高三生物一轮复习导学案13DNA的结构和复制、基因的本质

这是一份高三生物一轮复习导学案13DNA的结构和复制、基因的本质，共12页。学案主要包含了学习目标，知识回顾，基础筛查，课堂探究等内容，欢迎下载使用。

【学习目标】
1.理解DNA分子结构与功能的适应性 2.对DNA分子半保留复制的条件及应用进行分析
【知识回顾】
一、DNA分子的结构
1.DNA双螺旋模型构建者？
2.DNA分子的元素组成 初步水解产物 彻底水解产物
3.DNA分子结构特点
4.DNA与RNA结构组成的区别
5.在下面画出三个碱基对DNA分子片段的平面结构图
6.DNA分子中游离的磷酸基团数目：
①双链DNA分子中有 个游离的磷酸基团，在上图中圈出。
②环状DNA分子中有 个游离的磷酸基团。
[模型解读]
（1）数量关系：1个磷酸可与 个脱氧核糖相连；每个DNA分子片段中，有 个游离的磷酸基团；脱氧核糖数= =
（2）位置关系：单链中相邻碱基通过 连接，
互补链中相邻碱基通过 连接
（3）化学键： ：连接互补链中的互补配对的碱 ：连接单链中相邻的两个脱氧核苷酸
右图是DNA的简化形式，其中①是 ，②是 。解旋酶作用于 部位，限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于 部位。
二、DNA分子的复制
1.DNA复制的概念？时期？特点？意义？
2.DNA复制的过程？模板？原料？酶？结果？DNA复制准确性的原因？
3.细胞核是真核细胞DNA复制的主要场所，此外 也可进行DNA复制；原核细胞DNA复制的场所为 。
4.以DNA两条链为模板合成子链时，两条子链其中一条 合成，另一条分段合成，主要因为DNA
聚合酶的移动方向特定（ ’端到 ’端），而两条模板链方向相反。
真核细胞DNA复制的其他特点： 。
5.证明DNA半保留复制的实验的实验方法、实验原理、实验假设、实验预期、实验过程、实验结论？
三、DNA分子的特性
(1)稳定性：DNA分子中 和 交替连接的方式不变，两条链间 的方式不变。
(2)多样性：不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同， 多种多样。若DNA分子中有n个碱基对，则其排列顺序可能有 种。
(3)特异性：每种DNA分子都有区别于其他DNA分子的 ，代表了特定的 。
【基础筛查】
1.沃森和克里克提出腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量；鸟嘌呤的量等于胞嘧啶的量。（P49 思考·讨论）（ ）
2.DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基。（P58～59图3－8）（ ）
3.DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连。（P50图3－8）（ ）
4.DNA分子的多样性和特异性主要与它的空间结构密切相关。（P59正文）（ ）
5.将已被15N 标记了DNA的大肠杆菌在含14N 的培养基中培养繁殖一代，若子代大肠杆菌的DNA分子中既含有14N ，又含有15N ，则可说明DNA的复制为半保留复制。（P54思考·讨论）（ ）
6.DNA分子复制时，解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用。（P55图3－10）（ ）
7.单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链。（P55图3－10）（ ）
[教材拾遗]
1．(必修2 P55正文拓展)在细胞内，DNA的两条链都能作为模板，由于DNA分子的两条链是反向平行的，每条链都通过磷酸和戊糖的3′、5′碳原子相连而成，因此每条链的两端是不同的，其中，一端是3′­端(3′羟基)，另一端是5′­端(5′磷酸基团)。在DNA复制中，DNA聚合酶催化合成的方向是5′→3′，而不是3′→5′。DNA复制又是边解旋边复制。请推测DNA聚合酶是如何催化DNA复制的？
2．(必修2 P54图3­13拓展)分析DNA复制过程
(1)图示中的解旋酶和DNA聚合酶各有什么作用？
(2)蛙的红细胞和哺乳动物成熟的红细胞，是否都能进行图示过程？
(3)上图所示DNA复制过程若发生在细胞核内，形成的两个子DNA位置如何？其上面对应片段中基因是否相同？两个子DNA将于何时分开？
【课堂探究】
一、归纳法求解DNA分子中的碱基数量的计算规律
例1：(2023·福建龙岩期末)若生物体内DNA分子中(G＋C)/(A＋T)＝a，(A＋C)/(G＋T)＝b，则下列有关两个比值的叙述中不正确的是( )
A.a值越大，双链DNA分子的稳定性越高 B.DNA分子一条单链及其互补链中，a值相同
C.碱基序列不同的双链DNA分子，b值不同 D.经半保留复制得到的DNA分子，b值等于1
例2：(2023·哈尔滨三中调研)在一个DNA分子中，腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占全部碱基的42%，若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的24%，胸腺嘧啶占30%，则在其互补链上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占( )
A.12%和34% B.21%和24% C.34%和12% D.58%和30%
归纳总结：
1．在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同，即 。
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eq \f(A＋T,G＋C)＝m，在互补链及整个DNA分子中eq \f(A＋T,G＋C)＝ ，而且由任一条链转录来的mRNA分子中(A＋U)/(G＋C)= 。(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eq \f(A＋G,T＋C)＝a，则在其互补链中eq \f(A＋G,T＋C)＝ ，而在整个DNA分子中eq \f(A＋G,T＋C)＝ 。(注：不同双链DNA分子中互补碱基之和的比均为1，无特异性)
二、用图解法分析DNA的复制及相关计算
例3：将1个被15N标记的DNA分子放在含有14N的培养基中培养，复制3次得到了8个DNA分子，则在这些DNA分子中（ ）
A.含有15N的DNA共有8个，含有14N的DNA共有0个
B.含有14N的DNA共有8个，只有14N的DNA共有6个
C.含有15N的DNA共有2个，含有14N的DNA共有6个
D.含有15N的脱氧核苷酸链共有8条，含有14N的脱氧核苷酸链共有8条
归纳总结：将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基中连续复制n次，完成图解，并回答问题。
1.子代DNA共 个，其中含15N的有 个，只含15N的有 个，含14N的有 个，只含14N的有 个；
2.脱氧核苷酸链共 条，其中含15N的有 条，含14N的有 条。
3.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 。
②第n次复制需要该种脱氧核苷酸数为 。
三、分析DNA半保留复制的实验证据，考查科学探究能力
例4：（2022·海南高考）科学家曾提出DNA复制方式的三种假说：全保留复制、半保留复制和分散复制（图1）。对此假说，科学家以大肠杆菌为实验材料，进行了如下实验（图2）：
下列有关叙述正确的是（ ）
A.第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带，说明DNA复制方式一定是半保留复制
B.第二代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带和1条轻带，说明DNA复制方式一定是全保留复制
C.结合第一代和第二代细菌DNA的离心结果，说明DNA复制方式一定是分散复制
D.若DNA复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带
新情境：双链DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成的。早在1966年，日本科学家冈崎提出DNA半不连续复制假说：DNA复制形成互补子链时，一条子链是连续形成的，另一条子链是不连续的即先形成短链片段(如图1)。为验证这一假说，冈崎进行了如下实验：让T4噬菌体在20 ℃时侵染大肠杆菌70 min后，将同位素3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，分别在2 s、7 s、15 s、30 s、60 s、120 s后，分离T4噬菌体DNA并通过加热使DNA分子变性、全部解螺旋，再进行密度梯度离心，以DNA单链片段分布位置确定片段大小(分子越小离试管口距离越近)，并检测相应位置DNA单链片段的放射性，结果如图2。请据图分析并回答下列问题：
(1)若1个双链DNA片段中有1 000个碱基对，其中胸腺嘧啶有350个，该DNA连续复制四次，在第四次复制时需要消耗________个胞嘧啶脱氧核苷酸。
(2)把3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，最终在噬菌体DNA中检测到放射性，其原因是__________________________________________________________________________。
(3)DNA解旋在细胞中需要解旋酶的催化，在体外通过加热也能实现。解旋酶不能为反应提供能量，但能______________________。研究表明，在DNA分子加热解旋时，DNA分子中G＋C的比例越高，需要解链温度越高的原因是__________________________________________________________。
(4)图2中，与60 s结果相比，120 s结果中短链片段减少的原因是__________________
______________________________________________________。
该实验结果为冈崎假说提供的有力证据是____________________________________