1、第六单元遗传的物质基础1涵盖范围 本单元包括必修2第三章基因的本质DNA的发现、结构与复制和第四章基因的表达转录、翻译过程以及中心法则和基因对生物性状的控制两大部分内容。单元教学分析2考情分析 (1)考查力度：本单元在高考中所占比重较大，易与其他单元的内容相联系。(2)考查内容 两个经典实验的设计原理、材料、流程、现象及结论。碱基互补配对原则相关的计算。DNA复制的特点、条件、原料、结果、意义等。转录和翻译过程的比较。(3)考查题型：选择题考查以上各考点。简答题主要考查DNA的复制及中心法则，多以图解的形式出现。3复习指导 (1)复习线索 以“DNA的发现结构复制功能”为主线，系统复习两个经典
2、实验、DNA的结构及与RNA的比较，DNA的复制及相关计算。以“中心法则”为纽带，比较转录、翻译、DNA复制、RNA复制、逆转录过程的区别，尤其是转录、翻译与蛋白质、性状的关系。(2)复习方法 借助实验流程图和列表比较法突破两大经典实验。采用图文结合法理解记忆DNA的组成、结构。列表比较法和图文结合法理解基因的表达。第 19 课时 DNA分子的结构、复制 及基因是 有遗传效应的DNA片段 回扣基础构建网络 一、DNA分子的结构基础导学脱氧核苷酸磷酸 脱氧核糖脱氧核苷酸链双螺23 记忆窍门 借图记忆 “3”三种物质：、“4”四种碱基对应四种脱氧核苷酸 “5”五种元素：含C、H、O；一定含P；一定
3、含N 练一练(高考真题)现有四种DNA样品，根据样品中碱基的百分含量判断，最有可能来自嗜热菌(生活在高温环境中)的是 ()A含胸腺嘧啶32%的样品 B含腺嘌呤17%的样品 C含腺嘌呤30%的样品 D含胞嘧啶15%的样品 答案 B 判一判 1DNA的两条核糖核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋结构 ()2在T32%，A17%，A30%，C15%的四个DNA分子中，最稳定(最有可能来自高温环境的嗜热菌)的是 ()3单个脱氧核苷酸借助DNA聚合酶通过氢键彼此连接成DNA链 ()4DNA分子初步水解的产物有4种，彻底水解的产物为6种 ()提示 两条脱氧核糖核苷酸长链。提示 磷酸二酯键。二、DNA的复制 Fr
4、ame1模板、原料、能量、酶有丝分裂减数第一次分裂前边解旋边复制半保留复制解旋酶碱基互补配对DNA聚合酶遗传信息 判一判 1DNA复制只发生在有丝分裂间期 ()2DNA双螺旋全部解链后，开始DNA复制()3单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接成子链，并且2条子链形成子代DNA分子 ()提示 还有减前的间期，但减间期不进行。提示 边解旋边复制。提示 在DNA聚合酶的作用下，而不是DNA酶；子代DNA是亲 代1条模板链和子链形成。答案 D 解析 DNA分子复制时，双链解旋成单链的过程需要ATP供能；在逆转录酶的作用下，某些生物可以以RNA为模板合成DNA；真核细胞中，DNA复制与DNA转录合成RN
5、A的过程主要发生在细胞核中；真核细胞的染色体DNA的复制发生在细胞有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期。练一练(2011海南卷，25)关于核酸生物合成的叙述，错误的是 ()ADNA的复制需要消耗能量 BRNA分子可作为DNA合成的模板 C真核生物的大部分核酸在细胞核中合成 D真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期 三、染色体、DNA和基因的关系 脱氧核苷酸遗传效应基的排列顺序碱多个 判一判 1构成基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相等()2某DNA片段中有100个脱氧核苷酸，则可能的排列顺序为2100种 ()3基因是DNA片段 ()4不同DNA分子携带的遗传信息不同的根本原因在于碱基排
6、列顺序不同 ()提示 加定语：具有遗传效应的。提示 排列顺序应为4n，n指碱基对数，100个50对，即 应为450种，其中“4”有特定含义，代表4种碱基，不能写成2100。1教材51页练习一中1和3题，明确DNA结构、各组成成分及正确的连接方式。2教材5253页DNA半保留复制的证据及实验方法过程。3教材5556页资料分析分析推断基因的化学本质和功能及与DNA、染色体的关系。4教材58页练习二及教材60页自我检测一和三，都是经典好题。5教材58页DNA指纹技术的应用。回扣教材知识网络反向外侧碱基对规则双螺旋有丝分裂间期和减转录翻译半保留复制边解旋边复制突破考点提炼方法 1如图为DNA分子某片段
7、的结构示意图，对该图的正确描述是()A和相间排列，构成了DNA分子的基本骨 架 B的名称是胞嘧 啶脱氧核苷酸 C当DNA复制时，的形成需要DNA连接酶 DDNA分子中特定的 脱氧核苷酸序列代表了遗传信息 提升识图析图能力DNA分子的结构与特性 典例引领考点57 解析 和相间排列，构成了DNA分子的基本骨架，A错误；由于每个DNA分子都是由两条反向平行排列的脱氧核苷酸单链构成，故中的不是这个胞嘧啶脱氧核苷酸的磷酸基团，中下方的磷酸基团与共同构成这个胞嘧啶脱氧核苷酸的结构，B错误；是氢键，当DNA复制时，遵循碱基互补配对原则，的形成不需要DNA连接酶，C错误。排雷 明确、的位置及作用；双链的方向及
8、与脱氧核糖相连的磷酸哪个是自身的哪个是相邻脱氧核苷酸的；DNA聚合酶、DNA连接酶、限制酶、解旋酶作用的化学键有所区分；脱氧核苷酸聚合形成长链的过程中产生H2O，即 DNAH2O。答案 D DNA聚合酶 考点剖析 1DNA分子的结构 图示：见本课时第一部分。考点集锦 每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。，之间的数量关系是111。和 之间的化学键为磷酸二酯键，用限制性核酸内切酶处理可切断，用DNA连接酶处理可连接。碱基对之间的化学键为氢键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂。每个脱氧核糖连接着2个磷酸，分别在3号、5号碳原子上相连接。若碱基对为n，则氢键数为2n3n之间，若已知A有m个，则氢键数为
9、3nm。每个脱氧核苷酸中，脱氧核糖中1号碳 与碱基相连接，5号碳与磷酸相连接，3号 碳与下一个脱氧核苷酸的磷酸相连接，如图。2DNA分子的特性 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。多样性：碱基对多种多样的排列次序。特异性：每种DNA分子都有特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。提醒 若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n种，其中n代表碱基对数。1在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T的连接是通过 ()A肽键 B磷酸脱氧核糖磷酸 C氢键 D脱氧核糖磷酸脱氧核糖 对位训练 答案 D 解析 DNA分子单链上相邻碱基A与T 的连接方式如图：由此可知是通过“脱氧核糖磷
10、酸 脱氧核糖”连接起来的。2一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占DNA分子碱基总数的24%，则这个DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的()A44%B24%C14%D28%提升计算能力 DNA碱基互补配对原则的有关计算 典例引领考点58 解析 AG/双链24%AG/单链48%AG(140%)1.4G 1.4GG/单链48%G20%AG/单链48%A28%该链的A对应链中的T 答案 D 排雷 单链碱基数双链碱基数的一半 DNA两条链中A1T2，A2T1 (AT)/总链(A1T1)/单链(A2T2)/单链 解题时先画出简图，根据碱基互补配对原则推知规律 规律1：在
11、双链DNA分子中，互补碱基两两相等，AT，CG，AGCT，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。规律2：在双链DNA分子中，互补的两碱基之和(如AT或CG)占全部碱基的比例等于其任何一条单链中这两种碱基之和占该单链中碱基数的比例。(单双链转化公式)规律3：DNA分子一条链中(AG)/(CT)的比值的倒数等于互补链中该种碱基的比值，在整个DNA分子中该比值等于1。(不配对的碱基之和比例在两条单链中互为倒数)考点剖析 规律4：DNA分子一条链中(AT)/(CG)的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。(配对的碱基之和的比值在两条单链和双链中比值都相等)规律5：不同生物的DNA分子中互补配对的
12、碱基之和的比值不同，即(AT)/(CG)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。规律6：若A1/单链 b%，则A1/双链 b/2%。规律7：若已知A占双链的比例c%，则A1/单链的比例无法确定，但最大值可求出为2c%，最小值为0。2在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤占碱基总数的 ()A24%B22%C26%D23%对位训练 答案 A 解析 若计算信使RNA中鸟嘌呤所占比例，应该先计算DNA分子的模板链中C所占比例。根据规律2可知，在模板链中AT所占比例也为54
13、%，又因为该链中G22%，所以C1(54%22%)24%。3(2011上海卷，16)在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在 ()A两条DNA母链之间 BDNA子链与其互补的母链之间 C两条DNA子链之间 DDNA子链与其非互补母链之间 提升实验探究和计算能力 DNA复制的研究方法和条件 典例引领考点59 答案 A 解析 DNA复制第一步是在解旋酶的作用下打开氢键将两条母链解旋，都作模板指导子链的形成。排雷 DNA复制场所 解旋方法 识图析图 解读相关信息如下：图中DNA分子复制是从多个起点开始的。细胞内 真核：细胞核、叶绿体和线粒体原核：拟核、质粒体外：试管中PCR扩增细胞内 解旋酶
14、体外高温 图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的。图中DNA分子在复制速率相同的前提下，复制开始的时间最右边最早。真核生物的这种复制方式提高了复制速率。从箭头看子链的合成方向与母链相反，且右上与左下段连续复制，而左上与右下段复制不连续，最终不连续的片段需要DNA连接酶连接成完整子链。1研究DNA复制的常用方法 同位素标记法和离心法，常标记3H、15N、32P，通过离心在试管中形成不同位置。2DNA复制的条件 考点剖析模板 原料 能量 酶 解旋后的两条链 四种游离的脱氧核苷酸 ATP 解旋酶、DNA聚合酶 注意 影响细胞呼吸(ATP供给)的所有因素都可能影响DNA复制。体外也可进行，即PCR扩增
15、技术，除满足上述条件外，还应注意温度、pH 的控制及引物的加入。3DNA分子复制中相关计算 DNA的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则：DNA分子数：子代DNA分子数2n个；含有亲代DNA链的子代DNA分子数2个；不含亲代链的子代DNA分子数(2n2)个。脱氧核苷酸链数：子代DNA分子中脱氧核苷酸链数 2n1条；亲代脱氧核苷酸链数2条；新合成的脱氧核苷酸链数(2n12)条。3用32P标记一个T2噬菌体的双链DNA分子，它侵染一个含31P的细菌后释放出了200个后代，则后代中含32P的噬菌体最多占总数的 ()A2%B1%C0.5%D50%对位训练 提示 亲代DNA的两条模板链不管复制多
16、少次，始终分布在2个DNA分子中。答案 B 解析 一个噬菌体中只有一个DNA分子，当它侵染含31P的细菌后就以被32P标记的DNA为模板进行复制，不过利用的酶、原料、ATP等均是由细菌提供的。DNA分子的复制方式为半保留复制，故在最终形成的200个噬菌体的DNA中，最多只有2个DNA分子含32P，即在200个噬菌体中含32P的噬菌体最多占1%。关于DNA复制方式的探究，充分体现了假说演绎法，即在克里克假说的基础上，通过演绎推理，最终通过实验得以验证。1实验材料：大肠杆菌。2实验方法：放射性同位素标记技术和离心技术。3实验假设：DNA以半保留的方式复制。4实验过程(如图)方法体验 DNA半保留复
17、制的原理和相关计算 大肠杆菌在含15N标记的NH4Cl培养基中繁殖几代，使DNA双链充分标记15N。将含15N的大肠杆菌转移到14N标记的普通培养基中培养。在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA(间隔的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间)。将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA位置。5实验预期：离心后应出现3条DNA带。(如上图)重带(密度最大)：15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)。中带(密度居中)：一条链为15N，另一条链为14N标记的子代双链DNA(15N/14N)。轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA(14N/14N)。6实验结果：与预期的相符。提醒 DNA复
18、制为半保留复制，所以亲代的2条15N链不会消失，最终分布在2个DNA分子中，即不管DNA复制多少次，含亲代15N链的DNA只有2个，15N链始终为2条。典例(2010北京理综，30)科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。组别 1组 2组 3组 4组 培养液中 唯一氮源 14NH4Cl 15NH4Cl 14NH4Cl 14NH4Cl 繁殖代数 多代 多代 一代 两代 培养产物 A B B的子代 B的子代 操作 提取DNA并离心 离心结果 仅为轻带(14N/14N)仅为重带(15N/15N)仅为中带(15N/14N)1
19、/2轻带(14N/14N)1/2中带(15N/14N)请分析并回答：要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过代培养，且培养液中的是唯一氮源。综合分析本实验的DNA离心结果，第组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第组和第组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是。分析讨论：若子代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于，据此可判断DNA分子的复制方式不是复制。若将子代DNA双链分开后再离心，其结果(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。若在同等条件下将子代继续培养，子n代DNA离心的结 多 15N(15NH4Cl)3 1 2 半保留复制
20、 B 半保留 不能 果是：密度带的数量和位置，放射性强度发生变化的是带。若某次实验的结果中，子代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为。没有变化 轻 15N 解析 经过一代培养后，只能是标记DNA分子的一条单链，所以要想对所有的DNA分子全部标记，要进行多代培养；在探究DNA分子的复制方式为半保留复制的实验中，“重带”为两个单链均被15N标记，“轻带”为两个单链均被14N标记，“中带”为一个单链被14N标记，另一个单链被15N标记。典例 取1个含有1对同源染色体的精原细胞，用15N标记细胞核中的DNA，然后放在含14N的培养基中培养，让其连
21、续进行两次有丝分裂，形成4个细胞，这4个细胞中含15N的细胞个数可能是 ()A2 B3 C4 D前三项都对 易错警示 对细胞分裂和DNA复制相结合的知识理解不透 错因分析 对半保留复制与细胞分裂过程相结合分析不到位。答案 D 纠错笔记 细胞分裂过程中先进行DNA复制。DNA复制的方式：半保留复制。图示辨析 规律 只要亲代细胞所有DNA均标记且只复制1次，产生子代DNA分子全带放射性，不管有丝分裂一次产生2个子细胞还是减数分裂连续分裂2次产生4个子细胞，所有子细胞均带放射性。这样来看，最后形成的4个子细胞有3种情况：第一种情况是4个细胞都是 ；第2种情况是2个细胞是 ，1个细胞是 ，1个细胞是
22、；第3种情况是2个细胞是 ，另外2个细胞是 。纠错训练 用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链。再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是 ()答案 A 解析 玉米体细胞有丝分裂中期和后期细胞中染色体的数量分别为20和40，DNA分子的数量分别为40和40。DNA分子的复制具有半保留复制的特点，即新产生的DNA中有一条链是来自于母链，另一条链是新合成的子链。所以，第一次复制后的所有DNA都是一条链含有32P，另一条链不含；第二次复制得到的DNA分子则有一半含有32P，另一半不含。所以，第二
23、次细胞分裂中期和后期的细胞中都有20个DNA分子含有32P。A中期20和20、后期40和20 B中期20和10、后期40和20 C中期20和20、后期40和10 D中期20和10、后期40和10 检测落实体验成功 1.下列关于核酸的叙述中，正确的是 ()ADNA分子是由4种核糖核苷酸组成的 BDNA单链上相邻碱基A和T以氢键连接 C组成DNA与ATP的元素种类不同 DT2噬菌体的遗传信息贮存在DNA中 题组一 DNA的结构及计算 答案 D 解析 DNA的基本单位为脱氧核苷酸；双链中AT以氢键相连，单链中以脱氧核糖磷酸脱氧核糖相连接，如图：组成DNA和ATP的元素都 是C、H、O、N、P五种。2
24、(2010上海卷，4)细胞内某一DNA片段中有30%的碱基为A，则该片段中 ()AG的含量为30%BU的含量为30%C嘌呤含量为50%D嘧啶含量为40%答案 C 解析 根据DNA双螺旋结构中AT、CG可知，嘌呤之和等于嘧啶之和，故C正确。其他碱基的含量分别为TA30%、CG1(30%30%)/220%。3(2010山东理综，1)下列实例与基因的作用无关的是()A细胞分裂素延迟植物衰老 B极端低温导致细胞膜破裂 C过量紫外线辐射导致皮肤癌 D细菌感染导致B细胞形成浆细胞 题组二 基因概念和DNA复制 答案 B 解析 细胞分裂素是促进细胞分裂的物质，能维持蛋白质和核酸的合成，而蛋白质和核酸的合成与
25、基因有关；极端低温导致细胞膜破裂的原因是细胞中的自由水形成冰，导致细胞体积增大，从而使细胞膜破裂，这与基因的作用无关；过量紫外线辐射导致皮肤细胞中的基因发生突变，从而引发 皮肤癌，这也与基因的作用有关；细菌感染导致B细胞增殖和分化形成浆细胞，而细胞分化是基因选择性表达的结果，也与基因的作用有关。4DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基(设为P)变成了尿嘧啶。该DNA连续复制两次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为UA、AT、GC、CG。推测“P”可能是()A胸腺嘧啶 B腺嘌呤 C胸腺嘧啶或腺嘌呤 D胞嘧啶 答案 D 解析 根据半保留复制的特点，DNA分子经过两次复制后，突变链
26、形成的两个DNA分子中含有UA、AT碱基对，而另一条正常链形成的两个DNA分子中含有GC、CG碱基对，因此替换的可能是G，也可能是C。5下列有关DNA分子复制的叙述，正确的是()ADNA分子在解旋酶的作用下水解成脱氧核苷酸 B在复制过程中，解旋和复制是同时进行的 C解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链 D两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子 题组三 DNA的综合考查 答案 B 解析 解旋酶破坏氢键形成2条单链，DNA水解酶水解形成脱氧核苷酸；C、D项结合半保留复制特点可判断出错误。6.如图为大肠杆菌的DNA分子结构示意图(片段)。请据图回答问题：图中1表示，2表示，1、2、3结合在一起的结构叫。图中3有种，中文名字分别是。含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。请回答：该DNA片段中共有腺嘌呤个，C和G共对。该片段复制4次，共需原料胞嘧啶脱氧核苷酸个。在DNA分子稳定性的比较中，碱基对的比例高，DNA分子稳定性高。磷酸 脱氧核糖 脱氧核苷酸 2 鸟嘌呤、胞嘧啶 40 60 900 C和G 假定大肠杆菌只含14N的DNA的相对分子质量为a；只含15N的DNA的相对分子质量为b。现将只含15N的DNA培养在含14N的培养基中，子一代DNA的平均相对分子质量为，子二代DNA的平均相对分子质量为。(ab)/2(3ab)/4