1、DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段（导学案+综合测试）一、DNA分子的结构记忆窍门借图记忆“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%的样品判一判1DNA的两条核糖核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋结构()2在T32%，A17%，A30%，C15%的四个DNA分子中，最稳定(最有可能来自高温环境的嗜热菌)的是()3单个脱氧核苷酸借助DNA聚合酶
2、通过氢键彼此连接成DNA链()4DNA分子初步水解的产物有4种，彻底水解的产物为6种()二、DNA的复制判一判1DNA复制只发生在有丝分裂间期()2DNA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()练一练(2011海南卷，25)关于核酸生物合成的叙述，错误的是()ADNA的复制需要消耗能量BRNA分子可作为DNA合成的模板C真核生物的大部分核酸在细胞核中合成D真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期三、染色体、DNA和基因的关系判一判1构成基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相等()2某DNA片段中有100个脱氧核苷酸
3、，则可能的排列顺序为2100种()3基因是DNA片段()4不同DNA分子携带的遗传信息不同的根本原因在于碱基排列顺序不同()1教材51页练习一中1和3题，明确DNA结构、各组成成分及正确的连接方式。2教材5253页DNA半保留复制的证据及实验方法过程。3教材5556页资料分析分析推断基因的化学本质和功能及与DNA、染色体的关系。4教材58页练习二及教材60页自我检测一和三，都是经典好题。5教材58页DNA指纹技术的应用。考点57提升识图析图能力DNA分子的结构与特性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
4、DNA复制时，的形成需要DNA连接酶DDNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息排雷(1)明确、的位置及作用；(2)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；(3)DNA聚合酶、DNA连接酶、限制酶、解旋酶作用的化学键有所区分；(4)脱氧核苷酸聚合形成长链的过程中产生H2O，即DNAH2O。1DNA分子的结构(1)图示：见本课时第一部分。(2)考点集锦每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。，之间的数量关系是111。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。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。每个脱氧核
5、糖连接着2个磷酸，分别在3号、5号碳原子上相连接。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。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。2DNA分子的特性(1)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。(2)多样性：碱基对多种多样的排列次序。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。(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。1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
6、糖磷酸脱氧核糖考点58提升计算能力DNA碱基互补配对原则的有关计算2一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占DNA分子碱基总数的24%，则这个DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的()A44% B24% C14% D28%排雷(1)单链碱基数双链碱基数的一半(2)DNA两条链中A1T2，A2T1(3)(AT)/总链(A1T1)/单链(A2T2)/单链解题时先画出简图，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
7、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)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b%，则%。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
8、，但最大值可求出为2c%，最小值为0。2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中鸟嘌呤占碱基总数的()A24% B22% C26% D23%考点59提升实验探究和计算能力DNA复制的研究方法和条件3(2011上海卷，16)在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在()A两条DNA母链之间BDNA子链与其互补的母链之间C两条DNA子链之间DDNA子链与其非互补母链之间排雷(1)DNA复制场所(2)解旋方法(3)识图析图解读相关信息如下：图中DNA分子复制是从多个起点开始的。图中D
9、NA分子复制是边解旋边双向复制的。图中DNA分子在复制速率相同的前提下，复制开始的时间最右边最早。真核生物的这种复制方式提高了复制速率。从箭头看子链的合成方向与母链相反，且右上与左下段连续复制，而左上与右下段复制不连续，最终不连续的片段需要DNA连接酶连接成完整子链。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。2DNA复制的条件模板原料能量酶解旋后的两条链四种游离的脱氧核苷酸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
10、控制及引物的加入。3DNA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)脱氧核苷酸链数：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。3用32P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()A2% B1% C0.5% D50%DNA半保留复制的原理和相关计算关于DNA复制方式的探究，充分体现了假说演绎法，即
11、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(密
12、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。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链始终为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14NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl14NH4Cl繁殖代数
13、多代多代一代两代培养产物ABB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DNA分子的复制方式不是_复制
14、。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_。 对细胞分裂和DNA复制相结合的知识理解不透典例取1个含有1对同源染色体的精原细胞，用15N标记细胞核中的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前三项都对纠错笔记(1)细胞分裂过程中先
15、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2种情况是2个细胞是，1个细胞是，1个细胞是；第3种情况是2个细胞是，另外2个细胞是。规律只要亲代细胞所有DNA均标记且只复制1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，所有子细胞均带放射性。纠错训练用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链。再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是()A中期20
16、和20、后期40和20B中期20和10、后期40和20C中期20和20、后期40和10D中期20和10、后期40和10答案回扣基础构建网络一、磷酸脱氧核糖脱氧核苷酸脱氧核苷酸链双螺旋23练一练B判一判1.2. 34.二、模板、原料、能量、酶有丝分裂减数第一次分裂前边解旋边复制半保留复制遗传信息解旋酶碱基互补配对DNA聚合酶判一判1.23练一练D三、脱氧核苷酸遗传效应碱基的排列顺序多个判一判1. 23 4.知识网络反向外侧碱基对规则双螺旋转录翻译有丝分裂间期和减半保留复制边解旋边复制突破考点提炼方法典例引领1D对位训练1D典例引领2D对位训练2A典例引领3A对位训练3B方法体验典例(1)多15N
17、(15NH4Cl) (2)312半保留复制 (3)B半保留不能没有变化轻15N易错警示典例D纠错训练ADNA分子的结构和复制基因是有遗传效应的DNA片段（综合测试）一、选择题1(2013临沂一模)某双链DNA分子中含有200个碱基，一条链上ATGC1234，则该DNA分子()A四种含氮碱基ATGC3377B连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸120个C碱基排列方式共有4100种D含有4个游离的磷酸基解析：该DNA分子的一条链上ATGC1234，另一条链ATGC2143，整个DNA分子中ATGC3377，A正确。该DNA分子中AT30，GC70，连续复制两次，需要腺嘌呤脱氧核苷酸为30(22
18、1)90个，B错误；该DNA分子含有100个碱基对，30个AT碱基对，70个GC碱基对，碱基排列方式小于4100种，C错误；一个DNA分子由两条DNA链组成，含2个游离的磷酸基，D错误。答案：A3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，其结果不可能是()A含有15N的DNA分子占1/8B含有14N的DNA分子占7/8C复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个D复制结果共产生16个DNA分子解析：含14N的DNA分子16个都是，比例为100%；只含14N的DNA有14个，占7/8。根据有关公式可求出该DNA分子中含40个A，复制4
19、次需A的数量(241)40600个。答案：B4(2013荆州检测)假设一个双链都被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30%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出64个子代噬菌体。下列叙述中，正确的是()A噬菌体增殖需要细菌提供原料、酶、能量和模板B含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为132C该过程至少需要鸟嘌呤脱氧核苷酸1.26105个D若该DNA发生突变，其控制的性状一定会发生改变解析：噬菌体增殖需要细菌提供原料、酶、能量，模板是噬菌体自身提供的；复制形成的64个子代噬菌体中只有2个噬菌体含32P，其他噬菌体都只含31P，因此含32P与只含
20、31P的子代噬菌体的比例为262131；该DNA含有5 000个碱基对，腺嘌呤占30%，则鸟嘌呤的数量为2 000个，该过程至少需要鸟嘌呤脱氧核苷酸2 000(641)1.26105(个)；由于密码子具有简并性，所以若该DNA发生突变，其控制的性状不一定改变。答案：C6某一个DNA分子的碱基总数中，腺嘌呤为200个，复制n次后，消耗周围环境中含腺嘌呤的脱氧核苷酸3 000个，则该DNA分子已经复制了()A三次(第四代) B四次(第五代)C五次(第六代) D六次(第七代)解析：依题意，一个DNA分子中A200个，设复制n次，消耗A 3 000个，则(2n1)2003 000，所以n4。答案：B7
21、DNA分子中胸腺嘧啶的数量为M，占总碱基数的比例为q，若此DNA分子连续复制n次需要的鸟嘌呤脱氧核苷酸为()A(2n1)M BM(1/2q1)C(2n1)M(12q)/2q D(2n1)M/2nq解析：由胸腺嘧啶的数量和占总碱基数的比例可知：该DNA分子的总碱基数为M/q，因“任意两个不互补的碱基数之和占总碱基数的一半”，故该DNA分子中鸟嘌呤的数量M/2qMM(1/2q1)个；DNA分子复制n次，新增DNA分子的数量2n1个，故该DNA分子复制n次需要消耗的鸟嘌呤脱氧核苷酸数(2n1)M(1/2q1)(2n1)M(12q)/2q个。答案：C答案：C10(2013北京东城模拟)将含有两对同源染
22、色体且DNA分子都已用32P标记的一个精原细胞，放在不含32P的普通培养液中进行减数分裂。下列有关叙述正确的是()A初级精母细胞中，每条染色体中有一条单体含有32PB初级精母细胞中，半数的染色体中一条单体含有32PC某个时期的次级精母细胞中，半数的染色体含有32PD此细胞产生的4个精子中所有的染色体都含有32P解析：DNA分子的复制是半保留复制，因此初级精母细胞中，每条染色体中，每一条染色单体都含有32P。次级精母细胞中的每一条染色体都含有32P。此细胞产生的4个精子中所有的染色体都含有32P。答案：D11下列有关计算中，错误的是()A用32P标记的噬菌体在未标记的大肠杆菌内增殖3代，具有放射
23、性的噬菌体占总数为1/4B某DNA片段有300个碱基对，其中一条链上AT比例为35%，则第三次复制该DNA片段时，需要780个胞嘧啶脱氧核苷酸C若某蛋白质分子中含有120个氨基酸，则控制合成该蛋白质的基因中至少有720个碱基D用15N标记的细胞(含8条染色体)在含14N的培养基中培养，第二次分裂中期和后期含15N的染色体数分别是8和16解析：复制3次，含32P的噬菌体占2/81/4；该片段中CG195，第3次复制需C195231780；基因中碱基数至少是蛋白质中氨基酸数的6倍；含15N的为亲代DNA分子的链，细胞一次分裂后，所有染色体(DNA)都含有15N，而细胞第二次分裂时，只有一半的DNA
24、分子含有15N，即细胞第二次分裂中期含15N的染色体8条，第二次分裂后期染色单体分开后，含15N的染色体仍然为8条。答案：DA由图2所示的基因型可以推知：该生物体肯定不能合成黑色素B若b1链的(ATC)/b2链的(ATG)0.3，则b2为RNA链C若图2中的2个b基因都突变为B，则该生物体可以合成物质乙D图2所示的生物体中肯定存在含有4个b基因的某细胞解析：图2所示的只是该生物的部分基因和染色体的关系，所以不能判断该生物是否能合成黑色素，A项错误；b2链含碱基T，所以b2链不是RNA链；如果图2中的2个b基因都突变成B，则据图3可以判断该生物体不能合成物质乙；图2所示的生物体中进行分裂的某时期
25、的细胞中肯定存在4个b基因，D项正确。答案：D二、非选择题(3)相反(4)细胞核、线粒体和叶绿体有丝分裂后期、减数第二次分裂后期(5)14如图为真核生物DNA的结构(图甲)及发生的生理过程(图乙)，请据图回答问题：(1)图甲为DNA的结构示意图，其基本骨架由_和_(填序号)交替排列构成，为_。(2)图乙为_过程，发生的时期为_。从图示可看出，该过程是从_起点开始复制的，从而_复制速率；图中所示的酶为_酶，作用于图甲中的_(填序号)。(3)5BrU(5溴尿嘧啶)既可以与A配对，又可以与C配对。将一个正常的具有分裂能力的细胞，接种到含有A、G、C、T、5BrU五种核苷酸的适宜培养基上，至少需要经过
26、_次复制后，才能实现细胞中某DNA分子某位点上碱基对从TA到CG的替换。解析：(1)在DNA的结构中，磷酸和脱氧核糖交替排列构成DNA的基本骨架，为磷酸，为脱氧核糖，为胞嘧啶，三者构成胞嘧啶脱氧核苷酸。(2)图乙为DNA的复制过程，主要在细胞核中进行，在线粒体和叶绿体中也存在该过程，其发生在有丝分裂间期和减数分裂前的间期；从图中可以看出，DNA复制是边解旋边复制的，且从多个起点开始，这种复制方式提高了复制的速率；图中的酶为DNA解旋酶，作用于氢键，即图甲中的。(3)用B表示5溴尿嘧啶，过程如下：答案：(1)胞嘧啶脱氧核苷酸(2)DNA复制有丝分裂间期和减数分裂前的间期多个提高DNA解旋(3)315科学家在研究DNA分子复制方式时进行了如下的实验研究(已知培养用的细菌大约每20 min分裂一次，产生子代，实验结果见相关图示)：实验一：实验二：实验三：(1)实验一、实验二的作用是_。(2)从结果C、D看，DNA复制具有_的特点。根据这一特点，理论上结果E中含14N的DNA分子所占比例为_。(3)复制过程除需要模板DNA、脱氧核苷酸外，还需要_等条件。(4)若对结果C中的DNA分子先用解旋酶处理，然后再离心，结果为F，请在图中表示出。(5)若某次实验的结果中，结果C比以往实验结果所呈现的带略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为_。