1、教 材 面 面 观一、DNA 双螺旋结构模型的构建1对 DNA 的认识(1)DNA 分子是以 4 种_为单位连接而成的长链，这 4 种脱氧核苷酸分别含有_四种碱基。(2)腺嘌呤(A)的量等于_的量，鸟嘌呤(G)的量等于_的量。2模型建立(1)建立人：_。(2)模型：磷酸核糖在外、碱基在内的_。二、DNA 分子的空间结构1构成：两条脱氧核苷酸链按_的方式盘旋成_结构。2由_和_交替连接排在外侧，构成基本骨架；_在内侧，由两条链上的碱基通过_连接成碱基对。3碱基互补配对原则：A(腺嘌呤)一定与_配对，G(鸟嘌呤)一定与_配对。思考 1 DNA 分子在结构上具有相对的稳定性其原因是什么？三、DNA
2、分子的复制1概念：以_为模板合成_的过程。2发生时期：有丝分裂_和减数第一次分裂的间期。3过程：(1)解旋：需要细胞提供能量，在_的作用下，两条螺旋的双链解开。(2)合成子链：以_为模板，在_等酶的作用下，利用游离的 4 种_为原料，按照_原则，合成与母链_的子链。(3)形成子代 DNA：延伸子链，母子链盘绕成_结构。结果，1 个 DNA 分子形成_子代 DNA 分子思考 2 在真核细胞中，DNA 复制的场所有哪些？4特点：(1)边解旋边_。(2)复制方式：_。5条件：模板、原料、_和_等。6准确复制的原因：(1)DNA 分子独特的_提供精确模板。(2)通过_保证了复制准确进行。7意义：_，使
3、遗传信息从亲代传给了子代，保持了_的连续性。思考 3 若 DNA 复制过程中出现差错，将会产生什么影响？四、基因是有遗传效应的 DNA 片段1 一 个 DNA 上 有_个 基因。构成 基因的 碱基 数_(填“大于”、“小于”、“等于”)DNA 分子的碱基总数。2基因是有_的 DNA 片段。3遗传信息蕴藏在_之中。4DNA 分子具有_和_，是生物体多样性和特异性的物质基础。答案：一、1.(1)脱氧核苷酸 A、T、C、G(2)胸腺嘧啶(T)胞嘧啶(C)2(1)沃森和克里克(2)双螺旋结构二、1.反向平行 双螺旋 2.磷酸 脱氧核糖 碱基 氢键 3.T(胸腺嘧啶)C(胞嘧啶)思考 1 其原因有两点：
4、在 DNA 分子结构中，磷酸和脱氧核糖交替连接的次序不变，构成 DNA 的基本骨架。DNA 分子内侧，碱基互补配对的原则不变。三、1.亲代 DNA 子代 DNA 2.间期 3.(1)解旋酶(2)母链 DNA 聚合酶 脱氧核苷酸 碱基互补配对 互补 (3)双螺旋 两个思考 2 在真核细胞中，DNA 复制的场所有细胞核，线粒体和叶绿体。4(1)复制(2)半保留复制 5.能量 酶 6.(1)双螺旋结构(2)碱基互补配对 7.DNA 分子复制 遗传信息思考 3 在 DNA 复制过程中如果出现差错，会导致 DNA 分子结构的改变，从而导致由其所控制的生物性状的改变。四、1.许多(成百上千)小于 2.遗传
5、效应 3.碱基排列顺序(脱氧核苷酸的排列顺序)4.多样性 特异性考 点 串 串 讲考点一 DNA 分子的结构1.DNA 分子的结构层次组成元素：C、H、O、N、P组成化合物：脱氧核糖，磷酸，含氮碱基(A、G、C、T)组成的基本单位：4 种脱氧核苷酸一级结构：一般为 2 条脱氧核苷酸聚合链，少数为单链(编码并储存遗传信息)空间结构：多为双螺旋结构如下图所示：2DNA 分子的空间结构及特点分类主链侧链 构成方式(1)脱 氧核 糖与 磷 酸 交 替排 列(2)两 条主 链 呈 反 向平行(3)盘 旋成 规则的双螺旋(1)主链上对应碱基以氢键连结成对；(2)碱基互补配 对(AT，GC)；(3)碱基对平
6、面之间平行排列位置双 螺 旋 结 构外侧双螺旋结构内侧 动态变化相对稳定碱基比率和碱基序列可变 稳定性脱氧核糖和磷酸交替排列在外不变；互补碱基之间的氢键和碱基对之间的相互作用力使双螺旋结构稳定不变特异性每一条 DNA 分子都有特定的碱基比率(AT/GC)和碱基序列。即：碱基对排列顺序多样、脱氧核苷酸数目不同特点多样性不同 DNA 分子之间在碱基比率和碱基序列上存在差异即时应用现有一待测核酸样品，经检测后，对碱基个体统计和计算得到下列结构：(AT)/(GC)1，(AG)/(TC)1，根据此结构，该样品()A无法被确定是脱氧核苷酸还是核糖核酸B可被确定为双链 DNAC无法被确定是单链 DNA 还是
7、双链 DNAD可被确定为单链 DNA答案：C解析：首先，由碱基种类(因为有 T 而无 U)可排除 A 项。再用特值当 ATGC 时，不论是双链 DNA 还是单链 DNA，题干中的两等式恒成立。所以无法确定该样品是单链 DNA 还是双链 DNA。考点二 碱基互补配对原则计算规律的实验分析根据碱基互补配对原则引出的关于碱基比较、数量计算，是本节教材的难点之一。解决这类问题，可根据以下几条规律。规律一：DNA 双链中的两个互补的碱基相等；任意两个不互补的碱基之和恒等，占碱基总数的 50%，用公式表示为：AT，GC，AGTCACTG50%。AGTCACTC TCAC1，一般情况下，AT 綒 GC，AT
8、GC綒GCAT綒 1。规律二：在 DNA 双链中一条单链的AGTC的值与另一条互补单链的AGTC的值互为倒数关系。规律三：DNA 双链中，一条单链的ATGC的值，与另一条互补链的ATGC的值是相等的，也与整个 DNA 分子中的ATGC的值是相等的。规律四：在双链 DNA 及其转录的 RNA 之间，有下列关系：在碱基数量上，在 DNA 和 RNA 的单链内，互补碱基的和相等，且等于双链 DNA 的一半。即 a 链上的(AT)b 链上的(AT)RNA 分子中(AU)12DNA 双链中的(AT)。a 链上的(GC)b 链上的(GC)RNA 分子中的(GC)12DNA 双链中的(GC)。互补碱基的和占
9、各自碱基总数的比例在有意义链、互补链中和 DNA 分子双链中是相等的，且等于 RNA 中与之配对碱基的和所占 RNA 中的比例，即 a 链中(AT)占 a 链总数的百分比b 链中(AT)占 b 链总数的百分比RNA 双链中(AU)占 RNA 总数的百分比DNA 双链中(AT)占双链中碱基总数的百分比，简式为(GC)a(GC)b(GC)RNA(GC)DNA。如 mRNA 中，A 占 15%，U 占 17%，则在 DNA 中分子的每条单链中及在整个 DNA 分子中，(AT)都占碱基总数的 32%；在 mRNA 中，在 DNA 分子的每一条单链中，及在 DNA 分子中，(GC)都占碱基总数的 68%
10、。即时应用某双链 DNA 分子，其四种碱基数的百分比是：鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的 54%，其中一条称为 H 链的碱基中，22%是腺嘌呤，28%是胞嘧啶，那么与 H 链对应的 H链中腺嘌 呤占该链全部碱基的比例及胞嘧啶占该链全部碱基的比例分别是：()A28%和 22%B22%和 26%C24%和 28%D24%和 26%答案：D解析：本题主要考查对碱基互补配对原则的理解。根据题意，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的 54%，则在 H 链中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和也占 H 链全部碱基的 54%，而其中胞嘧啶占 28%，鸟嘌呤则占 26%，又因为腺嘌呤占 22%，则胸腺嘧啶占 100%54%22%24
11、%。H 链上的碱基与 H链上的碱基互补配对，所以 H链中，腺嘌呤数与 H 链中胸腺嘧啶比例相同为 24%，胞嘧啶与 H链中鸟嘌呤比例相同，为 26%。考点三 DNA 分子的复制DNA 分子的复制如下表：概念以亲代 DNA 分子为模板合成子代DNA 分子的过程(分子水平克隆)时间 体细胞有丝分裂间期、生殖细胞减数第一次分裂间期(DNADNA)基础 DNA 双螺旋结构提供精确模板，碱基互补配对原则保证准确配对场所主要在细胞核中复制，随细胞分裂平均分配到子细胞中；其次在细胞质(线粒体、叶绿体、原核细胞)中复制，不均等、随机分配到子细胞中条件模板(两条 DNA 单链)、原料(四种脱氧核苷酸)、能量(A
12、TP)、酶(解旋酶、DNA聚合酶)、温度和 pH 等过程解旋合成子链延伸形成子代DNA 分子母子链盘旋方式半保留复制(新合成的 DNA 分子都保留原来 DNA 分子中的模板链)特点边解旋边复制(解旋酶使氢键断裂)结果形成两个完全相同的 DNA 分子复 制 后存 在 的位置位于两条姐妹染色单体上复制后分开时间着丝点分裂时(有丝分裂后期、减数第二次分裂后期以真核生物为例)复制的“差错”复制过程中，由于脱氧核苷酸序列具有稳定性，遗传物质一般不发生变化，偶然情况也可以发生碱基对的增添、缺失或改变(基因突变)意义保持前后代遗传信息的稳定性和连续性DNA 分子复制过程及特点分析1DNA 分子复制发生于生物
13、生殖和发育的整个过程。在有性生殖的减数分裂和无性生殖的有丝分裂过程中及在生物个体发育过程中(有丝分裂)都要发生 DNA 分子复制，通过复制实现遗传物质由亲代到子代的规律性传递。2研究 DNA 分子复制的常用方法为了观测 DNA 复制过程及特点，常用放射性同位素标记法研究DNA 复制过程，通过比较不同复制次数产生 DNA 分子放射性分布情况来研究子代 DNA 分子的双链构成及其特点。研究 DNA 分子复制常用的放射性同位素主要有 3H、32P、15N等，主要研究过程如下：(1)获得标记的 DNA 分子在含有放射性同位素的培养基中培养可获得用于研究的 DNA分子。(2)将标记的 DNA 分子放入无
14、放射性同位素的培养基中连续培养。(3)通过用仪器观测不同时期(不同代)DNA 分子中放射性分布情况研究 DNA 分子特点。过程及特点分析(如下图)即时应用下列关于 DNA 分子复制的叙述中，正确的是()ADNA 分子在解旋酶的作用下，水解成脱氧核苷酸BDNA 独特的双螺旋结构及碱基互补配对原则与 DNA 准确复制无关C解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链D一条母链和一条子链形成一个新的 DNA 分子答案：D解析：本题主要考查 DNA 分子的复制过程。在复制过程中，解旋酶打开连接两条脱氧核苷酸长链的氢键，这样每条母链都作模板，按照碱基互补配对原则，以脱氧核苷酸为原料，分别合成两条子链，合成后每
15、条子链与其模板母链螺旋盘绕成新的双螺旋，分别形成两个新的子代 DNA 分子。在 DNA 复制过程中 DNA 独特的双螺旋结构及碱基互补配对原则，保证了 DNA 分子准确无误地进行。考点四 DNA 分子复制问题的有关计算由于 DNA 分子的复制是一种半保留复制方式，一个 DNA 分子连续进行 n 次复制，可形成 2n 个子代 DNA，其中只有 2 个 DNA 分子含有最初亲代的母链，含最初母链的 DNA 分子占 DNA 分子总数的 2/2n；含有的最初母链占 DNA 单链总数的 1/2n(即 22n2)。用图解说明如下：1已知 DNA 分子中碱基数求复制 n 次与第 n 次所需某碱基的数量(1)
16、求复制 n 次共需某碱基数：若 DNA 分子复制 n 次，则可产生 2n 个子 DNA 分子，由于 DNA复制为半保留复制，则复制 n 次时，除第一代 DNA(母 DNA 分子)的两条模板链不需新原料构建外，其余所有链无一不是新原料构建的，故所需原料应为：总链数2 条模板链，即相当于(2n1)个 DNA分子中的原料量。即 DNA 分子复制 n 次后，子代 DNA 分子数、含亲代母链和不含亲代母链的 DNA。分子数分别为 2n、2、2n2；设x 为所求脱氧核苷酸在亲代 DNA中的含量，n 为复制的次数，则 DNA复制 n 次所需游离的脱氧核苷酸数为 x(2n1)。(2)求复制至第 n 次时所需某
17、碱基数：当只需计算第 n 次所需原料量时，可据第 n 次产生 2n个子 DNA，本次应需新构建子链 2n 条(每个子 DNA 均有一条新子链)，这 2n 条新子链就相当于 2n/2 个子 DNA，故本次所需原料也应为 2n/2 个 DNA乘以每个 DNA 中该原料量，即第 n 次复制所需的该碱基数为 x2n1。2若将模板 DNA分子做标记，求复制 n次后含标记元素的 DNA所占比例或含标记元素的链占总链数的比例若将模板 DNA 分子做标记，一个 DNA 分子经 n 次复制后应产生 2n 个子 DNA，这 2n 个子 DNA 中，有且只有 2 个子 DNA 中含有第一代 DNA 的模板链，其余所
18、有子 DNA 应均为新原料构建而成，且所有子 DNA中不可能存在两链均含标记元素的情况(因亲代 DNA分子的两条链早已分别作为模板链进入不同的 DNA 中)。即时应用一个由 15N 标记的 DNA 分子，放在没有标记的环境中培养，复制 5 次后标记的 DNA 分子占 DNA 分子总数的()A1/10 B1/5C1/16 D1/25答案：C解析：一个 DNA 分子经 n 次复制后产生的 DNA 分子数目为2n 个。而 DNA 的复制是半保留复制，其特点是：新形成的 DNA双链，一条是来自亲代 DNA 分子的母链，另一条是新形成的子链。这样最初由 15N 标记的 DNA 分子复制后，其标记的两条链
19、就分别进入两个子代 DNA 分子中，这样两个 DNA 分子被标记了。以后均是在没有标记的环境中培养，不论经多少次复制，最初标记的两条链始终存在两个 DNA 分子中，这样经 n 次复制后，标记的DNA 分子占 2/2n2/251/16。考点五 基因的本质1.基因的概念：基因是有遗传效应的 DNA 片段。可以从以下角度加深对基因概念的理解：(1)基因是控制生物性状的结构和功能的基本单位，特定的基因决定特定的性状。基因的遗传效应是指基因能控制具体的性状。(2)基因是有遗传效应的 DNA 片段，每个 DNA 分子上有许多个基因。(3)基因在染色体上呈线性排列(核基因)。(4)基因的脱氧核苷酸的排列顺序
20、包含着遗传信息。对于某个基因来说，其“顺序”是固定的，而不同的基因的“顺序”又是各不相同的。(5)线粒体和叶绿体等细胞器中也有基因(细胞质基因)。2染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系 3基因、染色体、蛋白质、性状的关系特别提示(1)染色体是 DNA 分子的主要载体，也就是基因的主要载体，基因的次要载体为线粒体和叶绿体，位于染色体上的基因又称核基因，位于线粒体和叶绿体的基因又称质基因。(2)染色体上基因随染色体传递给子代，符合遗传的基本定律，叶绿体和线粒体中质基因遗传时表现为母系遗传，不符合遗传定律。(3)原核细胞中基因主要存在于拟核中 DNA 上(裸露不形成染色体)，部分存于质粒中，遗传时
21、都不符合遗传定律。即时应用染色体、DNA、基因三者关系密切，下列叙述中不正确的是()A每个染色体一般含一个 DNA 分子，每个 DNA 分子上有很多个基因B都能复制、分离和传递，且同时进行C都是遗传物质，都能行使生物的遗传功能D在生物传种接代的过程中，染色体的行为决定后两者答案：C解析：基因是有遗传效应的 DNA 片段，是决定生物性状的结构单位和功能单位，DNA 主要存在于染色体上，染色体由 DNA 和蛋白质组成，它们都能行使生物遗传功能是错误的。实 验 关 关 顺实验类型 放射性同位素示踪实验1探究策略放射性同位素示踪法，就是在需要研究的物质体系中，加入一些放射性同位素原子(示踪原子)，用放
22、射性监测手段来跟踪其行迹，进而研究出该系统的变化规律的方法。同位素标记法是生物学中用来研究元素的生物与环境之间、一种生物个体与另一种生物个体之间、同一生物个体各细胞之间以及细胞内各细胞器之间、物质之间的运行和变化的一种重要的研究方法，运用这种方法可以探究生物学中的许多未知规律。(1)利用放射性同位素标记自显影技术，证明间期细胞最大的特点是完成 DNA 复制、RNA 和蛋白质的合成。用放射性元素标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸并追踪，研究 DNA 的复制；用放射性元素标记氨基酸并追踪，研究蛋白质的合成。(2)科学家在豚鼠的胰脏腺泡细胞中注射 3H 标记的亮氨酸并进行追踪，研究分泌蛋白在附着于内质网的核糖体
23、上合成之后，是按照内质网高尔基体细胞膜的方向运输。证明生物膜系统在结构和功能上是紧密联系的统一整体。(3)美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法，证明光合作用释放的 O2 全部来自水。(4)科学家用放射性同位素 35S 和 32P，证明 DNA 是遗传物质(5)用放射性同位素(如 32P)或荧光分子等标记的 DNA 分子作探针，根据 DNA 分子的杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息。应用于产前诊断和环境监测，达到检测疾病和检测饮用水中病毒含量的目的。2难点追击利用一些物质的特征元素追踪该物质在生物体内的变化情况。如用放射性的 I 标记甲状腺激素，追踪甲状腺激素在体内的变化等。即时应用同位素标记
24、法是生物学研究中的常用方法，若以 3H 标记的腺嘌呤脱氧核苷酸为实验材料进行某项研究，该研究不可能应用于()A测定肺癌细胞的分裂速率B测定人体内肝细胞合成蛋白质的速率C研究生物细胞中腺嘌呤的代谢途径D比较不同组织细胞内 DNA 复制的情况答案：B解析：首先要确定腺嘌呤脱氧核苷酸与细胞分裂、蛋白质合成、腺嘌呤代谢、DNA 复制的关系。腺嘌呤脱氧核苷酸是合成 DNA的原料，用 3H 标记腺嘌呤脱氧核苷酸可以研究 DNA 分子的复制、细胞的分裂、腺嘌呤的代谢途径等；蛋白质的合成速度与基因表达有关，不涉及 DNA 的合成。典 例 对 对 碰类型一 DNA 分子的结构例 1已知病毒的核酸有双链 DNA、
25、单链 DNA、双链 RNA 和单链RNA 四种类型。现发现了一种新病毒，要确定其核酸属于上述哪一种类型，应该()A分析碱基类型，确定碱基比率B分析碱基类型，分析核糖类型C分析蛋白质的氨基酸组成，分析碱基类型D分析蛋白质的氨基酸组成，分析核糖类型答案：A解析：确定 DNA 或 RNA，可分析碱基和五碳糖(有 U 或核糖者为 RNA；有 T 或脱氧核糖者为 DNA)；确定单链或双链可分析其中各种碱基所占的比率；若 A 与 T 或 U 相等，C 与 G 相等，则为双链(当然也有可能是单链)；若不相等则为单链。如果分析氨基酸组成，则不能区分任何类型。方法技巧：沃森和克里克发现的 DNA 双螺旋结构，可
26、概括为“五种元素、四种碱基、三种物质、两条单链、一种结构”。五种元素：C、H、O、N、P四种碱基：A、G、C、T三种物质：磷酸、脱氧核糖和含氮碱基两条单链：脱氧核苷酸链一种结构：双螺旋结构类型二 DNA 分子半保留复制分析例 2用 15N 同位素标记细菌的 DNA 分子，再将其放入含 14N 的培养基上连续繁殖 4 代，a、b、c 为三种 DNA 分子：a 只含 15N，b 同时含 14N 和 15N，c 含 14N。图中表示这三种 DNA 分子的比例正确的是()答案：D解析：分析题干，DNA 分子在含 14N 的培养基上连续繁殖 4 代，可形成 16 个 DNA 分子，由于 DNA 分子的复
27、制是半保留复制，因此 16 个 DNA 分子中有 2 个 DNA 分子同时含 15N 和 14N,14 个 DNA分子只含 14N，只含有 15N 的 DNA 分子数为 0。方法技巧：(1)1 个 15N 标记的 DNA 分子，复制 n 次后只有 2 个DNA 分子含有 15N，且这两个 DNA 分子一条链含 15N，另一条链含有 14N，其余 DNA 分子全部含 14N。(2)含 15N 的 DNA 分子占总 DNA 分子数的比例 22n 12n1。(3)含 15N 的脱氧核苷酸链占总脱氧核苷酸链的比例 22n1 12n类型三 DNA 分子结构与复制中相关计算例 3某个 DNA 片段由 50
28、0 对碱基组成，AT 占碱基总数的 34%，若该 DNA 片段复制两次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为()A330 B660C990 D1320答案：C解析：该 DNA 分子中，胞嘧啶脱氧核苷酸的分子个数为 330 个，该 DNA 复制两次生成 4 个 DNA 分子，其中相当于有 3 个 DNA 是新合成的，共需要胞嘧啶脱氧核苷酸分子的数量为 3303990 个。方法技巧：DNA 复制所需的游离脱氧核苷酸(2n1)m，其中m 为所求脱氧核苷酸在亲代 DNA 中的含量，n 为复制次数，其原理如图所示：类型四 基因的本质例 4基因是有遗传效应的 DNA 片段，在下面有关“遗传效应”的说法中，不正确的是()A能控制一种生物性状的表现B能控制一种蛋白质的生物合成C能转录形成信使 RNAD存在遗传密码并决定某种氨基酸答案：D解析：基因是指具有遗传效应的 DNA 片段，对“遗传效应”的理解：这一片段的 DNA 通过转录将其中的遗传信息传递到 mRNA中，并通过 mRNA 控制蛋白质的合成或控制某种酶的合成，从而决定某种性状的表现。方法技巧：基因是有遗传效应的 DNA 片段，但“遗传效应”的实现具有选择性，即基因表达具有选择性。同一生物不同细胞中DNA(基因)相同，但 mRNA 不同，但 mRNA 不同，不是细胞分化的基础。THANKS