精品学案高三生物一轮复习：DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片断(人教版必修二)（学案）

精品学案高三生物一轮复习：DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片断(人教版必修二)（学案）

精锐教育学科教师辅导讲义 学员编号： 年 级： 高二 课 时 数：3‎ 学员姓名： 辅导科目： 生物 学科教师：章培培 授课 类型 T (同步知识主题)‎ C （专题方法主题）‎ T （学法与能力主题）‎ 授课日期时段 教学内容 ‎ 一、同步知识梳理 DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段 一、DNA分子的结构 ‎ 1.结构层次 ‎ 基本组成元素—— 等 ‎ 基本组成物质——磷酸、 、 （A、G、C、T四种） ‎ 基本组成单位—— 四种）‎ DNA单链——脱氧核苷酸长链 ‎ DNA双链——DNA 结构，构建者 和 ‎ ‎ 记忆窍门：可用“五、四、三、二、一”记忆，即五种元素，四种碱基对应四种脱氧核苷酸，三种物质○，两条长链，一种螺旋。‎ ‎2.结构特点 ‎（1）双链 。‎ ‎（2） 和 交替连接，排列在外侧，构成 ， 排列在内侧。‎ ‎（3）两条链上的碱基通过 连接成碱基对。‎ ‎（4）A和T之间形成 个氢键，C和G之间形成 个氢键，故DNA分子中 比例高的稳定性强。 ‎ 二、DNA分子复制 ‎ 1.概念：以 分子为模板合成子代DNA分子 的过程。‎ ‎ 2.场所：主要在 中，但在拟核、线粒体、叶绿体中也进行。‎ ‎ 3.时间：有丝分裂 和减数 。‎ ‎ 4.条件： 。‎ ‎ 5.精确复制的原因：DNA的 结构提供精确模板; 原则保证了复制的准确进行。‎ ‎ 6.过程：解旋和复制。‎ ‎ 7.特点： 复制和 。‎ ‎ 8.意义：从亲代传给子代，保持遗传信息的连续性。 ‎ 练一练 ‎ 下列关于DNA复制的叙述，正确的是（ ）‎ ‎ A.在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制 ‎ ‎ B.DNA通过一次复制后产生四个DNA分子 ‎ C.DNA双螺旋结构全部解链后，开始DNA的复制 ‎ D.单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链 ‎ 三、基因是有遗传效应的DNA片段 ‎ 1.基因： 的DNA片段，是决定 的基本单位。‎ ‎ 2.遗传信息：指基因中 的排列顺序。‎ ‎ 3.染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系 染色体 ‎ ——是DNA的 ‎ ‎ ‎ DNA ‎——是主要的遗传物质 ‎ ‎ 基因 ‎ 控制生物性状的基本单位，携带遗传信息。主要存在 于 上，少量存在于 和 中 ‎ ‎ 脱氧核苷酸 ‎——DNA（基因）的基本组成单位 ‎4.四种结构或物质之间的包含关系及数量关系 提醒 ‎①DNA中既包括基因片段还包括非基因片段，所以构成基因的碱基总数小于构成DNA分子的碱基总数。‎ ‎②显性基因D和隐性基因d的根本区别是基因中脱氧核苷酸的排列顺序不同。 ‎ 构建知识网络 ‎ 二、同步题型分析 考点一 DNA分子结构 ‎ 1.DNA分子结构模式图信息解读 高频考点突破 ‎（1）每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。‎ ‎（2）○之间的数量关系1∶1∶1。‎ ‎（3）○和之间的化学键为磷酸二酯键，用限制性核酸内切酶处理可切断，用DNA连接酶处理可连接。‎ ‎（4）碱基对之间的化学键为氢键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂。‎ ‎（5）每个脱氧核糖连接着2个磷酸，分别在3号、5号碳原子上相连接。‎ ‎（6）若碱基对为n，则氢键数为2n~3n之间，若已知A有m个，则氢键数为3n-m。 ‎ ‎2.DNA分子特性 ‎（1）稳定性：磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧构成基本骨架。‎ ‎（2）多样性：碱基对多种多样的排列次序。‎ 提醒：若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n种，其中n代表碱基对数。‎ ‎（3）特异性：每种DNA分子都有特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。 ‎ 对位训练 ‎1.下列能正确表示DNA片段示意图的是 ( )‎ ‎2. 含有2 000个碱基的DNA，每条链上的碱基排列方式有 （ ）‎ ‎ A.42 000个 B.41 000个 ‎ C.24 000个 D.21 000个 ‎3.在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T的连接是通过 ( )‎ ‎ A.肽键 ‎ B.—磷酸—脱氧核糖—磷酸—‎ ‎ C.氢键 ‎ D.—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—‎ ‎ ‎ 考点二 DNA中碱基数量的计算 ‎ 解题时先画出简图，根据碱基互补配对原则推知规律 ‎ 规律1：在双链DNA分子中，互补碱基两两相 等，A=T，C=G，A+G=C+T，即嘌呤碱基总数 等于 嘧啶碱基总数。‎ ‎ 规律2：在双链DNA分子中，互补的两碱基之和 （如A+T或C+G）占全部碱基的比例等于其任何 一条单链中这两种碱基之和占该单链中碱基数 的比例。单双链转化公式。 ‎ 规律3：DNA分子一条链中（A+G）/（C+T）的比值的倒数等于互补链中该种碱基的比值，在整个DNA分子中该比值等于1。‎ 规律4：DNA分子一条链中（A+T）/（C+G）的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。‎ 规律5：不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即（A+T）/（C+G）的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。‎ 规律6： ，则 。‎ 规律7：若已知A占双链的比例=c%，则A1/单链的比例无法确定，但最大值可求出为2c%，最小值为0。 ‎ 对位训练 ‎4.下列对双链DNA分子的叙述，哪项是不正确的（ ）‎ ‎ A.若一条链G的数目为C的2倍，则另一条链G的 数目为C的0.5倍 ‎ B.若一条链A和T的数目相等，则另一条链A和T的数目也相等 ‎ C.若一条链的A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4，则另 一条链相应碱基比为2∶1∶4∶3‎ ‎ D.若一条链的G∶T=1∶2，另一条链的C∶A=2∶1‎ ‎5.一个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%‎ 考点三 DNA复制的研究方法、过程和条件 ‎1.研究DNA复制的常用方法同位素标记法和离心法，常标记3H、15N、32P，通过离心在试管中形成不同位置。‎ ‎2.DNA复制的过程 ‎（1）解旋：利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，两条螺旋的双链解开。‎ ‎（2）合成子链：以DNA分子的两条母链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，利用细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按碱基互补配对原则合成互补的子链。‎ ‎（3）形成子代DNA：每条新链（子链）与其对应的模板链（母链）盘绕成双螺旋结构。‎ 提醒 ‎①子代DNA分子中模板链与另一DNA分子中新合成的子链碱基序列完全相同。‎ ‎ ②特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引起基因突变。‎ ‎3.DNA复制的条件 模板 原料 能量 酶 解旋后 两条链 四种游离的脱氧核苷酸 ATP 解旋酶、‎ DNA聚合酶 提醒 ‎ ①影响细胞呼吸（ATP供给）的所有因素都可能影响DNA复制。‎ ‎②体外也可进行，即PCR扩增技术，除满足上述条件外，还应注意温度、pH 的控制及引物的加入。‎ 对位训练 ‎6.下列有关DNA分子复制的叙述，正确的是（ ）‎ ‎ A.DNA分子在解旋酶的作用下水解成脱氧核苷酸 ‎ B.在复制过程中，解旋和复制是同时进行的 ‎ C.解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链 ‎ D.两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子 ‎7. 在进行基因工程时，已经得到一个目的基因，要人工复制，使数量增多，需要的复制条件是 （ ）‎ ‎ ①CTAGGGC或GATCCCG模板链 ②碱基A、U、C、G ③碱基A、T、C、G ④核糖 ⑤脱氧核糖 ⑥酶 ⑦ATP ⑧磷酸 ⑨蛋白质 ‎ A.①③④⑦⑧⑨ B.①②④⑥⑦⑧‎ ‎ C.①②⑤⑥⑦⑨ D.①③⑤⑥⑦⑧‎ ‎ ‎ 解题思路探究 易错分析 ‎ 1.对DNA复制过程中“第n次”还是“n次”复制所需某种碱基数量的计算原理不清 已知DNA分子中碱基数，求复制n次与第n次所需某碱基的数目：某DNA分子中含某碱基a个，复制n次，则共需加入含该碱基的脱氧核苷酸为a×（2n-1）个，因为最初亲代DNA分子做模板不需要原料；但第n次复制时所需含该碱基的脱氧核苷酸为a×(2n-1)-a×(2n-1-1)=a×2n-1。‎ ‎2.对细胞分裂和DNA复制相结合的知识理解不透 ‎（1）细胞分裂过程中先进行DNA复制。‎ ‎（2）DNA复制的方式：半保留复制。‎ ‎（3）图示辨析 这样来看，最后形成的4个子细胞有3种情况：第一种情况是4个细胞都是；第2种情况是2个细胞是 ，1个细胞是 ，1个细胞是 ；第3种情况是2个细胞是 ，另外2个细胞是 。‎ 纠正训练 ‎1.某DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有A个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述中，错误的是 （ ）‎ ‎ A.在第一次复制时，需要（m-A）个 ‎ B.在第二次复制时，需要2（m-A)个 ‎ C.在第n次复制时，需要2n-1(m-A)个 ‎ D.在n次复制过程中，总共需要2n(m-A)个 ‎2.取1个含有1对同源染色体的精原细胞，用15N标记细胞核中DNA，然后放在含14N的培养基中培养，让其连续进行两次有丝分裂，形成4个细胞，这4个细胞中含15N的细胞个数可能是 ( )‎ ‎ A.2 B.3 ‎ ‎ C.4 D.前三项都对 ‎ ‎ 一、 能力培养 典例分析 ‎ ‎ 某校一个生物活动小组要进行研究性学习。对生物学史上的经典实验进行验证，也是研究性 学习的内容之一。这个小组借助某大学的实验设备，对有关DNA复制的方式进行探究，有人认为DNA是全保留复制，也有人认为DNA是半保留复制。为了证明这两种假设，这个小组设计了下列实验程序，请完成实验并对结果进行预测。‎ ‎（1）实验步骤：‎ 第一步：在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N-DNA；在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N-DNA。用某种离心方法分离得到的结果如上图所示，其DNA分别分布在轻带和重带上。‎ 第二步：将亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上繁殖一代(Ⅰ)，请分析：‎ 如果DNA位于 带位置，则是全保留复制；如果DNA位于 带位置，则是半保留复制。‎ 第三步：为了进一步验证第二步的推测结果，将亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上再连续繁殖一代(Ⅱ)，请分析：‎ 如果DNA位于 带位置，则是全保留复制；如果DNA位于 带位置，则是半保留复制。‎ ‎(2)有人提出：第一代(Ⅰ ‎)的DNA用解旋酶处理后再离心，就能直接判断DNA的复制方式，如果轻带和重带各占 ，则一定为半保留复制。‎ 你认为此人说法是否正确？ 。原因是 。‎ 方法规律 （1）探究DNA复制的方法和原理 ‎①方法：同位素标记法。‎ ‎②原理：根据DNA分子比重不同，借助离心技术，通过离心后DNA在试管中位置确定复制方式。‎ ‎（2）结果分析 已知某一被15N标记的DNA分子（亲代），转移到含有14N的培养基中培养（复制）若干代，其结果分析 如下：‎ 世 代 DNA分子的特点 DNA中脱氧核 苷酸链的特点 分子总数 细胞中的 DNA分 子离心后 在管中的 位置 不同DNA分子与全部DNA分子之比 链总数 不同脱氧核苷酸链与全部链之比 含15N 的链 含14N 的链 只含 ‎15N的 分子 含14N 和15N的杂 种分子 只含 ‎14N的 分子 亲 代 ‎1‎ 全在下部 ‎1‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎2‎ ‎1‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ 全在中部 ‎0‎ ‎1‎ ‎0‎ ‎4‎ ‎ 1/2‎ ‎ 1/2‎ ‎2‎ ‎4‎ ‎ 1/2中部 ‎ 1/2上部 ‎ ‎ ‎0‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎8‎ ‎ 1/4‎ ‎ 3/4‎ ‎3‎ ‎8‎ ‎ 1/4中部 ‎ 3/4上部 ‎ ‎ ‎0‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎16‎ ‎ 1/8‎ ‎ 7/8‎ n ‎2n ‎ ‎ ‎ 中部 ‎ ‎ ‎ 上部 ‎0‎ ‎(或 ‎ ‎ ‎2n+1‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 提醒 DNA复制为半保留复制，所以亲代的2条15N链不会消失，最终分布在2个DNA分子中，即不管DNA复制多少次，含亲代15N链的DNA只有2个，15N链始终2条。‎ 变式训练 ‎ 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，则下图所示这三种DNA分子的比例正确的是 （ ）‎ 题组一：DNA分子中的碱基比例的相关计算 ‎1.下图示DNA分子复制的片段，图中a、b、c、d表示各条脱氧核苷酸链。一般地说，下列各项正确的是 （ ）‎ ‎ ‎ ‎ A.a和c的碱基序列互补 ‎ B.b和c的碱基序列相同 ‎ C.a链中（A+T）/（G+C）的比值与b链中同项比值不同 ‎ D.a链中（A+T）/（G+C）的比值与c链中同项比值相同 ‎2.在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤占碱基总数的 ‎ ‎ （ ）‎ ‎ A.24% B.22% C.26% D.23%‎ ‎ ‎ 题组二：DNA半保留复制特点的应用 ‎3.将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中，让其复制三次，则含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例、含有14N的DNA分子占全部DNA分子的比例以及含有15N的脱氧核苷酸链占全部DNA单链的比例依次是 （ ）‎ ‎ A.1/2，7/8，1/4 B.1/4，1，1/8‎ ‎ C.1/4，7/8，1/8 D.1/8，1，1/8‎ ‎ ‎ ‎4.DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基（设为P）变成了尿嘧啶。该DNA连续复制两次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为U-A、A-T、G-C、C-G。推测“P”可能是 （ ）‎ ‎ A.胸腺嘧啶 B.腺嘌呤 ‎ C.胸腺嘧啶或腺嘌呤 D.胞嘧啶 ‎ ‎ 题组三：DNA分子的结构及特点 ‎5.关于下面概念图的叙述不正确的是（双选）( )‎ A.A是脱氧核糖 ‎ B.G是氨基酸 ‎ C.D在E中的排列顺序代表遗传信息 ‎ D.F的基本组成单位是图中的 ‎ ‎ ‎6.如图为大肠杆菌的DNA分子结构示意图（片段）。请据图回答问题：‎ ‎ （1）图中1表示 ，2表示 ，1、2、3结合在一起的结构叫 。‎ ‎（2）图中3有 种，中文名字分别是 。‎ ‎（3）含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。请回答：‎ ‎ ①该DNA片段中共有腺嘌呤 个，C和G共 对。‎ ‎ ②该片段复制4次，共需原料胞嘧啶脱氧核苷酸 个。 ‎ ‎ ③在DNA分子稳定性的比较中， 碱基对的比例高，DNA分子稳定性高。‎ ‎（4）假定大肠杆菌只含14N的DNA的相对分子质量 ‎ ‎ 为a；只含15N的DNA的相对分子质量为b。现将只含15N的DNA培养到含14N的培养基中，子一代DNA的平均相对分子质量为 ，子二代DNA的平均相对分子质量为 ‎