核心素養(yǎng)——提考能生命觀念DNA的結(jié)構(gòu)決定其功能，理解生命的延續(xù)和發(fā)展科學(xué)思維建立DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型、闡明DNA復(fù)制過程，培養(yǎng)歸納與概括、邏輯分析能力科學(xué)探究探究DNA的半保留復(fù)制，培養(yǎng)實驗設(shè)計與結(jié)果分析能力第17講DNA分子的結(jié)構(gòu)、復(fù)制及基因的本質(zhì)內(nèi)容比較——知考向內(nèi)容要求1.概述DNA分子的結(jié)構(gòu)及主要特點2.概述DNA分子通過半保留方式進(jìn)行復(fù)制3.概述基因的概念與舊教材對比增：①DNA的結(jié)構(gòu)模式圖中標(biāo)明了五碳糖的碳原子位數(shù)及DNA兩條鏈的方向；②DNA全保留復(fù)制的觀點。改：①DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)不再是選學(xué)內(nèi)容；②基因的概念。刪：小鼠肥胖與基因相關(guān)的實例?？死锟撕臀稚惶m克林沃森、克里克威爾金斯查哥夫閱讀課本P48-49，了解科學(xué)史（3分鐘）1.DNA分子的結(jié)構(gòu)層次（基本組成單位：脫氧核糖核苷酸）

考點1：DNA分子的結(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。（3）兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對

。并且堿基配對遵循堿基互補配對原則:A與T配對(兩個氫鍵)、G與C配對(三個氫鍵)。1.DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)(1)DNA由兩條單鏈組成,這兩條鏈按反向平行的方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)(P50,5‘-端到3’-端)CTTGACG5’5’3’3’磷酸二酯鍵A..........腺嘌呤脫氧核苷酸氫鍵堿基對游離的磷酸基團（1）AT之間2個氫鍵，GC之間3個氫鍵反向平行（2）一個DNA分子中含有兩個游離的磷酸基團(2)DNA分子的特性①穩(wěn)定性:DNA分子中磷酸和脫氧核糖交替連接的方式不變,兩條鏈間堿基互補配對的方式不變。②多樣性:不同的DNA分子中脫氧核苷酸數(shù)目不同,排列順序多種多樣。③特異性:每種DNA分子都有區(qū)別于其他DNA的特定的堿基對排列順序,代表了特定的遺傳信息?！咎骄繉嵺`】1、DNA只含有4種脫氧核苷酸，它為什么能夠儲存足夠量的遺傳信息？2、DNA是如何維系它的遺傳穩(wěn)定性？DNA雖然只有4種脫氧核苷酸，但是堿基的排列順序是千變?nèi)f化的。堿基排列順序的千變?nèi)f化，使DNA儲存了大量的遺傳信息?？緿NA堿基對之間的氫鍵維系兩條鏈的偶聯(lián)【老題重做】在搭建DNA分子模型的實驗中，若有4種堿基塑料片共20個，其中4個C，6個G，3個A，7個T，脫氧核糖和磷酸之間的連接物14個，脫氧核糖塑料片40個，磷酸塑料片100個，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(D)A.能搭建出20個脫氧核苷酸B.所搭建的DNA分子片段最長為7個堿基對C.能搭建出410種不同的DNA分子模型D.能搭建出一個4個堿基對的DNA分子片段【典例1】某同學(xué)利用不同形狀的硬紙片、訂書釘制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，成品中共有50個堿基對，其中堿基A為12個，相互連接的所有化學(xué)鍵均用訂書釘代替。下列相關(guān)敘述錯誤的是（

D

）

A.需要準(zhǔn)備六種形狀的硬紙片，代表DNA的六種成分

B.構(gòu)建DNA的100個脫氧核苷酸，需要200個訂書釘

C.DNA分子中A、T之間的訂書釘數(shù)比C、G之間的少90個

D.DNA單鏈中每個脫氧核糖均連接兩個磷酸、一個含氮堿基畫出圖中曲線①雙鏈DNA中，嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù)相等：考點2：堿基互補配對原則應(yīng)用A=T,G=C②雙鏈DNA中，非互補堿基之和相等，且非互補堿基之和占所有堿基總數(shù)的一半A+T/G+C不是定值，體現(xiàn)了DNA分子的特異性A+G=T+C或A+C=T+G互補堿基之和所占比例是否為定值？例題1、某雙鏈DNA分子中，G占23%，求A占多少？③雙鏈DNA分子互補堿基之和所占比例與任何一條單鏈中互補堿基之和所占比例相等(補則等)A

1T2T1A2G

1C2C1G

2DNA雙鏈

（A+T）/（A+T+C+G）=m，則（A1+T1）/（A1+T1+C1+G1）=（A2+T2）/（A2+T2+C2+G2）=m（G+C）/（A+T+C+G）=n，則(G1+C1)/(A1+T1+C1+G1)=(G2+C2)/(A2+T2+C2+G2)=n

例題2、某雙鏈DNA分子中，A與T之和占整個DNA堿基總數(shù)的54%，其中一條鏈上G占該鏈堿基總數(shù)的22%。求另一條鏈上G占其所在鏈堿基總數(shù)的百分含量。24%

④雙鏈DNA分子中，非互補堿基之和比值在兩條互補單鏈中互為倒數(shù)（不補則倒）A1+G1T1+C1=aT2+C2A2

+G2=1/a

例題4、在DNA的一個單鏈中，A+G/T+C=0.4，上述比例在其互補鏈和整個DNA分子中分別是多少？2.51;A

1T2T1A2G

1C2C1G

2DNA雙鏈A

1T2T1A2G

1C2C1G

2DNA雙鏈例5：某雙鏈DNA分子中，A占整個DNA堿基總數(shù)的27%，其中一條鏈上A占該鏈堿基總數(shù)的22%。求另一條鏈上A占其所在鏈堿基總數(shù)的百分含量。⑤一種堿基在兩條鏈中所占的比例等于這種堿基在每條單鏈中所占的比例之和的一半32%畫出圖中曲線反饋練習(xí)：如圖表示有關(guān)DNA分子中的部分關(guān)系，下列判斷正確的是(

)A.若x、y分別表示DNA兩條互補鏈中(A＋G)/(T＋C)的值，則符合甲曲線變化B.若x、y分別表示DNA兩條互補鏈中(G＋T)/(A＋C)的值，則符合甲曲線變化C.若x、y分別表示DNA兩條互補鏈中(A＋T)/(G＋C)的值，則符合乙曲線變化D.若x、y分別表示DNA一條鏈和整個DNA中嘌呤/嘧啶的值，則符合乙曲線變化C課后習(xí)題：P52考點3：DNA分子的復(fù)制(1)DNA復(fù)制的假說與證據(jù)①沃森和克里克的假說:半保留

復(fù)制。②實驗材料?

實驗方法?1958年，梅塞爾森，斯塔爾（P54）大腸桿菌同位素標(biāo)記技術(shù)、密度梯度離心技術(shù)②全保留復(fù)制①半保留復(fù)制重帶中帶輕帶中帶重帶重帶輕帶重帶輕帶理論推理：

彌散復(fù)制：子代DNA的每一條鏈都是由親本鏈的片斷與新合成的片斷隨機拼接而成②全保留復(fù)制①半保留復(fù)制重帶中帶輕帶中帶重帶重帶輕帶重帶輕帶理論推理：③彌散復(fù)制？實驗結(jié)果：【典例】(不定項)(2023·山東滕州期中)1958年，科學(xué)家運用同位素標(biāo)記技術(shù)設(shè)計了DNA復(fù)制的實驗，實驗的培養(yǎng)條件與方法：(1)在含15N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)若干代，使DNA均被15N標(biāo)記，離心結(jié)果如圖中的甲；(2)轉(zhuǎn)至14N的培養(yǎng)基培養(yǎng)，每20分鐘繁殖一代；(3)取出每代大腸桿菌的DNA樣本，離心。圖中的乙、丙、丁是某學(xué)生畫的結(jié)果示意圖。下列有關(guān)推論，正確的是(

)CDA.出現(xiàn)丁的結(jié)果需要60分鐘B.乙是轉(zhuǎn)入14N培養(yǎng)基中繁殖一代的結(jié)果C.轉(zhuǎn)入培養(yǎng)基中繁殖三代后全部DNA均含有14ND.丙結(jié)果出現(xiàn)后，將此時的DNA熱變性后離心分析可得出半保留復(fù)制的結(jié)論(2)DNA的復(fù)制過程（P55）概念以親代DNA為模板合成子代DNA的過程時期間期過程解旋→合成子鏈→子鏈延伸→親子鏈復(fù)旋條件模板:親代DNA的兩條鏈;原料:4種游離的脫氧核苷酸

;能量:ATP

釋放的能量;酶:解旋酶

和DNA聚合酶

結(jié)果1個DNA復(fù)制形成2個完全相同

的DNA特點邊解旋邊復(fù)制,半保留復(fù)制精確復(fù)制

獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)提供模板;堿基互補配對原則意義將遺傳信息從親代傳給子代,從而保持了遺傳信息的連續(xù)性(2)DNA的復(fù)制過程（P55）DNA分子復(fù)制的相關(guān)計算規(guī)律DNA復(fù)制為半保留復(fù)制，若將親代DNA分子(15N)放入14N的培養(yǎng)基中，復(fù)制n代，其結(jié)果分析如下：(1)子代DNA分子數(shù)：①含有15N鏈的DNA分子數(shù)為

2個。②只含15N鏈的DNA分子數(shù)為

0個。③不含15N鏈的DNA分子數(shù)為

2n-2

個。④含14N鏈的DNA分子數(shù)有

2n個。(2)子代脫氧核苷酸鏈數(shù)：①親代脫氧核苷酸鏈數(shù)為

2條。②新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)為

2n+1-2

條。(3)消耗的脫氧核苷酸數(shù)：①若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，連續(xù)n次復(fù)制，需要消耗該脫氧核苷酸數(shù)為

m·(2n－1)

個；②第n次復(fù)制，所需該脫氧核苷酸數(shù)＝

m·2n－1

?！镜淅坑?5N標(biāo)記含有100個堿基對的DNA分子，其中有胞嘧啶60個，該DNA分子在含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制四次。其中結(jié)果不可能的是（

B

）A．含有15N的DNA分子占1/8B．含有的14N的DNA分子占7/8C．復(fù)制過程中需游離的腺嘌呤脫氧核苷酸600個D．復(fù)制結(jié)果共產(chǎn)生16個DNA分子考點4：基因的本質(zhì)(1)染色體、DNA、基因和脫氧核苷酸的關(guān)系

基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段(2)基因與堿基的關(guān)系遺傳信息蘊藏在4種堿基

的排列順序中,構(gòu)成基因的堿基數(shù)小于

(填“大于”“小于”或“等于”)DNA分子的堿基總數(shù)。

遺傳信息蘊藏在4種堿基的排列順序之中；堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA的多樣性，而堿基特定的排列順序，又構(gòu)成了每個DNA分子的特異性；DNA的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。DNA上分布著許多個基因，基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。（P59）原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)(補充內(nèi)容）非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游一段有特殊序列結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的上游，緊挨轉(zhuǎn)錄的起始位點，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終表達(dá)出人類需要的蛋白質(zhì)（P80），應(yīng)用--乳腺生物反應(yīng)器（P90）啟動子終止子①不編碼蛋白質(zhì)：編碼蛋白質(zhì)

,連續(xù)不間斷編碼區(qū)非編碼區(qū)原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)②調(diào)控遺傳信息表達(dá)(是否表達(dá)，表達(dá)多少次，何時開始表達(dá)),上游有啟動子，下游有終止子啟動子真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)（補充內(nèi)容）編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)與RNA聚合酶結(jié)合位點內(nèi)含子外顯子啟動子終止子編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)外顯子：能編碼蛋白質(zhì)的序列內(nèi)含子：在mRNA加工過程中被剪切掉，故成熟mRNA上無內(nèi)含子編碼序列：有調(diào)控作用,上游有啟動子，下游有終止子非編碼序列：包括非編碼區(qū)和內(nèi)含子原核細(xì)胞真核細(xì)胞不同點編碼區(qū)是連續(xù)的編碼區(qū)是間隔的、不連續(xù)的相同點都由能夠編碼蛋白質(zhì)的編碼區(qū)和具有調(diào)控作用的非編碼區(qū)組成的原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)比較A.可判斷該致病基因位于X染色體上B.可選擇極體1或極體2用于基因分析C.自然生育患該病子女的概率是25%D.在獲能溶液中精子入卵的時期是③【典例】一位患有單基因顯性遺傳病的婦女(其父親與丈夫表型正常)想生育一個健康的孩子。醫(yī)生建議對極體進(jìn)行基因分析，篩選出不含該致病基因的卵細(xì)胞，采用試管嬰兒技術(shù)輔助生育后代，技術(shù)流程示意圖如下。下列敘述正確的是(B)單細(xì)胞基因組測序DNA分子雜交技術(shù)1.分子大小相同、堿基含量相同的核酸分子所攜帶的遺傳信息一定相

同

(×

)2.DNA分子中的每個磷酸均連接著一個脫氧核糖和一個堿基

(×

)3.DNA分子一條鏈上的相鄰堿基通過磷酸—脫氧核糖—磷酸相連(×

)4.DNA復(fù)制遵循堿基互補配對原則,新合成的DNA分子中兩條鏈均是

新合成的

(×

)5.單個脫氧核苷酸在DNA酶的作用下連接合成新的子鏈

(×

)6.DNA分子復(fù)制時解旋酶與DNA聚合酶不能同時發(fā)揮作用(×

)7.真核細(xì)胞的基因只存在于細(xì)胞核中,而核酸并非僅存在細(xì)胞核中(×

)8.DNA的初步水解產(chǎn)物是脫氧核苷酸,徹底水解產(chǎn)物是磷酸、脫氧核糖和含氮堿基。(√

)（1）氫鍵如何斷裂？如何形成？DNA聚合酶，RNA聚合酶，DNA連接酶均可形成磷酸二酯鍵；DNA酶，RNA酶，限制性內(nèi)切核酸酶均可斷裂磷酸二酯鍵（2）磷酸二酯鍵:哪些酶可以形成磷酸二酯鍵？哪些酶可以斷裂磷酸二酯鍵？【思維拓展】解旋酶，加熱可斷裂氫鍵；氫鍵自動形成考向一考查DNA分子結(jié)構(gòu)1.(2023河北定州考試)如圖表示一個DNA分子的片段,下列有關(guān)表述正

確的是

(