必修二第三單元第二講DNA分子的結(jié)構(gòu)與復(fù)制課件

1.化學(xué)組成2．平面結(jié)構(gòu)與空間結(jié)構(gòu)①配對(duì)的堿基，A與T之間形成兩個(gè)氫鍵，G與C之間形成三個(gè)氫鍵。C－G比例越大，DNA結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。②脫氧核苷酸聚合形成單鏈的過(guò)程中產(chǎn)生水，即脫氧核苷酸―→DNA＋H2O。③DNA分子結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)記為5種元素，4種堿基(脫氧核苷酸),3種小分子，2條單鏈，1個(gè)雙螺旋。(2)多樣性：堿基對(duì)(或脫氧核苷酸對(duì))排列順序的千變?nèi)f

化，構(gòu)成了DNA的多樣性―→遺傳信息的多樣性

生物多樣性。(3)特異性：每個(gè)DNA分子的堿基對(duì)的排列順序是特定的，

構(gòu)成了每個(gè)DNA分子的特異性遺傳信息的特

異性生物的特異性。(1)DNA分子結(jié)構(gòu)具有相對(duì)的穩(wěn)定性是DNA作為遺傳物質(zhì)的基本條件之一，但其穩(wěn)定性的原因并不是脫氧核糖與磷酸的交替連接。(2)堿基對(duì)的排列順序代表了遺傳信息，因此DNA具有儲(chǔ)存遺傳信息的功能，而且信息量極大。若一DNA分子由n個(gè)堿基對(duì)構(gòu)成，則可代表的遺傳信息有4n種(注：n是堿基對(duì)的數(shù)量)。(3)決定DNA分子特異性的是。③規(guī)律三：在DNA雙鏈中一條單鏈的的值與另一條互補(bǔ)單鏈的的值互為倒數(shù)關(guān)系。④規(guī)律四：DNA雙鏈中，一條單鏈的的值，與另一條互補(bǔ)鏈的的值是相等的，也與整個(gè)DNA分子中的的值是相等的。1．(2010·長(zhǎng)沙模擬)下圖是四位同學(xué)制作的DNA分子結(jié)構(gòu)模型，其中正確的是 (

)解析：構(gòu)成DNA分子的基本結(jié)構(gòu)單位是脫氧核苷酸，每分子的脫氧核苷酸由一分子磷酸、一分子的脫氧核糖和一分子的含氮堿基組成，磷酸是連接在脫氧核糖的第五位碳原子上，堿基是連接在第一位碳原子上。脫氧核苷酸之間是通過(guò)磷酸二酯鍵相聯(lián)系的，一個(gè)分子的脫氧核苷酸的磷酸基與另一個(gè)脫氧核苷酸分子的脫氧核糖(第三個(gè)碳原子上基團(tuán))形成磷酸二酯鍵。答案：B解析：由于整個(gè)DNA分子中G＋C＝35.8%，則每條鏈中G＋C＝35.8%，A＋T＝64.2%；由于其中一條鏈中T與C分別占該鏈堿基總數(shù)的32.9%和17.1%，由此可以求出該鏈中，G＝18.7%，A＝31.3%，則其互補(bǔ)鏈中T和C分別占該鏈堿基總數(shù)的31.3%和18.7%。答案：B1.復(fù)制場(chǎng)所：主要場(chǎng)所是細(xì)胞核，但在擬核、線粒體、葉綠體、細(xì)胞質(zhì)溶膠(如質(zhì)粒)中也進(jìn)行DNA復(fù)制。2．復(fù)制條件復(fù)制除模板、原料、能量、酶外，還需相對(duì)穩(wěn)定的細(xì)胞內(nèi)部條件以保證酶的活性，如：一定的溫度、pH等。3．同位素示蹤法和離心技術(shù)證明DNA的半保留復(fù)制(或DNA分子連續(xù)復(fù)制的計(jì)算規(guī)律)已知某一DNA分子用15N標(biāo)記(0代)，將含有該標(biāo)記DNA分子的細(xì)胞(或某種細(xì)菌)轉(zhuǎn)移到只含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)(進(jìn)行DNA復(fù)制)若干代后，其DNA分子數(shù)、脫氧核苷酸鏈數(shù)及相關(guān)比例如下表：①?gòu)?fù)制的“精確性”：DNA分子之所以能自我復(fù)制，取決于DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，它為復(fù)制提供了模板；同時(shí)，由于堿基具有互補(bǔ)配對(duì)的特性，因此能確保復(fù)制的完成。②復(fù)制“差錯(cuò)”：在復(fù)制過(guò)程中，脫氧核苷酸序列具有相對(duì)的穩(wěn)定性，但也可能發(fā)生差錯(cuò)即發(fā)生堿基對(duì)的增添、缺失或改變——基因突變。這種穩(wěn)定性與可變性的統(tǒng)一，是生物遺傳和變異的物質(zhì)基礎(chǔ)和根本原因。③用3H標(biāo)記的噬菌體n個(gè)，侵染大腸桿菌，在普通培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時(shí)間后，統(tǒng)計(jì)得知培養(yǎng)基中共有噬菌體后代m個(gè)，則此時(shí)培養(yǎng)基中含被標(biāo)記的噬菌體比為2n/m。3．(2010·鎮(zhèn)江質(zhì)檢)近10年來(lái)，PCR技術(shù)(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))成為分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的一種常規(guī)手段，其原理是利用DNA半保留復(fù)制，在試管中進(jìn)行DNA的人工復(fù)制(如下圖)，在很短的時(shí)間內(nèi)，將DNA擴(kuò)增幾百萬(wàn)倍甚至幾十億倍，使實(shí)驗(yàn)室所需的遺傳物質(zhì)不再受限于活的生物體。(2)當(dāng)溫度降低時(shí)，引物與模板末端結(jié)合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，最終合成2條DNA分子，此過(guò)程中原料是________，遵循的原則是________。(3)“PCR”技術(shù)的必需條件，除了模板、原料、ATP、酶以外，至少還有三個(gè)條件，即液體環(huán)境、適宜的__________和________。(4)假設(shè)一個(gè)模板DNA分子中有800個(gè)堿基對(duì)，其中含有腺嘌呤600個(gè)，若通過(guò)PCR技術(shù)共消耗周?chē)h(huán)境中游離的胞嘧啶脫氧核苷酸6200個(gè)，則該模板DNA在PCR擴(kuò)增儀中已經(jīng)復(fù)制了________次。解析：DNA打開(kāi)雙鏈的過(guò)程是斷開(kāi)氫鍵，是在細(xì)胞內(nèi)解旋酶的作用下完成；四種脫氧核苷酸是合成DNA的原料，合成過(guò)程以堿基互補(bǔ)配對(duì)為原則；“PCR”技術(shù)是通過(guò)酶的催化作用完成的，需要適宜的溫度和pH。由已知條件可計(jì)算出每個(gè)DNA分子中含胞嘧啶脫氧核苷酸200個(gè)，通過(guò)PCR技術(shù)共消耗游離的胞嘧啶脫氧核苷酸6200個(gè)，即產(chǎn)生了DNA分子＝32個(gè)，共復(fù)制了5次。答案：(1)氫解旋解旋(2)脫氧核苷酸堿基互補(bǔ)配對(duì)原則(3)溫度酸堿度(4)5[解析]

DNA分子由4種脫氧核苷酸組成，每一種脫氧核苷酸又是由一分子磷酸、一分子含氮堿基、一分子脫氧核糖組成的。對(duì)于DNA分子來(lái)說(shuō)，磷酸和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。[答案]

AD下圖為真核生物染色體上DNA分子復(fù)制過(guò)程示意圖，有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 (

)A．圖中DNA分子復(fù)制是從多個(gè)起點(diǎn)同時(shí)開(kāi)始的B．圖中DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的C．真核生物DNA分子復(fù)制過(guò)程需要解旋酶D．真核生物的這種復(fù)制方式提高了復(fù)制速率[解析]

由該DNA分子復(fù)制過(guò)程示意圖可看出：DNA分子復(fù)制有多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)。且邊解旋邊雙向復(fù)制(箭頭代表DNA復(fù)制方向)，DNA分子復(fù)制需要解旋酶參與。這種多起點(diǎn)復(fù)制可有效地提高復(fù)制速率。由圖示不同復(fù)制起點(diǎn)復(fù)制出的DNA片段長(zhǎng)度不同可知，DNA分子的多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)并不是同時(shí)開(kāi)始復(fù)制的。[答案]

A本講實(shí)驗(yàn)關(guān)于“假設(shè)”“預(yù)期”“結(jié)果”與“結(jié)論”的辨析(1)假設(shè)“假設(shè)”，也稱假說(shuō)或猜測(cè)，是指用來(lái)說(shuō)明某種現(xiàn)象但未經(jīng)證實(shí)的論題，也是對(duì)所提出的問(wèn)題作出的參考答案，即依據(jù)發(fā)現(xiàn)的事實(shí)材料或科學(xué)原理，通過(guò)創(chuàng)造性思維，提出初步假定。如“孟德?tīng)柗蛛x現(xiàn)象解釋驗(yàn)證”的測(cè)交實(shí)驗(yàn)中，提出的假說(shuō)是：“F1(Dd)產(chǎn)生配子時(shí)，因等位基因分離，使得F1產(chǎn)生含基因D和基因d的兩種配子，且其數(shù)目相等。”(2)預(yù)期“預(yù)期”是在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案確定以后，實(shí)驗(yàn)正式實(shí)施之前，根據(jù)假說(shuō)和原理，對(duì)實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)的結(jié)果的判斷，是依據(jù)提出的假說(shuō)進(jìn)行推理，得出假定性結(jié)果或推論，即“假如假設(shè)成立，則應(yīng)有何種結(jié)果”，如“孟德?tīng)柗蛛x現(xiàn)象驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，假如假說(shuō)成立則有測(cè)交的后代應(yīng)出現(xiàn)Dd與dd為1∶1的結(jié)果，即高莖與矮莖數(shù)量比應(yīng)為1∶1”。(3)結(jié)果結(jié)果應(yīng)為實(shí)驗(yàn)實(shí)際出現(xiàn)的情況，如“孟德?tīng)柗蛛x現(xiàn)象解釋實(shí)驗(yàn)”中出現(xiàn)的結(jié)果為“得到的64株后代中，30株高莖，34株矮莖，兩種性狀分離比為1∶1”。(4)結(jié)論結(jié)論的得出須依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，即若出現(xiàn)的結(jié)果與預(yù)期結(jié)果一致則得出與先前的假說(shuō)一致的結(jié)論或“假說(shuō)成立”，若實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的結(jié)果與預(yù)期結(jié)果不符，則得出的結(jié)論應(yīng)為“假說(shuō)不成立”。由此可知，“假設(shè)”應(yīng)對(duì)應(yīng)“結(jié)論”，“預(yù)期”應(yīng)對(duì)應(yīng)“結(jié)果”，在實(shí)驗(yàn)討論時(shí)應(yīng)注意描述的科學(xué)性即“

如果出現(xiàn)何種結(jié)果，則應(yīng)有何種結(jié)論”。某校一個(gè)生物活動(dòng)小組要進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，對(duì)生物學(xué)史上的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。這個(gè)小組借助某大學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，對(duì)有關(guān)DNA復(fù)制的方式進(jìn)行探索，有人認(rèn)為DNA是全保留復(fù)制，也有人認(rèn)為DNA是半保留復(fù)制。為了證明這兩種假設(shè)，這個(gè)小組設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)程序，請(qǐng)完成實(shí)驗(yàn)并對(duì)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)。實(shí)驗(yàn)步驟：

第一步：在氮源為14N的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的大腸桿菌，其DNA分子均為14N—DNA；在氮源為15N的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的大腸桿菌，其DNA分子均為15N—DNA。用某種離心方法分離得到的結(jié)果如圖所示，其DNA分別分布在輕帶和重帶上。第二步：將親代大腸桿菌(含15N)轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上繁殖一代(Ⅰ)，請(qǐng)分析：如果DNA出現(xiàn)___________________________________，則是全保留復(fù)制；如果DNA出現(xiàn)____________________________，則是半保留復(fù)制；第三步：為了進(jìn)一步驗(yàn)證第二步的推測(cè)結(jié)果，將親代大腸桿菌(含15N)轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上連續(xù)繁殖兩代(Ⅱ)，請(qǐng)分析：如果DNA出現(xiàn)_________________________________，則是全保留復(fù)制；如果DNA出現(xiàn)______________________________，則是半保留復(fù)制；[解析]親代大腸桿菌(含15N)轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上繁殖一代(Ⅰ)后，全保留復(fù)制的話，2個(gè)DNA分子中1個(gè)DNA是14N－DNA、另外1個(gè)DNA是15N－DNA，故DNA一半在輕帶位置，一半在重帶位置；半保留復(fù)制的話，2個(gè)DNA分子中都是各一條鏈含14N、一條鏈含15N，故DNA全部位于中帶位置。親代大腸桿菌(含15N)轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上連續(xù)繁殖兩代(Ⅱ)后，全保留復(fù)制的話，4個(gè)DNA分子中1個(gè)DNA是15N－DNA、另外3個(gè)DNA是14N－DNA，故DNA3/4在輕帶位置，1/4在重帶位置；半保留復(fù)制的話，2個(gè)DNA分子中都是各一條鏈含14N、一條鏈含15N，另2個(gè)DNA分子全是14N－DNA，故DNA一半在中帶位置，一半在輕帶位置。[答案]

一半在輕帶位置，一半在重帶位置全部位于中帶位置3/4在輕帶位置，1/4在重帶位置一半在中帶位置，一半在輕帶位置[隨堂高考]1.(2009·上海高考)科學(xué)家運(yùn)用基因工程技術(shù)將人的胰島素基因與大腸桿菌的

質(zhì)粒DNA分子重組，并且在大腸桿菌

體內(nèi)獲得成功表達(dá)。圖示a處為胰島

素基因與大腸桿菌質(zhì)粒DNA結(jié)合的位

置，它們彼此能結(jié)合的依據(jù)是(

)A．基因自由組合定律 B．半保留復(fù)制原則

C．基因分離定律

D．堿基互補(bǔ)配對(duì)原則解析：兩條DNA鏈能結(jié)合為雙鏈，說(shuō)明它們的堿基能互補(bǔ)配對(duì)，依據(jù)的是堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。答案：D2．(2008·上海高考)某個(gè)DNA片段由500對(duì)堿基組成，A＋T占?jí)A基總數(shù)的34%，若該DNA片段復(fù)制2次，共需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸分子個(gè)數(shù)為 (

)A．330 B．660C．990 D．1320解析：根據(jù)題意可知：該DNA分子中共有1000個(gè)堿基，其中A＝T＝170(個(gè))，G＝C＝330(個(gè))。該DNA片段復(fù)制2次共形成4個(gè)子代DNA分子，相當(dāng)于新合成的DNA分子有3個(gè)，因此復(fù)制時(shí)所需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸的個(gè)數(shù)為：330×3＝990(個(gè))。答案：C3．(2008·海南高考)下列與生物體內(nèi)核酸分子功能多樣性無(wú)關(guān)的是(

)A．核苷酸的組成種類B．核苷酸的連接方式C．核苷酸的排列順序D．核苷酸的數(shù)量多少解析：核酸包括DNA和RNA，兩種物質(zhì)功能不同，DNA由4種脫氧核苷酸組成，RNA由4種核糖核苷酸組成。核苷酸的數(shù)量和排列順序的不同，決定了核酸分子結(jié)構(gòu)的多樣性，結(jié)構(gòu)的多樣性決定功能的多樣性。組成核酸的核苷酸分子之間都是通過(guò)磷酸二酯鍵連接而成的，核苷酸的連接方式和核酸分子的功能無(wú)關(guān)。答案：B4．(2007·上海高考)已知某DNA分子共含有1000個(gè)堿基對(duì)，其中一條鏈上A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4。該DNA分子連續(xù)復(fù)制2次，共需要鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸分子數(shù)是 (

)A．600個(gè)

B．900個(gè)C．1200個(gè)

D．1800個(gè)解析：由于DNA一條鏈上G＋C所占比例為6/10，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可以推知，該雙鏈DNA分子中G＋C比例也為6/10，C的比例為3/10，連續(xù)復(fù)制2次，需要鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷