- 855.00 KB
- 2021-09-24 发布
- 1、本文档由用户上传,淘文库整理发布,可阅读全部内容。
- 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,请立即联系网站客服。
- 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细阅读内容确认后进行付费下载。
- 网站客服QQ:403074932
- 1 -
第 18 讲 DNA 的结构、复制与基因的本质
考点一 DNA 分子的结构和基因的本质
1.DNA 分子的结构
2.DNA 分子的特性
(1)多样性:不同的 DNA 分子中脱氧核苷酸数目不同,排列顺序多种多样。若某 DNA 分子中有 n
个碱基对,则其碱基对排列顺序有 4n 种。
(2)特异性:每种 DNA 分子都有区别于其他 DNA 的特定的碱基对排列顺序,代表了特定的遗传信
息。
(3)稳定性:两条链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变,碱基之间有氢键相连,使 DNA 分子具
有稳定性。
3.基因与染色体、DNA 的关系
[纠误诊断]
- 2 -
(1)沃森和克里克研究 DNA 分子的结构时,运用了构建数学模型的方法。( × )
提示:沃森和克里克运用了构建物理模型的方法。
(2)嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了 DNA 分子空间结构的相对稳定。( √ )
(3)分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同。( × )
提示:核酸分子所携带的遗传信息取决于碱基排列顺序。
(4)DNA 分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连。( × )
提示:一条链上相邻的碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连。
(5)不同生物的 DNA 分子中互补配对的碱基之和的比值一定不同。( × )
提示:不同生物的 DNA 分子中 A+T/G+C 的比值可能相同。
(6)DNA 分子的多样性和特异性主要与它的空间结构密切相关。( × )
提示:DNA 的空间结构都是双螺旋结构,与多样性和特异性无关。
(7)人体内控制β 珠蛋白基因由 1 700 个碱基对组成,其碱基对可能的排列方式有 41 700 种。
( × )
提示:β 珠蛋白的基因的碱基排列方式是特定的。
(8)HIV 的基因是指具有遗传效应的 RNA 片段。( √ )
1.下图是 DNA 分子结构示意图,请据图思考回答:
(1)由图 1 可知,每个 DNA 分子片段中,游离磷酸基团有 2 个。单链中相邻碱基通过脱氧核糖—
磷酸—脱氧核糖连接。互补链中相邻碱基通过氢键连接。
(2)图 2 是图 1 的简化形式,其中①是磷酸二酯键,②是氢键。解旋酶作用于②(填“①”或“②”)
部位,限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶作用于①(填“①”或“②”)部位。
[深度思考]
(1)含 G、C 碱基对比较多的 DNA 分子热稳定性较高,为什么?
提示:G、C 碱基对中含三个氢键,断裂时所需能量多。
(2)基因是碱基对随机排列成的 DNA 片段吗?
- 3 -
提示:基因中碱基对的排列顺序是特定的,特有的碱基对的排列顺序蕴含遗传信息,不是随机
排列成的 DNA 片段。
2.碱基互补配对原则及相关计算规律探究
(1)碱基互补配对原则:在双链 DNA 分子中,A 一定与 T 配对,G 一定与 C 配对。
(2)四个计算规律。
①规律一:一个双链 DNA 分子中,A=T、C=G,则 A+G=C+T,即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。
②规律二:在双链 DNA 分子中,互补的两碱基之和(如 A+T 或 C+G)占全部碱基的比值等于其任何
一条单链中该种碱基比例的比值。
③规律三:在 DNA 双链中,一条单链的 的值与其互补单链的 的值互为倒数关系。
提醒:在整个 DNA 分子中该比值等于 1。
④规律四:在 DNA 双链中,一条单链的 的值,与该互补链的 的值是相等的,与整个 DNA 分
子中的 的值是相等的。
题型一 考查 DNA 分子的结构及特性
1.(2019·河北衡水金卷)如图是某 DNA 片段的结构示意图,下列叙述正确的是( C )
A.DNA 复制时,解旋酶先将①全部切割,再进行复制
B.该 DNA 片段有两种碱基配对方式,四种核糖核苷酸
C.磷酸与脱氧核糖交替排列构成 DNA 分子的基本骨架
D.a 链、b 链方向相同,a 链与 b 链的碱基互补配对
解析:DNA 复制是边解旋边复制;该 DNA 片段有两种碱基配对方式,即 A 与 T 配对,G 与 C 配对,
四种脱氧核苷酸;磷酸与脱氧核糖交替排列构成 DNA 分子的基本骨架;DNA 分子的两条链方向相
反,a 链与 b 链的碱基互补配对。
- 4 -
2.(2019·河北衡水中学五调)2018 年是 DNA 分子双螺旋结构被发现的第 65 年。下列关于 DNA
分子的叙述,错误的是( C )
A.DNA 分子中 G 和 C 所占的比例越高,DNA 分子的热稳定性越高
B.DNA 分子互补配对的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构
C.不同生物的 DNA 分子中,(A+T)/(G+C)的值越接近,亲缘关系越近
D.DNA 分子发生碱基对替换后,不会改变 DNA 分子中嘧啶碱基所占的比例
解析:生物的遗传信息蕴藏在碱基对的排列顺序中,而与 DNA 分子中碱基的比例没有直接关系。
题型二 考查 DNA 分子中的碱基配对规律及相关计算
3.(2019·河北衡水金卷)某已知序列的双链链状 DNA 分子由 200 个脱氧核苷酸组成,其中有胞
嘧啶脱氧核苷酸 40 个。下列相关叙述正确的是( C )
A.四种碱基和氢键构成了 DNA 分子的基本骨架
B.每个脱氧核糖上均连接着 2 个磷酸和 1 个碱基
C.该 DNA 分子一定含有 40 个鸟嘌呤脱氧核苷酸
D.该 DNA 分子蕴含的遗传信息种类最多有 4200 种
解析:在双链链状 DNA 分子中,磷酸和五碳糖(脱氧核糖)排列在外侧,构成 DNA 分子的基本骨架;
该双链 DNA 分子的末端脱氧核糖连接着 1 个磷酸和 1 个碱基;已知该 DNA 分子含有 200 个脱氧
核苷酸,其中有胞嘧啶脱氧核苷酸 40 个,根据碱基互补配对原则,该 DNA 分子中一定含有 40 个
鸟嘌呤脱氧核苷酸;该 DNA 分子的序列是已知的,其蕴含的遗传信息种类有 1 种。
4.(2017·海南卷)DNA 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(A+T)/(G+C)与(A+C)/(G+T)两个比值的叙述,正确的是( D )
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:双链 DNA 分子中 A=T,G=C,前者之间是两个氢键,后者之间是三个氢键;碱基序列不同的双
链 DNA 分子,前一比值不同,后一比值相同;前一个比值越小,双链 DNA 分子的稳定性越高;当两
个比值相同时,只能推出 4 种碱基数目相同,无法判断出这个 DNA 分子是双链还是单链;双链
DNA 的复制方式为半保留复制,经半保留复制得到的 DNA 分子仍为双链,后一比值等于 1。
题型三 考查基因的本质及与 DNA 和染色体的关系
5.(2019·重庆一模)下列有关基因的叙述,错误的是( A )
- 5 -
A.摩尔根将孟德尔的“遗传因子”这一名词重新命名为“基因”
B.随着细胞质基因的发现,基因与染色体的关系可概括为染色体是基因的主要载体
C.一个 DNA 分子上有多个基因,基因是有遗传效应的 DNA 片段
D.研究表明,基因与性状的关系并不都是简单的线性关系
解析:摩尔根运用假说—演绎法证明基因在染色体上,约翰逊给“遗传因子”起了一个新名字
为“基因”;DNA 主要存在于染色体上,少量存在于细胞质中,故染色体是基因的主要载体;基因
是有遗传效应的 DNA 片段,一个 DNA 分子上有多个基因;生物的性状是由基因和环境共同决定
的,基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。
6.(2019·河北衡水金卷)如图表示细胞内与基因有关的物质或结构,其中 i 是遗传物质的主要
载体。下列相关叙述正确的是( B )
元素(a) e 基因(f) g i
A.碱基对数目的差异是不同 f 携带信息不同的主要原因
B.f 在 i 上呈线性排列,f 与性状不是简单的一一对应关系
C.e 为核糖核苷酸,h 为蛋白质
D.若 g 中(G+C)/(A+T)=0.5,则 A 占 g 中总碱基数的比例为 1/2
解析:f 为基因,不同基因携带信息不同的主要原因是碱基对的排列顺序不同;i 为染色体,基因
在染色体上呈线性排列,基因与性状不是简单的一一对应关系;e 为基因的基本组成单位——
脱氧核糖核苷酸,h 为组成染色体的成分——蛋白质;若 g 中(G+C)/(A+T)=0.5,假设 G=C=n,则
A=T=2n,故 A 占 g 中总碱基数的比例为 1/3。
考点二 DNA 分子的复制
1.DNA 分子复制的概念和时间
(1)概念:以亲代 DNA 为模板合成子代 DNA 的过程。
(2)时间:有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。
2.复制过程图解
- 6 -
3.特点
(1)复制方式为半保留复制。
(2)边解旋边复制。
4.DNA 分子精确复制的原因
(1)DNA 分子独特的双螺旋结构提供精确的模板。
(2)碱基互补配对原则保证复制精确进行。
5.意义
使遗传信息从亲代传给子代,保持了遗传信息的连续性。
[纠误诊断]
(1)DNA 复制遵循碱基互补配对原则,新合成的 DNA 分子中两条链均是新合成的。( × )
提示:新合成的 DNA 分子的两条链有一条链是新合成的。
(2)DNA 双螺旋结构全部解旋后,开始 DNA 的复制。( × )
提示:DNA 复制时边解旋边复制。
(3)单个脱氧核苷酸在 DNA 酶的作用下连接合成新的子链。( × )
提示:在 DNA 聚合酶的作用下,单个脱氧核苷酸连接到 DNA 单链片段上形成子链。
(4)所有的细胞中都要进行核 DNA 分子的复制。( × )
提示:哺乳动物成熟的红细胞因为无细胞核和各种细胞器而不能进行核 DNA 分子复制;不分裂
的细胞不存在 DNA 分子复制。
(5)复制后的两个子 DNA 分子将在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时,随两染
色单体分离而分开,分别进入两个子细胞中。( √ )
1.分析各类生物体中 DNA 分子复制的场所
(1)真核生物:细胞核(主要场所)、叶绿体、线粒体。
(2)原核生物:拟核、细胞质(如质粒中 DNA 的复制)。
- 7 -
(3)DNA 病毒:宿主细胞内。
2.探究 DNA 分子复制过程中相关计算的规律
DNA 复制为半保留复制,若将亲代 DNA 分子复制 n 代,其结果分析如下:
(1)子代 DNA 分子数为 2n 个。
①含有亲代链的 DNA 分子数为 2 个。
②只含亲代链的 DNA 分子数为 0 个。
③不含亲代链的 DNA 分子数为(2n-2)个。
④含子代链的 DNA 分子数有 2n 个。
(2)子代脱氧核苷酸链数为 2n+1 条。
①亲代脱氧核苷酸链数为 2 条。
②新合成的脱氧核苷酸链数为(2n+1-2)条。
(3)若模板 DNA 中含有 m 个碱基,其中 A 有 a 个,则:
①连续复制 n 次需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数目为[(m/2-a)×(2n-1)]个。
②第 n 次复制需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数目为 [(m/2-a)×2n-1]个。
题型一 考查 DNA 复制的过程和特点
1.(2019·河北衡水中学五调)正常情况下,DNA 分子在复制时,DNA 单链结合蛋白能与解旋后的
DNA 单链结合,使单链呈伸展状态而有利于复制。如图是大肠杆菌 DNA 复制过程的示意图,下列
有关分析错误的是( B )
A.在真核细胞中,DNA 复制可发生在细胞分裂的间期
B.DNA 复制时,两条子链复制的方向是相反的,且都是连续形成的
- 8 -
C.如图所示过程可发生在大肠杆菌的拟核中,酶①和酶②都是在核糖体上合成的
D.DNA 单链结合蛋白能防止解旋的 DNA 单链重新配对
解析:DNA 分子的两条链是反向平行的,从图中可以看出,在复制的过程中,子链的形成是由片
段连接而成的。
2.(2019·河北衡水金卷)真核细胞中 DNA 复制如图所示。下列表述错误的是( C )
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
解析:多起点双向复制能加快复制速度,保证 DNA 复制在短时间内完成;DNA 的复制方式是半保
留复制,每个子代 DNA 都有一条核苷酸链来自亲代;复制过程中氢键的破坏和形成不需要 DNA
聚合酶的催化,DNA 聚合酶用于催化磷酸二酯键的形成;由于碱基互补配对原则的存在,DNA 分
子才得以准确复制。
题型二 DNA 复制的相关计算
3.(2019·河北衡水中学四调)一个双链均被 32P 标记的 DNA 由 5 000 个碱基对组成,其中腺嘌
呤占 20%,将其置于只含 31P 的环境中复制 3 次。下列叙述不正确的是( B )
A.DNA 复制是一个边解旋边复制的过程
B.第三次复制需要 2.1×104 个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
C.子代 DNA 分子中含 32P 的单链与含 31P 的单链之比为 1∶7
D.子代 DNA 分子中含 32P 与含 31P 的分子数之比为 1∶4
解析:DNA 分子中共有 10 000 个碱基,其中胞嘧啶 3 000 个,DNA 第三次复制需要游离的胞嘧啶
脱氧核苷酸数为(23-1)×3 000-(22-1)×3 000=1.2×104(个)。
4.某 DNA 分子含 m 对碱基,其中腺嘌呤有 A 个。下列有关此 DNA 在连续复制时所需的胞嘧啶脱
氧核苷酸数目的叙述中,错误的是( D )
A.在第一次复制时,需要(m-A)个
B.在第二次复制时,需要 2(m-A)个
C.在第 n 次复制时,需要 2n-1(m-A)个
- 9 -
D.在 n 次复制过程中,总共需要 2n(m-A)个
解析:该 DNA 分子含胞嘧啶数目为(2m-2A)/2=(m-A)个;第二次复制时是以两个 DNA 分子为模板
复制出 4 个 DNA 分子的过程,所以需要胞嘧啶脱氧核苷酸数目为 2(m-A)个;DNA 复制 n 次需胞
嘧啶脱氧核苷酸数目为(m-A)(2n-1)个;第 n 次复制所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目是 n 次复制所
需的胞嘧啶脱氧核苷酸数减去(n-1)次复制所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目,即
(m-A)(2n-1)-(m-A)(2n-1-1)=[2n-1(m-A)]个。
准确把握 DNA 复制的相关计算问题
(1)复制次数:“DNA 复制了 n 次”和“第 n 次复制”的区别:前者包括所有的复制,后者只包括
最后一次复制。
(2)碱基数目:碱基的数目单位是“对”还是“个”。
(3)复制模板:在 DNA 复制过程中,无论复制了几次,含有亲代脱氧核苷酸单链的 DNA 分子都只
有两个。
(4)关键词语:看清是“DNA 分子数”还是“链数”,“含”还是“只含”等关键词。
题型三 DNA 半保留复制的实验分析
5.(2019·河北衡水金卷)细菌在含 15N 的培养基中繁殖数代后,细菌 DNA 的含氮碱基均含有 15N,
然后再将其移入含 14N 的培养基中培养,提取亲代及子代的 DNA 并离心,如图①~⑤为可能的结
果,下列叙述错误的是( C )
A.子一代 DNA 应为②
B.子二代 DNA 应为①
C.子三代 DNA 应为④
D.亲代的 DNA 应为⑤
解析:DNA 的复制方式是半保留复制,亲代 DNA 为 15N/15N,在含 14N 的培养基中培养,子一代的 DNA
应全为 14N/15N,即图②;子二代 DNA 中 1/2 为 14N/15N、1/2 为 14N/14N,即图①;子三代 DNA 中 1/4
为 14N/15N、3/4 为 14N/14N,即图③;亲代的 DNA 应为 15N/15N,即图⑤。
- 10 -
6.(2018·浙江卷)某研究小组进行“探究 DNA 的复制过程”的活动,结果如图所示。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( B )
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 15N/14N DNA
D.实验结果说明 DNA 分子的复制是半保留复制的
解析:本活动中使用了 14N 和 15N,即采用了同位素示踪技术,3 个离心管中的条带是经密度梯度
离心产生的;a 管中只有重带,即 15N/15N DNA,表明该管中的大肠杆菌是在含 15NH4Cl 的培养液中
培养的;b 管中只有中带,即 DNA 都是 15N/14N DNA;c 管中具有 1/2 中带(15N/14N DNA),1/2 轻带
(14N/14N DNA),综合 a、b、c 三支管可推测,a 管中为亲代 DNA:15N/15N DNA,b 管中为在含 14N 的培
养基上复制一代后的子代 DNA:15N/14N DNA,c 管中为在含 14N 的培养基上复制两代后的子代
DNA:1/215N/14N DNA、1/214N/14N DNA,据实验结果可说明 DNA 分子的复制是半保留复制。
[构建知识网络]
[强化思维表达]
1.DNA 的两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。
2.DNA 双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。
- 11 -
3.DNA 上的碱基对严格遵循碱基互补配对原则,通过氢键连接。
4.DNA 分子中脱氧核苷酸碱基的排列顺序代表了遗传信息。
5.DNA 复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点。
6.DNA 复制需要解旋酶和 DNA 聚合酶的参与。
7.基因是具有遗传效应的 DNA 片段。
8.染色体是基因的主要载体,线粒体、叶绿体中也存在基因。
相关文档
- 2020年高中生物第二章组成细胞的分2021-09-246页
- 2020_2021学年新教材高中生物第1章2021-09-2439页
- 2020年湖南省普通高中学业水平合格2021-09-248页
- 人教高中生物必修1教案: 62021-09-243页
- 2020高中生物第四章光合作用和细胞2021-09-243页
- 2019-2020年高中生物苏教版必修一2021-09-246页
- 高中生物二轮复习专题练习6:发酵和2021-09-245页
- 2019-2020学年广西壮族自治区田阳2021-09-2417页
- 2020-2021学年高中人教版生物必修2021-09-246页
- 高中生物第3章遗传信息的复制与表2021-09-2416页