1、第二、三节 DNA的分子结构和复制,基本组成元素 等 基本组成物质磷酸、 、 (A、G、C、T四种) 基本组成单位 (四种)聚合 DNA单链脱氧核苷酸长链两条 DNA双链DNA 结构,C、H、O、N、P,脱氧核糖,含氮碱基,脱氧核苷酸,双螺旋,1.平面结构与空间结构(如下图),名师点拨：(1)配对的碱基，A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。CG比例越大，DNA结构越稳定； (2)脱氧核苷酸聚合形成长链的过程中产生水，即脱氧核苷酸DNAH2O； (3)DNA分子结构可简记为5种元素，4种碱基(脱氧核苷酸)，3种小分子，2条长链，1个双螺旋； (4)每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2
2、个； (5) 之间的数量关系111；,(6)和之间的化学键为磷酸二酯键，用限制性内切酶处理可切断，用DNA连接酶处理可连接； (7)之间的化学键为氢键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂； (8)每个脱氧核糖连接着2个磷酸，分别在3号、5号碳原子上相连接； (9)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。,2DNA分子的特性(1)稳定性：空间结构相对稳定。位于外侧的基本骨架一定是由磷酸和脱氧核糖交替连接形成的，不会改变；两条链间的碱基互补配对方式稳定不变，总是A与T、G与C配对。碱基对及其侧链基团对维持DNA分子的空间结构的稳定有着重要的作用。,(2)多样性：不同的DN
3、A分子中脱氧核苷酸的数目有差异，排列顺序多种多样。若某一个DNA分子由n个碱基对构成，则可代表的遗传信息就有4n种。 (3)特异性：每一种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如图为DNA分子结构示意图，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,解析：和相间排列，构成了DN分子的基本骨架；中的不是这个胞嘧啶脱氧核苷酸的磷酸基团，中下方的磷酸基团与才共同构成这个胞嘧啶脱氧核苷酸的结构；是氢键，的形成不需要DNA连接酶。 答案：D,2目前
4、，DNA计算机技术已成为科学研究的热点。若用DNA分子存储信息，理论上一个含有100个碱基的双链DNA分子片段最多可存储多少个不同的数据( )A50 B100 C450 D4100解析：考查DNA分子多样性的原因，以及DNA分子碱基序列的遗传意义。100个碱基的DNA分子片段即为50个碱基对，由此形成的不同DNA分子碱基序列有450种，所以，理论上一个含有100个碱基的DNA分子片段最多可存储450个不同的数据。答案：C,1在双链DNA中,2设一个双链DNA分子中含有的脱氧核苷酸(或碱基)有2m个，则每条单链的数量为m个链AGCTTCCm 链TCGAAGGm,(6)(7) (8)设 则 以链为
5、模板合成的RNA中 (注意：比较双链DNA中的该比值) 提醒：上述(6)(7)公式是很有用的，“单双链过渡公式”需熟练推导，灵活运用。,3下列对双链DNA分子的叙述，哪项是不正确的( )A若一条链G的数目为C的2倍，则另一条链G的数目为C 的0.5倍B若一条链A和T的数目相等，则另一条链A和T的数目也 相等C若一条链的ATGC1234，则另一条链相 应碱基比为2143D若一条链的GT12，另一条链的CA21,解析：根据碱基互补配对原则，在DNA双链分子中，A1T2，T1A2，G1C2，C1G2，所以A、B、C项都是正确的。而D项中，若一条链的GT12，另一条链CA21是错误的，CA12才是正确
6、的。 答案：D,4(2009广州调研)从某生物组织提取DNA进行分析，其四种碱基数的比例为鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46%，又知该DNA的一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤，问与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的( )A26% B24% C14% D11%解析：该题考查熟练运用碱基互补配对原则进行计算的能力。通过分析题干条件可知，GC占DNA中全部碱基数的46%，这一比例关系在一条链中也是存在的。因此H链中GCA46%28%74%，T占26%，该比例与另一条链中腺嘌呤的比例相等。答案：A,1DNA分子的复制(识图解读其中要点)两图摘自新西兰中学生物教材,特别提醒：复制的
7、准确性取决于 DNA独特的双螺旋结构为复制提供精确模板。 碱基互补配对原则保证复制能够准确地进行。 复制简记：“1个主要场所(细胞核)，2种时期，3步过程，4个条件”。 拓展提升：单链上的磷酸二酯键，可以被限制性内切酶切断，也可用DNA连接酶复原。 碱基对之间的氢键，可用解旋酶断开，也可升温断裂，适宜条件下可自动复原。,2DNA分子复制问题的有关计算若取一个全部被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，其结果分析如下表：,拓展提升：子代DNA分子中，含14N的有2n个，而只含14N的有 (2n2)个，做题时应看准是“含”还是“只含”。 无论复制多少次，含15
8、N的DNA分子始终是2个，占总数比例为 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 。做题时，应看准是“DNA分子数”还 是“链数”。 若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸m(2n1)个。,5在进行基因工程时，已经得到一个目的基因 要人工复制，使数量增多，需要的复制条件是( )CTAGGGC或GATCCCG模板链 含A、U、C、G碱基的核苷酸 含A、T、C、G碱基的核苷酸 核糖 脱氧核糖 酶 ATP 磷酸 蛋白质 A BC D解析：DNA复制需要模板、原料、能量和酶等基本条件。答案：D,6(2010滨州模拟)某D
9、NA分子共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，则该DNA分子复制3次需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为( )A7(am) B8(am)C D8(2am),解析：本题考查DNA分子中碱基计算和DNA复制特点，即半保留复制。 第一步计算出该DNA分子中胸腺嘧啶脱氧核苷酸数目：CT ，Cm，所以T m； 第二步计算出连续复制3次所需的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目：(231) 7 。 答案：C,【例1】(2009江苏卷，12)如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
10、D真核生物的这种复制方式提高了复制速率,尝试自解：_ 思路点拨：本题以DNA的复制知识为背景，主要考查考生获取信息的能力。由图可看出，此段DNA有三个复制起点，但多个复制起点并不是同时开始复制的；由图中的箭头方向可知，DNA分子是双向复制的；半保留复制的模式可以保持前后代的遗传稳定性，多起点复制可以大大提高复制效率；DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等的催化。 答案：A,命题探新：DNA复制起始点问题，在中学教材中并没有涉及。本题背景来源于高校教材，旨在考查考生获取信息的能力。命题的新颖之处，在于巧妙地在中学教材和大学教材中成功地铺架起一座桥梁，使考生应用已有的知识，结合图示信息就可以
11、正确作答，可谓题在书外，答案又在书内。,【例2】关于图示DNA分子的说法，正确的是( )A限制性核酸内切酶可作用于部位，DNA连接酶作用于部位B该DNA的特异性表现在碱基种类和(AT)/(GC)的比例上C若该DNA中A为p个，占全部碱基的n/m(m2n)，则G的个数为pm/2npD把此DNA放在含15N的培养液中复制两代，子代中含15N的DNA占3/4,尝试自解：_ 思路点拨：A错误，部位氢键的形成不需要DNA连接酶的作用，DNA连接酶的作用部位与限制性核酸内切酶的相同。B错误，DNA中碱基种类都是A、G、C、T四种，故不能体现DNA的特异性。C正确，全部碱基数目为pm/n，因AG1/2碱基总
12、数，故Gpm/2np。D错误，因在含15N的培养液中复制两代，而每个子代DNA分子中都有15N原料形成的子链，故子代中全部的DNA分子都含15N。 答案：C,有100个碱基对的某DNA分子片段，内含60个胞嘧啶脱氧核苷酸，若连续复制n次，则在第n次复制时需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸_个，这n次复制共需游离腺嘌呤脱氧核苷酸_个( ) A40n1 B40n C402n1 D40(2n1) 解析：该DNA分子中共有100个碱基对即200个碱基，其中有C60个，则G也为60个，腺嘌呤A的个数为(200260)/240(个),若复制n次应产生2n个子代DNA，第n次需建新子链2n条，相当于 个DNA,故应
13、需腺嘌呤A的个数为 40即2n140。 若求共需腺嘌呤数应为2n个子代DNA中腺嘌呤数减去2条模板链中的腺嘌呤数(即相当于一个DNA,中的腺嘌呤数)应为2n404040(2n1)。 答案：C、D,DNA复制方式的探究 探究DNA复制是半保留复制还是全保留复制，可用同位素标记技术和离心处理技术，根据复制后DNA分子在试管中的位置即可确定复制方式。,【样题】(实验设计)某校一个生物活动小组要进行研究性学习。对生物学史上的经典实验进行验证，也是研究性学习的内容之一。这个小组借助某大学的实验设备，对有关DNA复制的方式进行探索，有人认为DNA是全保留复制，也有人认为DNA是半保留复制。为了证明这两种假
14、设，这个小组设计了下列实验程序，请完成实验并对结果进行预测。,(1)实验步骤： 第一步：在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14NDNA；在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15NDNA。用某种离心方法分离得到的结果如上图所示，其DNA分别分布在轻带和重带上。 第二步：将亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上繁殖一代()。,请分析： 如果DNA位于_带位置，则是全保留复制；如果DNA位于_带位置，则是半保留复制。 第三步：为了进一步验证第二步的推测结果，将亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上再连续繁殖一代 ()。 请分析： 如果DN
15、A位于_带位置，则是全保留复制；如果DNA位于_带位置，则是半保留复制。,(2)有人提出：第一代()的DNA用解旋酶处理后再离心，就能直接判断DNA的复制方式，如果轻带和重带各占 ，则一定为半保留复制。 你认为这同学说法是否正确？_。 原因是_。 尝试自解：_,思路点拨：如果DNA的复制方式为全保留复制，则一个亲代 15N15N的DNA分子的两个子代DNA分子是：一个15N15N，一个14N14N，其在离心管中分布的位置是一半在轻带、一半在重带；如果DNA的复制方式为半保留复制，则一个亲代15N15N的DNA分子的两个子代DNA分子都是15N14N，其在离心管中分布的位置全部在中带。,答案：(1)1/2重和1/2轻 全中 1/4重和3/4轻 1/2中和1/2轻 (2)不正确 无论半保留复制还是全保留复制，如果研究DNA链的情况，结果是一致的，无法区分,
