高考一轮人教版生物 必修2 第6单元 第2讲 DNA分子的结构复制与基因的本质Word格式.docx
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不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同,排列顺序多种多样。
若某DNA分子中有n个碱基对,则排列顺序有4n种。
(3)特异性:
每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的碱基对排列顺序,代表了特定的遗传信息。
4.基因的本质
(1)染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系
(2)基因与碱基的关系
遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序中,构成基因的碱基数小于(填“大于”“小于”或“等于”)DNA分子的碱基总数。
1.判断有关DNA结构叙述的正误。
(1)沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数。
(×
)
【提示】 由于碱基互补配对,则DNA双螺旋结构中嘧啶数等于嘌呤数。
(2)DNA单链中相邻碱基以氢键相连。
【提示】 DNA单链中相邻碱基以脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连。
(3)T2噬菌体的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸。
(√)
(4)每个DNA分子中碱基数=磷酸数=核糖数。
【提示】 DNA分子中的五碳糖应为脱氧核糖。
2.判断有关基因本质的正误。
(1)染色体是肺炎双球菌细胞中DNA的主要载体。
【提示】 肺炎双球菌为原核生物,无染色体。
(2)基因中碱基对或脱氧核苷酸的排列顺序均可代表遗传信息。
(3)基因突变等同于DNA分子内部碱基对的替换、增添或缺失。
【提示】 DNA分子中只有基因部分的碱基对替换、增添或缺失,属于基因突变。
3.图示为两种DNA结构模型,请分析:
图1 图2
(1)由图1可知,每个DNA分子片段中,游离磷酸基团含有2个。
单链中相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖连接。
互补链中相邻碱基通过氢键连接。
(2)图2是图1的简化形式,其中①是磷酸二酯键,②是氢键。
解旋酶作用于②部位,限制性内切酶和DNA连接酶作用于①部位。
碱基互补配对原则及相关计算规律
1.碱基互补配对原则:
A一定与T配对,G一定与C配对。
2.四个计算规律。
(1)规律一:
一个双链DNA分子中,A=T、C=G,则A+G=C+T,即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。
(2)规律二:
在双链DNA分子中,互补的两碱基之和(如A+T或C+G)占全部碱基的比值等于其任何一条单链中该种碱基比例的比值,且等于其转录形成的mRNA(T换为U)中该种碱基比例的比值。
(3)规律三:
在DNA双链中,一条单链的
的值与其互补单链的
的值互为倒数关系。
提醒:
在整个DNA分子中该比值等于1。
(4)规律四:
的值,与该互补链的
的值是相等的,与整个DNA分子中的
的值是相等的。
综合规律三、四可简记为“补则等,不补则倒”。
视角1考查DNA分子的结构及特点
1.(2017·
江西师范大学附中期末)下列有关双链DNA的结构和复制的叙述正确的是( )
A.DNA双螺旋结构以及碱基间的氢键使DNA分子具有较强的特异性
B.DNA分子双链间的碱基通过脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖连接
C.DNA聚合酶催化两个游离的脱氧核苷酸之间的连接
D.复制后产生的两个子代DNA分子共含有4个游离的磷酸基团
D [DNA分子的特定碱基排列顺序使其具有较强的特异性,A项错误;
DNA分子双链间的碱基通过氢键连接,B项错误;
DNA聚合酶催化游离的脱氧核苷酸与DNA链上的脱氧核苷酸之间的连接,C项错误;
每个DNA分子的两条链各有1个游离的磷酸,因此1个DNA复制的两个DNA分子共有4个游离的磷酸基团,D项正确。
]
2.(2017·
淄博市高三检测)用卡片构建DNA平面结构模型,所提供的卡片类型和数量如下表所示,以下说法正确的是( )
卡片类型
脱氧核糖
磷酸
碱基
A
T
G
C
卡片数量
10
2
3
A.最多可构建4种脱氧核苷酸,5个脱氧核苷酸对
B.构成的双链DNA片段最多有10个氢键
C.DNA中每个脱氧核糖均与1分子磷酸相连
D.可构建45种不同碱基序列的DNA
B [由表中给定的碱基A为2个,C为2个,并结合碱基互补配对原则可知最多可构建4个脱氧核苷酸对,A项错误;
构成的双链DNA片段中A与T间的氢键共有4个,G与C共有6个,即最多有10个氢键,B项正确;
DNA中位于一端的脱氧核糖分子均与1分子磷酸相连,位于内部的脱氧核糖分子均与2分子磷酸相连,C项错误;
可构建44种不同碱基序列的DNA,D项错误。
[巧学助记]
DNA分子结构的“五、四、三、二、一”
视角2DNA分子中碱基含量(或比例)的分析与计算
3.(2017·
济南2月调研)已知某DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的35.8%,其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%。
则在它的互补链中,T和C分别占该链碱基总数的( )
A.32.9%,17.1%B.31.3%,18.7%
C.18.7%,31.3%D.17.1%,32.9%
B [配对的碱基之和在一条链中与在整个DNA分子中的比例是相同的,因此,一条链中A、T、C、G的比例分别为31.3%、32.9%、17.1%和18.7%,根据碱基互补配对原则,它的互补链中T、C的比例分别为31.3%、18.7%。
4.下列有关计算结果,错误的是( )
A.DNA分子上的某个基因片段含有600个碱基对,由它控制合成的蛋白质分子最多含有的氨基酸数为200个
B.将一个被15N标记的噬菌体(含一个双链DNA分子)去侵染含14N的细菌,噬菌体复制3次后,则含有15N标记的噬菌体占总数的1/8
C.某双链DNA分子的所有碱基中,鸟嘌呤的分子数占26%,则腺嘌呤的分子数占24%
D.某DNA分子的一条单链中(A+T)/(C+G)=0.4,则其互补链中该碱基比例也是0.4
B [DNA分子上的某个基因片段含有600个碱基对,则相应的mRNA最多含有600个碱基,600个碱基含有200个密码子,200个密码子最多对应200个氨基酸;
DNA进行半保留复制,将一个被15N标记的噬菌体(含一个双链DNA分子)去侵染含14N的细菌,噬菌体复制3次后,则含有15N标记的噬菌体占总数的1/4;
某双链DNA分子的所有碱基中,鸟嘌呤的分子数占26%,则胞嘧啶分子数比例也为26%,腺嘌呤的分子数百分比=胸腺嘧啶分子数百分比=24%。
由碱基互补配对原则可知,DNA分子一条单链中(A+T)/(G+C)与互补链中该碱基比例相等。
关于碱基含量计算的简便方法“两点两法”
“两点”为两个基本点:
一是A与T配对(RNA为A与U配对),G与C配对(A=T G=C);
二是双链DNA分子中,嘌呤总数=嘧啶总数=1/2碱基总数(A+G=T+C)。
“两法”为双链法和设定系数法:
用两条直线表示DNA分子的双链结构即为双链法;
设定系数法即是设定一个系数来表示碱基的总数或某碱基的数目。
例如:
已知双链DNA分子中G与C占全部碱基的40%[或一条单链中(A+G)/(T+C)=0.4],可设双链DNA分子中碱基总数为200x,则一条链碱基数目为100x,G+C的数目为200x×
40%=80x(或设A+G的数目为4x,则T+C=10x)。
考点二|DNA复制及相关计算
1.概念
以DNA分子为模板合成子代DNA的过程。
2.时间
有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。
3.条件
4.过程
DNA
两条母链
形成子链→新DNA分子。
5.特点
(1)过程:
边解旋边复制。
(2)方式:
半保留复制。
6.结果:
形成两个完全相同的DNA分子。
7.意义:
将遗传信息由亲代传给子代,保持了遗传信息的连续性。
1.判断有关DNA复制叙述的正误。
(1)DNA复制时以DNA分子的一条链作为模板。
【提示】 DNA复制的模板为解旋后的每一段母链。
(2)洋葱根尖分生区细胞在减数第一次分裂前间期进行DNA复制。
【提示】 洋葱根尖分生区细胞不进行减数分裂。
(3)DNA复制时先解旋后复制。
【提示】 DNA复制时边解旋边复制。
(4)DNA复制就是基因表达的过程。
【提示】 基因的表达包括转录、翻译,DNA复制不属于基因的表达。
(5)蓝藻细胞的拟核及叶绿体中均可发生DNA复制。
【提示】 蓝藻为原核生物,无叶绿体。
2.下图是DNA复制的有关图示,A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制。
D→G表示哺乳动物的DNA分子复制。
图中黑点表示复制起始点,“→”表示复制方向。
(1)若A中含48502个碱基对,而子链延伸速度是105个碱基对/分,则此DNA分子复制完成约需30s。
而实际上只需约16s。
根据A→C图分析,是因为复制是双向进行的。
(2)哺乳动物的DNA分子展开可达2m之长,若按A→C的方式复制,至少8h,而实际上约6h左右。
据D→G图分析,是因为从多个起始点同时进行复制。
(3)A→G均有以下特点:
延伸的子链紧跟着解旋酶,这说明DNA分子复制是边解旋边复制的。
(4)C与A相同,G与D相同,C、G能被如此准确地复制出来,是因为DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板;
DNA分子的碱基互补配对保证了DNA分子复制准确无误地完成。
1.生物体中DNA分子复制的场所
2.DNA分子复制中相关计算的规律方法
DNA分子复制为半保留复制,若将一个被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代,其结果分析如下:
(1)子代DNA分子数:
2n个。
①无论复制多少次,含15N的DNA分子始终是2个。
②含14N的有2n个,只含14N的有(2n-2)个,做题时应看准是“含”还是“只含”。
(2)子代DNA分子的总链数:
2n×
2=2n+1条。
①无论复制多少次,含15N的链始终是2条。
做题时应看准是“DNA分子数”还是“链数”。
②含14N的链数是(2n+1-2)条。
(3)消耗的脱氧核苷酸数。
①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸为m×
(2n-1)个。
②若进行第n次复制,则需消耗该脱氧核苷酸数为m×
2n-1个。
视角1考查DNA复制的过程及特点
1.如图表示大肠杆菌的DNA复制示意图。
如果是单起点单向复制,按正常的子链延伸速度,此DNA分子复制约需30s,而实际上复制从开始到结束只需约16s。
据图分析,下列说法不正确的是( )
A.此DNA分子复制为半保留复制
B.该DNA分子从两个起点进行双向复制
C.将甲置于含15N的培养液中复制3次,子代DNA都含15N
D.甲分子中碱基A占20%,那么其子代DNA中鸟嘌呤占30%
B [从图中可知,DNA分子为半保留复制,A项正确;
此DNA分子应该是从1个起点双向复制,B项错误;
由于新合成的子链都含有15N,所以子代DNA分子都含有15N,C项正确;
根据碱基互补配对原则,可知子代DNA中鸟嘌呤占30%,D项正确。
2.如图为真核细胞DNA复制过程示意。
据图分析,下列相关叙述中错误的是( )
A.由图示得