1、第三第三 遗传的单遗传的元遗传的单遗传的元 遗传的分子基遗传的分子基础础第第2讲讲 DNA分子的结构和分子的结构和DNA分子的复制分子的复制第三单元遗传的分子基础肥西中学肥西中学 袁治明袁治明2015届高三生物一轮复习精讲课件第第2 2讲讲 DNADNA分子的结构和分子的结构和DNADNA分子的复制分子的复制(一一)DNA分子的结构分子的结构DNA分子的结构元素组成:C、H、O、N、P基本单位：脱氧核苷酸1分子磷酸1分子 .1分子含氮碱基（A、G、C、T）结构简图:化学结构：脱氧核糖核苷酸链脱氧核糖DNA分子的结构空间结构结构模型：双螺旋结构模型，构建者是 .主要特点（1）两条脱氧核糖核苷酸链
2、 平行盘旋成双螺旋结构（2）磷酸和脱氧核糖交替连接构成基本骨架，排列在 ；碱基对排列在 .（3）碱基通过 相连，并遵循 原则，A和 配对、C和 配对特性多样性:n个碱基对构成的DNA可有 种 碱基排列顺序特异性：每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序稳定性：(见考点解读)沃森和克里克反向外侧内侧氢键碱基互补配对TG4n(二二)DNA分子的复制分子的复制DNA分子的复制推测：沃森和克里克提出了遗传物质自我复制的假说，即遗传物质的复制为半保留复制证据时间：1958年材料：大肠杆菌方法：运用放射性同位素示踪技术实验结论：DNA复制是以半保留复制的方式进行的DNA分子的复制概念：以亲代DNA分子为模板合
3、成 的过程时间：有丝分裂间期或 的间期场所：主要在 中，还有线粒体和叶绿体条件过程：解旋合成子链子链延伸形成子代DNA分子特点：边解旋边复制，.结果：形成两个完全相同的DNA分子意义：使遗传信息从亲代传递给子代，保持遗传信 息的 .模板：亲代DNA的两条链原料：游离的4种脱氧核苷酸能量：ATP(由细胞呼吸提供)酶：解旋酶、等复制过程稳定性和连续性子代DNA分子减数第一次分裂细胞核DNA聚合酶半保留复制(三三)基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段片段基因是有遗传效应的DNA片段基因与DNA的关系化学本质：基因是有 的DNA片段存在场所：真核生物主要位于 上，其次位于细胞质中（包括 和
4、）与DNA的关系：一个DNA上有 个基因基因功能：基因中 .代表遗传信息基因是遗传物质结构和功能的基本单位DNA片段中的遗传信息遗传信息：蕴藏在4种碱基的排列顺序之中DNA多样性的原因：碱基对的 多样性DNA特异性的原因：每个DNA分子的碱基排列顺序的 .特异性遗传效应染色体线粒体叶绿体许多脱氧核糖核苷酸（碱基）的排列顺序排列顺序考点一考点一 DNA分子的化学组成及结构分子的化学组成及结构1.组成：构成DNA的基本单位是脱氧核糖核苷酸，主要由三个部分构成：一分子脱氧核糖，一分子磷酸，一分子含氮碱基。构成的结构简图如下：注：注：高等生物体内的核酸有两种DNA和RNA，因此构成这两种核酸的基本单位
5、核苷酸的五碳糖有两种（RNA核糖、DNA脱氧核糖），碱基5种（RNA有A、U、G、C四种，DNA有A、T、G、C四种），因此脱氧核苷酸、核糖核苷酸共有8种。2.DNA分子结构模式图信息解读（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 为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。考点二考点二 对对DNA分子特性的理解分子特性的理解1.稳定性：DNA分子两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的
6、顺序和两条链之间碱基互补配对的方式是稳定不变的，从而导致DNA分子的稳定性。2.多样性：DNA分子中碱基相互配对的方式虽然不变，而长链中的碱基对的排列顺序是千变万化的。这就构成DNA分子的多样性。3.特异性：每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列顺序，这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子自身严格的特异性。考点三考点三 对对DNA分子复制的理解分子复制的理解DNA复制方式：半保留复制1.DNA复制时，边解旋边复制，并且有多个复制起始位点，因此既可以节省时间，效率又高。2.DNA半保留复制过程中，DNA独特的双螺旋结构为复制提供精确模板；而碱基互补配对原则也保证复制能够准确地进行。因此保证了
7、亲子代之间遗传信息的稳定性。考点四考点四 DNA分子复制过程的相关计算分子复制过程的相关计算1.一个DNA分子复制n次后，有：（1）DNA分子数：子代DNA分子数2n个；含有亲代DNA链的子代DNA分子数2个；不含亲代链的子代DNA分子数（2n2）个。（2）脱氧核苷酸链数：子代DNA分子中脱氧核苷酸链数2n1条；亲代脱氧核苷酸链数2条；新合成的脱氧核苷酸链数（2n12）条。2.复制时消耗的脱氧核苷酸数：假如一个亲代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数为m（2n1个）。考点五考点五 碱基互补配对原则及应用碱基互补配对原则及应用碱基互补原则：AT配对，GC配对
8、应用：碱基计算的规律1.双链DNA分子中(1)A=T，C=G；则：A+G=T+C，（A+G）/（C+T）=1。(2)A+G=T+C=A+C=T+G=DNA分子中碱基总数的一半。2.在DNA的两条互补链之间链（A+G）/（C+T）=链（互补链）上该比值的倒数；链（A+T）/（C+G）=链上该比值。3.在双链DNA分子中，一条链上A+T的和占该链碱基比率等于另一条链上A+T的和占该链的碱基比率，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十C)%。考点六考点六 基因与染色体、基因与染色
9、体、DNA、脱氧核苷酸以及遗传信息的关系、脱氧核苷酸以及遗传信息的关系1.概念：基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位，是具有遗传效应的DNA片段。2.与性状的关系：特定的基因控制特定的性状。3.与染色体的关系：基因在染色体上呈线性排列，染色体是基因的主要载体。4.与DNA的关系：基因是一段有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上有多个基因。5.与脱氧核苷酸的关系：每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。6.与遗传信息的关系：遗传信息是指基因中脱氧核苷酸（碱基对）的排列顺序，也可以说基因就是遗传信息的携带者和传递者。7.基因的位置：主要位于细胞核中（核基因），次要位于细胞质中（质基因）。8.染
10、色体、基因、DNA、脱氧核苷酸的关系可用下图表示。【例【例1】（2009广东改编）（双选）有关DNA分子结构的叙述，正确的是（）A.DNA分子由4种核糖核苷酸组成B.DNA分子的两条链之间存在互补关系C.DNA分子上碱基与磷酸相连接D.磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架【解析】【解析】DNA分子由4种脱氧核苷酸构成，碱基之间遵循碱基互补配对原则，因此两条链之间存在互补关系。构成DNA的脱氧核糖和磷酸交替排列在外侧，构成DNA链的基本骨架。碱基排列在内侧，与脱氧核糖直接相连。【答案】【答案】B D解题技巧：解题技巧：注意比较DNA和RNA组成结构。【跟踪训练跟踪训练1】如下图为大肠杆菌
11、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：该DNA片段中共有腺嘌呤 个,C和G共 对。该片段复制4次,共需原料胞嘧啶脱氧核苷酸 个。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 。【答案】【
12、答案】(1)磷酸 脱氧核糖 脱氧核苷酸(2)2 鸟嘌呤、胞嘧啶(3)40 60 900 C和G(4)(a+b)/2 (3a+b)/4【例【例2】不同物种的DNA分子的特异性主要取决于（）（A+G）/(T+C)的不同 （A+T）/(G+C)的不同（A+U）/(G+C)的不同 脱氧核糖的排列顺序核糖核酸的顺序 脱氧核苷酸的排列顺序A B C D【解析】【解析】每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列顺序，这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子自身严格的特异性。针对不同物种，DNA分子中（A+G）/(T+C)的比例都相同，都等于1，但（A+T）/(G+C)的比例不同。【答案】【答案】B解题技巧：解
13、题技巧：本题主要考查学生对DNA分子特性的理解，能力要求为。关键要理解DNA分子的碱基排列顺序体现了DNA分子的特异性，而碱基互补配对原则也可体现其特异性。【跟踪训练跟踪训练2】下列与生物体内核酸分子功能多样性无关的是（）A核苷酸的组成种类B核苷酸的连接方式C核苷酸的排列顺序D核苷酸的数量多少【解析】【解析】核苷酸之间的连接方式都是相同的。【答案】【答案】B【例【例3】下图表示发生在细胞核内的某生理过程，其中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链。以下说法正确的是（）A此过程需要ATP和尿嘧啶脱氧核苷酸B真核细胞中此过程发生的唯一场所是细胞核Cb中(A+G)/(T+C)的比值一定与c中的相同D正常情况
14、下a、d链都应该到不同的细胞中去【解析】【解析】DNA复制是典型的半保留复制，DNA复制需要的原料有腺嘌呤脱氧核苷酸，鸟嘌呤脱氧核苷酸，胸腺嘧啶脱氧核苷酸，胞嘧啶脱氧核苷酸；真核细胞中线粒体和叶绿体中也有DNA，因此也存在DNA复制的过程；b链和c链是互补的关系，因此(A+G)/(T+C)的比值不相同。【答案】【答案】D解题技巧：解题技巧：本题主要考查DNA复制的问题，能力要求为。解决DNA复制的问题，关键要求学生时刻记住复制的方式是半保留复制，得到的新DNA分子的一条链是母链，另一条则是以这条母链作为模板复制得到的新的子代链。【跟踪训练跟踪训练3】(2010北京卷)科学家以大肠杆菌为实验对象
15、,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
16、,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 。【答案】【答案】(1)多15N(或15NH4Cl)(2)4 1 2 半保留复制(3)B 半保留 不能 没有变化 轻 15N【例【例4】已知某DNA分子含有1000个碱基对，其中一条链上A G T C=1 2 3 4。该DNA分子连续复制2次，共需要鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数是（）A600个 B900个 C1200个 D1800个【解析】【解析】先求该DNA分子中G的数量，再根据比例可求得该DNA分子的其
17、中一条链中G10002/10=200个，另一条链中G10004/10=400个，因而复制2次需要鸟嘌呤脱氧核苷酸数为600（221）1800个。【答案】【答案】D解题技巧：解题技巧：本题考查DNA复制过程的计算问题，能力要求为。解决DNA复制过程的计算问题，关键是要掌握DNA半保留复制的特点以及碱基之间的配对关系：AT配对，GC配对。根据其中一条链上的比例A G T C1 2 3 4，可知：G占2/10，另外一条链上G占4/10。【跟踪训练跟踪训练4】某一DNA分子（设为第一代）含有800个碱基对，其中含有腺嘌呤600个。该DNA分子连续复制数次后，总共消耗了周围环境中的鸟嘌呤脱氧核苷酸620
18、0个，那么，该DNA分子已经复制到了（）A第4代 B第5代 C第6代 D第7代【解析】【解析】先求该DNA分子中G的数量，尤其要注意题目已知DNA中的碱基是800对，即1600个。因A（600）+G=1/21600，则G=200个。设复制的次数为n，则6200=200（2n1），可解得n=5。因此复制5次后为第6代。【答案】【答案】C【例【例5】已知双链DNA分子中鸟嘌呤占全部碱基的27%，其中一条链中腺嘌呤占该链全部碱基的28%，则另一条链上腺嘌呤占整个DNA分子碱基的比例是（）A9%B18%C27%D28%【解析】【解析】本题主要考查碱基互补配对原则规律的应用。在双链DNA分子中，GC27
19、%，则G+C54%，因此A+T46%，则A1+T146%，而A128%，则T118%，假设整个DNA分子总共有200个碱基，因此另一条链中，腺嘌呤的数量有10018%18个，占整个DNA分子中碱基的比例为18/2009%。【答案】【答案】A解题技巧：解题技巧：解决这类题目的关键是将两条链上的碱基通过氢键连接起来形成碱基对，碱基对的组成遵循碱基互补配对原则，即A与T、G与C配对，其数量关系是A=T、G=C。在解题时，不仅要准，还要快，在不改变题意的前提下，尽量把题目简化。具体做法是：画出草图：，变抽象为具体，从而使问题简单化。同时要求学生掌握碱基互补配对原则的各种规律，尤其是一些基本规律：A=T
20、,G=C；A+G=T+C=A+C=T+G=50%碱基总数；(A1+T1)%(A2+T2)%=总(A+T)%，(G1+C1)%=(G2+C2)%总(G十C)%。A T G CT A C G【跟踪训练跟踪训练5】从某生物组织中提取DNA进行分析，其中鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46%，又知该DNA分子的一条链（H链）所含的碱基中28%是腺嘌呤，24%是胞嘧啶，则与H链相对应的另一条链中，腺嘌呤、胞嘧啶分别占该链全部碱基数的（）A26%、22%B24%、28%C14%、11%D11%、14%【解析】【解析】由题干可知：GC46%，则DNA分子中A+T=54%。因此在DNA分子双链中A=T=27%
21、,G=C=23%，H链中A占28%，C占24%，根据碱基之间的关系可知，(A1%A2%)/2=A%,则与H链对应的另一条链中，A占227%28%26%，C占223%24%22%。【答案】【答案】A【例【例6】基因研究最新发现表明：人与小鼠的基因约98%99%相同，则人与小鼠DNA碱基序列相同的比例是（）A1%2%B80%C99%D无法确定【解析】【解析】本题主要考查基因的概念以及基因与DNA的关系。基因是有遗传效应的DNA片段。由题意可知，人与小鼠的有遗传效应的DNA片段约98%99%相同。但是人与小鼠的没有遗传效应的DNA片段有多少是相同的，这是未知的。因此人与小鼠的DNA碱基序列相同的比例
22、是无法确定的。解题技巧：解题技巧：解决此题主要抓住一个关键：基因只是DNA分子上具有遗传效应的DNA片段。【答案】【答案】D【跟踪训练跟踪训练6】下列关于DNA、基因、染色体的叙述,正确的是（）A.基因是有遗传效应的DNA片段B.DNA上所有的碱基排列都代表遗传信息C.基因在染色体上呈直线排列D.DNA的相对稳定性决定染色体的相对稳定性【解析】【解析】基因是有遗传效应的DNA片段,基因在染色体上呈线性排列。【答案】【答案】A【方法导航】【方法导航】本讲的重点知识为：（1）DNA分子的结构；（2）DNA分子的复制；（3）基因与DNA的关系。从考查内容上看，重点仍然是DNA分子的结构、DNA的复制。因此要求学生重点把握这些知识点。【高考预测】【高考预测】从近三年的各省理综高考试题分析，对本讲考查的形式多样，如选择、简答、综合分析和实验等，分值较大；并且从近几年的命题看，DNA的结构和复制是命制大型综合题的素材，主要考查学生的知识迁移和应用能力。因此学生要进行系统性的复习，在总结知识规律，形成知识网络体系的基础之上，要在实践中加以应用，提高学生的思维能力和创造能力。DNA分子的复制、碱基计算等重点知识将继续出现在2015年的高考中。
