第6单元 第20讲 DNA分子的结构和复制基因的本质届高考一轮复习生物讲义文档格式.docx

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（1）（2017·

海南高考，23C）细胞中DNA分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和。

（×

（2）（2015·

全国卷Ⅰ，1D）控制细菌性状的基因位于拟核和线粒体中的DNA上。

（3）（2015·

重庆高考，5D）编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链。

（4）（2014·

全国卷Ⅱ，5C）双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的。

（5）（全国卷Ⅰ）线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成。

（√）

知识自主梳理

一　DNA分子的结构及特点

1．DNA双螺旋模型构建者：

沃森和克里克。

2．DNA双螺旋结构的形成

3．DNA的双螺旋结构

（1）DNA由两条脱氧核苷酸链组成，这两条链按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。

（2）外侧：

脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架。

（3）内侧：

两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。

碱基互补配对遵循以下原则：

A===T（两个氢键）、

G≡C（三个氢键）。

4．DNA分子结构特点

类型

决定因素

多样性

具n个碱基对的DNA具有4n种碱基的排列顺序

特异性

如每种DNA分子都有其特定的碱基的排列顺序

稳定性

磷酸与脱氧核糖交替连接形成的基本骨架不变，碱基之间互补配对形成氢键方式不变等

二　DNA分子的复制

1．DNA半保留复制的推测和实验证据

（1）方式推测：

沃森和克里克提出假说：

DNA分子复制方式为半保留复制。

（2）实验证据

①实验方法：

同位素示踪技术和密度梯度离心技术。

②实验原理：

含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。

③实验假设：

DNA以半保留方式复制。

④实验预期：

离心后应出现3条DNA带。

重带：

两条链都为15N标记的亲代双链DNA密度最大，最靠近试管底部；

中带：

一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA密度居中，位置也居中；

轻带：

两条链都为14N标记的子代双链DNA密度最小，离试管底部最远。

⑤实验过程

⑥过程分析

亲代取出，提取DNA→离心→全部重带。

繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。

繁殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。

⑦实验结论：

DNA的复制是以半保留方式进行的。

2．DNA复制的过程

（1）概念：

以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。

（2）时期：

有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。

（3）场所：

真核细胞中主要是细胞核，线粒体和叶绿体中也存在。

原核细胞中主要是拟核区，质粒中也存在。

（4）过程图解

（5）结果：

1个DNA复制形成2个完全相同的DNA。

（6）特点：

边解旋边复制，半保留复制。

（7）精确复制的原因：

①独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板。

②通过碱基互补配对原则，保证了复制能够准确地进行。

（8）意义：

将遗传信息从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的连续性。

三　基因的本质

1．本质：

基因是具有遗传效应的DNA片段。

2．基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系

涉及到的基本骨架或基本支架有哪些？

提示　

（1）有机大分子：

碳链。

（2）细胞骨架：

蛋白质纤维。

（3）细胞膜基本支架：

磷脂双分子层。

（4）DNA双螺旋结构基本骨架：

脱氧核糖和磷酸交替连接。

1．活细胞均可发生DNA复制。

2．无丝分裂和原核细胞的分裂过程中也存在DNA复制。

3．原核细胞DNA复制场所是拟核。

4．复制时，两条链均作为模板。

5．DNA复制时，双螺旋结构全部解旋后开始进行复制。

1．遗传效应是指基因能够转录成mRNA，进而翻译成蛋白质，能够控制一定的性状。

2．原核细胞基因结构示意图

非编码区：

不能转录为信使RNA，不能编码蛋白质。

编码区：

能转录为相应的信使RNA，进而指导蛋白质的合成，即能够编码蛋白质。

3．真核细胞基因结构示意图

能够编码蛋白质的序列叫做外显子，能转录进而指导蛋白质合成；

不能够编码蛋白质的序列叫做内含子，能转录为RNA，但相应RNA会被修饰掉，不能翻译出蛋白质。

4．所有生物的基因并不都是具有遗传效应的DNA片段。

如RNA病毒的基因就是有遗传效应的RNA片段。

考点题型突破

考点1　DNA分子的结构及相关计算

题型一DNA分子结构及特点

1．下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是（　　）

A．DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构

B．DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基

C．DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对

D．DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连

2．如图为DNA分子结构示意图，对该图的叙述正确的是（　　）

a．②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架

b．④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸

c．⑨是氢键，C、G之间形成三个氢键，A、T之间形成两个氢键

d．DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息

DNA分子中的数量关系

（1）DNA分子中，脱氧核苷酸数∶脱氧核糖数∶磷酸数∶含氮碱基数＝1∶1∶1∶1。

（2）配对的碱基，A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键，C—G所占比例越大，氢键数目越多，DNA结构越稳定。

（3）每条脱氧核苷酸链上都只有一个游离的磷酸基团，因此DNA分子中含有2个游离的磷酸基团。

（4）对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体；

线粒体和叶绿体中也存在基因。

（5）对于原核细胞来说，拟核中的DNA分子或者质粒DNA均是裸露的，并不与蛋白质一起构成染色体。

题型二DNA分子结构相关计算

3．某双链DNA分子含有200个碱基对，其中一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则有关该DNA分子的叙述，正确的是（　　）

A．含有4个游离的磷酸基团B．含有腺嘌呤脱氧核苷酸30个

C．4种含氮碱基A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7D．碱基排列方式共有4100种

4．（2019·

临川模拟）从某生物组织中提取DNA进行分析，其中鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46%，又知该DNA分子的一条链（H链）所含的碱基中28%是腺嘌呤，24%是胞嘧啶，则与H链相对应的另一条链中，腺嘌呤、胞嘧啶分别占该链全部碱基数的（　　）

A．26%、22%B．24%、28%

C．14%、11%D．11%、14%

DNA中碱基的相关计算规律

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，

＝

。

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。

（不配对的碱基之和比例在两条单链中互为倒数）

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，也与整个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”。

考点2　DNA复制及基因的概念

题型一DNA分子复制过程及特点

1．如图为某真核细胞中DNA复制过程模式图，下列分析错误的是（　　）

A．酶①和酶②均作用于氢键

B．该过程可发生在细胞有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期

C．该过程的模板链是a、b链

D．DNA复制的特点是半保留复制

2．（2019·

德州重点中学联考）真核细胞中DNA的复制如图所示，下列表述错误的是（　　）

A．多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成

B．每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代

C．复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化

D．DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则

DNA分子的多起点、双向复制

一个DNA分子可以由多个复制起点同时（或先后）复制。

下图中，从3个复制起点进行双向复制，明显提高了DNA分子复制的速率；

图中的复制环大小不一，因此它们的复制时间有先后，右侧最早，左侧最晚。

题型二DNA复制的相关计算

3．（2019·

陕西榆林一模）用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在14N的培养基中连续复制4次，其结果不可能是（　　）

A．含有15N的DNA分子占1/8

B．含有14N的DNA分子占7/8

C．含有14N的脱氧核苷酸单链为30条

D．复制结果共产生16个DNA分子

泰安期中）下列关于DNA的相关计算中，正确的是（　　）

A．具有1000个碱基对的DNA，腺嘌呤有600个，则每一条链上都具有胞嘧啶200个

B．具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，复制n次后共需要2n·

m个胸腺嘧啶

C．具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，第n次复制需要2n－1·

D．无论是双链DNA还是单链DNA，A＋G所占的比例均是1/2

DNA分子复制的有关计算

DNA复制为半保留复制，若将亲代DNA分子复制n代，其结果分析如下：

（1）子代DNA分子数为2n个。

①含有亲代链的DNA分子数为2个。

②不含亲代链的DNA分子数为（2n－2）个。

③含子代链的DNA有2n个。

（2）子代中脱氧核苷酸链数为2n＋1条。

①子代中亲代脱氧核苷酸链数为2条。

②新合成的脱氧核苷酸链数为（2n＋1－2）条。

（3）消耗的脱氧核苷酸数

设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个，则：

①经过n次复制，共需消耗游离的该种脱氧核苷酸m·

（2n－1）个。

②在第n次复制时，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m·

2n－1个。

题型三DNA半保留复制的实验分析

5．（2019·

厦门高中毕业班第一次质量检查）下图表示利用大肠杆菌探究DNA复制方式的实验，下列叙述正确的是（　　）

A．可用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验

B．可用（NH4）

SO4、（NH4）

SO4分别代替15NH4Cl、14NH4Cl进行上述实验

C．试管③中b带的DNA的两条链均含有14N

D．仅比较试管②和③的结果不能证明DNA复制为半保留复制

6．DNA的复制方式可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散复制三种。

究竟是哪种复制方式呢？

下面设计实验来证明DNA的复制方式。

实验步骤：

a．在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N—DNA（对照）。

b．在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N—DNA（亲代）。

c．将亲代含15N的大肠杆菌转移到氮源为14N的培养基中，再连续繁殖两代（Ⅰ和Ⅱ），用密度梯度离心法分离，不同相对分子质量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。

实验预测：

（1）如果与对照（14N/14N）相比，子代Ⅰ能分辨出两条DNA带：

一条________带和一条________带，则可以排除____________________________________________________________________。

（2）如果子代Ⅰ只有一条中密度带，则可以排除________，但不能肯定是________________________。

（3）如果子代Ⅰ只有一条中密度带，再继续做子代ⅡDNA密度鉴定：

若子代Ⅱ可以分出____________和________________，则可以排除分散复制，同时肯定半保留复制；

如果子代Ⅱ不能分出________密度两条带，则排除________，同时确定为________。

题型四DNA复制与细胞分裂问题

7．（2019·

湖南岳阳高三质检）将DNA分子双链用3H标记的蚕豆（2n＝12）根尖移入普通培养液（不含放射性元素）中，再让细胞连续进行有丝分裂。

根据如图所示判断在普通培养液中的第三次有丝分裂中期，细胞中染色体的标记情况依次是（　　）

A．12个bB．6个a,6个b

C．6个b,6个cD．b＋c＝12个，但b和c数目不确定

8．将某一核DNA被3H充分标记的雄性动物细胞（染色体数为2N）置于不含3H的培养液中培养，并经过连续两次细胞分裂。

下列有关说法不正确的是（　　）

A．若进行有丝分裂，则子细胞中含3H的染色体数可能为2N

B．若进行减数分裂，则子细胞中含3H的DNA分子数一定为N

C．若子细胞中有的染色体不含3H，则不可能存在四分体

D．若每个子细胞中染色体都含3H，则细胞分裂过程中一定发生了基因重组

DNA复制与细胞分裂题的解答方法

在解决这类问题时，从大到小再到大画出结构模型，先画出细胞分裂中染色体行为变化，再画DNA，再补全染色体，染色体中只要有一条脱氧核苷酸单链被标记，则认为该染色体含有放射性标记。

规律总结：

①有丝分裂：

若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；

若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。

②减数分裂：

由于减数分裂没有细胞周期，DNA只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记。

方向真题体验

1．（2016·

上海高考）在DNA分子模型的搭建实验中，若仅有订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含10对碱基（A有6个）的DNA双链片段，那么使用的订书钉个数为（　　）

A．58B．78

C．82D．88

2．（2016·

全国卷Ⅱ）某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开。

若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述错误的是（　　）

A．随后细胞中的DNA复制发生障碍

B．随后细胞中的RNA转录发生障碍

C．该物质可将细胞周期阻断在分裂中期

D．可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用

3．（2016·

全国卷Ⅰ节选）在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。

用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ）。

回答下列问题：

（3）将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。

若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体（n个）并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是____________________________________________________________________

______________________________________________________________。

课时作业

一、选择题

1．（2019·

郑州毕业年级第一次质检）某研究小组用图中所示的6种卡片、脱氧核糖和磷酸之间的连接物、脱氧核糖和碱基之间的连接物、代表氢键的连接物若干，成功搭建了一个完整的DNA分子模型，模型中有4个T和6个G。

下列有关说法正确的是（　　）

A．代表氢键的连接物有24个

B．代表胞嘧啶的卡片有4个

C．脱氧核糖和磷酸之间的连接物有38个

D．理论上能搭建出410种不同的DNA分子模型

2.如图为DNA分子的片段，下列相关叙述正确的是（　　）

A．构成DNA分子的基本单位是⑦

B．解旋酶可以切断⑤

C．复制时DNA聚合酶催化形成①②之间的化学键

D．⑥构成DNA分子中基本骨架

山东青岛高三调研）下列有关双链DNA及其复制的叙述，正确的是（　　）

A．DNA中的每个脱氧核糖都与两个磷酸相连

B．DNA的双螺旋结构使DNA分子具有较强的稳定性

C．某一段若含有60个腺嘌呤，就一定会同时含有60个胞嘧啶

D．DNA分子复制合成的两条子链中碱基序列相同

4．下图中DNA分子片段中一条链由15N构成，另一条链由14N构成。

下列有关说法错误的是（　　）

A．DNA连接酶和DNA聚合酶都可作用于形成①处的化学键，解旋酶作用于③处

B．②是胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸

C．若该DNA分子中一条链上G＋C＝56%，则无法确定整个DNA分子中T的含量

D．把此DNA放在含15N的培养液中复制两代，子代中含15N的DNA占100%

山西太原五中高三阶段性检测）一个32P标记的噬菌体侵染在31P环境中培养的大肠杆菌，已知噬菌体DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个，以下叙述不正确的是（　　）

A．大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料和酶等

B．噬菌体DNA含有（2m＋n）个氢键

C．该噬菌体增殖四次，子代噬菌体中只有14个含有31P

D．噬菌体DNA第四次复制共需要8（m－n）个腺嘌呤脱氧核苷酸

6．（2019·

山东泰安期末）下列关于真核细胞DNA复制的说法，正确的是（　　）

A．新的子链由4种脱氧核苷酸聚合而成，核苷酸的聚合过程需要DNA连接酶

B．构成DNA子链的4种脱氧核苷酸聚合时，ATP为降低反应活化能提供能量

C．DNA分子在解旋酶的作用下，先完成解旋后再进行复制

D．DNA复制过程中若出现错误，生物出现的新性状可能适应环境也可能不适应环境

江西九校联考）下列关于DNA的有关叙述，正确的有几项（　　）

①碱基互补配对原则是DNA精确复制的保障之一　②DNA复制时一定需要解旋酶的参与　③DNA分子的特异性是指脱氧核苷酸序列的千变万化　④嘌呤碱基与嘧啶碱基的配对保证了DNA分子空间结构的相对稳定　⑤在细菌的一个完整质粒中含有两个游离的磷酸基团

A．0项B．1项

C．2项D．3项

8．（2019·

石家庄模拟）如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，下列有关叙述错误的是（　　）

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效率

9．（2017·

海南高考）DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。

下列关于生物体内DNA分子中（A＋T）/（G＋C）与（A＋C）/（G＋T）两个比值的叙述，正确的是（　　）

A．碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值不同

B．前一个比值越大，双链DNA分子的稳定性越高

C．当两个比值相同时，可判断这个DNA分子是双链

D．经半保留复制得到的DNA分子，后一比值等于1

10．将一个用15N标记的DNA放到14N的培养基上培养，让其连续复制三次，再将全部复制产物置于试管内进行离心，如图中分别代表复制1次、2次、3次后分层结果的是（　　）

A．c、e、fB．a、e、b

C．a、b、dD．c、d、f

11．（2019·

山东济南外国语学校高三阶段性检测）下列关于基因的叙述，完全正确的一组是（　　）

①基因是控制生物性状的遗传物质的基本单位　②烟草花叶病毒的基因是有遗传效应的RNA片段　③真核生物基因分布于线粒体、叶绿体和细胞核　④生物的遗传信息是指基因中的碱基序列

A．①②④B．②③④

C．①③④D．①②③④

二、非选择题

12．如图是某DNA分子的局部结构示意图。

请据图分析回答：

（1）写出下列图中序号代表的结构的中文名称：

①________，⑥__________，⑧__________________。

（2）图中DNA片段中碱基对有________对，该DNA分子应有________个游离的磷酸基团。

（3）从主链上看，两条单链方向________，从碱基关系看，两条单链________。

（4）如果将14N标记的细胞培养在含15N标记的脱氧核苷酸的培养液中，此图所示的________________（填图中序号）中可检测到15N。

若细胞在该培养液中分裂4次，该DNA分子也复制4次，则得到的子代DNA分子中含14N和含15N的比例为________。

（5）若该DNA分子共有a个碱基，其中腺嘌呤有m个，则该DNA分子复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸________个。

13．图1是用DNA测序仪测出的某生物的一个DNA分子片段上被标记的一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序（TGCGTATTGG），请回答下列问题：

（1）据图1推测，此DNA片段上的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是________个。

（2）根据图1脱氧核苷酸链的碱基排列顺序，分析图2显示的脱氧核苷酸链的碱基序列为________（从上往下排序）。

（3）图1所测定的DNA片段与图2所显示的DNA片段中（A＋G）/（T＋C）分别为________、________，由此证明DNA分子碱基数量关系是__________________。

图1中的DNA片段与图2中的DNA片段中A/G的比值分别为________、________，由此说明了DNA分子的特异性。

14．（2019·

海口摸底）在研究DNA复制机制的过程中，为验证DNA分子的半保留复制方式，研究者以蚕豆根尖进行实验，主要步骤如下：

步骤①：

将蚕豆根尖置于含放射性3H标记胸腺嘧啶的培养液中，培养大约一个细胞周期的时间。

步骤②：

取出根尖，洗净后转移至不含放射性物质的培养液中，继续培养大约两个细胞周期的时间。

分别在第一个、第二个和第三个细胞周期取样，通过放射自显影技术检测有丝分裂中期细胞染色体上的放射性分布。

（1）本实验最主要的