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1、优秀学习资料 欢迎下载 第 3、4 节 DNA 分子的结构、复制及基因是有遗传效应的 DNA 片段 回扣基础要点 一、DNA 分子的结构 1.结构层次 基本组成元素 等 基本组成物质磷酸、（A、G、C、T 四种）基本组成单位 四种）DNA 单链脱氧核苷酸长链 DNA 双链DNA 结构，构建者 和 记忆窍门：可用“五、四、三、二、一”记忆，即五种元素，四种碱基对应四种脱氧核苷酸，三种物质 ，两条长链，一种螺旋。2.结构特点（1）双链 。（2）和 交替连接，排列在外侧，构成 ，排列在内侧。（3）两条链上的碱基通过 连接成碱基对。（4）A和 T 之间形成 个氢键，C和 G之间形成 个氢键，故 DNA
2、 分子中 比例高的稳定性强。C、H、O、N、P 脱氧核糖 含氮碱基 脱氧核糖核苷酸 两条 双螺旋 沃森 克里克 反向平行 脱氧核糖 磷酸 基本骨架 碱基 氢键 二 G C 三 练一练 在 DNA 分子双螺旋结构中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有2 个氢键，胞嘧啶与鸟嘌呤之间有 3个氢键。现有四种 DNA样品，根据样品中碱基的百分含量判断，最有可能来自嗜热菌（生活在高温环境中）的是 （）A.含胸腺嘧啶 32%的样品 B.含腺嘌呤 17%的样品 C.含腺嘌呤 30%的样品 D.含胞嘧啶 15%的样品 答案：B 二、DNA 分子复制 1.概念：以 分子为模板合成子代 DNA 分子 的过程。2.场所：主要在
3、中，但在拟核、线粒体、叶绿体中也进行。3.时间：有丝分裂 和减数 。4.条件：。5.精确复制的原因：DNA 的 结构提供精确模板;原则保证了复制的准确进行。6.过程：解旋和复制。7.特点：复制和 。8.意义：从亲代传给子代，保持遗传信息的连续性。亲代 DNA 细胞核 间期 第次分裂前的间期 模板、原料、酶、能量 双螺旋 碱基互补配对 半保留 边解旋边复制 练一练 下列关于 DNA 复制的叙述，正确的是（）A.在细胞有丝分裂间期，发生DNA 复制 B.DNA通过一次复制后产生四个 DNA 分子 C.DNA双螺旋结构全部解链后，开始 DNA 的复制 D.单个脱氧核苷酸在DNA 酶的作用下连接合成新
4、的子链 解析 DNA 分子的复制发生在细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期，是以亲代DNA 的两条链为模板，合成两个子代 DNA 分子的过程。DNA 复制过程需要解旋酶和 DNA 聚合酶，不需要 DNA（水解）酶。DNA 是边解旋边复制，而不是双螺旋全部解链后才开始 DNA 的复制。答案 A 三、基因是有遗传效应的 DNA 片段 1.基因：的 DNA 片段，是决定 的基本单位。2.遗传信息：指基因中 的排列顺序。3.染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系 是 DNA 的 是主要的遗传物质 控制生物性状的基本单位，携带遗传信息。主要存在 DNA 基因 染色体 优秀学习资料 欢迎下载 于 上
5、，少量存在于 和 中 DNA（基因）的基本组成单位 有遗传效应 生物性状 脱氧核苷酸 主要载体 染色体 叶绿体 线粒体 4.四种结构或物质之间的包含关系及数量关系 提醒 DNA 中既包括基因片段还包括非基因片段，所以构成基因的碱基总数小于构成 DNA 分子的碱基总数。显性基因 D和隐性基因 d 的根本区别是基因中脱氧核苷酸的排列顺序不同。构建知识网络 考点一 DNA 分子结构 1.DNA分子结构模式图信息解读 高频考点突破（1）每个 DNA 片段中，游离的磷酸基团有 2 个。（2）之间的数量关系 111。（3）和之间的化学键为磷酸二酯键，用限制性核酸内切酶处理可切断，用 DNA 连接脱氧核苷酸
6、 基本组成物质磷酸四种特点复制和基本组成单位四种单链脱氧核苷酸长一记忆即五种元素四种碱基对应四种脱氧核苷酸三种物质两条长链一种氧核糖含氮碱基脱氧核糖核苷酸两条双螺旋沃森克里克反向平脱氧核糖优秀学习资料 欢迎下载 酶处理可连接。（4）碱基对之间的化学键为氢键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂。（5）每个脱氧核糖连接着 2 个磷酸，分别在 3 号、5 号碳原子上相连接。（6）若碱基对为 n，则氢键数为 2n3n 之间，若已知 A有 m个，则氢键数为 3n-m。2.DNA分子特性（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次序。提醒：若某 DNA 分子
7、中有 n 个碱基对，则排列顺序有 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。对位训练 1.下列能正确表示 DNA 片段示意图的是 ()解析 本题考查的知识点有：DNA 分子的两条长链是反向平行的，而不是 B选项中同向的（依据两条链中脱氧核糖分析）；DNA 中存 在 T，不存在 U，可排除 A选项；A与 T 之间形两个氢键，G与 C 之间形成三个氢键，G与 C含量多的 DNA 分子相对更加稳定，因此可排除 C选项。答案 D 2.含有 2 000 个碱基的 DNA，每条链上的碱基排列方式有 （）A.42 000 个 B.41
8、000 个 C.24 000 个 D.21 000 个 答案：B 3.在DNA 分 子 的 一 条 单 链 中 相 邻 的 碱 基A与T的 连 接 是 通 过 ()A.肽键 B.磷酸脱氧核糖磷酸 C.氢键 D.脱氧核糖磷酸脱氧核糖 解析 DNA 分子单链上相邻碱基 A与 T 的连接方式如图：由此可知是通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”连接起来的。答案：D 考点二 DNA 中碱基数量的计算 解题时先画出简图，根据碱基互补配对原则推知规律 规律 1：在双链 DNA 分子中，互补碱基两两相 等，A=T，C=G，A+G=C+T，即嘌呤碱基总数 等于 嘧啶碱基总数。规律 2：在双链DNA 分子中，互补的两碱基
9、之和（如 A+T或 C+G）占全部碱基的比例等于其任何 一条单链中这两种碱基之和占该单链中碱基数 的比例。单双链转化公式。规律 3：DNA分子一条链中（A+G）/（C+T）的比值的倒数等于互补链中该种碱基的比值，在整个 DNA 分子中该比值等于 1。规律 4：DNA分子一条链中（A+T）/（C+G）的比值等于其互补链和整个 DNA分子中该种比例的比值。规律 5：不同生物的 DNA 分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即（A+T）/（C+G）的值不同。该比值体现了不同生物DNA 分子的特异性。规律 6：，则 。规律 7：若已知 A占双链的比例=c%，则 A1/单链的比例无法确定，但最大值可求出为
10、 2c%，最小值为 0。对位训练 基本组成物质磷酸四种特点复制和基本组成单位四种单链脱氧核苷酸长一记忆即五种元素四种碱基对应四种脱氧核苷酸三种物质两条长链一种氧核糖含氮碱基脱氧核糖核苷酸两条双螺旋沃森克里克反向平脱氧核糖优秀学习资料 欢迎下载 4.下列对双链 DNA 分子的叙述，哪项是不正确的（）A.若一条链 G的数目为 C的 2 倍，则另一条链 G的 数目为 C的 0.5 倍 B.若一条链 A和 T 的数目相等，则另一条链 A和 T 的数目也相等 C.若一条链的 ATGC=1234，则另 一条链相应碱基比为 2143 D.若一条链的 GT=12，另一条链的 CA=21 解析 根据碱基互补配对
11、原则，在 DNA 双链分子中，A1=T2，T1=A2，G1=C2，C1=G2。所以 A、B、C项都是正确的。而 D项中，若一条链的 GT=12，另一条链 CA=21 是错误的，CA=1 2 才是正确的。答案 D 5.一个 DNA 分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多 40%，两者之和占 DNA 分子碱基总数的 24%,则这个DNA 分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的 （）A.44%B.24%C.14%D.28%解析 A1、G1分别表示一条链上腺嘌呤和鸟嘌呤的数目，T2表示另一条链中胸腺嘧啶数目，A1+G1占 DNA 分子碱基总数的 24%，即 由于 A1+G1+C1+T1=，A1+G1占本
12、链碱基总数的 48%。又A1=(1+40%)G1,由以上分析可解得 A1=28%，G1=20%。根据碱基互补配对原则T2=A1=28%。答案：D 考点三 DNA 复制的研究方法、过程和条件 1.研究 DNA 复制的常用方法同位素标记法和离心法，常标记3H、15N、32P，通过离心在试管中形成不同位置。2.DNA复制的过程 （1）解旋：利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，两条螺旋的双链解开。（2）合成子链：以 DNA分子的两条母链为模板，在 DNA 聚合酶等酶的作用下，利用细胞中游离的 4 种脱氧核苷酸为原料，按碱基互补配对原则合成互补的子链。（3）形成子代 DNA：每条新链（子链）与其对应的
13、模板链（母链）盘绕成双螺旋结构。提醒 子代 DNA 分子中模板链与另一 DNA 分子中新合成的子链碱基序列完全相同。特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引起基因突变。3.DNA复制的条件 模板 原料 能量 酶 解旋后 两条链 四种游离的脱氧核苷酸 ATP 解旋酶、DNA 聚合酶 提醒 影响细胞呼吸（ATP供给）的所有因素都可能影响 DNA 复制。体外也可进行，即 PCR扩增技术，除满足上述条件外，还应注意温度、pH 的控制及引物的加入。对位训练 6.下列有关 DNA 分子复制的叙述，正确的是（）%24TCGAGA11T)CG(A21基本组成物质磷酸四种特点复
14、制和基本组成单位四种单链脱氧核苷酸长一记忆即五种元素四种碱基对应四种脱氧核苷酸三种物质两条长链一种氧核糖含氮碱基脱氧核糖核苷酸两条双螺旋沃森克里克反向平脱氧核糖优秀学习资料 欢迎下载 A.DNA分子在解旋酶的作用下水解成脱氧核苷酸 B.在复制过程中，解旋和复制是同时进行的 C.解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链 D.两条新的子链通过氢键形成一个新的 DNA 分子 解析 在 DNA 分子复制过程中，解旋酶的作用是破坏碱基对之间的氢键，形成两条脱氧核苷酸长链。边解旋边复制也是 DNA复制的一个特点。以解开的每一条单链为模板，按照碱基互补配对原则，各合成一条子链，最后每条新合成的子链与对应的模板
15、链螺旋，形成两条一样的 DNA 分子。答案：B 7.在进行基因工程时，已经得到一个目的基因 ，要人工复制，使数量增多，需要的复制条件是 （）CTAGGGC 或 GATCCCG 模板链 碱基 A、U、C、G 碱基 A、T、C、G 核糖 脱氧核糖 酶 ATP 磷酸 蛋白质 A.B.C.D.解析 DNA 复制需要模板、原料、能量和酶等基本条件。答案：D 解题思路探究 思维误区警示 易错分析 1.对 DNA 复制过程中“第 n 次”还是“n 次”复制所需某种碱基数量的计算原理不清 已知 DNA 分子中碱基数，求复制 n 次与第 n 次所需某碱基的数目：某 DNA 分子中含某碱基 a个，复制 n 次，则
16、共需加入含该碱基的脱氧核苷酸为 a（2n-1）个，因为最初亲代 DNA分子做模板不需要原料；但第 n 次复制时所需含该碱基的脱氧核苷酸为 a(2n-1)-a(2n-1-1)=a 2n-1。2.对细胞分裂和 DNA 复制相结合的知识理解不透（1）细胞分裂过程中先进行 DNA 复制。（2）DNA 复制的方式：半保留复制。（3）图示辨析 这样来看，最后形成的 4 个子细胞有 3 种情况：第一种情况是 4 个细胞都是；第 2 种情况是 2 个细胞是，1 个细胞是，1 个细胞是 ；第 3 种情况是 2 个细胞是，另外 2 个细胞是。纠正训练 1.某 DNA 分子含 m对碱基，其中腺嘌呤有 A个。下列有关
17、此 DNA 在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述中，错误的是 （）A.在第一次复制时，需要（m-A）个 B.在第二次复制时，需要2（m-A)个 C.在第 n 次复制时，需要 2n-1(m-A)个 GATCCCGCTAGGGC基本组成物质磷酸四种特点复制和基本组成单位四种单链脱氧核苷酸长一记忆即五种元素四种碱基对应四种脱氧核苷酸三种物质两条长链一种氧核糖含氮碱基脱氧核糖核苷酸两条双螺旋沃森克里克反向平脱氧核糖优秀学习资料 欢迎下载 D.在 n 次复制过程中，总共需要 2n(m-A)个 解析 该 DNA 分子含胞嘧啶数目为 m-A，复制 n 次需胞嘧啶脱氧核苷酸数目为（m-A）(2n-1)
18、。答案：D 2.取 1 个含有 1 对同源染色体的精原细胞，用 15N标记细胞核中 DNA，然后放在含 14N的培养基中培养，让其连续进行两次有丝分裂，形成 4 个细胞，这 4 个细胞中含 15N的细胞个数可能是 ()A.2 B.3 C.4 D.前三项都对 答案：D 知识综合应用 重点提示 通过“DNA 半保留复制的原理和相关计算”的考查，提升“具备验证简单生物学事实，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理”的能力。典例分析 某校一个生物活动小组要进行研究性学习。对生物学史上的经典实验进行验证，也是研究性 学习的内容之一。这个小组借助某大学的实验设备，对有关 DNA 复制的方式进行探究，有人
19、认为 DNA是全保留复制，也有人认为 DNA是半保留复制。为了证明这两种假设，这个小组设计了下列实验程序，请完成实验并对结果进行预测。（1）实验步骤：第一步：在氮源为 14N的培养基上生长的大肠杆菌，其 DNA分子均为 14N-DNA；在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其 DNA 分子均为 15N-DNA。用某种离心方法分离得到的结果如上图所示，其 DNA 分别分布在轻带和重带上。第二步：将亲代大肠杆菌(含 15N)转移到含 14N的培养基上繁殖一代()，请分析：如果 DNA位于 带位置，则是全保留复制；如果 DNA位于 带位置，则是半保留复制。第三步：为了进一步验证第二步的推测结果，将
20、亲代大肠杆菌(含 15N)转移到含 14N的培养基上再连续繁殖一代()，请分析：如果 DNA 位于 带位置，则是全保留复制；如果 DNA 位于 带位置，则是半保留复制。(2)有人提出：第一代()的 DNA 用解旋酶处理后再离心，就能直接判断 DNA 的复制方式，如果轻带和重带各占 ，则一定为半保留复制。你 认 为 此 人 说 法 是 否 正 确？。原 因是 。解析 如果 DNA 的复制方式为全保留复制，则一个亲代 15N-15N的 DNA 分子，子代两个 DNA分子是：一个 15N-15N，一个 14N-14N，其在离心管中分布的位置是一半在轻带、一半在重带；如果 DNA的复制方式为半保留复制
21、，则一个亲代 15N-15N的 DNA 分子,子代两个 DNA 分子都是 15N-14N，其在离心管中分布的位置全部在中带。答案 （1）1/2 重和 1/2 轻 全中 1/4重和 3/4 轻 1/2 中和 1/2 轻（2）不正确 无论半保留复制还是全保留复制，按此法研究 DNA 链的情况结果是一致的，所以无法区分 方法规律 （1）探究 DNA 复制的方法和原理 方法：同位素标记法。原理：根据 DNA分子比重不同，借助离心技术，通过离心后DNA在试管中位置确定复制方式。（2）结果分析 已知某一被 15N标记的 DNA 分子（亲代），转移到含有 14N的培养基中培养（复制）若干代，其结果分析 如下
22、：世 代 DNA 分子的特点 DNA 中脱氧核 苷酸链的特点 分子总数 细胞中的 DNA 分 子离心后 不同 DNA 分子与全部 DNA 分子之比 链总数 不同脱氧核苷酸链与全部链之基本组成物质磷酸四种特点复制和基本组成单位四种单链脱氧核苷酸长一记忆即五种元素四种碱基对应四种脱氧核苷酸三种物质两条长链一种氧核糖含氮碱基脱氧核糖核苷酸两条双螺旋沃森克里克反向平脱氧核糖优秀学习资料 欢迎下载 在管中的 位置 含15N 的链 含14N 的链 只含 15N的 分子 含14N 和15N的杂 种分子 只含 14N的 分子 亲 代 1 全在下部 1 0 0 2 1 0 1 2 全在中部 0 1 0 4 1/
23、2 1/2 2 4 1/2中部 1/2上部 0 8 1/4 3/4 3 8 1/4中部 3/4上部 0 16 1/8 7/8 n 2n 中部 上部 0 (或 2n+1 提醒 DNA 复制为半保留复制，所以亲代的 2 条 15N链不会消失，最终分布在 2 个 DNA 分子中，即不管 DNA 复制多少次，含亲代 15N链的 DNA 只有 2 个，15N链始终 2 条。变式训练 用 15N标记细菌的 DNA 分子，再将它们放入含 14N的 培养基中连续繁殖四代，a、b、c 为三种 DNA 分子：a 只含 15N，b 同时含 14N和 15N，c 只含 14N，则下图所示这三种 DNA分子的比例正确的
24、是 （）解析 假设亲代 DNA分子为 n 个，则繁殖四代后，DNA分子总数为 16n，其中，只含 15N的 DNA 分子为 0 个，同时含 14N和 15N的分子为 2n 个，只含 14N的分子有 14n 个，则它们呈现的比例为 D图所示。答案：D 题组一：DNA 分子中的碱基比例的相关计算 1.下图示 DNA 分子复制的片段，图中 a、b、c、d 表示各条脱氧核苷酸链。一般地说，下列各项正确的是 （）A.a 和 c 的碱基序列互补 B.b 和 c 的碱基序列相同 C.a 链中（A+T）/（G+C）的比值与 b 链中同项比值不同 D.a 链中（A+T）/（G+C）的比值与 c 链中同项比值相同
25、 解析 本题考查 DNA 分子复制的特点，即半保留复制。在 a、b、c、d 四条脱氧核苷酸链中，其中 a 和 b、d 的碱基互补，d 和 a、c 的碱基互补，b 和 d、a 和 c 的碱基序列相同。在双链 DNA 分子中，A=T、G=C，则一条链中的（A+T）或（G+C）与互补链中的（A+T）或（G+C）相同，则 a 链中（A+T）/（G+C）的比值与 b 链中同项比值相同，与 c 链中同项比值也相同。答案 D 2.在一个 DNA 分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的 54%，其中一条链中鸟嘌呤、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的 22%和 28%，则由该链转录的信使 RNA 中鸟嘌呤占碱基
26、总数的 （）A.24%B.22%C.26%D.23%n22n221n22)211nn221n21n211基本组成物质磷酸四种特点复制和基本组成单位四种单链脱氧核苷酸长一记忆即五种元素四种碱基对应四种脱氧核苷酸三种物质两条长链一种氧核糖含氮碱基脱氧核糖核苷酸两条双螺旋沃森克里克反向平脱氧核糖优秀学习资料 欢迎下载 解析 双链 DNA中，A+T占全部碱基总数的 54%，则一条单链中 A+T占该链碱基总数的 54%，按下面的图示分析：答案：A 题组二：DNA 半保留复制特点的应用 3.将用 15N标记的一个 DNA 分子放在含有 14N的培养基中，让其复制三次，则含有 15N的DNA 分子占全部 D
27、NA 分子的比例、含有 14N的 DNA 分子占全部 DNA 分子的比例以及含有 15N的脱氧核苷酸链占全部 DNA 单链的比例依次是 （）A.1/2，7/8，1/4 B.1/4，1，1/8 C.1/4，7/8，1/8 D.1/8，1，1/8 解析 用 15N标记的一个 DNA 分子放在含有 14N的培养基中，让其复制三次，则产生的 DNA分子共有 23=8 个，共有 16 条脱氧核苷酸链，其中含有 15N的 DNA 分子有 2 个，含有 15N的脱氧核苷酸链有2 条，含 14N的DNA 分子为 8 个，含 14N的脱氧核苷酸链有16-2=14条。B 4.DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常
28、碱基（设为 P）变成了尿嘧啶。该 DNA 连续复制两次，得到的 4 个子代 DNA 分子相应位点上的碱基对分别为 U-A、A-T、G-C、C-G。推测“P”可能是 （）A.胸腺嘧啶 B.腺嘌呤 C.胸腺嘧啶或腺嘌呤 D.胞嘧啶 解析 根据半保留复制的特点，DNA分子经过两次复制后，突变链形成的两个 DNA分子中含有 UA、AT 碱基对，而另一条正常链形成的两个 DNA分子中含有 GC、CG碱基对，因此替换的可能是 G，也可能是 C。D 题组三：DNA 分子的结构及特点 5.关于下面概念图的叙述不正确的是（双选）()A.A是脱氧核糖 B.G 是氨基酸 C.D 在 E中的排列顺序代表遗传信息 D.
29、F 的基本组成单位是图中的 解析 E 是 F 中有遗传效应的片段，F 和 E的基本单位都是 D。BD 6.如图为大肠杆菌的DNA 分子结构示意图（片段）。请据图回答问题：（1）图中 1 表示 ，2 表示 ，1、2、3 结合在一起的结构叫 。（2）图中 3 有 种，中文名字分别是 。（3）含有 200 个碱基的某 DNA 片段中碱基间的氢键共有 260 个。请回答：该 DNA 片段中共有腺嘌呤 个，C和 G共 对。该片段复制 4 次，共需原料胞嘧啶脱氧核苷酸 个。在 DNA 分子稳定性的比较中，碱基对的比例高，DNA 分子稳定性高。（4）假定大肠杆菌只含 14N的 DNA 的相对分子质量 基本组
30、成物质磷酸四种特点复制和基本组成单位四种单链脱氧核苷酸长一记忆即五种元素四种碱基对应四种脱氧核苷酸三种物质两条长链一种氧核糖含氮碱基脱氧核糖核苷酸两条双螺旋沃森克里克反向平脱氧核糖优秀学习资料 欢迎下载 为 a；只含 15N的 DNA的相对分子质量为 b。现将只含 15N的 DNA 培养到含 14N的培养基中，子一代 DNA的平均相对分子质量为 ，子二代 DNA的平均相对分子质量为 。答案（1）磷酸 脱氧核糖 脱氧核苷酸（2）2 鸟嘌呤、胞嘧啶（3）40 60 900 C和 G（4）（a+b）/2 （3a+b）/4 基本组成物质磷酸四种特点复制和基本组成单位四种单链脱氧核苷酸长一记忆即五种元素四种碱基对应四种脱氧核苷酸三种物质两条长链一种氧核糖含氮碱基脱氧核糖核苷酸两条双螺旋沃森克里克反向平脱氧核糖