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文档介绍
【生物】2020届一轮复习人教版DNA分子的结构、复制及基因的本质学案
2020届 一轮复习 人教版 DNA分子的结构、复制及基因的本质 学案 考试说明 1.DNA分子结构的主要特点(Ⅱ)。 2.DNA分子的复制(Ⅱ)。 3.基因的概念(Ⅱ)。 考点一 DNA分子的结构及相关计算 1.图解DNA分子结构 图6-18-1 2.DNA分子的特性 (1)稳定性:磷酸和脱氧核糖交替连接,排列在外侧构成基本骨架,两条链互补的碱基之间通过 相连。 (2) 性:遗传信息蕴藏在 中。碱基排列顺序千变万化,如某DNA分子中有n个碱基对,则排列顺序有 种(其中n代表碱基对数)。 (3) 性:每种DNA分子都有 。 正误辨析 (1)同一条脱氧核苷酸链上相邻的两个碱基通过氢键相连。 ( ) (2)DNA分子中每个脱氧核糖都连接两个磷酸,每个碱基都连接一个脱氧核糖。 ( ) (3)DNA有氢键,RNA没有氢键。 ( ) (4)大肠杆菌的拟核DNA分子和质粒DNA分子都为双链环状。 ( ) (5)沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数。 ( ) (6)分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同。 ( ) 教材拓展 1.DNA分子都是双链结构吗? 2.DNA分子都是“链状”吗? 1.解读两种DNA结构模型 图6-18-2 (1)由图甲可解读以下信息: ① ② ③ (2)图乙是图甲的简化形式,其中①是磷酸二酯键,③是氢键。解旋酶作用于③部位,限制酶和DNA连接酶作用于①部位。 2.碱基互补配对原则及相关计算 (1)碱基互补配对原则:A—T,G—C,如图6-18-3所示: 图6-18-3 (2)有关推论 ①嘌呤总数与嘧啶总数相等,即A+G=T+C。 ②在双链DNA分子中,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分子中的一条链上A1+T1=n%,则A+T=A1+A2+T1+T2=(n%+n%)/2=n%。 简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。 ③双链DNA分子中,非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数。 设双链DNA分子中,一条链上=m,则==m,所以互补链上=。 简记为“DNA两互补链中,不配对两碱基和的比值乘积为1”。 命题角度1 考查DNA分子的结构与特性 1.[2018·吉林四校联考] 下列关于DNA结构的描述,错误的是 ( ) A.每一个DNA分子由一条多核苷酸链盘绕而成螺旋结构 B.外侧是由磷酸与脱氧核糖交替连接构成的骨架,内部是碱基 C.DNA两条链上的碱基间以氢键相连,且A与T配对、G与C配对 D.DNA的两条链等长,但是反向平行 2.[2018·锦州渤大附中模拟] 图6-18-4为DNA分子部分结构示意图,对该图的描述不正确的是 ( ) A.脱氧核糖核苷酸相互连接形成DNA单链时能够产生水 B.④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸,②和③相间排列,构成了DNA分子的基本骨架 图6-18-4 C.⑤⑥⑦⑧对应的碱基依次为A、G、C、T D.DNA分子的两条链是反向平行的,并且游离的磷酸基位于不同端 易错提醒 (1)DNA分子的特异性是由碱基对的排列顺序决定的,而不是由配对方式决定的,配对方式只有两种:A—T、C—G。 (2)并不是所有的脱氧核糖都连接着两个磷酸基团,两条链各有一个3'端的脱氧核糖连接着一个磷酸基团。 (3)双螺旋结构并不是固定不变的,复制和转录过程中会发生解旋。 (4)在DNA分子中,A与T分子数相等,G与C分子数相等,但A+T的量不一定等于G+C的量,的值恰恰反映了DNA分子的特异性。 命题角度2 考查DNA分子结构中碱基的相关计算 3.[2018·济南调研] 已知某DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的35.8%,其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%。则在它的互补链中,T和C分别占该链碱基总数的 ( ) A.32.9%,17.1% B.31.3%,18.7% C.18.7%,31.3% D.17.1%,32.9% 4.某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成,根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图,下列图示正确的是 ( ) A B C D 图6-18-5 技法提炼 解答有关碱基计算的“三步曲” 图6-18-6 考点二 DNA的复制及基因的本质 1.DNA分子复制的过程 (1)概念:以亲代DNA为模板,合成子代DNA的过程。(2)时间: 。(3)过程 图6-18-7 (4)特点: (过程上)、 (结果上)。 (5)精确复制的原因: ① 为复制提供了精确的模板。 ② 保证了复制能够准确地进行。 (6)意义:将 从亲代传给子代,保持了 的连续性。 2.基因的本质 (1)本质:基因是具有 的 片段。 (2)基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系 图6-18-8 (3)基因的基本功能:遗传信息的 和 。 正误辨析 (1)DNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制。( ) (2)DNA必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链。 ( ) (3)DNA聚合酶催化两个游离的脱氧核苷酸之间的连接。 ( ) (4)植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制。 ( ) (5)DNA复制就是基因表达的过程。 ( ) (6)解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、限制性核酸内切酶都能作用于DNA分子,它们的作用部位都是相同的。 ( ) 教材拓展 DNA复制过程中形成的两个子DNA位置如何?其上对应片段中基因是否相同?两个子DNA将于何时分开? 1.DNA复制方式的探究—— 假说—演绎法 实验材料:大肠杆菌 ↓ 实验方法:同位素标记法和密度梯度离心法 (亲代DNA分子与子代DNA分子的区分方法) ↓ 实验假设:DNA分子以半保留的方式复制 ↓ ↓ 实验结果:与预期结果一致 ↓ 实验结论:DNA分子以半保留的方式复制 2.DNA复制的有关计算 DNA复制为半保留复制,若将亲代DNA分子复制n代,其结果分析如下: 图6-18-9 (1)子代DNA分子数为2n个。其中: ①含有亲代链的DNA分子数为2个。 ②不含亲代链的DNA分子数为2n-2个。 ③含子代链的DNA分子有2n个。 (2)子代脱氧核苷酸链数为2n+1条。其中: ①亲代脱氧核苷酸链数为2条。 ②新合成的脱氧核苷酸链数为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次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸数为m·(2n-1)个。 ②第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m·2n-1个。 3.DNA半保留复制应用于细胞分裂过程的分析 (1)有丝分裂中染色体标记情况分析 ①过程图解(一般只研究一条染色体): 复制一次(母链标记,培养液不含标记同位素): 图6-18-10 转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期: 图6-18-11 ②规律总结:若只复制一次,产生的子染色体都带有标记;若复制两次,产生的子染色体只有一半带有标记。 (2)减数分裂中染色体标记情况分析 ①过程图解:减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象,如图6-18-12所示: 图6-18-12 ②规律总结:由于减数分裂没有细胞周期,DNA只复制一次,因此产生的子染色体都带有标记。 命题角度1 考查DNA复制的过程及相关计算 1.真核细胞中DNA复制过程如图6-18-13所示,下列表述错误的是 ( ) 图6-18-13 A.多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成 B.每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代 C.复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化 D.DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则 2.图6-18-14为一个双链DNA分子(15N标记)中某基因的部分结构示意图,该基因全部碱基中A占20%。下列说法正确的是 ( ) 图6-18-14 A.DNA的特异性是由四种碱基的数量比例决定的 B.DNA聚合酶可催化形成①和②处的化学键 C.该基因的一条核苷酸链中(C+G)/(A+T)的值为1.5 D.将该DNA置于不含15N的环境中复制3次后,含15N的DNA分子占总数的1/8 易错提醒 DNA复制相关计算的4个易错点 (1)“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别,前者包括所有的复制,但后者只包括最后一次复制。 (2)碱基的数目单位是“对”还是“个”。 (3)在DNA复制过程中,无论复制了几次,含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。 (4)另外,还要看清是“DNA分子数”还是“链数”,“含”还是“只含”等关键词,以免掉进陷阱。 命题角度2 考查基因的本质 3.下列关于基因的说法,正确的是 ( ) A.携带致病基因的个体一定患遗传病,不携带致病基因的个体不会患遗传病 B.一个基因的碱基排列顺序的多样化构成了基因的多样性 C.性染色体上基因的遗传不遵循分离定律 D.DNA和蛋白质是染色体的主要成分,一个DNA分子上含有许多个基因 4.[2018·大连二十四中模拟] 如图6-18-15为果蝇X染色体的部分基因图,下列对此X染色体的叙述,错误的是 ( ) 图6-18-15 A.基因在染色体上呈线性排列 B.l、w、f和m为非等位基因 C.说明了各基因在染色体上的绝对位置 D.雄性X染色体上的基因来自其雌性亲本 易错提醒 (1)对于真核细胞来说,染色体是基因(遗传物质DNA)的主要载体;线粒体和叶绿体也是基因的载体。 (2)遗传效应是指基因能够转录成mRNA,进而翻译成蛋白质,能够控制一定的性状。 (3)DNA分子中还存在着不具有遗传效应的片段,在真核细胞中这部分片段所占比例很大,但这些片段不是基因。 (4)通常的基因是指双链DNA片段,而RNA病毒的基因是指具有遗传效应的RNA片段。 命题角度3 综合考查DNA复制与细胞分裂 5.[2018·四川成都外国语学校模拟] 某DNA被32P标记的精原细胞在不含32P的培养液中经过一次有丝分裂,产生两个精原细胞,其中一个接着进行一次减数分裂,其四分体时期的一对同源染色体上的DNA组成示意图正确的是 ( ) A B C D 图6-18-16 6.将某一经3H充分标记DNA的雄性动物细胞(染色体数为2N)置于不含3H的培养基中培养,该细胞经过两次连续分裂后形成4个大小相等的子细胞。下列有关的说法正确的是 ( ) A.若子细胞中染色体数为2N,则其中含3H的染色体数一定为N B.若子细胞中染色体数为N,则其中含3H的DNA分子数为N/2 C.若子细胞中染色体都含3H,则细胞分裂过程中可能会发生基因重组 D.若子细胞中有的染色体不含3H,则原因是同源染色体分离 真题·预测 1.[2018·全国卷Ⅰ] 生物体内的DNA常与蛋白质结合,以DNA-蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是 ( ) A.真核细胞染色体和染色质中都存在DNA-蛋白质复合物 B.真核细胞的核中有DNA-蛋白质复合物,而原核细胞的拟核中没有 C.若复合物中的某蛋白参与DNA复制,则该蛋白可能是DNA聚合酶 D.若复合物中正在进行RNA的合成,则该复合物中含有RNA聚合酶 2.[2018·江苏卷] 下列关于DNA和RNA的叙述,正确的是 ( ) A.原核细胞内DNA的合成都需要DNA片段作为引物 B.真核细胞内DNA和RNA的合成都在细胞核内完成 C.肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的DNA和RNA都是遗传物质 D.原核细胞和真核细胞中基因表达出蛋白质都需要DNA和RNA的参与 3.[2017·海南卷] 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 1.下列有关双链DNA的结构和复制的叙述,正确的是 ( ) A.复制后产生的两个子代DNA分子共含有4个游离的磷酸基团 B.某DNA分子内胞嘧啶占25%,则每条单链上的胞嘧啶占25%~50% C.DNA双螺旋结构以及碱基间的氢键使DNA分子具有较强的特异性 D.DNA的一条单链上相邻碱基之间以氢键连接 2.图6-18-17为真核细胞DNA复制过程模式图,相关分析错误的是 ( ) 图6-18-17 A.酶①为解旋酶,酶②为DNA聚合酶 B.图示体现了边解旋边复制及半保留复制的特点 C.在复制完成后,甲、乙可在有丝分裂后期、减数第一次分裂后期分开 D.将该模板DNA置于15N培养液中复制3次后,含15N的DNA占100% 1.DNA分子复制的时期:细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。 2.DNA复制需要的基本条件:模板、原料、能量和酶等。 3.DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板,通过碱基互补配对保证了复制能够准确地进行。 4.DNA通过半保留复制方式将遗传信息从亲代传给子代,其意义是保持遗传信息的连续性。 5.1条染色体上有1个(未复制)或2个(复制后)DNA分子,每个DNA分子上有许多个基因。 6.DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。 DNA分子的结构、复制及基因的本质 考点一 【知识梳理】 1.C、H、O、N、P 脱氧核苷酸 脱氧核糖与磷酸 氢键 A—T、G—C 反向平行 2.(1)氢键 (2)多样 4种碱基的排列顺序 4n (3)特异 特定的碱基排列顺序 正误辨析 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× [解析] (1)同一条脱氧核苷酸链上相邻的两个碱基通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接。 (2)DNA双链的两端各有一个脱氧核糖只连接着一个磷酸。 (3)DNA为双链,两条链间以氢键连接,RNA为单链,但也有双链区域,如tRNA的三叶草构象,双链区域也含氢键。 (5)因为碱基互补配对,所以DNA双螺旋结构中嘧啶数等于嘌呤数。 (6)分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子中的碱基排列顺序可能不同,因此分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息不一定相同。 教材拓展 1.并非所有的DNA分子均具“双链”结构,有的DNA分子为单链结构。 2.目前发现链状的DNA存在于真核细胞的细胞核中,并与蛋白质结合组成染色体,而细胞器(线粒体、叶绿体)中的DNA、原核细胞中的DNA以及病毒DNA均为环状。 【对点训练】 1.A [解析] DNA双螺旋结构具有如下特点:①一个DNA分子是由两条脱氧核苷酸链构成的双螺旋结构,两条链等长且是反向平行的。②DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧构成基本骨架;碱基排列在内侧。③DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对时,A与T配对,G与C配对,综上可知,A错误。 2.B [解析] 脱氧核糖核苷酸相互连接形成脱氧核苷酸单链时,能够产生水,A正确。①和②相间排列构成了DNA的骨架,B错误。碱基互补配对原则为A和T相配对,G和C相配对,C正确。DNA分子的两条链是反向平行的,并且游离的磷酸基分别位于两端,D正确。 3.B [解析] 互补配对的碱基之和在一条链中与在整个DNA分子中所占的比例是相同的,因此,一条链中A、T、C、G的比例分别为31.3%、32.9%、17.1%和18.7%,根据碱基互补配对原则,它的互补链中T、C的比例分别为31.3%、18.7%。 4.C [解析] 由碱基互补配对原则可知,不同双链DNA分子中,一条单链中的值与DNA分子双链中的值总是相等;一条单链中的值是不确定的,而DNA分子双链中的值为1,故C项正确。 考点二 【知识梳理】 1.(2)有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期 (3)能量 解旋 DNA双链 母链 脱氧核苷酸 DNA聚合酶 碱基互补配对 母链 双螺旋 (4)边解旋边复制 半保留复制 (5)①DNA独特的双螺旋结构 ②碱基互补配对原则 (6)遗传信息 遗传信息 2.(1)遗传效应 DNA (2)①染色体 ②一个或两个 ③有遗传效应 ④线性 ⑤遗传信息 (3)传递 表达 正误辨析 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× [解析] (1)体内DNA分子的复制是边解旋边复制的。 (2)DNA酶是催化DNA水解,而不是催化其形成子链。 (3)DNA聚合酶是在有模板的条件下催化单个游离的脱氧核苷酸与脱氧核苷酸链的片段连接。 (5)基因的表达包括转录、翻译,DNA复制不属于基因的表达。 (6)解旋酶作用于DNA的氢键,DNA聚合酶、DNA连接酶、限制性核酸内切酶作用于磷酸二酯键。 教材拓展 染色体复制后形成两条姐妹染色单体,刚复制产生的两个子DNA分子即位于两条姐妹染色单体中,由着丝点相连,其对应片段所含基因在无突变等特殊变异情况下完全相同,两个子DNA分子将于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时,随两条姐妹染色单体分离而分开,分别进入两个子细胞中。 【对点训练】 1.C [解析] 多起点双向同时复制,能保证DNA复制在短时间内完成,A正确;DNA复制时以亲代DNA分子的两条链分别为模板,通过碱基互补配对原则合成子链,所以每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代,B正确;复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化,C错误;DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则,即A与 T配对、G与C配对,D正确。 2.C [解析] 不同DNA分子的碱基比例可能相同,但不同DNA的碱基对排列顺序一定不同,所以其特异性体现在碱基对的排列顺序,A错误;DNA聚合酶可催化形成②处的化学键(磷酸二酯键),而①处的氢键,其形成不需要DNA聚合酶的催化,B错误;该基因全部碱基中A占20%,由碱基互补配对原则可知T=A=20%,C=G=30%,因此该DNA分子中(C+G)/(A+T)=(30%+30%)/(20%+20%)=3/2=1.5,又由于在双链DNA分子中一条核苷酸链中(C+G)/(A+T)的值等于整个DNA分子中(C+G)/(A+T)的值,因此该基因的一条核苷酸链中(C+G)/(A+T)的值为1.5,C正确;DNA复制为半保留复制,不管复制几次,最终都有2个子代DNA含15N,所以含有15N的DNA分子占DNA分子总数的比例为2/8=1/4,D错误。 3.D [解析] 携带隐性致病基因的个体不一定患病;若是染色体变异引起的遗传病,该病患者不携带致病基因,A错误。一个基因的碱基排列顺序是特定的,构成了基因的特异性,B错误。性染色体上基因的遗传也遵循分离定律,C错误。染色体的主要成分是DNA和蛋白质,基因在染色体上呈线性排列,一个DNA分子上有许多个基因,D正确。 4.C [解析] 基因位于染色体上,且呈线性排列,A正确;等位基因是位于同源染色体上同一位置控制相对性状的基因,而l、w、f和m在同一条染色体的不同位置,为非等位基因,B正确;题图说明了基因在染色体上的相对位置,C错误;雄性果蝇的X染色体来自母本,因此雄性X染色体上的基因来自其雌性亲本,D正确。 5.B [解析] 依据DNA的半保留复制方式可知,某DNA被32P标记的精原细胞在不含32P的培养液中经过一次有丝分裂后,产生的两个精原细胞中,每个核DNA分子均为1条链含32P,1条链不含32P。其中一个精原细胞接着进行一次减数分裂,在减数第一次分裂前的间期,每一个核DNA分子经过复制后所形成的2个子代DNA分子中,有1个DNA的1条链含32P,另1条链不含32P,另一个DNA分子的2条链都不含有32P,这2个DNA分子分别位于一条染色体的2条姐妹染色单体上。综上所述,四分体时期的一对同源染色体上的DNA组成如B项所示。 6.C [解析] 该动物细胞经过3H标记后,放在不含3H的培养基中培养,经过两次有丝分裂后形成的4个细胞,每个细胞中含3H的染色体数可能是0~2N,A错误。如果该细胞发生的是减数分裂,则含3H的DNA分子数为N,B错误。如果子细胞中染色体都含有3H,该细胞可能发生的是减数分裂,减数分裂过程中会发生基因重组,C正确。如果子细胞中有的染色体不含3H,则该细胞发生的是有丝分裂,不可能发生同源染色体分离,D错误。 【五年真题】 1.B [解析] 真核细胞中染色体和染色质是同一种物质,都由DNA和蛋白质组成,A项正确。真核细胞和原核细胞中都会发生DNA复制的过程,DNA复制时,DNA聚合酶会与DNA分子相结合,形成DNA-蛋白质复合物,B项错误。DNA分子复制时,需要DNA聚合酶的参与,DNA会与DNA聚合酶形成DNA-蛋白质复合物,C项正确。若复合物中正进行RNA的合成,该过程可能是转录,此时RNA聚合酶与DNA形成DNA-蛋白质复合物,D项正确。 2.D [解析] 引物一般是一小段核苷酸序列,A项错误。真核细胞内 DNA 和 RNA 的合成主要在细胞核内进行,在线粒体和叶绿体中也能完成,B项错误。肺炎双球菌体外转化实验证实了DNA是遗传物质,不能证实RNA是遗传物质,C项错误。原核细胞和真核细胞中基因表达出蛋白质都需要经过转录和翻译过程,都有 DNA 和 RNA 的参与,D项正确。 3.D [解析] 由于A与T互补,C与G互补,故(A+C)/(T+G)=1,A项错误。A和T间有2个氢键,G和C间有3个氢键,(A+T)/(G+C)的值大,说明A和T数目多,双链DNA分子的稳定性低,B项错误。两个比值相同时,这个DNA也可能是单链,C项错误。经半保留复制得到的DNA分子,A与T、C与G分别互补且数目相等,D项正确。 【2020预测】 1.A [解析] DNA分子由两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构,每一条链有1个游离的磷酸基团,所以复制后产生的两个子代DNA分子共含有4个游离的磷酸基团,A正确;某DNA分子内胞嘧啶占25%,则每条单链上的胞嘧啶占0~50%,B错误;DNA分子中碱基的特定的排列顺序构成了每一个DNA分子的特异性,C错误;DNA的一条单链上相邻碱基之间以“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接,D错误。 2.C [解析] DNA复制的显著特点是边解旋边复制,其中酶①为解旋酶,打开双螺旋,酶②为DNA聚合酶,催化合成新的DNA链。复制结果是一个DNA变成两个子代DNA,分别位于同一条染色体的两条姐妹染色单体上,在有丝分裂后期、减数第二次分裂后期随染色单体分开而分开。由于DNA是半保留复制,因而在15N培养液中复制3次后,含15N的DNA占100%,故选C项。查看更多