DNA分子結構和復制及基因的本質

考綱點擊1、DNA分子結構的主要特點。Ⅱ2、基因的概念。Ⅱ3、DNA分子的復制。Ⅱ考向預測

主要針對DNA分子的結構出一些計算題，針對DNA分子復制的特點出一些判斷性題、針對基因與遺傳的基本規(guī)律、與DNA的關系、與染色體的關系、與性狀的關系等出一些選擇題及一些綜合題，所以2014年這一部分仍可能是出題的熱點。1.(2012江蘇T2C)沃森和克里克提出在DNA雙螺旋結構中嘧啶數(shù)不等于嘌呤數(shù)。()【分析】沃森和克里克在提出DNA雙螺旋結構時的依據(jù)是A和T的含量總是相等，G和C的含量也相等。2.構成基因的堿基總數(shù)與DNA分子的堿基總數(shù)相等。()【分析】基因是具有遺傳效應的DNA片段，DNA中還含有非基因片段，無論基因片段還是非基因片段均是由堿基組成的，因此，DNA分子中的堿基總數(shù)多于基因中的堿基總數(shù)?！痢?.DNA復制就是基因表達的過程。()【分析】DNA復制是以親代DNA為模板，合成子代DNA的過程，而基因表達是指基因指導蛋白質合成的過程?！?.DNA的復制有可能出現(xiàn)“差錯”。()【分析】在DNA復制過程中，脫氧核苷酸序列具有相對穩(wěn)定性，但也可能發(fā)生差錯，即發(fā)生堿基對的增添、缺失和替換——基因突變。這種穩(wěn)定性與可變性的統(tǒng)一，是生物遺傳和變異的物質基礎和根本原因。√5.DNA復制遵循堿基互補配對原則，新合成的兩條子鏈形成新的DNA雙鏈。()【分析】DNA分子的復制方式為半保留復制，是邊解旋邊復制，所以子代DNA分子中包含一條母鏈和一條子鏈。

×考點一

DNA分子的結構1.DNA分子的組成①②③④分別是什么物質？AAATTTGGGGCCCATC（1）DNA分子是由兩條鏈組成的，兩條鏈按反方向平行方式盤旋成雙螺旋的。（2）DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側，構成基本骨架；堿基在內側。（3）兩條鏈上的堿基通過氫鍵連結起來，并且配對有一定的規(guī)律，形成堿基對，且遵循堿基互補配對原則。2、DNA雙螺旋結構的主要特點注：DNA分子的結構(1)氫鍵：配對的堿基間形成堿基對，通過氫鍵相連，可用DNA解旋酶斷裂，也可用高溫斷裂。G與C形成三個氫鍵，A與T只形成兩個氫鍵。氫鍵越多，結合力越強。G和C的含量越多，DNA的結構就越穩(wěn)定。(2)磷酸二酯鍵：連接磷酸和相鄰脫氧核苷酸的脫氧核糖的化學鍵，可用限制酶切斷，可用DNA連接酶或DNA聚合酶連接。(3)每個DNA片段中有2個游離的磷酸基團，而且在整個DNA分子中磷酸、脫氧核糖和含氮堿基三者的數(shù)目相等?！靖呖季尽?1)DNA的水解產(chǎn)物根據(jù)水解程度的不同而不同，徹底水解產(chǎn)物是磷酸、脫氧核糖和四種含氮堿基，初步水解產(chǎn)物是四種脫氧核苷酸。(2)案例：在DNA分子的一條單鏈中，相鄰的堿基A與T通過什么連接？正確答案：-脫氧核糖-磷酸-脫氧核糖-錯誤答案：氫鍵。分析：受思維定式的影響，未注意“一條單鏈中，相鄰的堿基A與T”，看到A與T的連接就認為是氫鍵，實際上DNA分子兩條單鏈上的堿基A與T通過氫鍵連接，一條單鏈中相鄰的堿基A與T通過“-脫氧核糖-磷酸-脫氧核糖-”連接。3.DNA分子的結構特點(1)穩(wěn)定性：DNA中脫氧核糖和磷酸交替連接的方式不變；兩條鏈間堿基互補配對的方式不變。(2)多樣性：DNA分子中堿基的排列順序多種多樣。(3)特異性：每種DNA有別于其他DNA的特定的堿基排列順序。4、DNA的功能：攜帶遺傳信息（DNA分子中的堿基對的排列順序代表遺傳信息）?！镜淅?】下圖為DNA分子部分結構示意圖，以下敘述正確的是()A.DNA的穩(wěn)定性與⑤有關，生物體內DNA解旋酶、RNA聚合酶、DNA聚合酶、逆轉錄酶等可以斷開⑤B.④是一個胞嘧啶脫氧核苷酸C.DNA連接酶可催化⑥或⑦鍵形成D.A鏈、B鏈的方向相反，骨架是磷酸和脫氧核糖D【互動探究】(1)DNA復制時需要的酶至少有哪兩種？提示：解旋酶和DNA聚合酶。解旋酶使雙鏈DNA解旋，DNA聚合酶使脫氧核苷酸連接在一起。(2)DNA分子的特異性由什么決定？提示：堿基的排列順序。堿基的排列順序代表遺傳信息。5、DNA有關堿基數(shù)量的計算：

通過觀察DNA的結構我們可以發(fā)現(xiàn)：A只能與T配對，G只能與C配對，所以A=T，G=C。兩個式子相加得：A+G=T+C，即嘌呤數(shù)之和等于嘧啶數(shù)之和。同理可得：A+C=T+G，即不互補的嘌呤數(shù)與嘧啶數(shù)之和相等?，F(xiàn)學現(xiàn)用:某DNA分子的堿基中，G的分子數(shù)占22%，那么T的分子數(shù)占（）A、11%

B、22%

C、28%

D、44%解析：G＋T＝50%，T＝50%－22%＝28%

CDNA是由兩條脫氧核苷酸鏈組成的，第一條鏈的A與第二條鏈的T互補配對，因此：A1=T2同理：T1=A2G1=C2C1=G2所以：A1+T1=A2+T2=1/2（A+T）G1+C1=G2+C2=1/2（G+C）因此：（A1+T1）/（G1+C1）=（T2+A2）/（C2+G2）（A1+G1）/（T1+C1）=（T2+C2）/（A2+G2）（A1+C1）/（G1+T1）=（T2+G2）/（C2+A2）【例2】從某生物組織中提取DNA進行分析，其中鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基數(shù)的46%，又知該DNA分子的一條鏈(H鏈)所含的堿基中28%是腺嘌呤，24%是胞嘧啶，則與H鏈相對應的另一條鏈中，腺嘌呤、胞嘧啶分別占該鏈全部堿基數(shù)的()A.26%、22%B.24%、28%C.14%、11%D.11%、14%A【方法歸納】根據(jù)雙鏈DNA分子中A=T，G=C，圖示如下：

α鏈—A—G—C—T—T—C—C—……mβ鏈—T—C—G—A—A—G—G—……m則：(1)Aα=TβTα=AβGα=CβCα=Gβ(A+T)α=(A+T)β=(A+T)雙鏈(G+C)α=(G+C)β=(G+C)雙鏈簡記為“配對的兩堿基之和在單、雙鏈中所占比例相等”。(2)(3)設=n，則且以α鏈為模板合成的RNA中。簡記為“DNA兩互補鏈中，不配對的兩堿基之和的比值乘積為1”。(4)在一個雙鏈DNA分子中，某堿基占堿基總數(shù)的百分數(shù)等于每條鏈中該堿基所占比例的平均值。即【變式訓練】1、已知某雙鏈DNA分子中，G與C之和占全部堿基總數(shù)的34%，其一條鏈中的T與C分別占該鏈堿基總數(shù)的32%和18%，則在它的互補鏈中，T和C分別占該鏈堿基總數(shù)的()A.34%和16%B.34%和18%C.16%和34%D.32%和18%A2、DNA的一條單鏈中A＋T/G＋C＝0.4，上述比例在其補單鏈和整個DNA分子中分別是（）

A、0．4和0.6

B、2.5和1

C、0.4和0.4

D、0.6和1C考點二

DNA的復制1.DNA分子的復制(以真核細胞為例)2.DNA復制的有關計算DNA復制為半保留復制，若將親代DNA分子復制n代，其結果分析如下：(1)子代DNA分子數(shù)為2n個。①含有親代鏈的DNA分子數(shù)為2個。②不含親代鏈的DNA分子數(shù)為(2n-2)個。③含子代鏈的DNA有2n個。(2)子代脫氧核苷酸鏈數(shù)為2n+1條。①親代脫氧核苷酸鏈數(shù)為2條。②新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)為(2n+1-2)條。(3)消耗的脫氧核苷酸數(shù)。①若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，經(jīng)過n次復制需要消耗該脫氧核苷酸數(shù)為m·(2n-1)個。②第n次復制所需該脫氧核苷酸數(shù)為m·2n-1個。【思維拓展】(1)生物體中DNA分子復制的場所：凡是細胞內有DNA的地方均可復制，總結如下：真核生物：細胞核(主要場所)、葉綠體、線粒體原核生物：擬核、細胞質(如質粒的復制)DNA病毒：宿主細胞內(2)外界條件對DNA復制的影響：因為在DNA復制的過程中需要酶的催化作用和ATP供能，所以凡是影響酶活性和影響細胞呼吸的因素都會影響DNA的復制?！镜淅?】如圖為真核細胞DNA復制過程模式圖，下列分析錯誤的是()A.酶①能使DNA雙鏈的配對堿基之間的氫鍵斷開B.圖中可體現(xiàn)出邊解旋邊復制及半保留復制的特點C.在復制完成后，甲、乙可在有絲分裂后期和減數(shù)第二次分裂后期分開D.若該DNA分子中復制前有1000個堿基對，其中A200個，則圖示過程完成共需原料C300個D【變式訓練】用15N標記含有100個堿基對的DNA分子，其中有胞嘧啶60個，該DNA分子在含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復制4次。其結果不可能的是()A.含有15N的DNA分子占1/8B.含有14N的DNA分子占7/8C.消耗游離的腺嘌呤脫氧核苷酸600個D.產(chǎn)生了16個DNA分子B

染色體、DNA、基因和脫氧核苷酸的關系1.四者關系圖2.四者關系分析【備選典例】分析圖示，回答下列問題：(1)圖中B是__________________，F(xiàn)是___________________，G是________________。(2)1個A與C有兩種比例關系：___________和___________；每個C含有_________個D，每個D中可以有_________個E。(3)D與A的位置關系是_________________________________。(4)從分子水平看，D與C的關系是_________________。(5)C的基本組成單位是圖中的____________。D的主要載體是圖中的____________。(6)在E構成的鏈中間，與1分子G相連接的有__________分子的F和__________分子的H。(7)遺傳信息是D中________的排列順序。(8)生物的性狀遺傳主要通過A上的________________________傳遞給后代，實際上是通過___________的排列順序來傳遞遺傳信息的?！窘馕觥?1)由于染色體主要是由DNA和蛋白質組成的，因此由題干分析知B是蛋白質，F(xiàn)是含氮堿基，G是脫氧核糖。(2)DNA未復制時，1條染色體上有1個DNA分子，DNA復制后，著絲點分裂前，1條染色體上有2個DNA分子，所以1個A與C有1∶1和1∶2兩種比例關系；每個C含有很多個基因，每個D中可以有成百上千個E。(3)D與A的位置關系是D(基因)在A(染色體)上呈線性排列。(4)從分子水平看，D與C的關系是D(基因)是有遺傳效應的C(DNA)的片段。(5)C的基本組成單位是圖中的E(或脫氧核苷酸)。D的主要載體是圖中的A(或染色體)。(6)在E構成的鏈中間，與1分子G相連接的有1分子的F和2分子的H。(7)遺傳信息是D中E(或脫氧核苷酸或F或堿基或堿基對)的排列順序。(8)生物的性狀遺傳主要通過A上的D(或基因)傳遞給后代，實際上是通過脫氧核苷酸的排列順序來傳遞遺傳信息的。答案：(1)蛋白質含氮堿基脫氧核糖(2)1∶11∶2很多成百上千(3)D在A上呈線性排列(4)D是有遺傳效應的C的片段(5)E(或脫氧核苷酸)A(或染色體)(6)12(7)E(或脫氧核苷酸或F或堿基或堿基對)(8)D(或基因)脫氧核苷酸【變式訓練】下列關于染色體、DNA、基因三者之間關系的敘述中，不正確的是()A.DNA主要存在于染色體上B.基因在DNA分子上C.一條染色體就是一個DNA分子D.一個DNA分子上有很多個基因【解析】選C。染色體包括DNA和蛋白質，但DNA也存在于線粒體和葉綠體中，因此DNA主要存在于染色體上，但一條染色體不是一個DNA分子；一個DNA上有許許多多個基因，基因是有遺傳效應的DNA片段。1.1953年，沃森和克里克建立了DNA分子的結構模型。關于DNA分子雙螺旋結構的特點，敘述錯誤的是()A.DNA分子由兩條反向平行的鏈組成B.脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側C.堿基對構成DNA分子的基本骨架D.兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對【解析】選C。DNA的基本骨架是由脫氧核糖和磷酸交替排列構成的。2.關于DNA分子結構的敘述，不正確的是()A.每個DNA分子一般都含有四種脫氧核苷酸B.每個DNA分子中的堿基、磷酸、脫氧核苷酸、脫氧核糖的數(shù)目是相等的C.每個脫氧核糖上均連著一個磷酸和一個堿基D.雙鏈DNA分子中的一段，如果有40個腺嘌呤，就一定同時含有40個胸腺嘧啶【解析】選C。DNA分子的結構單位是脫氧核苷酸，在形成DNA分子時，相鄰的脫氧核苷酸之間的磷酸和脫氧核糖之間形成了磷酸二酯鍵，因此，除DNA分子中處于兩端的脫氧核糖之外，其余脫氧核糖均連接有兩個磷酸。3.某DNA分子片段中，胞嘧啶有240個，占全部堿基的30%，則該片段中腺嘌呤有()A.240個B.160個C.800個D.48個【解析】選B。在DNA分子中，由于遵循堿基互補配對原則，即A=T，G=C，故當胞嘧啶有240個，占全部堿基的30%時，此片段的全部堿基數(shù)為240÷30%=800個，腺嘌呤和胸腺嘧啶各占20%，通過計算可求得其分別有160個。4.用15N標記細菌的DNA分子，再將它們放入含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)繁殖4代，a、b、c為3種DNA分子，a只含15N，b同時含14N和15N，c只含14N，則如圖所示這三種DNA分子的比例正確的是()【解析】選D。假設親代DNA分子為n個，則繁殖4代后，DNA分子總數(shù)為16n，其中，只含15N的DNA分子為0個，同時含14N和15N的DNA分子為2n個，只含14N的DNA分子有14n個，則它們呈現(xiàn)的比例如D圖所示。5.(2013·合肥模擬)如圖是DNA復制的有關圖示。A→B→C表示大腸桿菌的DNA復制片段，D→F表示哺乳動物的DNA分子復制片段。圖中黑點表示復制起點，“→”表示復制方向，“”表示時間順序。請回答有關復制的一些問題：(1)C與A、F與D相同，C、F之所以能被如此準確地復制出來，是因為DNA分子獨特的__________可以為復制提供精確的模板；通過_________可以保證復制能夠準確無誤地進行。(2)DNA分子復制的時期是___________________________，復制需要的基本條件是________________________________。(3)A～F均有以下特點：延伸的子鏈緊跟著解旋酶，這說明DNA分子的復制是_________。(4)DNA分子的復制方式是半保留復制，這種復制方式已在1958年被科學家運用__________技術得到證實。(5)據(jù)圖分析，哺乳動物DNA分子的復制速度大于大腸桿菌，原因是_______________________________________________________________________________________________?！窘馕觥?1)因為DNA分子獨特的雙螺旋結構，可以為復制提供精確的模板；通過嚴格的堿基互補配對(原則)，可以保證復制能夠準確無誤地進行。因此C、F才能被準確地復制出來。(2)DNA分子復制的時期是有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期，復制需要的基本條件是模板、原料、能量、酶。(3)DNA復制時，解旋酶破壞氫鍵，打開雙鏈，然后合成子鏈，形成新DNA片段，接著解旋酶又繼續(xù)發(fā)揮作用，所以DNA是邊解旋邊復制。(4)DNA分子的復制方式是半保留復制，這種復制方式已在1958年被科學家運用(放射性)同位素示蹤技術得到證實。(5)由圖可知，大腸桿菌的DNA復制為單起點雙向復制，而哺乳動物的DNA復制為多起點雙向復制。答案：(1)雙螺旋結構堿基互補配對(原則)(2)有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期模板、原料、能量、酶(3)邊解旋邊復制(4)(放射性)同位素示蹤(5)大腸桿菌的DNA復制為單起點雙向復制，而哺乳動物的DNA復制為多起點雙向復制6.(2012·福建高考)雙脫氧核苷酸常用于DNA測序，其結構與脫氧核苷酸相似，能參與DNA的合成，且遵循堿基互補配對原則。DNA合成時，在DNA聚合酶作用下，若連接上的是雙脫氧核苷酸，子鏈延伸終止；若連接上的是脫氧核苷酸，子鏈延伸繼續(xù)。在人工合成體系中，有適量的序列為GTACATACATG的單鏈模板、胸腺嘧啶雙脫氧核苷酸和4種脫氧核苷酸。則以該單鏈為模板合成出的不同長度的子鏈最多有()A.2種B.3種C.4種D.5種【解題指南】解答本題的關鍵是：(