高三生物一轮复习 DNA的结构和复制导学案 新人教版

DNA的结构和复制导学案 【重难点突破】 重难点一 DNA分子的结构 1．化学组成 DNA分子的基本组成单位为脱氧核苷酸，因碱基种类的不同，脱氧核苷酸共有4种。 2．空间结构——规则的双螺旋结构 （1）DNA分子由两条链组成，并按反向平行方式盘旋成双螺旋结构； （2）其外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架，碱基对排列在内侧； （3）两链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且具有如下配对规律：腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）配对、鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）配对。

3．DNA结构特点主要表现在以下几方面： （1）DNA分子的多样性 构成DNA的脱氧核苷酸虽只有四种，配对方式仅两种，但其数目却可以成千上万，最重要的是形成的碱基对的排列顺序可以千变万化，从而决定了DNA分子的多样性。例如，某DNA分子有10个碱基对，那么4种碱基的排列顺序有410=1 048 576种。 （2）DNA分子的特异性 DNA分子上脱氧核苷酸排列顺序代表了遗传信息。特定的顺序决定了特定的遗传信息。这就是DNA分子的特异性。 典题演示1（原创）某个DNA片段由500对碱基组成，A＋T占碱基总数的34%，若该DNA片段复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为（ ） A．330 B．660 C．990 D．1320 解析：Ｇ＋Ｃ＝６６％，而Ｇ＝Ｃ。该ＤＮＡ分子含有Ｃ３３０个。A+T=34%，A=T=17%，C=G=33%，DNA片段复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为500Ｘ2Ｘ33%Ｘ（1+2）=990。 答案：C 知识拓展 不同DNA分子结构的相对稳定性的比较 DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链盘旋成粗细均匀、螺距相等的规则双螺旋结构。DNA的基本骨架由脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，这种顺序稳定不变。碱基对之间有氢键相连。碱基与脱氧核糖之间也能形成氢键而使两条链发生螺旋状扭曲。DNA分子中氢键越多，打开碱基对所能量就越多。DNA分子的结构就越稳定。 变式训练1 （2010江苏大联考）下图为DNA分子结构示意图，该图的描述正确是（ ） A．②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架 B．①②③构成胸腺嘧啶脱氧核苷酸 C．当DNA复制时，DNA连接酶催化④的形成 D．DNA分子中⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T 解析：本题主要考查的是DNA分子结构的相关知识。掌握DNA分子结构弄清各个符号的含义是本题的解题突破口。解析过程：①②③④⑤⑥⑦⑧分别代表磷酸、脱氧核糖、含氮碱基、氢键、A、G、C、T。磷酸和脱氧核糖交替排列，构成DNA分子基本骨架；①②不能构成同一个脱氧核苷酸。DNA连接酶催化的是磷酸二酯键，不是氢键。 答案：D

重难点二 碱基互补配对原则及应用 碱基互补配对原则：在双链DNA分子中，两条链的碱基通过A－T、G－C的配对原则互补配对，因此双链DNA一条链中A的数目一定等于另一条链上T的数目，一条链中G的数目一定等于另一条链上C的数目，反之亦然。 典题演示2 （2010苏、锡、常、镇二模）某双链DNA分子中，A＋T占全部碱基的40％，在其中的一条链中C占该链碱基的20％，另一条链中C的含量为（ ） A．20％ B．40％ C．50％ D．80％ 解析：本题主要考查的是DNA分子结构中的碱基计算。依题意A＋T=40％，可推知G+C=60%。又知一条链中C=20%，可推知另一条链中G=20%，因此C=60%-20%=40%。 答案：B 方法指导 DNA分子中碱基数量的规律(在双链DNA中) 规律一 互补的两个碱基数量相等，即A＝T，C＝G。

规律二 两不互补的碱基和的比值相等，即A+GA+CT+CT+G＝＝1。 规律三 任意两个不互补的碱基和占总碱基数的50％，即嘌呤之和＝嘧啶之和＝总碱基数×50％，A+G＝T+C＝A+C＝T+G＝(A+T+C+G)×50％。 规律四 两条链中碱基比值关系 一条链中 另一条链中 DNA双链中 A+T/G+C K K K A+C/T+G K 1/K 1 变式训练2 （2010苏、锡、常、镇三模）某DNA分子中，G＋C之和占全部碱基的35.8%，一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的（ ） A．32.9％和17.l％ B．31.3％和18.7％ C．18.7％和31.3％ D．17.l％和32.9％ 解析：本题主要考查的是DNA分子结构中的复杂碱基计算。由于DNA分子中（G＋C）之和在整体中的比例与两链及单链DNA中该比例均相等，可推出该已知链中G＋C＝35.8%，又因T与C各占32.9%与17.1%，可求出该链中的A为1－(G＋C＋T)＝1－(35.8%＋32.9%)＝31.3%，G＝35.8%－17.1%＝18.7%。所以其互补链中T和C应与该链中A与G相等。 答案：B 重难点三 DNA分子的复制 1．概念：DNA分子的复制是指以亲代DNA 分子为模板合成子代DNA分子的过程 2．场所：DNA复制的主要场所是细胞核，但在拟核、线粒体、叶绿体、细胞质基质(如质粒)中也进行DNA的复制。 3．时期：有丝分裂的间期和减数第一次次分裂的间期 4．复制的结构基础：规则的双螺旋结构提供精确的模板，严格的碱基互补配对原则保证复制的准确进行 5．过程 （1）解旋：在解旋酶的作用下，碱基对之间的氢键断裂，两条链解开合成子链 （2）复制：在有关酶的催化作用下，在ATP的作用下，以解开的每一段母链为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则合成互补子链，子代DNA分子形成：每条新链与其互补的模板链盘绕成双螺旋结构，一个亲代DNA分子形成两个完全一样的子代DNA分子 6．特点：一是边解旋边复制；二是半保留复制。 7．意义：通过DNA分子的复制把亲代的遗传信息传递给子代 8．DNA复制的准确性 （1）一般情况下，DNA能准确地进行复制，其原因有二：一是因为DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板；二是因为DNA具有碱基互补配对的能力，能够使复制准确无误地进行。 （2）在特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引发基因突变。 9.DNA分子半保留复制图解： 典题演示3 （原创）下列关于DNA复制的叙述，正确的是（ ） A．在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制 B．DNA通过一次复制后产生四个DNA分子 C．DNA双螺旋结构全部解链后，开始DNA的复制 D．单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链 解析：DNA通过一次复制后产生两个DNA分子，ＤＡＮ复制的特点是边解旋边复制，半保留复制。复制需要的酶为ＤＮＡ聚合酶。 答案：A

知识拓展: 半保留复制相关计算 1．DNA分子复制的特点是半保留复制，即一个DNA分子复制成的两个子代DNA分子中各有一条链是原来的母链，而另一条链是与母链互补的新链。 2．如果对亲代DNA分子用N15标记，然后在N15不含（与前面一字调换）的环境中让其复制： ⑴不管复制多少次，总有两个DNA分子含有N15，总有两条链含有N15。 ⑵DNA复制过程中需要相应的碱基，相关数量与原亲代DNA分子存在着一定关系：亲代DNA分子A有ｍ个，复制ｎ代后，DNA分子数为2ｎ个，则总共需要A、T碱基（2ｎ－1）ｍ个。 世 DNA分子的特点 DNA中脱氧核苷酸链的特点 代 分子 总数 细胞中的DNA分子在离心管中的位置 不同DNA分子占全部DNA分子之比 链 总 数 不同脱氧核苷酸 占全部链之比 含15N分子 含14N15N杂种分子 含14N的分子 含15N的链 含14N的链

0 1 全部在下部 1 2 1 1 2 全部在中部 1 4 1/2 1/2 2 4 1/2中部，1/2上部 1/2 1/2 8 1/4 3/4 3 8 1/4中部，3/4上部 1/4 3/4 16 1/8 7/8 … n 2n 2/2n中部，1-2/2n上部 2/2n 1-2/2n 2n+1 1/2n 1-1/2n

变式训练3 （2009年江苏高考卷）下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是（ ）

A．图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的 B．图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的 C．真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶 D．真核生物的这种复制方式提高了复制速率 解析：本题通过信息考查DNA的复制相关知识。从图中只能看出有一个复制起点，所以A不对。图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的，真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶，DNA聚合酶等参与。这种半保留复制的模式不仅保持前后代的稳定性，每次复制都可产生两个DNA分子，提高了效率。 答案：A 【问题思考】 问题1、DNA的结构是如何体现出其稳定性、多样性和特异性的？ 问题2、试一试用图解法表示减数分裂过程中，基因的复制与分配过程。 【总结提升】细胞减数分裂与DNA半保留复制间关系图析： 2011.11．17生物高三试题 一．选择题（1—10题每题1分，11—30题每题2分，共50分） 1．绿藻被认为是21世纪人类最理想的健康食品，螺旋藻(属蓝藻门)特有的藻蓝蛋白能提高淋巴细胞活性，增强人体免疫力。下列关于绿藻和螺旋藻的叙述不正确的是

A．二者的遗传物质都是DNA B．绿藻和螺旋藻合成蛋白质的场所都是核糖体 C．绿藻有核膜、核仁，而螺旋藻没有

D．绿藻和螺旋藻都能进行光合作用，这与它们含有叶绿体有关 2．关于生物体内水和无机盐的叙述，不正确的是 （ ） A 体内参与运输营养物质和代谢废物的水是自由水 B无机盐是ATP、RNA和磷脂的组成成分 C生物体内无机盐的浓度的大小会影响细胞的吸水或失水