1、第2、3、4节DNA分子的结构DNA的复制基因是有遗传效应的DNA片段一、DNA分子的结构1.基本单位_；_；_；_。磷酸脱氧核糖碱基脱氧核苷酸2.平面结构基本骨架：_交替连接而成的反向平行长链_ 遵循_原则3.空间结构规则的_结构。A=_(或_=A)_C(或C_)TTGG磷酸、脱氧核糖碱基对碱基互补配对双螺旋二、DNA分子的复制1.概念以_为模板，合成子代DNA的过程。2.时间_。3.条件亲代DNA有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期模板：_原料：细胞中_能量：_酶：解旋酶、_等DNA分子的两条链游离的4种脱氧核苷酸ATPDNA聚合酶4.基础DNA规则的双螺旋结构和严格遵循_原则。5.过程D
2、NA 两条母链形成子链新DNA分子。6.方式_。7.特点_。8.意义使_从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。碱基互补配对_酶解旋_酶DNA聚合半保留复制边解旋边复制遗传信息三、基因是有遗传效应的DNA片段dcba1.据图分析得出(1)基因与染色体的关系是：基因在染色体上呈_排列。(2)染色体由DNA和蛋白质构成。一个DNA上有_个基因。构成基因的碱基数_(填“大于”或“小于”或“等于”)DNA分子的碱基总数。(3)基因的本质是有_的DNA片段。遗传信息蕴藏在_的排列顺序之中。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.脱氧核苷酸线性许多小于遗传效应4种碱基
3、1.(2012江苏T2C)沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数。()【分析】沃森和克里克在提出DNA双螺旋结构时的依据是A和T的含量总是相等，G和C的含量也相等。2.构成基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相等。()【分析】基因是具有遗传效应的DNA片段，DNA中还含有非基因片段，无论基因片段还是非基因片段均是由碱基组成的，因此，DNA分子中的碱基总数多于基因中的碱基总数。3.(2010广东T4C)DNA复制就是基因表达的过程。()【分析】DNA复制是以亲代DNA为模板，合成子代DNA的过程，而基因表达是指基因指导蛋白质合成的过程。4.DNA的复制有可能出现“差错”。()【分
4、析】在DNA复制过程中，脱氧核苷酸序列具有相对稳定性，但也可能发生差错，即发生碱基对的增添、缺失和替换基因突变。这种稳定性与可变性的统一，是生物遗传和变异的物质基础和根本原因。5.DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的两条子链形成新的DNA双链。()【分析】DNA分子的复制方式为半保留复制，是边解旋边复制，所以子代DNA分子中包含一条母链和一条子链。考点 一DNA分子的结构1.DNA分子的组成2.DNA分子的结构(1)氢键：配对的碱基间形成碱基对，通过氢键相连，可用DNA解旋酶断裂，也可用高温断裂。(2)磷酸二酯键：连接磷酸和相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖的化学键，可用限制酶切断，可用DNA连接酶
5、或DNA聚合酶连接。(3)每个DNA片段中有2个游离的磷酸基团，而且在整个DNA分子中磷酸、脱氧核糖和含氮碱基三者的数目相等。3.DNA分子的结构特点(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。(2)多样性：DNA分子中碱基的排列顺序多种多样。(3)特异性：每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。【高考警示】(1)DNA的水解产物根据水解程度的不同而不同，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和四种含氮碱基，初步水解产物是四种脱氧核苷酸。(2)案例：在DNA分子的一条单链中，相邻的碱基A与T通过什么连接？正确答案：-脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖-错误答案：
6、氢键。分析：受思维定式的影响，未注意“一条单链中，相邻的碱基A与T”，看到A与T的连接就认为是氢键，实际上DNA分子两条单链上的碱基A与T通过氢键连接，一条单链中相邻的碱基A与T通过“-脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖-”连接。【典例1】(2013济南模拟)下图为DNA分子部分结构示意图，以下叙述正确的是()A.DNA的稳定性与有关，生物体内DNA解旋酶、RNA聚合酶、DNA聚合酶、逆转录酶等可以断开B.是一个胞嘧啶脱氧核苷酸C.DNA连接酶可催化或键形成D.A链、B链的方向相反，骨架是磷酸和脱氧核糖【解析】选D。结构图中分别表示磷酸、脱氧核糖、胞嘧啶。磷酸和脱氧核糖的相间排列构成了DNA分子的基本骨
7、架，A链、B链方向相反。图中不是同一个脱氧核苷酸分子的组成成分，其中是上面一个脱氧核苷酸的组成成分。是氢键，生物体内的解旋酶可将其断开，但RNA聚合酶和DNA聚合酶及逆转录酶分别将核糖核苷酸、脱氧核苷酸、脱氧核苷酸连接成核苷酸链。【互动探究】(1)DNA复制时需要的酶至少有哪两种？提示：解旋酶和DNA聚合酶。解旋酶使双链DNA解旋，DNA聚合酶使脱氧核苷酸连接在一起。(2)DNA分子的特异性由什么决定？提示：碱基的排列顺序。碱基的排列顺序代表遗传信息。考点 二 DNA的复制1.DNA分子的复制(以真核细胞为例)2.DNA复制的有关计算DNA复制为半保留复制，若将亲代DNA分子复制n代，其结果分
8、析如下：(1)子代DNA分子数为2n个。含有亲代链的DNA分子数为2个。不含亲代链的DNA分子数为(2n-2)个。含子代链的DNA有2n个。(2)子代脱氧核苷酸链数为2n+1条。亲代脱氧核苷酸链数为2条。新合成的脱氧核苷酸链数为(2n+1-2)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，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m(2n-1)个。第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m2n-1个。【思维拓展】(1)生物体中DNA分子复制的场所：凡是细胞内有DNA的地方均可复制，总结如下：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(如质粒的复制)DNA病毒：
9、宿主细胞内(2)外界条件对DNA复制的影响：因为在DNA复制的过程中需要酶的催化作用和ATP供能，所以凡是影响酶活性和影响细胞呼吸的因素都会影响DNA的复制。【典例2】(2013宿州模拟)如图为真核细胞DNA复制过程模式图，下列分析错误的是()A.酶能使DNA双链的配对碱基之间的氢键断开B.图中可体现出边解旋边复制及半保留复制的特点C.在复制完成后，甲、乙可在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期分开D.若该DNA分子中复制前有1 000个碱基对，其中A 200个，则图示过程完成共需原料C 300个【解析】选D。酶是解旋酶，能使DNA双链的配对碱基之间的氢键断开；图中可体现出边解旋边复制及半保留复制
10、的特点；在复制完成后，甲、乙两个DNA分子可在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期随着丝点的分裂而分开；若该DNA分子中复制前有1 000个碱基对，其中A有 200个，则C有800个，因此图示过程完成共需原料C 800个。【变式训练】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。其结果不可能的是()A.含有15N的DNA分子占1/8B.含有14N的DNA分子占7/8C.消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个D.产生了16个DNA分子【解析】选B。由于DNA的复制为半保留复制，经过4次复制形成16个DNA分子，有2个DNA分子中一条链含有1
11、5N，另一条链含有14N，其余14个DNA分子两条链全部含有14N。该DNA分子中含有胞嘧啶60个，由此计算出含有鸟嘌呤60个，腺嘌呤和胸腺嘧啶各有40个，复制4次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40(24-1)=600个。染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系1.四者关系图2.四者关系分析【备选典例】分析图示，回答下列问题：(1)图中B是_，F是_，G是_。(2)1个A与C有两种比例关系：_和_；每个C含有_个D，每个D中可以有_个E。(3)D与A的位置关系是_。(4)从分子水平看，D与C的关系是_。(5)C的基本组成单位是图中的_。D的主要载体是图中的_。(6)在E构成的链中间，与1分子G相连
12、接的有_分子的F和_分子的H。(7)遗传信息是D中_的排列顺序。(8)生物的性状遗传主要通过A上的_传递给后代，实际上是通过_的排列顺序来传递遗传信息的。【解析】(1)由于染色体主要是由DNA和蛋白质组成的，因此由题干分析知B是蛋白质，F是含氮碱基，G是脱氧核糖。(2)DNA未复制时，1条染色体上有1个DNA分子，DNA复制后，着丝点分裂前，1条染色体上有2个DNA分子，所以1个A与C有11和12两种比例关系；每个C含有很多个基因，每个D中可以有成百上千个E。(3)D与A的位置关系是D(基因)在A(染色体)上呈线性排列。(4)从分子水平看，D与C的关系是D(基因)是有遗传效应的C(DNA)的片
13、段。(5)C的基本组成单位是图中的E(或脱氧核苷酸)。D的主要载体是图中的A(或染色体)。(6)在E构成的链中间，与1分子G相连接的有1分子的F和2分子的H。(7)遗传信息是D中E(或脱氧核苷酸或F或碱基或碱基对)的排列顺序。(8)生物的性状遗传主要通过A上的D(或基因)传递给后代，实际上是通过脱氧核苷酸的排列顺序来传递遗传信息的。答案：(1)蛋白质含氮碱基脱氧核糖(2)11 12 很多成百上千(3)D在A上呈线性排列(4)D是有遗传效应的C的片段(5)E(或脱氧核苷酸)A(或染色体)(6)1 2(7)E(或脱氧核苷酸或F或碱基或碱基对)(8)D(或基因)脱氧核苷酸【变式训练】下列关于染色体、
14、DNA、基因三者之间关系的叙述中，不正确的是()A.DNA主要存在于染色体上B.基因在DNA分子上C.一条染色体就是一个DNA分子D.一个DNA分子上有很多个基因【解析】选C。染色体包括DNA和蛋白质，但DNA也存在于线粒体和叶绿体中，因此DNA主要存在于染色体上，但一条染色体不是一个DNA分子；一个DNA上有许许多多个基因，基因是有遗传效应的DNA片段。DNA分子中碱基的计算方法【典例】从某生物组织中提取DNA进行分析，其中鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46%，又知该DNA分子的一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤，24%是胞嘧啶，则与H链相对应的另一条链中，腺嘌呤、胞嘧啶分别占该链全
15、部碱基数的()A.26%、22%B.24%、28%C.14%、11%D.11%、14%【解析】选A。由题干可获取的主要信息有：DNA双链中G=C=23%；H链中A占28%，C占24%。解答本题首先求出各类碱基占全部碱基的比例，然后利用关系式=A%计算并做出判断。由DNA分子中G与C之和占全部碱基的46%，可知DNA分子中A与T之和占全部碱基的54%，则在DNA分子双链中A=T=27%，G=C=23%，H链中A占28%，C占24%，则与H链相对应的另一条链中，A占227%28%=26%，C占223%24%=22%。【方法归纳】根据A=T，G=C，图示如下：链AGCTTCCm链TCGAAGGm则：
16、(1)A=TT=AG=CC=G(A+T)=(A+T)=(A+T)双链(G+C)=(G+C)=(G+C)双链简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。(2)(3)设=n，则且以链为模板合成的RNA中。简记为“DNA两互补链中，不配对的两碱基之和的比值乘积为1”。(4)在一个双链DNA分子中，某碱基占碱基总数的百分数等于每条链中该碱基所占比例的平均值。即【易错提醒】上述所涉及的关系是针对双链DNA而言的，单链DNA无上述关系。【变式训练】已知某双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总
17、数的()A.34%和16%B.34%和18%C.16%和34%D.32%和18%【解析】选A。设该DNA分子的两条链分别为1链和2链，双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，则A+T占66%，又因为双链DNA分子中，互补配对的两种碱基之和占整个DNA分子比例和每条链中的比例相同，因此A1+T1=66%，G1+C1=34%，又因为T1与C1分别占该链碱基总数的32%和18%，则A1=66%-32%=34%；G1=34%-18%=16%，根据DNA分子的碱基互补配对关系，所以T2=A1=34%，C2=G1=16%。1.1953年，沃森和克里克建立了DNA分子的结构模型。关于DNA分子双
18、螺旋结构的特点，叙述错误的是()A.DNA分子由两条反向平行的链组成B.脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧C.碱基对构成DNA分子的基本骨架D.两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对【解析】选C。DNA的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替排列构成的。2.关于DNA分子结构的叙述，不正确的是()A.每个DNA分子一般都含有四种脱氧核苷酸B.每个DNA分子中的碱基、磷酸、脱氧核苷酸、脱氧核糖的数目是相等的C.每个脱氧核糖上均连着一个磷酸和一个碱基D.双链DNA分子中的一段，如果有40个腺嘌呤，就一定同时含有40个胸腺嘧啶【解析】选C。DNA分子的结构单位是脱氧核苷酸，在形成DNA分子时，相邻的脱氧核苷酸之
19、间的磷酸和脱氧核糖之间形成了磷酸二酯键，因此，除DNA分子中处于两端的脱氧核糖之外，其余脱氧核糖均连接有两个磷酸。3.某DNA分子片段中，胞嘧啶有240个，占全部碱基的30%，则该片段中腺嘌呤有()A.240个B.160个C.800个D.48个【解析】选B。在DNA分子中，由于遵循碱基互补配对原则，即A=T，G=C，故当胞嘧啶有240个，占全部碱基的30%时，此片段的全部碱基数为24030%=800个，腺嘌呤和胸腺嘧啶各占20%，通过计算可求得其分别有160个。4.用15N标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基中连续繁殖4代，a、b、c为3种DNA分子，a只含15N，b同时含14N
20、和15N，c只含14N，则如图所示这三种DNA分子的比例正确的是()【解析】选D。假设亲代DNA分子为n个，则繁殖4代后，DNA分子总数为16n，其中，只含15N的DNA分子为0个，同时含14N和15N的DNA分子为2n个，只含14N的DNA分子有14n个，则它们呈现的比例如D图所示。5.(2013合肥模拟)如图是DNA复制的有关图示。ABC表示大肠杆菌的DNA复制片段，DF表示哺乳动物的DNA分子复制片段。图中黑点表示复制起点，“”表示复制方向，“”表示时间顺序。请回答有关复制的一些问题：(1)C与A、F与D相同，C、F之所以能被如此准确地复制出来，是因为DNA分子独特的_可以为复制提供精确
21、的模板；通过_可以保证复制能够准确无误地进行。(2)DNA分子复制的时期是_，复制需要的基本条件是_。(3)AF均有以下特点：延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA分子的复制是_。(4)DNA分子的复制方式是半保留复制，这种复制方式已在1958年被科学家运用_技术得到证实。(5)据图分析，哺乳动物DNA分子的复制速度大于大肠杆菌，原因是_。【解析】(1)因为DNA分子独特的双螺旋结构，可以为复制提供精确的模板；通过严格的碱基互补配对(原则)，可以保证复制能够准确无误地进行。因此C、F才能被准确地复制出来。(2)DNA分子复制的时期是有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，复制需要的基本条件是模板、
22、原料、能量、酶。(3)DNA复制时，解旋酶破坏氢键，打开双链，然后合成子链，形成新DNA片段，接着解旋酶又继续发挥作用，所以DNA是边解旋边复制。(4)DNA分子的复制方式是半保留复制，这种复制方式已在1958年被科学家运用(放射性)同位素示踪技术得到证实。(5)由图可知，大肠杆菌的DNA复制为单起点双向复制，而哺乳动物的DNA复制为多起点双向复制。答案：(1)双螺旋结构碱基互补配对(原则)(2)有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期模板、原料、能量、酶(3)边解旋边复制(4)(放射性)同位素示踪(5)大肠杆菌的DNA复制为单起点双向复制，而哺乳动物的DNA复制为多起点双向复制6.(2012福建
23、高考)双脱氧核苷酸常用于DNA测序，其结构与脱氧核苷酸相似，能参与DNA的合成，且遵循碱基互补配对原则。DNA合成时，在DNA聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终止；若连接上的是脱氧核苷酸，子链延伸继续。在人工合成体系中，有适量的序列为GTACATACATG的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸。则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有()A.2种B.3种C.4种D.5种【解题指南】解答本题的关键是：(1)注意题干关键信息：双脱氧核苷酸结构与脱氧核苷酸相似，由此推出胸腺嘧啶双脱氧核苷酸与碱基A能发生碱基互补配对。(2)注意特殊情况：胸腺嘧啶双脱氧核苷酸未与碱基A配对
24、。【解析】选D。由题干可知，胸腺嘧啶双脱氧核苷酸可以与DNA序列中的碱基A发生互补配对，在人工合成的适量DNA序列中有4个碱基A，可以在4处与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸发生碱基互补配对产生4个不同的子链；若在这4处都没有发生碱基互补配对，则产生第5种子链，因此以该单链为模板最多能合成5种不同长度的子链。7.(2011海南高考)关于核酸生物合成的叙述，错误的是()A.DNA的复制需要消耗能量B.RNA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【解析】选D。A项，DNA的复制需要线粒体提供能量；B项，RNA可以逆转录合成DNA，因此某
25、些逆转录病毒可以把RNA分子作为DNA合成的模板；C项，DNA的复制及mRNA、tRNA的合成都主要是在细胞核中完成的；D项，真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。8.(2011安徽高考)甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是()A.甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子B.甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质基质中进行C.DNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶D.一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次【解析】选D。甲图，每一起点处DNA的两条链都作为模板，且双向延伸，因此甲为DNA的复制；乙图，每一起点处DNA的一条链作为模板，且单向延伸，因此乙为转录，只有甲通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子。甲、乙所示过程都主要在细胞核内进行，都不能在细胞质基质中进行；甲、乙所示过程都需要解旋酶；一个细胞周期中，DNA只复制一次，转录可进行多次。9.(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()A.G的含量为30%B.U的含量为30%C.嘌呤含量为50%D.嘧啶含量为40%【解析】选C。DNA分子中不含U，其中A=T、G=C、嘌呤碱基=嘧啶碱基=50%。
