1、第 24 课时 DNA 的结构和 DNA 的复制 回扣基础构建网络 一、DNA 分子的结构 磷酸脱氧核糖脱氧核苷酸脱氧核苷酸链双螺旋23二、DNA 的复制 模板、原料、能量、酶有丝分裂减数第一次分裂前遗传信息边解旋边复制半保留复制解旋酶碱基互补配对DNA聚合酶判一判(2008广东真题)(1)DNA 复制只发生在有丝分裂间期。(2)DNA 双螺旋全部解链后，开始 DNA 复制。(3)单个脱氧核苷酸在 DNA 酶的作用下连接成子链，并且 2条子链形成子代 DNA 分子。提示(1)错；还有减前的间期，但减间期不进行。(2)错；边解旋边复制。(3)错；在 DNA 聚合酶的作用下，而不是 DNA 酶；子
2、代 DNA是亲代 1 条模板链和子链形成。三、染色体、DNA 和基因的关系 遗传效应碱基的排列顺序多个脱氧核苷酸记忆窍门 借图记忆 “3”三种物质：、“4”四种碱基对应四种脱氧核苷酸“5”五种元素：含 C、H、O；一定含 P；一定含 N 练一练 现有四种 DNA 样品，根据样品中碱基的百分含量判断，最有可能来自嗜热菌(生活在高温环境中)的是 ()A.含胸腺嘧啶 32%的样品 B.含腺嘌呤 17%的样品 C.含腺嘌呤 30%的样品 D.含胞嘧啶 15%的样品 B四种结构或物质之间的包含关系及数量关系构建知识网络 突破考点提炼方法 考点一 DNA 分子的结构与特性 1.DNA 分子结构模式图信息解
3、读(1)每个 DNA 片段中，游离的磷酸基团有 2 个。(2)、之间的数量关系是 111。(3)和 之间的化学键为磷酸二酯键，用限制性核酸内切酶处理可切断，用 DNA 连接酶处理可连接。(4)碱基对之间的化学键为氢键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂。(5)每个脱氧核糖连接着 2 个磷酸，分别在 3 号、5 号碳原子上相连接。(6)若碱基对为 n，则氢键数为 2n3n 之间，若已知 A 有 m个，则氢键数为 3nm。(7)每个脱氧核苷酸中，脱氧核糖中 1 号碳与碱基相连接，5 号碳与磷酸相连接，3 号碳与下一个脱氧核苷酸的磷酸相连接，如图。2.DNA 分子特性(1)稳定性：磷酸和脱氧核糖交替连接，
4、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次序。(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。提醒 若某 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。对位训练 1.下图为 DNA 分子某片段的结构示意图，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.的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸 C.当 DNA 复制时，的形成需要连接酶 D.DNA 分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息 提示，的位置及作用；双链的方向及与脱氧核糖相连的磷酸哪个是自身的哪个是相邻脱氧核苷酸的；DNA 聚合酶、DNA 连
5、接酶、限制酶、解旋酶作用的化学键有所区分。解析 和相间排列，构成了 DNA 分子的基本骨架，A 错误；由于每个 DNA 分子都是由两条反向平行排列的脱氧核苷酸单链构成，故中的不是这个胞嘧啶脱氧核苷酸的磷酸基团，中下方的磷酸基团与共同构成这个胞嘧啶脱氧核苷酸的结构，B 错误；是氢键，当 DNA 复制时，遵循碱基互补配对原则，的形成不需要连接酶，C 错误。答案 D 2.在 DNA 分子的一条单链中相邻的碱基 A 与 T 的连接是通过 ()A.肽键 B.磷酸脱氧核糖磷酸 C.氢键 D.脱氧核糖磷酸脱氧核糖 解析 DNA 分子单链上相邻碱基 A 与 T 的连接方式如图：由此可知是通过“脱氧核糖磷酸 脱
6、氧核糖”连接起来的。D考点二 DNA 中碱基互补配对原则的有关计算 解题时先画出简图，根据碱基互补配对原则推知规律 规律 1：在双链 DNA 分子中，互补碱基两两相等，AT，CG，AGCT，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。规律 2：在双链 DNA 分子中，互补的两碱基之和(如 AT 或CG)占全部碱基的比例等于其任何一条单链中这两种碱基之和占该单链中碱基数的比例。(单双链转化公式)规律 3：DNA 分子一条链中(AG)/(CT)的比值的倒数等于互补链中该种碱基的比值，在整个 DNA 分子中该比值等于 1。(不配对的碱基之和比例在两条单链中互为倒数)规律 4：DNA 分子一条链中(AT)/(CG
7、)的比值等于其互补链和整个 DNA 分子中该种比例的比值。(配对的碱基之和的比值在两条单链和双链中比值都相等)规律 5：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)的值不同。该比值体现了不同生物DNA 分子的特异性。规律 6：若 A1单链b%，则 A1双链b2%。规律 7：若已知 A 占双链的比例c%，则 A1/单链的比例无法确定，但最大值可求出为 2c%，最小值为 0。对位训练 3.在一个 DNA 分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的 54%，其中一条链中鸟嘌呤、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的 22%和 28%，则由该链转录的信使 RNA 中鸟嘌呤占碱基
8、总数的 ()A.24%B.22%C.26%D.23%解析 单双链转化公式 AT总链A1T1单链 54%CG总链C1G1单链 46%若计算信使 RNA 中鸟嘌呤所占比例，应该先计算 DNA 分子的模板链中 C 所占比例。根据规律(2)可知，在模板链中 AT所占比例也为 54%，又因为该链中 G22%，所以 C1(54%22%)24%。答案 A 4.已知某 DNA 分子共含有 1 000 个碱基对，其中一条链上ATGC1234，则 ()A.该 DNA 分子另一条链上 ATGC1234 B.该分子中另一条链上 AGTC C.该 DNA 分子中 AGTC3737 D.该DNA分子放在用32P 标记的脱
9、氧核苷酸的溶液中扩增，产生 n 个子代的 DNA 中，有 n2 个 DNA 分子含有32P 解析 DNA 的两条链是互补的，因此已知一条链上的 ATGC1234，则另一条链上 ATGC2143。所以该 DNA 分子中 AGTC3737。在整个 DNA分子中 AT，GC，但是在其中的任一条链中 AG 不一定等于 TC。DNA 是半保留复制，n 个子代中都是含有32P 的。答案 C 考点三 DNA 复制的研究方法和条件 1.研究 DNA 复制的常用方法 同位素标记法和离心法，常标记3H、15N、32P，通过离心在试管中形成不同位置。2.DNA 复制的条件 模板 原料 能量 酶 解旋后的两条链 四种
10、游离的脱氧核苷酸 ATP 解旋酶、DNA 聚合酶 注意 影响细胞呼吸(ATP 供给)的所有因素都可能影响DNA 复制。体外也可进行，即 PCR 扩增技术，除满足上述条件外，还应注意温度、pH 的控制及引物的加入。3.DNA 分子复制中相关计算 DNA 的复制为半保留复制，一个 DNA 分子复制 n 次，则：(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；不含亲代链的子代 DNA分子数(2n2)个。(2)脱氧核苷酸数：子代 DNA 分子中脱氧核苷酸链数2n1条；亲代脱氧核苷酸链数2 条；新合成的脱氧核苷酸链数(2n12)条。对位训练 5.用32P
11、 标记一个 T2噬菌体的双链 DNA 分子，它侵染一个含31P 的细菌后释放出了 200 个后代，则后代中含32P 的噬菌体最多占总数的 ()A.2%B.1%C.0.5%D.50%提示 亲代 DNA 的两条模板链不管复制多少次，始终分 布在 2 个 DNA 分子中。解析 一个噬菌体中只有一个 DNA 分子，当它侵染含31P 的细菌后就以被32P 标记的 DNA 为模板进行复制，不过利用的酶、原料、ATP 等均是由细菌提供的。DNA 分子的复制方式为半保留复制，故在最终形成的 200 个噬菌体的 DNA 中，最多只有 2 个 DNA 分子含32P，即在 200 个噬菌体中含32P 的噬菌体最多占
12、 1%。答案 B 6.下列有关 DNA 分子复制的叙述，正确的是 ()A.DNA 分子在解旋酶的作用下水解成脱氧核苷酸 B.在复制过程中，解旋和复制是同时进行的 C.解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链 D.两条新的子链通过氢键形成一个新的 DNA 分子 解析 解旋酶破坏氢键形成 2 条单链，DNA 水解酶水解形成脱氧核苷酸；C、D 项结合半保留复制特点可判断出错误。B方法体验 DNA 半保留复制的实验方法 1.探究 DNA 复制的方法和原理(1)方法：同位素标记法。(2)原理：根据 DNA 分子比重不同，借助离心技术，通过离心后 DNA 在试管中的位置确定复制方式。2.结果分析 已知某一被
13、15N 标记的 DNA 分子(亲代)，转移到含有14N的培养基中培养(复制)若干代，其结果分析如下：世 代 DNA分子的特点 DNA中脱氧核 苷酸链的特点 分子总数 DNA中脱氧核苷酸链的特点细胞中的DNA分子离心后在试管中的位置 不同DNA分子与全部DNA分子之比 链总数 不同脱氧核苷酸链与全部链之比 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 亲 代 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 3 8 中部，上部 0 16 N 2n 中部，0 2121212121214
14、1414343434181871n21（或 ）11n2 n21n21122n 22n 22n 22n 上部提醒 DNA 复制为半保留复制，所以亲代的 2 条15N 链不会消失，最终分布在 2 个 DNA 分子中，即不管 DNA 复制多少次，含亲代15N 链的 DNA 只有 2 个，15N 链始终 2 条。典例(2010北京理综，30)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，实验内容及结果见下表。组别 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
15、 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 仅为轻带(14N/14N)仅为重带(15N/15N)仅为中带(15N/14N)1/2轻带(14N/14N)1/2中带(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“重带”DNA 来自于_，据此可判断 DN
16、A 分子的复制方式不是_复制。若将子代 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“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成 DNA 单链中的 N 尚有少部分为_。解析 经过一代培养后，只能是标记 DNA 分子的一条单链，所以要想对所有的 DNA 分子全部标记，要进行多代培养；在探究 DNA 分子的复制方式为半保留复制的实验中，“重带”为两个单链均被15N 标记，“轻带”为两个单链均被14N
17、 标记，“中带”为一个单链被14N 标记，另一个单链被15N 标记。答案(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 15N 易错警示 不能区分 DNA 复制“n 次”与“第 n 次”复制所需碱基数目的计算 典例 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 n 次复制过程中，总共需要 2n(mA)个 错因分析(1)胞嘧啶
18、脱氧核苷酸数目计算不准。(2)对“第 n 次”和“n 次”的计算原理不清。解析 审题，m 对2m 个，则 C2m2A2mA；复制 n次需要 C(2n1)(mA)个；第 n 次为 2n1(mA)个。答案 D 纠错笔记 已知 DNA 分子中碱基数，求复制 n 次与第 n 次复制所需某碱基的数目：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。检测落实体验成功 题组一 DNA 的结构及计算 1.下列能正确表示 DNA 片段示
19、意图的是 ()解析 本题考查的知识点有：DNA 分子的两条长链是反向平行的，而不是 B 选项中同向的(依据两条链中脱氧核糖分析)；DNA 中存在 T，不存在 U，可排除 A 选项；A 与 T之间形成两个氢键，G 与 C 之间形成三个氢键，G 与 C 含量多的 DNA 分子相对更加稳定，因此可排除 C 选项。答案 D2.(2010江苏卷，1)下列关于核酸的叙述中，正确的是()A.DNA 和 RNA 中的五碳糖相同 B.组成 DNA 与 ATP 的元素种类不同 C.T2噬菌体的遗传信息贮存在 RNA 中 D.双链 DNA 分子中嘌呤数等于嘧啶数 解析 DNA 含的五碳糖是脱氧核糖，RNA 含的五碳
20、糖是核糖；组成 DNA 和 ATP 的元素种类都是 C、H、O、N、P；T2噬菌体的遗传信息贮存在 DNA 中；DNA 中 A 与 T 配对、G 与 C 配对，故双链 DNA 分子中嘌呤数等于嘧啶数。答案 D 3.(2010上海卷，4)细胞内某一 DNA 片段中有 30%的碱基为 A，则该片段中 ()A.G 的含量为 30%B.U 的含量为 30%C.嘌呤含量为 50%D.嘧啶含量为 40%解析 根据 DNA 双螺旋结构中 AT、CG 可知，嘌呤之和等于嘧啶之和，故 C 正确。其他碱基的含量分别为：TA30%、CG1(30%30%)/220%。C题组二 基因概念和 DNA 复制 4.(2010
21、山东理综，1)下列实例与基因的作用无关的是()A.细胞分裂素延迟植物衰老 B.极端低温导致细胞膜破裂 C.过量紫外线辐射导致皮肤癌 D.细菌感染导致 B 细胞形成效应 B 细胞 解析 细胞分裂素是促进细胞分裂的物质，能维持蛋白质和核酸的合成，而蛋白质和核酸的合成与基因有关；极端低温导致细胞膜破裂的原因是细胞中的自由水形成冰，导致细胞体积增大，从而使细胞膜破裂，这与基因的作用无关；过量紫外线辐射导致皮肤细胞中的基因发生突变，从而引发皮肤癌，这也与基因的作用有关；细菌感染导致 B 细胞增殖和分化形成效应 B 细胞，而细胞分化是基因选择性表达的结果，也与基因的作用有关。答案 B 5.DNA 分子经过
22、诱变，某位点上的一个正常碱基(设为 P)变成了尿嘧啶。该 DNA 连续复制两次，得到的 4 个子代 DNA分子相应位点上的碱基对分别为 UA、AT、GC、CG。推测“P”可能是 ()A.胸腺嘧啶 B.腺嘌呤 C.胸腺嘧啶或腺嘌呤 D.胞嘧啶 解析 根据半保留复制的特点，DNA 分子经过两次复制后，突变链形成的两个 DNA 分子中含有 UA、AT 碱基对，而另一条正常链形成的两个 DNA 分子中含有 GC、CG 碱基对，因此替换的可能是 G，也可能是 C。答案 D 题组三 DNA 的综合考查 6.如图为大肠杆菌的 DNA 分子结构示意图(片段)。请据图回答问题：(1)图中 1 表示_，2 表示_
23、，1、2、3 结合在一起的结构叫_。(2)图中 3 有_种，中文名字分别是_。(3)含有 200 个碱基的某 DNA 片段中碱基间的氢键共有 260个。请回答：该 DNA 片段中共有腺嘌呤_个，C 和 G 共_对。该片段复制 4 次，共需原料胞嘧啶脱氧核苷酸_个。在 DNA 分子稳定性的比较中，_碱基对的比例高，DNA 分子稳定性高。(4)假定大肠杆菌只含14N 的 DNA 的相对分子质量为 a；只含15N 的 DNA 的相对分子质量为 b。现将只含15N 的 DNA 培养到含14N 的培养基中，子一代 DNA 的平均相对分子质量为 _，子二代 DNA 的平均相对分子质量为 _。答案(1)磷酸 脱氧核糖 脱氧核苷酸(2)2 鸟嘌呤、胞嘧啶(3)40 60 900 C 和 G(4)(ab)/2(3ab)/4 返回