2012高三生物总复习教案第21讲DNA分子的结构和功能

2012高三生物总复习教案第21讲DNA分子的结构和功能教学案【考纲要求】遗传的分子基础考纲要求(1)人类对遗传物质的探索过程(2)DNA分子结构的主要特点(3)基因的概念(4)DNA分子的复制ⅡⅡⅡⅡ【考点分析】知识点试题分值题型(4)DNA分子的复制(2)DNA分子结构的主要特点2007山东4选择题2008上海2选择题2009江苏2选择题2009广东3选择题【考点预测】DNA是生物体的主要的遗传物质，对于DNA的考察也是每年必考的内容，主要考察的是DNA的结构和DNA复制过程，主要是以选择题的形式出现。【知识梳理】一、DNA分子的基本单位——脱氧核糖核苷酸二、DNA双螺旋结构三、DNA复制1、概念：2、发生时间：3、复制的条件：4、复制的过程5、DNA复制的生物学意义【重点解析】DNA复制过程有关计算：一、碱基互补配对的计算1．应用范围碱基互补配对原则至少体现在五个方面：①DNA结构的两条链之间；②DNA的复制过程的母链与子链之间；③转录过程的DNA链与RNA之间；④逆转录过程的RNA和DNA之间；⑤翻译过程中的转运RNA与信使RNA之间。DNA复制、转录、逆转录、翻译和RNA复制过程中均遵循“碱基互补配对”原则，其基本点是A与T或u配对，G与C配对，所以配对的丽个核酸分子中相应碱基数目关系是A—T(或A=U)和G—C．2．在转录和翻译过程中，基因中的碱基数或脱氧核苷酸数目(指双链)、RNA分子中的碱基数或核糖核苷酸数、蛋白质分子中的氨基酸数之比为6：3：1。3．碱基互补配对原则的一般规律(1)一个双链DNA中，A=T，G=C；A+G=C+T，即嘌呤总数等于嘧啶总数。(2)在一个双链DNA中，已知链上两互补碱基之和的比等于其互补链上该比例的比值，即[(A+T)／(C+G)]已知链=[(A+T)／(C+G)]互补链。(3)一个双链DNA中，已知链上两不互补碱基之和的比等于其互补链上该比值的倒数，即[(A+c)／(T+G)]已知链=m，则有[(A+C)／(T+G)]已知链=1／m。(4)一个双链DNA中，互补碱基之和的比值与每一条单链上该比值是相等的，即双链中[(A+T)／(C+G)]一任一单链上(A+T／C+G)。在不同生物的DNA分子中，互补碱基之和的比值是不同的。二、半保留复制中标记元素的计算用15N标记的DNA分子，在不含15N的环境中让其复制，有下列特点：①无论复制多少次，总有2个DNA分子含有15N，总有2条脱氧核苷酸链含15N(2条链分别存在于2个DNA分子中)②DNA连续复制n次后：含“N的DNA分子占DNA总数的z／2n(或1／2n-1)；含15N的脱氧核苷酸链占总链的l／2n[即2／(2×2n)]三、DNA连续复制N次，所需碱基数目的计算若某DNA分子含某碱基m个，则该DNA分子连续复制n次，需含该碱基的脱氧核苷酸数=与其配对碱基的脱氧核苷酸数=(2n一1)m个。例1．假设一个ＤＮＡ分子片段中含碱基Ｔ共３１２个，占全部碱基的２６％，则此ＤＮＡ片段中碱基Ｇ所占百分比和数目分别是（）解析:ＤＮＡ的碱基数目和比例严格遵循碱基互补配对原则，即ＤＮＡ中有一个Ａ，必须有一个和其互补的Ｔ，有一个Ｃ，必有一个Ｇ，据这个原理可知Ｇ＝（１－２６％＊２）／２＝２４％，又知Ｔ共３１２个，占２６％，则可知ＤＮＡ中共有碱基３１２／２６％＝１２００，前面已计算出Ｇ占２４％，则Ｇ的数目是１２００＊２４％＝２８８个。解此类题关键在于充分运用碱基互补配对原则。运用Ａ＝Ｔ，Ｇ＝Ｃ的原理，只要告知任何一种碱基的比例，就可求出任意一种或几种碱基的比例。答案:２４％２８８个例2.分析一个DNA分子时，发现30%的脱氧核苷酸含有腺嘌呤，由此可知该分子一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的A．20%B．30%C．40%D．70%解析:根据碱基互补配对原则，可知鸟嘌呤占DNA碱基总数为(1－30%×2)÷2=20%。双链中G+C=40%，推知单链中G+C=40%，一般情况下DNA双链上都应有G分布，所以G≤40%，但也有一种极端情况，使G集中分布在一条链上(无C)，而另一条链上没有G(只有C)。所以该分子一条链上鸟嘌呤最大值可占该链的40%。答案:C例3.一个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%，则该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%解析:画出DNA简图。(如右图)依题意，列出等量关系：%40111GGA→A1=1．4G1……………①而%2420011GA→A1＋G1=48…………②联立①②得：A1=28(3)依“等量代换”有：T2=Al=28，即胸腺嘧啶占该链碱基数目的28％。答案:D例4现有从生物体内提取的一个DNA分子（称第一代）和标记放射性同位素3H的四种脱氧核苷酸，要在实验中合成新的DNA分子。(1)除上述几种物质外，还必须有＿＿＿＿＿，方能合成第二代DNA分子。(2)在一个第二代DNA分子中，有＿＿＿＿＿＿条含3H的链。(3)在第二代DNA分子中，含3H链的碱基序列相同吗？＿＿＿＿＿＿＿＿。(4)在第五代的全部DNA分子中，有几条不含3H的链？＿＿＿＿＿＿＿＿。解析：解题思路应是：①解旋，由一个DNA分子分成两条母链；②以每一条母链为模板，按照碱基互补配对的原则，从周围吸收新的脱氧核苷酸，形成新的子链，产生两个子代DNA分子；③DNA分子复制需要哪些条件？④在分析(2)、(3)、(4)小题时，应注意DNA的自我复制是半保留复制，因为两个子代DNA分子的新链必然也是互补的，互补的两链，其碱基有对应关系，但碱基排列顺序是不同的。答案：(1)酶、ATP(2)一条(3)不同(4)两条【实战训练】（09广东卷）1.有关DNA分子结构的叙述，正确的是A.DNA分子由4种脱氧核苷酸组成B.DNA单链上相邻碱基以氢键连接C.碱基与磷基相连接D.磷酸与脱核糖交替连接构成DNA链的基本骨架答案：AD解析：DNA双链上相对应的碱基以氢键连接，单链上相邻碱基之间通过脱氧核糖和磷酸二酯键联系起来，脱氧核糖和磷酸交替排列在外侧，构成DNA链的基本骨架。碱基排列在内侧，与脱氧核糖直接相连。（09江苏卷）2．下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是A．图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的B．图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的C．真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶D．真核生物的这种复制方式提高了复制速率答案：A解析：本题通过信息考查DNA的复制相关知识。从图中只能看出有一个复制起点，所以A不对。图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的，真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶，DNA聚合酶等参与。这种半保留复制的模式不仅保持前后代的稳定性，每次复制都可产生两个DNA分子，提高了效率。【名师点拨】掌握同位素标记法在试验中的应用1．DNA分子结构的稳定性、特异性和多样性的理解DNA分子结构的稳定性是指DNA分子双螺旋结构的相对稳定性。与这种稳定性有关的因素主要有：①两条脱氧核苷酸链中脱氧核糖和磷酸交替排列的顺序稳定不变；②两条脱氧核苷酸链间对应的碱基严格按照碱基互补配对原则，并且碱基之间形成氢键，更加维持了双螺旋结构的稳定性；③碱基堆积力(每个特定的DNA分子中，碱基对的数量和排列顺序稳定不变)；④DNA规则的双螺旋结构。正是每个特定的DNA分子中，碱基对的数量和排列顺序稳定不变，从而构成了DNA分子的特异性，由于碱基对的排列顺序代表遗传信息，从而使每个特定的DNA分子中都储藏着特定的遗传信息。尽管组成DNA的碱基只有四种，配对方式只有两种，但是不同DNA的碱基的数量不同，排列顺序千变万化，所以才有DNA的多样性。2．DNA半保留复制的理解1958年Meselson和Stahl用放射性同位素与梯度离心法所做的“半保留复制”实验中，把大肠杆菌培养在含有重同位素(15N)的培养基中，在细菌的生长过程中，重同位素进入含氮碱基，然后掺入新合成的DNA链中。经过多次细胞分裂，细菌细胞的DNA充分地被“N标记上了。然后把这些标记的细胞移入正常的轻同位素(14N)的培养基中，经过一次或两次细胞分裂，抽取细菌样本，从每一样本中提取细菌，再提取DNA，进行氯化铯梯度离心。结果14N-DNA分子位于重带位置，15N—DNA在轻带位置，而第一代DNA分子则位于轻带和重带之间的中带位置，将第一代DNA分子用解旋酶处理后再离心，则一部分在重带位置，另一部分在轻带位置，这就证明了DNA的复制是半保留复制，其中一条链含15N，另一条链含14N