高考生物復(fù)習(xí)必修二第六單元第十七講DNA的結(jié)構(gòu)、復(fù)制及基因的本質(zhì)課件

這是一份高考生物復(fù)習(xí)必修二第六單元第十七講DNA的結(jié)構(gòu)、復(fù)制及基因的本質(zhì)課件，共42頁。PPT課件主要包含了考點一DNA的結(jié)構(gòu)，DNA的結(jié)構(gòu)圖解，答案C，答案D，4復(fù)制過程等內(nèi)容，歡迎下載使用。
第17講　DNA的結(jié)構(gòu)、復(fù)制及基因的本質(zhì)【課標(biāo)要求】　1.概述DNA分子是由四種脫氧核苷酸構(gòu)成，通常由兩條堿基互補配對的反向平行長鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，堿基的排列順序編碼了遺傳信息。2.概述DNA分子通過半保留方式進行復(fù)制。
1．DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建(1)構(gòu)建者：沃森和克里克。(2)構(gòu)建過程。
提醒：一個雙鏈DNA分子具有2個游離的磷酸基團，而環(huán)狀DNA不存在。
3．DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的內(nèi)容(1)DNA由兩條單鏈組成，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。DNA的一條鏈具有兩個末端：一端有一個游離的磷酸基團，稱作5′-端；另一端有一個羥基(—OH)，稱作3′-端。兩條單鏈走向相反，從雙鏈的一端起始，一條單鏈?zhǔn)菑?′-端到3′-端，另一條單鏈?zhǔn)菑?′-端到5′-端。(2)DNA中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側(cè)。(3)兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，并且堿基配對具有一定的規(guī)律：A(腺嘌呤)一定與T(胸腺嘧啶)配對，G(鳥嘌呤)一定與C(胞嘧啶)配對。堿基之間的這種一一對應(yīng)的關(guān)系，叫作堿基互補配對原則。
提醒：①并非所有的DNA均具雙鏈。②氫鍵可由解旋酶催化斷裂，同時需要ATP供能，也可加熱斷裂(體外)；而氫鍵是自動形成的，不需要酶和能量。③G—C堿基對所占比例越大，DNA熱穩(wěn)定性越強。
2．DNA中堿基數(shù)量的計算規(guī)律
考向1　結(jié)合DNA的結(jié)構(gòu)及特點，考查生命觀念1．(2022·梅州一模)下列研究成果中，為沃森和克里克構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)提供主要依據(jù)的是(　　)①沃森和克里克提出的DNA半保留復(fù)制機制②赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗證明DNA是遺傳物質(zhì)③查哥夫發(fā)現(xiàn)的DNA分子中嘌呤含量與嘧啶含量相等④富蘭克林拍攝的DNA分子X射線衍射圖譜顯示DNA結(jié)構(gòu)呈螺旋形A．①②　　　　　B．②③C．③④ D．①④
解析：沃森和克里克先提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，之后才提出DNA的半保留復(fù)制機制，①不符合題意；赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗證明DNA是遺傳物質(zhì)，但該實驗沒有為沃森和克里克構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)提供依據(jù)，②不符合題意；查哥夫發(fā)現(xiàn)DNA分子中嘌呤含量與嘧啶含量相等，進而提出A－T、C－G配對，可以為沃森和克里克構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)提供主要依據(jù)，③符合題意；富蘭克林拍攝的DNA分子X射線衍射圖譜顯示DNA結(jié)構(gòu)呈螺旋形，之后推出DNA是雙螺旋結(jié)構(gòu)，④符合題意。
2．(2022·遼寧大連)下圖為某鏈狀DNA分子部分結(jié)構(gòu)示意圖，以下敘述正確的是(　　)
A．④是一個鳥嘌呤脫氧核苷酸B．DNA聚合酶可催化⑥或⑦形成C．解旋酶可斷開⑤，因此DNA的穩(wěn)定性與⑤無關(guān)D．A鏈和B鏈的方向相反，該DNA分子共具有2個游離的磷酸基團
解析：①是胸腺嘧啶脫氧核苷酸中的磷酸，①②③不是一個鳥嘌呤脫氧核苷酸的組成部分，A項錯誤；DNA聚合酶催化⑥的形成，不催化⑦的形成，B項錯誤；⑤是氫鍵，氫鍵是維持DNA結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素之一，C項錯誤；鏈狀DNA分子兩條鏈的末端各有一個游離的磷酸基團，所以該DNA分子中共具有2個游離的磷酸基團，D項正確。
考向2　借助DNA結(jié)構(gòu)的相關(guān)計算，考查科學(xué)思維3．(2022·云南麗江)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)是1953年沃森和克里克發(fā)現(xiàn)的，現(xiàn)已知基因M含有堿基共N個，腺嘌呤n個，具有類似如圖的平面結(jié)構(gòu)，下列說法正確的是(　　)
解析：基因M的每一條鏈有1個游離的磷酸基團，故有2個游離的磷酸基，氫鍵數(shù)為1.5N－n個，A項錯誤；基因是由兩條脫氧核苷酸鏈組成的，圖中a和b共同組成基因M，B項錯誤；雙螺旋結(jié)構(gòu)中脫氧核糖和磷酸交替連接排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架，C項錯誤；等位基因是基因突變產(chǎn)生的，基因突變是指基因中堿基的增添、缺失或替換，基因M和它的等位基因m的堿基數(shù)或排列順序可以不同，D項正確。
4．(2022·黑龍江三中)在一個DNA分子中，腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占全部堿基的42%，若其中一條鏈的胞嘧啶占該鏈堿基總數(shù)的24%，胸腺嘧啶占30%，則在其互補鏈上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分別占(　　)A．12%和34%　　　　B．21%和24%C．34%和12% D．58%和30%
解析：因為A＋T占全部堿基總數(shù)的42%，所以G＋C占全部堿基總數(shù)的58%；因為兩種互補堿基之和在DNA分子中與在單鏈上的含量相等，所以在兩條鏈中A＋T、G＋C分別占42%、58%；設(shè)鏈1上C1占24%，則鏈1上G1占34%，其互補鏈2上C2占34%；設(shè)鏈1上T1占30%，則鏈1上A1占12%，其互補鏈2上T2占12%，C項正確。
考點二　DNA的復(fù)制及基因的體質(zhì)
1．對DNA復(fù)制的推測沃森和克里克提出假說——DNA分子復(fù)制方式為半保留復(fù)制。2．DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)(1)實驗者：美國生物學(xué)家梅塞爾森和斯塔爾。(2)研究方法：假說—演繹法。(3)實驗材料：大腸桿菌。(4)實驗技術(shù)：同位素示蹤法和離心技術(shù)。(5)實驗原理：含15N的雙鏈DNA密度大，含14N的雙鏈DNA密度小，一條鏈含14N、一條鏈含15N的雙鏈DNA密度居中。
(6)實驗假設(shè)：DNA以半保留的方式復(fù)制。(7)實驗預(yù)期：離心后應(yīng)出現(xiàn)3條DNA帶。①重帶(密度最大)：兩條鏈都為15N標(biāo)記的親代雙鏈DNA。②中帶(密度居中)：一條鏈為14N標(biāo)記，另一條鏈為15N標(biāo)記的子代雙鏈DNA。③輕帶(密度最小)：兩條鏈都為14N標(biāo)記的子代雙鏈DNA。
(8)實驗過程及分析。①實驗過程。
3．DNA的復(fù)制(1)概念：以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。(2)時間：細胞分裂前的間期。即有絲分裂前的間期和減數(shù)分裂前的間期。(3)場所：①真核生物：主要在細胞核內(nèi)，線粒體和葉綠體也可以進行。②原核生物：主要在擬核。③DNA病毒：活的宿主細胞內(nèi)。
(7)DNA準(zhǔn)確復(fù)制的原因：DNA具有獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供精確的模板，堿基互補配對原則，保證了復(fù)制能準(zhǔn)確地進行。(8)DNA復(fù)制的意義：DNA通過復(fù)制，將遺傳信息從親代細胞傳遞給子代細胞，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。4．基因與DNA(1)遺傳信息：基因中4種堿基的排列順序。不同基因的脫氧核苷酸的排列順序不同，含有的遺傳信息不同。
(2)DNA分子的特性。①相對穩(wěn)定性：DNA分子中磷酸和脫氧核糖交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架。②多樣性：不同的DNA分子中堿基排列順序多種多樣。③特異性：每種DNA分子都有區(qū)別于其他DNA特定的堿基排列順序，代表了特定的遺傳信息。(3)基因的本質(zhì)：基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。
提醒：①對于RNA病毒來說，基因是有遺傳效應(yīng)的RNA片段。②基因可以是一段DNA，但一段DNA不一定是基因。③人類基因組計劃測定的是24條染色體(22條常染色體＋X＋Y)上DNA的堿基序列。
5．基因與染色體、DNA、脫氧核苷酸之間的關(guān)系：
1．基因的理解(1)本質(zhì)上，基因是有遺傳效應(yīng)的DNA(RNA病毒中是RNA)片段。(2)結(jié)構(gòu)上，基因是含有特定遺傳信息的脫氧核苷酸(RNA病毒中是核糖核苷酸)序列。(3)功能上，基因是遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。(4)位置上，基因在染色體上呈線性排列。2．DNA分子的復(fù)制類型(1)下圖為真核生物染色體上DNA分子復(fù)制過程示意圖。
①圖中顯示DNA分子復(fù)制是從多個起點開始的，但多起點并非同時進行。②圖中顯示DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的。③真核生物這種復(fù)制方式的意義在于提高了復(fù)制速率。④一個細胞周期中每個起點一般只起始1次。(2)原核生物DNA復(fù)制通常為單起點，雙向復(fù)制。3．DNA復(fù)制的相關(guān)計算
(2)DNA分子復(fù)制過程中消耗的脫氧核苷酸數(shù)。①若親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，經(jīng)過n次復(fù)制需要消耗該種脫氧核苷酸數(shù)為m·(2n－1)。②第n次復(fù)制需要消耗該種脫氧核苷酸數(shù)為m·2n－1。
提醒：①注意“DNA復(fù)制n次”和“第n次復(fù)制”的區(qū)別，前者包括所有的復(fù)制，但后者只包括第n次的復(fù)制。②注意堿基的單位是“對”還是“個”。③注意在DNA復(fù)制過程中，無論復(fù)制了幾次，含有親代脫氧核苷酸單鏈的DNA分子都只有兩個。
考向1　結(jié)合DNA復(fù)制過程與特點，考查科學(xué)思維1．(2022·山西呂梁)下圖表示大腸桿菌質(zhì)粒DNA的復(fù)制過程，其中復(fù)制叉是DNA復(fù)制時在DNA鏈上形成的Y型結(jié)構(gòu)。若該細菌的質(zhì)粒DNA含有的堿基數(shù)目為m，胸腺嘧啶數(shù)目為a，下列敘述錯誤的是(　　)
解析：DNA分子片段的一條鏈中T＋A占30%，根據(jù)堿基互補配對原則，另一條鏈中T＋A也為30%，A項錯誤；根據(jù)題意分析可知，該DNA分子中含有A的數(shù)目為300個，B項錯誤；根據(jù)題意分析可知，G＝C＝700，該DNA分子第3次復(fù)制時需要消耗G的數(shù)量＝22×700＝2 800(個)，C項正確；經(jīng)3次復(fù)制后，8個子代DNA分子中都含14N，故比例為1，D項錯誤。
考向3　結(jié)合DNA復(fù)制與細胞分裂，考查科學(xué)思維3．(2021·浙江卷)在DNA復(fù)制時，5-溴尿嘧啶脫氧核苷(BrdU)可作為原料，與腺嘌呤配對，摻入新合成的子鏈。用Giemsa染料對復(fù)制后的染色體進行染色，DNA分子的雙鏈都含有BrdU的染色單體呈淺藍色，只有一條鏈含有BrdU的染色單體呈深藍色?，F(xiàn)將植物根尖放在含有BrdU的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，取根尖用Giemsa染料染色后，觀察分生區(qū)細胞分裂中期染色體的著色情況。下列推測錯誤的是(　　)A．第一個細胞周期的每條染色體的兩條染色單體都呈深藍色B．第二個細胞周期的每條染色體的兩條染色單體著色都不同
解析：根據(jù)分析，第一個細胞周期的每條染色體的染色單體都只有一條鏈含有BrdU，故呈深藍色，A項正確；第二個細胞周期的每條染色體復(fù)制之后，每條染色體上的兩條染色單體均為一條單體雙鏈都含有BrdU呈淺藍色，一條單體只有一條鏈含有BrdU呈深藍色，故著色都不同，B項正確；第二個細胞周期結(jié)束后，不同細胞中含有的帶有雙鏈都含有BrdU的染色體和只有一條鏈含有BrdU的染色體的數(shù)目是不確定的，故第三個細胞周期的細胞中染色單體著色不同的染色體比例不能確定，C項錯誤；根尖分生區(qū)細胞可以持續(xù)進行有絲分裂，所以不管經(jīng)過多少個細胞周期，依舊可以觀察到一條鏈含有BrdU的染色單體，呈深藍色，D項正確。
高考真題體驗1.(2022·浙江卷)某同學(xué)欲制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，已準(zhǔn)備了足夠的相關(guān)材料。下列敘述正確的是(　　)A．在制作脫氧核苷酸時，需在磷酸上連接脫氧核糖和堿基B．制作模型時，鳥嘌呤與胞嘧啶之間用2個氫鍵連接物相連C．制成的模型中，腺嘌呤與胞嘧啶之和等于鳥嘌呤和胸腺嘧啶之和D．制成的模型中，磷酸和脫氧核糖交替連接位于主鏈的內(nèi)側(cè)
解析：在制作脫氧核苷酸時，需在脫氧核糖上連接磷酸和堿基，A項錯誤；鳥嘌呤和胞嘧啶之間由3個氫鍵連接，B項錯誤；DNA的兩條鏈之間遵循堿基互補配對原則，即A＝T、C＝G，故在制作的模型中A＋C＝G＋T，C項正確；DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架，堿基在內(nèi)側(cè)，D項錯誤。
2．(2022·廣東卷)λ噬菌體的線性雙鏈DNA兩端各有一段單鏈序列。這種噬菌體在侵染大腸桿菌后其DNA會自連環(huán)化(如下圖所示)，該線性分子兩端能夠相連的主要原因是(　　)
A．單鏈序列脫氧核苷酸數(shù)量相等B．分子骨架同為脫氧核糖與磷酸C．單鏈序列的堿基能夠互補配對D．自連環(huán)化后兩條單鏈方向相同
解析：單鏈序列脫氧核苷酸數(shù)量相等，分子骨架同為脫氧核糖與磷酸交替連接，不能決定線性DNA分子兩端能夠相連，A、B項錯誤；據(jù)圖可知，單鏈序列的堿基能夠互補配對，決定線性DNA分子兩端能夠相連，C項正確；DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪虻?，因此自連環(huán)化后兩條單鏈方向相反，D項錯誤。
3．(2021·全國甲卷)用一段由放射性同位素標(biāo)記的DNA片段可以確定基因在染色體上的位置。某研究人員使用放射性同位素32P標(biāo)記的脫氧腺苷三磷酸(dATP，dA－Pα～Pβ～Pγ)等材料制備了DNA片段甲(單鏈)，對W基因在染色體上的位置進行了研究，實驗流程的示意圖如下。
回答下列問題：(1)該研究人員在制備32P標(biāo)記的DNA片段甲時，所用dATP的α位磷酸基團中的磷必須是32P，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)該研究人員以細胞為材料制備了染色體樣品，在混合操作之前去除了樣品中的RNA分子，去除RNA分子的目的是________________________________________________________________________________________________________________。(3)為了使片段甲能夠通過堿基互補配對與染色體樣品中的W基因結(jié)合，需要通過某種處理使樣品中的染色體DNA__________________。(4)該研究人員在完成上述實驗的基礎(chǔ)上，又對動物細胞內(nèi)某基因的mRNA進行了檢測，在實驗過程中用某種酶去除了樣品中的DNA，這種酶是___________。
解析：(1)dA－Pα～Pβ～Pγ脫去β、γ位上的兩個磷酸基團后，則為腺嘌呤脫氧核苷酸，是合成DNA的原料之一。因此研究人員在制備32P標(biāo)記的DNA片段甲時，所用dATP的α位磷酸基團中的磷必須是32P。(2)RNA分子也可以與染色體DNA進行堿基互補配對，產(chǎn)生雜交帶，從而干擾32P標(biāo)記的DNA片段甲與染色體DNA的雜交，故