2024屆 一輪復習 人教版 DNA的結(jié)構(gòu)、復制和基因的本質(zhì) 學案

第18課DNA的結(jié)構(gòu)、復制和基因的本質(zhì)?學業(yè)質(zhì)量水平要求?1．通過討論分析DNA的結(jié)構(gòu)和復制，形成結(jié)構(gòu)與功能觀。(生命觀念)2．通過構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，強化模型與建模。(科學思維)3．通過DNA復制方式的探究，培養(yǎng)實驗設計及結(jié)果分析的能力。(科學探究)4．通過構(gòu)建模型，了解現(xiàn)代遺傳學的研究方法，形成科學態(tài)度和方法。(社會責任)考點一DNA的結(jié)構(gòu)及堿基計算1．DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建立者及DNA的組成(1)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建者：沃森和克里克。(2)圖解DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。①DNA由兩條脫氧核苷酸鏈組成，這兩條單鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。②外側(cè)：DNA中的脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成主鏈基本骨架。③內(nèi)側(cè)：兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對。堿基互補配對遵循以下原則：A＝T(兩個氫鍵)、C≡G(三個氫鍵)。2．DNA的結(jié)構(gòu)特點(1)多樣性：若DNA含有n個堿基對，則其可能有4n種堿基對排列順序。(2)特異性：每個DNA分子都有其特定的堿基對排列順序。(3)穩(wěn)定性：兩條單鏈磷酸與脫氧核糖交替排列的順序不變，堿基對配對方式不變等。1．雙鏈DNA中一條鏈上的磷酸和脫氧核糖是通過氫鍵連接的。 (×)2．分子大小相同，堿基含量相同的DNA所攜帶的遺傳信息一定相同。 (×)3．雙鏈DNA同時含有2個游離的磷酸基團，其中嘌呤堿基數(shù)等于嘧啶堿基數(shù)。 (√)4．DNA一條鏈上的相鄰堿基通過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”相連。 (√)【教材細節(jié)命題】(必修2P50正文拓展)RNA的基本骨架、細胞膜的基本骨架、細胞骨架分別是由核糖和磷酸交替連接構(gòu)成的核糖核苷酸鏈；磷脂雙分子層；由蛋白質(zhì)纖維組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。1．DNA的結(jié)構(gòu)(1)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)中各組分之間的關系。(2)利用數(shù)字“五、四、三、二、一”巧記DNA的結(jié)構(gòu)。2．DNA分子中堿基數(shù)量的計算規(guī)律(1)若已知A1/單鏈＝b%，因為雙鏈堿基數(shù)是單鏈的2倍，所以A1/雙鏈＝b%/2。DNA單鏈中某一堿基所占比例是其在雙鏈中所占比例的2倍。(2)若已知A/雙鏈＝c%，A1/單鏈的比例無法確定，但可求出A1/單鏈的最大值為2c%，最小值為0(當一條單鏈中有A，另一條單鏈中無A時，可取最值)。考向1|考查DNA的結(jié)構(gòu)及特點1．(2022·浙江6月選考)某同學欲制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，已準備了足夠的相關材料，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)C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錯誤；鳥嘌呤和胞嘧啶之間由3個氫鍵連接，B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錯誤。2．判斷下列關于DNA分子結(jié)構(gòu)的說法錯誤的是()A．①和②相間排列，構(gòu)成DNA分子的基本骨架B．所有的DNA分子中都有游離的磷酸基團C．同一條鏈上堿基⑤⑥之間通過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”相連D．圖中④不能表示胞嘧啶脫氧核苷酸B解析：①磷酸基團和②脫氧核糖交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成DNA分子的基本骨架，A正確；細胞質(zhì)中環(huán)狀的DNA分子如質(zhì)粒，無游離的磷酸基團，B錯誤；DNA分子一條鏈上相鄰的兩個堿基通過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”相連，C正確；④中的①磷酸基團屬于另一個核苷酸，故圖中④不能表示胞嘧啶脫氧核苷酸，D正確?！痉椒ㄒ?guī)律】DNA結(jié)構(gòu)的兩個熱點考向(1)相鄰的堿基在DNA分子的一條單鏈中通過磷酸二酯鍵按“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”順序相連接，在DNA的雙鏈之間通過氫鍵相連接。(2)不是所有的脫氧核糖都連接著兩個磷酸基團，兩條鏈各有一個3′端的脫氧核糖連接著一個磷酸基團；DNA鏈的方向是從磷酸基團到脫氧核糖，兩條鏈反向平行，故一個DNA中有2個游離的磷酸基團?？枷?|考查DNA結(jié)構(gòu)的相關計算3．(2021·北京卷)酵母菌的DNA中堿基A約占32%，關于酵母菌核酸的敘述錯誤的是()A．DNA復制后A約占32%B．DNA中C約占18%C．DNA中(A＋G)/(T＋C)＝1D．RNA中U約占32%D解析：DNA復制為半保留復制，復制時遵循A－T、G－C的配對原則，則DNA復制后A約占32%，A正確；酵母菌的DNA中堿基A約占32%，則A＝T＝32%，G＝C＝(1－2×32%)/2＝18%，B正確；DNA堿基之間遵循堿基互補配對原則，即A＝T、G＝C，則(A＋G)/(T＋C)＝1，C正確；由于RNA為單鏈結(jié)構(gòu)，且RNA是以DNA的一條單鏈為模板進行轉(zhuǎn)錄而來，故RNA中U不一定占32%，D錯誤。4．DNA分子的兩條鏈通過堿基對之間的氫鍵相互連接。其中A—T之間有2個氫鍵、C—G之間有3個氫鍵。氫鍵數(shù)目越多，DNA分子越穩(wěn)定。下列相關敘述正確的是()A．核苷酸數(shù)目相同的2個DNA分子，其氫鍵數(shù)目一定相同B．某雙鏈DNA分子的一條鏈中A占30%，另一條鏈中A占28%，則該DNA分子中A—T之間的氫鍵數(shù)目要多于C—G之間的氫鍵數(shù)目C．長度相同的雙鏈DNA分子，由于(A＋C)/(G＋T)的值不同，它們的穩(wěn)定性也不同D．親代DNA經(jīng)過準確復制得到兩個子代DNA，則親子代DNA之間的(A＋T)/(G＋C)的值相同，穩(wěn)定性也相同D解析：A—T之間有2個氫鍵、C—G之間有3個氫鍵，因此核苷酸數(shù)目相同的2個DNA分子，其氫鍵數(shù)目不一定相同，A錯誤；某雙鏈DNA分子的一條鏈中A占30%，則另一條鏈中T占30%，另一條鏈中A占28%，則整個DNA分子中A＋T的比例為30%＋28%＝58%，C＋G的比例為1－58%＝42%，由于A—T之間有2個氫鍵、C—G之間有3個氫鍵，因此該DNA分子中A—T之間的氫鍵數(shù)目(堿基對數(shù)×58%×2)要少于C—G之間的氫鍵數(shù)目(堿基對數(shù)×42%×3)，B錯誤；由于A＝T，C＝G，則A＋C＝G＋T，不同的雙鏈DNA分子，(A＋C)/(G＋T)比值相等，都等于1，C錯誤；親代DNA和經(jīng)過準確復制得到的兩個子代DNA堿基序列都相同，因此親子代DNA之間的(A＋T)/(G＋C)比值相同，穩(wěn)定性也相同，D正確?！炯挤偨Y(jié)】解答有關堿基計算題的“三步曲”考點二DNA的復制1．DNA半保留復制的實驗證據(jù)(1)方式推測：DNA分子復制方式為半保留復制。(2)實驗證據(jù)。①實驗方法：同位素標記技術(shù)和離心技術(shù)。②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。③實驗過程。④過程分析。Ⅰ．立即取出，提取DNA→離心→全部重帶。Ⅱ．繁殖一代后取出，提取DNA→離心→全部中帶。Ⅲ．繁殖兩代后取出，提取DNA→離心→1/2輕帶、1/2中帶。⑤實驗結(jié)論：DNA的復制是以半保留的方式進行的。2．DNA的復制(1)(2)過程。(3)特點：邊解旋邊復制、半保留復制。(4)準確復制的原因和意義。①DNA獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復制提供了精確的模板，通過堿基互補配對，保證了復制能準確地進行。②DNA通過復制，將遺傳信息從親代細胞傳遞給了子代細胞，保持了遺傳信息的連續(xù)性。3．染色體、DNA、基因和脫氧核苷酸的關系1．蛋白質(zhì)和DNA在體內(nèi)合成時均需要模板、能量和酶。 (√)2．用3H標記胸腺嘧啶后合成脫氧核苷酸，注入真核細胞，可用于研究DNA復制的場所。 (√)3．DNA復制時，嚴格遵循堿基互補配對原則。 (√)4．DNA復制是邊解旋邊復制的。 (√)1．圖解法分析DNA復制的相關計算(1)將含有15N的DNA放在含有14N的培養(yǎng)液中連續(xù)復制n次，則：①子代DNA共有2n個含②脫氧核苷酸鏈共有2n+1條含(2)DNA復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次復制需要消耗該種脫氧核苷酸數(shù)為m·(2n－1)。②第n次復制需要消耗該種脫氧核苷酸數(shù)為m·2n-1個。2．DNA復制與細胞分裂中染色體標記問題(1)有絲分裂中染色體標記情況。①過程圖解(一般只研究一條染色體)。復制一次(母鏈標記，培養(yǎng)液不含標記同位素)：轉(zhuǎn)至不含標記同位素的培養(yǎng)液中再培養(yǎng)一個細胞周期：②規(guī)律總結(jié)：若只復制一次，產(chǎn)生的子染色體都帶有標記；若復制兩次，產(chǎn)生的子染色體只有一半帶有標記。(2)減數(shù)分裂中染色體標記情況分析。①過程圖解：減數(shù)分裂一般選取一對同源染色體為研究對象，如下圖：②規(guī)律總結(jié)：由于減數(shù)分裂沒有細胞周期，DNA只復制一次，因此產(chǎn)生的子染色體都帶有標記。(3)利用模型分析子細胞中染色體標記情況。模型解讀一個細胞連續(xù)分裂兩次，最后形成的4個子細胞有三種情況：第一種情況是4個細胞都是；第二種情況是2個細胞是，1個細胞是，1個細胞是；第三種情況是2個細胞是，另外2個細胞是3．基因與遺傳信息的關系(1)基因是有遺傳效應的DNA片段，是針對遺傳物質(zhì)為DNA的生物來講的，對于少數(shù)RNA病毒，基因則是有遺傳效應的RNA片段，其遺傳信息則為核糖核苷酸的排列順序。(2)基因是核酸分子的功能片段。基因控制生物性狀，是一個有機的化學實體，同時是控制生物性狀的功能單位。但是基因與性狀的關系并不是一對一的，即我們常說的“一因一效”，另外還有“一因多效”及“多因一效”。(3)基因與染色體的關系：基因在染色體上呈線性排列。一條染色體上含有多個基因。(4)有性別之分的生物，如果蠅體細胞中有8條染色體，其基因組需要測定的染色體為5條，即3條常染色體和2條性染色體；無性別之分的生物，如水稻體細胞中有24條染色體，其基因組需要測定的染色體則為12條?？枷?|DNA的復制過程1．科學家在研究DNA分子的復制方式時，進行了如圖所示的實驗(實驗①②中培養(yǎng)多代，實驗③④中各培養(yǎng)一代)。下列敘述錯誤的是()A．若DNA復制為全保留復制，則結(jié)果C、D中應均為一半重鏈DNA和一半輕鏈DNAB．DNA復制過程中需要的原料、酶分別為脫氧核苷酸、解旋酶和DNA聚合酶C．用15N標記的DNA作為模板，讓其在含14N的培養(yǎng)基中復制三次，第三次復制后50%的DNA分子一條鏈含15N一條鏈含14N，50%的分子只含14ND．DNA復制過程中遵循堿基互補配對原則，但可能發(fā)生配對差錯C解析：分析實驗③④可知，若DNA復制為全保留復制，則結(jié)果C中為一半14N/14N-DNA(親代DNA)和一半15N/15N-DNA(子代DNA)，結(jié)果D中為一半15N/15N-DNA(親代DNA)和一半14N/14N-DNA(子代DNA)，A正確；DNA復制過程中需要的原料為脫氧核苷酸，酶為解旋酶和DNA聚合酶，B正確；用15N標記的DNA作為模板，讓其在含14N的培養(yǎng)基中復制三次，根據(jù)DNA的半保留復制特點，以一個親代DNA分子為例，第三次復制后得到8個DNA分子，其中有2個15N/14N-DNA分子(占25%)，6個14N/14N-DNA分子(占75%)，C錯誤；DNA復制過程中遵循堿基互補配對原則，由于DNA復制時雙鏈解開，容易發(fā)生堿基配對差錯，D正確。2．真核細胞某生理過程如圖所示，下列敘述正確的是()A．酶1可使磷酸二酯鍵斷裂，酶2可催化磷酸二酯鍵的形成B．a(chǎn)鏈和b鏈的方向相反，a鏈與c鏈的堿基序列互補配對C．該圖表示DNA半保留復制過程，遺傳信息傳遞方向是DNA→RNAD．c鏈和d鏈中G＋C所占比例相等，該比例越大，DNA熱穩(wěn)定性越高D解析：酶1是解旋酶，作用是使氫鍵斷裂，A錯誤；a鏈和c鏈均與b鏈的堿基互補配對，因此a鏈與c鏈的堿基序列相同，B錯誤；DNA復制過程中遺傳信息的傳遞方向是DNA→DNA，C錯誤；c鏈和d鏈中的堿基是互補配對的，因此c鏈和d鏈中G＋C所占比例相等，A與T之間以兩個氫鍵連接，G與C之間以三個氫鍵連接，故G＋C所占比例越大，DNA分子的熱穩(wěn)定性越高，D正確?？枷?|DNA復制的相關計算3．(2021·海南卷)已知5-溴尿嘧啶(BU)可與堿基A或G配對。大腸桿菌DNA上某個堿基位點已由A—T轉(zhuǎn)變?yōu)锳—BU，要使該位點由A—BU轉(zhuǎn)變?yōu)镚—C，則該位點所在的DNA至少需要復制的次數(shù)是()A．1 B．2 C．3 D．4B解析：根據(jù)題意可知，5-溴尿嘧啶可以與A配對，也可以與G配對，由于大腸桿菌DNA上某個堿基位點已由A—T轉(zhuǎn)變?yōu)锳—BU，所以復制一次會得到G—BU，復制第2次時會得到有G—C，所以至少需要經(jīng)過2次復制后，才能實現(xiàn)該位點由A—BU轉(zhuǎn)變?yōu)镚—C，B正確。4．某個被15N標記的T2噬菌體(第一代)侵染未被標記的大腸桿菌后，共釋放出n個子代噬菌體，整個過程中共消耗a個腺嘌呤。下列敘述正確的是()A．子代噬菌體中含15N的個體所占比例為1/(2n-1)B．可用含15N的培養(yǎng)基直接培養(yǎng)出第一代噬菌體C．噬菌體DNA復制過程需要的模板、酶、ATP和原料都來自大腸桿菌D．第一代噬菌體的DNA中含有a/(n－1)個胸腺嘧啶D解析：用15N標記1個T2噬菌體的DNA，讓該T2噬菌體侵染未被標記的大腸桿菌后，釋放出的n個子代噬菌體中，有2個被15N標記，因此子代噬菌體中含15N的個體所占的比例為2/n，A錯誤；噬菌體為病毒，不能用培養(yǎng)基直接培養(yǎng)噬菌體，B錯誤；T2噬菌體侵染大腸桿菌時，只將DNA注入大腸桿菌體內(nèi)，噬菌體DNA復制過程所需的模板為噬菌體的DNA，所需的酶、ATP和原料都來自大腸桿菌，C錯誤；1個T2噬菌體侵染未被標記的大腸桿菌后，其釋放n個子代噬菌體，消耗a個腺嘌呤，則每個DNA分子中腺嘌呤的個數(shù)為a/(n－1)，由于噬菌體的遺傳物質(zhì)為DNA，根據(jù)堿基互補配對原則，一個雙鏈DNA分子中的腺嘌呤數(shù)目與胸腺嘧啶數(shù)目相等，故第一代噬菌體的DNA中含有a/(n－1)個胸腺嘧啶，D正確。【易錯提醒】DNA復制解題時的四點“警示”(1)“DNA復制了n次”和“第n次復制”的區(qū)別，前者包括所有的復制，但后者只包括第n次的復制。(2)看清堿基的單位是“對”還是“個”。(3)在DNA復制過程中，無論復制了幾次，含有親代脫氧核苷酸單鏈的DNA分子都只有兩個。(4)看清試題中問的是“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”，是“含”還是“只含”等關鍵詞，以免掉進陷阱?？枷?|基因與染色體的關系5．下圖為果蠅X染色體的部分基因，下列對此X染色體的敘述，錯誤的是()A．基因在染色體上呈線性排列B．l、w、f和m為非等位基因C．說明了各基因在染色體上的絕對位置D．雄性X染色體上的基因來自其雌性親本C解析：基因位于染色體上，且呈線性排列，A正確；等位基因是位于同源染色體上同一位置上控制相對性狀的基因，而l、w、f和m在同一條染色體的不同位置，為非等位基因，B正確；題圖說明了基因在染色體上的相對位置，C錯誤；雄性果蠅的X染色體來自其雌性親本，因此雄性X染色體上的基因來自其雌性親本，D正確?！久}動態(tài)】利用論文或?qū)W科經(jīng)典研究文獻中的情境考查DNA的結(jié)構(gòu)、DNA的半保留復制實驗的過程及分析；結(jié)合有絲分裂、減數(shù)分裂的過程，利用同位素標記技術(shù)考查DNA的復制與細胞分裂相關知識的綜合考查是高考命題的熱點。該部分內(nèi)容可以選擇題、非選擇題形式出現(xiàn)，難度中檔。1．(2022·海南卷)科學家曾提出DNA復制方式的三種假說：全保留復制、半保留復制和分散復制(圖1)。對此假說，科學家以大腸桿菌為實驗材料，進行了如下實驗(圖2)。下列有關敘述正確的是()A．第一代細菌DNA離心后，試管中出現(xiàn)1條中帶，說明DNA復制方式一定是半保留復制B．第二代細菌DNA離心后，試管中出現(xiàn)1條中帶和1條輕帶，說明DNA復制方式一定是全保留復制C．結(jié)合第一代和第二代細菌DNA的離心結(jié)果，說明DNA復制方式一定是分散復制D．若DNA復制方式是半保留復制，繼續(xù)培養(yǎng)至第三代，細菌DNA離心后試管中會出現(xiàn)1條中帶和1條輕帶[思維培養(yǎng)]D解析：第一代細菌DNA離心后，試管中出現(xiàn)1條中帶，則可以排除全保留復制，但不能肯定是半保留復制或分散復制，繼續(xù)做子二代DNA密度鑒定，若子二代可以分出1條中帶和1條輕帶，則可以排除分散復制，同時肯定是半保留復制，A、B、C錯誤；若DNA復制方式是半保留復制，繼續(xù)培養(yǎng)至第三代，形成的子代DNA兩條鏈均為14N，或一條鏈含有14N一條鏈含有15N兩種類型，因此細菌DNA離心后試管中只會出現(xiàn)1條中帶和1條輕帶，D正確。2．(2021·廣東卷)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的提出是二十世紀自然科學的偉大成就之一。下列研究成果中，為該模型構(gòu)建提供主要依據(jù)的是()①赫爾希和蔡斯證明DNA是遺傳物質(zhì)的實驗②富蘭克林等拍攝的DNA分子X射線衍射圖譜③查哥夫發(fā)現(xiàn)的DNA中嘌呤含量與嘧啶含量相等④沃森和克里克提出的DNA半保留復制機制A．①② B．②③C．③④ D．①④B解析：赫爾希和蔡斯通過噬菌體侵染大腸桿菌的實驗，證明了DNA是遺傳物質(zhì)，與構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型無關，①不符合題意；沃森和克里克根據(jù)富蘭克林等拍攝的DNA分子X射線衍射圖譜，推算出DNA呈螺旋結(jié)構(gòu)，②符合題意；查哥夫發(fā)現(xiàn)的DNA中嘌呤含量與嘧啶含量相等，沃森和