1、第二、三节 DNA的分子结构和特点遗传信息的传递 高频考点突破 实验专题探究 即时达标训练 第二、三节 DNA的分子结构和特点遗传信息的传递基础自主梳理 命题视角剖析 基础自主梳理 一、核酸的组成 1核酸(1)DNA：主要存在_中、少量存在线粒体和_等细胞器，主要载体是染色体。(2)RNA：存在_和细胞质中。细胞核叶绿体细胞核2基本单位二、DNA的分子结构及其特点 1沃森和克里克提出了DNA分子的_结构。2基本单位：脱氧核苷酸(1)组成：由磷酸和脱氧核苷组成。脱氧核苷包括_和碱基。(2)种类(4种)_。鸟嘌呤脱氧核苷酸。_。胸腺嘧啶脱氧核苷酸。双螺旋脱氧核糖腺嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸3D
2、NA分子的结构特点 (1)两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构。(2)外侧：脱氧核糖与_基团交替连接，构成主链的基本骨架。(3)内侧：碱基按AT、GC的碱基互补配对原则通过_连接，形成碱基对。(4)DNA分子中，碱基个数AT、GC，但AT不一定等于GC(卡伽夫法则)。磷酸氢键三、DNA复制 1概念：新DNA的合成就是产生两个跟_完全相同的新DNA分子的过程。2时间：有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期。3条件(1)模板：亲代DNA解旋产生的_。(2)原料：游离的四种脱氧核苷酸。(3)酶：解旋酶、_ 等。(4)能量：ATP。亲代DNA两条链DNA聚合酶4过程：复制时，在有关酶的作用下，两条
3、链的配对碱基之间的氢键断开，形成两条_(母链)。然后，以每一条母链为模板，按照碱基互补配对原则，以游离的核苷酸为原料，最后相邻核苷酸的脱氧核糖和磷酸基团间形成_键，产生一条新链(子链)。5特点：半保留复制、边解旋边复制。模板链磷酸二酯6意义：DNA复制是遗传物质从亲代向子代传递的基础，亲代的遗传信息传递给了子代，从而保持了前后代_的连续性。思考感悟DNA分子复制还可以发生在什么场所？若复制出现差错，会出现什么结果？【提示】线粒体、叶绿体；基因突变。遗传信息高频考点突破 DNA分子的结构 1DNA分子的组成和结构(1)基本元素组成：C、H、O、N、P五种元素。(2)基本组成单位4种脱氧核苷酸。腺
4、嘌呤(A)腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤(G)鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶(C)胞嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶(T)胸腺嘧啶脱氧核苷酸(3)DNA分子的组成层次(4)平面结构两条脱氧核苷酸长链反向平行(5)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1111。2DNA分子的多样性与特异性(1)多样性：碱基对(或脱氧核苷酸对)排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性。(2
5、)特异性：每个DNA分子碱基对的排列顺序是特定的。(3)与生物多样性的关系：【易误警示】每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。磷酸和脱氧核糖之间的化学键是磷酸二酯键,用限制性核酸内切酶处理可切断，用DNA连接酶处理可连接。配对的碱基之间的化学键为氢键，GC对间有三个氢键，AT对间有两个氢键。含氢键越多，结构越稳定，即GC比例越大，结构越稳定。可用解旋酶断裂，也可加热断裂。脱氧核苷酸聚合形成长链的过程中产生水。DNA分子结构可简记为5种元素，4种碱基，3种物质，2条长链，1个双螺旋结构。即时应用(随学随练，轻松夺冠)1(2010 年杭州高三摸底)下列有关 DNA 结构的叙述，不正确的是()AD
6、NA 分子中的五碳糖是脱氧核糖 B双链 DNA 中 A/T 等于 C/G C单链 DNA 中 A 与 T 的数量相同 D双链 DNA 中，由一条链的序列可推出另一条链的序列 解析：选C。DNA分子中的五碳糖是脱氧核糖,根据碱基互补配对原则，双链DNA中AT，CG，故A/T与C/G都等于1，且由一条链的序列可推出另一条链的序列；单链DNA中A与T的数量不一定相等。碱基互补配对原则及DNA复制的有关计算 1碱基互补配对原则及相关推论(1)原则：AT，GC，图示为：(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
7、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%。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 DN
8、A 分子数总是 2 个，含母链也总是 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)2(2011年北京师大实验中学模拟)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其
9、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()A含有14N的DNA分子占7/8B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B。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错；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
10、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DNA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：(如图)(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
11、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。(如上图)(1)重带(密度最大)：15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)。(2)中带(即杂交带密度居中)：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。(如上图)(1)立即取出提取DNA离心全部重带(15N/15N)。(2)繁殖一代后取出提取DNA离心全部杂交带(14N/15N)。(3)繁殖两代后取出提取DNA离心1/2轻带、1/2中带。实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。实战演
12、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
13、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_。(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_。解析：依题意，G0 代细胞中的 DNA 为 31P 31P，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 31P 32P，G2 代细胞中的 DNA 分子一半为 31P 32P，另一半为 32P 32P。32P 比 31P 质量大，所以 31P 31P 对应，31P 32P 对应，32P 32P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 1
14、6 个答案：(1)A B D(2)011(3)31P 31P和32P(4)18DNA 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。命题视角剖析 视角1 紧扣教材重点DNA的结构(2009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 例1【尝试解答】AD【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
15、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。【探规寻律】(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。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)GC。(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
16、探索实验，实验内容及结果见下表。视角2洞察高考热点例2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DNA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
17、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_。【尝试解答】(1)多 15N/15NH4Cl(2)3 12 半保留复制(3)B 半保留 不能 没有变化 轻 15N【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，证实了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。【探规寻律】DNA的半保留复制视角3突破易错疑点1DNA复制过程中“第n次”还是“n次”复制所需某种碱基数量的计算原理 已知DNA分
18、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。2细胞分裂和DNA复制相结合的知识理解(1)细胞分裂过程中先进行DNA复制。(2)DNA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 取1个含有1对同源染色体的精原
19、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()A2 B3 C4 D前三项都对【尝试解答】D即时达标训练 高考热点集训（5）碱基的相关计算1(2011年金丽衢高三第一次联考)一对同源染色体上的两个DNA分子之间最可能相同的是()A碱基序列 B碱基数目 C碱基种类D(AT)/(GC)的比值 解析：选C。因为DNA分子是由G、C、T、A四种碱基组成，所以碱基种类相同。2从某生物组织中提取DNA进行分析，其4种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基总数的46%。又知该DNA的一条链(H链)所含的碱基
20、中28%是腺嘌呤，问与H链对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的()A42%B27%C26%D14%解析：选C。在整个DNA分子中，GC46%，则H链中GC46%，则T1(GC)A146%28%26%，因此与H链对应的另一链中A占该链的26%。3(2011年温州中学第一次模拟)用15N标记精原细胞的一个DNA分子，并供给含14N的原料，则该细胞产生的4个精子中，含14N的有()A1个B2个 C3个D4个 解析：选D。减数分裂过程中，DNA只复制了一次，复制时需要的原料都含14N，所以子链DNA中都含14N。特别注意：含15N的精子数为2个。4一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，
21、两者之和占DNA分子碱基总数的24%，则该DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的()A28%B24%C14%D44%解析：选 A。已知 A1G1(AGTC)24%，A1140%G1，所以 G110%(AGTC)，则 A114%(AGTC)，又由于 A1T2，A2T2C2G212(ATGC)，所以 T228%(A2T2G2C2)。5已知一个完全标记上15N的DNA分子含100个碱基对，其中腺嘌呤(A)有40个，经过n次复制后，不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为71，需游离的胞嘧啶(C)为m个，则n，m分别是()A3 900 B3 420 C4 420 D4 90
22、0解析：选D。根据DNA分子的特点可知一个含100个碱基对的DNA分子，腺嘌呤(A)有40个，则T有40个、60个G、C。由于DNA分子的复制是半保留复制，则由不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为71可知共复制了4次，产生了16个DNA分子。需要游离的C：(161)60900。6某生物体内的嘌呤碱基占总数的 44%，嘧啶碱基占总数的 56%，该生物不可能是()A烟草花叶病毒 BT2 噬菌体C大肠杆菌D酵母菌解析：选B。本题考查DNA的双螺旋结构的特点。DNA双螺旋结构四种碱基有互补配对的特点，即腺嘌呤与胸腺嘧啶配对，胞嘧啶与鸟嘌呤配对，因此嘌呤之和与嘧啶之和相等。在T2噬
23、菌体中，只有DNA一种核酸，所以嘌呤之和与嘧啶之和所占的比例应相等，各50%。7(2011年湖北高三质量检查)HIV的一段RNA含碱基A 19%、C 26%、G 32%，通过逆转录形成的双链DNA片段中含碱基T的比例是()A19%B21%C23%D42%解析：选B。本题考查考生的计算能力。因RNA含碱基A 19%、C 26%、G 32%，则可计算出AU158%42%，则转录成RNA的DNA模板链中的AT42%，因A和T是两个互补的碱基，两个互补的碱基之和在DNA双链中所占的比例等于在任意一条链中所占的比例，所以在DNA双链中，AT42%，且AT，所以T21%。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