（新课标）2020高考生物一轮总复习 第5单元 第2讲 DNA结构、复制及基因的本质教案

1第2讲DNA结构、复制及基因的本质考纲要求核心素养1.DNA分子结构的主要特点Ⅱ2．DNA分子的复制Ⅱ3．基因的概念Ⅱ科学思维通过对DNA复制过程的相关计算，培养归纳与概括规律的能力。科学探究学会应用同位素标记法和密度梯度离心法验证DNA复制的特点，培养实验设计及结果分析的能力。DNA分子的结构和相关计算授课提示：对应学生用书第79页[基础突破——抓基础，自主学习]1．DNA分子的结构的建立者及组成(1)DNA双螺旋模型构建者：沃森和克里克。(2)DNA的双螺旋结构的形成2．DNA的双螺旋结构内容(1)DNA由两条脱氧核苷酸链组成，按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。(2)外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接构成主链基本骨架。2(3)内侧：两链上碱基通过氢键连接成碱基对。碱基互补配对遵循以下原则：A—T(两个氢键)、G≡C(三个氢键)。3．DNA分子结构特点(1)多样性，具n个碱基对的DNA具有4n种碱基对排列顺序。(2)特异性，如每个DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。(3)稳定性，如两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基对构成方式不变等。[重难突破——攻重难，名师点拨]1．巧记DNA分子结构的“五·四·三·二·一”2．解读两种DNA结构模型(1)由图1可解读以下信息(2)图2是图1的简化形式，其中①是磷酸二酯键，②是氢键。解旋酶作用于②部位，限制性内切酶和DNA连接酶作用于①部位。[题型突破——练题型，夯基提能]3题型1DNA分子结构分析[方法技巧]“三看法”判断DNA分子结构的正误1．(2018·福建福州模拟)一对同源染色体上的DNA分子之间一般不同的是()A．相邻核苷酸之间的连接方式B．碱基种类C．(A＋G)/(T＋C)的比值D．碱基序列解析：相邻核苷酸之间是通过磷酸二酯键连接的，因此连接的方式相同，A错误；组成DNA分子的碱基有A、G、T、C四种，B错误；在双链DNA分子中，因C＝G、A＝T，所以(A＋G)/(T＋C)＝1，C错误；不同DNA分子的碱基序列不同，D正确。答案：D2．下列关于DNA分子结构的叙述正确的是()A．DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构B．DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基C．DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对D．DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连解析：DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构，A错误；DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖，且磷酸不与碱基直接相连，B错误；DNA分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连，D错误。答案：C[练后反思]1．界定DNA的两级水解产物DNA的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。2．关注碱基对数与氢键数的关系若碱基对数为n，则氢键数为2n～3n，若已知腺嘌呤有m个，则氢键数为3n－m。题型2DNA分子结构的相关计算[方法技巧]4“归纳法”求解DNA分子中的碱基数量的计算规律(1)在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同，即A＋G＝T＋C。(2)互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同，即若在一条链中A＋TG＋C＝m，在互补链及整个DNA分子中A＋TG＋C＝m。(3)非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，即若在DNA一条链中A＋GT＋C＝a，则在其互补链中A＋GT＋C＝1a，而在整个DNA分子中A＋GT＋C＝1。3．某研究小组测定了多个不同双链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()解析：双链DNA分子中，(A＋C)/(T＋G)一定等于1，A错误；当一条链中存在(A1＋C1)/(T1＋G1)＝1时，其互补链中存在(A2＋C2)/(T2＋G2)＝(T1＋G1)/(A1＋C1)＝1，B错误；在DNA分子中，存在(A1＋T1)/(G1＋C1)＝(A2＋T2)/(G2＋C2)＝(A＋T)/(G＋C)，C正确、D错误。答案：C4．一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤与鸟嘌呤数目之比为2∶1，两者之和占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．32%B．24%C．14%D．28%解析：已知DNA分子的一条链上A∶G＝2∶1，且A＋G之和占DNA分子碱基总数的24%，依据碱基互补配对原则，该链的碱基总数占DNA分子碱基总数的12，所以该链中A＋G之和占该链碱基总数的48%，从而推出该链中A占该链碱基总数的32%，另一条链上的T和该链中的A相等，即另一条链上的胸腺嘧啶占该链碱基数目的32%。综上所述，A项正确。答案：A[归纳总结]解答有关碱基计算的“三步曲”5DNA的复制及基因的本质授课提示：对应学生用书第81页[基础突破——抓基础，自主学习]1．DNA复制(1)概念、时间和场所(2)过程(3)特点①过程：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．基因是有遗传效应的DNA片段6[重难突破——攻重难，名师点拨]1．“图解法”分析DNA复制相关计算(1)将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则子代DNA共2n个含15N的DNA分子：2个只含15N的DNA分子：0个含14N的DNA分子：2n个只含14N的DNA分子：2n－2个脱氧核苷酸链共2n＋1条含15N的脱氧核苷酸链：2条含14N的脱氧核苷酸链：2n＋1－2条(2)DNA复制中消耗的脱氧核苷酸数①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n－1)。②第n次复制所需该种脱氧核苷酸数为m·2n－1。2．画图理解DNA复制与细胞分裂中染色体标记问题第一步画出含一条染色体的细胞图，下方画出该条染色体上的1个DNA分子，用竖实线7表示含同位素标记第二步画出复制一次，分裂一次的子细胞染色体图，下方画出染色体上的DNA链，未被标记的新链用竖虚线表示第三步再画出第二次复制(分裂)后的细胞的染色体组成和DNA链的情况第四步若继续推测后期情况，可想象着丝点分裂，染色单体(a与a′)分开的局面，并进而推测子细胞染色体情况[题型突破——练题型，夯基提能]题型1DNA分子复制过程及特点分析1．如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述错误的是()A．由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制B．解旋酶能使DNA双链解旋，且需要消耗ATPC．从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的D．DNA在复制过程中先完成解旋，再复制解析：DNA在复制过程中边解旋边复制。答案：D2．(2018·安徽黄山模拟)真核细胞某生理过程如图所示，下列叙述正确的是()A．酶1可使磷酸二酯键断裂，酶2可催化磷酸二酯键的形成B．a链和b链的方向相反，a链与c链的碱基序列互补配对C．该图表示DNA半保留复制过程，遗传信息传递方向是DNA→RNAD．c链和d链中G＋C所占比例相等，该比值越大DNA热稳定性越高解析：酶1是解旋酶，作用是使氢键断裂，A错误；a链和c链均与b链碱基互补配对，因此a链与c链的碱基序列相同，B错误；DNA复制过程中遗传信息传递方向是DNA→DNA，C错误；c链和d链中的碱基是互补配对的，A与T之间以两个氢键连接，G与C之间以三个氢键连接，G＋C所占比例越大，DNA分子的热稳定性越高，c链与d链为互补链，存在G1＋C1＝C2＋G2，因此c链和d链中G＋C所占比例相等，该比值越大DNA热稳定性越高，D正8确。答案：D题型2DNA复制的相关计算3．用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在14N的培养基中连续复制4次。下列有关判断不正确的是()A．复制结果共产生16个DNA分子B．复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸600个C．含有15N的DNA分子占1/8D．含有14N的DNA分子占7/8解析：根据题意，DNA分子中有胞嘧啶＝鸟嘌呤＝60(个)，则A＝T＝100－60＝40(个)。该DNA分子连续复制4次，形成的子代DNA分子有24＝16(个)，含有15N的DNA分子只有2个，占1/8。含有14N的DNA分子有16个，占100%。复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸＝(16－1)×40＝600(个)。答案：D4．一个双链均被32P标记的DNA由5000个碱基对组成，其中腺嘌呤占20%，将其置于只含31P的环境中复制3次。下列叙述错误的是()A．该DNA分子的特异性与碱基对的排列顺序有关B．复制过程需要2.4×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸C．子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链数目之比为1∶7D．子代DNA分子中含32P的分子数目与只含31P的分子数目之比为1∶3解析：由题干可推知，该DNA分子中胞嘧啶占30%，则该DNA复制时需要消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为10000×30%×(23－1)＝2.1×104，B错误。答案：B[易错警示]DNA复制相关计算时四个易错点1．复制次数：“DNA复制了n次”和“第n次复制”有区别，前者包括所有的复制，但后者只包括最后一次复制。2．碱基数目：碱基的数目单位是“对”还是“个”。3．复制模板：在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。4．关键词语：看清是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”等关键词。题型3DNA复制与细胞分裂的分析[方法技巧](1)有丝分裂中子染色体标记情况分析9①过程图解(一般只研究一条染色体)：复制一次(母链标记，培养液不含标记同位素)：转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期：②规律总结：若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。(2)减数分裂中子染色体标记情况分析①过程图解：减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象，如图：②规律总结：由于减数分裂没有细胞周期，DNA只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记。5．蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷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解析：蚕豆的根尖细胞完成一个细胞周期后，根据DNA半保留复制的特点，形成的子细胞中染色体上的DNA都只有一条链具有放射性，另一条链不具有放射性，即每条染色体都具有放射性。当在不具有放射性标记的培养基中接着进行下一个细胞周期时，完成DNA复制后，有丝分裂前期以及中期每条染色体都含有两条染色单体，每条染色单体含有一个DNA分子，这两个DNA分子一个具有放射性，一个不具有放射性，即细胞中每条染色体含有的两条染色单体(两个DNA分子)都只有一条染色单体(一个DNA分子)被标记，另一条染色单体(另一个DNA分子)不被标记。答案：B106．(2018·河北保定模拟)将某一经3H充分标记DNA的雄性动物细胞(染色体数为2n)置于不含3H的培养基中培养，该细胞经过两次连续分裂后形成4个大小相等的子细胞。下列有关的说法正确的是()A．若子细胞中染色体数为2n，则其中含3H的染色体数一定为nB．若子细胞中染色体数为n，则其中含3H的DNA分子数为n/2C．若子细胞中染色体都含3H，则细胞分裂过程中可能发生基因重组D．若子细胞中有的染色体不含3H，则原因是同源染色体分离解析：若子细胞中染色体数为2n，则细胞进行了两次有丝分裂，DNA分子复制是半保留复制，第一次有丝分裂产生的2个细胞中，每条染色体都含有3H，第二次分裂产生的4个子细胞中，含3H的染色体数可能是0～2n，A错误；若子细胞