1、学海导航高考总复习（第1轮）生物 专题三 第2讲 DNA分子的结构、复制及基因的本质 必 修 2高考有我，前程无忧 考点1 DNA的结构 1基本单位：；。2平面结构：(1)DNA分子中的 和 交替连接，排列在外侧，构成基本骨架排列在内侧。试梳理 磷酸 脱氧核糖 腺嘌呤 腺嘌呤脱氧核苷酸 磷酸 脱氧核糖 碱基对(2)DNA两条链上的碱基通过 连接并按照 原则形成碱基对。互补配对原则为：。3空间结构：两条长链按 方式盘旋成 结构。考点2 DNA的复制 1概念：以 为模板合成子代DNA的过程。2时间：。3条件：(1)模板：解旋后的两条母链。(2)原料：细胞中游离的 。(3)能量：。(4)酶：酶等。氢
2、键 碱基互补配对 AT，CG 反向平行 双螺旋 亲代DNA 有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期 4种脱氧核苷酸 ATP 解旋酶、DNA聚合 5方式：。6特点：。7意义：将 从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。考点3 基因的本质 1据图分析得出：半保留复制 边解旋边复制 遗传信息(1)基因与染色体的关系：基因在染色体上呈 排列。(2)染色体主要由 构成。一个DNA上由 基因。构成基因的碱基数 (填“大于”或“小于”或“等于”)DNA分子的碱基总数。(3)基因的本质是有 的DNA片段。遗传信息蕴藏在 的排列顺序之中。2将代表下列结构的字母填入图中的相应横线上：线性 DNA和蛋白质 许多个
3、小于 遗传效应 4种碱基 d c b a 1判断有关DNA结构的叙述的正误(1)DNA有氢键，RNA没有氢键(2013全国卷T1A)()(2)沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数(2012江苏卷T2)()(3)HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸(2009江苏卷T5D)()(4)DNA单链上相邻碱基以氢键相连(2009广东卷T24B)()(5)DNA分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的(2011海南卷T16B)()(6)磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架(2009广东卷T24D)()答案：（1）（2）（3）（4）（5）（6）查能力 2判断有关DNA
4、复制的叙述的正误(7)DNA复制需要消耗能量(2011海南卷T25A)()(8)真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期(2011海南卷T25D)()(9)真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶(2009江苏卷T12C)()(10)DNA分子复制是边解旋边双向复制的(2009江苏卷T12B)()答案：（7）（8）（9)(10)3判断有关基因的本质的叙述的正误(11)构成基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相等()(12)某DNA片段中有100个脱氧核苷酸，则可能的排列顺序为2100种()(13)不同DNA分子携带的遗传信息不同的根本原因在于碱基排列顺序不同()(14)分子大小相同、碱基含量相
5、同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同(2011海南卷T16C)()答案：(11)(12)(13)(14)考点1 DNA的结构 例1 如图为核苷酸链结构图，有关叙述不正确的是（）A能构成一个完整核苷酸的是图中的a和bB各核苷酸之间是通过化学键连接起来的CDNA连接酶可连接断裂的化学键D若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基是T解析：核苷酸是核酸的基本组成单位，每个核苷酸由一分子磷酸、一分子五碳糖、一分子含氮碱基组成；DNA中有A、T、C、G四种碱基，RNA中有A、U、C、G四种碱基；核苷酸分子通过磷酸二酯键连接组成核苷酸链。答案：A提升一：DNA分子结构模型及其空间结构(1)空间结构分
6、析：(2)DNA三个结构特点的含义：稳定性：DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变。多样性：DNA分子中碱基对排列顺序多种多样。特异性：每种DNA都有区别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。提升二：DNA碱基互补配对原则的有关计算 规律1：互补的两种碱基数量相等，即AT，CG。规律2：任意两个不互补的碱基和占总碱基的50%。规律3：一条链中互补碱基的和等于另一条链中这两种碱基的和。规律4：若一条链中，则另一条链中整个DNA分子中规律5：若一条链中则另一条链中提升三：特殊情况碱基比例的含义(1)不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即(AT)/(CG
7、)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。(2)若已知A占双链的比例为c%，则一条单链上的A的比例无法确定，但最大值可求出为2c%，最小值为0。变式1(2016浙江温州十校联考)下图所示为DNA分子的片段，下列相关叙述正确的是()A构成DNA分子的基本单位是BRNA聚合酶可以切断C复制时DNA聚合酶催化形成之间的化学键D构成DNA分子的基本骨架B 解析：图中是脱氧核苷酸单链，构成DNA的基本单位是脱氧核苷酸，应是，A错误；RNA聚合酶能将DNA解旋，可以切断氢键，B正确；复制时DNA聚合酶催化形成的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键，而之间的键是同一个核苷酸内的化学键，C错误；是碱基对，脱
8、氧核糖和磷酸交替连接构成DNA的基本骨架，D错误。1.DNA结构中化学键的形成与断裂(1)氢键：配对的碱基间形成碱基对，通过氢键相连，可用DNA解旋酶断裂，也可用高温断裂。(2)磷酸二酯键：连接磷酸和相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖的化学键，可用限制酶切断，可用DNA连接酶或DNA聚合酶连接。2核酸种类的判断方法(1)DNA和RNA的判断：含有碱基T或脱氧核糖DNA。含有碱基U或核糖RNA。(2)DNA和RNA合成的判断：用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T，可推断正发生DNA的合成；若大量利用U，可推断正进行RNA的合成。考点2 DNA的复制 例2 DNA分子双螺旋结构模
9、型提出之后，人们又去探究DNA是如何传递遗传信息的。当时推测可能有如图A所示的三种方式。1958年，Meslson和Stahl用密度梯度离心的方法，追踪由15N标记的DNA亲本链的去向，实验过程是：在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14NDNA(对照)，在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA均为15NDNA(亲代)，将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代(子代和子代)后离心得到如图B所示的结果。请依据上述材料回答问题：(1)同位素标记法的主要用途是用于检测追踪_的转移路径。(2)如果与对照组相比，子代离心后能分辨出轻和重两条密度带，则说明DNA传
10、递遗传信息的方式是_。如果子代离心后只有1条中等密度带，则可以排除DNA传递遗传信息的方式是_。如果子代离心后只有1条中等密度带，再继续做子代的DNA密度鉴定：若子代离心后能分出中、轻两条密度带，则可以确定DNA传递遗传信息的方式是_。若子代离心后不能分出中、轻两条密度带，则可以确定DNA传递遗传信息的方式有_的可能。(3)他们观测的实验数据如下：分析实验数据可知：实验结果与当初推测的DNA三种可能复制方式中的_方式相吻合。解析：(1)同位素标记法应用于检测追踪放射性物质的转移路径。(2)形成子代时，全保留复制方式形成的密度带中一条是重带，另一条是轻带。其余两种复制方式形成的密度带都属于中带。
11、所以子代离心后能分辨出轻和重两条密度带，说明是全保留复制，另外两种复制方式只形成中带。但半保留复制方式形成的子代会出现轻带，而分散复制的子代仍全是中带。(3)表中数据说明子代和子代都有与子代相同的两条中带，而其余是轻带。所以应该是半保留复制，如果是分散复制，子代中的数据应该每代只有一种，且随代数的增加越来越接近于对照组的1.710。答案：(1)放射性物质(2)全保留复制 全保留复制 半保留复制 分散复制(3)半保留复制提升一：生物体中DNA分子复制的场所 提升二：影响DNA复制的外界条件 提升三：DNA复制方式的探究 关于DNA复制方式的探究，充分体现了假说演绎法，即在克里克假说的基础上，通过
12、演绎推理，最终通过实验得以验证。(1)实验材料：大肠杆菌。(2)实验方法：放射性同位素标记技术和离心技术。(3)实验假设：DNA以半保留的方式复制。(4)实验过程(如图)：(5)实验预期：离心后应出现3条DNA带(如上图)。(根据标记情况作答)重带(密度最大)：15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)。中带(密度居中)：一条链为15N，另一条链为14N标记的子代双链DNA(15N/14N)。轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA(14N/14N)。提升四：DNA分子复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
13、(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DNA分子有2n个，只含14N的DNA分子有(2n2)个。(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。做题时应看准是“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的该脱氧核苷酸为m(2n1)个。若进行第n次复制，则需消耗的该脱氧核苷酸数为m2n1个。变式2 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，
14、该DNA分子在含有14N的培养基中连续复制4次。其结果不可能是()A含有15N的DNA分子占1/8B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7/8D复制结果共产生16个DNA分子解析：DNA连续复制4次，形成16个DNA分子，其中有2个含15N，所有的DNA分子都含14N；最初的DNA分子中含腺嘌呤脱氧核苷酸40个，复制4次，共需4015600个腺嘌呤脱氧核苷酸。C 变式3 取1个含有1对同源染色体的精原细胞，用15N标记细胞核中的DNA，然后放在含14N的培养基中培养，让其连续进行2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()A2 B3C4 D前
15、三项都对D 解析：利用图示法理解细胞分裂与DNA复制相结合的知识。这样来看，最后形成的4个子细胞有3种情况：第1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。同位素标记法的应用(1)标记某元素，追踪其转移过程。如在光合作用中，分别用18O标记H2O和用14C标记CO2，以追踪18O和14C的转移途径：14CO214C3(14CH2O)18O2(2)标记特征元素，探究化合物的作用。如噬菌体侵染细菌实验：用32P标记DNA，证明DNA是遗传物质。用35S标记蛋白质，证明蛋白质外壳未进入细菌体内，推测蛋白质不是遗传物质。OH182(3)
16、标记特征化合物，探究详细生理过程。如：用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的合成、加工、运输过程。用15N标记DNA，证明了DNA的半保留复制特点。分别用3H标记胸腺嘧啶和尿嘧啶，可以用来探究DNA和RNA的复制、RNA的逆转录、基因的表达(转录和翻译)等过程。考点3 基因的本质 例3 下列关于基因的叙述中正确的是()A基因就是DNA B基因全部位于细胞核中C烟草花叶病病毒中也存在基因 DDNA上任意一段都表示基因解析：基因是核酸上有遗传效应的片段，而DNA上的基因只占DNA的很少的一部分。同时，细胞质中既存在着DNA，也存在基因。答案：C提升一：基因的概念、结构及其功能(1)基因的概念：基因是DN
17、A分子上具有遗传效应的片段。(2)基因的结构：由于基因是有遗传效应的DNA片段，故基因的结构与DNA的结构相同，不仅具有由四种脱氧核苷酸组成的双链，而且也是规则的双螺旋结构。每个基因中可以含有成百上千个脱氧核苷酸。(3)基因的功能：储存遗传信息：基因中的脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息。传递遗传信息：基因中的遗传信息，在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期随DNA分子的复制而得以复制，再随细胞分裂而进入子细胞中，这样就将亲代细胞中的遗传信息传递到子代细胞或者通过减数分裂和受精作用将遗传信息传递给子代，基因中的遗传信息就这样一代一代地传递下去。表达遗传信息：基因中的遗传信息，在后代的个体发育中，
18、以一定方式反映到蛋白质的分子结构上，使后代表现出与亲代相似的性状，这一过程叫作遗传信息的表达。提升二：脱氧核苷酸、基因、DNA与染色体的关系 变式4 下图是果蝇染色体上的白眼基因示意图，下列叙述正确的是()A白眼基因片段中，含有成百上千个核糖核苷酸BS基因是有遗传效应的DNA片段C白眼基因在细胞核内，不遵循遗传定律D基因片段中有5种碱基、8种核苷酸B 解析：白眼基因片段中，含有的是脱氧核糖核苷酸；细胞核中的各等位基因会随着染色体分离及自由组合，所以遵循遗传定律；上图基因片段中，只含有A、T、C、G 4种碱基，构成4种脱氧核苷酸。误区1 有关水解与彻底水解产物、氢键计算的易错点(1)DNA水解产
19、物：初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。(2)氢键数目计算：若碱基对为n，则氢键数为2n3n；若已知A有m个，则氢键数为3nm。误区2 并非所有的DNA分子都遵循碱基互补配对原则(1)双链DNA分子中嘌呤数嘧啶数，遵循碱基互补配对原则。(2)单链DNA分子中不遵循碱基互补配对原则，嘌呤数和嘧啶数不一定相等。误区3 关于DNA复制的2个易错点(1)在做DNA分子复制的计算题时，应看准是“含”还是“只含”，是“DNA分子数”还是“链数”。(2)在分析细胞分裂问题时，常以染色体或DNA分子为研究对象，而在分析DNA分子复制问题时，一定要从DNA分子两条单链的角度考虑，所
20、以复制后的一条染色体上的两个DNA分子中都含有原来的单链。误区4 染色体并非基因的唯一载体(1)真核细胞的线粒体和叶绿体也是基因的载体。(2)原核细胞无染色体，拟核中的DNA分子和质粒DNA均是裸露的。考点1 DNA的结构 1(2014山东)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()C 解析：根据DNA分子的结构特点可知，若DNA分子双链中(AT)/(CG)的比值均为m，则每条链中(AT)/(CG)比值为m，由此可判断C正确、D错误；DNA分子中(AC)/(TG)1，而每
21、条链中的(AC)/(TG)不能确定，但两条链中的比值互为倒数，故A、B错误。2(2015河南南阳一中第一次月考)关于下图所示DNA分子的说法正确的是()A限制酶可作用于部位，DNA连接酶作用于部位B该DNA的特异性表现在碱基种类和(AT)/(CC)的比例上C若该DNA中A为p个，占全部碱基的n/m(m2n)，则C的个数为pm/2npD把此DNA放在含15N的培养液中复制2代，子代中含15N的DNA占3/4C 解析：为氢键，DNA连接酶作用于磷酸二酯键，A错误；不同生物的DNA中碱基种类相同，无特异性，B错误；根据碱基互补配对原则，AT，GC，全部碱基个数为p/(n/m)pm/n，C的个数为(全
22、部碱基个数2p)/2，化简即可，C正确；DNA是半保留复制，图中DNA分子的一条链被15N标记，复制一次后，有一半的分子全部被15N标记，有一半的一条链被14N标记，另一条链被15N标记，复制第二次以后，子代中含15N的DNA分子占100%，D错误。考点2 DNA的复制 3已知某DNA分子含有1000个碱基对，其中一条链中AGTC1234。如果该DNA分子连续复制了3次，则下列说法正确的是()A共形成了8个DNA分子，其中有7个DNA分子中的脱氧核苷酸长链完全是新合成的B新合成的子代DNA分子中，AGTC1234C第3次复制时，需要游离的含A的脱氧核苷酸1600个D3次复制共需游离的含G的脱氧
23、核苷酸4800个C 解析：由题目获取的主要信息有：该DNA分子所含的碱基总数为1000对即2000个；一条单链上各碱基比例为AGTC1234；该DNA分子连续复制了3次，共产生了238个DNA分子。解答本题时，应先求出每个DNA分子中各类碱基的数量，再结合DNA半保留复制的特点，逐项计算。4(2016山西四校联考)BrdU能替代T与A配对，而掺入新合成的DNA链中。当用姬姆萨染料染色时，DNA的一条单链掺有BrdU则着色深，DNA的两条单链都掺有BrdU则着色浅。现将水稻(2n24)根尖分生组织放在含有BrdU的培养液中进行培养，如图ac依次表示加入BrdU后连续3次细胞分裂中期，来自1条染色
24、体的各染色体的显色情况(阴影表示深蓝色，非阴影为浅蓝色)。下列有关说法正确的是()Ab图每条染色体均有1个DNA的2条脱氧核苷酸链都含BrdUB1个DNA复制3次所产生的DNA分别位于2条染色体上Cc图中含BrdU染色体的细胞占全部细胞的50%Dc图中有2条染色单体的所有脱氧核苷酸链都不含BrdUA 解析：根据DNA分子的半保留复制特点，在第一次有丝分裂复制之后，子代两个DNA分子都是一条链含BrdU、一条链不含BrdU，染色单体都显深蓝色(a)。第二次复制时，由同一DNA分子复制形成的2个子代DNA分子中，一个子代DNA分子两条链均含BrdU，所在姐妹染色单体显浅蓝色，另一个子代DNA分子一
25、条链含BrdU、一条链不含BrdU，所在姐妹染色单体显深蓝色，即同一条染色体上的两条姐妹染色单体一条是深蓝色，一条是浅蓝色(b)，所以A正确。第三次复制后，共得到8个子代DNA分子，只有2个DNA分子一条链含BrdU、一条链不含BrdU，所在染色单体显深蓝色，其余6个DNA分子双链均含BrdU，所在染色单体显浅蓝色(c)，因此c图中所有染色体上都含有BrdU，即c图中含BrdU染色体的细胞占全部细胞的100%，故C错误。1个DNA复制3次所产生的DNA分别位于8条染色体上，所以B错误。c图中只有2条染色单体的一条脱氧核苷酸链不含BrdU，所以D错误。考点3 基因的本质 5如图所示细胞中与基因有
26、关的物质或结构，请分析并回答：(1)细胞内的遗传物质是 ，基因和b的关系是 。(2)遗传物质的主要载体是 ，基因和a的关系是 。(3)c和b的关系是 ，b被彻底水解后的产物是 (填字母)。b DNA 基因是有遗传效应的b片段 a 染色体 基因在a上呈线性排列 c是组成b的基本单位 d、e、f(4)如果基因存在于 上，则其遗传方式与性别相关联，这就是 。这种遗传方式既遵循 定律，又有特殊性。(5)b的空间结构是 。若其中的(AT)/(GC)0.25，则G占总碱基数比例为 ，其中一条单链中(AT)/(GC)。性染色体 伴性遗传 基因分离 规则的双螺旋结构 40%0.25 解析：本题考查基因的概念、
27、基因与DNA的关系、DNA的结构。在解题时要注意图示中各物质之间的关系(箭头)。(1)细胞内的遗传物质是DNA，基因是具有遗传效应的DNA片段。(2)遗传物质的主要载体是染色体，基因在染色体上呈线性排列。(3)DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，被彻底水解后的产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。(4)如果基因存在于性染色体上，则其遗传方式与性别相关联，这就是伴性遗传。这种遗传方式既遵循基因的分离定律，又有特殊性。(5)b的空间结构是规则的双螺旋结构。若其中的(AT)/(GC)0.25，则G占总碱基数比例为40%，其中一条单链中(AT)/(GC)与另一条链上的此比例和总链上的此比例相等。高考有我，前程无忧