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1、付兑市石事阳光实验学校第付兑市石事阳光实验学校第 2 2 讲讲 DNA DNA 分子的结构、分子的结构、复制与基因的本质复制与基因的本质考点一|DNA 分子的结构及基因的本质1 1DNA 分子的化学组成(1)元素组成：C、H、O、N、P。(2)基本单位：2 2DNA 分子的结构(1)平面结构：基本骨架：磷酸、脱氧核糖交替连接而成的反向平行长链。内侧：碱基对AGTC（或（或TCAG）遵循碱基互补配对原则。(2)空间结构：规则的双螺旋结构。3 3DNA 分子的特性(1)相对稳性：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
2、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 的特的碱基对排列顺序，代表了特的遗传信息。4 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“于”)DNA 分子的碱基总数。1 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于嘌呤数。(2)DNA 单链中相邻碱基以氢键相连。(
3、)【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 分子中的五碳糖为脱氧核糖。2 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 分子中只有基因的碱基对替换、增添或缺失，属于基因突变。3 3图示为两种 DNA 结构模型，请分析：图 1图 2(1)由图
4、 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，其中是磷酸二酯键，是氢键。解旋酶作用于部位，限制性内切酶和 DNA 连接酶作用于部位。碱基互补配对原则及相关计算规律1 1碱基互补配对原则：A 一与 T 配对，G 一与 C 配对。2 2四个计算规律。(1)规律一：一个双链 DNA 分子中，AT、CG，则 AGCT，即嘌呤碱基总数于嘧啶碱基总数。(2)规律二：在双链DNA 分子中，互补的两碱基之和(如 AT 或 CG)占碱基的比值于其任何一条单链中该种碱基比例的比值，且于其
5、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A1T1G1C1的值与其互补单链的A2T2G2C2的值互为倒数关系。提醒：在整个 DNA 分子中该比值于 1。(4)规律四：在DNA 双链中，一条单链的GACT的值，与该互补链的GACT的值是相的，与整个 DNA 分子中的GACT的值是相的。提醒：综合规律三、四可简记为“补则，不补则倒”。视角 1 考查 DNA 分子的结构及特点1 1(20172017期末)下列有关双链 DNA 的结构和复制的叙述正确的是()ADNA 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BDNA 分子双链间
6、的碱基通过脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖连接CDNA 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 D DNA 分子的特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 2(20172017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
7、确的是()卡片类型脱氧核糖磷酸碱基ATGC卡片数量10102332A.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CDNA 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 DNAB B 由表中给的碱基 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，
8、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 2 DNA 分子中碱基含量(或比例)的分析与计算3 3(201720172 月)已知某 DNA 分子中，G 与 C 之和占碱基总数的 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()A32.9%，17.1%B31.3%，18.7%C18.7%，31.3%D17.1%，32.9%B 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
9、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 4下列有关计算结果，错误的是()ADNA 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 1/8C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(AT)/(CG)0.4，则其互补链中该碱基比例也是 0.4B
10、 B DNA 分子上的某个基因片段含有 600 个碱基对，则相的 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 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(AT)/(GC)与互补链中该碱基比例相。关于碱基含量计算的简便
11、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(AT GC)；二是双链 DNA 分子中，嘌呤总数嘧啶总数1/2 碱基总数(AGTC)。“两法”为双链法和设系数法：用两条直线表示 DNA 分子的双链结构即为双链法；设系数法即是设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 占碱基的 40%或一条单链中(AG)/(TC)0.4，可设双链 DNA 分子中碱基总数为 200 x，则一条链碱基数目为 100 x，GC的数目为 200 x40%80 x(或设 AG 的数目为 4x，则 TC10 x)。考点
12、二|DNA 复制及相关计算1 1概念以 DNA 分子为模板合成子代 DNA 的过程。2 2时间有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。3 3条件酶：解旋酶、能量：DNAATP聚合酶等4 4过程DNA解旋酶两条母链DNA聚合酶形成子链DNA 分子。5 5特点(1)过程：边解旋边复制。(2)方式：半保留复制。6 6结果：形成两个完全相同的 DNA 分子。7 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 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
13、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 2下图是DNA 复制的有关图示，ABC 表示大肠杆菌的 DNA 复制。DG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 48 502 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
14、成约需 30 s。而实际上只需约 16 s。根据 AC 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 2 m 之长，若按 AC 的方式复制，至少8 h，而实际上约 6 h 左右。据 DG 图分析，是因为从多个起始点同时进行复制。(3)AG 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 1生物体中 DNA 分子复制的场所2 2DNA 分子复
15、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。无论复制多少次，含15N 的 DNA 分子始终是 2 个。含14N 的有 2n个，只含14N 的有(2n2)个，做题时看准是“含”还是“只含”。(2)子代 DNA 分子的总链数：2n22n1条。无论复制多少次，含15N 的链始终是 2 条。做题时看准是“DNA 分子数”还是“链数”。含14N 的链数是(2n12)条。(3)消耗的脱氧核苷酸数。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
16、的该脱氧核苷酸为m(2n1)个。若进行第n次复制，则需消耗该脱氧核苷酸数为m2n1个。视角 1 考查 DNA 复制的过程及特点1 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 30 s，而实际上复制从开始到结束只需约 16 s。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15ND甲分子中碱基 A 占 20%，那么其子代 DNA 中鸟嘌呤占 30%B B 从图中可知，DNA 分子为半保留复制，A 项正确；此
17、DNA 分子该是从 1个起点双向复制，B 项错误；由于合成的子链都含有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 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由图示得知，子链是沿着一方向延伸的B合成两条子链时，DNA 聚合酶移动的方向是相反的C细胞内的 DNA 复制场所有细胞核、叶绿体、线粒体D解旋需解旋酶及 DNA 聚合酶的催化，且需要消耗 ATPD D 由题图可知，A、B 正确；细胞内的 DNA 分布在细胞核、线粒体和叶绿体中，这三个结构都可以进行 DNA 复制；解旋不需
18、要 DNA 聚合酶参与。视角 2 考查 DNA 复制的相关计算3 3将一个没有放射性同位素32P 标记的大肠杆菌(拟核 DNA 呈环状，共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶)放在含有32P胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到如下图、两种类型的DNA(虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链)。下列有关该的结果预测与分析，正确的是()ADNA 第二次复制产生的子代 DNA 有、两种类型，比例为 13BDNA 复制后分配到两个子细胞时，其上的基因遵循基因分离律C复制n次需要胞嘧啶的数目是(2n1)(ma)/2D复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链为 2n12D D DNA 第二次复制产生的子代 D
19、NA 共 4 个，有、两种类型，比例为 11，A 错误；大肠杆菌属于原核生物，无同源染色体，不遵循孟德尔的分离律，B 错误；复制n次需要胞嘧啶的数目是m22a(2n1)，C 错误；DNA 分子是双链结构，一个不含放射性同位素32P 标记的大肠杆菌拟核 DNA 共 2 条链，所以复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链为 2n12，D 正确。巧借图解答与 DNA 复制有关问题画 DNA 分子半保留复制图解有助于理解 DNA 的相关计算规律，如下图所示：真题验收|感悟高考 淬炼考能1 1(20132013卷)关于 DNA 和 RNA 的叙述，正确的是()ADNA 有氢键，RNA 没有氢键B一种病毒同时含
20、有 DNA 和 RNAC原核细胞中既有 DNA，也有 RNAD叶绿体、线粒体和核糖体都含有 DNAC C DNA 为双链，两条链间以氢键连接，RNA 为单链，但也有双链区域，如tRNA 三叶草构象，双链区域也含氢键，A 错误；病毒是非细胞生物，只含有 DNA或者 RNA 一种核酸，B 错误；细胞生物都含有 DNA 和 RNA，C 正确；线粒体、叶绿体为半自主性细胞器，具有 DNA，核糖体含 rRNA 和蛋白质，D 错误。2 2(20142014高考)某研究小组测了多个不同双链 DNA 分子的碱基组成，根据测结果绘制了 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
21、值的关系图，下列正确的是()C C 双链 DNA 分子中，(AC)/(TG)一于 1，A 错误；当一条链中存在(A1C1)/(T1G1)1 时，其互补链中存在(A2C2)/(T2G2)(T1G1)/(A1C1)1，B错误；在DNA分子中，存在(A1T1)/(G1C1)(A2T2)/(G2C2)(AT)/(GC)，C 正确、D 错误。3 3(20152015高考)若 N 个双链 DNA 分子在第 i 轮复制结束后，某一复制产物分子一条链上的某个 C 突变为 T，这样在随后的一轮复制结束时，突变位点为AT 碱基对的双链 DNA 分子数与总 DNA 分子数的比例始终为()A.N2i11B.N12iC
22、.N2i11D.N2i12C C N 个双链 DNA 分子在第 i 轮复制后形成 N2i个 DNA 分子中，某 DNA 分子的一条链上某个 C 突变为 T，则在随后的一轮复制结束时，有 1 个 DNA 分子中突变位点为 AT 碱基对，占双链 DNA 分子数的比例为N2i11；在随后的两轮复制结束时，突变位点为 AT 碱基对的双链 DNA 分子数的比例为 2/(N2i2)N2i11。1DNA 的两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。2DNA 双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。3DNA 上的碱基对严格遵循碱基互补配对原则，通过氢键连接。4DNA 分子中脱氧核苷酸的排列
23、顺序代表了遗传信息。5DNA 复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点。6DNA 复制需要解旋酶和 DNA 聚合酶参与。7基因是具有遗传效的 DNA 片段。8染色体是基因的主要载体，线粒体、叶绿体中也存在基因。DNADNA 复制与细胞分裂中染色体标记情况分析复制与细胞分裂中染色体标记情况分析1 1DNA 分子复制特点及子 DNA 存在位置与去向(1)复制特点：半保留复制即DNA 分子总有一条链来自亲代DNA(即模板链)，另一条链(子链)由原料构建而成。(2)2 个子 DNA 位置：当一个 DNA 分子复制形成两个 DNA 分子后，此两个 DNA恰位于两姐妹染色单体上，且由着丝点连在一起，即(3)
24、子 DNA 去向：在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期，当着丝点分裂时，两姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极，此时子 DNA 随染色单体分开而分开。2 2DNA 分子连续复制两次的图像及解读(20172017二模)用32P 标记某动物精原细胞的核 DNA，然后将细胞置于31P标记的培养液中培养，使其进行一次有丝分裂或减数分裂(M、M)，下列有关叙述正确的是()A有丝分裂前期与 M前期细胞中，32P 标记的 DNA 分子数相同、染色体数不同B有丝分裂后期与 M后期细胞中，32P 标记的 DNA 分子数不同、染色体数不同C有丝分裂中期与 M中期细胞中，32P 标记的 DNA 分子数不同、染色体数不同
25、D有丝分裂后期与 M后期细胞中，32P 标记的 DNA 分子数不同、染色体数相同【解析】由题干信息并结合 DNA 的半保留复制以及细胞分裂过程中染色体数目、DNA 变化规律可知：有丝分裂前期与 M前期细胞中，32P 标记的 DNA 分子数目相同，染色体数也相同，A 项错误；有丝分裂后期与 M后期细胞中32P标记 DNA 分子数目相同，前者的染色体数目是后者的 2 倍，B 项错误；有丝分裂中期与 M中期细胞中，前者被32P 标记的 DNA 分子数目、染色体数均为后者的 2 倍，C 项正确；有丝分裂后期与 M后期细胞中，前者被32P 标记的 DNA 分子数目、染色体数均为后者的 2 倍，D 项错误
26、。【答案】C模型法巧解细胞分裂染色体标记题解答此类问题的关键是构建细胞分裂过程模型图，并完成染色体与 DNA 的转换。具体如下：画出含一条染色体的细胞图，下方画出该条染色体上的1 个 DNA 分子，第一步用竖实线表示含同位素标记画出复制一次，分裂一次的子细胞染色体图，下方画出染色体上的 DNA第二步链，未被标记的链用竖虚线表示第三步再画出第二次复制(分裂)后的细胞的染色体组成和DNA 链的情况若继续推测后期情况，可想象着丝点分裂，染色单体(a 与 a)分开的第四步局面，并进而推测子细胞染色体情况跟踪练习1 1 将 DNA 分子双链用3H 标记的某动物精原细胞(2n8)移入适培养条件(不含放射性
27、元素)下，让细胞连续进行两次有丝分裂，再进行一次减数分裂。根据如图所示判断在减数第二次分裂中期，细胞中染色体的标记情况依次是()A.2 个 b，6 个 cB.bc8 个，但 b 和 c 数目不确C.4 个 b，4 个 cD.bc4 个，但 b 和 c 数目不确D D 让该精原细胞连续进行两次有丝分裂，再进行一次减数分裂，该过程中DNA 共复制 3 次。根据 DNA 分子半保留复制特点，第一次有丝分裂形成的两个子细胞中均含有 8 条染色体，8 个 DNA 分子，且这 8 个 DNA 分子都只有一条链含有3H 标记；第二次有丝分裂形成的两个子细胞中共有8 条染色体，这8 条染色体中只有被3H 标记
28、，且具体数目不确；减数第二次分裂中期，细胞中同有 4条染色体，有染色体的一条染色单体被标记，即图中 b，还有染色体没有被标记，即图中 c，则 bc4 个，但 b 和 c 数目不确。2 2将染色体上 DNA 分子双链经32P 标记的雄性哺乳动物细胞(染色体数为20)置于不含32P 的培养基中培养。下列推断中，正确的是()A若减数分裂结束，则产生的子细胞中有 5 对同源染色体，每条都含32PB若完成一次有丝分裂，则产生的子细胞中含 20 条染色体，其中 10 条含32PC若进行减数分裂，则每个减后期细胞中均含 2 个 Y 染色体且都含 PD若进行一次有丝分裂，则分裂中期细胞的染色体上共有 40 个 DNA 分子32且都含 PD 减数分裂结束，同源染色体分离，因此子细胞中不存在同源染色体，A错误；若完成一次有丝分裂，则产生的子细胞中含 20 条染色体，20 条染色体上的 DNA 分子均有一条脱氧核苷酸链被标记，即 20 条染色体含有标记，B 错误；在减数第一分裂后期，由于 X 染色体和 Y 染色体分离，因此每个减数第二次分裂后期细胞中可能含有 2 个 Y 染色体或 2 个 X 染色体，C 错误；若进行一次有丝分裂，则分裂中期细胞的染色体上共有 40 个 DNA 分子，且每个 DNA 分子均有一条脱氧核苷酸链被标记，D 正确。32