1、第02讲DNA的结构、复制及基因的本质考点一DNA分子的结构1DNA双螺旋模型构建者：沃森和克里克。2DNA双螺旋结构的形成3DNA的双螺旋结构(1)DNA由两条脱氧核苷酸链组成，这些链按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。(2)外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接构成主链基本骨架。(3)内侧：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。碱基互补配对遵循以下原则：AT(两个氢键)、GC(三个氢键)。助学巧记利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子结构4DNA分子结构特点(1)多样性：具n个碱基对的DNA具有4n种碱基对排列顺序。(2)特异性：如每种DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。(3)稳定性：如两条主链
2、磷酸与脱氧核糖交替连接的顺序不变，碱基对构成方式不变等。诊断辨析(1)沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法。()(2)富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也作出了巨大的贡献。()(3)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的。()(4)DNA分子的X光衍射照片属于物理模型。()(5)DNA分子中的核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成基本骨架。()(6)DNA分子的多样性和特异性主要与它的空间结构密切相关。()(7)不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值可能相同。()(8)同一生物个体不同细胞中DNA分子的(AT)/(CG)的值不同。()(9)
3、人体内控制珠蛋白的基因由1 700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41 700种。()(10)DNA分子的多样性是指一个DNA分子上有许多个基因。()(11)生物的DNA都是双链环状。()提示并非所有的DNA分子均具“双链”，有的DNA分子为单链；原核细胞及真核细胞细胞器中的DNA分子为“双链环状”。热图解读解读两种DNA结构模型(1)图乙是图甲的简化形式，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)图甲中两个相邻的碱基是怎样连接的？提示(1)(2)氢键；脱氧核糖磷酸脱氧核糖。考向一 DNA分子的结构1如图为DNA分子结构示意图，下列
4、有关该图的描述，正确的是()A和相间排列，构成了DNA分子的基本骨架B的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸C当DNA复制时，的形成需要连接酶DDNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息解析为磷酸，为脱氧核糖，为含氮碱基(胞嘧啶)，其中与交替连接，构成了DNA分子的基本骨架，A项错误；组成的实际上包含了上一个核苷酸的磷酸基团、下一个核苷酸的脱氧核糖和碱基，因此，并非一个完整的脱氧核苷酸，B项错误；当DNA复制时，的形成不需要连接酶，可由碱基互补配对直接形成，C项错误。答案D2下列能正确表示DNA片段的示意图是()解析DNA通常为双链结构，由含有A、T、C、G四种碱基的脱氧核苷酸组成。A与T配对，之间有两
5、个氢键；G与C配对，之间有三个氢键。DNA分子的两条链反向平行。答案D考向二 有关DNA分子结构的相关计算3.某双链DNA分子中含有200个碱基，一条链上ATGC1234，则该DNA分子()A四种含氮碱基ATGC4477B若该DNA中A为p个，占全部碱基的(m2n)，则G的个数为pC碱基排列方式共有4200种D含有4个游离的磷酸解析由题干可知该DNA分子的另一链上ATGC2143，所以整个DNA分子中，两条链上ATGC3377，A项错误；由B项所给信息，该DNA分子总的碱基数是，A和T的个数都是p，则G的个数为，B项正确；C、D项中碱基的排列方式应少于4100种，含有2个游离的磷酸。答案B4已
6、知某DNA分子中的一条单链中(AC)/(TG)m，则()A它的互补链中的这个比值也是mB以它为模板转录出的信使RNA上(AC)/(UG)1/mC该DNA分子中的(AC)/(TG)mD当m1时，这条单链中的ACTG解析根据碱基互补配对原则可知，在双链DNA分子中，AT，CG，因此这条单链的互补链中(AC)/(TG)1/m，整个双链DNA分子中(AC)/(TG)1，以它为模板转录出的信使RNA上(AC)/(UG)1/m，故A、C两项错误，B项正确；当m1时，只能说明ACTG，并不能说明这条单链上的4种碱基的数量相等，D项错误。答案B关于碱基互补配对的四大规律总结规律一：DNA双链中的AT，GC，两
7、条互补链的碱基总数相等，任意两个不互补的碱基之和恒等，占碱基总数的50%，即AGTCACTG。规律二：非互补碱基之和的比例在整个DNA分子中为1，在两条互补链中互为倒数。如在一条链中a，则在互补链中，而在整个DNA分子中1。规律三：互补碱基之和的比例在整个DNA分子中以及任何一条链中都相等。如在一条链中m，则在互补链及整个DNA分子中m。规律四：在双链DNA及其转录的RNA之间有下列关系，设双链DNA中a链的碱基为A1、T1、C1、G1，b链的碱基为A2、T2、C2、G2，则A1T1A2T2RNA分子中(AU)(1/2)DNA双链中的(AT)；G1C1G2C2RNA分子中(GC)(1/2)DN
8、A双链中的(GC)。注由2n个脱氧核苷酸形成双链DNA分子过程中，可产生H2O分子数为(n1)(n1)2n2。 考点二基因的概念及DNA分子的复制1基因、DNA与染色体的关系观察下面的基因关系图，完善相关内容：2DNA分子的复制(1)概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。(2)时间：有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。(5)方式：半保留复制。(6)特点：边解旋边复制。(7)意义：将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。助学巧记复制可简记为“1个主要场所(细胞核)，2种时期(有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期)，3个步骤(解旋、合成新链、形成子代DNA)，4个条件(模板、酶
9、、原料和能量)。”诊断辨析(1)DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的DNA分子中两条链均是新合成的。()(2)DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制。()(3)单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链。()(4)DNA复制时，严格遵循AU、CG的碱基互补配对原则。()(5)真核细胞的基因只存在于细胞核中，而核酸并非仅存在细胞核中。()(6)DNA分子中每一个片段都是一个基因。()(7)非等位基因都位于非同源染色体上。()(8)真核细胞基因中核糖核苷酸的排列顺序代表遗传信息。()(9)基因只位于染色体上，所以染色体是基因的载体。()热图解读染色体上DNA分子的复制过程填空提示细
10、胞核解旋酶脱氧核苷酸碱基互补配对模板链双螺旋结构着丝点【真题考情】(2018浙江高考)某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl，a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是()A本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术Ba管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的Cb管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是15N14NDNAD实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制的教材命题本题以必修2 P53知识为背景，考查DNA复制实验探究过程，体现了学科素养
11、中“实验探究及科学思维”的高考要求。 微解导思本活动中使用了14N 和15N，即采用了同位素示踪技术，3个离心管中的条带是经密度梯度离心产生的，A项正确。a管中只有重(中/重/轻)带，即15N15NDNA，表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的，B项错误。b管中只有中(中/重/轻)带，即DNA都是15N14NDNA，C项正确。c管中具有1/2中带(15N14NDNA)，1/2轻带(14N14NDNA)，综合a、b、c三支管可推测，a管中为亲代DNA：15N15NDNA，b管中为在含14N的培养基上复制一代后的子代DNA：15N14NDNA，c管中为在含14N的培养基上复制两代
12、后的子代DNA：1/215N14NDNA、1/214N14NDNA，实验结果可说明DNA分子的复制是半保留复制，D项正确。答案B考向一 基因与染色体的关系1下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是()A基因一定位于染色体上B基因在染色体上呈线性排列C四种脱氧核苷酸的数目和排列顺序决定了基因的多样性和特异性D一条染色体上含有1个或2个DNA分子解析基因是具有遗传效应的DNA片段，DNA不一定位于染色体上，因此基因不一定位于染色体上，A项错误。答案A2(2019大连模拟)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Bl、w、f和m
13、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基因位于染色体上，且呈线性排列，A项正确；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项正确；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项错误；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雌性亲本，D项正确。答案C考向二 DNA复制中的相关计算3.(2019咸宁联考)一个含500个碱基对的DNA分子片段，其中一条链中TA占40%。若将该DNA分子放在含15N的培养基中连续复制3次，下列相关叙述正确的是(
14、)A该DNA分子的另一条链中TA占60%B该DNA分子中含有A的数目为400个C该DNA分子第3次复制时需要消耗1 200个GD经3次复制后，子代DNA中含15N的单链占1/8解析该DNA分子的一条链中TA占40%，据碱基互补配对原则，另一条链中TA所占的比例也为40%，A项错误；一个含500个碱基对的DNA分子片段，其中一条链中TA占40%，则整个DNA中TA也等于40%，又AT，即A占20%，故该DNA分子含有的A为500220%200(个)，B项错误；该DNA分子的C(5002200200)/2300(个)，第3次复制时，需要G3002311 200(个)，C项正确；经3次复制后，共有8
15、个DNA，共16条链，其中2条是原DNA的，14条是新合成的含15N的链，占7/8，D项错误。答案C4某DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有A个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述中，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)个解析计算时注意分清“n次复制”与“第n次复制”的区别。答案D“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的培养基中培养，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若一亲代DNA分
16、子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m(2n1)。第n次复制所需该种脱氧核苷酸数为m2n1。 1答题术语填空(1)DNA分子复制的时期：_。(2)DNA复制需要的基本条件有_。(3)基因的本质描述是_。(4)DNA分子复制的意义是_。答案(1)细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期(2)模板、原料、能量和酶等(3)基因是有遗传效应的DNA片段(4)DNA分子通过复制，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(2019衡阳月考)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，以下说法正确的是()A.最多可构建4种脱氧核苷酸，5个脱氧核苷
17、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最多可构建44种不同碱基序列的DNA解析据表格数据可知，代表脱氧核糖、磷酸和含氮碱基的卡片数分别都是10，所以最多可构建10个脱氧核苷酸，根据碱基种类可推知最多能构建4种脱氧核苷酸，4个脱氧核苷酸对，A项错误；构成的双链DNA片段中最多包含2个AT碱基对和2个GC碱基对，所以最多可含有氢键222310(个)，B项正确；DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的一般是2个磷酸，但是两端各有一个脱氧核糖只连接一个磷酸，C项错误；碱基序列要达到44种，每种碱基对的数量至少要有4对，D项错误。答案B3(2018泰安期末)下
18、列关于真核细胞DNA复制的说法，正确的是()A新的子链由4种脱氧核苷酸聚合而成，核苷酸的聚合过程需要DNA连接酶B构成DNA子链的4种脱氧核苷酸聚合时，ATP为降低反应活化能提供能量CDNA分子在解旋酶的作用下，先完成解旋后再进行复制DDNA复制过程中若出现错误，生物出现的新性状可能适应环境也可能不适应环境解析脱氧核苷酸的聚合需要DNA聚合酶的催化，A项错误；构成DNA子链的4种脱氧核苷酸聚合时，ATP为其提供能量，降低反应活化能的为DNA聚合酶，B项错误；DNA分子的复制为边解旋边复制，C项错误；DNA复制过程中若出现错误，则出现的新性状可能适应环境也可能不适应环境，D项正确。答案D4(20
19、19山西月考)某种病理性近视(相关基因为H、h)与基因HLA有关，若该基因位于常染色体且含有3 000个碱基，其中胸腺嘧啶900个，下列说法错误的是()A女性携带者进行正常减数分裂，H和H基因分离发生在减数第二次分裂BHLA基因复制两次则需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸1 200个CHLA基因利用标记的核苷酸复制n次，则不含放射性的DNA分子为0D该病在男性和女性群体中的发病率相同解析女性携带者基因型为Hh，正常情况下，减数分裂过程中H和H基因位于姐妹染色单体上，其分离发生在减数第二次分裂，A项正确；该基因中，AT、CG，故HLA基因含有AT900(个)，其复制两次，需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸900(2
20、21)2 700(个)，B项错误；利用标记的核苷酸复制n次，所有子代DNA均含标记的核苷酸，不含放射性的DNA分子为0，C项正确；基因位于常染色体的疾病在男性和女性群体中的发病率相同，D项正确。答案B5(2018安阳二模)如图为真核细胞内DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述错误的是()ADNA分子两条子链的合成方向都是53B解旋酶能使DNA分子解开双螺旋，同时需要消耗ATPCDNA聚合酶的作用是催化相邻的核糖核苷酸连接成子链D由图示可知，DNA分子复制的方式是半保留复制解析由图知，DNA复制时只能是53延伸，即DNA分子两条子链的合成方向都是53，A项正确；题图显示，解旋酶解开DNA双链过程中伴随ATP的水解，即需要消耗ATP，B项正确；合成DNA的原料是脱氧核苷酸，DNA聚合酶的作用是催化单个脱氧核苷酸聚合到DNA片段上形成脱氧核苷酸链，C项错误；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DNA分子复制的方式是半保留复制，D项正确。答案C