1、2020新亮劍高考總復習 課時2 DNA分子結構的主要特點、基因的概念第六單元遺傳的分子基礎目 錄CONTENTS磨劍：課前自學悟劍：課堂精講3磨劍：課前自學悟劍：課堂精講磨劍：課前自學易錯警示目標導航考點清單目 錄考點清單目 錄易錯警示目標導航學科素養課程標準學習指導1.生命觀念:DNA分子的結構與復制。2.科學思維:DNA分子的結構模型。3.科學探究:DNA分子的發現歷程。4.社會責任:DNA特異性的運用。1.理解DNA結構的主要特點、基因的概念,并能綜合運用其進行分析、判斷、推理和評價。2.理解DNA的復制,并能綜合運用其進行分析、判斷、推理和評價。3.理解DNA與基因的關系,DNA結構

2、特點的運用。DNA分子的結構和復制是比較抽象的內容,學習時要從分子水平上理解其內在的變化,多聯系生活中的實際例子,可以通過模型將抽象的問題具體化。復習時要與遺傳規律聯系起來,從分子水平上加深對遺傳規律的理解。考點清單目標導航目 錄易錯警示考點1 DNA分子的結構1.模型的構建者:沃森和克里克2.化學組成組成元素：C、H、O、N、P基本單位（4種）：脫氧核苷酸脫氧核糖磷酸含氮堿基：A、T、C、G脫氧核苷酸長鏈聚合考點清單目標導航目 錄易錯警示3.空間結構兩條脫氧核苷酸鏈按 反向平行 方式盤旋成雙螺旋結構DNA分子中的磷酸和脫氧核糖交替連接排列在外側，構成基本骨架；通過氫鍵連接形成的 堿基對 排列

3、在內側堿基配對有一定的規律：A與T 配對、G與C配對（堿基互補配對原則）4.結構特性 多樣性 ：n個DNA 分子都有其特定的堿基排列順序特異性：每個DNA 分子都有其特定的堿基排列順序 穩定性 ：磷酸與脫氧核糖交替排列形成的基本骨架和堿基互補配對方式不變考點清單目標導航目 錄易錯警示考點2 DNA分子的復制1.對DNA分子復制的推測:沃森和克里克提出了遺傳物質自我復制的假說。2.概念:以親代DNA分子為模板,按堿基互補配對原則,合成子代DNA分子的過程。3.過程:解旋以母鏈為模板合成互補的子鏈延伸子鏈母鏈、子鏈盤繞成雙螺旋結構。4.發生時期:有絲分裂間期和減數第一次分裂前的間期,隨染色體復制而

4、完成。考點清單目標導航目 錄易錯警示5.所需條件模板：DNA分子的兩條鏈原料：4種游離的脫氧核苷酸能量：ATP酶：解旋酶、DNA聚合酶 等6.特點邊解旋邊復制半保留復制：子代DNA=母鏈+子鏈7.精確復制的原因獨特的 雙螺旋結構 為復制提供了精確的模板堿基互補配對原則保證復制能夠準確進性行考點清單目標導航目 錄易錯警示8.意義遺傳:將遺傳信息從親代傳遞給下一代，保持了遺傳信息的 連續性 變異：復制出現差錯基因突變考點清單目標導航目 錄易錯警示考點3 基因1.概念的理解基因是 有遺傳效應 的DNA片段基因具有相對獨立性，是 控制生物性狀 功能單位和結構單位基因的位置：基因主要存在于染色體上，基因

5、在染色體上 呈線 性排列2.基因的功能通過 DNA的復制 傳遞遺傳信息通過 控制蛋白質的合成 表達遺傳信息遺傳信息：基因的遺傳信息蘊藏在 DNA分子中脫氧核苷酸（堿基）的排列順序 中易錯警示目標導航目 錄考點清單1.DNA的水解產物根據水解程度的不同而不同,徹底水解產物是磷酸、脫氧核糖和四種含氮堿基,初步水解產物是四種脫氧核苷酸。2.在DNA分子的一條單鏈中,相鄰的堿基A與T通過“脫氧核糖磷酸脫氧核糖”連接,DNA分子雙鏈中相鄰的堿基A與T通過“氫鍵”連接。3.生物體中DNA復制的場所:凡是細胞內有DNA的地方均可復制,真核生物內有細胞核(主要場所)、葉綠體、線粒體;原核生物內有擬核、細胞質;

6、DNA病毒在宿主細胞內。易錯警示目標導航目 錄考點清單4.DNA分子中G與C之間有3個氫鍵,A與T之間有2個氫鍵。GC堿基對含量越高,DNA越穩定,耐高溫能力越強。5.DNA復制計算中的易錯提示“兩看準”。將含15N標記的1個DNA分子放在含有14N的培養基中培養,復制n次。(1)看準是“含”還是“只含”:含14N的DNA分子有2n個,只含14N的DNA分子有(2n-2)個;(2)看準是“DNA分子數”還是“鏈數”:子代DNA分子中,總鏈數為2n2=2n+1條,DNA分子數為2n。13悟劍：課堂精講真題體驗體系構建考點巧講磨劍：課前自學悟劍：課堂精講目 錄真題體驗目 錄體系構建考點巧講考點1

7、DNA分子的結構DNA分子的化學組成與結構真題體驗目 錄體系構建考點巧講1.DNA分子結構中存在的“關系”(1)“數量”關系在一個DNA片段中,每條鏈都有一個游離的磷酸基團,因此在每個DNA分子中,都含有2個游離的磷酸基團。脫氧核苷酸數=磷酸數=脫氧核糖數=含氮堿基數。A-T堿基對之間有2個氫鍵,G-C堿基對之間有3個氫鍵。真題體驗目 錄體系構建考點巧講(2)“位置”關系脫氧核苷酸的三個組成部分及其連接(如下圖)。DNA分子的單鏈中的相鄰堿基:堿基脫氧核糖磷酸脫氧核糖堿基。DNA分子的兩條鏈之間的堿基靠氫鍵連接。真題體驗目 錄體系構建考點巧講2.雙鏈DNA分子中堿基間的計算規律(1)在整個DN

8、A分子中,A=T、G=C;A+G=T+C,A+C=T+G;(A+G)/(T+C)=1。(2)DNA分子的一條鏈中的A+T=另一條鏈中的T+A;同理,一條鏈中的G+C=另一條鏈中的C+G。(3)在整個DNA分子中,兩個非配對堿基之和占堿基總數的50%。(4)如果一條鏈中的(A+T)/(G+C)=a,則另一條鏈中的(A+T)/(G+C)比例也是a;如果一條鏈中的(A+G)/(T+C)=b,則另一條鏈中的(A+G)/(T+C)的比例是1/b。(5)在DNA分子一條鏈中,A+T占這一條鏈的堿基比率等于另一條鏈中A+T占其鏈的堿基比率,還等于雙鏈DNA分子中A+T占整個DNA分子的堿基比率。即(A1+T

9、1)%=(A2+T2)%=總(A+T)%;同理:(G1+C1)%=(G2+C2)%=總(G+C)%。真題體驗目 錄體系構建考點巧講例1在一個雙鏈DNA分子中有400個堿基,其中腺嘌呤有90個,則這個DNA片段中含有游離的磷酸基團的數目和氫鍵的數目依次為()。A.200個和510個B.2個和400個C.2個和510個D.2個和1020個C解析 依堿基互補配對原則,在該DNA分子中,A+T+C+G=400個,其中A=T=90個,則C=G=110個,進而推知:在該DNA分子中,共有90個A與T構成的堿基對,共有110個C與G構成的堿基對。每個A與T構成的堿基對之間含有2個氫鍵,每個C與G構成的堿基對

10、之間含有3個氫鍵,所以這個DNA片段中含有的氫鍵數目=290+3110=510個;每條DNA單鏈含有1個游離的磷酸基團,因此該雙鏈DNA片段中含有2個游離的磷酸基團。答案解析真題體驗目 錄體系構建考點巧講例2下圖為雙鏈DNA的平面結構模式圖,下列相關敘述正確的是()。A.在雙鏈DNA分子中,每個磷酸基團分別連接2個脫氧核糖B.沃森和克里克利用構建物理模型的方法,提出DNA呈圖示的平面結構C.含圖示堿基對數的DNA片段共有46種,其中不含腺嘌呤的占50%D.含6個堿基對的DNA片段,結構最穩定時含有18個氫鍵答案解析D真題體驗目 錄體系構建考點巧講解析每個鏈狀DNA分子含有2個游離的磷酸基團,分

11、別位于DNA分子的兩端,各連接1個脫氧核糖,A項錯誤;沃森和克里克利用構建物理模型的方法,提出了DNA的雙螺旋結構,B項錯誤;含6個堿基對的DNA片段共有46種,其中不含有腺嘌呤的有26種,即占1/64,C項錯誤;氫鍵越多的DNA分子的結構越穩定,含6個堿基對的DNA片段最穩定時含有18個氫鍵,D項正確。答案解析真題體驗目 錄體系構建考點巧講考點2 DNA分子的復制1.過程2.DNA復制的準確性DNA分子之所以能自我復制,取決于DNA的雙螺旋結構,它為復制提供了模板;同時,由于堿基具有互補配對的特性,因此能確保復制的準確完成。真題體驗目 錄體系構建考點巧講1.研究DNA分子復制的方法同位素標記

12、法和密度梯度離心法。常用的標記元素為3H、15N、32P,根據離心后在試管中形成不同位置的帶進行判斷。2.DNA復制中的相關計算親代DNA分子經n次復制后,則(1)DNA分子數子代DNA分子數:2n個。含親代母鏈的DNA分子數:2個。不含親代母鏈的DNA分子數:2n-2個。真題體驗目 錄體系構建考點巧講(2)若取一個被15N標記的DNA分子(0代),轉移到含有14N的培養基中培養(復制)若干代,其結果分析如下表:世代DNA分子的特點DNA中脫氧核苷酸的特點分子總數細胞中的DNA分子離心后在試管中的位置不同DNA分子占全部DNA分子之比鏈總數不同脫氧核苷酸鏈占全部鏈之比只含15N的分子含14N、

13、15N的雜種分子只含14N的分子含15N的鏈含14N的鏈01全在下部10021012全在中部01041/21/2241/2中部,1/2上部01/21/281/43/4381/4中部,3/4上部01/43/4161/87/8n2n1/2n-1中部,1-1/2n-1上部01/2n-11-1/2n-12n+11/2n1-1/2n真題體驗目 錄體系構建考點巧講(3)消耗的脫氧核苷酸數若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個,則經過n次復制后需要消耗該脫氧核苷酸的個數為m(2n-1)。第n次復制需要該脫氧核苷酸的個數為m2n-1。真題體驗目 錄體系構建考點巧講例3一個用15N標記的DNA分子有1200個

14、堿基對,其中腺嘌呤700個,該DNA分子在不含15N標記的溶液中復制2次,則()。A.復制完成后,具有15N的腺嘌呤共有1400個B.復制完成后,不含15N的DNA分子總數與含15N的DNA分子總數之比為3 1C.復制過程中,共消耗胞嘧啶脫氧核苷酸1500個D.含有15N的DNA分子的兩條鏈都有15N答案解析C真題體驗目 錄體系構建考點巧講解析 復制2次后具有放射性的腺嘌呤仍是700個,A項錯誤;復制完成后,不含15N的DNA分子總數為2個,含15N的DNA分子總數也是2個,兩者之比為11,B項錯誤;復制過程中,共消耗胞嘧啶脫氧核苷酸數=500(22-1)=1500個,C項正確;由于DNA復制

15、是半保留復制,所以含有放射性的DNA分子中只有一條鏈含有放射性,D項錯誤。真題體驗目 錄體系構建考點巧講例4某基因(14N)含有3000個堿基,其中腺嘌呤占35%。若該DNA分子以用15N同位素標記過的四種游離脫氧核苷酸為原料復制3次,將全部復制產物進行密度梯度離心,得到如圖甲所示結果;如果將全部復制產物加入解旋酶處理后再離心,則得到如圖乙所示結果。下列有關分析正確的是()。A.X層全部是僅含14N的基因B.W層中含15N標記的胞嘧啶有6300個C.X層中含有的氫鍵數是Y層中的1/3D.W層與Z層的核苷酸數之比是14答案解析C真題體驗目 錄體系構建考點巧講解析由于DNA分子復制方式為半保留復制

16、,所以X層是2個DNA分子,其中1條鏈含14N,另1條鏈含15N,Y層為6個只含15N的DNA分子,A項錯誤;由于DNA分子復制了3次,產生了8個DNA分子,含16條脫氧核苷酸鏈,其中15N標記的鏈有14條,又因該DNA分子含3000個堿基,腺嘌呤占35%,因此胞嘧啶占15%,共450個,所以W層中含15N標記的胞嘧啶為450142=3150個,B項錯誤;復制得到的DNA分子與親代DNA分子的堿基序列相同,則兩者的氫鍵數也應該是相等的,X層有2個DNA,Y層有6個DNA,X層與Y層的氫鍵數之比為1/3,C項正確;W層與Z層的核苷酸數之比為14 2=7 1,D項錯誤。真題體驗目 錄體系構建考點巧

17、講考點3 基因是有遺傳效應的DNA片段染色體、DNA、基因和脫氧核苷酸的關系真題體驗目 錄體系構建考點巧講1.所有基因的堿基總數小于DNA分子的堿基總數,即DNA分子上只有部分堿基參與基因的組成。2.不能誤認為只要是DNA片段就一定是基因。DNA上的片段可分為兩種:一種是有遺傳效應的片段,即基因;一種是無遺傳效應的片段,即連接兩個基因之間的區域。3.如果一個DNA分子有4000個堿基對,這些堿基對的可能排列方式就有44000種。答案解析真題體驗目 錄體系構建考點巧講例5(2018年荊州模擬)下圖為果蠅某一條染色體上的幾個基因的示意圖,從中得到的正確結論是()。A.R基因中與脫氧核糖直接相連的一

18、般是一個磷酸和一個堿基B.R、S、N、O互為非等位基因C.果蠅的每個基因是由成百上千個核糖核苷酸組成的D.每個基因中有一個堿基對的替換,都會引起生物性狀的改變答案解析B真題體驗目 錄體系構建考點巧講解析一般與脫氧核糖直接相連的是兩個磷酸和一個堿基,A項錯誤;一對同源染色體上控制相對性狀的基因才是等位基因,而R、S、N、O是位于同一條染色體上的不同基因,所以它們之間互為非等位基因,B項正確;基因指的是DNA上有遺傳效應的片段,而DNA的基本組成單位是脫氧核苷酸,C項錯誤;由于密碼子的簡并性,所以基因中一個堿基對的替換不一定會引起生物性狀的改變,D項錯誤。真題體驗目 錄體系構建考點巧講例6近來的科

19、學研究發現,小鼠體內的HMGIC基因與肥胖直接相關。具有HMGIC基因缺陷的實驗鼠與作為對照的小鼠吃同樣多的高脂肪食物,一段時間后,對照組的小鼠變得十分肥胖,而具有HMGIC基因缺陷的實驗鼠體重仍然保持正常。這說明()。A.基因在DNA上B.基因在染色體上C.基因具有遺傳效應D.DNA具有遺傳效應答案解析C 真題體驗目 錄體系構建考點巧講解析 分析題干給出的信息可知,同樣攝食的情況下,具有HMGIC基因的小鼠易肥胖,具有HMGIC基因缺陷的實驗鼠體重正常,這說明肥胖這一性狀是由HMGIC基因決定的。該題干中沒有涉及基因和DNA的關系,A項錯誤;該題干沒有涉及染色體與基因的關系,B項錯誤;由題干

20、信息可知,肥胖這一性狀是由HMGIC基因決定的,說明基因具有遺傳效應,C項正確;該實驗的研究對象是基因,不是DNA,D項錯誤。真題體驗考點巧講目 錄體系構建1.(2018年全國高考)生物體內的DNA常與蛋白質結合,以DNA蛋白質復合物的形式存在。下列相關敘述錯誤的是()。A.真核細胞染色體和染色質中都存在DNA蛋白質復合物B.真核細胞的核中有DNA蛋白質復合物,而原核細胞的擬核中沒有C.若復合物中的某蛋白參與DNA復制,則該蛋白可能是DNA聚合酶D.若復合物中正在進行RNA的合成,則該復合物中含有RNA聚合酶答案解析B真題體驗考點巧講目 錄體系構建解析真核細胞的染色質和染色體是同一物質在不同時

21、期的兩種存在形式,主要由DNA和蛋白質組成,都存在DNA-蛋白質復合物,A項正確;真核細胞的核中含有染色體或染色質,存在DNA-蛋白質復合物,原核細胞的擬核中也可能存在DNA-蛋白質復合物,如擬核DNA進行復制或者轉錄的過程中都存在DNA與酶(成分為蛋白質)的結合,也能形成DNA-蛋白質復合物,B項錯誤;DNA復制需要DNA聚合酶、解旋酶等,因此復合物中的某蛋白可能是DNA聚合酶,C項正確;若復合物中正在進行RNA的合成,屬于轉錄過程,轉錄需要RNA聚合酶等,因此復合物中的某蛋白可能是RNA聚合酶,D項正確。真題體驗考點巧講目 錄體系構建2.(2018年海南高考)現有DNA分子的兩條單鏈均只含有14N(表示為14N14N)的大腸桿菌,若將該大腸桿菌在含有