第六單元　第26課時(shí)　DNA的結(jié)構(gòu)、復(fù)制和基因的本質(zhì)

第26課時(shí)DNA的結(jié)構(gòu)、復(fù)制和基因的本質(zhì)課標(biāo)要求1.概述DNA分子是由4種脫氧核苷酸構(gòu)成的，通常由兩條堿基互補(bǔ)配對(duì)的反向平行長(zhǎng)鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)，堿基的排列順序編碼了遺傳信息。2.概述DNA分子通過(guò)半保留方式進(jìn)行復(fù)制。考情分析1.DNA結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建2022·重慶·T42022·廣東·T52021·廣東·T52.DNA結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)與計(jì)算2024·河北·T52022·廣東·T122021·北京·T43.DNA復(fù)制過(guò)程及計(jì)算2023·北京·T212023·山東·T52022·海南·T112021·海南·T62021·遼寧·T44.DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂2021·山東·T5考點(diǎn)一DNA分子的結(jié)構(gòu)與基因的本質(zhì)1．DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建(1)構(gòu)建者：______________。(2)構(gòu)建過(guò)程2．DNA的結(jié)構(gòu)3．DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)_____性若DNA含有n個(gè)堿基對(duì)，則其可能有4n種堿基排列順序_____性每個(gè)DNA分子都有特定的堿基排列順序穩(wěn)定性兩條主鏈上磷酸與脫氧核糖交替排列的順序不變，堿基配對(duì)方式不變等[教材隱性知識(shí)]源于必修2P51探究·實(shí)踐：DNA只有4種脫氧核苷酸，能夠儲(chǔ)存足夠量遺傳信息的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。[歸納總結(jié)]DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的熱考點(diǎn)4．DNA中堿基數(shù)量的計(jì)算規(guī)律5．基因的本質(zhì)基因通常是有______________________。有些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，對(duì)于這些病毒而言，基因就是__________________________。6．基因與染色體、DNA、脫氧核苷酸的關(guān)系[拓展延伸]真、原核細(xì)胞基因的結(jié)構(gòu)(1)沃森和克里克用DNA衍射圖譜得出堿基配對(duì)方式(2022·廣東，5D)()(2)某同學(xué)欲制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，在制作脫氧核苷酸時(shí)，需在磷酸上連接脫氧核糖和堿基(2022·浙江6月選考，13A)()(3)制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時(shí)，鳥嘌呤與胞嘧啶之間用2個(gè)氫鍵連接物相連(2022·浙江6月選考，13B)()(4)DNA每條鏈的5′端是羥基末端(2021·遼寧，4C)()(5)雙螺旋模型的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則解釋了DNA分子具有穩(wěn)定的直徑(2022·河北·8D)()(6)某病毒具有蛋白質(zhì)外殼，其遺傳物質(zhì)的堿基含量如下所示：A占比31.2%，C占比20.8%，G占比28.0%，U占比20.0%，則該病毒復(fù)制合成的互補(bǔ)鏈中G＋C含量為51.2%(2024·河北·5A)()考向一DNA的結(jié)構(gòu)分析1．(2021·廣東，5)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的提出是二十世紀(jì)自然科學(xué)的偉大成就之一。下列研究成果中，為該模型構(gòu)建提供主要依據(jù)的是()①赫爾希和蔡斯證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)②富蘭克林等拍攝的DNA分子X(jué)射線衍射圖譜③查哥夫發(fā)現(xiàn)的DNA中嘌呤含量與嘧啶含量相等④沃森和克里克提出的DNA半保留復(fù)制機(jī)制A．①②B．②③C．③④D．①④2．(2022·廣東，12)λ噬菌體的線性雙鏈DNA兩端各有一段單鏈序列。這種噬菌體在侵染大腸桿菌后其DNA會(huì)自連環(huán)化(如圖)，該線性分子兩端能夠相連的主要原因是()A．單鏈序列脫氧核苷酸數(shù)量相等B．分子骨架同為脫氧核糖與磷酸C．單鏈序列的堿基能夠互補(bǔ)配對(duì)D．自連環(huán)化后兩條單鏈方向相同3．(2021·北京，4)酵母菌的DNA中堿基A約占32%，關(guān)于酵母菌核酸的敘述錯(cuò)誤的是()A．DNA復(fù)制后A約占32%B．DNA中C約占18%C．DNA中(A＋G)/(T＋C)＝1D．RNA中U約占32%考點(diǎn)二DNA的復(fù)制1．DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)(假說(shuō)—演繹法)2．DNA的復(fù)制(1)概念、時(shí)間、場(chǎng)所(2)過(guò)程(特點(diǎn)：____________________；半保留復(fù)制)(3)結(jié)果：一個(gè)DNA分子形成了兩個(gè)____________________的DNA分子。(4)DNA準(zhǔn)確復(fù)制3．“圖解法”分析DNA復(fù)制的相關(guān)計(jì)算(1)將DNA被15N標(biāo)記的大腸桿菌放在含有14N的培養(yǎng)液中繁殖n代，則：①子代DNA共個(gè)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(含15N的DNA分子：個(gè),只含15N的DNA分子：個(gè),含14N的DNA分子：個(gè),只含14N的DNA分子：個(gè)))②脫氧核苷酸,鏈共條eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(含15N的脫氧核苷酸鏈：條,含14N的脫氧核苷酸鏈：條))(2)DNA分子復(fù)制過(guò)程中消耗的脫氧核苷酸數(shù)①若親代的DNA分子中含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，經(jīng)過(guò)n次復(fù)制需要消耗該種脫氧核苷酸數(shù)為_(kāi)_______。②第n次復(fù)制需要消耗該種脫氧核苷酸數(shù)為_(kāi)_______。(1)DNA分子復(fù)制時(shí)，子鏈的合成過(guò)程不需要引物參與(2021·遼寧，4B)()(2)DNA聚合酶的作用是打開(kāi)DNA雙鏈(2021·遼寧，4D)()(3)DNA半保留復(fù)制是以DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型為理論基礎(chǔ)()DNA復(fù)制的拓展1．DNA的復(fù)制需要引物：DNA聚合酶不能從頭合成DNA，而只能從已存在的DNA鏈的3′端延長(zhǎng)，因此DNA復(fù)制需要引物(在細(xì)胞中是一段與模板DNA互補(bǔ)配對(duì)的短鏈RNA，PCR中的引物是DNA)。2．半不連續(xù)復(fù)制(1)據(jù)圖可知，連續(xù)復(fù)制鏈(前導(dǎo)鏈)延伸方向與解旋方向________，不連續(xù)復(fù)制鏈(后隨鏈)延伸方向與解旋方向________。(2)后隨鏈合成過(guò)程中，先合成的小片段的引物被切除，切除引物留下的空隙由后合成的相鄰片段繼續(xù)延長(zhǎng)來(lái)補(bǔ)充。各個(gè)片段由________酶將其連成一條完整的DNA子鏈。(3)切除引物后，子鏈會(huì)比母鏈短一截(如圖中連續(xù)復(fù)制鏈)，這就是端粒DNA在每次細(xì)胞分裂后縮短的原因，可由端粒酶延長(zhǎng)。3．雙向復(fù)制：絕大多數(shù)DNA采取雙向復(fù)制，少數(shù)DNA單向復(fù)制4．真核生物染色體DNA的復(fù)制特點(diǎn)5．幾種環(huán)狀DNA的復(fù)制：θ復(fù)制、D環(huán)復(fù)制、滾環(huán)復(fù)制。(1)θ復(fù)制：如大腸桿菌DNA復(fù)制，特點(diǎn)是________起點(diǎn)________向復(fù)制。(2)D環(huán)復(fù)制：如線粒體或葉綠體DNA復(fù)制，特點(diǎn)是兩條鏈復(fù)制_______________________(填“同步”或“不同步”)。(3)滾環(huán)復(fù)制：如某些噬菌體單鏈DNA、環(huán)狀質(zhì)粒的復(fù)制。考向二DNA復(fù)制過(guò)程4．(2024·鄂州聯(lián)考)如圖為環(huán)狀DNA分子的復(fù)制方式，被稱為滾環(huán)復(fù)制，其過(guò)程是先打開(kāi)其中一條單鏈a的一個(gè)磷酸二酯鍵，游離出一個(gè)3′－OH和一個(gè)5′－磷酸基團(tuán)末端，隨后，在DNA聚合酶催化下，以b鏈為模板，從a鏈的3′－OH末端加入與b鏈互補(bǔ)的脫氧核苷酸，使鏈不斷延長(zhǎng)，新合成的子鏈隨b鏈的滾動(dòng)而延伸。與此同時(shí)，以伸展的a鏈為模板，合成新的子鏈，最后合成兩個(gè)子代雙鏈分子。下列說(shuō)法正確的是()A．DNA甲需要DNA水解酶斷裂磷酸二酯鍵打開(kāi)缺口B．滾環(huán)復(fù)制中，b鏈滾動(dòng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針C．每條子鏈的合成都需要合成引物D．DNA乙和DNA丙中新合成鏈的堿基序列相同5.(2023·山東，5)將一個(gè)雙鏈DNA分子的一端固定于載玻片上，置于含有熒光標(biāo)記的脫氧核苷酸的體系中進(jìn)行復(fù)制。甲、乙和丙分別為復(fù)制過(guò)程中3個(gè)時(shí)間點(diǎn)的圖像，①和②表示新合成的單鏈，①的5′端指向解旋方向，丙為復(fù)制結(jié)束時(shí)的圖像。該DNA復(fù)制過(guò)程中可觀察到單鏈延伸暫?，F(xiàn)象，但延伸進(jìn)行時(shí)2條鏈延伸速率相等。已知復(fù)制過(guò)程中嚴(yán)格遵守堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．據(jù)圖分析，①和②延伸時(shí)均存在暫?，F(xiàn)象B．甲時(shí)①中A、T之和與②中A、T之和可能相等C．丙時(shí)①中A、T之和與②中A、T之和一定相等D．②延伸方向?yàn)?′端至3′端，其模板鏈3′端指向解旋方向6．含有100個(gè)堿基對(duì)的一個(gè)DNA分子片段，其中一條鏈的A＋T占40%，它的互補(bǔ)鏈中G與T分別占22%和18%，如果連續(xù)復(fù)制2次，則需游離的胞嘧啶脫氧核糖核苷酸數(shù)量為()A．240個(gè)B．180個(gè)C．114個(gè)D．90個(gè)1．下列關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述，正確的是()A．威爾金斯和富蘭克林根據(jù)DNA衍射圖譜的數(shù)據(jù)，推算出DNA呈螺旋結(jié)構(gòu)B．查哥夫發(fā)現(xiàn)腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量，鳥嘌呤的量等于胞嘧啶的量C．沃森和克里克最先提出了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型并最終確定雙鏈DNA分子中，磷酸和五碳糖交替連接排列在外側(cè)，構(gòu)成DNA的基本骨架D．DNA分子中磷酸基團(tuán)總數(shù)與四種堿基的總和相等E．DNA分子一條鏈上的(A＋T)/(G＋C)越大，熱穩(wěn)定性越強(qiáng)F．DNA一條鏈上相鄰的堿基以氫鍵連接G．DNA分子是由兩條核糖核苷酸長(zhǎng)鏈反向平行盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)的H．不同雙鏈DNA分子中(A＋G)與(T＋C)的比值相同I．某DNA分子中胞嘧啶占25%，則每條單鏈上的胞嘧啶占25～50%J．在DNA分子中，A＋T占?jí)A基總數(shù)的M%，那么每條鏈中的A＋T占該鏈堿基總數(shù)的M%K．若某環(huán)狀DNA片段含有2000個(gè)堿基，則該DNA同時(shí)含有2個(gè)游離的磷酸基團(tuán)L．DNA分子中特有雙螺旋結(jié)構(gòu)代表了遺傳信息M．DNA分子具有多樣性的主要原因是堿基配對(duì)方式的不同2．下列關(guān)于DNA復(fù)制的敘述，正確的是()A．細(xì)胞中DNA復(fù)制開(kāi)始時(shí)，DNA雙螺旋的解開(kāi)需要解旋酶的參與，子鏈延伸時(shí)游離的脫氧核苷酸添加到3′端B．DNA復(fù)制時(shí)將兩條鏈完全解旋后作為模板合成子鏈C．兩條子鏈合成過(guò)程所需引物的數(shù)量不同但兩條子鏈的延伸方向與復(fù)制叉的推進(jìn)方向相同D．DNA復(fù)制時(shí)可形成多個(gè)復(fù)制泡，有利于提高復(fù)制效率E．在細(xì)胞分裂前的分裂間期，可發(fā)生DNA的復(fù)制，DNA復(fù)制均在細(xì)胞核中F．脫氧核苷酸在DNA酶的作用下連接合成新的子鏈G．DNA的復(fù)制有精確的模板，通常嚴(yán)格遵守堿基互補(bǔ)配對(duì)原則H．DNA的復(fù)制過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生差錯(cuò)，這種差錯(cuò)一定能改變生物的性狀I(lǐng)．含有m個(gè)腺嘌呤的DNA分子，第n次復(fù)制需要腺嘌呤脫氧核苷酸數(shù)為m×(2n－1)個(gè)答案精析考點(diǎn)一整合1．(1)沃森和克里克(2)TC2．C、H、O、N、P4種脫氧核苷酸磷酸脫氧核糖堿基氫鍵A與T配對(duì)，G與C配對(duì)3．多樣特異教材隱性知識(shí)構(gòu)成DNA的4種脫氧核苷酸的數(shù)目成千上萬(wàn)，脫氧核苷酸的排列順序千差萬(wàn)別5．遺傳效應(yīng)的DNA片段有遺傳效應(yīng)的RNA片段6．染色體線性遺傳信息判斷正誤(1)×[沃森和克里克以DNA衍射圖譜為基礎(chǔ)推算出DNA呈螺旋結(jié)構(gòu)。](2)×[在制作脫氧核苷酸時(shí)，需在脫氧核糖上連接磷酸和堿基。](3)×[G、C之間形成3個(gè)氫鍵。](4)×[DNA每條鏈的5′端是磷酸基團(tuán)末端，3′端是羥基(－OH)末端。](5)√(6)×[根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可知，該病毒復(fù)制合成的互補(bǔ)鏈中G＋C含量與原RNA含量一致，為48.8%。]評(píng)價(jià)1．B[赫爾希和蔡斯通過(guò)噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)，證明了DNA是遺傳物質(zhì)，與構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型無(wú)關(guān)；沃森和克里克根據(jù)富蘭克林等拍攝的DNA分子X(jué)射線衍射圖譜，推算出DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu)；查哥夫發(fā)現(xiàn)的DNA中嘌呤含量與嘧啶含量相等，沃森和克里克據(jù)此推出堿基的配對(duì)方式；DNA半保留復(fù)制機(jī)制是在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型建立之后提出的。]2．C[單鏈序列脫氧核苷酸數(shù)量相等、分子骨架同為脫氧核糖與磷酸交替連接，不能決定線性DNA分子兩端能夠相連，A、B不符合題意；據(jù)圖可知，單鏈序列的堿基能夠互補(bǔ)配對(duì)，決定該線性DNA分子兩端能夠相連，C符合題意；DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪虻?，因此自連環(huán)化后兩條單鏈方向相反，D不符合題意。]3．D[DNA分子為半保留復(fù)制，復(fù)制時(shí)遵循A－T、G－C的配對(duì)原則，則DNA復(fù)制后的A約占32%，A正確；酵母菌的DNA中堿基A約占32%，則A＝T＝32%，G＝C＝(1－2×32%)÷2＝18%，B正確；DNA遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，A＝T、G＝C，則(A＋G)/(T＋C)＝1，C正確；由于RNA為單鏈結(jié)構(gòu)，且RNA是以DNA的一條單鏈為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄而來(lái)，故RNA中U不一定占32%，D錯(cuò)誤。]考點(diǎn)二整合1．同位素標(biāo)記2．(1)間期線粒體葉綠體(2)邊解旋邊復(fù)制解旋脫氧核苷酸DNA聚合酶堿基互補(bǔ)配對(duì)(3)完全相同(4)雙螺旋堿基互補(bǔ)配對(duì)遺傳信息遺傳信息3．(1)①2n202n(2n－2)②2n＋12(2n＋1－2)(2)①m·(2n－1)②m·2n－1判斷正誤(1)×[子鏈的合成過(guò)程需要引物。](2)×[解旋酶的作用是打開(kāi)DNA雙鏈。](3)√提升2．(1)相同相反(2)DNA連接4．多雙5．(1)單雙(2)不同步評(píng)價(jià)4．B[DNA甲需要特異的酶斷裂磷酸二酯鍵打開(kāi)缺口，DNA水解酶會(huì)將DNA水解，A錯(cuò)誤；由題圖可知，以環(huán)狀b鏈為模板，從a鏈的3′－OH末端加入與b鏈互補(bǔ)的脫氧核苷酸，使鏈不斷延長(zhǎng)，b鏈通過(guò)逆時(shí)針滾動(dòng)而合成新的子鏈，B正確；滾環(huán)復(fù)制前親代雙鏈DNA的一條鏈在DNA復(fù)制起點(diǎn)處被切開(kāi)，其5′端游離出來(lái)，此后開(kāi)始復(fù)制，由于DNA復(fù)制過(guò)程中子鏈在3′－OH末端開(kāi)始延伸的，結(jié)合圖示可知，滾環(huán)復(fù)制在3′－OH末端開(kāi)始以切開(kāi)的該鏈為引物向前延伸，不需要合成引物，C錯(cuò)誤；DNA乙(以b鏈為模板)和DNA丙(以a鏈為模板)中新合成鏈的堿基序列互補(bǔ)，D錯(cuò)誤。]5．D[據(jù)圖分析可知，甲時(shí)新合成的單鏈①比②短，乙時(shí)①比②長(zhǎng)，因此可以說(shuō)明①和②延伸時(shí)均存在暫?，F(xiàn)象，A正確；①和②兩條鏈中堿基是互補(bǔ)的，甲時(shí)新合成的單鏈①比②短，但②中多出的部分可能不含有A、T，因此①中A、T之和與②中A、T之和可能相等，B正確；丙時(shí)，①②等長(zhǎng)且互補(bǔ)，A、T之和相等，C正確；①和②兩條單鏈由一個(gè)雙鏈DNA分子復(fù)制而來(lái)，其中一條母鏈合成子鏈①時(shí)，①的5′端指向解旋方向，則另一條母鏈合成子鏈②時(shí)，②的延伸方向?yàn)?′端至3′端，其模板鏈5′端指向解旋方向，D錯(cuò)誤。]6．B[分析題意可知，該DNA片段含有100個(gè)堿基對(duì)，即每條鏈含有100個(gè)堿基，其中一條鏈(設(shè)為1鏈)的A＋T占40%，即A1＋T1＝40(個(gè))，則C1＋G1＝60(個(gè))；互補(bǔ)鏈(設(shè)為2鏈)中G與T分別占22%和18%，即G2＝22，T2＝18，可知C1＝22，則G1＝60－22＝38＝C2，故該DNA片段中C＝22＋38＝60(個(gè))。已知DNA復(fù)制了2次，則DNA分子的個(gè)數(shù)為22＝4(個(gè))，4個(gè)DNA分子中共有胞嘧啶脫氧核糖核苷酸的數(shù)量為4×60＝240(個(gè))，原DNA片段中有60個(gè)胞嘧啶脫氧核糖核苷酸，則需要游