1、第2节 DNA的结构和DNA的复制 高频考点突破 实验专题探究 命题视角剖析 基础自主梳理 即时达标训练 第节 DNA的结构和DNA的复制2基础自主梳理 一、DNA 的结构1基本元素：_。2基本单位：脱氧核苷酸脱氧核糖含氮碱基磷酸嘌呤腺嘌呤A_ G鸟嘌呤脱氧核苷酸嘧啶胸腺嘧啶T胸腺嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶C胞嘧啶脱氧核苷酸C、H、O、N、P腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤3DNA分子的立体结构(1)DNA的立体结构是规则的双螺旋结构，由两条_的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构。(2)_ 和_交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。(3)两条链上的碱基通过氢键连接成_。反向平行脱氧核糖磷酸碱基对(4)
2、碱基互补配对原则A一定与T配对A与T之间形成_个氢键G一定与C配对G与C之间形成_个氢键234DNA分子的特性(1)多样性：DNA分子内部的_排列顺序的千变万化。(2)特异性：每个DNA分子都有特定的碱基对_，代表特定的遗传信息。思考感悟1DNA的稳定性与DNA分子中碱基对的种类有关吗？【提示】有关。碱基A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。含氢键越多，结构越稳定，即含GC比例越大，结构越稳定。碱基对排列顺序二、DNA的复制1概念：以亲代DNA分子为模板，按_原则，合成子代DNA分子的过程。2过程：解旋以母链为模板按_原则合成与母链互补的子链延伸子链母、子链盘绕成子代DNA。3发生时
3、期：有丝分裂间期和减数_间期，随染色体复制而完成的。碱基互补配对碱基互补配对第一次分裂4所需条件(1)模板：亲代DNA分子的_。(2)原料：四种游离的_。(3)能量：_。(4)酶：_等。5结果：1个DNA分子形成两个_的DNA分子。6特点：边解旋边复制；_复制；子代DNA母链子链。两条母链脱氧核苷酸ATP解旋酶、DNA聚合酶完全相同半保留7准确复制的原因DNA分子独特的_，为复制提供了精确的模板；_能够使复制准确无误地进行。8意义(1)遗传：将遗传信息从亲代传给子代，保持了_的连续性。(2)变异：复制出现了差错导致_，出现可遗传的变异。双螺旋结构碱基互补配对遗传信息基因突变思考感悟2在模拟实验
4、中合成DNA所需要的条件是什么？【提示】模拟实验中合成DNA所需要的条件实质是模拟DNA在细胞内复制的条件，即需要DNA模板、脱氧核苷酸作为原料、解旋酶、DNA聚合酶及适宜的温度与pH值。高频考点突破 DNA分子的结构 1DNA分子的组成2DNA分子的结构(1)平面结构两条脱氧核苷酸长链反向平行(2)DNA双螺旋结构DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链，按反向平行(指一条链的起点为磷酸，另一条链的起点为脱氧核糖)方式盘绕成双螺旋结构。基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接而成。中间的碱基严格按碱基互补配对原则(A与T配对，G与C配对)形成碱基对。DNA分子中，脱氧核苷酸数脱氧核糖数磷酸数含氮碱基数111
5、1。3DNA 分子的多样性与生物多样性的关系DNA 多样性决定 蛋白质多样性体现 生物多样性。即时应用(随学随练，轻松夺冠)1(2011年江苏镇江第一次模拟)关于DNA分子结构的叙述中，不正确的是()ADNA分子由四种脱氧核苷酸组成B每个DNA分子中，碱基数脱氧核苷酸数脱氧核糖数C双链DNA分子中的一段若含有30个胞嘧啶，就一定会同时含有30个鸟嘌呤DDNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个含氮碱基解析：选D。DNA分子片段中除两端之外，每个脱氧核糖连接两个磷酸和一个含氮碱基。1复制场所：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)中也进行DNA复制。2复制条件复制
6、除模板、原料、能量、酶外，还需相对稳定的细胞内部条件以保证酶的活性，如：一定的温度、pH等。3同位素示踪法和离心技术证明DNA的半保留复制DNA的半保留复制 已知某一DNA分子用15N标记(0代)，将含有该标记DNA分子的细胞(或某种细菌)转移到只含14N的培养基中培养(进行DNA复制)若干代后，其DNA分子数、脱氧核苷酸链数及相关比例如下表：世代 DNA分子的特点 DNA中脱氧核苷酸链的特点 分子总数 细胞中的DNA分子在离心管中的位置 不同DNA分子占全部DNA分子之比 链总数 不同脱氧核苷酸链占全部链之比 只含15N的分子 含14N、15N的杂种分子 只含14N的分子 含15N的链 含1
7、4N的链 0 1 全在下部 1 0 0 2 1 0 1 2 全在中部 0 1 0 4 2 4 中部，上部 0 8 1212121212121212世代DNA 分子的特点DNA 中脱氧核苷酸链的特点分子总数细胞中的 DNA分子在离心管中的位置不同 DNA 分子占全部DNA 分子之比链总数不同脱氧核苷酸链占全部链之比只含15N的分子含 14N、15N 的杂种分子只含14N的分子含15N的链含 14N的链3814中部，34上部01434161878n2n22n中部，1 22n上部022n或(12n1)122n2n112n1 12n【特别提醒】复制的“精确性”：DNA分子之所以能自我复制，取决于DNA
8、的双螺旋结构，它为复制提供了模板；同时，由于碱基具有互补配对的特性，因此能确保复制的完成。复制“差错”：在复制过程中，脱氧核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，是生物遗传和变异的物质基础和根本原因。即时应用(随学随练，轻松夺冠)2(2010年高考山东卷)蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是()A每条染色体的两条单体都被标记B每条染色体中都只有一条单体被标记C只有半数的染色体中一条单体被标记D每条染色体的两条单体都不被
9、标记解析：选B。DNA复制是半保留复制，蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷(3HT)培养基中完成一个细胞周期，每一个DNA分子都有一条脱氧核苷酸链含3HT，然后在不含放射性标记的培养基中培养至中期，每个DNA分子复制的两个DNA分子存在于同一染色体的两条姐妹染色单体上，其中一个DNA分子的一条链含3HT，如下图：1碱基互补配对原则及相关推论(1)原则：AT，GC，图示为：碱基互补配对原则及DNA复制的有关计算(2)推论腺嘌呤与胸腺嘧啶相等，鸟嘌呤与胞嘧啶相等，即 AT，GC。嘌呤总数与嘧啶总数相等，即 AGTC。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
10、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%n%2n%。可简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等。”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：A1G1T1C1m，则：A1G1T1C1T2C2A2G2m，互补链上A2G2T2C2 1m。简记为：“DNA 两互补链中，不配对两碱基和的比值乘积为 1。”2DNA 复制的有关计算(1)DNA 不论复制多少次，产生的子代 DNA 分子中含母链的 DNA 分子数总是 2 个，含母链也总是
11、2 条。(2)复制 n 代产生的子代 DNA 分子数为 2n，产生的DNA单链为 2n22n1。故复制 n次后，含亲代 DNA链的 DNA分子数占子代 DNA分子总数的比例为 22n即12n1，子代 DNA 分子所含的亲代 DNA 链占子代 DNA中脱氧核苷酸链的比例为 22n1 12n。(3)复制所需的脱氧核苷酸数a(2n1)，其中的a为所求的脱氧核苷酸在原来DNA(即作模板的亲代DNA)分子中的数量，n为复制次数。即时应用(随学随练，轻松夺冠)3用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个。该DNA分子在14N的培养基中连续复制4次，其结果可能是(多选)()A含有14N的
12、DNA占100%B复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个C含有15N的DNA占1/16D子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是23解析：选AB。该DNA分子在14N培养基中连续复制4次，可得到24个DNA分子，其中含有14N的DNA分子占100%，故A正确；含有15N的DNA分子占2/16，因为DNA复制为半保留复制，亲代DNA分子的两条链只可能进入两个子代DNA分子中，故C错；在子代DNA分子中嘌呤与嘧啶之比是11，故D错；由题干可知，该DNA分子中有腺嘌呤(A)40个，依据公式：设DNA分子中某种脱氧核苷酸的个数为M，则复制n次后需游离的该脱氧核苷酸为M(2n1)，故B正确。实验专题探究 有关D
13、NA复制方式的实验探究关于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：(见图)(1)大肠杆菌在含15N标记的NH4Cl培养基中繁殖几代，使DNA双链充分标记15N。(2)将含15N的大肠杆菌转移到14N标记的普通培养基中培养。(3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA(间隔的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间)。(4)将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA位置。5实验预期：离心后应出现3条DNA带。(见图)(1)重链带
14、(密度最大)：15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)。(2)杂合链带(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)。(3)轻链带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA(14N/14N)。6实验结果：与预期的相符。(见图)(1)立即取出提取DNA离心全部重链带(15N/15N)。(2)繁殖一代后取出提取DNA离心全部杂合链带(14N/15N)。(3)繁殖两代后取出提取DNA离心1/2轻链带、1/2杂合链带。7实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的。实战演练(专项提能，小试牛刀)含有32P或31P的磷酸，两者的化学性质几乎相同，都可以参
15、与DNA分子的组成，但32P比31P质量大。现将某哺乳动物的细胞放在含有31P磷酸的培养基中，连续培养数代得到G0代细胞。然后将G0代细胞移至含有32P磷酸的培养基中培养，经过第1、2次细胞分裂后，分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2代细胞中取出DNA，经密度梯度离心后得到的结果如下图。由于DNA分子的质量不同，因此在离心管内的分布不同。若、分别表示轻、中、重三种DNA分子的位置，请回答：(1)G0、G1、G2三代DNA离心后的试管分别是图中的：G0_、G1_、G2_。(2)G2代在、三条带中DNA分子数的比例是_。(3)图中、两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是：条带_、条带_。
16、(4)该G0代细胞如果连续分裂4次，形成的子细胞中，含31P与32P的DNA分子数比例为_。(5)上述实验结果证明DNA的复制方式为_。DNA的自我复制能使生物的_保持相对稳定。(6)若原第一世代DNA分子中共有14000个脱氧核苷酸，且(AT)/(GC)2/5，则培养至第三世代细胞时，培养基中至少需添加游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸_个。解析：依题意，G0代细胞中的DNA为31P31P，由于DNA分子的复制是一种半保留复制，所以G1代细胞中的DNA为31P32P，G2代细胞中的DNA分子一半为31P32P，另一半为32P32P。32P比31P质量大，所以31P31P对应，31P32P对应，32P3
17、2P对应(“”分别表示DNA的两条链)。假设该细胞中只有一个DNA分子，连续分裂4次形成16个DNA分子，其中两个DNA分子含31P，该DNA分子同时也含32P，故16个DNA均含32P，其比例则为21618。由细胞的代数及DNA分子中同位素31P的含量可知，DNA的复制是半保留复制，这对维持物种遗传特性的稳定有重要的意义。由题干“原第一世代DNA分子中共有14000个脱氧核苷酸，且(AT)/(GC)2/5”可推知(AT)/(ATGC)2/(25)，T占碱基总数的1/7，即1个DNA分子中，含T 2000个。培养到第三世代，需要DNA复制2次，DNA的复制是半保留复制，产生4个子代DNA分子，
18、相当于新合成413个DNA分子，所以需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸200036000个。答案：(1)A B D(2)011(3)31P 31P和32P(4)18(5)半保留复制 遗传特性(6)6000命题视角剖析 紧扣教材重点 DNA的结构1解旋时，解旋酶作用于氢键处，而氢键形成时不需酶。2每条链上相邻的脱氧核苷酸以磷酸二酯键相连，形成时需DNA连接酶或DNA聚合酶，限制酶则可破坏(或打开)此键。(2009年高考广东卷)有关DNA分子结构的叙述，正确的是(多选)()ADNA分子由4种脱氧核苷酸组成BDNA单链上相邻碱基以氢键连接C碱基与磷酸基相连接D磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架【尝
19、试解答】_AD_例1【解析】DNA分子包含两条单链，每条单链由4种脱氧核苷酸构成，其双螺旋结构具有以下特点：两条长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构；脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在DNA分子的外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧；两条链间的碱基通过氢键互补配对。互动探究(1)DNA分子中的哪种碱基对的比例越高，DNA分子越稳定？(2)DNA分子彻底水解的产物是什么？【提示】(1)G C。(2)脱氧核糖、磷酸、A、G、C、T。DNA复制的特点(2010年高考北京卷)科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见表。洞察高考热点 例2组
20、别 1组 2组 3组 4组 培养液中唯一氮源 14NH4Cl 15NH4Cl 14NH4Cl 14NH4Cl 繁殖代数 多代 多代 一代 两代 培养产物 A B B的子 代 B的子 代 操作 提取DNA并离心 离心结果 仅为轻链带(14N/14N)仅为重链带(15N/15N)仅为杂合链带(15N/14N)1/2轻链带(14N/14N)1/2杂合链带(15N/14N)请分析并回答：(1)要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过_代培养，且培养液中的_是唯一氮源。(2)综合分析本实验的DNA离心结果，第_组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第_组和第_组的结果进行比较，才能说
21、明DNA分子的复制方式是_。(3)分析讨论：若子代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重链带”DNA来自于_，据此可判断DNA分子的复制方式不是_复制。若将子I代DNA双链分开后再离心，其结果_(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。若在同等条件下将子代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置_，放射性强度发生变化的是_带。若某次实验的结果中。子代DNA的“杂合链带”比以往实验结果的“杂合链带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为_。【尝试解答】(1)多 15N/15NH4Cl(2)3 1 2 半保留复制(3)B 半保留 不能 没有变化 轻 15
22、N【解析】科学家以大肠杆菌为实验材料，运用同位素示踪技术，设计了一个巧妙的实验，证明了DNA分子的确是以半保留的方式复制的。本题通过几组实验对这一过程进行了演绎，结合所学知识和题干的要求解答即可。对“第n次”还是“n次”复制相关计算原理不清已知DNA分子中碱基数，求复制n次与第n次所需某碱基的数目：某DNA分子中含某碱基a个，复制n次，则共需加入含该碱基的脱氧核苷酸为a(2n1)个，因为最初亲代DNA分子做模板不需要原料；但第n次复制时所需含该碱基的脱氧核苷酸为a(2n1)a(2n11)a2n1。突破易错疑点 对细胞分裂和DNA复制相结合的知识理解不透1细胞分裂过程中先进行DNA复制。2DNA
23、复制的方式：半保留复制。3图示辨析这样来看，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；第三种情况是 2 个细胞是，另外 2 个细胞是。自我挑战 1.某DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有A个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述中，错误的是()A在第一次复制时，需要(mA)个B在第二次复制时，需要2(mA)个C在第n次复制时，需要2n1(mA)个D在第n次复制过程时，总共需要2n(mA)个【尝试解答】_D_2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DNA，然后放在含14N的培养基中培养，让其连续进行两次有丝分裂，形成4个细胞，这4个细胞中含15N的细胞个数可能是(多选)()A1 B2C3 D4【尝试解答】_BCD_即时达标训练 本部分内容讲解结束 点此进入课件目录按ESC键退出全屏播放谢谢使用