2 第二课时 (7)

第二课时DNA分子的结构 复制及基因的本质 一 DNA分子的结构 1 模型的构建者 沃森和克里克 2 化学组成 3 空间结构 4 结构特性 二 DNA分子的复制 1 对DNA分子复制的推测 沃森和克里克提出了遗传物质自我复制的假说 2 概念 以亲代DNA分子为模板 按 碱基互补配对原则 合成子代DNA分子的过程 3 过程 解旋 以母链为模板合成互补的子链 延伸子链 母链 子链盘绕成双螺旋结构 4 发生时期 有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期 随染色体复制而完成 5 所需条件 6 特点 7 精确复制的原因 8 意义 1 概念的理解 三 基因 2 基因的功能 一 DNA分子的结构 1 不同个体的DNA是不相同的 但同一个体不同的体细胞中的细胞核内的DNA一般是相同的 经过复制得到的两条姐妹染色单体中的DNA一般也是相同的 2 在脱氧核苷酸分子中 特别要注意三个小分子之间的连接 其中 脱氧核糖的1号碳原子与含氮碱基相连 5号碳原子与磷酸分子相连 如下图 3 DNA分子多样性和差异性表现在碱基的排列顺序千变万化上 而不是核苷酸和碱基的种类或数目 若一个DNA分子有1000个碱基 则由此组成的DNA分子共有 4500种 不同类型的生物或同种生物不同个体之间 因差异性的存在 在实践上可用于亲子鉴定 侦察罪犯 辨认尸体 确定不同生物之间的亲缘关系等方面 4 n个核苷酸形成DNA双链时脱去 n 2 个H2O 在形成单链RNA时 脱去 n 1 个H2O 5 DNA分子中 脱氧核苷酸的数目 脱氧核糖的数目 含氮碱基的数目 磷酸的数目 6 DNA分子各种碱基的数量关系 1 在整个DNA分子中 A T G C A G T C A C T G A G T C 1 2 DNA分子的一条链中的A T 另一条链的T A 同理 G C C G 3 两个非配对碱基之和占碱基总数的50 即A C T G 50 A G T C 50 4 如果一条链中的 A T G C a 则另一条链中的 A T G C 比例也是a 如果一条链中的 A G T C b 则另一条链中 A G T C 的比例是1 b 比率等于另一条链中A T的和占其链的碱基比率 还等于双链DNA分子中A T的和占整个DNA分子的碱基比率 即 A1 T1 A2 T2 总 A T 同理 G1 C1 G2 C2 总 G C 5 在DNA分子一条链中 A T的和占这一条链的碱基 规律精讲精析 DNA分子结构的 五 四 三 二 一 记忆 五种元素 C H O N P 四种碱基 A G C T 相应的有四种脱氧核苷酸 三种物质 磷酸 脱氧核糖 含氮碱基 两条长链 两条反向平行的脱氧核苷酸链 一种螺旋 规则的双螺旋结构 典例1 2011年安徽理综 甲 乙图示真核细胞内两种物质的合成过程 下列叙述正确的是 A 甲 乙所示过程通过半保留方式进行 合成的产物是双链核酸分子 B 甲所示过程在细胞核内进行 乙在细胞质基质中进行 C DNA分子解旋时 甲所示过程不需要解旋酶 乙需要解旋酶 D 一个细胞周期中 甲所示过程在每个起点只起始一次 乙可起始多次 制 乙图表示转录 转录不是半保留方式 产物是单链RNA 真核细胞的DNA复制和转录可以发生在细胞核 线粒体及叶绿体中 DNA复制过程解旋需要解旋酶 转录时需要的RNA聚合酶具有解旋的功能 一个细胞周期DNA只复制一次 但要进行大量的蛋白质合成 所以转录多次发生 答案 D 思路剖析 甲图以DNA两条单链均为模板 而乙以一条链为模板 且产物是一条链 确定甲图表示DNA复 典例2 2010年江苏高考 下列关于核酸的叙述中 正确的是 A DNA和RNA中的五碳糖相同 B 组成DNA与ATP的元素种类不同 C T2噬菌体的遗传信息贮存在RNA中 D 双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数 思路剖析 DNA含有脱氧核糖 RNA含有核糖 A项错误 DNA和ATP都是由C H O N P五种元素组成 B项错误 T2噬菌体遗传物质为DNA 故其遗传信息也储存在DNA中 C项错误 双链DNA嘌呤总是和嘧啶碱基互补配对 故两者数量相等 D项正确 答案 D 1 DNA复制的准确性 DNA分子之所以能自我复制 取决于DNA的双螺旋结构 它为复制提供了模板 同时 由于碱基具有互补配对的特性 因此能确保复制的完成 二 DNA分子的复制 规律精讲精析 在复制过程中 脱氧核苷酸序列具有相对的稳定性 但也可能发生差错即发生碱基对的增添 缺失或改变 基因突变 这种稳定性与可变性的统一 是生物遗传和变异的物质基础和根本原因 2 DNA复制中的相关计算 亲代DNA分子经n次复制后 则 1 DNA分子数 子代DNA分子数 2n个 含亲代母链的DNA分子数 2个 不含亲代母链的DNA分子数 2n 2个 2 消耗的脱氧核苷酸数 若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个 则经过n 次复制后需要消耗该脱氧核苷酸个数为 m 2n 1 规律精讲精析 在分析细胞分裂问题时 常以染色体或DNA分子为研究对象 而在分析DNA分子复制问题时 一定要从DNA分子两条单链的角度考虑 所以复制后的一条染色体上的两个DNA分子都含有原来的单链 典例3 2010年北京理综 科学家以大肠杆菌为实验对象 运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验 实验内容及结果见下表 请分析并回答 1 要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B 必须经过代培养 且培养液中的是唯一氮源 2 综合分析本实验的DNA离心结果 第组结果对得到结论起到了关键作用 但需把它与第组和第组的结果进行比较 才能说明DNA分子的复制方式是 3 分析讨论 若子 代DNA的离心结果为 轻 和 重 两条密度带 则 重带 DNA来自于 据此可判断DNA分子的复制方式不是复制 若将子 代DNA双链分开后再离心 其结果 选填 能 或 不能 判断DNA的复制方式 若在同等条件下将子 代继续培养 子n代DNA离心的结果是 密度带的数量和位置 放射性强度发生变化的是带 若某次实验的结果中 子 代DNA的 中带 比以往实验结果的 中带 略宽 可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为 思路剖析 1 据表 DNA在15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养多代 可得到大肠杆菌B 2 若证明DNA的复制方式为半保留复制 则需证明后代DNA的两条链 一条链是原来的 另一条链是新合成的 第3组结果与第1组 第2组的结果对比可以证实 3 轻 DNA为14N 14NDNA 重 DNA为15N 15NDNA 据表 重带 DNA来自于B 的结果是后代DNA的两条链或全是原来的 或全是新合成的 说明DNA分子的复制方式不是半保留复制 将子 代DNA双链分开后再离心 无法判断后代DNA的两条链的来源 不能判断DNA的复制方式 将子 代继续培养 子n代DNA的情况是有2个为15N 14NDNA 其余全为14N 14NDNA 所以子n代DNA离心的结果是 密度带的数量和位置没有变化 放射性强度发生变化的是轻带 中带 为15N 14NDNA 中带 略宽 说明新合成DNA单链中的N尚有少部分为15N 答案 1 多15NH4Cl 2 312半保留复制 3 B半保留 不能 没有变化轻 15N 1 DNA上有很多片段 其中有遗传效应的片段才叫基因 没有遗传效应的片段不叫基因 2 对于真核细胞来说 染色体是基因的主要载体 线粒体和叶绿体是基因的次要载体 3 对于原核细胞来说 基因在拟核中的DNA分子或质粒上 DNA是裸露的 并没有与蛋白质一起构成染色体 因此 没有染色体这一载体 三 基因的本质 5 位于线粒体和叶绿体中的基因随线粒体和叶绿体传给子代 其遗传不符合孟德尔定律 4 位于染色体上的基因随染色体传递给子代 其遗传遵循孟德尔遗传定律 规律精讲精析 1 生物体的DNA分子数目小于基因数目 生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数 这说明基因是DNA的片段 基因不是连续分布在DNA上的 而是由碱基序列将其分隔开的 2 碱基排列顺序的千变万化 构成了DNA分子的多样性 而碱基特定的排列顺序 又构成了每一个DNA分子的特异性 DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础 生物多样性的直接原因是蛋白质的多样性 而根本原因则是核酸的多样性 典例4 2012年暨阳期中 DNA具有多样性的原因是 A 组成基因的碱基数目庞大 B 空间结构千变万化 C 碱基种类有许多种 D 碱基排列顺序的千变万化 思路剖析 DNA分子具有多样性 特异性和稳定性三个特点 其中 碱基排列顺序的千变万化 构成了DNA分子的多样性 在DNA分子的结构中 磷酸和脱氧核糖交替连接的顺序是固定不变的 碱基种类有A T G C四种 空间结构为规则的双螺旋结构 答案 D 典例5 2012年宁德期末 揭示基因化学本质的表述是 A 基因是遗传物质的功能单位 B 基因是有遗传效应的DNA片段 C 基因是蕴含遗传信息的核苷酸序列 D 基因在染色体上呈线性排列 思路剖析 从遗传学角度 基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位 从细胞学角度 基因在染色体上呈线性排列 从分子学角度 基因是具有遗传效应的DNA片段 这也就揭示了基因的化学本质是DNA 答案 B 1 2012年揭阳二模 决定双链DNA遗传特异性的是 A 脱氧核苷酸链上脱氧核糖和磷酸的排列顺序 B 嘌呤总数和嘧啶总数的比值 C 碱基互补配对原则 D 碱基数目及排列顺序 DNA分子共有的特点 答案 D 思路剖析 在DNA中只有碱基的数目与排列顺序是可变的 对于A B C三个选项中的内容都是不同 2 某DNA分子中含有1000个碱基对 P元素全是32P 若将DNA分子放在只含31P的脱氧核苷酸的培养液中让其复制两次 则子代DNA的相对分子质量平均比原来 A 减少1500B 增加1500 C 增加1000D 减少1000 分子的每条链都是含31P 还有两个DNA分子都是一条链是31P 另一条链是32P 前两个DNA分子的相对分子质量比原DNA分子共减少了4000 后两个DNA分子的相对分子质量比原来共减少了2000 这样四个DNA分子平均比原来减少了6000 4 1500 答案 A 思路剖析 具有1000个碱基对的DNA分子连续分裂两次 形成四个DNA分子 这四个DNA分子中有两个DNA 3 根据右图回答下列问题 1 DNA分子复制是在位置解旋 A B C D 2 Z链从细胞核中移到细胞质中 与某细胞器结合 这种细胞器的名称是 3 若X链是Z链的模板 则Z的碱基顺序由上到下是 由X生成Z的场所主要是 组成Z的基本单位有种 4 建立DNA分子立体模型的科学家沃森和克里克认为DNA分子的空间结构是 5 若要提取DNA 实验材料能选牛血吗 原因是 思路剖析 1 DNA分子解旋的实质是氢键断裂 2 Z链如果是转录出来的mRNA 可与核糖体结合合成蛋白质 3 Z链与X链互补 但要注意Z链是RNA 其碱基组成中有U无T 转录主要发生在细胞核中 RNA的基本组成单位是4种核糖核苷酸 4 DNA的物理模型是一种双螺旋结构 5 牛属于哺乳动物 哺乳动 物成熟的红细胞中无细胞核 所以不能用于提取DNA 一般采用鸡血 答案 1 A 2 核糖体 3 UACGA 细胞核4 4 双螺旋结构 5 不能哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核 一 选择题 本题共8小题 每小题6分 共48分 1 基础再现 基因芯片技术是近几年才发展起来的崭新技术 涉及生命科学 信息学 微电子学 材料学等众多的学科 固定在芯片上的各个探针是已知的单链DNA分子 而待测DNA分子用同位素或能发光的物质标记 如果这些待测的DNA分子中正好有能与芯片上的DNA配对的 它们就会结合起来 并在结合的位置发出荧光或者射线 出现 反应信号 下列说法中不正确的是 A 基因芯片的工作原理是碱基互补配对 B 待测的DNA分子首先要解旋变为单链 才可用基因芯片测序 C 待测的DNA分子可以直接用基因芯片测序 D 由于基因芯片技术可以检测未知DNA碱基序列 因而具有广泛