人教版2024届高考生物一轮复习DNA分子的结构、复制及基因的本质教学课件

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1.DNA双螺旋结构模型构建者:　 。 2.DNA分子的结构
特别提醒G—C碱基对所占比例越大,DNA热稳定性越强,如深海热泉生态系统生物的DNA分子中G—C占比较高。
3.DNA分子的结构特点
易错辨析(1)(2022广东,5D)沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。( 　)(2)双链DNA分子中一条链上的磷酸和脱氧核糖是通过氢键连接的。(　 )(3)双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数。(　　)(4)沃森和克里克研究DNA分子的结构时,运用了构建物理模型的方法。(　　)(5)嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定。(　　)
(6)DNA分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的。(　　)
二、DNA分子的复制及基因的本质
1.DNA分子的复制方式探究(1)方式推测沃森和克里克提出遗传物质自我复制的假说:DNA分子复制方式为　　　　　　　　　　。 
(2)实验证据①实验方法:　　　　　　　　　　　　、密度梯度离心技术。 ②实验原理:含15N的双链DNA密度大,含14N的双链DNA密度小,一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。③实验假设:　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ④实验预期:离心后应出现3条DNA带。重带(密度最大)——两条链都被15N标记的亲代双链DNA;中带(密度居中)——一条链被14N标记,另一条链被15N标记的子代双链DNA;轻带(密度最小)——两条链都被14N标记的子代双链DNA。
DNA以半保留的方式复制
⑥过程分析立即取出,提取DNA→离心→　　　　　　　　。繁殖一代后取出,提取DNA→离心→　　　　　　　　。繁殖两代后取出,提取DNA→离心→　　　 　　　　　。 ⑦实验结论:　 。 
1/2轻带、1/2中带
DNA的复制是以半保留的方式进行的
2.DNA分子的复制　　　病毒不能独立完成DNA的复制(1)概念、时间、场所
(3)特点:　　　　　　　　　　　。 (4)方式:　　　　　　　　　　。 (5)结果:形成　　　　　　　　　　　的DNA分子。 (6)意义:DNA分子通过复制,将　　　　　　　　从亲代传给了子代,从而保持了　　　　　　　　的连续性。 (7)保障:　　　　　　　　　　　　　　　　　　,为复制提供了精确的模板;通过　　　　　　　　　　　,保证了复制能够准确地进行。 
DNA分子独特的双螺旋结构　
3.染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系
脱氧核苷酸排列顺序
旁栏边角(必修2 P54“图3-13”拓展)有丝分裂或减数分裂细胞核中DNA复制产生的两个子代DNA分子的位置是怎样的?它们将于何时分开?
提示 DNA复制产生的两个子代DNA分子分别位于两个姐妹染色单体中,它们将在有丝分裂后期及减数第二次分裂后期随着丝点的分裂而分开。
易错辨析(1)用3H标记胸腺嘧啶后合成脱氧核苷酸,注入真核细胞,可用于研究DNA复制的场所。(　　)(2)细胞中DNA分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和。(　　)(3)有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期,都进行1次染色质DNA复制。(　　)(4)控制细菌性状的基因位于拟核和线粒体中的DNA上。(　　)(5)植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制。(　　)
角度一、DNA分子结构及基因的本质考向探究考向1DNA组成及结构1.下图a~d是DNA双螺旋结构模型的建构过程图解,下列有关说法正确的是(　　)
A.DNA与RNA的主要区别只是图a中的五碳糖的不同B.催化形成图b中的磷酸二酯键的酶主要是RNA聚合酶C.图c中的一条核苷酸链上的相邻碱基是通过氢键连接的D.如果DNA耐高温的能力越强,则图d中G—C碱基对的比例越高
答案 D解析 DNA与RNA的区别除五碳糖外,含N碱基也不完全相同,空间结构也不同,A项错误;DNA合成时磷酸二酯键主要由DNA聚合酶催化形成,B项错误;DNA两条核苷酸链间的互补碱基通过氢键相连,C项错误;DNA分子中氢键越多,DNA分子越稳定,故G—C碱基对的比例越高,DNA耐高温能力越强,D项正确。
考向2DNA结构特性分析
2.(2022广东)λ噬菌体的线性双链DNA两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌后其DNA会自连环化(如下图所示),该线性分子两端能够相连的主要原因是(　　)
A.单链序列脱氧核苷酸数量相等B.分子骨架同为脱氧核糖与磷酸C.单链序列的碱基能够互补配对D.自连环化后两条单链方向相同
答案 C解析 分析图中DNA两端单链的碱基序列可知,单链序列的碱基能够互补配对,从而使其DNA自连环化,C项符合题意。
考向3DNA结构综合判定3.下图是某DNA片段的结构示意图,下列叙述正确的是(　　)A.DNA复制时,解旋酶先将①全部切割,再进行复制B.DNA分子中A+T含量高时稳定性较高C.磷酸与脱氧核糖交替排列构成DNA分子的基本骨架D.a链、b链方向相同,a链与b链的碱基互补配对
答案 C解析 DNA复制时边解旋边复制,A项错误;碱基A和T之间有两个氢键,碱基G和C之间有三个氢键,因此G+C含量高的DNA分子的相对稳定性较高,B项错误;磷酸与脱氧核糖交替排列构成DNA分子的基本骨架,C项正确;DNA分子的两条链方向相反,a链与b链的碱基互补配对,D项错误。
考向4基因的本质4.下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法,不正确的是(　　)A.在DNA分子结构中,与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸基团和一个碱基B.基因一般是具有遗传效应的DNA片段,一个DNA分子上可含有成百上千个基因C.一个基因含有许多个脱氧核苷酸,基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的D.染色体是DNA的主要载体,一条染色体上含有1个或2个DNA分子
答案 A解析 在DNA分子结构中,与脱氧核糖直接相连的一般是两个磷酸基团和一个碱基,A项错误。
方法突破1.“三看法”判断DNA分子结构的正误
2.准确辨析DNA分子的两种关系和两种化学键(1)
角度二、DNA分子结构测序及相关计算考向探究考向1DNA分子序列测定及应用1.(2021山东)我国考古学家利用现代人的DNA序列设计并合成了一种类似磁铁的“引子”,成功将极其微量的古人类DNA从提取自土壤沉积物中的多种生物的DNA中识别并分离出来,用于研究人类起源及进化。下列说法正确的是(　　)A.“引子”的彻底水解产物有两种B.设计“引子”的DNA序列信息只能来自核DNAC.设计“引子”前不需要知道古人类的DNA序列D.土壤沉积物中的古人类双链DNA可直接与“引子”结合从而被识别
答案 C解析 根据题意可知,“引子”是一段DNA 序列,其彻底水解产物有磷酸、脱氧核糖和四种含氮碱基,共六种产物,A项错误;由于线粒体中也含有DNA,因此设计“引子”的DNA序列信息还可以来自线粒体DNA,B项错误;根据题干信息“利用现代人的DNA序列设计并合成了引子”,说明设计“引子”前不需要知道古人类的DNA序列,C项正确;土壤沉积物中的古人类双链DNA需要经过提取,且在体外经过加热解旋后,才能与“引子”结合,而不能直接与引子结合,D项错误。
2.图1是用DNA测序仪测出的某生物的一个DNA分子片段上被标记一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序(TGCGTATTGG),请回答下列问题。
(1)据图1推测,此DNA片段上的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是　　　　。 (2)根据图1脱氧核苷酸链碱基排序,图2显示的脱氧核苷酸链碱基序列为　 (从上往下序列)。 (3)图1所测定的DNA片段与图2所显示的DNA片段中的(A+G)/(T+C)总是为　　　,由此证明DNA分子的碱基数量关系是　　　　　　　　　　。图1中的DNA片段与图2中的DNA片段中A/G比分别为　　　　　　、　　　　　,由此说明了DNA分子的特异性。 (4)若用35S标记某噬菌体,让其在不含35S的细菌中繁殖5代,含有35S标记的噬菌体所占比例为　　　　。 (5)图中DNA片段由500对碱基组成,A+T占碱基总数的34%,该DNA片段复制2次,共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子　　　　个。 
答案 (1)5　(2)CCAGTGCGCC　(3)1　嘌呤数等于嘧啶数　11/4　(4)0　(5)990
考向2DNA分子中碱基对占比规律及推算3.DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA分子中(A+T)/(G+C)与(A+C)/(G+T)两个比值的叙述,正确的是(　　)A.碱基序列不同的双链DNA分子,后一比值不同B.前一个比值越大,双链DNA分子的稳定性越高C.当两个比值相同时,可判断这个DNA分子是双链D.经半保留复制得到的DNA分子,后一比值等于1
答案 D解析 由于A与T配对,C与G配对,故不同的双链DNA分子中(A+C)/(G+T)的值都为1,A项错误;A和T之间有2个氢键,G和C之间有3个氢键,(A+T)/(G+C)的值越大,说明A和T数目越多,双链DNA分子的稳定性越低,B项错误;双链DNA分子中后一个值为1,前一个值不一定是1,而当两个比值相同时,这个DNA分子不一定是双链,C项错误;经半保留复制得到的DNA分子也遵循碱基互补配对原则,其中A与T、C与G分别互补配对,故(A+C)/(G+T)=1,D项正确。
4.(2022陕西西安五区县联考)被15N完全标记的1个T2噬菌体(第一代)侵染未标记的大肠杆菌后,共释放出n个子代噬菌体,整个过程中共消耗a个腺嘌呤。下列叙述正确的是(　　)A.子代噬菌体中含15N的个体所占比例为1/2n-1B.可用含15N的培养液直接培养出第一代噬菌体C.噬菌体DNA复制过程需要的模板、能量和原料都来自大肠杆菌D.第一代噬菌体的DNA中含有a/(n-1)个胸腺嘧啶
答案 D解析 子代噬菌体中含15N的个体所占比例为2/n,A项错误;噬菌体是病毒,不能直接用含15N的培养液培养,B项错误;噬菌体DNA复制过程需要的模板是噬菌体本身的DNA,能量和原料等来自大肠杆菌,C项错误;根据题意,产生n个子代噬菌体共消耗了a个腺嘌呤,则每个DNA分子中腺嘌呤的个数为a/(n-1),而DNA分子中腺嘌呤数量等于胸腺嘧啶数量,因此第一代噬菌体的DNA中含有a/(n-1)个胸腺嘧啶,D项正确。
考向4DNA指纹技术及其应用5.DNA指纹技术正发挥着越来越重要的作用,可用于亲子鉴定、侦察罪犯等方面,请思考并回答下列有关DNA指纹技术的问题。(1)DNA亲子鉴定中,DNA探针必不可少, DNA探针是一种已知碱基顺序的DNA片段。请问用DNA探针检测基因所用的原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。现在已知除了同卵双生双胞胎外,每个人的DNA是独一无二的,就好像指纹一样,这说明　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)为了确保实验的准确性,需要克隆出较多的DNA样品,若一个只含31P的DNA分子以被32P标记的脱氧核苷酸为原料连续复制3次后,含32P的单链占全部单链的　　　　　　。 
(3)DNA指纹技术可应用于尸体的辨认工作中,煤矿瓦斯爆炸事故中尸体的辨认就可借助于DNA指纹技术。①下表所示为分别从尸体和死者生前的生活用品中提取的某条染色体上同一区段DNA单链的碱基序列,根据碱基配对情况判断,A、B、C三组DNA中不是同一人的是　　　　组。 
②为什么从尸体与死者生前的生活用品中分别提取的DNA可以完全互补配对?  　。 
答案 (1)碱基互补配对原则和DNA分子的特异性　DNA分子具有多样性和特异性　(2)7/8　(3)①B、C　②人体所有细胞均由一个受精卵经有丝分裂产生,细胞核中均含有相同的遗传物质(或DNA)
解析 (1)DNA探针检测基因依据的是碱基互补配对原则和DNA分子的特异性。每个人的DNA独一无二,说明DNA分子具有多样性;每个人又有特定的DNA序列,说明DNA分子具有特异性。(2)一个双链被31P标记的DNA分子,在复制过程中,只能提供两条含31P的单链,复制3次后,得到8个DNA分子,16条脱氧核苷酸链,其中只有2条单链含31P,所以含32P的单链占全部单链的(16-2)/16=7/8。(3)①分析表格碱基序列可知,A组尸体中的DNA碱基序列和生活用品中的DNA碱基序列能碱基互补配对,但B组与C组的不能完全配对,说明B、C组不是同一个人的。②一个人的所有细胞都来自同一个受精卵的有丝分裂,不考虑基因突变时,死者生前生活用品中的DNA与死者尸体中的DNA相同,碱基可以完全互补配对。
方法突破1.DNA分子杂交技术和DNA指纹技术
2.双链DNA分子中碱基数量的计算规律归纳(1)互补的两种碱基数量相等, 即A=T,C=G。(2)任意两种不互补的碱基数量之和占碱基总数的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%,(3)互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。设在双链DNA分子的一条链上A1+T1=n%,因为A1=T2,A2=T1,则:A1+T1=A2+T2=n%。简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。
(4)非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数。简记为“DNA两互补链中,不配对两碱基之和的比值乘积为1”。
考向探究考向1DNA复制的过程及特点1. 下列关于细胞核中DNA复制的叙述,错误的是(　　)A.DNA复制发生在细胞分裂间期B.DNA复制的方式为半保留复制C.DNA复制过程需要核糖核苷酸、酶和ATP等D.DNA复制过程中,解旋和复制是同时进行的
答案 C解析 对于细胞核中的DNA而言,DNA分子复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期,A项正确;DNA分子的复制方式为半保留复制,B项正确;DNA分子的复制过程需要能量、酶、4种游离的脱氧核苷酸等,C项错误;DNA分子复制是一个边解旋边复制的过程,D项正确。
考向2DNA复制过程及解读2.下图为真核细胞内DNA复制过程的模式图。据图分析,下列相关叙述错误的是(　　)
A.DNA分子两条子链的合成方向都是5'→3'B.解旋酶能使DNA分子解开双螺旋,同时需要消耗ATPC.DNA聚合酶的作用是催化相邻的核糖核苷酸连接成子链D.由图示可知,DNA分子复制的方式是半保留复制
答案 C解析 分析题图可知,DNA分子的两条互补链是反向平行的,聚合酶只能沿母链3'→5'方向移动,两条子链的延伸方向一条以5'→3'延伸,另一条链也以5'→3'方向不连续延伸,A项正确;DNA解旋酶解开DNA双链的过程伴随ATP的水解,B项正确;合成DNA的原料是脱氧核苷酸,所以DNA聚合酶的作用是催化相邻的脱氧核苷酸连接成子链,C项错误;由图示可知,新合成的每个DNA分子中,都保留了原来DNA分子中的一条链,因此DNA分子复制的方式是半保留复制,D项正确。
考向3DNA复制与人类疾病和健康的关系3.(2021河北改编)许多抗肿瘤药物通过干扰DNA合成及功能抑制肿瘤细胞增殖。下表为三种抗肿瘤药物的主要作用机理。下列叙述不正确的是(　　)
A.羟基脲处理后,肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都出现原料匮乏B.放线菌素D处理后,肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都受到抑制C.阿糖胞苷处理后,肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸D.将三种药物精准导入肿瘤细胞的技术可减弱它们对正常细胞的不利影响
答案 A解析 转录的原料是核糖核苷酸,A项错误;抑制DNA的模板功能,DNA复制和转录过程都受到抑制,B项正确;抑制DNA聚合酶活性,DNA复制时子链无法正常延伸,C项正确;将三种药物精准导入肿瘤细胞可减弱它们对正常细胞的伤害,D项正确。
考向4DNA复制相关计算4.用15N标记含有100个碱基对的DNA分子,其中有胞嘧啶60个,该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次,其结果不可能是(　　)A.含有15N的DNA分子占1/8B.含有14N的DNA分子占7/8C.复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个D.复制结果是共产生16个DNA分子
答案 B解析 1个被15N标记的DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次,共得到24=16(个)DNA分子。根据DNA半保留复制的特点可知:这16个DNA分子中有2个DNA分子的一条链含15N,另一条链含14N,其余14个DNA分子的两条链都含14N。由此可见,16个DNA分子都含14N(比例是100%),含有15N的DNA分子数为2(占1/8)。该DNA分子中碱基C+A=100,故含A(腺嘌呤脱氧核苷酸)40个,复制4次需要A的数量=(24-1)×40=600(个)。
方法突破1.明确DNA复制、“剪切”与“水解”中的四种酶
2.DNA复制相关计算归纳(1)将1个双链均含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基中连续复制n次,则:
(2)DNA分子复制过程中消耗的脱氧核苷酸数①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n-1)。②第n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·2n-1。
1.(2022浙江6月选考)某同学欲制作DNA双螺旋结构模型,已准备了足够的相关材料。下列叙述正确的是(　　)A.在制作脱氧核苷酸时,需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基B.制作模型时,鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连C.制成的模型中,腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和D.制成的模型中,磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的内侧
答案 C解析 在制作脱氧核苷酸时,需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基,A项错误;鸟嘌呤和胞嘧啶之间由3个氢键连接,B项错误;DNA的两条链之间遵循碱基互补配对原则,即A=T、C=G,故在制作的模型中A+C=G+T,C项正确;DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成主链的基本骨架,碱基则位于主链内侧,D项错误。
2.(2021山东)利用农杆菌转化法,将含有基因修饰系统的T-DNA插入水稻细胞M的某条染色体上,在该修饰系统的作用下,一个DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U,脱氨基过程在细胞M中只发生一次。 将细胞M培育成植株N。下列说法错误的是(　　)A.N的每一个细胞中都含有T-DNAB.N自交,子一代中含T-DNA的植株占3/4C.M经n(n≥1)次有丝分裂后,脱氨基位点为A—U的细胞占1/2nD.M经3次有丝分裂后,含T-DNA且脱氨基位点为A—T的细胞占1/2
答案 D解析 N是由M细胞形成的,在形成过程中没有DNA的丢失,由于T-DNA插入水稻细胞M的某条染色体上,所以M细胞含有T-DNA,因此N的每一个细胞中都含有T-DNA,A项正确; N植株细胞的一条染色体中含有T-DNA,可以记为+, 因此N植株关于是否含有T-DNA的基因型记为+-,如果自交,则子代中相关的基因型为++∶+-∶--=1∶2∶1,有3/4的植株含T-DNA,B项正确;M中只有1个DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U,所以复制n次后,产生的子细胞有2n个,但脱氨基位点为A—U的细胞只有1个,所以这种细胞的比例为1/2n,C项正确;M经3次有丝分裂后,形成的子细胞有8个,由于M细胞DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U,所以是G和U配对,复制三次后,有4个细胞脱氨基位点为C—G,3个细胞脱氨基位点为A—T,1个细胞脱氨基位点为U—A,因此含T-DNA且脱氨基位点为A—T的细胞占3/8,D项错误。
3.(2021广东)DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中,为该模型构建提供主要依据的是(　　)①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验　②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱　③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等　④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制A.①②B.②③C.③④D.①④
答案 B解析 赫尔希和蔡斯证明了DNA是遗传物质,才引起人们对DNA结构的探索。富兰克林等拍摄的DNA衍射图谱以及查哥夫发现的DNA中嘌呤含量等于嘧啶含量,为DNA双螺旋结构模型的构建提供了实验依据。DNA半保留复制则是沃森和克里克在DNA双螺旋结构模型构建之后提出的。故②③符合题意。
4.(2021全国甲)用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP,dA—Pα~Pβ~Pγ)等材料制备了DNA片段甲(单链),对W基因在染色体上的位置进行了研究,实验流程的示意图如下。
回答下列问题。(1)该研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时,所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P,原因是　　　　　　　　　　　。 
(2)该研究人员以细胞为材料制备了染色体样品,在混合操作之前去除了样品中的RNA分子,去除RNA分子的目的是　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)为了使片段甲能够通过碱基互补配对与染色体样品中的W基因结合,需要通过某种处理使样品中的染色体DNA　　　　。 (4)该研究人员在完成上述实验的基础上,又对动物细胞内某基因的mRNA进行了检测,在实验过程中用某种酶去除了样品中的DNA,这种酶是　　　　　　　。  
答案 (1)32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料,dATP要断开两个高能磷酸键,只有α位磷酸基团参与DNA的合成　(2)防止混合操作之前,W基因转录的RNA对实验结果的影响　(3)解旋　(4)DNA酶