1、第6讲 DNA的结构和复制与基因的概念基 础知 识 回 顾 考纲要求考纲分析(1)DNA分子结构的主要特点()(1)主要是DNA分子的结构特点与其功能之间的关系(2)DNA的复制()(2)主要是DNA复制的特点和意义(3)基因的概念()(3)主要是对其概念的理解一、DNA分子的结构并非所有的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。问题思考1：(1)DNA分子在结构上具有相对的稳定性的原因是什么？(2)嗜热生物的DNA分子中的碱基会有什么特点？提示：(1)其原因有两点：在DN
2、A分子结构中，磷酸和脱氧核糖交替连接的次序不变，构成DNA的基本骨架；DNA分子内侧，碱基互补配对的原则不变。(2)由于AT和GC碱基对间的氢键数不同，G、C的比例越大，DNA结构越稳定。嗜热生物的DNA分子中GC碱基对较多。二、DNA的复制问题思考2：大肠杆菌和人体内DNA复制的场所分别是什么？提示：大肠杆菌：拟核和细胞质(质粒)；人体：细胞核和线粒体内。三、基因有遗传效应的DNA片段1据图写出基因与染色体的关系：基因在染色体上呈排列。2将代表下列结构的字母填入图中的相应横线上：a染色体、b.DNA、c.基因、d.脱氧核苷酸。3基因的实质：具有的片段。线性遗传效应DNA判断正误1DNA有氢键
3、，RNA没有氢键()答案 2HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸()答案 3DNA单链上相邻碱基以氢键相连()答案 4磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架()答案 5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()答案 6DNA复制需要消耗能量()答案 7真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期()答案 8真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶()答案 9DNA分子复制是边解旋边复制的()答案 10DNA分子一条链上相邻的两个脱氧核苷酸中的碱基通过氢链连接()解析 DNA分子两条链之间通过氢键形成碱基对连接，从而形成双螺旋结构，而一条链中的相邻的两个脱氧核苷酸通过磷酸二酯
4、键连接，一条链中相邻的两个碱基通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”相连接。答案 11DNA分子结构稳定，其结构不会发生改变()解析 DNA分子结构的稳定性是相对的，在某些条件下，也可发生结构的改变，如高温时解旋。答案 12减数第一次分裂过程中，非姐妹染色单体发生交叉互换，染色体的形态结构没有改变，因此，DNA的结构也没有发生改变()解析 DNA的空间结构没有改变，但化学结构(脱氧核苷酸的排列顺序)发生了改变。答案 13DNA的双螺旋结构为DNA复制提供了精确的模板()答案 14DNA复制的原料为四种脱氧核苷酸()解析 DNA复制的原料为：腺嘌呤脱氧核苷酸，鸟嘌呤脱氧核苷酸，胸腺嘧啶脱氧核苷酸，胞嘧啶脱
5、氧核苷酸，共四种。答案 15基因是DNA分子携带的遗传信息()答案 16mRNA上具有启动子和终止子()答案 17双链DNA分子中含有2个游离的磷酸基()答案 18DNA复制需要使用DNA酶()答案 19有些基因位于RNA分子上()答案 网络要点强化知识网络重要语句1DNA的两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。2DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。3DNA上的碱基对严格遵循碱基互补配对原则，通过氢键连接。4DNA复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点。5DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶参与。6基因是具有遗传效应的DNA片段；DNA(基因)分子中脱氧核苷酸的
6、排列顺序代表了遗传信息。7染色体是基因的主要载体。线粒体、叶绿体中也存在基因。考 点互 动 探 究 考点一 DNA分子的结构及相关计算1DNA分子的组成2DNA分子结构的模式图解读(1)磷酸基团：每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个，分别位于DNA分子的两端。(2)氢键碱基对之间的化学键为氢键，可用解旋酶使其断裂，也可加热使其断裂。A与T之间靠两个氢键连接，G与C之间靠三个氢键连接。(3)DNA分子特性相对稳定性：磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成基本骨架。多样性：碱基多种多样的排列顺序。特异性：每种DNA分子都有特定的碱基排列顺序，代表了特定的遗传信息。3双链DNA分子中碱基的计算规
7、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%，AGTCACTG1。(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%n%2n%。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，一条链上：A1G1T1C1m，则：
8、A1G1T1C1T2C2A2G2m，互补链上A2G2T2C21m。简记为：“DNA两互补链中，不配对两碱基之和的比值乘积为1。”(2015合肥模拟)7-乙基鸟嘌呤不与胞嘧啶(C)配对而与胸腺嘧啶(T)配对。某DNA分子中腺嘌呤(A)占碱基总数的30%，其中的鸟嘌呤(G)全部被7-乙基化，该DNA分子正常复制产生两个DNA分子，其中一个DNA分子中胸腺嘧啶(T)占碱基总数的45%，另一个DNA分子中鸟嘌呤(G)所占比例为()A10%B20%C30%D45%解题指导 根据题意：(1)若该DNA分子未复制前A、T、G、C四种碱基的所占比例分别为30%、30%、20%、20%。(2)全部G被7-乙基化
9、后正常复制、相当于增加20%的A，故新合成的两个DNA分子T增加，C减少，G(包括7-乙基化的G)不变。解析 据DNA分子中的A占30%，可知T占30%，C占20%，G占20%，当其中的G全部被7-乙基化后，新复制的两个DNA分子中如果一个DNA分子中的T占总数的45%，则另一个DNA分子中的T占35%，但G的比例不变。答案 BDNA分子中有关碱基比例计算的解题步骤解DNA分子中有关碱基比例计算的试题时要分三步进行：(1)搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例，还是占DNA分子一条链上碱基的比例。(2)画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知和所求的碱基。(3)根据碱基互补
10、配对原则及其规律进行计算。拓展探究(1)所有DNA分子都遵循碱基互补配对原则吗？(2)DNA和蛋白质的基本组成单位的主要区别？答案(1)双链DNA分子中嘌呤数嘧啶数，遵循碱基互补配对原则；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。(2)DNA的基本组成单位脱氧核苷酸可以进一步水解成磷酸、脱氧核糖和碱基，元素组成为C、H、O、N、P；蛋白质的基本组成单位氨基酸不能再水解；元素组成一定含有C、H、O、N，不含有P等。题组训练1(2015上海卷)在双螺旋DNA模型搭建实验中，使用代表氢键的订书钉将代表四种碱基的塑料片连为一体。为了逼真起见，A与T之间以及C与G之间最好分别钉(
11、)A2和2个钉 B2和3个钉C3和2个钉 D3和3个钉解析 本题考查DNA的分子结构以及模型构建的知识，意在考查考生的识记与灵活运用所学知识的能力。DNA分子中A与T之间含2个氢键，为逼真起见，A与T之间最好钉2个订书钉；DNA分子中C与G之间含3个氢键，为逼真起见，C与G之间最好钉3个订书钉。答案 B2(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()解析 DNA分子一条单链上的(AT)/(GC)与整个DNA分子上的该比例相等，故选C。答案 C3(2015湖北
12、联考)在一对等位基因中，一定相同的是()A氢键数目B碱基数目C遗传信息D基本骨架解析 等位基因是通过基因突变形成的，基因中碱基对数目和排列次序可能不同，氢键数目也可能不相同，所携带遗传信息不同。等位基因都有遗传效应的DNA片段，都以磷酸、脱氧核糖交替排列形成基本骨架，D项正确。答案 D考点二 DNA的复制1生物体中DNA分子复制的场所真核生物：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影响DNA复制的外界条件3DNA 复制的总结4.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
13、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的有2n个，只含14N的有(2n2)个，做题时应看准是“含”还是“只含”。(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，则需消耗该脱氧核苷酸数为m2n1个。(2015上海卷)若N个双链DNA分子在第i轮复制结束后，某一
14、复制产物分子一条链上的某个 C 突变为 T，这样在随后的各轮复制结束时，突变位点为 AT 碱基对的双链 DNA 分子数与总 DNA 分子数的比例始终为()A.1N2i1B.1N2iC.1N2i1D.1N2i2解题指导(1)N个DNA分子在第i轮复制结束后，DNA分子总数为N2i。(2)DNA复制的显著特点是半保留复制，所以以突变链为模板复制出的DNA全部为突变的DNA分子，以正常链为模板形成的DNA分子全部为正常DNA分子，各占1/2，故n轮复制后突变DNA分子数为122n。解析 本题考查对DNA分子结构和半保留复制特点的理解，意在考查考生的分析推理与计算能力。N个双链DNA分子在第i轮复制后
15、，N2i个DNA分子中某DNA分子的一条链上某个C突变为T，则在随后的一轮复制结束时，有1个DNA分子中突变位点为AT碱基对，占双链DNA分子数的比例为1/(N2i1)；在随后的n轮复制结束时，突变位点为AT碱基对的双链DNA分子数为 12 2n，所以，突变DNA分子所占比例为：122n/2inN1/(N2i1)，故选C。答案 C巧借模式图解答与DNA复制有关问题学会画DNA分子半保留复制图解有助于理解DNA的相关计算规律，如下图所示：题组训练3(2015长沙模拟)下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是()A图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的B图中DNA分子复制
16、是边解旋边双向复制的C真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶D真核生物的这种复制方式提高了复制速率解析 从图中能看出有多个复制起点，但并不是同时开始，所以A错误。图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的，真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等酶的参与。这种半保留复制的模式不仅保持前后代的稳定性，同时每次复制都可产生两个DNA分子，提高了复制速率。答案 A4(2015洛阳模拟)某DNA分子有500个碱基对，其中含有鸟嘌呤300个。该DNA进行连续复制，经测定，最后一次复制消耗了周围环境中3200个腺嘌呤脱氧核苷酸，则该DNA分子共复制了多少次()A3次B4次C5次D6次解析 A(500
17、23002)/2200；2n12003200，n5。答案 C5(2015温州八校联考)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分子在含14N的培养基中连续复制4次。下列结果不可能的是()A含有14N的DNA分子占7/8B含有15N的脱氧核苷酸链占1/16C复制过程中需游离腺嘌呤脱氧核苷酸600个D复制后共产生16个DNA分子解析 DNA进行的是半保留复制，又因所用培养基含14N，所以后代含14N的DNA分子占100%；1个DNA分子连续复制4次会得到16个DNA分子，32条脱氧核苷酸链，其中有2条脱氧核苷酸链为母链(含15N)，位于两个子代DNA分子中，故含15N的脱氧核苷酸链占1/16；DNA分子中不相配对的两种碱基之和等于碱基总数的一半，C与A不配对，故该DNA中A有2001/26040个，而该DNA分子连续复制4次会得到16个DNA，相当于新合成15个DNA分子，故需要游离腺嘌呤脱氧核苷酸1540600(个)。答案 A请做：课时跟踪训练（十八）