1、第2讲DNA分子的结构、复制及基因的本质知识体系定内容核心素养定能力生命观念通过掌握DNA分子的结构和功能，理解生命的延续和发展理性思维通过DNA分子中的碱基数量和DNA复制的计算规律，培养归纳与概括、逻辑分析和计算能力科学探究通过DNA复制方式的探究，培养实验设计及结果分析的能力考点一DNA分子的结构及相关计算1图解DNA分子结构2DNA分子的特性(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顺序，如某DNA分子中有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
2、。巧记DNA分子结构的“五四三二一” 1判断下列叙述的正误(1)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的()(2)双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数()(3)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()(4)嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定()(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()(6)分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同()(7)含有G、C碱基对比较多的DNA分子热稳定性较差()(8)磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架()(9)富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立
3、也作出了巨大的贡献()2根据DNA分子结构图回答下列问题(1)基本单位：_。由磷酸、脱氧核糖、含氮碱基组成，三者之间的数量关系为_。每个DNA片段中，含_个游离的磷酸基团。(2)水解产物：DNA的初步水解产物是_，彻底水解产物是_。(3)DNA分子中存在的化学键：氢键：碱基对之间的化学键，可用_断裂，也可加热断裂。磷酸二酯键：磷酸和脱氧核糖之间的化学键，用_处理可切割，用_处理可连接。(4)碱基对数与氢键数的关系：若碱基对数为n，则氢键数为_。若n个碱基对中，A有m个，则氢键数为_。答案：(1)脱氧核苷酸1112(2)脱氧核苷酸磷酸、脱氧核糖和含氮碱基(3)解旋酶限制性核酸内切酶DNA连接酶(
4、4)2n3n3nm3长句应答突破简答题(1)DNA分子的多样性与其空间结构_(填“有关”或“无关”)，其多样性的原因是_。(2)DNA分子的结构具有稳定性的原因是_。答案：(1)无关不同DNA分子中碱基排列顺序是千变万化的(2)外侧的脱氧核糖和磷酸交替排列的方式稳定不变，内侧碱基配对方式稳定不变(人教版必修2 P58“科学技术，社会”、P60“思维拓展”)DNA指纹图谱法的基本操作从生物样品中提取DNA(DNA一般都有部分的降解)，可运用PCR技术扩增出DNA片段或者完整的基因组DNA，然后将扩增出的DNA用合适的限制酶切成DNA片段，利用电泳技术将这些片段按大小分开后，转移至尼龙滤膜上，然后
5、将已标记的DNA探针与膜上具有互补碱基序列的DNA片段杂交，用放射自显影便可获得DNA指纹图谱。题组一DNA分子结构1(2020河北定州考试)如图表示一个DNA分子的片段，下列有关表述正确的是()A代表的物质中储存着遗传信息B不同生物的DNA分子中的种类无特异性C转录时该片段的两条链都可作为模板链DDNA分子中A与T碱基对含量越高，其结构越稳定B遗传信息蕴藏在4种脱氧核苷酸的排列顺序之中，单个核苷酸则不能储存遗传信息，A错误；不同生物的DNA均由4种脱氧核苷酸(包括)组成，B正确；转录时以其中的一条链为模板，C错误；由于CG碱基对含3个氢键，所以CG碱基对含量越高，DNA越稳定，D错误。2(2
6、020陕西故城月考)20世纪50年代初，查哥夫对多种生物DNA做了碱基定量分析，发现(AT)/(CG)的比值如表：结合所学知识，你认为能得出的结论是()DNA来源大肠杆菌小麦鼠猪肝猪胸腺猪脾(AT)/(CG)1.011.211.211.431.431.43A.猪的DNA结构比大肠杆菌的DNA结构更稳定一些B小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息相同C小麦DNA中(AT)的数量是鼠DNA中(CG)数量的1.21倍D同一生物不同组织的DNA碱基组成相同D由于碱基A与T之间有两个氢键，而G与C之间有三个氢键，DNA分子中氢键的数量越多，即(AT)/(CG)比值越小，DNA分子的结构越稳定，因此大肠杆菌的D
7、NA分子结构最稳定，A错误；小麦和鼠的DNA分子中(AT)/(CG)的比值相同，但所携带的遗传信息不同，B错误；小麦DNA中(AT)/(CG)的比值为1.21，说明小麦DNA中AT的数量是CG数量的1.21倍，但不一定是鼠DNA中CG数量的1.21倍，C错误；同一生物不同组织的DNA相同，故碱基组成相同，D正确。题组二DNA分子结构相关计算3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()A32.9%,17.1% B31.3%,18.7%C18.7%,31.3% D17.1%
8、,32.9%B配对的碱基之和的比例在任意一条链中与在整个DNA分子中的比例是相同的，因此，一条链中A、T、C、G的比例分别为31.3%、32.9%、17.1%和18.7%，根据碱基互补配对原则，它的互补链中T、C的比例分别为31.3%、18.7%。4(2019临沂模拟)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n/m(m2n)，则G的个数为pm/2npC碱基排列方式共有4200种D含有4个游离的磷酸基团B该DNA分子中ATGC3377；若该DNA分子中A为p个，其占全部碱基的n/m，则全部碱
9、基数为pm/n，所以G的个数为(pm/n2p)2，即pm/2np；对于某种特定的DNA分子其碱基的排列方式是特定的，只有一种；一个DNA分子含有2个游离的磷酸基团。解答有关碱基计算题的“三步曲” 5(2014山东卷)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，C正确、D错误；DNA分子中(AC)/(TG)1，而每条链中的(AC)/(TG)不能确定，但两条链
10、中(AC)/(TG)的比值互为倒数，A、B错误。DNA分子中的碱基数量的计算规律(1)互补的两个碱基数量相等，即AT，CG。(2)任意两个不互补的碱基数量之和占碱基总数的50%，即嘌呤之和嘧啶之和总碱基数50%，AGTCACTG(ATCG)50%，1。(3)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A1T1n%，因为A1T2，A2T1，则：A1T1A2T2n%。所以ATA1A2T1T2n%。简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。(4)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
11、，一条链上：m，则：m，互补链上。简记为：“DNA两互补链中，不配对两碱基之和的比值乘积为1。” 考点二DNA分子的复制及基因的本质1DNA分子的复制(1)概念、时间和场所：(2)过程：(3)特点：过程：边解旋边复制。方式：半保留复制。(4)准确复制的原因和意义：原因：DNA具有独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板；碱基互补配对原则，保证了复制能准确进行。意义：DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。2基因是有遗传效应的DNA片段1判断下列叙述的正误(1)植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制()(2)真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶和能量()(3
12、)在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在两条DNA母链之间()(4)DNA复制时，严格遵循碱基互补配对原则()(5)DNA复制时，两条脱氧核苷酸链均可作为模板()(6)脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶的作用下才能连接形成子链()(7)DNA分子复制是边解旋边双向复制的()2据图回答问题(1)据图1可知基因与染色体的关系是基因在染色体上呈_排列。(2)若图2为染色体组成的概念模型，则图2中的字母分别表示：a染色体，b._，c.基因，d._。(3)染色体主要由DNA和蛋白质构成，一个DNA上有_个基因，构成基因的碱基数_(填“大于”“小于”或“等于”)DNA分子的碱基总数。(4)基因的本质是有
13、_的DNA片段。遗传信息蕴藏在4种碱基的_之中。答案：(1)线性(2)DNA脱氧核苷酸(3)许多小于(4)遗传效应排列顺序3长句应答突破简答题(1)DNA分子精确复制的原因是_。(2)DNA半保留复制的主要意义是_。答案：(1)DNA分子独特的双螺旋结构能够为复制提供模板，碱基互补配对原则保证了复制能够准确进行(2)保持亲代细胞和子代细胞遗传信息的连续性巧记DNA分子的复制的“二、二、三、四” 题组一DNA分子复制及相关计算1(2020福建省泉州市调研)下图表示DNA复制的过程，结合图示判断，下列有关叙述不正确的是()ADNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链间的氢键，使两条链解开BDNA
14、分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链方向相反CDNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段DDNA的两条子链都是连续合成的D由图可知，两条子链中，一条是连续合成的，另一条是不连续合成的。2真核细胞中DNA复制如图所示，下列表述错误的是()A多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成B每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代C复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化DDNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则CDNA复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化，但氢键的形成不需要酶的催化，C错误。3(2020山东威海调研)如图为真核细胞DNA复制过程模式图，相关分析
15、错误的是()A酶为解旋酶，酶为DNA聚合酶B图示体现了边解旋边复制及半保留复制的特点C在复制完成后，甲、乙可在有丝分裂后期、减数第一次分裂后期分开D将该模板DNA置于15N培养液中复制3次后，含15N的DNA占100%CDNA复制的显著特点是边解旋边复制，图示有很好的体现，其中酶为解旋酶，打开双螺旋，酶为DNA聚合酶，催化合成新的DNA链。复制结果是一个DNA变成两个子代DNA分子，分别位于同一条染色体的两个姐妹染色单体上，在有丝分裂后期、减数第二次分裂后期随染色单体分开而分开。由于DNA是半保留复制，因而在15N培养液中复制3次后，含15N的DNA占100%。(1)生物体中DNA分子复制的场
16、所真核生物：细胞核(主要场所)、叶绿体、线粒体。原核生物：拟核、细胞质(如质粒中DNA的复制)。DNA病毒：宿主细胞内。(2)子代DNA随姐妹染色单体分开的时间有丝分裂：后期。减数分裂：减数第二次分裂后期。 题组二基因的本质4下列是某同学关于真核生物基因的叙述：携带遗传信息能转运氨基酸能与核糖体结合能转录产生RNA每相邻三个碱基组成一个反密码子可能发生碱基对的增添、缺失、替换其中正确的是()ABC DB基因是具有遗传效应的DNA片段，携带遗传信息，并能够将遗传信息通过转录传递到RNA，通过翻译表现为蛋白质特定的氨基酸序列和空间结构，基因中可能发生碱基对的增添、缺失和替换，即基因突变，故选B。5
17、下列关于真核细胞内染色体、DNA和基因的叙述中，错误的是()A染色体是细胞核内DNA的唯一载体B同源染色体上基因的数目不一定相等C倒位后的染色体与其同源染色体不能发生联会D染色体变异时DNA分子结构不一定改变C细胞核内的DNA都存在于染色体上，A正确；异型同源染色体上的基因数目可能不同，如X、Y染色体，B正确；倒位后的染色体在减数分裂时可以与其同源染色体联会，C错误；染色体数目变异时，DNA结构不变，数目改变，D正确。(1)针对遗传物质为DNA的生物而言，基因是指“有遗传效应的DNA片段”，但就RNA病毒而言，其基因为“有遗传效应的RNA片段”。(2)并非所有DNA片段都是基因，基因不是连续分
18、布在DNA上的，而是由碱基序列将不同的基因分割开的。 题组三综合考查DNA复制6(2020青岛模拟)如图所示为某DNA复制过程的部分图解，其中rep蛋白具有解旋的功能。下列相关叙述错误的是()Arep蛋白可破坏A与C、T与G之间形成的氢键BDNA结合蛋白可能具有防止DNA单链重新形成双链的作用CDNA复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点D随从链之间的缺口需要DNA连接酶将其补齐Arep蛋白具有解旋功能，破坏的是A与T、G与C之间的氢键；从题图中可看出有了DNA结合蛋白后，碱基对之间不能再形成氢键，可以防止DNA单链重新形成双链；DNA连接酶可以将随从链之间的缺口通过磷酸二酯键连接，从而形成完
19、整的单链。DNA分子的多起点、双向复制一个DNA分子可以由多个复制起点同时(或先后)复制。下图中，从3个复制起点进行双向复制，明显提高了DNA分子复制的速率；图中的复制环大小不一，因此它们的复制时间有先后，右侧最早，左侧最晚。7果蝇的体细胞含有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B由于被标记的是DNA分子的双链，所以本题关键是要弄清染色体上DNA的变化，由于DNA的复制是半保留复制，所
20、以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1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1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，所以每条染色体上有2个DNA，一个DNA含1条标记链和1条非标记链，另一个只含非标记链，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，在后期形成16条染色体，其中只有8条含有标记，这8条染色体中的DNA含1条标记链和1条非标记链。有丝分裂中子染色体标记情况分析
21、(1)过程图解(一般只研究一条染色体)：复制一次(母链标记，培养液不含标记同位素)：转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期：(2)规律总结：若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。 8将全部DNA分子双链经32P标记的雄性动物细胞(染色体数为2N)置于不含32P的培养基中培养。经过连续3次细胞分裂后产生8个子细胞，检测子细胞中的情况。下列推断正确的是()A若只进行有丝分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1/2B若进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂，则含32P染色体的子细胞比例至少占1/2C若子细胞中都含32P，则一定进行有丝分裂D若子细胞中的染
22、色体都不含32P，则一定进行减数分裂B若该生物细胞内含一对染色体，且只进行有丝分裂，分裂三次形成8个细胞，则含放射性DNA的细胞最多有4个，占1/2；若该生物只有一对染色体，其进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂，共产生8个细胞，含32P染色体的子细胞占1/2，若该生物有两对染色体，则占的比例会更高；若该生物含有多对染色体，则不管是有丝分裂还是减数分裂，子细胞都有可能含放射性；D选项所述的情况不可能出现。减数分裂中子染色体标记情况分析(1)过程图解：减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象，如下图：(2)规律总结：由于减数分裂没有细胞周期，DNA只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记。 9用3
23、2P标记玉米体细胞(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，在第二次细胞分裂中期、后期及所产生的子细胞中被32P标记的染色体数分别为()A20、40、20 B20、20、20C20、20、020 D20、40、020C用32P标记玉米体细胞的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第一次有丝分裂结束后，每条染色体都带有标记，且每条染色体中的DNA分子2条链都是1条有标记、1条没有标记。在第二次有丝分裂时，间期复制完成后，含有20条染色体，每条染色体均有标记，但染色单体中只有一半含有32P标记，后期着丝点分裂，染色单体分开，形成40条染色体，有20条含有32P标记，20条不含32P标记。由于分开的染色单体移向两极具有随机性，因此子细胞中所含的20条染色体中，含32P标记的染色体数目为020条。利用模型分析子细胞中染色体标记情况模型解读最后形成的4个子细胞有三种情况：第一种情况是4个细胞都是；第二种情况是2个细胞是，1个细胞是，1个细胞是；第三种情况是2个细胞是，另外2个细胞是
