高中高届高级生物复习资料创新设计配套学案及练习必修二 第六单元 第17讲.docx

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高中高届高级生物复习资料创新设计配套学案及练习必修二第六单元第17讲

第17讲　DNA的结构、复制及基因的本质

考纲、考情——知考向

核心素养——提考能

最新

考纲

1.DNA分子结构的主要特点（Ⅱ）

2.DNA分子的复制（Ⅱ）

3.基因的概念（Ⅱ）

生命

观念

结构与功能观——分析DNA分子结构特点及DNA功能

全国卷考情

2016·全国卷Ⅱ

（2）、

2016·全国卷Ⅰ（29）、

2014·全国卷Ⅱ（5）、

2013·全国卷Ⅱ（5）

科学

思维

构建DNA分子双螺旋结构模型,阐明其半保留复制过程

科学

探究

实验设计与实验结果分析:

验证DNA分子通过半保留方式进行复制

考点一　DNA分子的结构及相关计算

图解DNA分子结构

■助学巧记

1.巧记DNA分子结构的“五·四·三·二·一”

2.DNA分子的特性

教材

高考

1.高考重组　判断正误

（1）细胞核中的DNA复制和转录都以DNA为模板（2018·海南卷,13D）（　　）

（2）细胞中DNA分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和（2017·海南卷,23C）（　　）

（3）双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的（2014·全国卷Ⅱ,5C）（　　）

（4）DNA的X光衍射实验证明了DNA是遗传物质（2013·全国卷Ⅱ,5C）（　　）

提示　

（1）√

（2）×　DNA分子除含基因片段外,还有许多无遗传效应的片段。

（3）×　DNA一条链上磷酸和脱氧核糖通过磷酸二酯键相连。

（4）×　DNA的X光衍射图谱实验为DNA双螺旋结构模型建构提供了重要依据。

2.教材·拓展·拾遗

（1）（教材必修2P48“旁栏思考题”）沃森和克里克在构建DNA模型的过程中利用了他人的哪些经验和成果？

提示　①英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的DNA的X射线衍射图谱；

②美国生物化学家鲍森揭示生物大分子结构的方法（1950年）,即按照X射线衍射分析的实验数据建立模型的方法；

③奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果:

腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量,鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量这一碱基之间的数量关系。

（2）（教材必修2P58科学·技术·社会）如果获得DNA指纹图谱？

该技术有哪些应用？

提示　①应用DNA指纹技术,首先需要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,最后形成DNA指纹图；

②由于每个人的DNA指纹图是独一无二的,所以我们可以根据分析指纹图的吻合程度来帮助确认身份。

因而此技术被广泛应用于刑侦领域、亲子鉴定、遗骸鉴定等。

　围绕DNA分子的结构及特点考查结构与功能观

1.（2019·广东惠州检测）如图是某DNA片段的结构示意图,下列叙述正确的是（　　）

A.DNA复制时,解旋酶先将①全部切割,再进行复制

B.DNA分子中A＋T含量高时稳定性较高

C.磷酸与脱氧核糖交替排列构成DNA分子的基本骨架

D.a链、b链方向相同,a链与b链的碱基互补配对

解析　DNA复制时边解旋边复制,A错误；碱基A和T之间有两个氢键,碱基G和C之间有三个氢键,因此G＋C含量高的DNA分子的相对稳定性较高,B错误；磷酸与脱氧核糖交替排列构成DNA分子的基本骨架,C正确；DNA分子的两条链方向相反,a链与b链的碱基互补配对,D错误。

答案　C

（1）DNA分子中A与T间可形成2个氢键,G与C间可形成3个氢键——故G≡C对占比例越高的DNA分子其稳定性越高。

（2）并非所有的DNA分子均具“双链”,有的DNA分子为单链。

（3）原核细胞及真核细胞细胞器中的DNA分子为“双链环状”。

　DNA分子结构相关计算

2.（2014·山东理综,5）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（　　）

[慧眼识图　获取信息]

答案　C

3.（2019·河北石家庄模拟）在一个双链DNA分子中,碱基总数为m,腺嘌呤碱基数为n,G与C之间形成3个氢键,A与T之间形成2个氢键。

则下列有关叙述正确的是（　　）

①脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基数＝m　②碱基之间的氢键数为（3m－2n）/2　③一条链中A＋T的数量为n　④G的数量为m－n

A.①②③④B.②③④

C.③④D.①②③

解析　每个脱氧核苷酸分子含有一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子碱基,所以脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基数＝m,①正确；因为A和T之间有2个氢键、C和G之间有3个氢键,根据碱基互补配对原则,A＝T＝n,则C＝G＝（m－2n）/2,所以碱基之间的氢键数为2n＋3（m－2n）/2＝（3m/2）－n,②正确；双链DNA中,A＝T＝n,则根据碱基互补配对原则,一条链中A＋T的数量为n,③正确；由②中计算可知:

G的数量＝（m－2n）/2,④错误。

答案　D

“归纳法”求解DNA分子中的碱基数量的计算规律

（1）在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同,即A＋G＝T＋C。

（2）“互补碱基之和”的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同,即若在一条链中

＝m,在互补链及整个DNA分子中

＝m。

——此比值在不同DNA分子中具特异性。

（3）非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数,在整个DNA分子中为1,即若在DNA一条链中

（或

）＝a,则在其互补链中该比值为

而在整个DNA分子中该比值为1,——此比值在不同双链DNA分子中无特异性（具共性）。

　　　考点二　DNA分子的复制及基因的本质

1.DNA分子的复制

（1）过程归纳

■助学巧记

DNA复制之“二、二、三、四”

（2）实验探究

①实验方法:

同位素示踪法和离心技术

②实验结果:

③实验结论:

DNA的复制是以半保留方式进行的。

2.染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系

1.同源染色体上的DNA分子之间除哪项外均可能不同？

请说明理由。

①碱基对的排列顺序　②磷酸二酯键的数目

③脱氧核苷酸的种类　④

的比值

提示　③　同源染色体上的DNA分子可能是相同的,也可能是不同的,如X、Y染色体,所以构成DNA的脱氧核苷酸数目就可能不同,连接两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键的数目也就可能不同,碱基对的排列顺序不同；DNA分子中A＝T、C＝G,但（A＋T）/（C＋G）在不同的DNA分子中可能不同,而构成所有DNA的脱氧核苷酸均只有4种。

2.如图是人类某染色体DNA的片段,含有基因A、基因b和无遗传效应的片段M。

请思考:

（1）基因A和b的本质区别是什么？

（2）决定mRNA上终止密码子的碱基对是否位于M处？

若M中插入若干个脱氧核苷酸对是否可引发基因突变？

为什么？

（3）A复制时b是否也复制？

A转录时,b是否也转录？

其转录的模板链一定相同吗？

提示　

（1）不同基因的本质区别在于其脱氧核苷酸序列不同。

（2）M为无遗传效应的非基因片段,故其无转录功能,当然不存在决定mRNA上终止密码的碱基对,M中即使插入若干脱氧核苷酸对也不会引发基因突变。

（3）DNA分子复制为全程复制,故A复制时b也复制,但基因表达却为“选择性表达”,故A转录时,b未必转录,即使都转录,其模板链也未必相同。

　结合DNA分子的复制及相关计算考查科学思维能力

1.[2016·全国卷Ⅰ,29（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________________________________________________

___________________________________________________________________。

答案　一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后,标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中,因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记

2.在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分子分别为14N—DNA（相对分子质量为a）和15N—DNA（相对分子质量为b）。

将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上,连续繁殖两代（Ⅰ和Ⅱ）,用离心方法分离得到的结果如图所示。

下列对此实验的叙述正确的是（　　）

A.Ⅰ代细菌DNA分子中两条链都是14N

B.Ⅱ代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的

C.预计Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量为

D.上述实验Ⅰ代→Ⅱ代的结果能证明DNA复制方式为半保留复制

解析　Ⅰ代细菌DNA分子中一条链是14N,另一条链是15N,A错误；Ⅱ代细菌含15N的DNA分子有2个,占全部（4个）DNA分子的

B错误；由于1个含有14N的DNA分子的相对分子质量为a,则每条链的相对分子质量为

；1个含有15N的DNA分子的相对分子质量为b,则每条链的相对分子质量为

。

将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上,连续繁殖三代,得到共8个DNA分子,这8个DNA分子共16条链,只有2条是含15N的,14条是含14N的,因此总相对分子质量为

×2＋

×14＝b＋7a,所以每个DNA分子的平均相对分子质量为

C正确；实验Ⅰ代→Ⅱ代的结果不能证明DNA复制方式为半保留复制,D错误。

答案　C

DNA分子复制中有关计算

假设1个DNA分子复制n次（设该DNA分子中含某种脱氧核苷酸m个）

点悟:

“DNA复制”相关题目的4点“注意”

（1）注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别,前者包括所有的复制,但后者只包括第n次的复制。

（2）注意碱基的单位是“对”还是“个”。

（3）切记在DNA复制过程中,无论复制了几次,含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。

（4）看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”,是“含”还是“只含”等关键词,以免掉进陷阱。

　围绕基因的本质考查结构与功能观

3.（2014·海南卷,21）下列是某同学关于真核生物基因的叙述:

①携带遗传信息　②能转运氨基酸　③能与核糖体结合

④能转录产生RNA　⑤每相邻三个碱基组成一个反密码子　⑥可能发生碱基对的增添、缺失、替换

其中正确的是（　　）

A.①③⑤B.①④⑥

C.②③⑥D.②④⑤

解析　基因是具有遗传效应的DNA片段,携带遗传信息,并能够将遗传信息通过转录传递到RNA,通过翻译表现为蛋白质特定的氨基酸序列和空间结构,基因中可能发生碱基对的增添、缺失或替换,即基因突变,故选B。

答案　B

4.（2019·南昌调研）下列关于基因、染色体、性状之间的关系的叙述中,正确的是（　　）

A.性状与基因之间都存在一一对应的关系

B.真核生物的基因都位于染色体上,呈线性排列

C.每条染色体上有许多个DNA分子,每个DNA分子上有许多基因,每个基因中有许多脱氧核苷酸

D.染色体结构变异可能会使基因的数目或排列顺序发生改变

解析　性状与基因之间并不都存在一一对应的线性关系,有的性状受多个基因控制,有的基因同时控制多个性状,A错误；真核生物的基因主要位于细胞核中的染色体上,也有部分基因位于线粒体、叶绿体中的DNA上,B错误；每条染色体含有一个或2个DNA分子,C错误；染色体结构变异可能会使基因的数目或排列顺序发生改变,D正确。

答案　D

澄清易混易错·强化科学思维

[易错易混]

易错点1　误认为DNA分子中“嘌呤一定等于嘧啶”

点拨　DNA分子一般为“双螺旋结构”,双链DNA中嘌呤等于嘧啶,但其一条链中嘌