1、- 1 -DNA 分子的结构、复制与基因的本质考纲展示 1.DNA 分子结构的主要特点() 2.基因的概念() 3.DNA 分子的复制()考点一| DNA 分子的结构和基因的本质1DNA 分子的结构2DNA 分子的特性(1)相对稳定性：DNA 分子中磷酸和脱氧核糖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：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，则排列顺序有 4n种。(3)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基因的本质(1)染色体、DNA、基因和脱氧核
2、苷酸的关系(2)基因与碱基的关系- 2 -遗传信息蕴藏在 4 种碱基的排列顺序中，构成基因的碱基数小于(填“大于” “小于”或“等于”)DNA 分子的碱基总数。判 断 与 表 述 1判断正误(正确的打“” ，错误的打“”)(1)沃森和克里克研究 DNA 分子的结构时，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
3、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 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： 珠蛋白的基因的碱基排列方式是特定的。2思考回答(规范表述)图 1 图 2(1)由图 1 可知，每个 DNA 分子片段中，游离磷酸基团含有 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，其中是磷酸二酯键，是
4、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。碱基互补配对原则及相关计算：DNA 碱基互补配对原则是指在 DNA 分子形成碱基对时，A 一定与 T 配对，G 一定与 C 配对- 3 -的一一对应关系。推论如下：1双链 DNA 分子中嘌呤总数与嘧啶总数相等，即 AGTC。简记：“DNA 分子中两个非互补碱基之和是 DNA 分子总碱基数的一半” 。2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 DNA 分子中的一条链上 A1T 1 n%，则Error!A 1T 1A 2T 2 n%，所以ATA 1A 2T 1T 2 n%。n
5、% n%2简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等” 。3双链 DNA 分子中，非互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数。设双链 DNA 分子中一条链上， m，A1 G1T1 C1则 m，互补链中 。A1 G1T1 C1 T2 C2A2 G2 A2 G2T2 C2 1m简记为：“DNA 两条互补链中，不配对两碱基之和的比值互为倒数，乘积为 1”。4双链 DNA 分子中，以 b%，则 %。A1单 链 A双 链 b2 考法 1 考查 DNA 分子的结构1如图表示某 DNA 片段，有关该图的叙述正确的是( )A相间排列，构成 DNA 分子的基本骨架B的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸C既容易断裂又
6、容易生成，所以 DNA 稳定性与之无关D该 DNA 片段有两种碱基配对方式，四种脱氧核苷酸D DNA 分子的基本骨架为磷酸、脱氧核糖交替连接形成的，A 错误；磷酸并不能与组成为胞嘧啶脱氧核苷酸，B 错误；DNA 稳定性与氢键有关，含有三个氢键的碱基对越多，DNA 分子越稳定，C 错误；该 DNA 片段有两种碱基配对方式，即 A 与 T 配对、C与 G 配对，四种脱氧核苷酸，D 正确。2(2019吉林长春外国语学校质检)20 世纪 50 年代初，查哥夫对多种生物 DNA 做了碱- 4 -基定量分析，发现 的比值如表。结合所学知识，你认为能得出的结论是( )A TC GDNA 来源 大肠杆菌 小麦
7、 鼠 马肝 马胸腺 马脾A TC G 1.01 1.21 1.21 1.43 1.43 1.43A马的 DNA 结构比大肠杆菌 DNA 结构更稳定一些B小麦和鼠的 DNA 所携带的遗传信息相同C小麦 DNA 中 AT 的数量是鼠 DNA 中 CG 数量的 1.21 倍D同一生物不同组织的 DNA 碱基组成相同D 分析表格中的信息可知，马的 DNA 中 的比值大于大肠杆菌，由于 A 与 T 之间的A TC G氢键是两个，C 与 G 之间的氢键是三个，因此马的 DNA 结构比大肠杆菌 DNA 结构更不稳定，A 错误；小麦和鼠的碱基含量相同，碱基排列顺序不相同，遗传信息不同，B 错误；此题无法计算小
8、麦 DNA 中 AT 的数量与鼠 DNA 中 CG 数量的比值，C 错误；同一生物是由受精卵经过有丝分裂和细胞分化形成的，不同组织中 DNA 碱基组成相同，D 正确。 考法 2 考查基因的本质及与 DNA 和染色体的关系3(2019贵州思南中学期末)已知某 DNA 分子中，G 与 C 之和占全部碱基总数的 40%，其中一条链的 T 与 C 分别占该链碱基总数的 40%和 15%。下列有关叙述正确的是( )A在它的互补链中，T 与 C 之和占该链碱基总数的 55%B在它的互补链中，T 和 C 分别占该链碱基总数的 20%和 25%C若该 DNA 分子含 1 000 个碱基对，则碱基之间的氢键数
9、2 600 个D该 DNA 分子中 为C GA T 32B 已知某 DNA 分子中，G 与 C 之和占全部碱基总数的 40%，则CG20%，AT50%20%30%，则60%， 60%，其中一条链的 T 占该链碱基总数的A TA T C G A TA T C G A1 T1A1 T1 C1 G140%，即 40%，则T1A1 T1 C1 G1 20%， A1A1 T1 C1 G1 A1 T1A1 T1 C1 G1 T1A1 T1 C1 G1 A1A1 T1 C1 G120%。由于 40%，其中一条链的 C 占该链碱T2A2 T2 C2 G2 C GA T C G C1 G1A1 T1 C1 G1
10、基总数的 15%，即 15%，则 C1A1 T1 C1 G1 G1A1 T1 C1 G1 C1 G1A1 T1 C1 G125%， 25%，则C1A1 T1 C1 G1 G1A1 T1 C1 G1 C2A2 T2 C2 G2- 5 -45%，A 错误，B 正确；若该 DNA 分子含 1 000 个碱基对，则T2 C2A2 T2 C2 G2AT600，CG400，A、T 之间的氢键为 60021 200，C、G 之间的氢键为 40031 200，碱基之间的氢键数 2 400 个，C 错误；该 DNA 分子中 ，D 错误。C GA T 4060 234(2018潍坊期中)下列有关基因的叙述，正确的
11、是( )A真核细胞中的基因都以染色体为载体B唾液淀粉酶基因在人体所有细胞中都能表达C等位基因的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同D基因是由碱基对随机排列成的 DNA 片段C 真核细胞的细胞核基因以染色体为载体，细胞质基因不是以染色体为载体，A 项错误；唾液淀粉酶基因只在唾液腺细胞中表达，B 项错误；等位基因是基因突变产生的，两者的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同，C 项正确；基因是有遗传效应的 DNA 片段，其中的碱基对具有特定的排列顺序，D 错误。5下列有关染色体、DNA、基因三者关系的叙述，不正确的是( )A每条染色体上都含有一个 DNA 分子或两个 DNA 分子，DNA 分子上含有许多
12、个基因B都能复制、分离和传递，且三者行为一致C三者都是生物细胞内的遗传物质D在生物的传宗接代过程中，染色体的行为决定着 DNA 和基因的行为C 每条染色体上都含有一个 DNA 分子(未复制时)或两个 DNA 分子(复制后)。染色体是DNA 的主要载体，因而染色体的行为决定着 DNA 和基因的行为(复制、分离、组合、传递)。染色体是遗传物质的主要载体，染色体在遗传中的作用是由 DNA 或基因决定的，因而不能说染色体是遗传物质。考点二| DNA 分子的复制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。3过程- 6 -4特点(1)复制方式为半
13、保留复制。(2)边解旋边复制。5DNA 分子精确复制的原因(1)DNA 分子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。6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。7研究 DNA 复制的常用方法同位素示踪法和离心法，常用 3H、 15N 标记，通过离心在试管中形成不同位置的 DNA 条带。判 断 与 表 述 1判断正误(正确的打“” ，错误的打“”)(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
14、：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)在一个细胞周期中，DNA 复制过程中的解旋发生在两条 DNA 母链之间。()(5)在人体内，成熟的红细胞、浆细胞中不发生 DNA 的复制。()2思考回答(规范表述)如图为真核细胞 DNA 复制过程的模式图- 7 -DNA 聚合酶的作用机理是什么？提示：DNA 聚合酶以 DNA 的一条链为模板，将单个脱氧核苷酸通过形成磷酸二酯键，连接到已有的脱氧核苷酸单链上。1各类生物体中 DNA 分子复制的场所Error!2DN
15、A 分子复制中相关计算的规律(1)DNA 分子复制为半保留复制，若将一个被 15N 标记的 DNA 转移到含 14N 的培养基中培养(复制)若干代，其结果分析如下：子代 DNA 共 2n个Error!Error!脱 氧 核 苷 酸链 共 2n 1条(2)DNA 分子复制过程中消耗的某种脱氧核苷酸数若亲代 DNA 分子含有某种脱氧核苷酸 m 个，经过 n 次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为 m(2n1)。第 n 次复制需要该种脱氧核苷酸数为 m2n1 。 考法 1 考查 DNA 复制的过程和特点1(2019德州重点中学月考)真核细胞中 DNA 复制如图所示，下列表述错误的是( )- 8 -A多起点
16、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DDNA 分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则C DNA 复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化，但氢键的形成不需要酶的催化，C错误。2(2018安徽宣城二调)1958 年，科学家以大肠杆菌为实验材料进行实验(如图左)，证实了 DNA 是以半保留方式复制的。试管是模拟可能出现的结果。下列相关推论正确的是( )A该实验运用了同位素标记法，出现的结果至少需要 90 分钟B是转入 14N 培养基中复制一代的结果，是复制两代的结果C对得到“DNA 以半保留方式复制
17、”的结论起关键作用的是试管的结果D给试管中加入解旋酶一段时间后离心出现的结果如试管所示C 该实验运用了同位素标记法，根据 DNA 的半保留复制特点，亲代 DNA 均被 15N 标记，繁殖一代产生两个 DNA 分子，每个 DNA 分子都是一条链含有 15N，另一条链含有 14N，其结果是；繁殖两代产生 4 个 DNA 分子，其中有两个 DNA 分子均是一条链含有 15N，另一条链含有 14N，另外两个 DNA 分子的两条链均含有 14N，其结果是，因此出现的结果至少需要 60分钟，A 错误；是转入 14N 培养基中复制一代的结果，是复制两代的结果，B 错误；试管中的 DNA 分子一条链含有 15
18、N，另一条链含有 14N，对得到 DNA 以半保留方式复制的结论起关键作用，C 正确；试管中，有一半 DNA 分子每条链都含有 14N，另一半 DNA 分子均是一条链含有 14N，另一条链含有 15N，加入解旋酶一段时间后，所有的 DNA 分子双链均打开，离心后在试管中的位置应是一部分重带，一部分轻带，D 错误。 考法 2 考查 DNA 复制的相关计算3(2018泰安期中)下列关于 DNA 的相关计算中，正确的是( )A具有 1 000 个碱基对的 DNA，腺嘌呤有 600 个，则每一条链上都具有胞嘧啶 200 个B具有 m 个胸腺嘧啶的 DNA 片段，复制 n 次后共需要 2nm 个胸腺嘧啶
19、- 9 -C具有 m 个胸腺嘧啶的 DNA 片段，第 n 次复制需要 2n1 m 个胸腺嘧啶D无论是双链 DNA 还是单链 DNA，AG 所占的比例均是12C 根据碱基互补配对原则，具有 1 000 个碱基对的 DNA，ATCG2 000 个，AT600 个，CG400 个，但在该 DNA 分子的每一条链上，所具有的胞嘧啶不一定是 200个，A 项错误；具有 m 个胸腺嘧啶的 DNA 片段，复制 n 次后共需要(2 n1) m 个胸腺嘧啶，B 项错误；具有 m 个胸腺嘧啶的 DNA 片段，第 n 次复制共需要(2 n1) m(2n1 1) m2 n1 m 个胸腺嘧啶，C 项正确；在双链 DNA
20、 分子中，AG 所占的比例是 ，12在单链 DNA 分子中，AG 所占的比例不一定是 ，D 项错误。124一个 32P 标记的噬菌体侵染在 31P 环境中培养的大肠杆菌，已知噬菌体 DNA 上有 m 个碱基对，其中胞嘧啶有 n 个，以下叙述不正确的是( )A大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料和酶等B噬菌体 DNA 含有(2 m n)个氢键C该噬菌体繁殖 4 次，子代中只有 14 个含有 31PD噬菌体 DNA 第 4 次复制共需要 8(m n)个腺嘌呤脱氧核苷酸C 噬菌体侵染细菌时，只有 DNA 进入细菌并作为模板控制子代噬菌体的合成，其 DNA复制及子代蛋白质外壳的合成需大肠杆菌提供原料、酶和 A
21、TP 等，A 项正确；DNA 上有 m 个碱基对，胞嘧啶有 n 个，因此可知腺嘌呤为(2 m2 n)/2( m n)个，A 和 T 之间两个氢键，C 和 G 之间三个氢键，因此氢键为 3n2( m n)(2 m n)个，B 项正确；噬菌体增殖所需原料由细菌提供，模板由噬菌体 DNA 提供，所以噬菌体繁殖 4 次，共有 2416 个子代噬菌体，由于 DNA 的复制是半保留复制，因此所有的子代噬菌体都含有 31P，C 项错误；根据以上分析可知，1 个 DNA 分子含有( m n)个腺嘌呤，DNA 分子第 4 次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸为241 (m n)8( m n)个，D 项正确。 考法 3 D
22、NA 半保留复制与细胞分裂的综合考查解 题 指 导 四 步 法 解 决 细 胞 分 裂 中 染 色 体 标 记 问 题第一步画出含一条染色体的细胞图，下方画出该条染色体上的 1 个 DNA 分子，用竖实线表示含同位素标记第二步画出复制一次，分裂一次的子细胞染色体图，下方画出染色体上的DNA 链，未被标记的新链用竖虚线表示第三步 再画出第二次复制(分裂)后的细胞的染色体组成和 DNA 链的情况第四步若继续推测后期情况，可想象着丝点分裂，染色单体分开的局面，并进而推测子细胞染色体的情况5用 32P 标记某动物的体细胞(含 20 条染色体)的 DNA 分子双链，再将这些细胞转入不- 10 -含 32
23、P 的培养基中培养，在第二次细胞分裂的后期，一个细胞中染色体总条数和被 32P 标记的染色体数分别是( )A20 和 20 B40 和 20C20 和 10 D20 和 40B 32P 标记某动物体细胞的 DNA，经过复制后，产生的 40 个 DNA 均有一条链带 32P 标记，产生的两个子细胞含有 20 个 DNA，且这 20 个 DNA 均有一条链带 32P 标记，经过第二次有丝分裂间期 DNA 复制后，产生的 40 个 DNA，有 20 个 DNA 的一条链带 32P 标记，20 个 DNA 两条链均不带标记，第二次有丝分裂后期染色体数为 40 条，其中带标记的染色体数为 20 条。6若
24、某动物(2 n8)的一个精原细胞内所有核 DNA 分子的核苷酸链均被 32P 标记，经过两次分裂，对所产生的 4 个子细胞中核 DNA 分子的分析(原料不含放射性)，正确的是( )A若精原细胞进行的是有丝分裂，则每个子细胞中均有 2 个被 32P 标记B若精原细胞进行的是减数分裂，则每个子细胞中均有 2 个被 32P 标记C若精原细胞进行的是有丝分裂，则每个子细胞中均有 4 个被 32P 标记D若精原细胞进行的是减数分裂，则每个子细胞中均有 4 个被 32P 标记D 若精原细胞进行的是有丝分裂，则第一次分裂结束后，每个子细胞内每条染色体上的 DNA 分子都是一条链被 32P 标记，另一条链未被
25、标记；第二次有丝分裂后期，每个着丝点分裂后形成的两条子染色体(一条上的 DNA 分子被 32P 标记，另一条上的 DNA 分子未被标记)随机移向两极，最后进入每个子细胞内的被 32P 标记的核 DNA 分子数是不确定的，故 A、C 错误；若精原细胞进行的是减数分裂，则经过减前的间期 DNA 的半保留复制，每条染色体上的 DNA 分子都是一条链被 32P 标记，另一条链未被标记，即减数分裂形成的每个子细胞中都有 4 个被 32P 标记的核 DNA 分子，B 错误，D 正确。真题体验| 感悟高考 淬炼考能1(2018海南高考)现有 DNA 分子的两条单链均只含有 14N(表示为 14N14N)的大
26、肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有 15N 的培养基中繁殖两代，再转到含有 14N 的培养基中繁殖一代，则理论上 DNA 分子的组成类型和比例分别是( )A有 15N14N 和 14N14N 两种，其比例为 13B有 15N15N 和 14N14N 两种，其比例为 11C有 15N15N 和 14N14N 两种，其比例为 31D有 15N14N 和 14N14N 两种，其比例为 31D 一个 14N14N 的 DNA 分子利用 15N 的培养基复制两代，再转到 14N 的培养基中复制一代共产生 8 个 DNA 分子，其中 6 个 DNA 分子为 15N14N，两个 DNA 分子为 14N14N。2(
27、2017海南高考)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(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- 11 -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 1D 双链 DNA 分子中 AT，CG，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，A 错误；前一个比值越小，双链DNA 分子的稳定性越高，B 错误；当两个比值相同时
28、，不能判断这个 DNA 分子是双链，因为假设 A30，G30，C30，T30 这条链可能是单链也有可能是双链，C 错误；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，D 正确。3(2016全国卷)在有关 DNA 分子的研究中，常用 32P 来标记 DNA 分子。用 、和 表示 ATP 或 dATP(d 表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(AP P P 或 dAP P P )。回答下列问题：(1)某种酶可以催化 ATP 的一个磷酸基团转移到 DNA 末端上，同时产生 ADP。若要用该酶把 32P 标记到 DNA 末端上，那么带有 32P 的磷酸
29、基团应在 ATP 的_(填“” “”或“”)位上。(2)若用带有 32P 的 dATP 作为 DNA 生物合成的原料，将 32P 标记到新合成的 DNA 分子上，则带有 32P 的磷酸基团应在 dATP 的_(填“” “”或“”)位上。(3)将一个某种噬菌体 DNA 分子的两条链用 32P 进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有 32P 的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链 DNA 分子都装配成噬菌体( n 个)并释放，则其中含有 32P 的噬菌体所占比例为 2/n，原因是_。解析：(1)根据题干信息可知，该酶能将 ATP 水解成 ADP 和磷酸基团(即 P )，同时将P 基团转移到
30、 DNA 末端上。因此需将 32P 标记到 ATP 的 位上。(2)DNA 生物合成的原料为脱氧核苷酸。将 dATP 两个高能磷酸键都水解后的产物为 dAP (腺嘌呤脱氧核苷酸)，为合成 DNA 的原料。因此需将 32P 标记到 dATP 的 位上。(3)一个含有 32P 标记的噬菌体双链DNA 分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链 DNA 分子中，因此在得到的 n 个噬菌体中只有 2 个带有标记。答案：(1) (2) (3)一个含有 32P 标记的噬菌体双链 DNA 分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链 DNA 分子中，因此在得到的 n 个噬菌体中只有 2个带有标记- 12 -
