第17講DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制、

基因的本質(zhì)

高三生物備課組鄭雅莉1.DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)(Ⅱ)2.DNA分子的復(fù)制(Ⅱ)3.基因的概念(Ⅱ)考點(diǎn)一.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建已經(jīng)認(rèn)識(shí)到：DNA是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長(zhǎng)鏈，這四種脫氧核苷酸分別含有A、T、G、C四種堿基。威爾金斯和富蘭克林提供DNA衍射圖譜推算嘗試DNA呈螺旋結(jié)構(gòu)搭建了多種的雙螺旋和三螺旋結(jié)構(gòu)模型，但都被否定了磷酸-脫氧核糖骨架排列在雙螺旋的外部，堿基在雙螺旋內(nèi)部，且A與T配對(duì)，G與C配對(duì)，DNA兩條鏈的方向是相反的。查哥夫提供信息：在DNA中，A等于T，G等于C構(gòu)建能力訓(xùn)練1、(2021·廣東卷，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.①② B.②③ C.③④ D.①④B能力訓(xùn)練2、關(guān)于遺傳物質(zhì)DNA的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，敘述錯(cuò)誤的是（）A．摩爾根依據(jù)果蠅雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果首次推理出基因位于染色體上B．孟德?tīng)柮枋龅摹斑z傳因子”與格里菲思提出的“轉(zhuǎn)化因子”化學(xué)本質(zhì)相同C．肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體浸染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)均采用了能區(qū)分DNA和蛋白質(zhì)的技術(shù)D．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3、下列關(guān)于遺傳學(xué)史上重要探究活動(dòng)的敘述，錯(cuò)誤的是（

）A．孟德?tīng)栍媒y(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)了遺傳規(guī)律B．摩爾根等基于性狀與性別的關(guān)聯(lián)證明基因在染色體上C．赫爾希和蔡斯用對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明DNA是遺傳物質(zhì)D．沃森和克里克用DNA衍射圖譜得出堿基配對(duì)方式CD考點(diǎn)二DNA分子的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)CHONP磷酸脫氧核糖含氮堿基四種脫氧核苷酸AGCTAGCTDNA雙鏈平面DNA雙螺旋物理模型:

.沃森和克里克AGCTTCGA基本組成元素:_____________________等↓基本組成物質(zhì):磷酸、___________、_________↓基本組成單位:________________↓聚合DNA單鏈:脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈↓兩條DNA雙鏈:DNA________結(jié)構(gòu)。C,H,O,N,P脫氧核糖含氮堿基脫氧核糖核苷酸雙螺旋脫氧核糖CHO＋P磷酸＋N堿基元素小分子基本單位(單體)

DNA平面結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)脫氧核苷酸脫氧核苷酸鏈脫水縮合3，5-磷酸二酯鍵OHH

2、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)

1、DNA的結(jié)構(gòu)層次（1）DNA是由兩條單鏈組成的，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。（2）DNA中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側(cè)。（3）兩條鏈上的堿基通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì)，并且堿基配對(duì)具有一定的規(guī)律：A與T配對(duì)、G與C配對(duì)。堿基之間氫鍵數(shù):AT；G

C氫鍵提高DNA的熱穩(wěn)定性1．一個(gè)雙鏈DNA分子片段中有幾個(gè)游離的磷酸基團(tuán)，位置如何？2．雙鏈DNA中堿基之間是如何連接的？

一條鏈上的脫氧核苷酸之間又是如何連接的？APCPTPGPTPAPGPCP氫鍵

2個(gè)，分別位于DNA分子的兩端。

①通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì)，

②通過(guò)“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”相連的。3．DNA初步水解的產(chǎn)物和徹底水解的產(chǎn)物分別是什么？5．解旋酶作用于圖中哪個(gè)部位？限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶作用于圖中哪個(gè)部位？初步水解的產(chǎn)物是4種脫氧核苷酸，徹底水解的產(chǎn)物是磷酸、脫氧核糖和4種含氮堿基。※深度思考Where?RNA分子?1個(gè)磷酸二酯鍵4.DNA分子中所有的脫氧核糖都連接著2個(gè)磷酸基團(tuán)。錯(cuò)！線粒體、葉綠體、擬核處DNA有___個(gè)游離的磷酸基團(tuán)

（DNA為裸露的環(huán)狀形式）一個(gè)磷酸基團(tuán)可與一個(gè)或兩個(gè)脫氧核糖相連0通過(guò)磷酸二酯鍵連接。（一個(gè)或兩個(gè)）①堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子的具n個(gè)堿基對(duì)的DNA,有

種堿基對(duì)排列順序4n前提：不知ATGC數(shù)量②堿基的特定的排列順序，又構(gòu)成了每一個(gè)DNA分子的③穩(wěn)定性：磷酸與脫氧核糖交替連接形成的基本骨架不變，堿基之間互補(bǔ)配對(duì)形成氫鍵方式不變等多樣性特異性不同的生物，堿基對(duì)的數(shù)目可能不同，堿基對(duì)的排列順序肯定不同。雙鏈結(jié)構(gòu)不容易發(fā)生變異DNA的變性：堿基對(duì)的氫鍵斷裂，雙鏈變成單鏈DNA的復(fù)性：變性DNA在適當(dāng)條件下，使兩條彼此分開(kāi)的鏈恢復(fù)到雙螺旋結(jié)構(gòu)熱變性DNA一般經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，此過(guò)程稱之為"退火"(annealing）解旋酶、RNA聚合酶、90-95℃55-60℃（1）DNA分子的特性①DNA病毒、細(xì)胞的遺傳信息：

分子中

的排列順序。②RNA病毒的遺傳信息:

分子中

的排列順序。DNA(堿基對(duì))脫氧核苷酸RNA(堿基)核糖核苷酸（3）基因：基因是有遺傳效應(yīng)的

。

①DNA病毒、細(xì)胞的基因：有遺傳效應(yīng)的

。

②RNA病毒的基因：有遺傳效應(yīng)的

。

核酸片段DNA片段RNA片段基因2間區(qū)間區(qū)基因3基因1（2）遺傳信息蘊(yùn)藏在4種堿基的排列順序之中指基因能夠轉(zhuǎn)錄成mRNA，進(jìn)而翻譯成蛋白質(zhì)，能夠控制一定的性狀磷酸+脫氧核糖+堿基脫氧核苷酸脫氧核苷酸的排列順序

是遺傳信息

許多間區(qū)基因有遺傳效應(yīng)的DNA片段是

.基因DNA

許多主要的遺傳物質(zhì)是

.DNA蛋白質(zhì)+染色體遺傳物質(zhì)的主要載體是

.染色體(1或2個(gè)DNA)脫氧核苷酸基因DNA染色體基因是決定生物性狀的基本單位DNA的基本骨架：磷酸和脫氧核糖交替磷酸雙分子層生物大分子的基本骨架：細(xì)胞骨架：蛋白質(zhì)纖維生物膜的基本骨架:碳鏈涉及到的基本骨架或基本支架有哪些？能力訓(xùn)練1、[2022·漳州一模]如圖為某雙鏈DNA(由甲鏈和乙鏈組成)的局部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，圖中數(shù)字①～⑥表示不同物質(zhì)或氫鍵。下列敘述正確的是(

)A．圖中⑤為氫鍵，且③與④可為A-T堿基對(duì)或G-C堿基對(duì)B．圖中①為腺嘌呤，②為胸腺嘧啶，①②通過(guò)氫鍵連接C．圖中⑥為磷酸基團(tuán)，此DNA片段中含有2個(gè)游離的磷酸基團(tuán)D．圖中甲鏈與乙鏈方向相反，但兩條鏈堿基排列順序相同C能力訓(xùn)練2、如圖為DNA分子的結(jié)構(gòu)示意圖，下列對(duì)該圖的描述正確的是(

)A．②和③相間排列，構(gòu)成了DNA分子的基本骨架B．該DNA片段徹底水解的產(chǎn)物有6種C．當(dāng)DNA復(fù)制時(shí)，⑨的形成需要DNA聚合酶D．④的名稱是胞嘧啶脫氧核苷酸B能力訓(xùn)練

3、某同學(xué)欲制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，已準(zhǔn)備了足夠的相關(guān)材料，下列敘述正確的是（

）A．在制作脫氧核苷酸時(shí)，需在磷酸上連接脫氧核糖和堿基B．制作模型時(shí)，鳥(niǎo)嘌呤與胞嘧啶之間用2個(gè)氫鍵連接物相連C．制成的模型中，腺嘌呤與胞嘧啶之和等于鳥(niǎo)嘌呤和胸腺嘧啶之和D．制成的模型中，磷酸和脫氧核糖交替連接位于主鏈的內(nèi)側(cè)4、在搭建DNA分子模型的實(shí)驗(yàn)中，若有4種堿基塑料片共20個(gè)，其中4個(gè)C，6個(gè)G，3個(gè)A，7個(gè)T，脫氧核糖和磷酸之間的連接物14個(gè)，脫氧核糖塑料片40個(gè)，磷酸塑料片100個(gè)，代表氫鍵的連接物若干，脫氧核糖和堿基之間的連接物若干，則（

）A．能搭建出20個(gè)脫氧核苷酸

B．所搭建的DNA分子片段最長(zhǎng)為7堿基對(duì)C．能搭建出410種不同的DNA分子模型

D．能搭建出一個(gè)4堿基對(duì)的DNA分子片段DC在雙鏈DNA中，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則：

①A=T，G=C，(兩條鏈不互補(bǔ)的堿基之和相等)（A+G）或（A+C)或(T+G)或（T+C)/（A+T+G+C）=1/2規(guī)律一：在雙鏈DNA中，任意兩個(gè)不互補(bǔ)堿基之和相等，并為堿基總數(shù)的50%（1/2）②A+G=T+C③A+C=T+G(嘌呤數(shù)=嘧啶數(shù))T+C=1

A+G④（非配對(duì)堿基之和比值為1）A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈123.利用堿基互補(bǔ)配原則的計(jì)算規(guī)律A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈12例1：某雙鏈DNA的分子中，鳥(niǎo)嘌呤的分子數(shù)占?jí)A基總數(shù)的22%，那么胸腺嘧啶的分子數(shù)占?jí)A基總數(shù)的()A、22%B、28%C、78%

D、50%B例2：雙鏈DNA的組成分析表明下列的相關(guān)比值其中有一個(gè)是可變的（）A、A/TB、（A+T）/（G+C）C、G/CD、（A+G）/（T+C）B補(bǔ)充：一個(gè)雙鏈DNA中，A+T與G+C不一定相等；若在一個(gè)生物體內(nèi)嘌呤≠嘧啶是什么原因？ATGC單鏈AUGCRNA例3：某生物鳥(niǎo)嘌呤：胞嘧啶=3:1，則該生物不可能是（）A.大腸桿菌B.流感病毒C.T2噬菌體D.人體細(xì)胞C含有單鏈，嘌呤數(shù)量一定不等于嘧啶數(shù)量嗎？存在單鏈結(jié)構(gòu)時(shí)，可能是嘌呤=嘧啶也可能是嘌呤≠嘧啶，關(guān)系不確定；若嘌呤≠嘧啶，則必然有單鏈結(jié)構(gòu)存在；A+TA+T+G+C=A2+T2+G2+C2A2+T2=A1+T1+G1+C1A1+T1=m%m%m%規(guī)律二：雙鏈DNA中互補(bǔ)堿基和與堿基總數(shù)之比，與任意一條鏈的這種比值相等。A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈12⑤（A1+T1）%=(A2+T2）%=(A+T)%A+TG+CA2+T2G2+C2A1+T1G1+C1==規(guī)律三：雙鏈DNA分子中A+T/G+C等于其中任何一條鏈的A+T/G+C。=aaa19⑥若

，則

，

A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈12例4：在雙鏈DNA分子中，G和C之和占全部堿基的48%，其中一條鏈的A占該鏈堿基總數(shù)的24%，則另一條鏈中的A占該鏈堿基總數(shù)的百分比為（）A、24%B、26%C、28%D、76%C規(guī)律四：兩互補(bǔ)鏈之間（A+G）/（T+C）互為倒數(shù)，注意：整個(gè)DNA分子中該比值為1。20⑦若b，則

。T1+C1=

A1+G1⑥⑦“補(bǔ)則等，不補(bǔ)則倒”T2+C2=

A2+G2T+C=1

A+GA1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈12例5：DNA的一個(gè)單鏈中（A+G）/（T+C）=0.4,上述比例在其互補(bǔ)單鏈和整個(gè)DNA分子中分別是（）A、0.4和0.5B、2.5和0.4C、2.5和1.0D、0.4和1.0C1/b規(guī)律五：不同生物的DNA分子中互補(bǔ)配對(duì)的堿基之和的比值不同，即(A＋T)/(G＋C)的值不同，該比值體現(xiàn)了不同生物DNA分子的特異性；不同生物的DNA的(A＋T)/(G＋C)的值一樣嗎？A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈12不一樣規(guī)律六：某堿基在雙鏈中所占的比例等于它在每條單鏈中所占比例的平均值。例6：在雙鏈DNA的一條鏈中A占22%，另一條鏈中A占24%，在整個(gè)DNA分子中，A占_____23%⑧A%=1/2(A1%+A2%)規(guī)律七：若已知A在雙鏈中所占的比例為c%，則A1在單鏈中所占的比例無(wú)法確定，但最大值為2c%，最小值為0；例7：在一個(gè)雙鏈DNA分子中A占22%，則A在其中一條單鏈中的數(shù)值能確定嗎？不能能確定范圍嗎？能確定范圍，0%≤A1≤44%；A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈12規(guī)律八：DNA分子的總氫鍵數(shù)=2(A-T堿基對(duì)數(shù))+3(G-C堿基對(duì)數(shù))例7：在某雙鏈DNA中，堿基總數(shù)為1000，其中腺嘌呤200個(gè)，則該DNA分子中有______氫鍵；1300A1T2T1A2G1C2C1G2DNA雙鏈12易錯(cuò)提醒：(1)看清單雙鏈：所求的堿基占單鏈中的比例還是雙鏈中的比例；(2)看清“個(gè)”或“對(duì)”：題干中給出的數(shù)量是多少“對(duì)”堿基還是多少“個(gè)”堿基；1.探究DNA復(fù)制的方式考點(diǎn)三DNA分子的復(fù)制DNA以什么方式復(fù)制？【作出假設(shè)】①半保留復(fù)制：(沃森和克里克提出）②全保留復(fù)制：③分散復(fù)制：Q1:若要探究復(fù)制方式，關(guān)鍵要觀察什么結(jié)果？區(qū)分母鏈和子鏈(區(qū)分親代和子代DNA)假說(shuō)演繹法【提出問(wèn)題】1.探究DNA復(fù)制的方式DNA以什么方式復(fù)制？【作出假設(shè)】①半保留復(fù)制：(沃森和克里克提出）②全保留復(fù)制：③分散復(fù)制：Q2:如何區(qū)分母鏈與子鏈？假說(shuō)演繹法【提出問(wèn)題】同位素標(biāo)記法；15N/14N標(biāo)記密度梯度離心技術(shù)DNA是全保留復(fù)制DNA半保留復(fù)制DNA分散式復(fù)制15N15N15N15N15N15N15/1514/1415/1415/1415/1415/1414N復(fù)制14N復(fù)制14N復(fù)制14N復(fù)制14N復(fù)制14N復(fù)制【演繹推理】【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】——同位素標(biāo)記法+密度梯度離心大腸桿菌在含15NH4Cl的培養(yǎng)液中生長(zhǎng)若干代轉(zhuǎn)移14NH4Cl的培養(yǎng)液中,細(xì)胞分裂一次細(xì)胞分裂兩次提取DNA，離心提取DNA，離心提取DNA，離心實(shí)驗(yàn)證明：DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制1.探究DNA復(fù)制的方式2.DNA復(fù)制的過(guò)程以親代DNA為模板合成子代DNA的過(guò)程。(2)時(shí)間：有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期。(3)場(chǎng)所：真核：細(xì)胞核(主要場(chǎng)所)、葉綠體、線粒體；原核：擬核、質(zhì)粒；病毒:宿主細(xì)胞(1)概念：酶：解旋酶作用（斷裂氫鍵）1.解旋模板酶：DNA聚合酶等2.合成子鏈3.形成子代DNA：同時(shí)進(jìn)行結(jié)果：把兩條螺旋的雙鏈解開(kāi)模板：解開(kāi)的兩條母鏈原則：堿基互補(bǔ)配對(duì)原料：游離的四種脫氧核苷酸每條新鏈與其對(duì)應(yīng)的模板鏈盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)能量：需要細(xì)胞ATP提供能量）(4)過(guò)程與條件：4.結(jié)果：1個(gè)DNA復(fù)制形成2個(gè)完全相同的DNA2.DNA復(fù)制的過(guò)程(5)特點(diǎn)：①?gòu)?fù)制方式為半保留復(fù)制；②(6)DNA分子精確復(fù)制的原因：DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的模板；通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。復(fù)制方向：

(7)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。5＇→3＇邊解旋邊復(fù)制你認(rèn)為DNA復(fù)制會(huì)百分之百準(zhǔn)確嗎？如果復(fù)制出現(xiàn)錯(cuò)誤，可能會(huì)產(chǎn)生什么影響？會(huì)出錯(cuò)，可能導(dǎo)致基因突變，引起生物體性狀的改變。DNA分子復(fù)制時(shí)不是隨機(jī)起始的，而是從特定的位點(diǎn)開(kāi)始的，這一特定的位點(diǎn)叫做復(fù)制原點(diǎn)。想想復(fù)制原點(diǎn)是含A和T多，還是G和C多？復(fù)制原點(diǎn)處的A和T特別多，相對(duì)氫鍵少，不穩(wěn)定，DNA容易解旋。3.復(fù)制原點(diǎn)(1)真核細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制的復(fù)制原點(diǎn)①多復(fù)制起點(diǎn)②雙向復(fù)制③半不連續(xù)復(fù)制意義：提高了復(fù)制速率，減少了變異的發(fā)生。3.復(fù)制原點(diǎn)圖中的復(fù)制環(huán)大小不一，因此它們的復(fù)制時(shí)間有先后，右側(cè)最早，左側(cè)最晚。3.復(fù)制原點(diǎn)(2)原核細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制的復(fù)制原點(diǎn)只有一個(gè)復(fù)制原點(diǎn)將含有

15N的DNA分子放在含有14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，復(fù)制n次，則：(1)DNA分子數(shù)：①子代DNA(含14N)分子數(shù)＝②含有親代DNA鏈的子代DNA(15N)分子數(shù)＝③不含親代鏈的子代DNA(只含14N)分子數(shù)＝2n個(gè)2個(gè)(2n－2)個(gè)(2)脫氧核苷酸鏈數(shù)：①子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)＝②親代脫氧核苷酸鏈數(shù)(15N)＝③新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)(14N)＝2n＋1條2條(2n＋1－2)條4.DNA復(fù)制過(guò)程中的相關(guān)計(jì)算①若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，經(jīng)過(guò)n次復(fù)制需要消耗該脫氧核苷酸？②第n次復(fù)制，消耗該脫氧核苷酸數(shù)？(3)消耗的脫氧核苷酸數(shù)：m(2n－1)個(gè)m·2n－1例、一個(gè)具有a個(gè)堿基對(duì)的DNA，含有b個(gè)A，該DNA完成n次復(fù)制，需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸多少個(gè)？一個(gè)DNA含有胞嘧啶脫氧核苷酸：(2a-2b)/2完成n次復(fù)制，凈增DNA：2n-1（2n-1）X(2a-2b)/2DNA復(fù)制的相關(guān)計(jì)算（3）減數(shù)分裂染色體標(biāo)記問(wèn)題3H3H3H3H

1H培養(yǎng)基3H1H

MⅠ

MⅡ100%精細(xì)胞含3H有絲分裂染色體標(biāo)記問(wèn)題3H3H3H3H

1H培養(yǎng)基3H1H第1次有裂

100%子細(xì)胞含3H

1H培養(yǎng)基第2次有裂

第2次有裂

2/4、3/4、4/4

子細(xì)胞含3H將某一核DNA被3H充分標(biāo)記的雄性動(dòng)物細(xì)胞(染色體數(shù)為2N)置于不含3H的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，并經(jīng)過(guò)連續(xù)兩次細(xì)胞分裂。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是()A．若進(jìn)行有絲分裂，則子細(xì)胞中含3H的染色體