2019-2020年高三生物總復(fù)習(xí) 第21講 DNA分子的結(jié)構(gòu)和功能教案【考綱要求】 遺傳的分子基礎(chǔ) 考綱要求(1)人類對(duì)遺傳物質(zhì)的探索過程(2)DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)(3)基因的概念(4)DNA分子的復(fù)制 【考點(diǎn)分析】知識(shí)點(diǎn)試題分值題型(4)DNA分子的復(fù)制(2)DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)xx 山東4選擇題xx 上海2選擇題xx 江蘇2選擇題xx 廣東3選擇題【考點(diǎn)預(yù)測(cè)】DNA是生物體的主要的遺傳物質(zhì)，對(duì)于DNA的考察也是每年必考的內(nèi)容，主要考察的是DNA的結(jié)構(gòu)和DNA復(fù)制過程，主要是以選擇題的形式出現(xiàn)。【知識(shí)梳理】一、DNA分子的基本單位脫氧核糖核苷酸 二、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)三、DNA復(fù)制1、概念：2、發(fā)生時(shí)間： 3、復(fù)制的條件：4、復(fù)制的過程5、DNA復(fù)制的生物學(xué)意義【重點(diǎn)解析】DNA復(fù)制過程有關(guān)計(jì)算：一、 堿基互補(bǔ)配對(duì)的計(jì)算 1應(yīng)用范圍 堿基互補(bǔ)配對(duì)原則至少體現(xiàn)在五個(gè)方面：DNA結(jié)構(gòu)的兩條鏈之間；DNA的復(fù)制過程的母鏈與子鏈之間；轉(zhuǎn)錄過程的DNA鏈與RNA之間；逆轉(zhuǎn)錄過程的RNA和DNA之間；翻譯過程中的轉(zhuǎn)運(yùn)RNA與信使RNA之間。DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯和RNA復(fù)制過程中均遵循“堿基互補(bǔ)配對(duì)”原則，其基本點(diǎn)是A與T或u配對(duì)，G與C配對(duì)，所以配對(duì)的麗個(gè)核酸分子中相應(yīng)堿基數(shù)目關(guān)系是AT(或A=U)和GC 2在轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中，基因中的堿基數(shù)或脫氧核苷酸數(shù)目(指雙鏈)、RNA分子中的堿基數(shù)或核糖核苷酸數(shù)、蛋白質(zhì)分子中的氨基酸數(shù)之比為6：3：1。 3堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的一般規(guī)律 (1)一個(gè)雙鏈DNA中，A=T，G=C；A+G=C+T，即嘌呤總數(shù)等于嘧啶總數(shù)。(2)在一個(gè)雙鏈DNA中，已知鏈上兩互補(bǔ)堿基之和的比等于其互補(bǔ)鏈上該比例的比值，即 (A+T)(C+G)已知鏈=(A+T)(C+G)互補(bǔ)鏈。(3)一個(gè)雙鏈DNA中，已知鏈上兩不互補(bǔ)堿基之和的比等于其互補(bǔ)鏈上該比值的倒數(shù)，即(A+c)(T+G)已知鏈=m，則有(A+C)(T+G)已知鏈=1m。 (4)一個(gè)雙鏈DNA中，互補(bǔ)堿基之和的比值與每一條單鏈上該比值是相等的，即雙鏈中(A+T)(C+G)一任一單鏈上(A+TC+G)。 在不同生物的DNA分子中，互補(bǔ)堿基之和的比值是不同的。二、 半保留復(fù)制中標(biāo)記元素的計(jì)算用15N標(biāo)記的DNA分子，在不含15N的環(huán)境中讓其復(fù)制，有下列特點(diǎn)： 無(wú)論復(fù)制多少次，總有2個(gè)DNA分子含有15N，總有2條脫氧核苷酸鏈含15N (2條鏈分別存在于2個(gè)DNA分子中)DNA連續(xù)復(fù)制n次后：含“N的DNA分子占DNA總數(shù)的z2n(或12n-1)；含15N的脫氧核苷酸鏈占總鏈的l2n即2(22n)三、 DNA連續(xù)復(fù)制N次，所需堿基數(shù)目的計(jì)算若某DNA分子含某堿基m個(gè)，則該DNA分子連續(xù)復(fù)制n次，需含該堿基的脫氧核苷酸數(shù)=與其配對(duì)堿基的脫氧核苷酸數(shù)=(2n一1)m個(gè)。例1假設(shè)一個(gè)分子片段中含堿基共個(gè)，占全部堿基的，則此片段中堿基所占百分比和數(shù)目分別是（）解析:的堿基數(shù)目和比例嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，即中有一個(gè)，必須有一個(gè)和其互補(bǔ)的，有一個(gè)，必有一個(gè)，據(jù)這個(gè)原理可知（），又知共個(gè)，占，則可知中共有堿基，前面已計(jì)算出占，則的數(shù)目是個(gè)。解此類題關(guān)鍵在于充分運(yùn)用堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。運(yùn)用，的原理，只要告知任何一種堿基的比例，就可求出任意一種或幾種堿基的比例。答案: 個(gè)例2. 分析一個(gè)DNA分子時(shí)，發(fā)現(xiàn)30%的脫氧核苷酸含有腺嘌呤，由此可知該分子一條鏈上鳥嘌呤含量的最大值可占此鏈堿基總數(shù)的A20% B30% C40% D70%解析:根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，可知鳥嘌呤占DNA堿基總數(shù)為(130%2)2=20%。雙鏈中G+C=40%，推知單鏈中G+C=40%，一般情況下DNA雙鏈上都應(yīng)有G分布，所以G40%，但也有一種極端情況，使G集中分布在一條鏈上(無(wú)C)，而另一條鏈上沒有G(只有C)。所以該分子一條鏈上鳥嘌呤最大值可占該鏈的40%。答案:C例3.一個(gè)DNA分子的一條鏈上，腺嘌呤比鳥嘌呤多40%，兩者之和占DNA分子堿基總數(shù)的24%，則該DNA分子的另一條鏈上，胸腺嘧啶占該鏈堿基數(shù)目的 A44% B.24% C.14% D.28%解析:畫出DNA簡(jiǎn)圖。(如右圖)依題意，列出等量關(guān)系：A1=14G1而A1G1=48聯(lián)立得：A1 = 28(3)依“等量代換”有：T2=Al=28，即胸腺嘧啶占該鏈堿基數(shù)目的28。 答案:D例4現(xiàn)有從生物體內(nèi)提取的一個(gè)DNA分子（稱第一代）和標(biāo)記放射性同位素3H的四種脫氧核苷酸，要在實(shí)驗(yàn)中合成新的DNA分子。(1) 除上述幾種物質(zhì)外，還必須有，方能合成第二代DNA分子。(2) 在一個(gè)第二代DNA分子中，有條含3H的鏈。(3) 在第二代DNA分子中，含3H鏈的堿基序列相同嗎？。(4) 在第五代的全部DNA分子中，有幾條不含3H的鏈？。解析：解題思路應(yīng)是：解旋，由一個(gè)DNA分子分成兩條母鏈；以每一條母鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則，從周圍吸收新的脫氧核苷酸，形成新的子鏈，產(chǎn)生兩個(gè)子代DNA分子；DNA分子復(fù)制需要哪些條件？在分析(2)、(3)、(4)小題時(shí)，應(yīng)注意DNA的自我復(fù)制是半保留復(fù)制，因?yàn)閮蓚€(gè)子代DNA分子的新鏈必然也是互補(bǔ)的，互補(bǔ)的兩鏈，其堿基有對(duì)應(yīng)關(guān)系，但堿基排列順序是不同的。答案：(1)酶、ATP (2)一條 (3)不同 (4)兩條【實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練】（09廣東卷）1.有關(guān)DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述，正確的是A. DNA分子由4種脫氧核苷酸組成B. DNA單鏈上相鄰堿基以氫鍵連接C. 堿基與磷基相連接D. 磷酸與脫核糖交替連接構(gòu)成DNA鏈的基本骨架答案：AD 解析：DNA雙鏈上相對(duì)應(yīng)的堿基以氫鍵連接，單鏈上相鄰堿基之間通過脫氧核糖和磷酸二酯鍵聯(lián)系起來，脫氧核糖和磷酸交替排列在外側(cè)，構(gòu)成DNA鏈的基本骨架。堿基排列在內(nèi)側(cè)，與脫氧核糖直接相連。（09江蘇卷）2下圖為真核生物染色體上DNA分子復(fù)制過程示意圖，有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 A圖中DNA分子復(fù)制是從多個(gè)起點(diǎn)同時(shí)開始的B圖中DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的C真核生物DNA分子復(fù)制過程需要解旋酶D真核生物的這種復(fù)制方式提高了復(fù)制速率答案：A解析：本題通過信息考查DNA的復(fù)制相關(guān)知識(shí)。從圖中只能看出有一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，所以A不對(duì)。圖中DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的，真核生物DNA分子復(fù)制過程需要解旋酶，DNA聚合酶等參與。這種半保留復(fù)制的模式不僅保持前后代的穩(wěn)定性，每次復(fù)制都可產(chǎn)生兩個(gè)DNA分子，提高了效率?！久麕燑c(diǎn)撥】 掌握同位素標(biāo)記法在試驗(yàn)中的應(yīng)用1DNA分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、特異性和多樣性的理解 DNA分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的相對(duì)穩(wěn)定性。與這種穩(wěn)定性有關(guān)的因素主要有：兩條脫氧核苷酸鏈中脫氧核糖和磷酸交替排列的順序穩(wěn)定不變；兩條脫氧核苷酸鏈間對(duì)應(yīng)的堿基嚴(yán)格按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，并且堿基之間形成氫鍵，更加維持了雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；堿基堆積力(每個(gè)特定的DNA分子中，堿基對(duì)的數(shù)量和排列順序穩(wěn)定不變)；DNA規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。 正是每個(gè)特定的DNA分子中，堿基對(duì)的數(shù)量和排列順序穩(wěn)定不變，從而構(gòu)成了DNA分子的特異性，由于堿基對(duì)的排列順序代表遺傳信息，從而使每個(gè)特定的DNA分子中都儲(chǔ)藏著特定的遺傳信息。 盡管組成DNA的堿基只有四種，配對(duì)方式只有兩種，但是不同DNA的堿基的數(shù)量不同，排列順序千變?nèi)f化，所以才有DNA的多樣性。 2DNA半保留復(fù)制的理解 1958年Meselson和Stahl用放射性同位素與梯度離心法所做的“半保留復(fù)制”實(shí)驗(yàn)中，把大腸桿菌培養(yǎng)在含有重同位素(15N)的培養(yǎng)基中，在細(xì)菌的生長(zhǎng)過程中，重同位素進(jìn)入含氮堿基，然后摻入新合成的DNA鏈中。經(jīng)過多次細(xì)胞分裂，細(xì)菌細(xì)胞的DNA充分地被“N標(biāo)記上了。然后把這些標(biāo)記的細(xì)胞移入正常的輕同位素(14N)的培養(yǎng)基中，經(jīng)過一次或兩次細(xì)胞分裂，抽取細(xì)菌樣本，從每一樣本中提取細(xì)菌，再提取DNA，進(jìn)行氯化銫梯度離心。結(jié)果14N-DNA分子位于重帶位置，15NDNA在輕帶位置，而第一代DNA分子則位于輕帶和重帶之間的中帶位置，將第一代DNA分子用解旋酶處理后再離心，則一部分在重帶位置，另一部分在輕帶位置，這就證明了DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制，其中一條鏈含15N，另一條鏈含14N。