2018年高考生物二轮复习讲义:第17讲 DNA分子的结构、复制
- 格式:doc
- 大小:1.58 MB
- 文档页数:22
3.DNA的双螺旋结构内容(1)DNA由两条脱氧核苷酸链组成,这些链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
(2)外侧:脱氧核糖和磷酸交替连接构成主链基本骨架。
(3)内侧:两链上碱基通过氢键连接成碱基对。
碱基互补配对遵循以下原则:A===T(两个氢键)、G≡C(三个氢键)。
4.DNA分子的结构特点“归纳法”求解DNA分子中的碱基数量的计算规律(1)在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同,即A+G=T+C。
(2)“互补碱基之和”的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同,即若在一条链中A+TG+C =m,在互补链及整个DNA分子中A+TG+C=m,而且由任一条链转录来的mRNA分子中(A+U)/(G+C)仍为m(注:不同DNA分子中m 值可不同,显示特异性)。
(3)非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数,在整个DNA分子中为1,即若在DNA一条链中A+GT+C=a,则在其互补链中A+GT+C=1a,而在整个DNA分子中A+GT+C=1。
(注:不同双链DNA分子中非互补碱基之和的比均为1,无特异性)考点二DNA分子的复制及基因的概念1.DNA分子的复制(1)概念、时间、场所(2)过程(3)特点:边解旋边复制(过程上)、半保留复制(结果上)。
(4)准确复制的原因和意义①DNA具有独特的双螺旋结构,为复制提供精确的模板,碱基互补配对原则,保证了复制能准确进行。
②DNA分子通过复制,将遗传信息从亲代传给了子代,保持了遗传信息的连续性。
DNA分子复制中的相关计算DNA分子的复制为半保留复制,一个DNA分子复制n次,则有:(1)DNA分子数①子代DNA分子数=2n个;②含有亲代DNA链的子代DNA分子数=2个;③不含亲代DNA链的子代DNA分子数=(2n-2)个。
(2)脱氧核苷酸链数①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数=2n+1条;②亲代脱氧核苷酸链数=2条;③新合成的脱氧核苷酸链数=(2n+1-2)条。
(3)消耗的脱氧核苷酸数①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m·(2n-1)个;②第n次复制需该脱氧核苷酸数=m·(2n-2n-1)=m·2n-1个。
高三生物DNA的结构和复制知识点高中频道为各位学生同学整理了高三生物DNA的结构和复制知识点,供大家参考学习。
更多内容请关注高中频道。
DNA的结构和复制名词:1、DNA的碱基互补配对原则:A与T配对,G与C配对。
2、DNA复制:是指以亲代DNA分子为模板来合成子代DNA的过程。
DNA的复制实质上是遗传信息的复制。
3、解旋:在ATP供能、解旋酶的作用下,DNA分子两条多脱氧核苷酸链配对的碱基从氢键处断裂,于是部分双螺旋链解旋为二条平行双链,解开的两条单链叫母链(模板链)4、DNA的半保留复制:在子代双链中,有一条是亲代原有的链,另一条则是新合成的。
5、人类基因组是指人体DNA分子所携带的全部遗传信息。
人类基因组计划就是分析测定人类基因组的核苷酸序列。
语句:1、DNA的化学结构:①DNA是高分子化合物:组成它的基本元素是C、H、O、N、P等。
②组成DNA的基本单位脱氧核苷酸。
每个脱氧核苷酸由三部分组成:一个脱氧核糖、一个含氮碱基和一个磷酸③构成DNA的脱氧核苷酸有四种。
DNA在水解酶的作用下,可以得到四种不同的核苷酸,即腺嘌呤(A)脱氧核苷酸;鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸;胞嘧啶(C)脱氧核苷酸;胸腺嘧啶(T)脱氧核苷酸;组成四种脱氧核苷酸的脱氧核糖和磷酸都是一样的,所不相同的是四种含氮碱基:ATGC。
④DNA是由四种不同的脱氧核苷酸为单位,聚合而成的脱氧核苷酸链。
2、DNA的双螺旋结构:DNA的双螺旋结构,脱氧核糖与磷酸相间排列在外侧,形成两条主链(反向平行),构成DNA的基本骨架。
两条主链之间的横档是碱基对,排列在内侧。
相对应的两个碱基通过氢键连结形成碱基对,DNA一条链上的碱基排列顺序确定了,根据碱基互补配对原则,另一条链的碱基排列顺序也就确定了。
3、DNA的特性: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 中的碱基对的排列顺序是千变万化的。
高考生物二轮复习—核心知识回顾五、遗传的分子基础【知识点总结】1.肺炎链球菌的转化实验(1)格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验的结论:已经加热致死的S型细菌中含有促使R型细菌转化为S型活细菌的“转化因子”。
(2)艾弗里等人的肺炎链球菌体外转化实验的设计思路:每个实验组特异性地去除了某种物质。
该实验证明了DNA是遗传物质,而蛋白质等其他物质不是遗传物质。
2.噬菌体侵染细菌的实验(1)实验步骤:标记大肠杆菌→标记噬菌体→侵染未被标记的大肠杆菌→搅拌、离心→检测放射性。
(2)搅拌的目的:使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离。
(3)离心的目的:让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒,而离心管的沉淀物中留下被侵染的大肠杆菌。
(4)实验结果与分析(5)实验结论:DNA是遗传物质。
3.DNA分子的结构(1)基本组成元素:C、H、O、N、P。
(2)DNA分子的结构特点①DNA由两条反向平行的脱氧核苷酸链构成。
②DNA分子中的磷酸和脱氧核糖交替连接,排列在外侧,构成基本骨架;碱基排列在内侧。
③两条链上的碱基通过氢键以碱基互补配对方式连接,A—T碱基对之间通过2个氢键连接,C—G碱基对之间通过3个氢键连接。
(3)DNA分子的特点:多样性、特异性和稳定性。
(4)DNA分子中有关碱基比例的计算①常用公式:在双链DNA分子中,A=T,G=C;A+G=T+C=A+C=T+G=50%。
②“单链中互补碱基之和”占该单链碱基数比例=“双链中互补碱基之和”占该双链总碱基数比例。
③某链不互补碱基之和的比值与其互补链的该比值互为倒数,如一条单链中(A+G)/(C+T)=m ,则其互补链中(A +G)/(C +T)=1/m ,而在整个双链DNA 分子中该比值等于1。
4.DNA 分子复制的5个常考点(1)复制时间(核DNA):细胞分裂前的间期。
(2)复制场所:主要在细胞核中。
(3)复制条件:模板——双链DNA 分子的两条链,原料——4种游离的脱氧核苷酸,酶——解旋酶和DNA 聚合酶,能量。
第17讲DNA分子的结构、复制[考纲要求] 1. DNA分子结构的主要特点(Ⅱ)。
2.DNA分子的复制(Ⅱ)。
一、DNA分子的结构[巧记]借图记忆“3”→三种物质:○、、▭;“4”→四种碱基对应四种脱氧核苷酸;“5”→五种元素:含C、H、O;○一定含P;▭一定含N。
[判一判]1.DNA的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构(×)2.DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的(√)3.两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对(√)4.DNA上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则,即A=U,G=C (×)[解惑] 碱基A 与T 之间形成两个氢键,G 与C 之间形成三个氢键。
含氢键越多,结构越稳定,即含G —C(或C —G)碱基对的比例越大,结构越稳定。
二、DNA 分子的复制1.概念:以亲代DNA 为模板合成子代DNA 的过程。
2.时间:有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。
3.条件⎩⎨⎧ 模板:解旋后两条母链原料:细胞中游离的4种脱氧核苷酸能量:ATP 酶:解旋酶、DNA 聚合酶等4.过程:DNA ――→解旋酶两条母链――→DNA 聚合酶形成子链→新DNA 分子。
5.方式:半保留复制。
6.特点:边解旋边复制。
7.意义:将遗传信息从亲代传给了子代,保持了遗传信息的连续性。
考点一 聚焦DNA 分子的结构及碱基计算1.观察DNA 分子结构模型,分析其空间结构(1)图中Ⅰ和Ⅱ分别指氢键和磷酸二酯键。
(2)在图中圈出基本骨架(虚线)和G、C碱基所参与构成的脱氧核苷酸(实践)答案(3)由图可知,两条脱氧核苷酸链反向平行,脱氧核酸和磷酸交替连接,均列在外侧构成DNA分子的基本骨架,内侧是碱基对。
(4)DNA分子单链中相邻碱基A与T,通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接起来;而两链间的A与T是通过氢键相连形成碱基对。
(5)一个DNA分子中有两个游离的磷酸基;一般来说与脱氧核糖直接相连的是两个磷酸基和一个碱基。
2.说出DNA分子三个结构特点的含义(1)稳定性:DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变;两条链间碱基互补配对的方式不变。
(2)多样性:DNA分子中碱基对排列顺序多种多样。
(3)特异性:每种DNA都有区别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。
3.DNA分子中碱基计算常用规律规律1:互补的两个碱基数量相等,即A=T,C=G。
规律2:任意两个不互补的碱基和占总碱基数的50%,即嘌呤之和=嘧啶之和=总碱基数×50%,A+G=T+C=A+C=T+G=(A+T+C+G)×50%,A +G T +C =A +C T +G=1。
规律3:一条链中互补碱基的和等于另一条链中这两个碱基的和,即A 1+T 1=A 2+T 2,G 1+C 1=G 2+C 2(1、2分别代表DNA 分子的两条链,下同)。
规律4:一条链中互补的两碱基占该单链碱基数的比例等于DNA 分子两条链中这两种碱基占总碱基数的比例,即A 1+T 1A 1+T 1+G 1+C 1=A 2+T 2A 2+T 2+G 2+C 2=A +T A +T +G +C ,G 1+C 1A 1+T 1+G 1+C 1=G 2+C 2A 2+T 2+G 2+C 2=G +C A +T +G +C。
规律5:一条链中两不互补碱基之和的比值,与另一条链中该比值互为倒数,即若一条链中A 1+G 1T 1+C 1(或A 1+C 1T 1+G 1)=K ,则另一条链中A 2+G 2T 2+C 2(或A 2+C 2T 2+G 2)=1K。
易错警示 有关水解产物、氢键及碱基计算的易错点(1)水解产物及氢键数目计算①DNA 水解产物:初步水解产物是脱氧核苷酸,彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。
②氢键数目计算:若碱基对为n ,则氢键数为2n ~3n ;若已知A 有m 个,则氢键数为3n -m 。
(2)碱基计算①不同生物的DNA 分子中互补配对的碱基之和的比值不同,即(A +T)/(C +G)的值不同。
该比值体现了不同生物DNA 分子的特异性。
②若已知A 占双链的比例=c%,则A 1/单链的比例无法确定,但最大值可求出为2c%,最小值为0。
1.一个DNA 分子的α链上,腺嘌呤是鸟嘌呤的1.4倍,两者之和占DNA 分子碱基总数的24%。
在这个DNA 分子的β链上,胸腺嘧啶与腺嘌呤之和占该链碱基数目的56%。
下面为α链的某一片段结构图,有关叙述不正确的是( )A.能构成一个完整核苷酸的是图中的a和bB.各核苷酸之间是通过化学键③连接起来的C.DNA连接酶可连接断裂的化学键③D.α链上胞嘧啶的数目占该链碱基数目的24%答案 A解析核苷酸是核酸的基本组成单位,每个核苷酸由一分子的磷酸、一分子的五碳糖、一分子的含氮碱基组成,只有a才能构成一个完善的核苷酸;核苷酸分子通过磷酸二酯键连接组成核苷酸链,DNA连接酶可连接断裂的磷酸二酯键。
若设DNA中碱基总数是100个,则α链上A和G的总个数是24个,A个数是G的1.4倍,所以α链上A个数是14个,G个数是10个。
β链上T 和A占该链碱基数目的56%,故A、T的总数为56%×50=28(个),故α链上A和T的总数是28个,由于该链上G的数目是10个,所以α链上C的个数为50-28-10=12(个),故α链上C的含量是12÷50×100%=24%。
2.下图为真核细胞内某基因(15N标记)的结构示意图,该基因全部碱基中A占20%。
下列说法正确的是()A.该基因一定存在于细胞核内的染色体DNA上B.该基因的一条核苷酸链中(C+G)/(A+T)为3∶2C.DNA解旋酶只作用于①部位,限制性核酸内切酶只作用于②部位D.将该基因置于14N培养液中复制3次后,含15N的DNA分子占1/8答案 B解析真核细胞中的DNA主要存在于细胞核内的染色体中,少量存在于线粒体、叶绿体中。
由双链DNA中A(腺嘌呤)占20%,且DNA中A=T、C=G 可知,C+G=100%-(A+T)=60%,故该基因中(C+G)/(A+T)=3∶2=该基因一条核苷酸链中(C+G)/(A+T)。
DNA解旋酶破坏的是碱基对之间的氢键(即②),而限制性核酸内切酶以及DNA连接酶作用于DNA分子中磷酸与脱氧核糖之间的共价键。
15N标记的DNA在14N培养液中培养,复制3次后,含15N的DNA占2/23=1/4。
1.DNA结构中化学键的形成与断裂(1)氢键:配对的碱基间形成碱基对,通过氢键相连,可用DNA解旋酶断裂,也可用高温断裂。
(2)磷酸二酯键:连接磷酸和相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖的化学键,可用限制酶切断,可用DNA连接酶或DNA聚合酶连接。
2.DNA分子中有关碱基比例的计算试题的解题步骤(1)搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例,还是占DNA分子一条链上碱基的比例。
(2)画一个DNA分子模式图,并在图中标出已知和所求的碱基。
(3)根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。
考点二探究DNA分子的复制和相关计算1.DNA复制方式的探究关于DNA复制方式的探究,充分体现了假说—演绎法,即在克里克假说的基础上,通过演绎推理,最终通过实验得以验证。
根据下面实验过程,回答相关问题。
(1)实验材料:大肠杆菌。
(2)实验方法:放射性同位素标记技术和离心技术。
(3)实验假设:DNA以半保留的方式复制。
(4)实验过程(如图)(5)实验预期:离心后应出现3条DNA带(如上图)。
(根据标记情况作答)①重带(密度最大):15N标记的亲代双链DNA。
②中带(密度居中):一条链为15N,另一条链为14N标记的子代双链DNA。
③轻带(密度最小):两条链都为14N标记的子代双链DNA。
(6)实验结果:与预期相符。
2.DNA分子复制中的相关计算(1)某DNA分子中含某种碱基a个,则复制n次需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a×(2n-1);第n次复制,需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a×2n-1。
(2)若以被同位素标记的DNA分子的两条链为模板,复制n次后,标记的DNA分子占2/2n,标记的DNA单链占所有单链的1/2n;若用同位素标记原料,则复制n次后,标记的DNA分子占100%,标记的单链占1-1/2n。
易错警示关于DNA复制的2个易错点(1)在做DNA分子复制的计算题时,应看准是“含”还是“只含”,是“DNA分子数”还是“链数”。
(2)在分析细胞分裂问题时,常以染色体或DNA分子为研究对象,而在分析DNA分子复制问题时,一定要从DNA分子两条单链的角度考虑,所以复制后的一条染色体上的两个DNA分子中都含有原来的单链。
3.如图为DNA复制的图解,请据图回答下列问题:(1)DNA复制发生在。
(2)②过程称为。
(3)③中的子链是。
(4)③过程必须遵循原则。
(5)子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子,由此说明DNA复制具有的特点。
(6)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子,其中有胞嘧啶60个,若该DNA分子在14N的培养基中连续复制四次,则结果不可能是()A.含有15N的DNA分子占1/8B.含有14N的DNA分子占7/8C.复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个D.共产生16个DNA分子(7)具有N个碱基对的一个DNA分子片段中,含有m个腺嘌呤脱氧核苷酸。
①该片段完成n次复制需要个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。
②该片段完成第n次复制需要个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。
A.(2n-1)(N-m) B.2n-1(N-m)C.2n-1(N/2-m) D.2n(N/2-m)(8)若用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链。
再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养,在第二次细胞分裂的中期、后期,一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是()A.中期20和20、后期40和20B.中期20和10、后期40和20C.中期20和20、后期40和10D.中期20和10、后期40和10答案(1)有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期(2)解旋(3)Ⅱ、Ⅲ(4)碱基互补配对(5)半保留复制(6)B(7)①A②B(8)A解析DNA的复制方式为半保留复制,子代DNA分子中有一条母链和一条与母链互补的子链。
(6)由于DNA的复制是半保留复制,经过四次复制形成的16个DNA分子中,有2个DNA分子的一条链上含有15N,另一条链上含有14N,其余14个DNA分子的两条链上全部含有14N。
该DNA分子中含有胞嘧啶60个,由此计算出含有鸟嘌呤60个,腺嘌呤和胸腺嘧啶各有40个,复制四次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40×(16-1)=600(个),选项A、C、D正确,B错误。