届高考生物一轮复习第六单元遗传的物质基础第20讲DNA分子的结构DNA的复制基因是有遗传效应的DNA片段.docx

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届高考生物一轮复习第六单元遗传的物质基础第20讲DNA分子的结构DNA的复制基因是有遗传效应的DNA片段

第20讲　DNA分子的结构DNA的复制基因是有遗传效应的DNA片段

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）

　DNA分子的结构及基因的本质

1．DNA分子的结构

（1）元素组成：

C、H、O、N、P。

（2）基本单位

（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

（4）空间结构：

规则的双螺旋结构。

解读两种DNA结构模型

（1）图2是图1的简化形式，其中________是磷酸二酯键，③是氢键。

解旋酶作用于________部位，限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于________部位。

（2）图1中两个相邻的碱基是怎样连接的？

答案：

（1）①　③　①　

（2）①氢键；②脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖。

[助学巧记]　借图记忆

“3”→三种物质：

○、

、

。

“4”→四种碱基对应四种脱氧核苷酸。

“5”→五种元素：

含C、H、O；○一定含P；

一定含N。

2．DNA分子的特性

（1）稳定性：

磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧构成基本骨架。

（2）多样性：

碱基对多种多样的排列顺序，如n个碱基对组成的DNA分子，排列顺序有4n种（其中n代表碱基对数）。

（3）特异性：

每种DNA分子都有特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。

3．基因——有遗传效应的DNA片段

（1）据图1写出基因与染色体的关系：

基因在染色体上呈线性排列。

（2）将代表下列结构的字母填入图2中的相应横线上：

a．染色体、b.DNA、c.基因、d.脱氧核苷酸。

（3）基因的实质：

具有遗传效应的DNA片段。

考向1　DNA分子的结构及特点

1．（2018·芜湖模拟）如图表示一个DNA分子的片段，下列有关表述正确的是（　　）

A．④代表的物质中储存着遗传信息

B．不同生物的DNA分子中④的种类无特异性

C．转录时该片段的两条链都可作为模板链

D．DNA分子中A与T碱基对含量越高，其结构越稳定

答案：

B

2．（2018·济南模拟）20世纪50年代初，查哥夫对多种生物DNA做了碱基定量分析，发现（A＋T）/（C＋G）的比值如表。

结合所学知识，你认为能得出的结论是（　　）

DNA来源

大肠杆菌

小麦

鼠

猪肝

猪胸腺

猪脾

（A＋T）/（C＋G）

1.01

1.21

1.21

1.43

1.43

1.43

A.猪的DNA结构比大肠杆菌的DNA结构更稳定一些

B．小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息相同

C．小麦DNA中（A＋T）的数量是鼠DNA中（C＋G）数量的1.21倍

D．同一生物不同组织的DNA碱基组成相同

答案：

D

考向2　DNA分子结构相关计算

3．（2018·山东临沂模拟）某双链DNA分子中含有200个碱基，一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则该DNA分子（　　）

A．四种含氮碱基A∶T∶G∶C＝4∶4∶7∶7

B．若该DNA中A为p个，占全部碱基的n/m（m>2n），则G的个数为（pm/2n）－p

C．碱基排列方式共有4200种

D．含有4个游离的磷酸

解析：

选B。

该DNA分子中A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7；若该DNA分子中A为p个，其占全部碱基的n/m，则全部碱基数为p÷

，所以G的个数为（p÷

－2p）÷2，即

－p；碱基的排列方式应少于4100种；含有2个游离的磷酸。

1．“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，则在互补链及整个DNA分子中都有

＝m。

（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

＝a，则在其互补链中

＝

，而在整个DNA分子中

＝1。

2．DNA分子中有关碱基比例计算的解题步骤

（1）搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例，还是占DNA分子一条链上碱基的比例。

（2）画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知和所求的碱基：

（3）根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。

[变式1]（2018·天津模拟）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（α链）子链中T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则在α链的互补链（β链）中，T和C分别占（β链）碱基总数的（　　）

A．32.9%和17.1%

B．31.3%和18.7%

C．18.7%和31.3%

D．17.1%和32.9%

解析：

选B。

由于整个DNA分子中G＋C＝35.8%，则每条链中G＋C＝35.8%，A＋T＝64.2%；由于α链中T与C分别占α链碱基总数的32.9%和17.1%，由此可以求出α链中G＝18.7%、A＝31.3%，则其互补链β链中T和C分别占β链碱基总数的31.3%和18.7%。

[变式2]（高考山东卷）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：

选C。

A项，无论DNA分子的一条单链中（A＋C）/（T＋G）的值为多少，整个DNA分子中（A＋C）/（T＋G）都等于1。

B项，由于双链DNA分子中A与T配对、G与C配对，故一条单链中（A＋C）/（T＋G）的值与其互补链中的（A＋C）/（T＋G）的值互为倒数。

C项，由于双链DNA分子中A与T配对、G与C配对，故一条单链中（A＋T）/（G＋C）的值与整个DNA分子中（A＋T）/（G＋C）的值相等。

D项，由于双链DNA分子中A与T配对、G与C配对，故一条单链中（A＋T）/（G＋C）的值与其互补链中（A＋T）/（G＋C）的值相等。

考向3　基因、DNA和染色体的关系

4．（2018·大连二十四中模拟）

如图为果蝇X染色体的部分基因图，下列对此X染色体的叙述，错误的是（　　）

A．基因在染色体上呈线性排列

B．l、w、f和m为非等位基因

C．说明了各基因在染色体上的绝对位置

D．雄性X染色体上的基因来自其雌性亲本

解析：

选C。

基因位于染色体上，且呈线性排列，A正确；等位基因是位于同源染色体上同一位置控制相对性状的基因，而l、w、f和m在同一条染色体的不同位置，为非等位基因，B正确；变异会导致基因的排列顺序发生改变，故基因在染色体上的位置不是绝对的，C错误；雄性果蝇的X染色体来自母本，因此雄性X染色体上的基因来自其雌性亲本，D正确。

5．下面关于基因的理解正确的一项是（　　）

A．控制细菌性状的基因位于拟核和线粒体中的DNA上（2015·全国Ⅰ，1D）

B．编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链（2015·重庆，5D）

C．真核生物基因具有以下特点：

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可能发生碱基对的增添、缺失或替换（海南，21改编）

D．线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成（全国Ⅰ）

答案：

D

（1）针对遗传物质为DNA的生物而言，基因是指“有遗传效应的DNA片段”，但就RNA病毒而言，其基因为“有遗传效应的RNA片段”。

（2）并非所有DNA片段都是基因，基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将不同的基因分割开的。

　DNA复制的过程及相关计算

1．DNA复制的假说与证据

（1）沃森和克里克的假说：

半保留复制。

（2）

以上实验证明DNA分子复制的特点是半保留复制。

2．DNA的复制过程

概念

以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程

时期

有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期

过程

解旋→合成子链→子链延伸→亲子链复旋

条件

①模板：

亲代DNA的每一条链；

②原料：

4种游离的脱氧核苷酸；

③能量：

ATP释放的能量；

④酶：

解旋酶和DNA聚合酶

结果

1个DNA复制形成2个完全相同的DNA

特点

边解旋边复制，半保留复制

精确复制

①独特的双螺旋结构提供模板；

②碱基互补配对原则

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

染色体上DNA分子的复制过程

（1）请完成图中填空。

（2）蛙的红细胞和哺乳动物成熟红细胞，是否都能进行DNA分子的复制？

（3）图中所示DNA复制过程中形成的两个DNA位置如何？

其上面对应片段中基因是否相同？

两个子代DNA将于何时分开？

答案：

（1）能量　解旋　两条螺旋的双链　脱氧核苷酸　DNA聚合酶　双螺旋结构

（2）蛙的红细胞进行无丝分裂，可进行DNA分子的复制；哺乳动物成熟的红细胞已丧失细胞核，也无各种细胞器，不能进行DNA分子的复制。

（3）染色体复制后形成两条姐妹染色单体，刚复制产生的两个子代DNA分子即位于两条姐妹染色单体中，由着丝点相连，其对应片段所含基因在无突变等特殊变异情况下应完全相同，两个子代DNA分子将于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时，随两条姐妹染色单体分离而分开，分别进入两个子细胞中。

考向1　DNA分子复制过程及热点

1．（2018·河北邯郸月考）如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述错误的是（　　）

A．由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制

B．解旋酶能使双链DNA解开，但需要消耗ATP

C．子代DNA分子的两条链是反向平行排列的

D．DNA在复制过程中是先进行解旋，后半保留复制

解析：

选D。

由图示可知，新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此复制的方式是半保留复制，A正确；解旋酶使DNA双链解开的过程消耗ATP，B正确；子代DNA分子的两条链是反向平行的，C正确；DNA在复制过程中是边解旋，边半保留复制，D错误。

2．（高考江苏卷）下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

解析：

选A。

由图可看出，此段DNA分子有三个复制起点，但多个复制起点并不一定是同时开始的；由图中的箭头方向可知，DNA分子是双向复制的；半保留复制的模式可以保持前后代的遗传稳定性，多起点复制可以大大提高复制效率；DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等催化。

（1）生物体中DNA分子复制的场所

①真核生物：

细胞核（主要场所）、叶绿体、线粒体。

②原核生物：

拟核、细胞质（如质粒中DNA的复制）。

③DNA病毒：

宿主细胞内。

（2）子代DNA随姐妹染色单体分开的时间

①有丝分裂：

后期。

②减数分裂：

减数第二次分裂后期。

考向2　DNA分子复制的相关计算

3．（2018·天津七校联考）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

答案：

A

“图解法”分析DNA复制相关计算

（1）将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则

子代DNA共2n个

（2）DNA复制中消耗的脱氧核苷酸数

①若一亲代DNA分子含有某