1、第2节 DNA分子的结构 第3节 DNA的复制 第4节 基因是有遗传效应的DNA片段 考点一 DNA分子的结构和相关计算【核心知识通关】1.DNA分子的化学组成：(1)基本组成元素：_。C、H、O、N、P(2)基本单位：脱氧核糖核苷酸 胸腺嘧啶 腺嘌呤 2.DNA分子的结构：(1)主要特点。两条脱氧核苷酸长链_平行盘旋而成。脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在_，构成基本 骨架；碱基排列在_。反向 外侧 内侧 两条链上的碱基通过_连接成碱基对，其中：遵循_原则(2)空间结构：规则的_结构。氢键 碱基互补配对 双螺旋 3.DNA分子的特性：(1)相对稳定性：DNA分子中_交替连接 的方式不变，两条链间
2、_的方式不变。(2)多样性：不同的DNA分子中_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_种。磷酸和脱氧核糖 碱基互补配对 脱氧核苷酸 4n(3)特异性：每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的 _，代表了特定的遗传信息。碱基对排列顺序 4.DNA分子中碱基的计算：(1)双链DNA分子中嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A+G=T+C。简记：“DNA分子中两个非互补碱基之和是DNA分子总碱基数的一半。”(2)在双链DNA分子中，互补碱基之和所占比例在任意 一条链及整个DNA分子中都相等。设在双链DNA分子中的一条链上A1+T1=n%，则 A1+T1=A2+T2=n%，
3、所以A+T=A1+A2+T1+T2=n%。简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。1221ATATn%n%2(3)双链DNA分子中，非互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数。设双链DNA分子中，一条链上，=m，则 =m，互补链中 简记为：“DNA两条互补链中，不配对两碱基之和的比值乘积为1。”1111AGTC11221122AGTCTCAG2222AG1TCm。【特别提醒】(1)DNA初步水解产物是4种脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。(2)相邻的碱基在DNA分子的一条单链中通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”相连接。在DNA的双链之间通过“氢键”相连接。(3)如
4、果已知A占双链的比例为c%，则A1/单链的比例无法确定，但是可以求出其最大值为2c%，最小值为0。【高考模拟精练】1.(2014山东高考)某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是()【解题指南】解答本题的关键：(1)根据碱基互补配对的原则，推出坐标中纵轴与横轴之间的关系。(2)借助特殊值法判断曲线的形状。【解析】选C。本题主要考查对DNA分子碱基互补配对原则的理解。双链DNA分子中，(A+C)/(T+G)一定等于1，故A项错误；当一条链中(A1+C1)/(T1+G1)=1时
5、，其互补链中存在(A2+C2)/(T2+G2)=(T1+G1)/(A1+C1)=1，B项错误；在DNA分子中，存在(A1+T1)/(G1+C1)=(A2+T2)/(G2+C2)=(A+T)/(G+C)，故C项正确、D项错误。2.(2016泰安模拟)如图为DNA分子结构示意图，对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.DNA聚合酶用于的形成 D.DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息【解析】选D。由图示可知，表示磷酸，表示脱氧核糖，表示胞嘧啶，和相间排列构成了DNA分子的基本骨架；中的应属于上面那个脱氧核苷酸的磷酸基团；的形成依
6、靠碱基互补配对原则，不需DNA聚合酶，DNA聚合酶是将游离的脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链。【易错提醒】本题易错选B项，原因是没有正确 理解脱氧核苷酸的结构，忽视了磷酸基团的连接位置，在每个脱氧核苷酸中，必有一个磷酸基团连接在第5号碳原子上。【加固训练】1.已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的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()A.32.9%和17.1%B.31.3%和18.7%C.18.7%和31.3%D.17.1%和32.9%【解析】选B。由题中G+C=35.8%可推知，在整个DNA分子中及任意一
7、条链中该比值都相等。一条链中 可推知互补链中：T=31.3%，C=18.7%。GC35.8%G 18.7%C 17.1%A31.3%T32.9%2.下列哪一项不是基因具有“遗传效应”的含义()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.能在蛋白质合成中决定一个氨基酸的位置 D.能转录一种信使RNA【解析】选C。基因是有遗传效应的DNA片段，是指基因能控制或决定生物外观的某种性状，即通过转录形成mRNA，进而mRNA翻译成一定的蛋白质，体现生物某一方面的生命活动(性状)。一个基因并不只是决定一个氨基酸的位置，一个氨基酸是由mRNA上的一个密码子直接决定的。3.(2013广东
8、高考)1953年Watson和Crick构建了DNA双螺旋结构模型，其重要意义在于()证明DNA是主要的遗传物质 确定DNA是染色体的组成成分 发现DNA如何储存遗传信息 为DNA复制机制的阐明奠定基础 A.B.C.D.【解题指南】解答本题应明确以下两点：(1)DNA分子四种脱氧核苷酸不同的排列顺序代表了遗传信息。(2)DNA分子中的碱基互补配对使DNA的半保留复制成为可能。【解析】选D。本题考查DNA分子结构和功能等知识。噬菌体侵染细菌的实验、肺炎双球菌的转化实验和烟草花叶病毒相关实验证明了DNA是主要的遗传物质，故错误；Watson和Crick构建DNA双螺旋结构模型之前，就已经明确了染色
9、体的组成成分，故错误；根据DNA双螺旋结构模型中脱氧核苷酸的排列顺序，可以发现DNA是如何储存遗传信息的，故正确；他们在构建了DNA双螺旋结构模型的基础上，也对DNA复制进行了描述，故正确。4.(2016宣城模拟)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.4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】选A。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，故A错误；多个基因位于同一条染色体上，基因在染色 体上呈线性排列
10、，故B正确；不同基因中脱氧核苷酸的 数目和排列顺序不同，基因具有多样性，而每一个基 因中脱氧核苷酸的数目和排列顺序是特定的，因此基 因又具有特异性，故C正确；没有复制的每条染色体上 含有1个DNA分子，复制后的每条染色体上含有2条染色单体，每条染色单体上含有1个DNA分子，故D正确。考点二 DNA分子的复制 【核心知识通关】1.概念：以_为模板合成子代DNA的过程。2.时间：_间期和_前的间期。亲代DNA 有丝分裂 减数第一次分裂 3.条件 4.过程：DNA 两条母链 形成子链新DNA分子 模板：_ 原料：细胞中_ 能量：_ 酶：解旋酶、_等 解旋后两条母链 游离的4种脱氧核苷酸 ATP DN
11、A聚合酶 解旋 DNA聚合 5.特点：_。6.意义：将遗传信息_，从而保持 了_。半保留复制 从亲代传给了子代 遗传信息的连续性【特别提醒】DNA复制相关计算时四个易错点(1)复制次数：“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别：前者包括所有的复制，但后者只包括最后一次复制。(2)碱基数目：碱基的数目单位是“对”还是“个”。(3)复制模板：在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。(4)关键词语：看清是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”等关键词。【深化探究】(1)高度分化的细胞中核DNA一般_(填“能”或“不能”)进行复制，原因是_ _。(
12、2)细胞中的核DNA复制后，两个子代DNA分开的时期 是_。不能 高度分化的细胞一般不 再进行有丝分裂 有丝分裂后期或减数第二次分裂后期【典题技法归纳】(2016济南模拟)如图为某DNA分子片段，假设该DNA分子中有碱基5 000对，A+T占碱基总数的34%，若该DNA分子在含14N的培养基中连续复制2次，下列叙述正确的是()A.复制时作用于处的酶为限制酶 B.复制2次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸9 900个 C.处指的是腺嘌呤核糖核苷酸 D.子代中含15N的DNA分子占3/4【解析】选B。DNA复制时作用于处的酶应为解旋酶；因为A+T所占的比例是34%，且该DNA分子中有5 000个 碱基对，所
13、以C的数量为5 0002(1-34%)1/2=3 300(个)，所以该DNA分子复制2次需要游离的胞嘧啶 脱氧核苷酸数量为(22-1)3 300=9 900(个)；因题图 为某DNA分子片段，故处指的是腺嘌呤脱氧核苷酸；因亲代只有一条链含15N，故复制2次形成的4个DNA分子 中只有1个DNA分子中含有15N，占1/4。【母题变式】(1)图中DNA分子片段复制时，需要的原料是_ _ _。(2)该DNA分子片段第3次复制需要游离的胞嘧啶脱氧 核苷酸是_个。腺嘌呤脱 氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 13 200【方法规律】DNA分子复制过程中的相关计算方法 一个
14、DNA分子复制n次，其结果分析如下：(1)DNA分子数。子代DNA分子数=2n个；含有亲代DNA链的子代DNA分子数=2个；不含亲代DNA链的子代DNA分子数=2n-2个。(2)脱氧核苷酸链数。子代DNA分子中脱氧核苷酸链数=2n+1条；亲代脱氧核苷酸链数=2条；新合成的脱氧核苷酸链数=2n+1-2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，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m(2n-1)个；第n次复制所需该脱氧核苷酸数=2n个DNA分子中该脱氧核苷酸数-2n-1个DNA分子中该脱氧核苷酸数=m2n-m2n-1=m(2n-2n-1)=m2n-1。【高考模拟精练】1
15、.(2014全国卷)关于核酸的叙述，错误的是()A.细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与 B.植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制 C.双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的 D.用甲基绿和吡罗红染色可观察DNA和RNA在细胞中的分布【解题指南】(1)题干关键词：“转录”“DNA的复制”“一条链上的磷酸和核糖”。(2)关键知识：基因的表达，DNA的结构与复制、观察DNA和RNA在细胞中的分布实验。【解析】选C。本题主要考查基因的表达、DNA的结构与复制、观察DNA和RNA在细胞中的分布实验。A项中，转录即是合成mRNA的过程，必须有RNA聚合酶的参与，正确。B项中
16、，线粒体和叶绿体是半自主性细胞器，均可发生DNA的复制，正确。C项中，DNA分子中一条链上的磷酸和脱氧核糖之间是通过磷酸二酯键连接的，错误。D项中，甲基绿使DNA呈现绿色，而吡罗红使RNA呈现红色，用甲基绿和吡罗红的混合染色剂将细胞染色，可同时显示DNA和RNA在细胞中的分布，正确。2.(2016石家庄模拟)如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是()A.图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的 B.图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的 C.真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶 D.真核生物的这种复制方式提高了复制效率【解题指南】(1)明确图中三个复制环大小不同。(2
17、)根据箭头方向判断DNA的复制方向。【解析】选A。由图可看出，此段DNA分子有三个复制起点，但多个复制起点并不一定是同时开始的；由图中的箭头方向可知，DNA分子是双向复制的；半保留复制的模式可以保持前后代的遗传稳定性，多起点复制可以大大提高复制效率；DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等催化。【加固训练】1.如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述错误的是()A.由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制 B.解旋酶能使双链DNA解开，但需要消耗ATP C.从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的 D.DNA聚合酶催化互补碱基之间氢键的形成【解析】选D。DNA聚合酶
18、催化单链中相邻两个脱氧核苷酸之间化学键的形成，而不是催化配对碱基之间氢键的形成。氢键的形成不需要酶的参与。2.某双链DNA分子中含有200个碱基，一条链上ATGC=1234，则该DNA分子中()A.4种含氮碱基ATGC=3377 B.连续复制2次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸120个 C.碱基排列方式共有4100种 D.含有4个游离的磷酸基团【解析】选A。该DNA分子的一条链上ATGC=1234，则另一条链上ATGC=2143，整个DNA分子中ATGC=3377；该DNA分子中A=T=30个，G=C=70个，连续复制2次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸为30(22-1)=90个；该DNA分子中含有1
19、00个碱基对，30个A-T碱基对，70个G-C碱基对，碱基排列方式小于4100种；一个DNA分子由两条DNA链组成，含有2个游离的磷酸基团。3.(2016福州模拟)用15N标记含有100个碱基对的双链DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在含有14N的培养液中连续复制4次。其结果不可能是()A.含有15N的DNA分子占1/8 B.复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个 C.含有14N的DNA分子占7/8 D.复制结果共产生16个DNA分子 【解析】选C。DNA分子连续复制4次，形成16个DNA分子，其中有2个含15N，占1/8，子代DNA分子均含有14N；最初的DNA分子中含腺嘌呤脱氧核
20、苷酸40个，复制4次，共需4015=600个腺嘌呤脱氧核苷酸。【易错提醒】“含14N的DNA分子”和“只含14N的DNA分子”的区别，在含14N的培养液中连续复制，所有子代DNA均含14N。考点三 DNA复制与细胞分裂 【核心知识通关】1.细胞分裂特点：(1)有丝分裂：染色体复制_次，细胞分裂一次。(2)减数分裂：染色体复制一次，细胞连续分裂_次。减数第一次分裂：_分离。减数第二次分裂：_分离。一 两 同源染色体 姐妹染色单体 2.DNA复制与染色体复制：(1)DNA复制特点：_。(2)染色体复制结果。1条染色体含有_条染色单体，含有_个DNA分子。每条染色单体含有_个DNA分子。半保留复制
21、2 2 1 3.子代DNA随姐妹染色单体分开时间：(1)有丝分裂：_。(2)减数分裂：_。后期 减数第二次分裂后期【特别提醒】(1)“细胞连续分裂两次”的不同。有丝分裂：产生染色体数目不变的4个体细胞。减数分裂：产生染色体数目减半的4个子细胞。(2)放射性同位素标记结果。1条DNA单链被标记，该DNA分子即被标记。1条染色单体被标记，该染色体即被标记。【思维拓展】(1)根据染色体数目变化判断，上图表示有丝分裂过程。(2)考虑1个细胞中含多条染色体，姐妹染色单体分开后随机移向细胞一极，分裂两次后的4个子细胞中，含有3H的子细胞数目可能是2、3、4个。【高考模拟精练】1.(2016长沙模拟)用32
22、P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链。再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂完成后每个细胞中被32P标记的染色体条数是()A.0条 B.20条 C.大于0小于20条 D.以上都有可能【解析】选D。第一次细胞分裂完成后形成的细胞中，DNA双链均是一条链含有32P，另一条链不含32P，第二 次细胞分裂的间期，染色体复制后每条染色体上都是 一条染色单体含32P，一条染色单体不含32P，有丝分裂 后期，姐妹染色单体分离，如果含32P的20条染色体同 时移向细胞的一极，不含32P的20条染色体同时移向细 胞的另一极，则产生的子细胞中被32P标记的染色体条 数分别是20
23、条和0条；如果移向细胞两极的20条染色体中既有含32P的，也有不含32P的，则形成的子细胞中被32P标记的染色体条数大于0小于20条。【易错警示】本题易错选B。错因在于未能全面分析着丝点分裂后染色体的移动情况。染色体着丝点分裂后形成的两子染色体移向哪一极是“随机”的，故移向同一极的染色体其双链DNA所带的放射性状况应由每条染色体两条染色单体如何移动决定，不要将所有染色体的染色单体移动“统一”看待。2.(2016邯郸模拟)果蝇一个精原细胞中的一个核DNA分子用15N标记，在正常情况下，其减数分裂形成的精子中，含有15N的精子数占()A.1/16 B.1/8 C.1/4 D.1/2【解析】选D。在
24、减数分裂过程中，同源染色体要发生联会和分离现象，因此要体现减数分裂过程中染色体中DNA的变化，至少要画出一对同源染色体。果蝇一个精原细胞中的一个核DNA分子用15N标记，即果蝇4对同源染色体中有3对未标记(画图时可略去)，另一对同源染色体中有一条染色体上的DNA分子用15N标记，则该精原细胞进行正常减数分裂形成精细胞时，染色体和DNA的标记情况可用下图进行解析。结合上图分析，观察产生的4个精细胞，答案选D。【方法技巧】借助示意图解决细胞分裂与DNA复制相结合的技巧(1)用双实线代表亲代被标记或未被标记的双链DNA，用双链DNA代表染色体。(2)根据DNA的半保留复制，用虚线代表新合成的未被标记
25、或标记的子链，画出子代DNA分子，画出一条染色体包含两条姐妹染色单体(两个DNA)的模型。(3)根据细胞分裂方式和各时期的特点，分离染色体。(4)分析分裂各时期染色体是否被标记和子细胞中被标记染色体数目。【加固训练】1.若用32P标记“类胚胎干细胞”的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养液中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是()A.中期是46条和46条、后期是92条和46条 B.中期是46条和46条、后期是92条和92条 C.中期是46条和23条、后期是92条和23条 D.中期是46条和23条、后期是46条和23条【解析】选
26、A。有丝分裂中期、后期染色体条数的分 析：“类胚胎干细胞”来自人体，人体的一个正常细 胞中含有的染色体条数为46，有丝分裂过程中后期染 色体条数加倍(92条)，中期染色体条数与体细胞相同(46条)，故无论经过几次分裂，在有丝分裂中期染色 体条数都是46条，后期染色体条数都是92条。有丝分 裂中期、后期被32P标记的染色体条数的分析：以1个 DNA分子为例，双链被32P标记，转入不含32P的培养液中培养，由于DNA具有半保留复制的特点，第一次有丝分裂完成时，每个DNA分子中都有l条链被32P标记；第二次有丝分裂完成时，只有1/2的DNA分子被32P标记；中期时，染色单体没有分开，而这2条没有分开
27、的染色单体上，其中有1条被32P标记，导致整条染色体也被32P标记。2.某高等动物的一个细胞中DNA分子的双链均被32P标记(不考虑细胞质DNA)，将其放在含31P的细胞培养液中培养，正确的是()A.若该细胞进行有丝分裂，则完成一个细胞周期后产生的子细胞100%具有放射性 B.若该细胞进行无丝分裂，则产生的子细胞均不具有放射性 C.若该细胞是精原细胞，则其进行减数分裂产生的子细胞中50%具有放射性 D.若该细胞为精细胞，则其增殖产生的子细胞具有放射性【解析】选A。依据DNA分子的半保留复制，细胞进行一次有丝分裂后，子细胞内所有染色体均具有放射性；细胞进行无丝分裂时DNA分子也进行复制，子细胞内
28、也会出现放射性；精原细胞中DNA分子经半保留复制后，产生的精细胞中全部具有放射性；高等动物的精细胞一般不分裂。3.(2016龙岩模拟)果蝇的体细胞中含有8条染色体。现有一个果蝇体细胞，它的每条染色体的DNA双链都被32P标记。如果把该细胞放在不含32P的培养基中培养，使其连续分裂，那么将会在第几次细胞分裂中出现每个细胞的中期和后期都有8条染色体被32P标记()A.第1次 B.第2次 C.第3次 D.第4次【解析】选B。由于DNA的复制是半保留复制，在第一 次有丝分裂结束后，果蝇的体细胞中均含有8条染色 体，8个DNA，每个DNA的2条链中均含1条标记链和一条 非标记链。在第二次有丝分裂时，间期复制完成时会 有16个DNA，但是这16个DNA中，有8个DNA均是含1条标 记链和一条非标记链，另外8个DNA均含非标记链；中 期由于着丝点没有分裂，每条染色体上有2个DNA，一 个DNA含1条标记链和一条非标记链，另一个DNA只含非标记链，所以在中期会有8条染色体有标记；后期着丝点分裂，每条染色体上的DNA随着姐妹染色单体的分开而分开，形成16条染色体，其中只有8条含有标记，这8条染色体中的DNA是含1条标记链和一条非标记链。故B项正确。
