1、第2、3、4节DNA分子的结构、DNA 的复制及基因是有遗传效应的DNA 片段沃森和克里克脱氧核苷酸腺嘌呤胞嘧啶考点一DNA 分子的结构及相关计算 考点梳理 1.DNA 双螺旋结构模型的构建者：_。2.DNA 的基本单位：_。3.结构层次C、H、O、N、P磷酸4.空间结构反向平行(1)两条脱氧核苷酸长链按_方式盘旋成双螺旋结构。碱基氢键碱基互补配对原则(2)DNA 分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；_排列在内侧。(3)DNA 两条链上的碱基通过_相连接并按照_形成碱基对；互补配对原则为：A 与T 配对，G 与 C 配对。(1)DNA 初步水解产物是4 种脱氧核苷酸，彻底
2、水解产物是磷酸、脱氧核糖和 4 种含氮碱基。(2)相邻的碱基在DNA 分子的一条单链中通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”相连接，在DNA 的双链之间通过“氢键”相连接。(3)除DNA 末端的两个脱氧核糖外，其余每个脱氧核糖都 连接着2 个磷酸。每个DNA 片段中，游离的磷酸基团有2 个。5.DNA分子的结构模式图解读图 1图 2(1)由图 1 可解读以下信息：(2)图 2 是图 1 的简化形式，其中是磷酸二酯键，是氢键。解旋酶作用于部位，限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶作用于部位。(3)综合分析，可获得以下信息：DNA 分子具有_：若一段DNA 分子由 n 个碱基对组成，每一位置都有A、T、C、G
3、四种可能性，则共有 4n种碱基排列顺序。多样性特异性稳定性DNA 分子具有_：每个 DNA 分子都有其特定的碱基排列顺序，蕴藏着特定的遗传信息。DNA分子中磷酸与脱氧核糖交替连接方式不变两条链间碱基互补配对方式不变DNA分子具有_DNA 分子结构的“五、四、三、二、一”6.双链 DNA 分子中碱基的计算规律(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%，AGTCAC1。TG(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
4、 DNA 分子中的一条链上 A1T1n%，因为 A1T2，A2T1，则在另一条链上 A2T2n%。所以在整个DNA分子中 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”。基础测评 1.下列关于 DNA 分子结构的叙述，正确的是()A.DNA 分子是以 4 种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构B.DNA 分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基C.DNA 分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对D.DNA 分子一条链上的相邻碱基通过磷酸脱氧核糖磷酸相连答案：C2.如图为 DNA 分子部分结构示意图，以下叙述正确的是()A.解旋酶可以断开键，因此 DNA
5、 的稳定性与无关B.是一个鸟嘌呤脱氧核苷酸C.DNA 连接酶可催化或键形成D.A 链、B 链的方向相反，磷酸和脱氧核糖交替连接构成基本骨架答案：D考点二 DNA 分子的复制 考点梳理 1.假说与证据半保留复制细胞核叶绿体及方法沃森和克里克的假说：半保留复制实验材料 材料：大肠杆菌方法：放射性同位素标记法结论：DNA 复制是以方式进行2.生物体中 DNA 分子复制的场所线粒体真核生物：_(主要场所)、_ _、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3.时间：发生于细胞分裂或病毒增殖时，真核生物 DNA 复制发生于_及_。4.DNA 分子的复制有丝分裂间期(1)过
6、程。减数第一次分裂前的间期解旋螺旋双链脱氧核苷酸DNA聚合酶碱基互补配对(2)结果：1 个 DNA 复制形成 2 个完全相同的 DNA。(3)特点：边解旋边复制，半保留复制。(4)意义：将遗传信息从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的连续性。巧记 DNA 分子的复制的“二、二、三、四”5.与 DNA 复制相关的计算(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
7、 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。基础测评 1.真核细胞中 DNA 复制如下图所示，下列表述错误的是()A.多起点双向复制能保证 DNA 复制在短时间内完成B.每个子代 DNA 都有一条核苷酸链来自亲代C.复制过程中氢键的破坏和形成都需要 DNA 聚合酶的催化D.DNA 分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则答案：C2.某双链DNA 分子，含有M个碱基，其
8、中胸腺嘧啶占a%，下列有关此DNA 连续复制时所需的鸟嘌呤脱氧核苷酸数量的叙述，错误的是()A.第一次复制时，需要 M(1/2a%)B.第二次复制时，需要 2M(1/2a%)C.第 n 次复制时，需要(2n2n1)M(1/2a%)D.复制 n 次，共需要 2nM(1/2a%)答案：D考向1DNA 分子的结构典例1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()A.2 和 2 个钉C.3 和 2 个钉B.2 和 3 个钉D.3 和 3 个钉解析A 与T 之间形成2 个氢键，G 与C 之间形成 3
9、 个氢 键，由此可推知A 与 T 之间最好钉两个图钉，C 与G 之间最好 钉3 个图钉。答案B考向预测1.下列有关链状 DNA 分子的结构和复制的叙述，正确的是()A.DNA 双螺旋结构使 DNA 分子具有较强的特异性B.DNA 分子一条链中相邻两个碱基通过氢键相连接C.DNA 聚合酶催化两个游离的脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键D.复制后产生的两个子代 DNA 分子共含有 4 个游离的磷酸基团解析：DNA 分子的碱基排列顺序使其具有较强的特异性，A 错误；DNA 分子两条链中碱基依据碱基互补配对原则通过氢键连接，DNA 一条链上相邻碱基通过脱氧核糖磷酸脱氧核糖相连，B 错误；DNA 聚合酶催化游
10、离的脱氧核苷酸与DNA链上的脱氧核苷酸之间的连接，C 错误；由于每个DNA 分子中 均含有2 个游离的磷酸基团，因此复制后产生的两个子代DNA分子共含有4 个游离的磷酸基团，D 正确。答案：D考向2双链 DNA 分子中碱基的计算规律典例2DNA 分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内 DNA 分子中(AT)/(GC)与(AC)/(GT)两个比值的叙述，正确的是()A.碱基序列不同的双链 DNA 分子，后一比值不同B.前一个比值越大，双链 DNA 分子的稳定性越高C.当两个比值相同时，可判断这个 DNA 分子是双链D.经半保留复制得到的 DNA 分子，后一比值等于 1解析由于双
11、链DNA 碱基 A 数目等于T 数目，G 数目等于C 数目，故(AC)/(GT)为恒值 1，A 错误；A 和 T 碱基对含2 个氢键，C 和 G 碱基对含3 个氢键，故(AT)/(GC)中，(GC)数目越多，氢键数越多，双链DNA 分子的稳定性越高，B错误；(AT)/(GC)与(AC)/(GT)两个比值相等，这个DNA分子可能是双链，也可能是单链，C 错误；经半保留复制得到 的DNA 分子是双链DNA，(AC)/(GT)1，D 正确。答案D有关碱基计算的“三步曲”第一步：注意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。第二步：画一个DNA 分子
12、模式图，并在图中标出已知和所求的碱基。第三步：根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。考向预测2.(2018 年安徽皖江联考)已知某双链 DNA 分子(非环状)的一条单链中(A C)/(T G)m，下列相关叙述中错误的是()A.该 DNA 分子中(AC)/(ACTG)0.5B.该 DNA 分子中游离的磷酸基团位于 DNA 分子的两端C.该 DNA 分子中的(AC)/(TG)1D.该 DNA 分子的特异性取决于碱基的种类及其比例解析：在双链 DNA 分子中，AT，CG，因此该 DNA分子中(AC)/(ACTG)0.5，A 正确；每个链状 DNA 分 子含有 2 个游离的磷酸基团，分别位于 DNA
13、分子的两端，B 正 确；整个 DNA 分子中，A 等于 T，G 等于 C，所以(AC)/(TG)1，C 正确；DNA 分子的特异性取决于碱基对的排列顺序，D 错误。答案：D3.(不定项)某双链 DNA 分子含有 200个碱基对，其中一条链上ATGC1234。下列关于该DNA分子的叙述，错误的是()A.共有 140 个鸟嘌呤脱氧核苷酸B.4 种碱基的比例为 ATGC3737C.若该 DNA 分子中的这些碱基随机排列，可能的排列方式共有 4200 种D.若连续复制两次，则需要 180 个游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸解析：双链DNA 分子含有200 个碱基对，说明每条链上含 有 200 个碱基，其中一条
14、链上 ATGC1234，则 该链中 A、T、G、C 分别为 20、40、60、80 个，依据碱基互 补配对原则，在该 DNA 分子中，CG140 个，AT60 个，故该DNA 分子共有140 个鸟嘌呤脱氧核苷酸，A 正确；该DNA分子中 4 种碱基的比例为 ATGC60601401403377，B 错误；因碱基数量比例已确定，故该 DNA 分子 碱基可能的排列方式小于4200 种，C 错误；若连续复制两次，则需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为(221)60180 个，D 正确。答案：BC考向3DNA 复制的过程及特点典例3(2018 年浙江卷)某研究小组进行“探究 DNA 的复制过程”的活动，结
15、果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是 14NH4Cl 或 15NH4Cl，a、b、c 表示离心管编号，条带表示大肠杆菌 DNA 离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是()A.本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术B.a 管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl 的培养液中培养的C.b 管的结果表明该管中的大肠杆菌的 DNA 都是15N14NDNAD.实验结果说明DNA 分子的复制是半保留复制的解析本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术，A正确；14N 的相对分子质量小于15N，故下沉的是在含15NH4Cl 的培养液中培养的，B 错误；b 管的结果表明该管中的大肠杆菌的DN
16、A 都是15N14NDNA，C 正确；实验结果能够说明DNA分子的复制是半保留复制的，D 正确。答案B考向预测4.某基因(14N)含有 3000个碱基，腺嘌呤占35%。若该 DNA分子以 15N 同位素标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制 3次，将全部复制产物进行密度梯度离心，得到如图甲 1 果；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到如图 2 结)果。下列有关分析正确的是(图 1图 2A.X 层全部是仅含 14N 的基因B.W 层中含 15N 标记的胞嘧啶 6300 个C.X 层中含有氢键数是 Y 层的 1/3D.W 层与 Z 层的核苷酸数之比是 14解析：X 层应全部是含14N-1
17、5N 的基因，A 错误；W 层中 含15N 标记的胞嘧啶数为 3000(1235%)262700 个，B 错误；复制得到的DNA 分子与亲代 DNA 分子的碱基序列相同，则两者的氢键数也应该是相等的，X 层有2 个DNA，Y 层 有6 个 DNA，故X 层与 Y 层的氢键数之比为13，C 正确；W 层与 Z 层的核苷酸数之比应为 31，D 错误。答案：C5.细菌在 15N 培养基中繁殖数代后，使细菌 DNA 的含氮碱基皆含有 15N，然后再移入 14N 培养基中培养，抽取亲代及子代的 DNA 经高速离心分离，下图为可能的结果，下列叙述错误的是()A.子一代 DNA 应为C.子三代 DNA 应为
18、B.子二代 DNA 应为D.亲代的 DNA 应为解析：DNA复制的特点是半保留复制，形成的子一代DNA应为，子二代 DNA 应为，子三代 DNA 应为，亲代的 DNA 应为。答案：C6.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效率解析：由图可看出，此段DNA 分子有三个复制起点，但多个复制起点并不是同时开始的。答案：A考向4DNA 复制过程中的相关计算典例4若 N 个双链 DNA 分子在第 i
19、 轮复制结束后，某一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解析N 个 DNA 分子第 i 轮复制结束后，得到的DNA 分 子数为 N2i，在此基础上复制一次得到的 DNA 分子的总数为N2i1，其中以变异的 DNA 分子为模板复制一次，得到一个 变异的 DNA 分子和一个正常的 DNA 分子，由此可推知突变位 点为 AT 碱基对的双链 DNA 分子数与总 DNA 分子数的比例1/(N2i1)。答案C巧借模式图解答与 DNA 复制
20、有关的问题学会画 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：考向预测7.(2018 年安徽黄山八校联考)用 32P标记的一个噬菌体侵染用 15N 标记的大肠杆菌，一段时间后大肠杆菌裂解释放出 100个子代噬菌体。下列有关叙述不正确的是()A.所有子代噬菌体的蛋白质外壳中都含 15NB.所有子代噬菌体的核酸中都含 15NC.含 32P 的子代噬菌体占所有子代噬菌体的 1/50D.所有子代噬菌体只含 15N 不含 32P解析：噬菌体增殖的模板是由噬菌体自身提供的，细菌提 供了原料、酶、场所等，所以所有子代噬菌体的蛋白质外壳中 都含15N，A 正确；核酸的组成元素有 C
21、、H、O、N、P，且原 料都来自细菌，所以所有子代噬菌体的核酸中都含15N，B 正确；由于释放出的100 个子代噬菌体中，含32P 的有 2 个，所以含32P 的子代噬菌体占所有子代噬菌体的 1/50，C 正确；所有子代噬菌体都含15N，只有 2 个子代噬菌体含32P，D 错误。答案：D8.5-BrU(5-溴尿嘧啶)既可以与 A 配对，又可以与 C 配对。将一个正常的有分裂能力的细胞，接种到含有 A、G、C、T、5-BrU 五种核苷酸的适宜培养基上，至少需要经过几次复制后，才能实现细胞中某 DNA 分子某位点上碱基对从 TA 到 GC的替换()A.2 次B.3 次C.4 次D.5 次解析：设B
22、 代表5-BrU，第 1 次复制可实现 AB，第2次复制可实现BC，第 3 次复制可实现 CG，即至少经过3次复制后，可以实现碱基对从 TA 到 GC 的替换。答案：B考向5DNA 复制与细胞分裂综合考查典例5(2016年新课标卷)某种物质可插入 DNA 分子两条链的碱基对之间，使 DNA 双链不能解开。若在细胞正常生长)的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述错误的是(A.随后细胞中的 DNA 复制发生障碍B.随后细胞中的 RNA 转录发生障碍C.该物质可将细胞周期阻断在分裂中期D.可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用解析该物质可插入DNA 分子两条链的碱基对之间，使 DNA 双链不能解开，
23、说明该物质会阻碍DNA 分子的解旋，因 此会阻碍DNA 分子的复制、转录和抑制细胞增殖，A、B、D均正确；因DNA分子的复制发生在间期，所以该物质可将细胞 周期阻断在分裂间期，C 错误。答案C考向预测9.(不定项)将染色体上全部 DNA 分子双链经 32P 标记的雄性哺乳动物细胞(染色体数为 20)置于不含 32P的培养基中培养。下列推断中，正确的是()A.若减数分裂结束，则产生的子细胞中有 5 对同源染色体，每条都含 32PB.若进行一次有丝分裂结束，则产生的子细胞中含 20 条染色体，其中每条含 32PC.若进行减数分裂，则每个减后期细胞中均含 2 个 Y 染色体且都含 32PD.若进行一
24、次有丝分裂，则分裂中期细胞的染色体上共有40 个 DNA 分子且都含 32P解析：DNA复制的特点是半保留复制，复制一次，则子代DNA都是其中一条链含32P，另一条链不含32P；若减数分裂结 束，则产生的子细胞中有10 条不成对的染色体，每条都含32P，A 错误；若完成一次有丝分裂，则产生的子细胞中含20 条染色 体，每一条都含32P，B 正确；若进行减数分裂，则每个减后 期细胞中含2 个Y 染色体或2 个 X 染色体，且都含32P，C 错 误；若进行一次有丝分裂，则分裂中期细胞的染色体上共有40个 DNA 分子且都含32P，D正确。答案：BD10.将全部 DNA 分子双链经 32P 标记的雄
25、性动物细胞(染色体数为 2N)置于不含 32P 的培养基中培养。经过连续 3 次细胞分裂后产生 8 个子细胞，检测子细胞中的情况。下列推断正确的是()A.若只进行有丝分裂，则含 32P 染色体的子细胞比例一定为 1/2B.若进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂，则含 32P 染色体的子细胞比例至少占 1/2C.若子细胞中都含 32P，则一定进行有丝分裂D.若子细胞中的染色体都不含 32P，则一定进行减数分裂解析：若进行有丝分裂，第一次有丝分裂后，子细胞中每 条染色体都含有标记，当细胞处于第二次分裂后期时，染色单 体随机分开，具有 32P 标记的染色体也随机进入 2 个细胞，所 以经过连续两次细胞分裂后产生的 4 个子细胞中含 32P 染色体 的子细胞有 2 个或 3 个或 4 个，依此类推，第3 次有丝分裂产 生的子细胞中，含 32P 的子细胞比例不一定为1/2，A 错误；若 该生物只有一对染色体，其进行一次有丝分裂再进行一次减数 分裂，共产生 8 个细胞，含 32P 染色体的子细胞占 1/2，若该生物有两对染色体，则占的比例会更高，B 正确；若该生物含有 多对染色体，则不管是有丝分裂还是减数分裂，子细胞都有可 能含放射性，C 错误；D 选项所述的情况不可能出现，D 错误。答案：B