2019高考生物一轮复习第20讲DNA分子的结构和复制、基因的本质讲练结合学案.doc
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1、1第20讲 DNA分子的结构和复制、基因的本质考纲明细 1.DNA分子结构的主要特点() 2.DNA分子的复制() 3.基因的概念()板块一 知识自主梳理一、DNA分子的结构及特点1DNA分子的结构DNA分 子 的 结 构2DNA分子的特点:多样性、特异性、稳定性。二、DNA分子的复制1概念:以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。2时期:有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。3场所:主要是细胞核,线粒体和叶绿体中也存在。4流程(1)解旋需要细胞提供能量;需要解旋酶的作用;结果:把氢键断开。(2)合成子链模板:解开的每一段母链;原料:游离的4种脱氧核苷酸;2酶:DNA聚合酶等;原则:碱基互补
2、配对原则。(3)形成子代DNA:每条新链与其对应的模板链盘绕成新DNA。5结果:1个DNA复制形成2个完全相同的DNA。6特点:边解旋边复制,半保留复制。7精确复制的原因(1)独特的双螺旋结构提供模板。(2)碱基互补配对原则。8意义:将遗传信息从亲代传给子代,从而保持了遗传信息的连续性。三、基因是有遗传效应的DNA片段1基因的本质:基因是有遗传效应的DNA片段。2基因与DNA的关系:一个DNA分子上有许多基因。构成基因的碱基数小于DNA分子的碱基总数。3基因与遗传信息:基因中脱氧核苷酸的排列顺序称为遗传信息;DNA分子能够储存足够量的遗传信息。4基因与染色体的关系:基因在染色体上呈线性排列。5
3、生物体多样性和特异性的物质基础:DNA分子的多样性和特异性。 深入思考1无丝分裂过程中有DNA分子复制吗?提示 有。三种增殖方式都存在DNA分子的复制。2DNA片段都是基因吗?都携带遗传信息吗?提示 DNA分子上的片段不都是基因,基因是有遗传效应的DNA片段,DNA片段不都携带遗传信息。 自查诊断1DNA单链上相邻碱基以氢键相连。( )答案 2磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架。( )答案 3DNA分子复制是边解旋边双向复制的。( )答案 4沃森和克里克研究DNA分子的结构时,运用了构建物理模型的方法。( )答案 5影响细胞呼吸(ATP供给)的所有因素都可能影响DNA复制。( )答案
4、 板块二 考点题型突破考点1DNA分子的结构及相关计算2017海南高考DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA分子中(AT)/(GC)与(AC)/(GT)两个比值的叙述,正确的是( )A碱基序列不同的双链DNA分子,后一比值不同B前一个比值越大,双链DNA分子的稳定性越高C当两个比值相同时,可判断这个DNA分子是双链3D经半保留复制得到的DNA分子,后一比值等于1解析 由于双链DNA碱基A数目等于T数目,G数目等于C数目,故(AC)/(GT)为恒值1,A错误;A和T碱基对含2个氢键,C和G含3个氢键,氢键数越多,双链DNA分子的稳定性越高,故(AT)/(GC)比值越
5、大,氢键越少,稳定性越弱,B错误;(AT)/(GC)与(AC)/(GT)两个比值相等,这个DNA分子可能是双链,也可能是单链,C错误;双链DNA中(AC)/(GT)的值恒为1,D正确。答案 D题型一 DNA分子结构及特点1下列关于DNA结构的叙述中,错误的是( )A大多数DNA分子由两条核糖核苷酸长链盘旋而成为螺旋结构B外侧是由磷酸和脱氧核糖交替连接构成的基本骨架,内侧是碱基CDNA两条链上的碱基间以氢键相连,且A与T配对,C与G配对DDNA的两条链反向平行答案 A解析 大多数DNA分子由两条脱氧核糖核苷酸长链盘旋而成为螺旋结构,A错误;DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成基
6、本骨架,碱基排列在内侧,B正确;DNA两条链上的碱基间以氢键相连,并且碱基配对有一定的规律:即A与T配对,C与G配对,C正确;DNA分子的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构,D正确。2.图为DNA分子结构示意图,对该图的叙述正确的是( )a和相间排列,构成了DNA分子的基本骨架b的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸c是氢键,其形成遵循碱基互补配对原则dDNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息Ab、c、d Bc、d Ca、b、c Db、c答案 B解析 DNA分子是双螺旋结构,磷酸与脱氧核糖交替连接排列在外侧,构成了DNA分子的基本骨架;中的与下方的磷酸基团组成胞嘧啶脱氧核苷酸;碱基互补配对,形成碱基
7、对时通过氢键相连;DNA分子中特定的4脱氧核苷酸序列代表了遗传信息。易错警示DNA分子中的数量关系(1)DNA分子中,脱氧核苷酸数脱氧核糖数磷酸数含氮碱基数1111。(2)配对的碱基,A与T之间形成2个氢键,G与C之间形成3个氢键,CG所占比例越大,DNA结构越稳定。(3)每条脱氧核苷酸链上都只有一个游离的磷酸基团,因此DNA分子中含有2个游离的磷酸基团。(4)对于真核细胞来说,染色体是基因的主要载体;线粒体和叶绿体也是基因的载体。(5)对于原核细胞来说,拟核中的DNA分子或者质粒DNA均是裸露的,并不与蛋白质一起构成染色体。题型二 DNA分子结构相关计算32014山东高考某研究小组测定了多个
8、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( )答案 C解析 根据DNA分子的结构特点可知,若DNA分子双链中(AT)/(CG)的比值为 m,则每条链中(AT)/(CG)比值均为 m,由此可判断C正确,D错误;DNA分子中(AC)/(TG)1,而每条链中的(AC)/(TG)不能确定,但两条链中 的比值互为倒数,故A、B错误。A CT G42017天津模拟已知某DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的35.8%,其中一条(链)子链中T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%,则在链的互补链(
9、链)中,T和C分别占(链)碱基总数的( )A32.9%和17.1% B31.3%和18.7%5C18.7%和31.3% D17.1%和32.9%答案 B解析 由于整个DNA分子中GC35.8%,则每条链中GC35.8%,AT64.2%;由于链中T与C分别占链碱基总数的32.9%和17.1%,由此可以求出链中G18.7%、A31.3%,则其互补链链中T和C分别占链碱基总数的31.3%和18.7%。技法提升碱基互补配对原则及相关计算规律(1)碱基互补配对原则:A一定与T配对,G一定与C配对。(2)四个计算规律规律一:一个双链DNA分子中,AT、CG,则AGCT,即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。规律
10、二:在双链DNA分子中,互补的两碱基之和(如AT或CG)占全部碱基的比值等于其任何一条单链中该种碱基比例的比值,且等于其转录形成的mRNA(T换为U)中该种碱基比例的比值。规律三:在DNA双链中,一条单链的 的值与其互补单链的 的值互为倒数关系。(不配对的A1 G1T1 C1 A2 G2T2 C2碱基之和比例在两条单链中互为倒数)提醒:在整个DNA分子中该比值等于1。规律四:在DNA双链中,一条单链的 的值,与该互补链的 的值是相等的,也与整个DNA分A1 T1G1 C1 A2 T2G2 C2子中的 的值是相等的。A TG C提醒:综合规律三、四可简记为“补则等,不补则倒”。题型三 核酸类型分
11、析5已知病毒的核酸有双链DNA、单链DNA、双链RNA、单链RNA四种类型。现发现一种新病毒,要确定其核酸属于哪一种类型,应该( )A分析碱基类型,确定碱基比例B分析蛋白质的氨基酸组成,确定五碳糖类型C分析碱基类型,确定五碳糖类型D分析蛋白质的氨基酸组成,确定碱基类型答案 A解析 DNA的碱基为A、T、C、G,RNA的碱基是A、U、C、G,T是DNA特有的碱基,U为RNA特有的碱基,所以可以根据这一区别来分辨DNA和RNA。双链DNA中AT且CG,单链DNA和RNA则不具备这一规律。分析碱基类型判断核酸是DNA还是RNA,然后确定碱基比例,确定是单链结构还是双链结构,A正确。技法提升判断核酸种
12、类的方法(1)DNA和RNA的判断含有碱基T或脱氧核糖DNA;含有碱基U或核糖RNA。(2)单链DNA和双链DNA的判断Error!双链DNA;若:嘌呤嘧啶单链DNA(3)DNA和RNA合成的判断6用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T,可推断正发生DNA的合成;若大量利用U,可推断正进行RNA合成。考点2DNA复制及基因的概念2016全国卷某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间,使DNA双链不能解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质,下列相关叙述错误的是( )A随后细胞中的DNA复制发生障碍B随后细胞中的RNA转录发生障碍C该物质可将细胞周期阻断在分裂
13、中期D可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用解析 某物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间,使DNA双链不能打开,说明该物质会阻碍DNA分子的解旋,因此会阻碍DNA分子的复制、转录和抑制细胞增殖,A、B、D三项均正确;因DNA分子的复制发生在间期,所以该物质可将细胞周期阻断在分裂间期,C项错误。答案 C题型一 DNA分子复制过程及特点12016湖南十三校联考下图为真核细胞DNA复制过程的模式图,据图分析,下列相关叙述错误的是( )A解旋酶能使双链DNA解开,但需要消耗ATPBDNA分子复制时两条子链的延伸方向相反CDNA分子复制中的引物是核酸片段D新合成的两条子链的碱基序列是一致的答案 D解析
14、两条模板链碱基互补配对,则新合成的两条子链的碱基序列是互补的,D错误。2如图为某真核细胞中DNA复制过程模式图,下列分析错误的是( )7A酶和酶均作用于氢键B该过程可发生在细胞有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期C该过程的模板链是a、b链DDNA复制的特点是半保留复制答案 A解析 酶是解旋酶,酶是DNA聚合酶,前者作用于氢键,后者作用于磷酸二酯键,A错误;该过程需要a、b链分别作模板,c、d链分别是以a、b链为模板合成的子链,C正确;细胞有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期会发生DNA复制,B正确;DNA分子复制具有半保留复制的特点,D正确。题型二 DNA复制的相关计算32017临川一中质检用
15、 15N标记含有100个碱基对的DNA分子,其中有胞嘧啶脱氧核苷酸60个,该DNA分子在含有 14N的培养基中连续复制4次。其结果不可能是( )A含有 15N的单链占全部单链的1/16B含有 14N的DNA分子占7/8C复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸600个D复制结果共产生16个DNA分子答案 B解析 由题可知,该DNA分子中有腺嘌呤(A)40个,则复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸为40(2 41)600(个)。该DNA分子在含 14N的培养基中连续复制4次,可形成16个DNA分子,其中含有 15N的单链占全部单链的1/16,含有 14N的DNA分子占100%。42016泰安期中下列关于DNA的相关
16、计算中,正确的是( )A具有1000个碱基对的DNA,腺嘌呤有600个,则每一条链上都具有胞嘧啶200个B具有 m个胸腺嘧啶的DNA片段,复制 n次后共需要2 nm个胸腺嘧啶C具有 m个胸腺嘧啶的DNA片段,第 n次复制需要2 n1 m个胸腺嘧啶D无论是双链DNA还是单链DNA,AG所占的比例均是1/2答案 C解析 根据碱基互补配对原则,具有1000个碱基对的DNA,ATCG2000个,AT600个,CG400个,但在8该DNA分子的每一条链上,所具有的胞嘧啶不一定是200个,A错误;具有 m个胸腺嘧啶的DNA片段,复制 n次后共需要(2 n1) m个胸腺嘧啶,B错误;具有 m个胸腺嘧啶的DN
17、A片段,第 n次复制共需要(2 n1) m(2 n1 1)m2 n1 m个胸腺嘧啶,C正确;在双链DNA分子中,AG所占的比例是1/2,在单链DNA分子中,AG所占的比例不一定是1/2,D错误。技法提升DNA分子复制的有关计算DNA复制为半保留复制,若将亲代DNA分子复制 n代,其结果分析如下:(1)子代DNA分子数为2 n个。含有亲代链的DNA分子数为2个。不含亲代链的DNA分子数为(2 n2)个。含子代链的DNA有2 n个。(2)子代脱氧核苷酸链数为2 n1 条。亲代脱氧核苷酸链数为2条。新合成的脱氧核苷酸链数为(2 n1 2)条。(3)消耗的脱氧核苷酸数设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷
18、酸 m个,则:经过 n次复制,共需消耗游离的该种脱氧核苷酸 m(2n1)个。在第 n次复制时,共需消耗游离的该脱氧核苷酸 m2n1 个。题型三 DNA半保留复制的实验分析5DNA的复制方式可以通过设想来进行预测,可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散复制三种。究竟是哪种复制方式呢?下面设计实验来证明DNA的复制方式。实验步骤:a在氮源为 14N的培养基中生长的大肠杆菌,其DNA分子均为 14NDNA(对照)。b在氮源为 15N的培养基中生长的大肠杆菌,其DNA分子均为 15NDNA(亲代)。c将亲代含 15N的大肠杆菌转移到氮源为 14N的培养基中,再连续繁殖两代(和),用密度梯度离心法分离
19、,不同相对分子质量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。实验预测:(1)如果与对照( 14N/14N)相比,子代能分辨出两条DNA带:一条_带和一条_带,则可以排除_。9(2)如果子代只有一条中密度带,则可以排除_,但不能肯定是_。(3)如果子代只有一条中密度带,再继续做子代DNA密度鉴定:若子代可以分出_和_,则可以排除分散复制,同时肯定半保留复制;如果子代不能分出_密度两条带,则排除_,同时确定为_。答案 (1)轻( 14N/14N) 重( 15N/15N) 半保留复制和分散复制(2)全保留复制 半保留复制还是分散复制(3)一条中密度带 一条轻密度带 中、轻 半保留复制 分散复制解析 由
20、图示可知,深色为亲代DNA的脱氧核苷酸链(母链),浅色为新形成的子代DNA的脱氧核苷酸链(子链)。因此全保留复制后得到的两个DNA分子,一个是原来的两条母链重新形成的亲代DNA分子,一个是两条子链形成的子代DNA分子;半保留复制后得到的每个子代DNA分子的一条链为母链,一条链为子链;分散复制后得到的每个子代DNA分子的单链都是由母链片段和子链片段间隔连接而成的。62016西安二模将大肠杆菌放在含有 15N的培养基中培育若干代后,细菌DNA所有氮均为 15N,它比 14N分子密度大。然后将DNA被 15N标记的大肠杆菌再转移到 14N培养基中培养,每隔4 h(相当于分裂繁殖一代的时间)取样一次,
21、测定其不同世代细菌DNA分子的密度。DNA分子的密度梯度离心实验结果如图所示。(1)中带含有的氮元素是_。(2)如果测定第4代DNA分子密度,含 15N的DNA分子所占比例为_。(3)如果将第1代(全中)DNA链的氢键断裂后再测定密度,它的四条DNA单链在试管中的分布位置应为_。(4)上述实验表明,DNA分子复制的方式是_。答案 (1) 14N、 15N (2)1/8 (3)1/2重带、1/2轻带(4)半保留复制解析 两条DNA单链均被 15N标记的DNA分子为全重DNA分子,在离心管的最下边;含全重DNA分子的大肠杆菌转入含 14N的培养基中培养后,第1代全部为一条链含 15N、另一条链含
22、14N的DNA分子,在离心管的中间;第2代为1/2中带DNA分子,1/2轻带DNA分子;第4代为2/2 4中带DNA分子,(2 42)/2 4轻带DNA分子。这一实验结果可以证明:DNA分子复制的方式是半保留复制。题型四 DNA复制与细胞分裂问题7用 32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链,再将这些细胞转入不含 32P的培养基中培养,在第二次细胞分裂的中期、后期,一个细胞中的染色体总条数和被 32P标记的染色体条数分别是( )10A中期20和20、后期40和20B中期20和10、后期40和20C中期20和20、后期40和10D中期20和10、后期40和10答案 A解析 依据题
23、目信息,第一次DNA复制的结果是一条脱氧核苷酸链被标记,一条链未被标记,第二次分裂的中期,每条染色体中有两条染色单体,即两个DNA分子,4条脱氧核苷酸单链,其中有3条未标记,1条被标记,故中期的染色体全被标记,为20条;后期着丝点分裂,染色单体分离,染色体数目加倍,故含40条染色体,20条被标记,20条未标记,选A。8小鼠的睾丸中一个精原细胞在含 3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期,然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程,其染色体的放射性标记分布情况是( )A初级精母细胞中每条染色体的两条单体都被标记B次级精母细胞中每条染色体都被标记C只有半数精细胞中有被标记的染
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