1、观考情 考纲考频1DNA 分子结构的主要特点()2.DNA 分子的复制()3.基因的概念()第二讲 DNA分子的结构、复制以及基因的本质 一、DNA 分子结构1DNA 双螺旋模型构建者：沃森和克里克。2DNA 的分子组成3DNA 的双螺旋结构内容(1)DNA 由两条脱氧核苷酸链组成，这两条链按方式盘旋成双螺旋结构。(2)外侧：和交替连接构成基本骨架。(3)内侧：两链碱基通过氢键连接成。碱基互补配对遵循以下原则：A=T(两个氢键)、GC(三个氢键)。反向平行脱氧核糖磷酸碱基对4.DNA 分子的结构特点(1)性：如 n 个碱基对构成的 DNA 具有 4n 种碱基对排列顺序。(2)性：如每个 DNA
2、 分子都有其特定的碱基对排列顺序。(3)性：如两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基对构成方式不变等。多样特异稳定二、DNA 复制1概念、时间和场所2条件：模板：；原料：游离的；能量：；酶：等。3.过程解旋：利用细胞提供的能量，在的作用下，把两条螺旋的双链解开氢键断裂合成子链：以解开的每一条母链为，利用游离的为原料，按原则在的作用下合成子链形成子代DNA分子：新合成的与相应的盘旋成结构两条母链脱氧核苷酸ATP解旋酶、DNA 聚合酶解旋酶模板DNA 聚合酶脱氧核苷酸碱基互补配对子链母链双螺旋4结果：形成两个完全相同的 DNA 分子。5特点：、边解旋边复制、多点解旋和复制。6精确复制的原因
3、(1)独特的双螺旋结构为复制提供了。(2)碱基互补配对保证了复制地进行。7意义遗传：从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的和变异：DNA分子复制出现差错，产生基因突变半保留复制精确的模板准确无误遗传信息连续性稳定性三、基因是有遗传效应的 DNA 片段1基因的实质：基因是有的 DNA 片段。2基因与 DNA 的关系：一个 DNA 分子上有许多基因。构成基因的碱基数DNA 分子的碱基总数。3基因与遗传信息：基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，每个基因中含有成百上千个脱氧核苷酸，基因中脱氧核苷酸的称为遗传信息；DNA 分子能够储存足够量的。4基因与性状的关系：基因是控制的基本单位。5基因与染色体的关系：基
4、因在染色体上呈排列。6生物多样性和特异性的物质基础：分子的多样性和特异性。遗传效应小于排列顺序遗传信息生物性状线性DNA网络构建易混易错 有关 DNA 结构及复制计算的 3 个易混易错点(1)水解产物及氢键数目计算DNA 水解产物：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。氢键数目计算：若碱基对数为 n，则氢键数为 2n3n；若已知 A 有 m 个，则氢键数为 3nm。(2)DNA 复制计算在做 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”。(3)DNA 复制与细胞分裂的放射性标记只要亲代细胞所有 DNA 均标记且只复制 1
5、次，产生子代 DNA 分子全带放射性，不管有丝分裂一次产生2 个子细胞还是减数分裂连续分裂 2 次产生 4 个子细胞。考点一DNA的结构考点一 考点二1两种 DNA 结构模型解读考点一考点一 考点二(1)由图 1 可解读以下信息：考点一考点一 考点二(2)图 2 是图 1 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由碱基种类及比例可分析判断核酸的种类(1)若有 U 无 T，则该核酸为 RNA。(2)若有 T 无 U，且 AT，GC，则该核酸一般为双链 DNA。(3)若有 T 无 U，且 AT，GC，则该核酸为单链 DNA。考点一考点
6、一 考点二3DNA 分子中碱基互补配对的相关计算(1)DNA 分子中，互补碱基两两相等，即 AT，CG，且嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。(2)DNA 分子中，任意两不互补的碱基之和恒等，即(AG)(TC)(AC)(TG)；并且任意两不互补的碱基之和占碱基总量的50%，即(AG)%(TC)%(AC)%(TG)%50%。考点一考点一 考点二(3)DNA 分子中，任意两个不互补碱基之和的比值：一条链与互补链互为倒数，双链中为 1。即：一条链上：AC/TGa互补链上：AC/TG1/a双链中：AC/TG1(4)DNA 分子中，任意两个互补碱基之和的比值：一条链与互补链以及双链中皆相等。即：一条链上：AT
7、/CGb互补链上：AT/CGb双链中：AT/CGb考点一考点一 考点二(5)不同 DNA 分子中其互补配对的碱基之和的比值一般不同，即(AT)/(CG)的值不同。(6)一般情况下，ATGC，(AT)/(GC)(GC)/(TA)1。考点一考点一 考点二DNA 分子的共性与特异性(1)共性：AT、GC、AGTC或ACTG在不同 DNA 分子中无特异性(均相同)；(2)特异性：ATGC在不同 DNA 中可不相同，代表 DNA 分子特异性(但DNA 分子特异性还有碱基排列顺序)。注：即使两个 DNA 分子中ATGC数量相同，其碱基对排列顺序也可能是不同的，只有同 1 个 DNA 分子复制得到的子代之间
8、才会拥有种类、数量、排列顺序均相同的碱基对。考点一考点一 考点二 解析 试题 图中磷酸和脱氧核糖相间排列，构成了DNA 分子的基本骨架，A 错误；图中的(磷酸)与不属于同一个脱氧核苷酸，B 错误；每条脱氧核苷酸链的3端都有一个脱氧核糖只与一个磷酸基团相连，C 错误。1(2016扬州模拟)如图为 DNA 分子片段结构示意图，对该图的正确描述是()A和相间排列，构成了 DNA 分子的基本骨架B图中、和构成了一分子胞嘧啶脱氧核苷酸C每个脱氧核糖分子均与两个磷酸基团相连DDNA 单链中相邻的两个碱基通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”连接D考点一考点一 考点二 解析 试题 该 DNA 分子片段的 a 链、b
9、链及整个 DNA 分子片段中(GC)/(TA)的比例均为 3/2，A 错误；该 DNA分子片段中含有的腺嘌呤核苷酸数为5022/51/220，B 错误；子代 DNA 分子数为 2416，所有子代 DNA 分子均含 14N，即含 14N 的 DNA分子的比例为 100%，C 错误；子代 DNA 中含有 15N的 DNA 单 链 的 比 例 为2/(162)1/16，D 正确。2含 50 个碱基对的 DNA 分子片段的两条链分别为 a 链和 b 链，其中 a 链中(TA)/(GC)2/3；将该 DNA 分子片段用 15N 标记，然后在含有 14N 的培养基中连续复制 4 次，则有关说法正确的是()
10、A该 DNA 片段的 b 链中(GC)/(TA)的值为 2/3B该 DNA 片段中含有腺嘌呤核苷酸的数目为 40C子代 DNA 中含 14N 的 DNA 分子的比例为 7/8D子代 DNA 中含 15N 的 DNA 单链的比例为 1/16D 考点二DNA的复制考点一 考点二1有关 DNA 复制的几个问题(1)复制的场所：主要场所是细胞核，但在拟核、线粒体、叶绿体、细胞质基质(如质粒)中也可进行 DNA 复制。(2)外界条件对 DNA 复制的影响：在 DNA 复制的过程中，需要酶的催化和 ATP 供能，凡是影响酶活性的因素和影响细胞呼吸的因素，都会影响 DNA 的复制。(3)复制方式：半保留复制
11、。新合成的每个 DNA 分子中，都保留了原来 DNA 分子中的一条链(模板链)。(4)过程特点：边解旋边复制；多点解旋和复制。考点二考点一 考点二(5)DNA 复制的准确性一般情况下，DNA 分子能准确地进行复制。原因：DNA 具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。在特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引发基因突变。考点二考点一 考点二2DNA 复制与细胞分裂的模型构建这样看来，最后形成的 4 个子细胞有 3 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
12、种情况是 2 个细胞是，另外 2 个细胞是。考点二考点一 考点二3DNA 分子复制方式的有关计算DNA 分子复制为半保留复制，若将一个全部 N 原子被 15N 标记的DNA 转移到含 14N 的培养基中培养(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 的有(2n2)个，做题时应看准是“含”还是“只含”。考点二考点一 考点二(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
13、”。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，则需消耗游离的该脱氧核苷酸数为 m2n1 个。考点二考点一 考点二(1)运用 DNA 半保留复制特点，分析被标记 DNA 分子的比例时，应注意求的是 DNA 分子数，还是脱氧核苷酸链数；还应注意培养液中化学元素的转换。(2)运用 DNA 半保留复制特点，解决消耗某种脱氧核苷酸数量问题时，应注意亲代 DNA 分子的两条母链被保留下来，不需消耗原料。(3)在计算消耗游离的脱氧核苷酸数时要明确是“经过
14、n 次复制”还是“第 n 次复制”。考点二考点一 考点二 解析 试题 解旋时需要消耗细胞呼吸产生的 ATP，因此，细胞呼吸强度会影响 DNA 的复制；解旋酶破坏 DNA双链碱基之间的氢键，DNA 聚合酶催化形成磷酸二酯键；DNA 的复制特点是边解旋边复制；从图中可以看出合成一条链的过程是连续的，合成另一条链的过程是间断的。3如图是细胞内 DNA 复制过程的模式图。下列有关说法不正确的是()A细胞呼吸强度会影响 DNA 的复制B解旋酶破坏氢键、DNA 聚合酶催化形成磷酸二酯键C图中显示 DNA 复制是先全部解旋，再复制D从图中可以看出合成两条子链的过程是不相同的C考点二考点一 考点二 解析 试题
15、 子代 DNA 中含放射性的腺嘌呤仍为 700 个，A 错误；复制 2 次得到 4 个 DNA，其中含 15N 和不含 15N 的 DNA分子均为 2 个，B 错误；每个 DNA 分子中 C1 200700500(个)，所以复制 2次消耗 C500(221)1 500(个)，C 正确；由于 DNA分子的半保留复制，复制后含有放射性的 DNA 分子仅一条链有放射性，D 错误。4(2016余杭联考)一个用 15N 标记的 DNA分子有 1 200 个碱基对，其中腺嘌呤 700 个。该 DNA 分子在无放射性标记的溶液中复制2 次，则()A复制完成后，具有放射性的腺嘌呤共有1 400 个B复制完成后
16、，不含 15N 的 DNA 分子总数与含 15N 的 DNA 分子总数之比为 31C复制过程中，共消耗胞嘧啶脱氧核苷酸1 500 个D含有放射性的 DNA 分子的两条链都有放射性C考向一DNA的分子结构考向一 考向二 解析 试题 DNA 分子的氢键越多，DNA的稳定性越高，A 错误；不能表示一个脱氧核苷酸，应是和下面的磷酸构成鸟嘌呤脱氧核苷酸，B 错误；DNA连接酶连接的是两核苷酸之间的磷酸二酯键，C 错误；DNA 分子的两条链反向平行构成双螺旋结构，磷酸和脱氧核糖交替连接构成基本骨架，D 正确。例 1(2016启东月考)如图为 DNA 分子部分结构示意图，以下叙述正确的是()A解旋酶可以断开
17、键，因此 DNA 的稳定性与无关B是一个鸟嘌呤脱氧核苷酸CDNA 连接酶可催化或键形成DA 链、B 链的方向相反，磷酸和脱氧核糖交替连接构成基本骨架D考向二DNA复制方式的实验探究考向一 考向二 解析 例 2 DNA 的复制方式可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散(弥散)复制三种。究竟是哪种复制方式呢？下面设计实验来证明 DNA 的复制方式。实验步骤：在氮源为 14N 的培养基中培养的大肠杆菌，其 DNA 分子均为 14N-DNA(对照)。在氮源为 15N 培养基中培养的大肠杆菌，其 DNA 分子均为 15N-DNA(亲代)。将亲代 15N 大肠杆菌转移到氮源为 1
18、4N 的培养基中，再连续繁殖两代(和)，用密度梯度离心法分离，不同分子量的 DNA 分子将分布在试管中的不同位置上。答案 试题 考向二考向一 考向二 解析 答案 试题 实验预测：(1)如果与对照(14N/14N)相比，子代能分辨出两条 DNA 带：一条_带和一条_带，则可以排除半保留复制和分散复制。(2)如果子代只有一条中密度带，则可以排除_，但不能肯定是_中的哪一种。(3)如果子代只有一条中密度带，再继续做子代DNA 密度鉴定：若子代可以分出_和_，则可以排除分散复制，同时肯定为半保留复制；如果子代不能分出中、轻密度两条带，则排除_，同时确定为_。考向二考向一 考向二 解析 答案 试题 由图
19、可知，全保留复制后得到的两个 DNA 分子，一个是原来的两条母链重新形成的亲代 DNA 分子，一个是两条新合成的子链形成的子代 DNA 分子；半保留复制后得到的每个子代 DNA 分子的一条链为母链，一条链为子链；分散复制后得到的每个子代DNA 分子的单链都是由母链片段和子代片段间隔连接而成的。(1)轻(14N/14N)重(15N/15N)(2)全保留复制 半保留复制和分散复制(3)一条中密度带 一条轻密度带 半保留复制 分散复制考向二考向一 考向二方法技巧(1)DNA 复制过程中，DNA 分子独特的双螺旋结构提供了精确的模板，通过碱基互补配对，保证了复制准确无误地进行。(2)复制过程中，脱氧核
20、苷酸序列具有相对的稳定性，但也可能发生差错即发生碱基对的增添、缺失或改变基因突变。这种稳定性与可变性的统一，是生物遗传变异的物质基础和根本原因。(3)复制简记：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 个过程(解旋、合成子链、形成子代 DNA分子)，4 个条件(模板、原料、能量、酶)。解析 试题 无论 DNA 分子的一条单链中(AC)/(TG)的值为多少，整个 DNA分子中(AC)/(TG)都等于 1，A项错误；由于双链 DNA 分子中 A与 T 配对、G 与 C 配对，故一条单链中(AC)/(TG)的值与其互补链中的(AC)/(TG)的值互为倒数，B
21、项错误；由于双链 DNA分子中 A 与 T 配对、G 与 C 配对，故一条单链中(AT)/(GC)的值与整个DNA分子中(AT)/(GC)的值相等，C 项正确；由于双链DNA 分子中 A 与 T 配对、G 与 C配对，故一条单链中(AT)/(GC)的值与其互补链中(AT)/(GC)的值相等，D 项错误。1(2014高考山东卷)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 解析 试题 DNA 分子的复制方式为半保留复制，所以亲本 DNA 分子的两条链进入不同的子代
22、DNA 分子中，A、B 项错误；因为第二次复制时得到的 4 个 DNA 分子中，都有一条DNA 子链是在第二次复制时形成的，而 C 项中只有两个 DNA 分子中含第二次复制出的子链(黑色表示)，因此 C 项错误、D 项正确。2(2014高考上海卷)某亲本 DNA 分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的 DNA 子链，以黑色表示第二次复制出的 DNA 子链，该亲本双链 DNA 分子连续复制两次后的产物是()D 解析 试题 3(2013高考广东卷)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
23、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 BCDD 本题考查 DNA 双螺旋结构模型的特点及相关知识。沃森和克里克提出的 DNA 双螺旋结构模型的特点是：(1)DNA 分子由两条链组成，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构；(2)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律：A 一定与 T 配对，G 一定与 C 配对。DNA 中碱基对排列顺序可以千变万化，这为解释DNA 如何储存遗传信息提供了依据；一个DNA 分子之所以能形成两个完全相同的DNA 分子，其原因是 DNA 分子的双螺旋结构为复制提供了精确的模板，碱基互补配对原则保证复制精确
24、完成，所以 DNA 双螺旋结构模型的构建为人们后来阐明 DNA 复制的机理奠定了基础。解析 试题 4(2012高考山东卷)假设一个双链均被 32P 标记的噬菌体 DNA 由 5 000 个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的 20%。用这个噬菌体侵染只含31P 的大肠杆菌，共释放出 100 个子代噬菌体。下列叙述正确的是()A该过程至少需要 3105 个鸟嘌呤脱氧核苷酸B噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等C含 32P与只含 31P的子代噬菌体的比例为 149D该 DNA 发生突变，其控制的性状即发生改变C本题主要考查了噬菌体侵染细菌过程的相关知识以及 DNA 分子的有关计算。首先计算得出一个
25、噬菌体 DNA 中鸟嘌呤脱 氧 核 苷 酸 占 30%，其 数 量 是 5 000230%3 000 个，由一个噬菌体增殖 为 100 个噬菌 体，至少需 要 3 000(1001)2.97105 个鸟嘌呤脱氧核苷酸，A 错误；噬菌体侵染细菌的过程中，需要细菌提供原料、能量、酶等条件，但模板是由噬菌体提供的，B 错误；根据 DNA 半保留复制的特点可知释放出的 100 个子代噬菌体中含有 32P 与只含 31P 的子代噬菌体分别是 2 个、98 个，比例为 149，C 正确；DNA 发生突变，其控制的性状不一定发生改变，D 错误。解析 试题 5(2012高考福建卷)双脱氧核苷酸常用于 DNA测
26、序，其结构与脱氧核苷酸相似，能参与 DNA的合成，且遵循碱基互补配对原则。DNA 合成时，在 DNA 聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终止；若连接上的是脱氧核苷酸，子链延伸继续。在人工合成体系中，有适量的序列为 GTACATACATG 的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和 4 种脱氧核苷酸，则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有()A2 种B3 种C4 种D5 种D 此题考查 DNA 分子结构的相关知识。在DNA 双螺旋结构中，碱基 A 与 T、G 与 C分别形成碱基对，胸腺嘧啶双脱氧核苷酸(假定用 T表示)应与 A 配对形成氢键。故碱基序列为 GTACATACATG 的单链模板在正常脱氧核苷酸环境中会生成如下双链 DNA 分子：G T A C A T A C A T GC A T G T A T G T A C双脱氧核苷酸会使子链合成终止，因此当DNA 复制时若加入胸腺嘧啶双脱氧核苷酸(T)，可能会在位置替换碱基 T 而形成 4 种异常 DNA 片段，另外，还有胸腺嘧啶双脱氧核苷酸不参与复制所形成的子链，故可形成 5 种不同长度的子链。本课内容结束课时练 练出成绩