2021高考生物一轮复习第六单元遗传的物质基础第19讲DNA分子的结构复制基因是有遗传效应的DNA片

-1-第19讲DNA分子的结构、复制基因是有遗传效应的DNA片段最新考纲高频考点核心素养1.DNA分子结构的主要特点(Ⅱ)2．DNA分子的复制(Ⅱ)3．基因的概念(Ⅱ)DNA分子的结构、复制过程和基因的概念1.科学思维——建立模型：建立DNA分子双螺旋结构模型，阐明DNA复制过程2．生命观念——结构与功能观：DNA的结构决定DNA的功能3．科学探究——实验设计与实验结果分析：验证DNA分子通过半保留方式进行复制考点1DNA分子的结构及相关计算1．DNA分子的结构：巧学助记利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子结构-2-2．DNA分子的特性：(1)相对稳定性：DNA分子中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。(2)多样性：不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同，排列顺序多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n种。(3)特异性：每种DNA分子都有区别于其他DNA分子的特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。3．碱基互补配对原则及相关计算：(1)碱基互补配对原则：DNA碱基互补配对原则是指在DNA分子形成碱基对时，A一定与T配对，G一定与C配对的一一对应关系。(2)有关推论。①任意两个非互补碱基之和恒等，如A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G。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A1＋T1＝n%，则A＋T＝A1＋A2＋T1＋T2＝(n%＋n%)/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双链DNA分子中，非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数。设双链DNA分子中，一条链上A1＋G1T1＋C1＝m，则A1＋G1T1＋C1＝T2＋C2A2＋G2＝m，所以互补链上A2＋G2T2＋C2＝1m简记为“DNA两互补链中，不配对两碱基和的比值乘积为1”。-3-判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．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。(√)2．双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的。(×)3．DNA分子的X光衍射照片属于物理模型。(×)4．DNA分子中的核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成基本骨架。(×)5．不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值可能相同。(√)6．同一生物个体不同细胞中DNA分子的(A＋T)/(C＋G)的值不同。(×)7．DNA分子中相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键或氢键相连。(√)8．嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定。(√)9．沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数。(×)(必修2P49图3－11改编)下面是对大肠杆菌DNA分子图示的分析，其中正确的是(D)A．图中2是核糖，属于五碳糖B．图中的碱基对3和4可能是G—C，也可能是A—TC．图中5和6可能为G—AD．1、2、3构成了一个完整的脱氧核糖核苷酸分子解析：图中2为脱氧核糖，图中3和4间存在三个氢键，应为G—C碱基对，图中5和6间存在两个氢键应为A—T碱基对，故只有D选项正确。解读两种DNA结构模型-4-(1)图乙是图甲的简化形式，其中①是磷酸二酯键，③是氢键。解旋酶作用于③部位，限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于①部位。(2)图甲中两个相邻的碱基是怎样连接的？①氢键；②脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖。●考向突破1DNA分子结构及特点1．(2020·辽宁六校协作体期初考试)DNA是主要的遗传物质，其脱氧核苷酸序列储存着大量的遗传信息。下列叙述正确的是(C)A．如果一个DNA分子由2000个脱氧核苷酸组成，则脱氧核苷酸排列顺序理论上最多有21000种B．某一特定的基因的脱氧核苷酸排列顺序，对于不同的生物个体也是各不相同的C．大量随机排列的脱氧核苷酸序列从未出现在生物体内，而有些特殊序列则重复出现D．控制性状的基因与生物的性状，除了一一对应的关系外，还要受环境因素的影响解析：DNA分子具有多样性，脱氧核苷酸排列顺序的种类数为4n，n代表碱基对的数目，如果一个DNA分子由2000个脱氧核苷酸组成，则脱氧核苷酸排列顺序理论上最多有41000种；对于不同生物个体，某一特定的基因的脱氧核苷酸排列顺序一般是相同的；DNA中脱氧核苷酸的排列顺序具有特异性，因此大量随机排列的脱氧核苷酸序列从未出现在生物体内，而有些特殊序列则重复出现；基因与性状之间并不是简单的一一对应的关系。2．(2020·陕西西安一中高三月考)20世纪50年代初，查哥夫对多种生物DNA做了碱基定量分析，发现(A＋T)/(C＋G)的比值如表。结合所学知识，你认为能得出的结论是(D)DNA来源大肠杆菌小麦鼠猪肝猪胸腺猪脾(A＋T)/(C＋G)1.011.211.211.431.431.43A．猪的DNA结构比大肠杆菌的DNA结构更稳定一些B．小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息相同-5-C．小麦DNA中(A＋T)的数量是鼠DNA中(C＋G)数量的1.21倍D．同一生物不同组织的DNA碱基组成相同解析：某DNA分子含有500个碱基，该DNA分子中碱基比例已确定，可能的排列方式小于4250种，A错误；质粒是环状DNA分子，其中不含游离的磷酸基团，B错误；某DNA分子内胞嘧啶占25%，则每条单链上的胞嘧啶占0%～50%，C错误；某DNA分子上有胸腺嘧啶312个，占总碱基的26%，则该DNA分子上碱基总数为312÷26%＝1200个，根据碱基互补配对原则，该DNA分子中有鸟嘌呤1200×(50%－26%)＝288个，D正确。知识拓展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，C—G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。●考向突破2DNA分子结构的相关计算3．(2020·山东淄博万杰朝阳学校高三月考)下列关于双链DNA分子结构的叙述，正确的是(D)A．某DNA分子含有500个碱基，可能的排列方式有4500种B．若质粒含有2000个碱基，则该分子同时含有2个游离的磷酸基团C．某DNA分子内胞嘧啶占25%，则每条单链上的胞嘧啶占25%～50%D．某DNA分子上有胸腺嘧啶312个，占总碱基的26%，则该DNA分子上有鸟嘌呤288个解析：某DNA分子含有500个碱基，该DNA分子中碱基比例已确定，可能的排列方式小于4250种，A错误；质粒是环状DNA分子，其中不含游离的磷酸基团，B错误；某DNA分子内胞嘧啶占25%，则每条单链上的胞嘧啶占0%～50%，C错误；某DNA分子上有胸腺嘧啶312个，占总碱基的26%，则该DNA分子上碱基总数为312÷26%＝1200个，根据碱基互补配对原则，该DNA分子中有鸟嘌呤1200×(50%－26%)＝288个，D正确。4．(2020·黑龙江牡丹江一高高三开学摸底)从某生物组织中提取DNA进行分析，其中鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的46%，又知该DNA分子的一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤，24%是胞嘧啶，则与H链相对应的另一条链中，腺嘌呤、胞嘧啶分别占该链全部碱基-6-数的(A)A．26%、22%B．24%、28%C．14%、11%D．11%、14%解析：已知DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基总数的46%，即C＋G＝46%，则C＝G＝23%、A＝T＝50%－23%＝27%。又已知该DNA的一条链所含的碱基中28%是腺嘌呤，24%是胞嘧啶，即A1＝28%、C1＝24%，根据碱基互补配对原则，A＝(A1＋A2)÷2，C＝(C1＋C2)÷2，则A2＝26%，C2＝22%。整合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①规律一：一个双链DNA分子中，A＝T、C＝G，则A＋G＝C＋T，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。②规律二：在双链DNA分子中，A＋TA＋T＋C＋G＝A1＋T1A1＋T1＋C1＋G1＝A2＋T2A2＋T2＋C2＋G2。③规律三：在DNA双链中，一条单链的A1＋G1T1＋C1的值与其互补单链的A2＋G2T2＋C2的值互为倒数关系。(不配对的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。④规律四：在DNA双链中，一条单链的A1＋T1G1＋C1的值，与该互补链的A2＋T2G2＋C2的值是相等的，也与整个DNA分子中的A＋TG＋C的值是相等的。提醒：综合规律三、四可简记为“补则等，不补则倒”。考点2DNA复制及基因的概念1．DNA分子的复制(1)概念、时间和场所-7-(2)过程(3)特点和方式①特点：边解旋边复制。②方式：半保留复制。(4)准确复制的原因和意义①原因：DNA具有独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板；碱基互补配对原则，保证了复制能准确进行。②意义：DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。2．基因、DNA、染色体的关系-8-巧学助记复制可简记为“1个主要场所(细胞核)，2种时期(有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期)，3个步骤(解旋、合成新链、形成子代DNA)，4个条件(模板、酶、原料和能量)。”判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制。(×)2．单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链。(×)3．基因只位于染色体上，所以染色体是基因的载体。(×)4．植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制。(√)5．在人体内成熟的红细胞、浆细胞中不发生DNA的复制。(√)6．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。(√)7．DNA复制时，严格遵循A—U、C—G的碱基互补配对原则。(×)8．复制后产生的两个子代DNA分子中共含4个游离的磷酸基团。(√)下图为染色体上DNA分子的复制过程，据图回答下列问题：-9-(1)请完成图中填空。(2)蛙的红细胞进行无丝分裂，能(填“能”或“不能”)进行DNA分子的复制；哺乳动物成熟的红细胞已丧失细胞核，也无各种细胞器，不能(填“能”或“不能”)进行DNA分子的复制。(3)染色体复制后形成两条姐妹染色单体，刚复制产生的两个子代DNA分子即位于两条姐妹染色单体中，由着丝点相连，其对应片段所含基因在无突变等特殊变异情况下应完全相同，两个子代DNA分子将于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时，随两条姐妹染色单体分开而分开，分别进入两个子细胞中。1．DNA半保留复制的实验分析与影响因素(1)DNA半保留复制的实验分析①实验方法：放射性同位素示踪法和离心技术。②实验原理：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。③实验假设：DNA以半保留的方式复制。④实验预期：离心后应出现3条DNA带。a．重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。b．中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA。c．轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。⑤实验过程：-10-⑥过程分析：a．立即取出，提取DNA→离心→全部重带。b．繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。c．繁殖两代后取出，提取DNA→离心→12轻带、12中带。⑦实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。(2)影响DNA复制的外界因素2．DNA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2n个。其中：-11-①含有亲代链的DNA分子数为2个。②不含亲代链的DNA分子数为2n－2个。③含子代链的DNA分子有2n个