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.docx

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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

第2讲　DNA分子的结构、复制与基因的本质

考点一|DNA分子的结构及基因的本质

1．DNA分子的化学组成

（1）元素组成：

C、H、O、N、P。

（2）基本单位：

2．DNA分子的结构

（1）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内侧：

碱基对

遵循碱基互补配对原则。

（2）空间结构：

规则的双螺旋结构。

3．DNA分子的特性

（1）相对稳定性：

DNA分子中磷酸和脱氧核糖交替连接的方式不变，两条链间碱基互补配对的方式不变。

（2）多样性：

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：

在DNA双链中，一条单链的

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。

提醒：

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

10

2

3

3

2

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