA复制的三个易错点,(1)在做有关DNA分子复制的计算题时,应看准是“含”还是“只含”,是“DNA分子数”还是脱氧核苷酸“链数”。,(2)在分析细胞分裂问题时,常以染色体或DNA分子为研究对象,而在分析DNA分子复制问题时,一定要从DNA分子两条单链的角度考虑,所以复制后的一条染色体上的两个DNA分子中都含有原来的一条单链。,(3)对DNA复制过程中“第,n,次”还是“,n,次”复制所需某种脱氧核苷酸数量的计算,已知DNA分子中碱基数,求复制,n,次与第,n,次复制所需某种脱氧核苷酸的数,目:某DNA分子中含某种脱氧核苷酸a个,复制,n,次,则共需加入该种脱氧核,苷酸a,(2,n,-1)个;但第,n,次复制时需加入该种脱氧核苷酸为a,(2,n,-1)-a,(2,n,-1,-1),=a,2,n,-1,。,考向一以半保留复制为基础,考查DNA复制的过程,1.(2015江苏涟水中学阶段检测一,6,2分)如图表示DNA分子复制的片段,图,中a、b、c、d表示各条脱氧核苷酸链。下列各项正确的是,(),A.此过程需要ATP和尿嘧啶脱氧核苷酸,B.b和c的碱基序列相同,C.真核细胞中此过程发生的唯一场所是细胞核,D.a链中(A+G)/(T+C)的比值与c链中同项比值相同,答案D图中所示过程为DNA分子的复制,需要DNA作为模板,四种,脱氧核苷酸为原料、ATP提供能量、酶的催化,DNA中不含尿嘧啶脱氧核,苷酸,所以不需要尿嘧啶脱氧核苷酸,故A错误;DNA的两条链之间按照碱基,互补配对原则由氢键相连,且是半保留复制,则由图可知a链和c链碱基序列,相同、b链和d链碱基序列相同,所以b和c的碱基序列不同,能够互补配对,故B错误;细胞内有DNA分布的地方都可以进行DNA的复制,所以真核细胞,中发生此过程的场所有细胞核、线粒体和叶绿体,故C错误;根据上述分析:,a链和c链碱基序列相同,所以a链中(A+G)/(T+C)的比值与c链中同项比值相,同,故D正确。,2.下列关于DNA复制的叙述,正确的是,(),A.DNA复制时,严格遵循AU、CG的碱基互补配对原则,B.DNA复制时,两条脱氧核苷酸链均可作为模板,C.DNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制,D.脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链,答案BDNA复制时,严格遵循AT、CG的碱基互补配对原则;,DNA是以两条脱氧核苷酸链作为模板进行复制的;DNA分子边解旋边复,制;脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶的作用下才能连接形成子链。,考向二以半保留复制为基础,考查DNA复制过程的相关计算,3.(2015江苏常州中学1月调研,9,2分)用,15,N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,14,N的培养基中连续复制4次。下,列有关判断,错误,的是,(),A.含有,15,N的DNA分子有两个,B.含有,14,N的DNA分子占总数的7/8,C.第四次复制消耗胞嘧啶脱氧核苷酸320个,D.复制结果共产生16个DNA分子,答案B由于DNA分子的复制是半保留复制,亲代DNA分子的两条,链始终存在于子代中两个DNA分子中,因此含有,15,N的DNA分子有两个,故,A正确;该DNA分子是在含,14,N的培养基中复制的,故16个DNA分子都含,14,N,比例为100%,故B错误;根据碱基互补配对原则,DNA分子中腺嘌呤有60个,胞嘧啶就有40个,第四次复制消耗胞嘧啶脱氧核苷酸=(2,4,-2,3,),40=320(个),故C正确;1个DNA经过4次复制,共产生2,4,=16个DNA分子,故D正确。,突破三DNA分子双螺旋结构模型的制作,1.实验原理,DNA分子具有特殊的空间结构规则的双螺旋结构,这一结构的主要特点是:,(1)DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。,(2)DNA分子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)DNA分子两条链上的碱基按照互补配对原则两两配对,并且以氢键连,接。,2.实验目的,通过制作DNA双螺旋结构模型,加深对DNA分子结构特点的理解和认识。,3.材料用具,硬塑料方框2个(长约10 cm),细铁丝2根(长约0.5 m),圆形塑料片(代表磷酸),若干,双层五边形塑料片(代表脱氧核糖)若干,4种不同颜色的长方形塑料片,(代表4种不同碱基)若干,粗铁丝2根(长约10 cm),订书钉。,4.实验步骤,(1)先做支架,取一个硬塑料方框,在硬塑料方框一侧的两端各拴上一条长约0.5 m或视制,作的长链长度而定的细铁丝。,(2)制作脱氧核苷酸模型,将一个圆形塑料片(代表磷酸)和一个长方形塑料片(4种不同颜色的长方形,塑料片分别代表4种不同的碱基),分别用订书钉连接在一个剪好的五边形,塑料片上(代表脱氧核糖),用同样的方法制作出一个个含有不同碱基的脱,氧核苷酸模型。,(3)制作多核苷酸长链模型,将若干个制成的脱氧核苷酸模型,按照一定的碱基顺序(可自行设定)依次,穿在长细铁丝上。,(4)制作DNA平面结构模型。按同样方法制作好DNA的另一条脱氧核苷酸,链(注意碱基与第一条链上碱基互补配对,但两条链方向相反),用订书钉将,两条链之间的互补碱基连接好。,(5)制作DNA的空间结构模型。将穿好脱氧核苷酸长链的两条细铁丝的末,端分别拴到另一个硬塑料方框一侧的两端,并在所制模型的背侧用两根较,粗的铁丝加固。双手分别提起硬塑料方框,拉直双链,向右旋转一下,即可,得到一个DNA分子的双螺旋空间结构模型。,5.注意事项,(1)A与T的一端应剪成相互吻合的形状,G和C也如此。,(2)这两种碱基对模型的长度应相等,以保证DNA分子中两条平行链之间的,距离相等。,(3)两条链中的脱氧核苷酸的个数必须相等。,(4)两条长链并排时,必须保证碱基之间能够相互配对。,(5)两条长链走向相反。,考向结合模型制作,考查DNA分子结构的相关知识,1.如图为某同学在学习DNA的结构后画的含有两个碱基对的DNA片段,(“”代表磷酸基团),下列为几位同学对此图的评价,其中正确的是,(),A.甲说:“物质组成和结构上没有错误”,B.乙说:“只有一处错误,就是U应改为T”,C.丙说:“至少有三处错误,其中核糖应改为脱氧核糖”,D.丁说:“如果说他画的是RNA双链则该图应是正确的”,答案C本题考查DNA分子的结构。DNA分子中含有的五碳糖应为,脱氧核糖,而不是核糖,不含碱基U,而是含碱基T,两个相邻核苷酸之间的磷,酸二酯键连接不正确,应是前一个核苷酸的脱氧核糖与后一个核苷酸的磷,酸基团连接。故C正确。,2.(2016江苏宿迁三校学情调研,20,2分)以下是某同学制作的脱氧核苷酸对,模型,其中正确的是,(),答案D选项A中,从五碳糖和磷酸基团的形态和位置可判断,两条脱,氧核苷酸链不是反向平行的,A错误;选项B中,A与T之间的氢键应该是两个,而不是三个,B错误;选项C中,含氮碱基(C)应连接在五碳糖的1号位上(如下,图所示),且G与C之间应有三个氢键,C错误。,