2024届高三生物一轮复习导学案第36课时 DNA的结构、复制及基因的本质
文档属性
| 名称 | 2024届高三生物一轮复习导学案第36课时 DNA的结构、复制及基因的本质 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-01-31 15:25:46 | ||
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文档简介
第36课时 DNA的结构、复制及基因的本质
一、DNA分子的结构
1.DNA双螺旋结构模型的建构
①模型构建者： 和
②模型建构历程：
2.DNA分子的结构
★归纳提升1：判断DNA结构的正误
一看成分：不能出现 和
二看碱基：碱基连在脱氧核糖的 号碳原子上；遵循 原则；碱基之间的氢键数正确
三看连接：一条脱氧核苷酸链中，一个脱氧核苷酸的 与相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖的 号碳原子相连
四看方向：DNA的两条链
★归纳提升2：DNA中相关的连接方式
一条脱氧核苷酸链中，相邻两个脱氧核苷酸通过 连接；两条脱氧核苷酸链之间通过 连接
一条脱氧核苷酸链中，相邻两碱基通过 连接；DNA中，相邻两碱基通过 连接
DNA分子中，每个磷酸连接着 脱氧核糖
★归纳提升3：DNA的水解
DNA初步水解产物为 种 ；DNA彻底水解产物有 种，包括
3.DNA结构相关的计算
规律一：一个双链DNA分子中，A＝T、C＝G，则 ，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。
规律二：在双链DNA分子中，(A＋T)/(A＋T＋C＋G)＝(A1＋T1)/(A1＋T1＋C1＋G1)＝ .
规律三：在DNA双链中，一条单链的(A1＋G1)/(T1＋C1)=K，则另一条链中(A2＋G2)/(T2＋C2)=
规律四：DNA分子中，(A＋G)/(T＋C+A＋G)= = = =
【例1】已知1个DNA分子中有4000个碱基对，其中胞嘧啶有2200个，这个DNA分子中应含有的脱氧核苷酸的数目为 个，腺嘌呤的数目为 个.
【例2】一条双链DNA分子，G和C占全部碱基的44%，其中一条链的碱基中，26%是A， 20%是C，那么其互补链中的A占该链全部碱基的百分比是 ，C占该链全部碱基的百分比是 .
【例3】DNA的一条链中（A + G）/（T + C）= 0.4。上述比例在其互补单链中为 ，在整个DNA分子中为 。
二、DNA的特性
① ：DNA中的 和 交替连接构成基本骨架，两条链互补的碱基之间通过 连接，同时两条链 形成 结构，使DNA分子具有稳定性。
② ：DNA分子中脱氧核苷酸（碱基） 千变万化。遗传信息蕴藏在 中。若某DNA分子中有n个碱基对,则排列顺序有 种（此计算结果的前提是每种碱基对的数量充足；若某种碱基对的数量小于n，则排列顺序 种。
③ ：每种DNA分子都有 ，代表了特定的 。（不同的DNA，互补碱基之和的比例 ，因此能反映DNA的 ）
★DNA分子的 是生物体多样性和特异性的 。
三、基因的本质（B2P55-58）
1.基因是有 的 。（注：RNA病毒的遗传物质是 ，其基因就是有 的 ）
（在DNA上存在非基因片段，因此，DNA的碱基总数 DNA上所有基因的碱基数之和）
2.基因的主要载体是 ，一条染色体上有 个DNA，1个DNA上有 个基因
（DNA不全在染色体上，如 、 、 中的DNA）
3.基因在染色体上呈 排列
4.DNA是 ，能够储存足够量的遗传信息，遗传信息是指 。
★归纳提升：染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系
四、DNA的复制（B2P52-54）
1.对DNA分子复制的推测
推测一 全保留复制：指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成
推测二 半保留复制：
①提出者： 。
②假说：DNA复制方式为 。
③假说内容：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的 断裂。解开的 分别作为
复制的模板，游离的 根据 原则，通过形成 ，结合到作为模板的单链上。
④结果：新合成的每个DNA分子中，都保留了 。
2.DNA半保留复制的实验证据
①实验方法： 和
②实验原理：只含15N的双链DNA密度 ；只含14N的双链DNA密度 ；一条链含14N、一条链含15N
的双链DNA密度 。离心后不同密度的DNA会出现在离心管的不同位置：15N/15N-DNA在试管
部（ 带）；14N/14N-DNA在试管 部（ 带）；15N/14N-DNA在试管 部（ 带）。
③实验过程及预期结果：将亲代DNA双链被15N标记的大肠杆菌转移到14N的普通培养液中。然后在不同时刻收集大
肠杆菌并提取DNA进行密度梯度离心，记录离心后试管中DNA的位置
假 说 DNA以半保留方式进行复制 DNA以全保留方式进行复制
演绎推理 （子代DNA中15N和14N组成） 第1次复制后
第2次复制后
预期结果 （子代DNA在试管中的位置及宽度比） 第1次复制后
第2次复制后
④预期实验结论：若第1次复制后，离心后DNA位于 带，第2次复制后，离心后DNA位于 带和 带，且
宽度 ，则DNA以半保留方式进行复制；
若第1次复制后，离心后DNA位于 带和 带，第2次复制后，离心后DNA位于 带和 带，
且宽度 ，则DNA以全保留方式进行复制。
3.DNA复制的过程
①概念：以 的 链为模板合成 的过程。
②时期：主要是在 和 ，随着染色体的复制而完成的。
③场所：真核生物主要在 ，其次在 、 ；原核生物主要在 ，其次在 ；病毒在
④过程及条件：
⑤结果：一个DNA分子形成了两个 的DNA分子
⑥特点： （从过程上看）； （从结果上看）
⑦准确复制的原因：DNA独特的 结构为复制提供了精确的模板；通过 保证了复制的准确进行
⑧意义：将 从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了 的连续性
【思考】DNA为什么能作为遗传物质？
★归纳提升
DNA复制
概念 以亲代DNA的2条链为模板合成子代DNA的过程
时间 主要是在有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的
场所 真核生物主要在细胞核，其次在线粒体、叶绿体；原核生物主要在拟核，其次在质粒；病毒在宿主细胞（总之，有DNA的地方就能进行DNA复制）
条件 ①模版：亲代DNA的两条链； ②原料：4种游离的脱氧核苷酸； ③能量：ATP； ④酶：解旋酶（断开氢键）、DNA聚合酶（形成磷酸二酯键）等
方向 5’端—3’端（两条子链的合成方向相反）
特点 ①半保留复制 ②边解旋变复制 ③双向复制 ④多起点复制（真核生物） 提高复制效率
结果 一个DNA分子形成了两个完全相同的DNA分子
准确复制保证 DNA独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板；通过碱基互补配对保证了复制的准确进行
意义 将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性
★思维拓展（B2P58、P60）
DNA指纹技术（B2P58） DNA分子杂交技术（B2P60）
方法 首先用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段，然后用电泳的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤形成最后的DNA指纹图谱 将两种生物的DNA分子单链进行杂交，当两种生物的DNA分子单链具有互补的碱基序列时，就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链
原理 DNA的特异性 碱基互补配对原则
应用 亲子鉴定、刑侦断案、死者遗骸鉴定 亲缘关系的鉴定 （杂合双链区越多，亲缘关系越近）
4.DNA复制的相关计算
★归纳提升——DNA复制与细胞分裂中染色体标记问题
1.有丝分裂子细胞染色体标记情况的分析 ：用15N标记细胞核中两条染色体上的DNA双链，然后将细胞放在14N的环境中培养，让其进行两次有丝分裂，子细胞中染色体的标记情况如下：
(1)第一次分裂 (2)第二次分裂
由上图可知，第一次分裂结束，子细胞中每条染色体 ；
第二次分裂结束，形成的4个子细胞有 种情况：
若体细胞的染色体数为2N，则连续两次有丝分裂产生的子细胞中有标记的染色体数为 。
2.减数分裂子细胞染色体标记情况的分析：用15N标记细胞核中一对同源染色体上的DNA双链，然后将细胞放在含14N的环境中培养，让其进行一次减数分裂，子细胞中染色体的标记情况如下：
(1)减数第一次分裂 (2)减数第二次分裂
由上图可知，减数分裂DNA只复制一次，细胞连续分裂两次，因此减数分裂产生的4个子细胞中染色体 。
★归纳提升——运用同位素标记法的实验总结
同位素 标记物质 研究内容 结论（结果）
有放射性 3H 亮氨酸 分泌蛋白的合成和分泌过程 核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜
14C CO2 暗反应中碳的转移途径 CO2→C3→(CH20)，发现卡尔文循环
35S、32P 蛋白质、DNA 探究噬菌体的遗传物质 DNA是噬菌体的遗传物质
无放射性 18O H2O和CO2 光合作用中O2的来源 产生的O2来自H2O，而不是CO2
15N DNA DNA的复制方式 DNA的复制方式为半保留复制
一、DNA分子的结构
1.DNA双螺旋结构模型的建构
①模型构建者： 和
②模型建构历程：
2.DNA分子的结构
★归纳提升1：判断DNA结构的正误
一看成分：不能出现 和
二看碱基：碱基连在脱氧核糖的 号碳原子上；遵循 原则；碱基之间的氢键数正确
三看连接：一条脱氧核苷酸链中，一个脱氧核苷酸的 与相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖的 号碳原子相连
四看方向：DNA的两条链
★归纳提升2：DNA中相关的连接方式
一条脱氧核苷酸链中，相邻两个脱氧核苷酸通过 连接；两条脱氧核苷酸链之间通过 连接
一条脱氧核苷酸链中，相邻两碱基通过 连接；DNA中，相邻两碱基通过 连接
DNA分子中，每个磷酸连接着 脱氧核糖
★归纳提升3：DNA的水解
DNA初步水解产物为 种 ；DNA彻底水解产物有 种，包括
3.DNA结构相关的计算
规律一：一个双链DNA分子中，A＝T、C＝G，则 ，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。
规律二：在双链DNA分子中，(A＋T)/(A＋T＋C＋G)＝(A1＋T1)/(A1＋T1＋C1＋G1)＝ .
规律三：在DNA双链中，一条单链的(A1＋G1)/(T1＋C1)=K，则另一条链中(A2＋G2)/(T2＋C2)=
规律四：DNA分子中，(A＋G)/(T＋C+A＋G)= = = =
【例1】已知1个DNA分子中有4000个碱基对，其中胞嘧啶有2200个，这个DNA分子中应含有的脱氧核苷酸的数目为 个，腺嘌呤的数目为 个.
【例2】一条双链DNA分子，G和C占全部碱基的44%，其中一条链的碱基中，26%是A， 20%是C，那么其互补链中的A占该链全部碱基的百分比是 ，C占该链全部碱基的百分比是 .
【例3】DNA的一条链中（A + G）/（T + C）= 0.4。上述比例在其互补单链中为 ，在整个DNA分子中为 。
二、DNA的特性
① ：DNA中的 和 交替连接构成基本骨架，两条链互补的碱基之间通过 连接，同时两条链 形成 结构，使DNA分子具有稳定性。
② ：DNA分子中脱氧核苷酸（碱基） 千变万化。遗传信息蕴藏在 中。若某DNA分子中有n个碱基对,则排列顺序有 种（此计算结果的前提是每种碱基对的数量充足；若某种碱基对的数量小于n，则排列顺序 种。
③ ：每种DNA分子都有 ，代表了特定的 。（不同的DNA，互补碱基之和的比例 ，因此能反映DNA的 ）
★DNA分子的 是生物体多样性和特异性的 。
三、基因的本质（B2P55-58）
1.基因是有 的 。（注：RNA病毒的遗传物质是 ，其基因就是有 的 ）
（在DNA上存在非基因片段，因此，DNA的碱基总数 DNA上所有基因的碱基数之和）
2.基因的主要载体是 ，一条染色体上有 个DNA，1个DNA上有 个基因
（DNA不全在染色体上，如 、 、 中的DNA）
3.基因在染色体上呈 排列
4.DNA是 ，能够储存足够量的遗传信息，遗传信息是指 。
★归纳提升：染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系
四、DNA的复制（B2P52-54）
1.对DNA分子复制的推测
推测一 全保留复制：指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成
推测二 半保留复制：
①提出者： 。
②假说：DNA复制方式为 。
③假说内容：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的 断裂。解开的 分别作为
复制的模板，游离的 根据 原则，通过形成 ，结合到作为模板的单链上。
④结果：新合成的每个DNA分子中，都保留了 。
2.DNA半保留复制的实验证据
①实验方法： 和
②实验原理：只含15N的双链DNA密度 ；只含14N的双链DNA密度 ；一条链含14N、一条链含15N
的双链DNA密度 。离心后不同密度的DNA会出现在离心管的不同位置：15N/15N-DNA在试管
部（ 带）；14N/14N-DNA在试管 部（ 带）；15N/14N-DNA在试管 部（ 带）。
③实验过程及预期结果：将亲代DNA双链被15N标记的大肠杆菌转移到14N的普通培养液中。然后在不同时刻收集大
肠杆菌并提取DNA进行密度梯度离心，记录离心后试管中DNA的位置
假 说 DNA以半保留方式进行复制 DNA以全保留方式进行复制
演绎推理 （子代DNA中15N和14N组成） 第1次复制后
第2次复制后
预期结果 （子代DNA在试管中的位置及宽度比） 第1次复制后
第2次复制后
④预期实验结论：若第1次复制后，离心后DNA位于 带，第2次复制后，离心后DNA位于 带和 带，且
宽度 ，则DNA以半保留方式进行复制；
若第1次复制后，离心后DNA位于 带和 带，第2次复制后，离心后DNA位于 带和 带，
且宽度 ，则DNA以全保留方式进行复制。
3.DNA复制的过程
①概念：以 的 链为模板合成 的过程。
②时期：主要是在 和 ，随着染色体的复制而完成的。
③场所：真核生物主要在 ，其次在 、 ；原核生物主要在 ，其次在 ；病毒在
④过程及条件：
⑤结果：一个DNA分子形成了两个 的DNA分子
⑥特点： （从过程上看）； （从结果上看）
⑦准确复制的原因：DNA独特的 结构为复制提供了精确的模板；通过 保证了复制的准确进行
⑧意义：将 从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了 的连续性
【思考】DNA为什么能作为遗传物质？
★归纳提升
DNA复制
概念 以亲代DNA的2条链为模板合成子代DNA的过程
时间 主要是在有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的
场所 真核生物主要在细胞核，其次在线粒体、叶绿体；原核生物主要在拟核，其次在质粒；病毒在宿主细胞（总之，有DNA的地方就能进行DNA复制）
条件 ①模版：亲代DNA的两条链； ②原料：4种游离的脱氧核苷酸； ③能量：ATP； ④酶：解旋酶（断开氢键）、DNA聚合酶（形成磷酸二酯键）等
方向 5’端—3’端（两条子链的合成方向相反）
特点 ①半保留复制 ②边解旋变复制 ③双向复制 ④多起点复制（真核生物） 提高复制效率
结果 一个DNA分子形成了两个完全相同的DNA分子
准确复制保证 DNA独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板；通过碱基互补配对保证了复制的准确进行
意义 将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性
★思维拓展（B2P58、P60）
DNA指纹技术（B2P58） DNA分子杂交技术（B2P60）
方法 首先用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段，然后用电泳的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤形成最后的DNA指纹图谱 将两种生物的DNA分子单链进行杂交，当两种生物的DNA分子单链具有互补的碱基序列时，就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链
原理 DNA的特异性 碱基互补配对原则
应用 亲子鉴定、刑侦断案、死者遗骸鉴定 亲缘关系的鉴定 （杂合双链区越多，亲缘关系越近）
4.DNA复制的相关计算
★归纳提升——DNA复制与细胞分裂中染色体标记问题
1.有丝分裂子细胞染色体标记情况的分析 ：用15N标记细胞核中两条染色体上的DNA双链，然后将细胞放在14N的环境中培养，让其进行两次有丝分裂，子细胞中染色体的标记情况如下：
(1)第一次分裂 (2)第二次分裂
由上图可知，第一次分裂结束，子细胞中每条染色体 ；
第二次分裂结束，形成的4个子细胞有 种情况：
若体细胞的染色体数为2N，则连续两次有丝分裂产生的子细胞中有标记的染色体数为 。
2.减数分裂子细胞染色体标记情况的分析：用15N标记细胞核中一对同源染色体上的DNA双链，然后将细胞放在含14N的环境中培养，让其进行一次减数分裂，子细胞中染色体的标记情况如下：
(1)减数第一次分裂 (2)减数第二次分裂
由上图可知，减数分裂DNA只复制一次，细胞连续分裂两次，因此减数分裂产生的4个子细胞中染色体 。
★归纳提升——运用同位素标记法的实验总结
同位素 标记物质 研究内容 结论（结果）
有放射性 3H 亮氨酸 分泌蛋白的合成和分泌过程 核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜
14C CO2 暗反应中碳的转移途径 CO2→C3→(CH20)，发现卡尔文循环
35S、32P 蛋白质、DNA 探究噬菌体的遗传物质 DNA是噬菌体的遗传物质
无放射性 18O H2O和CO2 光合作用中O2的来源 产生的O2来自H2O，而不是CO2
15N DNA DNA的复制方式 DNA的复制方式为半保留复制
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