【生物】2020届 一轮复习 人教版 DNA的结构、复制及基因的本质 学案

【生物】2020届 一轮复习 人教版 DNA的结构、复制及基因的本质 学案

‎2020届 一轮复习 人教版 DNA的结构、复制及基因的本质 学案　‎ 考纲、考情——知考向 核心素养——提考能 最新 考纲 ‎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)‎ 生命 观念 结构与功能观——分析DNA分子结构特点及DNA功能 全国卷考情 ‎2016·全国卷Ⅱ(2)、‎ ‎2016·全国卷Ⅰ(29)、‎ ‎2014·全国卷Ⅱ(5)、‎ ‎2013·全国卷Ⅱ(5)‎ 科学 思维 构建DNA分子双螺旋结构模型，阐明其半保留复制过程 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 考点一　DNA分子的结构及相关计算 图解DNA分子结构 ‎■助学巧记 ‎1.巧记DNA分子结构的“五·四·三·二·一”‎ ‎2.DNA分子的特性 教材高考 ‎1.高考重组　判断正误 ‎(1)细胞核中的DNA复制和转录都以DNA为模板(2018·海南卷，13D)(　　)‎ ‎(2)细胞中DNA分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和(2017·海南卷，23C)(　　)‎ ‎(3)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的(2014·全国卷Ⅱ，5C)(　　)‎ ‎(4)DNA的X光衍射实验证明了DNA是遗传物质(2013·全国卷Ⅱ，5C)(　　)‎ 提示　(1)√‎ ‎(2)×　DNA分子除含基因片段外，还有许多无遗传效应的片段。‎ ‎(3)×　DNA一条链上磷酸和脱氧核糖通过磷酸二酯键相连。‎ ‎(4)×　DNA的X光衍射图谱实验为DNA双螺旋结构模型建构提供了重要依据。‎ ‎2.教材·拓展·拾遗 ‎(1)(教材必修2 P48“旁栏思考题”)沃森和克里克在构建DNA模型的过程中利用了他人的哪些经验和成果？‎ 提示　①英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的DNA的X射线衍射图谱；‎ ‎②美国生物化学家鲍森揭示生物大分子结构的方法(1950年)，即按照X射线衍射分析的实验数据建立模型的方法；‎ ‎③奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果：腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量这一碱基之间的数量关系。‎ ‎(2)(教材必修2 P58科学·技术·社会)如果获得DNA指纹图谱？该技术有哪些应用？‎ 提示　①应用DNA指纹技术，首先需要用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段，然后用电泳的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤，最后形成DNA指纹图；‎ ‎②由于每个人的DNA指纹图是独一无二的，所以我们可以根据分析指纹图的吻合程度来帮助确认身份。因而此技术被广泛应用于刑侦领域、亲子鉴定、遗骸鉴定等。‎ ‎　围绕DNA分子的结构及特点考查结构与功能观 ‎1.(2019·广东惠州检测)如图是某DNA片段的结构示意图，下列叙述正确的是(　　)‎ A.DNA复制时，解旋酶先将①全部切割，再进行复制 B.DNA分子中A＋T含量高时稳定性较高 C.磷酸与脱氧核糖交替排列构成DNA分子的基本骨架 D.a链、b链方向相同，a链与b链的碱基互补配对 解析　DNA复制时边解旋边复制，A错误；碱基A和T之间有两个氢键，碱基G和C之间有三个氢键，因此G＋C含量高的DNA分子的相对稳定性较高，B错误；磷酸与脱氧核糖交替排列构成DNA分子的基本骨架，C正确；DNA分子的两条链方向相反，a链与b链的碱基互补配对，D错误。‎ 答案　C ‎(1)DNA分子中A与T间可形成2个氢键，G与C间可形成3个氢键——故G≡C对占比例越高的DNA分子其稳定性越高。‎ ‎(2)并非所有的DNA分子均具“双链”，有的DNA分子为单链。‎ ‎(3)原核细胞及真核细胞细胞器中的DNA分子为“双链环状”。　　　‎ ‎　DNA分子结构相关计算 ‎2.(2014·山东理综，5)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(　　)‎ ‎[慧眼识图　获取信息]‎ 答案　C ‎3.(2019·河北石家庄模拟)在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n，G与C之间形成3个氢键，A与T之间形成2个氢键。则下列有关叙述正确的是(　　)‎ ‎①脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基数＝m　②碱基之间的氢键数为(3m－2n)/2　③一条链中A＋T的数量为n　④G的数量为m－n A.①②③④ B.②③④‎ C.③④ D.①②③‎ 解析　每个脱氧核苷酸分子含有一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子碱基，所以脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基数＝m，①正确；因为A和T之间有2个氢键、C和G之间有3个氢键，根据碱基互补配对原则，A＝T＝n，则C＝G＝(m ‎－2n)/2，所以碱基之间的氢键数为2n＋3(m－2n)/2＝(3m/2)－n，②正确；双链DNA中，A＝T＝n，则根据碱基互补配对原则，一条链中A＋T的数量为n，③正确；由②中计算可知：G的数量＝(m－2n)/2，④错误。‎ 答案　D ‎“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＝m，在互补链及整个DNA分子中＝m。——此比值在不同DNA分子中具特异性。‎ ‎(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(或)＝a，则在其互补链中该比值为，而在整个DNA分子中该比值为1，——此比值在不同双链DNA分子中无特异性(具共性)。　　　考点二　DNA分子的复制及基因的本质 ‎1.DNA分子的复制 ‎(1)过程归纳 ‎■助学巧记 DNA复制之“二、二、三、四”‎ ‎(2)实验探究 ‎①实验方法：同位素示踪法和离心技术 ‎②实验结果：‎ ‎③实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。‎ ‎2.染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系 ‎1.同源染色体上的DNA分子之间除哪项外均可能不同？请说明理由。‎ ‎①碱基对的排列顺序　②磷酸二酯键的数目 ‎③脱氧核苷酸的种类　④的比值 提示　③‎ ‎　同源染色体上的DNA分子可能是相同的，也可能是不同的，如X、Y染色体，所以构成DNA的脱氧核苷酸数目就可能不同，连接两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键的数目也就可能不同，碱基对的排列顺序不同；DNA分子中A＝T、C＝G，但(A＋T)/(C＋G)在不同的DNA分子中可能不同，而构成所有DNA的脱氧核苷酸均只有4种。‎ ‎2.如图是人类某染色体DNA的片段，含有基因A、基因b和无遗传效应的片段M。请思考：‎ ‎(1)基因A和b的本质区别是什么？‎ ‎(2)决定mRNA上终止密码子的碱基对是否位于M处？若M中插入若干个脱氧核苷酸对是否可引发基因突变？为什么？‎ ‎(3)A复制时b是否也复制？A转录时，b是否也转录？其转录的模板链一定相同吗？‎ 提示　(1)不同基因的本质区别在于其脱氧核苷酸序列不同。‎ ‎(2)M为无遗传效应的非基因片段，故其无转录功能，当然不存在决定mRNA上终止密码的碱基对，M中即使插入若干脱氧核苷酸对也不会引发基因突变。‎ ‎(3)DNA分子复制为全程复制，故A复制时b也复制，但基因表达却为“选择性表达”，故A转录时，b未必转录，即使都转录，其模板链也未必相同。‎ ‎　结合DNA分子的复制及相关计算考查科学思维能力 ‎1.[2016·全国卷Ⅰ，29(3)]将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是________________________________________________‎ ‎___________________________________________________________________。‎ 答案　一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记 ‎2.在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N—DNA(相对分子质量为a)和15N—DNA(相对分子质量为b)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用离心方法分离得到的结果如图所示。下列对此实验的叙述正确的是(　　)‎ A.Ⅰ代细菌DNA分子中两条链都是14N B.Ⅱ代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的 C.预计Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量为 D.上述实验Ⅰ代→Ⅱ代的结果能证明DNA复制方式为半保留复制 解析　Ⅰ代细菌DNA分子中一条链是14N，另一条链是15N，A错误；Ⅱ代细菌含15N的DNA分子有2个，占全部(4个)DNA分子的，B错误；由于1个含有14N的DNA分子的相对分子质量为a，则每条链的相对分子质量为；1个含有15N的DNA分子的相对分子质量为b，则每条链的相对分子质量为。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，连续繁殖三代，得到共8个DNA分子，这8个DNA分子共16条链，只有2条是含15N的，14条是含14N的，因此总相对分子质量为×2＋×14＝b＋7a，所以每个DNA分子的平均相对分子质量为，C正确；实验Ⅰ代→Ⅱ代的结果不能证明DNA复制方式为半保留复制，D错误。‎ 答案　C DNA分子复制中有关计算 假设1个DNA分子复制n次(设该DNA分子中含某种脱氧核苷酸m个)‎ 点悟：“DNA复制”相关题目的4点“注意”‎ ‎(1)注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，但后者只包括第n次的复制。‎ ‎(2)注意碱基的单位是“对”还是“个”。‎ ‎(3)切记在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)看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”，是“含”还是“只含”等关键词，以免掉进陷阱。　　　‎ ‎　围绕基因的本质考查结构与功能观 ‎3.(2014·海南卷，21)下列是某同学关于真核生物基因的叙述：‎ ‎①携带遗传信息　②能转运氨基酸　③能与核糖体结合 ‎④能转录产生RNA　⑤每相邻三个碱基组成一个反密码子　⑥可能发生碱基对的增添、缺失、替换 其中正确的是(　　)‎ A.①③⑤ B.①④⑥ ‎ C.②③⑥ D.②④⑤‎ 解析　基因是具有遗传效应的DNA片段，携带遗传信息，并能够将遗传信息通过转录传递到RNA，通过翻译表现为蛋白质特定的氨基酸序列和空间结构，基因中可能发生碱基对的增添、缺失或替换，即基因突变，故选B。‎ 答案　B ‎4.(2019·南昌调研)下列关于基因、染色体、性状之间的关系的叙述中，正确的是(　　)‎ A.性状与基因之间都存在一一对应的关系 B.真核生物的基因都位于染色体上，呈线性排列 C.每条染色体上有许多个DNA分子，每个DNA分子上有许多基因，每个基因中有许多脱氧核苷酸 D.染色体结构变异可能会使基因的数目或排列顺序发生改变 解析　性状与基因之间并不都存在一一对应的线性关系，有的性状受多个基因控制，有的基因同时控制多个性状，A错误；真核生物的基因主要位于细胞核中的染色体上，也有部分基因位于线粒体、叶绿体中的DNA上，B错误；每条染色体含有一个或2个DNA分子，C错误；染色体结构变异可能会使基因的数目或排列顺序发生改变，D正确。‎ 答案　D 澄清易混易错·强化科学思维 ‎[易错易混]‎ 易错点1　误认为DNA分子中“嘌呤一定等于嘧啶”‎ 点拨　DNA分子一般为“双螺旋结构”，双链DNA中嘌呤等于嘧啶，但其一条链中嘌呤不一定等于嘧啶，单链DNA分子中嘌呤也不一定等于嘧啶。‎ 易错点2　错将真核生物的“染色体”等同于“遗传物质”或错将“DNA”等同于“基因”‎ 点拨　真核生物的遗传物质是“DNA”，遗传物质的结构和功能单位是“基因”——它是DNA分子中“有遗传效应”的片段，每个DNA分子有许多这样的片段。染色体则是DNA的“主要载体”——它主要由DNA和蛋白质组成(注：除染色体外，少数DNA还可存在于线粒体、叶绿体中)。其关系归纳如下：‎ 易错点3　混淆DNA复制、“剪切”与“水解”中的四种酶 点拨　(1)DNA聚合酶：需借助母链模板，依据碱基互补配对原则，利用细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，合成与母链互补的一段子链；‎ ‎(2)DNA连接酶：将多个复制起点所复制出的“DNA片段”“缝合”起来形成磷酸二酯键，即连接“片段”；‎ ‎(3)限制性内切酶：用于切断DNA双链中主链上的“3′，5′磷酸二酯键”；‎ ‎(4)DNA水解酶：用于将DNA分子水解为脱氧核苷酸。‎ 易错点4　误认为DNA复制只能从头开始 点拨　如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图。‎ ‎(1)图中显示DNA分子复制是从多个起点开始的，但多起点并非同时进行；‎ ‎(2)图中显示DNA分子复制是边解旋边双向复制的；‎ ‎(3)真核生物的这种复制方式的意义在于提高了复制速率；‎ ‎(4)一个细胞周期中每个起点一般只起始1次。‎ ‎[深度纠错]‎ ‎1.经过对某生物体内的核酸成分的化学分析得知，该生物体内的核酸中，嘌呤占58%，嘧啶占42%，由此可以判断(　　)‎ A.此生物体内的核酸一定是DNA B.该生物一定不含DNA而只含RNA C.若此生物只含DNA，则一定是单链的 D.若此生物含DNA，则一定是双链的 解析　因该生物核酸中嘌呤数和嘧啶数不等，故可能是只含有RNA，或同时含有DNA和RNA，或只含单链DNA。‎ 答案　C ‎2.关于下面概念图的相关叙述，错误的是(　　)‎ A.D有四种，E在H上呈线性排列 B.E通过控制G的合成来控制性状 C.所有E的总和构成F且E在F上的排列顺序代表遗传信息 D.E是具有遗传效应的F片段 解析　根据含氮碱基不同，D脱氧核苷酸分为四种，E基因在H染色体上呈线性排列，A正确；E基因通过控制G蛋白质的合成来控制性状，B正确；除E外，F中还有无遗传效应的片段，遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，DNA上的非基因片段不包含遗传信息，C错误；E基因是具有遗传效应的DNA片段，D正确。‎ 答案　C ‎3.真核细胞中DNA复制如下图所示，下列表述错误的是(　　)‎ A.多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成 B.每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代 C.复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化 D.DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则 解析　DNA复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化，但氢键的形成不需要酶的催化，C错误。‎ 答案　C 随堂·真题&预测 ‎1.(2016·全国卷Ⅱ，2)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，因而会阻碍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错误。‎ 答案　C ‎2.(2018·海南卷，15)现有DNA分子的两条单链均只含有14N (表示为14N14N)的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代，再转到含有14N的培养基中繁殖一代，则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是(　　)‎ A.有15N14N和14N14N两种，其比例为1∶3‎ B.有15N15N和14N14N两种，其比例为1∶1‎ C.有15N15N和14N14N两种，其比例为3∶1‎ D.有15N14N和14N14N两种，其比例为3∶1‎ 解析　大肠杆菌14N14N在含有15N的培养基中繁殖，其中子一代大肠杆菌的DNA分子共2个，均为1条链含14N、1条链含15N，子二代大肠杆菌的DNA分子共4个，其中2个DNA分子为1条链含14N、1条链含15N，另外2个DNA分子为2条链均含15N；再转到含有14N的培养基中繁殖一代，子三代大肠杆菌的DNA分子共8个，其中2个DNA分子为2条链均含14N，其余6个DNA分子为1条链含14N、1条链含15N，所以15N14N和14N14N两种分子的比例为3∶1。‎ 答案　D ‎3.(2017·海南卷，23)下列关于真核生物遗传物质和性状的叙述，正确的是(　　)‎ A.细胞中染色体的数目始终等于DNA的数目 B.有丝分裂有利于保持亲代细胞和子代细胞间遗传性状的稳定 C.细胞中DNA分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和 D.生物体中，一个基因决定一种性状，一种性状由一个基因决定 解析　真核细胞的细胞核中，染色体复制之前，染色体数等于DNA数，复制后，染色体∶DNA＝1∶2，如果再加上细胞质中的DNA，染色体始终小于DNA数目，A错误；细胞中的DNA中，只有具遗传效应的片段才是基因，DNA中还有很多非基因序列，C错误；生物体中，基因与性状之间并不是单纯的一对一关系，D错误。‎ 答案　B ‎4.(2020·高考预测)研究发现rep蛋白可以将DNA双链解旋，结合蛋白可以和解旋的DNA单链结合，并随着子链的延伸而与DNA单链分离。下列叙述正确的是(　　)‎ A.rep蛋白能使A与C、T与G之间的氢键断裂 B.低温处理DNA分子也可以使DNA双链解旋 C.DNA复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点 D.结合蛋白与DNA单链结合不利于DNA新链的形成 解析　因为rep蛋白可以将DNA双链解旋，则rep蛋白应为解旋酶，能破坏氢键，DNA双链碱基之间互补配对原则是A与 T配对，C与G配对，即rep蛋白可破坏A与T、C与G之间形成的氢键，A错误；高温处理DNA分子能使DNA双链解旋，B错误；DNA复制的特点是边解旋边复制、半保留复制，C正确；DNA结合蛋白缠绕在DNA单链上，可防止单链之间重新螺旋化，对DNA新链的形成有利，D错误。‎ 答案　C