8.2DNA的結(jié)構(gòu)、復(fù)制及基因的本質(zhì)課標(biāo)要求素養(yǎng)目標(biāo)1.概述DNA分子是由四種脫氧核苷酸構(gòu)成，通常由兩條堿基互補配對的反向平行長鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，堿基的排列順序編碼了遺傳信息。2.概述DNA分子通過半保留方式進(jìn)行復(fù)制。3.制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型結(jié)合DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，闡明DNA分子作為遺傳物質(zhì)所具有的特征，以及通過復(fù)制過程傳遞遺傳信息(生命觀念、科學(xué)思維)一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建20世紀(jì)初1951-195219521951年DNA的結(jié)構(gòu)單位：四種脫氧核苷酸沃森和克里克推算出DNA呈螺旋結(jié)構(gòu)，嘗試建構(gòu)模型：雙螺旋、三螺旋物理模型X射線衍射技術(shù)威爾金斯和富蘭克林提供的DNA衍射圖譜查哥夫在DNA中，腺嘌呤（A）=胸腺嘧啶（T），鳥嘌呤（G）=胞嘧啶（C）二、DNA的分子結(jié)構(gòu)元素基本單位平面結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)C、H、O、N、P思考：脫氧核苷酸如何形成脫氧核苷酸鏈？模型建構(gòu):一條脫氧核苷酸鏈5'C3'5'T3'A3'5’3'，5'-磷酸二酯鍵ATGC簡圖5’3'5'G3'OOHHH2O磷酸二酯鍵1’2’3’4’5’ATATTAGGGCCATC(1)由2條單鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)5′3′3′5′(2)外側(cè)：脫氧核糖和磷酸交替連接，構(gòu)成基本骨架；

內(nèi)側(cè)：堿基磷酸二酯鍵氫鍵(3)堿基互補配對原則兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接形成堿基對，且A只和T配對、G只和G配對，堿基之間的一一對應(yīng)的關(guān)系，就叫作堿基互補配對原則思考：DNA初步水解產(chǎn)物是什么？徹底水解的產(chǎn)物又是什么？DNA的結(jié)構(gòu)特性1.多樣性：2.特異性：3.穩(wěn)定性：在生物體內(nèi)，一個最短DNA分子也大約有n個堿基對，堿基對有：A—T、T—A、G—C、C—G。計算DNA分子有多少種？4n每個DNA分子都有特定的堿基排列順序。多樣性使得DNA能攜帶大量不同的遺傳信息特異性確保了不同個體的性狀具明顯的差異穩(wěn)定性以及嚴(yán)格的堿基互補配對原則確保了遺傳的精確和穩(wěn)定拓展DNA中的堿基數(shù)量的計算規(guī)律1.某同學(xué)想制作一段具有10對堿基對的DNA片段模型，他在準(zhǔn)備材料時至少需要：(1)代表磷酸的球形塑料片幾個？(2)代表四種堿基的長方形塑料片幾個？(3)代表脫氧核糖的五邊形塑料片幾個？(4)組裝出的脫氧核苷酸有幾個？(5)可組裝出幾種該DNA片段模型？20202041020【訓(xùn)練1】圖所示為DNA的結(jié)構(gòu)示意圖，對該圖的正確描述是()

A.②和③相間排列，構(gòu)成了DNA的基本骨架

B.①②③構(gòu)成一個胞嘧啶脫氧核苷酸C.④所指堿基占的比例越大，DNA越穩(wěn)

D.DNA中⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、TD【訓(xùn)練2】下列關(guān)于雙鏈DNA的敘述，錯誤的是（）A.一條鏈中A和T的數(shù)量相等，則互補鏈中A和T的數(shù)量也相等B.

一條鏈中G為C的2倍，則互補鏈中G為C的1/2C.

一條鏈中C∶T＝1∶2，則互補鏈中G∶A＝2∶1D.

一條鏈中A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，則互補鏈中A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3C(1)

一個雙鏈DNA分子中，嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)，

各占全部堿基數(shù)的一半在雙鏈DNA分子中：∵A=TG=C∴A+G=T+C也可寫成：A+G/(A+G+C+T)=T+C/(A+G+C+T)=A+GT+CT+GA+C=1A+CT+GT+CA+G===50%在DNA雙鏈中，任意兩個非互補堿基之和比值為1。注意：一個雙鏈DNA分子中，A+T與C+G不一定相等，而且一般都不相等?！居?xùn)練2】在一個DNA分子中，腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占全部堿基的42%，若其中一條鏈的胞嘧啶占該鏈堿基總數(shù)的24%，胸腺嘧啶占30%，則在其互補鏈上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分別占（）A.12%和34%

B.21%和24%C.34%和12%

D.58%和30%A(2)雙鏈DNA分子中，互補堿基之和的比值在兩條鏈中和整個DNA分子中相等。若=m∵A1

=T2、T1

=A2、G1

=C2、C1

=G2A1+T1G1+C1A1+T1G1+C1則==mT2+A2C2+G2A1+T1G1+C1===mA2+T2G2+C2A+TG+C(3)在雙鏈DNA分子的兩條互補鏈中，非互補堿基之和的比例__________。互為倒數(shù)A1+G1T1+C1在一條鏈中，=mA1+G1T1+C1則=m=T2+C2A2+G2A2+G2T2+C2在互補鏈中，=1/m三、基因的本質(zhì)（1）基因-DNA-染色體的關(guān)系一個或兩個

有遺傳效應(yīng)的DNA片段核苷酸排列順序三、基因的本質(zhì)通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。有些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，對這類病毒而言，基因就是有遺傳效應(yīng)的RNA片段。遺傳效應(yīng)：指具有復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、重組、突變及調(diào)控等功能基因的功能基因中脫氧核苷酸的排列順序就代表著遺傳信息，而基因中脫氧核苷酸的排列順序又導(dǎo)致了控制不同性狀的基因之間的差別。歸根到底，生物性狀的遺傳就是基因通過四種脫氧核苷酸的序列來傳遞和表達(dá)信息的?；蚴巧矬w遺傳的功能單位和結(jié)構(gòu)單位下圖為果蠅某一條染色體上的幾個基因示意圖，下列有關(guān)敘述正確的是（

）A.R基因中的全部脫氧核苷酸序列都能編碼蛋白質(zhì)B.R、S、N、O互為非等位基因C.果蠅的每個基因都是由成百上千個核糖核苷酸組成的D.每個基因中有一個堿基對的替換，都會引起生物性狀的改變B拓展基因的結(jié)構(gòu)RNA聚合酶是由多個肽鏈構(gòu)成的蛋白質(zhì)，能識別并與調(diào)控序列中的結(jié)合位點結(jié)合,催化轉(zhuǎn)錄形成RNA。四、DNA的復(fù)制1、DNA復(fù)制的推測——假說-演繹法提出問題DNA以什么方式復(fù)制？提出假說半保留復(fù)制全保留復(fù)制彌散復(fù)制演繹推理關(guān)鍵思路：通過實驗區(qū)分親代和子代的DNA科學(xué)方法：同位素標(biāo)記法、密度梯度離心法1958年，美國生物學(xué)家梅塞爾森和斯塔爾F1:F2:驗證假說得出結(jié)論證明DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制2、DNA的復(fù)制的過程有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期（2）時間：（3）場所:真核生物：（1）概念：原核生物：（主要）細(xì)胞核

線粒體和葉綠體擬核、細(xì)胞質(zhì)（質(zhì)粒）解旋酶1）模板（DNA的兩條鏈）（4）條件：2）能量（ATP）3）4種脫氧核苷酸（5）酶：DNA聚合酶DNA連接酶以親代DNA的為模板合成子代DNA的過程1.解旋解旋酶在解旋酶的作用下，雙鏈螺旋的DNA打開氫鍵，解開成為兩條單鏈，每條單鏈均作為模板合成新的DNA。2.合成DNA聚合酶以兩條母鏈為模板，4種脫氧核苷酸為原料，按堿基互補配對原則合成為兩條新的子鏈。母鏈(模板鏈)子鏈(新合成的鏈)四種脫氧核苷酸3.復(fù)旋一條母鏈和一條子鏈盤繞成為一個新的DNA分子。3’3’5’3’5’5’3’5’（6）過程:（7）復(fù)制中形成的化學(xué)鍵：氫鍵、磷酸二酯鍵（8）特點：（9）準(zhǔn)確復(fù)制的原因：

①DNA分子獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)提供了精確的模板。②通過堿基互補配對保證了復(fù)制的準(zhǔn)確進(jìn)行。（10）意義：將遺傳信息從親代傳給子代，保持了遺傳信息的連續(xù)性。①半保留復(fù)制②邊解旋邊復(fù)制③半不連續(xù)復(fù)制一個親代DNA連續(xù)復(fù)制n次后，則：（1）子代DNA分子數(shù)：

。2n個①含15N的DNA分子始終是

。2個②含14N的DNA分子有

，只含

14N的DNA分子有

個。2n個（2n－2）（2）子代DNA分子總鏈數(shù)：

。2n×2＝2n＋1條①含15N的鏈?zhǔn)冀K是

條，含14N的鏈數(shù)是

條。2（2n＋1－2）3、DNA復(fù)制的相關(guān)計算3、DNA復(fù)制的相關(guān)計算①連續(xù)復(fù)制n次，產(chǎn)生的子代DNA分子數(shù)目是__個，其中含有母鏈的DNA分子始終只有

個；②連續(xù)復(fù)制n次，需要消耗某種脫氧核苷酸數(shù)為

:可表示為：m×(2n－1)；③第n次復(fù)制，需要消耗某種脫氧核苷酸數(shù)為_______________________________________可表示為：m×(2n÷2)；2n2某種脫氧核苷酸個數(shù)×新增的DNA分子數(shù)，某種脫氧核苷酸個數(shù)×新增的DNA分子數(shù)，1、下列關(guān)于細(xì)胞核中DNA復(fù)

制的敘述，錯誤的是

（）A.DNA復(fù)制發(fā)生在細(xì)胞分裂前的間期B.DNA復(fù)制的方式為半保留復(fù)制C.DNA復(fù)制過程需要核糖核苷酸、酶和ATP等D.DNA復(fù)制過程中，解旋和復(fù)制是同時進(jìn)行的真題體驗C2、含有100個堿基對的一個DNA分子片段，其中一條鏈的A＋T占40%，它的互補鏈中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

B.180個

C.114個D.90個B3、酵母菌的DNA中堿基A約占32%，關(guān)于酵母菌核酸的敘述錯誤的是（）。DNA復(fù)制后A約占32%DNA中C約占18%DNA中(A+G)/(T+C)=1RNA中U約占32%D4、(2021·衡水中學(xué)四調(diào))一個雙鏈均被32P標(biāo)記的DNA由5000個堿基對組成，其中腺嘌呤占20%，將其置于只含31P的環(huán)境中復(fù)制3次。下列敘述不正確的是()A．DNA復(fù)制是一個邊解旋邊復(fù)制的過程B．第三次復(fù)制需要2.1×104個游離的胞嘧啶脫氧核苷酸C．子代DNA分子中含32P的單鏈與含31P的單鏈之比為1∶7D．子代DNA分子中含32P與含31P的分子數(shù)之比為1∶4B拓展：DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂中染色體標(biāo)記問題1．DNA分子半保留復(fù)制圖像及解讀2．進(jìn)行有絲分裂的細(xì)胞在細(xì)胞增殖過程中核DNA和染色體的標(biāo)記情況分析DNA復(fù)制一次細(xì)胞分裂一次。如圖為連續(xù)分裂兩次的過程圖(以一條染色體為例)。由圖可以看出，第一次有絲分裂形成的兩個子細(xì)胞中所有核DNA分子均由一條親代DNA鏈和一條子鏈組成；第二次有絲分裂后最終形成的子細(xì)胞中含親代DNA鏈的染色體條數(shù)是0～2n(以體細(xì)胞染色體數(shù)為2n為例)。3．進(jìn)行減數(shù)分裂的細(xì)胞在分裂過程中核DNA和染色體的標(biāo)記情況分析在進(jìn)行減數(shù)分裂之前，DNA復(fù)制一次，減數(shù)分裂過程中細(xì)胞連續(xù)分裂兩次。如圖是一次減數(shù)分裂的結(jié)果(以一對同源染色體為例)由圖可以看出，減數(shù)分裂過程中細(xì)胞雖然連續(xù)分裂兩次，但DNA只復(fù)制一次，所以四個子細(xì)胞中所有核DNA分子均由一條親代DNA鏈和一條利用原料合成的子鏈組成?？枷?考查有絲分裂的細(xì)胞標(biāo)記情況分析例題1.用32P標(biāo)記某植物體細(xì)胞(含12條染色體)的DNA分子雙鏈，再將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)入不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在第二次細(xì)胞分裂的中期一個細(xì)胞中染色體攜帶32P標(biāo)記的情況是()A．帶有32P標(biāo)記的DNA分子數(shù)與染色體數(shù)相同B．帶有32P標(biāo)記的染色體有6條C．每條染色體的兩條姐