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1、版生物大一轮复习第六单元遗传的物质基础第23讲DNA分子的结构DNA的复制基因是有遗传效应的DNA片段学案第23讲DNA分子的结构DNA的复制基因是有遗传效应的DNA片段1DNA分子结构的主要特点()2DNA分子的复制()3基因的概念()DNA分子的结构及相关计算1图解DNA分子结构借图记忆“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。2DNA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

2、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。1(必修2 P49图311改编)如图对大肠杆菌DNA分子图示的分析，正确的是()A图中2是核糖，属于五碳糖B图中的碱基对3和4可能是GC，也可能是ATC磷酸、五碳糖交替连接构成基本骨架D1、2、3构成了一个完整的核糖核苷酸分子答案：C2(深入追问)(1)DNA分子中相邻的两个脱氧核苷酸之间通过什么化学键相连？提示：磷酸二酯键或氢键。(2)甲、乙两个DNA分子中，甲含A 40%、乙含G 20%，哪种DNA分子结构相对稳定？提示：乙。乙DNA分子中GC碱基对的数量比甲多。1通过解读DNA结构模型，深入理解DNA分子的结构上图是DN

3、A结构模型的简化形式，其中是磷酸二酯键，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双链DNA分子中碱基的计算规律(1)互补的两个碱基数量相等，即AT，CG。(2)任意两个不互补的碱基数量之和占碱基总数的50%，即嘌呤之和嘧啶之和总碱基数50%，AGTCACTG(ATCG)50%，1。(3)在双链DNA分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。设在双链DNA分子中的一条链上A1T1n%，因为A1T2，A2T1，则：A1T1A2T2n%，所以ATA1A2T1T2n%。简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。(4)双链DNA分子中，非互

4、补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数。设双链DNA分子中，一条链上：m，则：m，互补链上。简记为：“DNA两互补链中，不配对两碱基之和的比值乘积为1”。【感知考题】下列说法中正确的是()A在DNA分子模型的搭建实验中，若仅用订书钉将脱氧核糖、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82个(2016上海，28)B沃森和克里克以DNA大分子为研究材料，采用X射线衍射的方法，破译了全部密码子(2015江苏，4D)C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，5C)D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(

5、高考江苏卷)答案A(1)A选项构建的模型中，胞嘧啶C占全部碱基总数的20%。(2)A选项若不考虑A的数量，则构建的模型可以搭建出410种不同的DNA分子。 高分点拨类题通法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。【跟进题组】 命题1DNA分子结构分析1(2017江苏淮安调研)如图是某同学制作的脱氧核苷酸对模型，其中正确的是()解析：选D。选项A中，从五碳糖和磷酸基团的形态和位置可判断，两条脱氧

6、核苷酸链不是反向平行的，错误；选项B中，A与T之间的氢键应该是两个而不是三个，错误；选项C中，含氮碱基(C)应连接在五碳糖的1号位上(如图所示)，且G与C之间有三个氢键，错误。2(2017山师大附中统考)同源染色体上的DNA分子之间最可能相同的是()A碱基对的排列顺序B磷酸二酯键的数目C初步水解产物的种类D(AT)/(GC)的比值解析：选C。同源染色体一条来自父方，一条来自母方，其来源不同，碱基序列存在差异，A项错误；X、Y染色体为同源染色体，但其大小不同，磷酸二酯键的数目也不同，B项错误；DNA分子都由腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸组成，C项正确；不

7、同DNA分子中(AT)/(CG)的比值不同，D项错误。DNA分子的水解程度不同，产物会不同DNA分子彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和四种含氮碱基，初步水解产物是四种脱氧核苷酸。 命题2DNA分子中的碱基计算3(高考山东卷改编)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(AC)/(TG)的值为多少，整个DNA分子中(AC)/(TG)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(AC)/(TG)的值与其互补

8、链中的(AC)/(TG)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(AT)/(GC)的值与整个DNA分子中(AT)/(GC)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(AT)/(GC)的值与其互补链中(AT)/(GC)的值相等。4(2017连云港、徐州、淮安、宿迁四市模拟)某双链DNA分子含有200个碱基对，其中一条链上ATGC1234，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B含有腺嘌呤脱氧核苷酸30个C4种含氮碱基ATGC3377D碱基排列方式共有4100种解析：选C。每条单链各有一个游离的磷酸基，所以DN

9、A分子应该有2个游离的磷酸基。计算碱基数目时，需要注意所给碱基总数为个数还是对数。该DNA分子中含有200个碱基对，一条链上ATGC1234，根据双链中AT所占比例单链中AT所占比例，则双链中AT占3/10，根据AT，推知A和T各占3/20，故腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为2002(3/20)60。双链中A和T分别占3/20，则C和G分别占7/20，故ATGC3377。在碱基比例不确定的情况下，碱基排列方式共有4n种，n为碱基对数，即共有4200种，而该DNA分子碱基比例已确定，故排列方式小于4200种。DNA复制的过程及相关计算(含基因的本质)1DNA的复制(1) (2)过程概念以亲代DNA为模板

10、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模板：亲代DNA的每一条链；原料：4种游离的脱氧核苷酸；能量：ATP释放的能量；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独特的双螺旋结构提供模板；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2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、bDNA、c基因、d脱氧核苷酸。(3)基因的实质：具有遗传效应的DNA

11、片段。)1(必修2 P53图312改编)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()Ac、e、fBa、e、bCa、b、dDc、d、f解析：选A。由于DNA分子的复制是半保留复制，一个用15N标记的DNA在含14N的培养基上培养，复制第一次后产生2个DNA分子，每个DNA分子的一条链含15N，一条链含14N，密度中，对应图中的c；复制第二次后，共产生4个DNA分子，其中含15N和14N的DNA分子为2个，密度中，只含14N的DNA分子为2个，密度小，对应图中的e；复制第三次后，共产生

12、8个DNA分子，其中含15N和14N的DNA分子为2个，密度中，只含14N的DNA分子为6个，密度小，对应图中的f。2(深入追问)(1)无丝分裂过程中有DNA分子的复制吗？提示：有。三种增殖方式都存在DNA分子的复制。(2)DNA片段都是基因吗？都携带遗传信息吗？提示：DNA分子上的片段不都是基因，基因是有遗传效应的DNA片段，所以DNA片段不都携带遗传信息。 突破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)。(3)DNA病毒：宿主细胞内。 突破2DNA复制与染色体复制(1)DNA复制特点：半保留复制。(

13、2)1条染色体含有2条染色单体，含有2个DNA分子。每条染色单体含有1个DNA分子。 突破3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。 突破4实验证明DNA复制的特点以上实验证明DNA分子复制的特点是半保留复制。 突破5通过“图解法”分析DNA复制过程中的数量关系DNA复制为半保留复制，若将亲代DNA分子复制n代，其结构分析如图：(1)子代DNA分子数为2n个含有亲代链的DNA分子数为2个。不含亲代链的DNA分子数为(2n2)个。含子代链的DNA分子数为2n个。(2)子代脱氧核苷酸链数为2n1条亲代脱氧核苷酸链数为2条。新合成的脱氧核苷酸链数为

14、(2n12)条。(3)消耗脱氧核苷酸数若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m(2n1)个。第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m2n1个。(1)碱基数目：碱基的数目单位是“对”还是“个”。(2)复制模板：在DNA复制过程中，无论复制了几次，有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。(3)关键词语：看清是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”等关键词。 【感知考题】(2016高考全国卷甲，2)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

15、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解析DNA分子的复制和转录都需要在DNA双链解开后才能进行，A、B项正确；DNA分子的复制发生在细胞周期中的间期，若DNA双链不能解开，细胞周期将被阻断在间期而不是中期，C项错误；癌细胞具有无限增殖的能力，该物质能阻断DNA分子的复制，故能抑制癌细胞的增殖，D项正确。答案C(1)将DNA分子两条链之间的碱基对打开，可采用的方法有解旋酶、RNA聚合酶、高温加热等。(2)DNA分子多起点双向复制的生物学意义是能保证DNA分子复制在短时间内完成。 高分点拨类题通法(1)DNA复制的类型在真

16、核生物中，DNA复制一般是多起点复制。在原核生物中，DNA复制一般是一个起点。无论是真核生物还是原核生物，DNA复制大多数都是双向进行的。如图所示为真核生物DNA的多起点、双向复制：(2)影响DNA复制的外界条件【跟进题组】 命题1DNA分子复制过程及特点分析1(2017山东德州重点中学月考)真核细胞中DNA复制如图所示，下列表述错误的是()A多起点双向复制能提高DNA复制的效率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DDNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则解析：选C。DNA复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化，但氢键的形成不需要酶的催化

17、，C错误。2H2O2能将鸟嘌呤(G)氧化损伤为8oxodG，8oxodG可与腺嘌呤(A)互补配对。若图中所示DNA片段中有两个鸟嘌呤发生上述氧化损伤后，再正常复制多次形成大量的子代DNA，下列相关叙述不正确的是()A子代DNA分子都有可能发生碱基序列的改变B部分子代DNA中嘧啶碱基的比例可能会增加C子代DNA控制合成的蛋白质可能不发生改变D氧化损伤可能诱发原癌基因或抑癌基因的突变解析：选B。由题干信息可知，H2O2能将G氧化损伤为8oxodG，8oxodG与A互补配对，而图示DNA片段中含有3个G，若发生氧化损伤的两个G位于不同链，则形成的子代DNA分子都有可能发生碱基序列的改变，A正确；由于

18、G氧化损伤为8oxodG后，能与A配对，所以正常复制多次形成的子代DNA中嘧啶碱基比例不变，B错误；由于密码子的简并性，突变后形成的蛋白质的结构可能不变，C正确；氧化损伤可能诱发原癌基因或抑癌基因的突变，D正确。DNA复制的准确性(1)一般情况下，DNA分子能准确地进行复制。原因是DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。(2)在特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可以造成碱基配对发生差错，引发基因突变。 命题2DNA分子复制过程中的相关计算3(2017临川一中质检)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶脱氧核苷

19、酸60个，该DNA分子在含有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1/8B含有14N的DNA分子占7/8C复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸600个D复制结果共产生16个DNA分子解析：选B。DNA复制为半保留复制，子代每个DNA的两条链，一条来自母链，一条是新合成的子链。由题可知，该DNA分子中有腺嘌呤(A)40个，则复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸为40(241)600(个)。该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次，可形成16个DNA分子，其中含有15N的DNA分子占1/8，含有14N的DNA分子占100%。4某DNA分子中含m对碱基，其中腺嘌呤有A个。下列

20、有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述，错误的是()A在第一次复制时，需要(mA)个B在第二次复制时，需要2(mA)个C在第n次复制时，需要2n1(mA)个D在n次复制过程中，总共需要2n(mA)个解析：选D。解答本题时，首先把模板中胞嘧啶脱氧核苷酸的数目求出，即(2m2A)/2(mA)个，则复制一次，需要(mA)(211)(mA)个；复制两次，共需要(mA)(221)3(mA)个，因此，第二次复制需要3(mA)(mA)2(mA)个；在n次复制过程中，总共需要(mA)(2n1)个，则第n次复制需要(mA)(2n1)(mA)(2n11)2n1(mA)个。巧借模式图解答与DNA复

21、制有关的问题学会画DNA分子半保留复制图解有助于理解DNA复制的相关计算规律，如图所示： 命题3基因、DNA和染色体的关系5(2017大连二十四中高三测试)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Bl、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

22、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。6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，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：携带遗传信息；能转运氨基酸；能与核糖体结合；能转录产生RNA；可能发生碱基对的增添、缺失或替换(2014海南，21改编)D线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成(高考全国卷)答案：D易错点1误认为染色体是基因的唯一载体点拨(1)真核细胞的线粒体和叶绿体也是基因的载体。(2)原核细胞无染色体，拟核中的DNA分子和质粒DNA均是裸

23、露的。易错点2混淆基因、DNA与染色体的关系点拨核心体系构建填空稳定性特异性基因边解旋边复制、半保留复制解旋合成子链形成子代DNA两条反向平行长链磷酸、脱氧核糖交替连接碱基互补配对形成碱基对规范答题必备1DNA的“五、四、三、二、一”记忆法五：五种元素C、H、O、N、P。四：四种碱基对应四种脱氧核苷酸。三：三种物质磷酸、脱氧核糖、含氮碱基。二：两条脱氧核苷酸长链(碱基对有A与T、G与C两种配对方式)。一：一种空间结构规则的双螺旋结构。2DNA复制的两个必记知识点(1)DNA复制特点：边解旋边复制、半保留复制。(2)复制的“四要素”模板：DNA分子的两条链。原料：游离的四种脱氧核苷酸。酶：解旋酶

24、和DNA聚合酶。能量：细胞呼吸产生的ATP。3基因的两个记忆知识点(1)基因是有遗传效应的DNA片段。(2)染色体是基因的主要载体，线粒体和叶绿体中也存在基因。课时作业1(2017湖北武汉部分学校联考)下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是()ADNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构BDNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基CDNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对DDNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸脱氧核糖磷酸相连解析：选C。DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构，A错误；DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖，且磷酸不与碱基直接相连，B错

25、误；DNA分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖磷酸脱氧核糖相连，D错误。2(2017西安调研)已知某双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的()A34%和16% B34%和18%C16%和34% D32%和18%解析：选A。设该DNA分子的两条链分别为1链和2链，双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，则AT占66%，又因为双链DNA分子中，互补配对的两种碱基之和占整个DNA分子比例和每条链中的比例相同，因此A1T166%，G1C134%，又因为T1与C1分别占该链碱基总数的

26、32%和18%，则A166%32%34%；G134%18%16%，根据DNA分子的碱基互补配对关系，所以T2A134%，C2G116%。3(2017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

27、；DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等催化。4(2017山东省实验中学月考)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(AT)/(CG)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(AT)/ (CG)101121121143143143A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(AT)的数量是鼠DNA中(CG)数量的121倍D同一生物不同组织的DNA碱基组成相同解析：选D。大肠杆菌DNA中(AT)/(CG)的比值小于猪的，说明大肠杆菌DNA所含CG碱基对的比例较高

28、，而CG碱基对含三个氢键，因此大肠杆菌的DNA结构稳定性高于猪的，故A项错；虽然小麦和鼠的(AT)/(CG)比值相同，但不能代表二者的碱基序列与数目相同，故B、C项错；同一生物的不同组织所含DNA的碱基序列是相同的，因此DNA碱基组成也相同，故D项对。5某噬菌体的DNA为单链DNA，四种碱基的比率是A028、G032、T024、C016。当它感染宿主细胞时，能形成杂合型双链DNA分子，则杂合型双链DNA分子中A、G、C、T的比率依次是()A024016032028B026024024026C028032024016D024026026024解析：选B。双链DNA分子中AT，GC，因此排除A、C

29、项；单链中的碱基A、T分别与互补链中的碱基T、A对应，因此可计算出双链DNA分子中AT，占026，CG，占024。6某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是()解析：选D。DNA的复制方式为半保留复制，复制后不存在亲代的DNA分子(双链均为白色)，排除A、B项；第二次复制后得到的4个DNA分子中，每个DNA分子各有1条链是第二次复制形成的(黑色)，排除C项；进一步分析可知D项符合题意。7已知一条完全被15N标记的DNA分子在只含14N的培养基中复制n次后，仅含14N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为71，则n是()A2 B3C4 D5解析：选C。该DNA分子经过n次复制后得到的DNA分子数为2n个，其中有2个DNA分子中各有一条链有15N标记，故仅