1、二、DNA分子的结构和复制一、DNA分子结构及其特性1DNA分子结构层次2DNA分子的特性(1)性；(2)特异性：取决于特定的；(3)多样性：组成DNA分子的碱基对的不同。二、DNA分子的复制1概念：以为模板，合成子代DNA分子的过程。2时间：有丝分裂和减数第一次分裂。数量、比例和排列顺序稳定碱基排列顺序亲代DNA分子间期间期两条母链四种脱氧核苷酸解旋酶DNA聚合酶5方式：。6特点：。7意义：使从亲代传给子代保持了遗传信息的性。半保留复制边解旋边复制遗传信息连续聚合1同源染色体上的DNA分子之间一般不同的是 ()A碱基序列 B碱基种类C(AG)/(TC)的比值D碱基互补配对方式解析：在DNA分
2、子中，AT，GC，所以在所有的双链DNA分子中(AG)/(TC)均为1。DNA的碱基种类都为上述四种，都遵循碱基互补配对原则。因为存在等位基因，所以碱基序列并不完全相同。答案：A2.如图为核苷酸链结构图，下列表述不正确的是 ()A能构成一个完整核苷酸的是图中的a和b B图中与每个五碳糖直接相连的磷酸有1个 C各核苷酸之间是通过化学键连接起来的D若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基是T.解析：每一分子核苷酸由一分子的磷酸，一分子五碳糖，一分子含氮碱基构成，图中只有a能构成一个完整的核苷酸，b的磷酸和五碳糖，不是直接相连的，而是通过磷酸二酯键相连，因为b的磷酸属于下一个核苷酸，所以通过
3、磷酸二酯键可以把各核苷酸连接起来。答案：A3DNA分子片段复制的情况如下图所示，图中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链的片段。如果没有发生变异，下列说法错误的是()Ab和c的碱基序列可以互补Ba和c的碱基序列可以互补Ca中(AT)/(GC)的比值与b中(AT)/(GC)的比值相同Da中(AG)/(TC)的比值与d中(AG)/(TC)的比值一般不相同解析：根据DNA半保留复制的特点，可以判断出，图中的a和d、b碱基互补，d和a、c碱基互补，a和c、b和d的碱基序列均相同。答案：B4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，其结果可能是
4、()A含有14N的DNA占7/8 B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1/16 D子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是23解析：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%；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，；在子代DNA分子中嘌呤与嘧啶之比是11。答案：B5.(2011中山调研)右图表示DNA复制过程，abc表示哺乳动物的DNA分子复制片段，图中黑影表示复制起点，“”表示时间顺序。下列有关叙述不正确的是().ADNA多起点复制，缩短
5、了复制所需要的时间BDNA经半保留复制所形成的两条子链的方向相反CDNA经半保留复制所形成的两条子链的碱基序列相同D多起点复制所产生的DNA片段需要DNA连接酶参与“缝合”解析：DNA经半保留复制所形成的两条子链的碱基序列具互补关系，而不是“相同”。答案：C6如图为真核细胞DNA复制过程模式图，请根据图示过程，回答问题：(1)由图示得知，1个DNA分子复制出乙、丙2个DNA分子，其方式是_。(2)DNA解旋酶能使双链DNA解开，需要细胞提供_。除了图中所示酶外，丙DNA分子的合成还需要_酶。(3)细胞中DNA复制的场所_；在复制完成后，乙、丙分开的时期为_。(4)若一个卵原细胞的一条染色体上的
6、珠蛋白基因在复制时一条脱氧核苷酸链中一个A替换成T，则由该卵原细胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是_。解析：(1)DNA复制方式是半保留复制。(2)复制过程中需要ATP。需要的酶是解旋酶(若是人工合成可以不要，但须加热)、DNA聚合酶、DNA连接酶。(3)动物细胞中DNA复制，主要在细胞核和线粒体，植物还包括叶绿体。两个DNA随着姐妹染色单体的分离而分离，所以两个子代DNA分开是在着丝点分裂的时候，也就是有丝分裂后期、减数第二次分裂后期。(4)一个卵原细胞分裂产生四个子细胞只有一个是卵细胞，所以只有1/4。答案：(1)半保留复制(2)能量(ATP)DNA连接(3)细胞核、线粒体和叶绿体 有丝
7、分裂后期、减数第二次分裂后期(4)1/4考点一DNA分子的结构及特点命题解读 本考点内容包括DNA分子的化学组成、空间结构及特点，其中关于DNA分子双螺旋结构、碱基互补配对原则及相关计算，DNA分子多样性、特异性，在近年高考中考查频率相对较高，题型多为选择题。示例1(2011西城抽样测试)右图表示DNA分子结构的片段，下列有关叙述正确的是 ()A双螺旋结构使DNA分子具有较强的特异性B每个碱基分子上连接着一个磷酸和一个脱氧核糖C结构的排列顺序代表了一定的遗传信息D限制性核酸内切酶可以切割的化学键解析DNA分子是规则的双螺旋结构，这样比较稳定。碱基与磷酸基团不相连。限制性核酸内切酶切割的是磷酸二
8、酯键，而不是氢键。答案C1DNA结构的“五、四、三、二、一”记忆五种元素：C、H、O、N、P；四种碱基：A、G、C、T，相应地有四种脱氧核苷酸；三种小分子：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基；二条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸链；一种螺旋：规则的双螺旋结构。2DNA分子的特性(1)稳定性：DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变；每个DNA分子具有稳定的双螺旋结构，将易分解的含氮碱基排列在内侧。(2)多样性：组成DNA的碱基对的排列方式是多种多样的，具有n个碱基对DNA分子的排列方式有4n种。(3)特异性：每种DNA有区别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。3碱基互补配对原
9、则的计算规律整合规律1：DNA双链中的两条互补链的碱基相等，任意两个不互补的碱基之和恒等，占碱基总数的50%，即AGTCACTG。规律2：DNA双链中，一条单链的(AG)/(TC)的值与另一条互补链的(AG)/(TC)的值互为倒数关系。规律3：DNA的双链中，一条单链的(AT)/(GC)的值与另一条互补链的(AT)/(GC)的值是相等的，也与整个DNA分子中的(AT)/(GC)的值相等，且与该DNA分子的任意一条链为模板，转录出来的RNA链中(AU)/(GC)的值相等。1(2011丰台模拟)关于DNA分子的说法正确的是()A脱氧核苷酸的排列，构成了DNA分子的基本骨架BDNA分子的特异性表现在
10、四种脱氧核苷酸的比例C若DNA分子中A有P个，占全部碱基的n/m，则G的个数为P(m/2n1)个D把DNA分子放在含15N的培养液中复制两代，子代中含15N的DNA分子占3/4解析：脱氧核苷酸的排列顺序代表的是遗传信息；磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成了DNA分子的基本骨架。DNA分子的特异性表现在不同生物有特定的脱氧核苷酸的排列顺序。把DNA分子放在含15N的培养液中复制两代，子代DNA分子全部含15N。答案：C2下图为真核细胞内某基因结构示意图，共有1 000对脱氧核苷酸组成，其中碱基A占20%。下列说法正确的是()A该基因一定存在于细胞核内染色体DNA上B该基因的一条脱氧核苷酸链
11、中(CG)/(AT)为32CDNA解旋酶只作用于部位，限制性内切酶只作用于部位D该基因复制3次，则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸2 800个解析：真核细胞的线粒体或叶绿体中也有少量DNA；DNA解旋酶和限制性内切酶的作用部位分别为部位和部位；该DNA中G的个数为2 00030%600个，复制3次后8个DNA中共有G 4 800个，减去亲代DNA中G的个数，得出共需要G 4200个。答案：B考点二DNA分子的复制命题解读 本考点内容主要包括DNA分子的复制过程、特点、方式等，与以往单纯考查DNA分子结构与复制知识不同，近年高考常将DNA复制与有丝分裂、减数分裂相结合，特别是结合同位素标记以实验探究的
12、方式考查DNA复制方式题出现频率较高，题目既可为选择题，又可以是非选择题。示例2(2010山东高考)蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是 ()A每条染色体的两条单体都被标记B每条染色体中都只有一条单体被标记C只有半数的染色体中一条单体被标记D每条染色体的两条单体都不被标记解析 DNA复制是半保留复制，蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷(3HT)培养基中完成一个细胞周期，每一个DNA分子都有一条脱氧核苷酸链含3HT，然后在不含放射性标记的培养液中培养至中期，每个DNA分子复制的两个
13、DNA分子存在于同一染色体的两条姐妹染色单体上，其中一个DNA分子的一条链含3HT，如下图：答案BDNA分子复制过程中的相关数量关系若取一个全部N原子被15N标记的DNA分子(0代)，转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代，其结果分析如下：(1)子代DNA分子中，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)无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个，占总数比例为2/2n。(3)子代DNA分子的链中：总链数2n22n1条。含15N 的链始终是2条，占总数比例2/2n11/2n。做题时，应看准是“DNA分子数”还是“链数”。(4)若一亲代DNA分
14、子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸m(2n1)个，进行第n代复制，需消耗该游离脱氧核苷酸数为m2n1。3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5次。下列有关判断错误的是 ()A含有15N的DNA分子有两个B只含有14N的DNA分子占15/16 C复制过程中共需腺嘌呤脱氧核苷酸320个D复制第5次时需腺嘌呤脱氧核苷酸640个答案：C4如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述错误的是()A由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制B解旋酶能使双链DNA解开，但需要消耗ATPC从图中
15、可以看出合成两条子链的方向是相反的DDNA在复制过程中是先进行解旋，后半保留复制解析：DNA分子的复制是边解旋边复制。答案：D示例DNA分子双螺旋结构模型提出之后，人们又去探究DNA是如何传递遗传信息的。当时推测可能有如图A所示的三种方式。1958年，Meslson和Stahl用密度梯度离心的方法，追踪由15N标记的DNA亲本链的去向，实验过程是：在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14NDNA(对照)，在氮源为15NDNA的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA均为15NDNA(亲代)，将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代(子代和子代)后离心得到如图B所示的结
16、果。请依据上述材料回答问题：(1)如果与对照相比，子代离心后能分辨出轻和重两条密度带，则说明DNA传递遗传信息的方式是_。如果子代离心后只有1条中等密度带，则可以排除DNA传递遗传信息的方式是_。如果子代离心后只有1条中等密度带，再继续做子代的DNA密度鉴定：若子代离心后能分出中、轻两条密度带，则可以确定DNA传递遗传信息的方式是_。若子代离心后不能分出中、轻两条密度带，则可以确定DNA传递遗传信息的方式有_的可能。(2)他们观测的实验数据如下：世代实验对照亲代1.7241.710子代1.7171.710子代(1/2)1.717，(1/2)1.7101.710子代(1/4)1.717，(3/4
17、)1.7101.710梯度离心DNA浮力密度(g/mL)表分析实验数据可知：实验结果与当初推测的DNA三种可能复制方式中的_方式相吻合。解析(1)从题意中子代离心后能分辨出轻(就是两条链都是14N)和重(就是两条链都是15N)两条密度带，得出是全保留复制。如果子代离心后只有1条中等密度带肯定不可能是全保留复制可能是半保留或分散复制。若子代离心后可以分出中、轻两条密度带则第二次复制为半保留复制，会有1/2中，1/2轻；若是全保留复制会有1/4重；若是分散复制只能是一样重。(2)从题意子代一样重，子代1/2中、1/2轻，子代是1/4中、3/4轻，可推断DNA的复制方式为半保留复制。答案(1)全保留
18、复制 全保留复制 半保留复制 分散复制(2)半保留复制1概念用同位素标记化合物，让它们一起运动、转移，再用探测仪器进行追踪，可以探究化学反应的详细过程的方法。2应用用来研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向等，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。3应用实例(1)标记某元素，追踪其转移途径 用18O标记H218O，光合作用只产生18O2；再用18O标记C18O2，光合作用只产生O2；证明光合作用产生的氧气中的氧原子全部来自于H2O，而不来自CO2。用14C标记14CO2，研究光合作用过程中碳的同化途径。(2)标记特征元素，探究化合物的作用用32P、35S标记噬菌体，研
19、究DNA是生物的遗传物质。(3)标记特征化合物，探究详细生理过程，研究生物学原理 用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程。用3H标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸，研究有丝分裂过程中染色体的变化规律。用15N标记DNA，证明了DNA复制的特点是半保留复制。1(2010上海高考)细胞内某一DNA片段中有30%的碱基为A，则该片段中 ()AG的含量为30%BU的含量为30%C嘌呤含量为50%D嘧啶含量为40%解析：因在DNA分子中AT和GC，故AG50%，即嘌呤含量为50%。答案：C2(2009广东高考)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
20、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链的基本骨架解析：DNA分子的基本组成单位是四种脱氧核苷酸；DNA分子双链间碱基对靠氢键相连；DNA分子中碱基和磷酸均与脱氧核糖相连；DNA分子双螺旋结构基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交互排列构成的。答案：AD3.(2009江苏高考)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速率解析：由图可看出：DNA分子复制有多个复制起始点，且边解旋边双向复制，此过
21、程需要解旋酶的参与，这种多起点复制可提高复制速率。同时由不同复制起点复制出的DNA片段长度不同可知：DNA分子的每个复制起点并不是同时开始复制的。答案：A4(2010北京高考)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繁殖代数多代多代一代两代组别1组2组3组4组培养产物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
22、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_，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”应为两个单链均被15N标记，“轻带”为两个单链均被14N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)312 半保留复制(3)B 半保留 不能 没有变化 轻 15N注：点击以上图片进入“课时跟踪检测”
