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3-2\3\4学案：DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段一、DNA双螺旋结构模型的构建（一）模型名称：模型（二）构建者：美国生物学家和英国物理学家（三）构建依据（1）DNA分子是以4种为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有四种碱基。（2）威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱表明DNA分子呈结构。（3）查哥夫测定DNA的分子组成，发现腺嘌呤（A）的量总是等于的量；的量总是等于的量。（四）模型构建1.基本单位——脱氧核苷酸在DNA分子中，由于组成脱氧核苷酸的碱基有4种（A、G、C、T），因此，构成DNA分子的脱氧核苷酸也有4种它们的名称是：12342.多脱氧核苷酸单链3.DNA分子的一级结构P代表代表代表代表P名称：ATGCATGCATGCATGC1是：122是：4.DNA分子的空间结构——双螺旋结构（1）规则的双螺旋结构特点1.2.3.（2）碱基互补配对原则及其拓展①碱基互补配对原则是指双链DNA分子中A与T,G与C配对的关系。②碱基互补配对原则中的一般规律（计算）双链DNA分子DNA分子的a链DNA分子的b链以DNA分子a链为模板转录成的mRNAA__TA≠TA___TA____UG__CG≠CG____CG____CA+T/G+C=kA+T/G+C=A+T/G+C=A+U/G+C=A+G/T+C=1A+G/T+C=aA+G/T+C=规律一：一个双链DNA分子中A=T、G=C、A+G=T+C=50%碱基总数，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，等于一半碱基总数。练习1．某DNA片断中有腺嘌呤a个，占全部碱基比例为b，则胞嘧啶为____________个练习2．下列生物的全部核酸中碱基组成：嘌呤碱基占总数的58%，嘧啶碱基占总数的42%，下列生物中不可能的是：（）A．T4噬菌体B．烟草花叶病毒C．细菌D．酵母菌E．人规律二：在双链DNA分子中，互补的两碱基和（如A+T或G+C）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中该种比例的比值。练习3．某种生物组织中提取的DNA成分中，鸟嘌呤和胞嘧啶之和占全部碱基含量的46%.已知其中一条链的碱基中28%是腺嘌呤,22%是胞嘧啶，求：（１）全部碱基中腺嘌呤占%（２）与已知链相对应的链中，腺嘌呤占该链全部碱基的%（３）以已知链为模板，转录成的信使RNA中，尿嘧啶占该链全部碱基的%练习：某双链DNA分子中，G占碱基总数的38%,其中一条链的T占碱基总数的5%，那么，另一条链中的T占碱基总数的规律三：DNA分子一条链中A+G/T+C的比值的倒数等于其互补链中该种碱基的比值。规律四：DNA分子中一条链中A+T/G+C的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。练习4．已知在DNA分子中的一条单链A+G/T+C=m，求：（１）在另一互补链中这种比例是（２）这个比例关系在整个DNA分子中是；当在一单链中，A+T/G+C=n时：（３）在另一互补链中这种比例是（４）这个比例关系在整个DNA分子中是（五）DNA分子的特性1．DNA分子具有性性和性。请解释DNA分子具有这些特性的原因。2．一个具有1000个碱基的DNA分子中，其碱基对的排列方式有种。二、DNA的复制（一）复制的概念：是指以为模板合成的过程（二）复制的时期：有丝分裂的________和________________的间期（三）条件：(1)模板：；(2)原料：；(3)能量：；(4)酶：。（四）复制的场所：（五）复制的过程：（六）复制的特点：①；②（七）准确复制的原因：①DNA分子独特的，为复制提供了精确的模板；②，能够使复制准确无误地进行。（八）复制的意义：保持了遗传信息的。（九）半保留复制假说的提出：；验证的实验方法：１.DNA复制方式的假说：①全保留复制；②半保留复制；③混合型复制２.验证的实验设计：（１）实验方法：同位素示踪；14N密度小，15N密度大（２）实验材料：大肠杆菌，20min分裂（复制）一次（３）实验思路：用15N标记大肠杆菌（亲代），再将其再含14N的培养基上培养，每隔20min取样、分离DNA、进行密度梯度离心，检测亲代、子代DNA分子的比重。(4)实验过程：①大肠杆菌在含15N标记的NH4Cl培养基中繁殖几代，使DNA双链充分标记15N。②将含15N的大肠杆菌转移到14N标记的普通培养基中培养。③在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA(间隔的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间)。④将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA位置。（5）实验结果预期：①全保留复制：②半保留复制：③混合型复制：（十）DNA复制过程中的数量关系与计算由于DNA分子的复制是一种半保留复制方式，一个DNA分子连续进行n次复制，可形成2n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：1．一个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DNA分子，占子代DNA总数的22n＝12n－1；亲代DNA分子母链两条，占子代DNA中脱氧核苷酸链总数的22n＋1＝12n。3．计算原料用量：复制所需的某脱氧核苷酸数＝a×(2n－1)，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，n为复制次数。例：1．(2012·山东理综，5)假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是()。A．该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸B．噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等C．含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1∶49D．该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变2．(2013·沈阳四校联考)某噬菌体的DNA为单链DNA，四种碱基的比率是A－0.28、G－0.32、T－0.24、C－0.16。当它感染宿主细胞时，能形成杂合型双链DNA分子，则杂合型双链DNA分子中A、G、C、T的比率依次是()。A．0.24、0.16、0.32和0.28B．0.26、0.24、0.24和0.26C．0.28、0.32、0.24和0.16D．0.24、0.26、0.26和0.243．(2010·山东理综，7)蚕豆根尖细胞(2N＝12)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分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是()。A．每条染色体的两条单体都被标记B．每条染色体中都只有一条单体被标记C．只有半数的染色体中一条单体被标记D．每条染色体的两条单体都不被标记4.(2013·衡阳六校联考)细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再将其移入含14N的培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA，离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是()。A．子一代DNA应为②B．子二代DNA应为①C．子三代DNA应为④D．亲代的DNA应为⑤答案：CBBC三、基因是有遗传效应的DNA片段（一）基因的发现历程1.孟德尔应用__________方法，证明生物的性状是由_________决定的。2.1909年，丹麦的生物学家_______给孟德尔的________起了一个新名词，叫________（Gene）。3.萨顿应用_________方法推理基因与染色体存在什么关系？_________________________________________________________________________4.摩尔根应用_______方法证明萨顿的假说是正确的，并且还进一步提出基因与染色体存在什么关系？___________________________________________。5.从1928年________的肺炎双球菌转化实验，到1944年艾佛里的实验，再到1952年蔡斯和赫尔希的___________________实验，前后经历了24年，人们才确信______是遗传物质。后来研究又证明有些病毒的遗传物质是_____。因为绝大多数的生物的遗传物质是____，所以说______是主要的遗传物质。（二）说明基因与DNA关系的实例资料分析1．大肠杆菌的DNA与基因。分析DNA与基因在数量上存在什么关系？__________________________________________________________2．海蛰的绿色荧光蛋白基因与转基因技术。分析基因有什么作用？__________________________________________________________3．人类基因组计划（HGP计划）：分析①NA上的所有碱基都参与构成基因吗？______________②人体体细胞有________条染色体，人类基因组计划测定只测定其中的________条。为什么？_________________________________________________________。4．小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关。分析说明基因有什么作用？__________________________________________________________________（三）DNA片段中的遗传信息1.基因的概念：___________________________________________________________2.基因中的遗传信息：每个染色体含有__________个DNA分子，每个DNA分子有__________个基因，每个基因都是特定的DNA片段，有着特定的________________，不同的基因______________排列顺序不同，但是每个基因都有___________的排列顺序3．染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系：4．基因、染色体、蛋白质、性状的关系5.DNA指纹技术：课后练习：题组一DNA的结构、复制及相关计算1．(2011·上海卷，27)某双链DNA分子含有400个碱基，其中一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4。下列表述错误的是()A．该DNA分子的一个碱基改变，不一定会引起子代性状的改变B．该DNA分子连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸120个C．该DNA分子中4种碱基的比例为A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7D．该DNA分子中的碱基排列方式共有4200种2．关于下图DNA分子片段的说法正确的是()A．解旋酶作用于③部分B．②处的碱基对缺失导致染色体结构的变异C．把此DNA放在含15N的培养液中复制2代，子代含15N的DNA占3/4D．该DNA的特异性表现在碱基种类和(A＋T)/(G＋C)的比例上3．(2011·海南卷，25)关于核酸生物合成的叙述，错误的是()A．DNA的复制需要消耗能量B．RNA分子可作为DNA合成的模板C．真核生物的大部分核酸在细胞核中合成D．真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期4．(2010·常州质检)一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占DNA分子碱基总数的24%，则这个DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的()A．44%B．24%C．14%D．28%5．用15N标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基中连续繁殖四代，a、b、c为三种DNA分子：a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N，如下图，这三种DNA分子的比例正确的是()6．(2011·安徽理综，5)甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是()A．甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子B．甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质基质中进行C．DNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶D．一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次7．DNA分子经过诱变，