DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片断(人教版必修二).doc

南阳中学高三生物组整理DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段回扣基础要点一、DNA分子的结构 1.结构层次基本组成元素 等基本组成物质磷酸、 、 （A、G、C、T四种） 基本组成单位 四种）DNA单链脱氧核苷酸长链 DNA双链DNA 结构，构建者 和 记忆窍门：可用“五、四、三、二、一”记忆，即五种元素，四种碱基对应四种脱氧核苷酸，三种物质，两条长链，一种螺旋。2.结构特点（1）双链 。（2） 和 交替连接，排列在外侧，构成 ， 排列在内侧。（3）两条链上的碱基通过 连接成碱基对。（4）A和T之间形成 个氢键，C和G之间形成 个氢键，故DNA分子中 比例高的稳定性强。 C、H、O、N、P 脱氧核糖 含氮碱基 脱氧核糖核苷酸 两条 双螺旋 沃森 克里克 反向平行 脱氧核糖 磷酸 基本骨架 碱基 氢键 二 GC 三练一练 在DNA分子双螺旋结构中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有2个氢键，胞嘧啶与鸟嘌呤之间有3个氢键。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二、DNA分子复制 1.概念：以 分子为模板合成子代DNA分子 的过程。 2.场所：主要在 中，但在拟核、线粒体、叶绿体中也进行。 3.时间：有丝分裂 和减数 。 4.条件： 。 5.精确复制的原因：DNA的 结构提供精确模板; 原则保证了复制的准确进行。 6.过程：解旋和复制。 7.特点： 复制和 。 8.意义：从亲代传给子代，保持遗传信息的连续性。 亲代DNA 细胞核 间期 第次分裂前的间期 模板、原料、酶、能量 双螺旋碱基互补配对 半保留 边解旋边复制练一练 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分子的复制发生在细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期，是以亲代DNA的两条链为模板，合成两个子代DNA分子的过程。DNA复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶，不需要DNA（水解）酶。DNA是边解旋边复制，而不是双螺旋全部解链后才开始DNA的复制。答案 A 三、基因是有遗传效应的DNA片段 1.基因： 的DNA片段，是决定 的基本单位。 2.遗传信息：指基因中 的排列顺序。 3.染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系染色体 是DNA的 DNA是主要的遗传物质 基因 控制生物性状的基本单位，携带遗传信息。主要存在于 上，少量存在于 和 中 脱氧核苷酸DNA（基因）的基本组成单位有遗传效应 生物性状 脱氧核苷酸 主要载体 染色体 叶绿体 线粒体4.四种结构或物质之间的包含关系及数量关系提醒DNA中既包括基因片段还包括非基因片段，所以构成基因的碱基总数小于构成DNA分子的碱基总数。显性基因D和隐性基因d的根本区别是基因中脱氧核苷酸的排列顺序不同。 构建知识网络 考点一 DNA分子结构1.DNA分子结构模式图信息解读高频考点突破（1）每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。（2）之间的数量关系111。（3）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。（4）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。（5）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。（6）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3n-m。 2.DNA分子特性（1）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。（2）多样性：碱基对多种多样的排列次序。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。（3）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。 对位训练1.下列能正确表示DNA片段示意图的是 ( )解析 本题考查的知识点有：DNA分子的两条长链是反向平行的，而不是B选项中同向的（依据两条链中脱氧核糖分析）；DNA中存在T，不存在U，可排除A选项；A与T之间形两个氢键，G与C之间形成三个氢键，G与C含量多的DNA分子相对更加稳定，因此可排除C选项。 答案 D2. 含有2 000个碱基的DNA，每条链上的碱基排列方式有 （ ）A.42 000个B.41 000个C.24 000个D.21 000个答案：B3.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“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”连接起来的。 答案：D考点二 DNA中碱基数量的计算解题时先画出简图，根据碱基互补配对原则推知规律规律1：在双链DNA分子中，互补碱基两两相等，A=T，C=G，A+G=C+T，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A+T或C+G）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（A+G）/（C+T）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。规律4：DNA分子一条链中（A+T）/（C+G）的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。规律5：不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即（A+T）/（C+G）的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。规律6： ，则 。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。 对位训练4.下列对双链DNA分子的叙述，哪项是不正确的（ ）A.若一条链G的数目为C的2倍，则另一条链G的 数目为C的0.5倍B.若一条链A和T的数目相等，则另一条链A和T的数目也相等C.若一条链的ATGC=1234，则另 一条链相应碱基比为2143D.若一条链的GT=12，另一条链的CA=21解析 根据碱基互补配对原则，在DNA双链分子中，A1=T2，T1=A2，G1=C2，C1=G2。所以A、B、C项都是正确的。而D项中，若一条链的GT=12，另一条链CA=21是错误的，CA=12才是正确的。答案 D5.一个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 （ ）A.44% B.24% C.14% D.28%解析 A1、G1分别表示一条链上腺嘌呤和鸟嘌呤的数目，T2表示另一条链中胸腺嘧啶数目，A1+G1占DNA分子碱基总数的24%，即由于A1+G1+C1+T1= ，A1+G1占本链碱基总数的48%。又A1=(1+40%)G1,由以上分析可解得A1=28%，G1=20%。根据碱基互补配对原则T2=A1=28%。 答案：D考点三 DNA复制的研究方法、过程和条件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。2.DNA复制的过程（1）解旋：利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，两条螺旋的双链解开。（2）合成子链：以DNA分子的两条母链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，利用细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按碱基互补配对原则合成互补的子链。（3）形成子代DNA：每条新链（子链）与其对应的模板链（母链）盘绕成双螺旋结构。提醒子代DNA分子中模板链与另一DNA分子中新合成的子链碱基序列完全相同。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，引起基因突变。3.DNA复制的条件模板原料能量酶解旋后两条链四种游离的脱氧核苷酸ATP解旋酶、DNA聚合酶提醒 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。对位训练6.下列有关DNA分子复制的叙述，正确的是（ ）A.DNA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分子解析 在DNA分子复制过程中，解旋酶的作用是破坏碱基对之间的氢键，形成两条脱氧核苷酸长链。边解旋边复制也是DNA复制的一个特点。以解开的每一条单链为模板，按照碱基互补配对原则，各合成一条子链，最后每条新合成的子链与对应的模板链螺旋，形成两条一样的DNA分子。答案：B7. 在进行基因工程时，已经得到一个目的基因 ，要人工复制，使数量增多，需要的复制条件是 （ ）CTAGGGC或GATCCCG模板链 碱基A、U、C、G 碱基A、T、C、G 核糖 脱氧核糖 酶 ATP 磷酸 蛋白质A.B.C.D.解析 DNA复制需要模板、原料、能量和酶等基本条件。答案：D解题思路探究思维误区警示易错分析 1.对DNA复制过程中“第n次”还是“n次”复制所需某种碱基数量的计算原理不清已知DNA分子中碱基数，求复制n次与第n次所需某碱基的数目：某DNA分子中含某碱基a个，复制n次，则共需加入含该碱基的脱氧核苷酸为a（2n-1）个，因为最初亲代DNA分子做模板不需要原料；但第n次复制时所需含该碱基的脱氧核苷酸为a(2n-1)-a(2n-1-1)=a2n-1。2.对细胞分裂和DNA复制相结合的知识理解不透（1）细胞分裂过程中先进行DNA复制。（2）DNA复制的方式：半保留复制。（3）图示辨析这样来看，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 ；第3种情况是2个细胞是 ，另外2个细胞是 。纠正训练1.某DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有A个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述中，错误的是 （ ）A.在第一次复制时，需要（m-A）个B.在第二次复制时，需要2（m-A)个C.在第n次复制时，需要2n-1(m-A)个D.在n次复制过程中，总共需要2n(m-A)个解析 该DNA分子含胞嘧啶数目为m-A，复制n次需胞嘧啶脱氧核苷酸数目为（m-A）(2n-1)。答案：D2.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DNA，然后放在含14N的培养基中培养，让其连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 ( ) A.2 B.3 C.4 D.前三项都对答案：D知识综合应用重点提示通过“DNA半保留复制的原理和相关计算”的考查，提升“具备验证简单生物学事实，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理”的能力。典例分析 某校一个生物活动小组要进行研究性学习。对生物学史上的经典实验进行验证，也是研究性 学习的内容之一。这个小组借助某大学的实验设备，对有关DNA复制的方式进行探究，有人认为DNA是全保留复制，也有人认为DNA是半保留复制。为了证明这两种假设，这个小组设计了下列实验程序，请完成实验并对结果进行预测。 （1）实验步骤：第一步：在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N-DNA；在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N-DNA。用某种离心方法分离得到的结果如上图所示，其DNA分别分布在轻带和重带上。第二步：将亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上繁殖一代()，请分析：如果DNA位于 带位置，则是全保留复制；如果DNA位于 带位置，则是半保留复制。第三步：为了进一步验证第二步的推测结果，将亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上再连续繁殖一代()，请分析：如果DNA位于 带位置，则是全保留复制；如果DNA位于 带位置，则是半保留复制。(2)有人提出：第一代()的DNA用解旋酶处理后再离心，就能直接判断DNA的复制方式，如果轻带和重带各占 ，则一定为半保留复制。你认为此人说法是否正确？ 。原因是 。解析 如果DNA的复制方式为全保留复制，则一个亲代15N-15N的DNA分子，子代两个DNA分子是：一个15N-15N，一个14N-14N，其在离心管中分布的位置是一半在轻带、一半在重带；如果DNA的复制方式为半保留复制，则一个亲代15N-15N的DNA分子,子代两个DNA分子都是15N-14N，其在离心管中分布的位置全部在中带。答案 （1）1/2重和1/2轻 全中 1/4重和3/4轻1/2中和1/2轻（2）不正确 无论半保留复制还是全保留复制，按此法研究DNA链的情况结果是一致的，所以无法区分方法规律 （1）探究DNA复制的方法和原理方法：同位素标记法。原理：根据DNA分子比重不同，借助离心技术，通过离心后DNA在试管中位置确定复制方式。（2）结果分析已知某一被15N标记的DNA分子（亲代），转移到含有14N的培养基中培养（复制）若干代，其结果分析如下：世代DNA分子的特点DNA中脱氧核苷酸链的特点分子总数细胞中的DNA分子离心后在管中的位置不同DNA分子与全部DNA分子之比链总数不同脱氧核苷酸链与全部链之比含15N的链含14N的链只含15N的分子含14N和15N的杂种分子只含14N的分子亲代1全在下部10021012全在中部01041/21/224 1/2中部 1/2上部 081/43/438 1/4中部 3/4上部 0161/87/8n2n 中部 上部0(或2n+1提醒 DNA复制为半保留复制，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2条。变式训练用15N标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的 培养基中连续繁殖四代，a、b、c为三种DNA分子：a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N，则下图所示这三种DNA分子的比例正确的是 （ ）解析 假设亲代DNA分子为n个，则繁殖四代后，DNA分子总数为16n，其中，只含15N的DNA分子为0个，同时含14N和15N的分子为2n个，只含14N的分子有14n个，则它们呈现的比例为D图所示。答案：D题组一：DNA分子中的碱基比例的相关计算1.下图示DNA分子复制的片段，图中a、b、c、d表示各条脱氧核苷酸链。一般地说，下列各项正确的是 （ ）A.a和c的碱基序列互补 B.b和c的碱基序列相同C.a链中（A+T）/（G+C）的比值与b链中同项比值不同D.a链中（A+T）/（G+C）的比值与c链中同项比值相同解析 本题考查DNA分子复制的特点，即半保留复制。在a、b、c、d四条脱氧核苷酸链中，其中a和b、d的碱基互补，d和a、c的碱基互补，b和d、a和c的碱基序列相同。在双链DNA分子中，A=T、G=C，则一条链中的（A+T）或（G+C）与互补链中的（A+T）或（G+C）相同，则a链中（A+T）/（G+C）的比值与b链中同项比值相同，与c链中同项比值也相同。 答案 D 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 （ ）A.24%B.22% C.26% D.23%解析 双链DNA中，A+T占全部碱基总数的54%，则一条单链中A+T占该链碱基总数的54%，按下面的图示分析：答案：A题组二：DNA半保留复制特点的应用3.将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中，让其复制三次，则含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例、含有14N的DNA分子占全部DNA分子的比例以及含有15N的脱氧核苷酸链占全部DNA单链的比例依次是 （ ）A.1/2，7/8，1/4B.1/4，1，1/8C.1/4，7/8，1/8D.1/8，1，1/8解析 用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中，让其复制三次，则产生的DNA分子共有23=8个，共有16条脱氧核苷酸链，其中含有15N的DNA分子有2个，含有15N的脱氧核苷酸链有2条，含14N的DNA分子为8个，含14N的脱氧核苷酸链有16-2=14条。B4.DNA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U-A、A-T、G-C、C-G。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。 D题组三：DNA分子的结构及特点5.关于下面概念图的叙述不正确的是（双选）( )A.A是脱氧核糖B.G是氨基酸C.D在E中的排列顺序代表遗传信息D.F的基本组成单位是图中的解析 E是F中有遗传效应的片段，F和E的基本单位都是D。BD6.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： （1）图中1表示 ，2表示 ，1、2、3结合在一起的结构叫 。（2）图中3有 种，中文名字分别是 。（3）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。（4）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培养到含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 。答案 （1）磷酸 脱氧核糖 脱氧核苷酸（2）2 鸟嘌呤、胞嘧啶（3）40 60 900 C和G（4）（a+b）/2 （3a+b）/4- 12 -