版 第6单元 第2讲 DNA分子的结构复制与基因的本质.docx

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版第6单元第2讲DNA分子的结构复制与基因的本质

第2讲__DNA分子的结构、复制与基因的本质

[考纲导学]　1.DNA分子结构的主要特点（Ⅱ）　2.DNA的复制（Ⅱ）　3.基因的概念（Ⅱ）

知识梳理|夯实高考双基

回扣教材

一、DNA分子的结构

1．元素组成：

C、H、O、N、P。

2．基本单位：

4种脱氧核苷酸。

①磷酸基团；②脱氧核糖；③腺嘌呤；④腺嘌呤脱氧核苷酸。

3．平面结构

（1）基本骨架：

磷酸、脱氧核糖交替连接而成的反向平行长链。

（2）碱基对

4．空间结构：

规则的双螺旋结构。

二、DNA分子的复制

概念

以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程

时间

有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期

场所

细胞核（主要）

条件

模板：

亲代DNA的两条链；原料：

游离的4种脱氧核苷酸；能量来自：

细胞呼吸产生的ATP；酶：

解旋酶、DNA聚合酶等

原则

碱基互补配对原则

过程

解旋→合成与母链互补的子链→形成子代DNA分子

特点

边解旋边复制；半保留复制

结果

1个DNA分子→2个DNA分子

意义

将遗传信息从亲代传给了子代，

保持了遗传信息的连续性

三、基因、DNA、染色体、脱氧核苷酸的关系

【答案】　①脱氧核苷酸　②遗传效应　③脱氧核苷酸的排列顺序　④多个

基础自测

1．判断

（1）磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA的基本骨架。

（√）

（2）DNA分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的。

（√）

（3）双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数。

（√）

（4）分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同。

（×）

（5）沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法。

（√）

（6）基因在功能上具有相对独立性。

（√）

（7）DNA复制时，两条脱氧核糖核苷酸链均可作为模板。

（√）

（8）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。

（√）

（9）影响细胞呼吸（ATP供给）的所有因素都可能影响DNA复制。

（√）

2．下面为DNA分子的结构示意图，对该图的正确描述是（　　）

A．②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架

B．①②③构成胞嘧啶脱氧核苷酸

C．④占的比例越大，DNA分子越稳定

D．DNA分子中⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T

【答案】　D

3．图为真核细胞DNA复制过程模式图，请根据图示回答问题：

（1）由图示得知，1个DNA分子复制出乙、丙2个DNA分子，其方式是______________。

（2）图中A酶是________酶，B酶是________酶。

其中B酶催化的过程是________。

（3）从图中可以看出合成两条子链的方向________。

（4）细胞中DNA复制的场所是__________________；在复制完成后，乙、丙分开的时期为____________________。

【答案】　

（1）半保留复制　

（2）DNA聚合　解旋　解旋

（3）相反　（4）细胞核、线粒体和叶绿体　有丝分裂后期、减数第二次分裂后期

网络记忆

重点突破|领悟高考方向

重点1　DNA分子的结构与基因

[考点精讲]

1．DNA双螺旋结构的形成

2．DNA分子的特点

（1）稳定性：

使DNA双螺旋结构稳定的因素取决于

①碱基对间的氢键；

②疏水作用（或碱基的堆积力）：

疏水的碱基彼此堆积，避开了水相，一般认为疏水作用对双螺旋的稳定性贡献最大。

（2）多样性：

碱基对（或脱氧核苷酸对）排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性―→遗传信息的多样性

生物多样性。

（3）特异性：

每个DNA分子的碱基对的排列顺序是特定的，构成了每个DNA分子的特异性

遗传信息的特异性

生物的特异性。

[名师点睛]

（1）配对的碱基，A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。

C—G比例越大，DNA结构越稳定。

（2）决定DNA分子特异性的是

（3）DNA初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。

3．基因（DNA）的基本功能

（1）遗传信息的传递：

发生在传种接代过程中，通过复制实现遗传信息由亲代到子代的传递。

（2）遗传信息的表达：

发生在生物个体发育过程中，通过转录和翻译控制蛋白质合成的过程。

[命题视角]

视角1　DNA分子的结构与特点

1.如图为核苷酸链结构图，下列叙述不正确的是（　　）

A．能构成一个完整核苷酸的是图中的a和b

B．图中与每个五碳糖直接相连的碱基有1个

C．各核苷酸之间是通过化学键③连接起来的

D．若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基是T

【答案】　A

[心有灵犀]　DNA结构中的化学键

（1）碱基对中氢键

（2）磷酸二酯键

视角2　基因的本质

2．下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是（　　）

A．基因一定位于染色体上

B．基因在染色体上呈线性排列

C．四种脱氧核苷酸的数目和排列顺序决定了基因的多样性和特异性

D．一条染色体上含有1个或2个DNA分子

【答案】　A

重点2　DNA的复制

[考点精讲]

1．DNA复制方式的探究

实验材料：

大肠杆菌

↓

实验方法：

同位素标记法和密度梯度离心法

（亲代DNA分子与子代DNA分子的区分方法）

↓

实验假设：

DNA分子以半保留的方式复制

↓

↓

实验结果：

与预期结果一致

↓

实验结论：

DNA分子以半保留的方式复制

2．DNA分子复制特点及子代DNA存在位置与去向

（1）复制特点：

半保留复制即新DNA分子有一条链来自亲代DNA（即模板链），另一条链（子链）为新合成的链。

（2）2个子代DNA位置：

当一个DNA分子复制后形成两个新DNA分子后，此两子代DNA恰位于两姐妹染色单体上，且由着丝点连在一起，即

（3）子代DNA去向：

在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期，当着丝点分裂时，两姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极，此时子代DNA随染色单体分开而分开。

[命题视角]

视角1　DNA分子复制方式的探究

3．细菌在15N培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入14N培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA经高速离心分离，图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是（　　）

A．子一代DNA应为②　　B．子二代DNA应为①

C．子三代DNA应为④D．亲代的DNA应为⑤

【答案】　C

视角2　DNA分子复制过程与特点分析

4．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

【答案】　A

解题技巧类2|DNA分子结构与复制的相关计算

[典例导悟]

（2014·山东高考）某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是（　　）

【解析】　根据DNA分子的结构特点可知，若DNA分子双链中（A＋T）/（C＋G）的比值均为m，则每条链中（A＋T）/（C＋G）比值为m，由此可判断C正确、D错误；DNA分子中（A＋C）/（T＋G）＝1，而每条链中的（A＋C）/（T＋G）不能确定，但两条链中（A＋C）/（T＋G）的比值互为倒数，故A、B错误。

【答案】　C

[拓展升华]

1．双链DNA分子中碱基的计算

（1）原理——碱基互补配对原则

A＝T　G≡C

（2）推论

①规律一：

一个双链DNA分子中，A＝T、C＝G、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，互补的两碱基和（如A＋T或C＋G）占全部碱基的比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中该种比例的比值。

③规律三：

在DNA双链中一条单链的

的值与另一条互补单链的

的值互为倒数关系。

④规律四：

DNA双链中，一条单链的

的值，与另一条互补链的

的值是相等的，也与整个DNA分子中的

的值是相等的，且与其转录成的mRNA的

的值相等。

⑤规律五：

不同生物的双链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。

⑥规律性：

若已知A占双链的比例为c%，则A占单链的比例无法确定，但最大值可求出为2c%，最小值为0。

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。

[题组对练]

1．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培养基中连续复制4次，其结果可能是（　　）

A．含有14N的DNA占100%

B．复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸640个

C．含15N的链占1/8

D．子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是2∶3

【解析】　在14N培养基中连续复制4次，得到24＝16个DNA分子，32条链，其中含14N的DNA占100%，含15N的链有2条，占1/16，A项正确、C项错误；根据已知条件，每个DNA分子中腺嘌呤脱氧核苷酸有

＝40个，复制过程中消耗A＝40×（24－1）＝600个，B项错误；每个DNA分子中嘌呤和嘧啶互补配对，数量相等，两者之比是1∶1，D项错误。

【答案】　A

2．7乙基鸟嘌呤不与胞嘧啶（C）配对而与胸腺嘧啶（T）配对。

某DNA分子中腺嘌呤（A）占碱基总数的30%，其中的鸟嘌呤（G）全部被7乙基化，该DNA分子正常复制产生两个DNA分子，其中一个DNA分子中胸腺嘧啶（T）占碱基总数的45%，另一个DNA分子中鸟嘌呤（G）所占比例为（　　）

A．10%　　　B．20%　　　

C．30%　　　D．45%

【解析】　据DNA分子中的A占30%，可知T占30%，C占20%，G占20%，当其中的G全部被7乙基化后，新复制的两个DNA分子中如果一个DNA分子中的T占总数的45%，则另一个DNA分子中的T占35%，但G的比例不变。

【答案】　B

[心有灵犀]　有关DNA计算的模式图解法

（1）关于DNA分子碱基的计算：

先画一DNA分子模式图，标明碱基，然后根据碱基互补配对原则和已知条件求解，如：

（2）关于DNA分子复制的计算：

可据DNA分子复制模式图求解，如：

当堂验收|提升高考考能

1．（2013·广东高考）1953年Watson和Crick构建了DNA双螺旋结构模型，其重要意义在于（　　）

①证明DNA是主要的遗传物质　②确定DNA是染色体的组成成分　③发现DNA如何储存遗传信息　④为DNA复制机制的阐明奠定基础

A．①③　　　B．②③　　　

C．②④　　　D．③④

【解析】　解答本题可用排除法，也可直接进行判断。

证明DNA是遗传物质的实验是肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，因此DNA是主要的遗传物质，①错误，排除A项；Watson和Crick构建DNA双螺旋结构模型时没有从染色体中提取DNA，也不涉及蛋白质等其他成分，故不能确定DNA是染色体的组成成分，②错误，排除B、C两项；DNA的双螺旋结构模型揭示了DNA的构成，其遗传信息储存在4种碱基的排列顺序之中，并且指出了DNA两条链上的碱基遵循碱基互补配对原则，为DNA复制机制的阐明奠定了基础，故③④正确，本题选D项。

【答案】　D

2．双脱氧核苷酸常用于DNA测序，其结构与脱氧核苷酸相似，能参与DNA的合成，且遵循碱基互补配对原则。

DNA合成时，在DNA聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终止；若连接上的是脱氧核苷酸，子链延伸继续。

在人工合成体系中，有适量的序列为GTACATACATG的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸。

则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有（　　）

A．2种　　　B．3种

C．4种　　　D．5种

【解析】　根据题意，在合成子链时，胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸在与腺嘌呤脱氧核苷酸配对时存在竞争关系，当胸腺嘧啶双脱氧核苷酸与腺嘌呤脱氧核苷酸配对时，子链延伸终止，不再继续合成子链，因此，子链的合成可能会在碱基A的位点终止，所以会形成含有3个、5个、7个、9个和11个（只有胸腺嘧啶脱氧核苷酸与腺嘌呤脱氧核苷酸配对）共5种不同长度的子链。

【答案】　D

3．在DNA复制开始时，将大肠杆菌放在含低剂量3H标记的脱氧胸苷（3H—dT）的培养基中，3H—dT可掺入正在复制的DNA分子中，使其带有放射性标记。

几分钟后，将大肠杆菌转移到含高剂量3H—dT的培养基中培养一段时间。

收集、裂解细胞，抽取其中的DNA进行放射性自显影检测，结果如图所示。

据图可以作出的推测是（　　）

A．复制起始区在高放射性区域

B．DNA复制为半保留复制

C．DNA复制从起始点向两个方向延伸

D．DNA复制方向为a→c

【答案】　C

4．甲图中DNA分子有a和d两条链，将甲图中某一片段放大后如乙图所示，结合所学知识回答下列问题：

（1）从甲图可看出DNA复制的方式是________。

（2）甲图中，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链；则A是__________酶，B是______________________________________________________________酶。

（3）图甲过程在绿色植物叶肉细胞中进行的场所有____________________。

（4）乙图中，7是________________。

DNA分子的基本骨架由________交替连接而成；DNA分子两条链上的碱基通过________连接成碱基对，并且遵循________原则。

【答案】　

（1）半保留复制　

（2）解旋　DNA聚合　（3）细胞核、线粒体、叶绿体　（4）胸腺嘧啶脱氧核苷酸　脱氧核糖和磷酸　氢键　碱基互补配对