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第18讲DNA的结构、复制及基因的本质[最新考纲]1.DNA分子结构的主要特点（Ⅱ）。2.DNA分子的复制（Ⅱ）。3.基因的概念（Ⅱ）。考点一DNA分子的结构及相关计算（5年12考）1.图解DNA分子结构C、H、O、N、PA、T、G、C脱氧核糖脱氧核苷酸磷酸脱氧核糖磷酸与脱氧核糖交替连接碱基氢键A与T、G与C配对反向平行2.DNA分子的特性（1）性：磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧构成基本骨架。（2）性：碱基对多种多样的排列顺序，如某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有种（其中n代表碱基对数）。（3）性：每种DNA分子都有特定的对排列顺序，代表了特定的遗传信息。稳定多样4n特异碱基巧记DNA分子结构的“五·四·三·二·一”1.真题重组判断正误（1）双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的（2014·课标Ⅱ，5C）（）（2）富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也作出了巨大的贡献（2014·江苏高考，4C）（）（3）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（2012·江苏高考，2C）（）（4）DNA有氢键，RNA没有氢键（2013·全国卷Ⅱ，1A）（）×√××以上内容主要源自教材必修2P48～50，把握DNA双螺旋结构模型构建历程及DNA双螺旋结构内涵是解题关键。2.（必修2P49图3－11改编）下面是对大肠杆菌DNA分子图示，分析并回答下列问题。（1）图中2是核糖还是脱氧核糖？。1、2、3构成了一个完整的脱氧核苷酸分子，据图推测其中文名称是。（2）图中的碱基对5和6是G—C、是A—T还是A—U？。你的判断理由是什么？__________________________________。（3）每个DNA片段中有几个游离的磷酸基团？____________。（4）图中a处为键，用酶可将其断裂，b处为键，其构建时需酶参与，其断裂时可用酶，若连接两DNA片段也需重建此类键，则需酶参与。提示（1）脱氧核糖胞嘧啶脱氧核苷酸或鸟嘌呤脱氧核苷酸（2）A—T5与6间有2个氢键，应为A—T对，而不是G—C对，而且DNA分子中无“U”（3）2个（4）氢解旋磷酸二酯DNA聚合限制性内切DNA连接DNA分子的结构及特点1.（2013·广东，2）1953年Watson和Crick构建了DNA双螺旋结构模型，其重要意义在于（）①证明DNA是主要的遗传物质②确定DNA是染色体的组成成分③发现DNA如何储存遗传信息④为DNA复制机制的阐明奠定基础A.①③B.②③C.②④D.③④解析DNA分子双螺旋结构模型中，碱基排列在内侧，碱基对的排列顺序代表遗传信息，③正确；DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制，DNA分子双螺旋结构模型为DNA复制机制的阐明奠定基础，④正确。答案D2.（2016·淄博调研）如图表示一个DNA分子的片段，下列有关表述正确的是（）A.④代表的物质中储存着遗传信息B.不同生物的DNA分子中④的种类无特异性C.转录时该片段的两条链都可作为模板链D.DNA分子中A与T碱基对含量越高，其结构越稳定解析遗传信息蕴藏在4种脱氧核苷酸的排列顺序之中，单个核苷酸则不能储存遗传信息，A错误；不同生物的DNA均由4种脱氧核苷酸（包括④）组成，B正确；转录时以其中的一条链为模板，C错误；由于C—G碱基对含3个氢键，所以C—G碱基对含量越高，DNA越稳定，D错误。答案B（1）并非所有的DNA分子均具“双链”，有的DNA分子为单链。（2）原核细胞及真核细胞细胞器中的DNA分子为“双链环状”。DNA分子结构相关计算【典例】（2014·山东理综，5）某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是（）[慧眼识图获取信息]答案C已知某DNA分子中的一条单链中（A＋C）/（T＋G）＝m，则（）A.它的互补链中的这个比值也是mB.以它为模板转录出的信使RNA上（A＋C）/（U＋G）＝1/mC.该DNA分子中的（A＋C）/（T＋G）＝mD.当m＝1时，这条单链中的A＝C＝T＝G【对点小练】解析根据碱基互补配对原则可知，在双链DNA分子中，A＝T，C＝G，因此这条单链的互补链中（A＋C）/（T＋G）＝1/m，整个双链DNA分子中（A＋C）/（T＋G）＝1，以它为模板转录出的信使RNA上（A＋C）/（U＋G）＝1/m，故A项、C项错误，B项正确。当m＝1时，只能说明A＋C＝T＋G，并不能说明这条单链上的4种碱基的数量相等。答案B“归纳法”求解DNA分子中的碱基数量的计算规律（1）在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同，即A＋G＝T＋C。（2）“互补碱基之和”的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同，即若在一条链中A＋TG＋C＝m，在互补链及整个DNA分子中A＋TG＋C＝m，而且由任一条链转录来的mRNA分子中（A＋U）/（G＋C）仍为m（注：不同DNA分子中m值可不同，显示特异性）。（3）非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，即若在DNA一条链中A＋GT＋C＝a，则在其互补链中A＋GT＋C＝1a，而在整个DNA分子中A＋GT＋C＝1。（注：不同双链DNA分子中互补碱基之和的比均为1，无特异性）考点二DNA分子的复制及基因的概念（5年13考）1.DNA分子的复制（1）概念：以为模板合成子代DNA的过程。（2）时间：。亲代DNA有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期解旋后两条母链游离的4种脱氧核苷酸ATPDNA聚合酶解旋DNA聚合酶（5）方式：。（6）特点：。（7）意义：将遗传信息，保持了。半保留复制边解旋边复制从亲代传给子代遗传信息的连续性2.观察下面的基因关系图，完善相关内容：染色体一个或两个有遗传效应线性遗传信息下图为染色体上DNA分子的复制过程。细胞核解旋酶脱氧核苷酸碱基互补配对模板链双螺旋结构着丝点（1）请解读图右侧空白处内容（提示见图示）。（2）蛙的红细胞和哺乳动物成熟红细胞，是否都能进行DNA分子的复制？提示蛙的红细胞进行无丝分裂，可进行DNA分子的复制；哺乳动物成熟的红细胞已丧失细胞核，也无各种细胞器，不能进行DNA分子的复制。（3）上图所示DNA复制过程中形成的两个子DNA位置如何？其上面对应片段中基因是否相同？两个子DNA将于何时分开？提示染色体复制后形成两条姐妹染色单体，刚复制产生的两个子DNA分子即位于两姐妹染色单体中，由着丝点相连，其对应片段所含基因在无突变等特殊变异情况下应完全相同，两子DNA分子将于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时，随两单体分离而分开，分别进入两个子细胞中。DNA分子的复制及相关计算1.（2016·全国课标卷Ⅱ，2）某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述错误的是（）A.随后细胞中的DNA复制发生障碍B.随后细胞中的RNA转录发生障碍C.该物质可将细胞周期阻断在分裂中期D.可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用解析某物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能打开，说明该物质会阻碍DNA分子的解旋，因而会阻碍DNA分子的复制、转录和抑制细胞增殖，A、B、D三项均正确；因DNA分子的复制发生在间期，所以该物质可将细胞周期阻断在分裂间期，C项错误。答案C2.[2016·全国课标卷Ⅰ，29（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__________________________________________________________________________________________。答案一个含有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3.如图为某真核细胞中DNA复制过程模式图，下列分析错误的是（）A.酶①和酶②均作用于氢键B.该过程可发生在细胞有丝分裂间期C.该过程的模板链是a、b链D.DNA复制的特点是半保留复制解析酶①是解旋酶，酶②是DNA聚合酶，前者作用于氢键，后者作用于磷酸二酯键；该过程需要a、b链分别作模板，c、d链分别是以a、b链为模板合成的子链；细胞有丝分裂间期会发生DNA复制；DNA分子复制具有半保留复制的特点。答案A1.DNA复制可简记为“2大特点（半保留复制、边解旋边复制），2种时期（有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期），3个步骤（解旋、合成新链、形成子代DNA），4个条件（模板、酶、原料和能量）”。2.DNA分子复制中的相关计算DNA分子的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：（1）DNA分子数①子代DNA分子数＝2n个；②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个；③不含亲代DNA链的子代DNA分子数＝（2n－2）个。（2）脱氧核苷酸链数①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条；②亲代脱氧核苷酸链数＝2条；③新合成的脱氧核苷酸链数＝（2n＋1－2）条。（3）消耗的脱氧核苷酸数①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；②n次复制需该脱氧核苷酸数＝m·2n个，n－1次复制需该脱氧核苷酸数＝m·2n－1个，则第n次复制需该脱氧核苷酸数＝2n·m－m·2n－1＝m·（2n－2n－1）＝m·2n－1个。基因的本质1.（2014·海南单科，21）下列是某同学关于真核生物基因的叙述：①携带遗传信息②能转运氨基酸③能与核糖体结合④能转录产生RNA⑤每相邻三个碱基组成一个反密码子⑥可能发生碱基对的增添、缺失、替换其中正确的是（）A.①③⑤B.①④⑥C.②③⑥D.②④⑤解析基因是具有遗传效应的DNA片段，携带遗传信息，并能够将遗传信息通过转录传递到RNA，通过翻译表现为蛋白质特定的氨基酸序列和空间结构，基因中可能发生碱基对的增添、缺失或替换，即基因突变，故选B。答案B2.下列关于真核细胞内染色体、DNA和基因的叙述中，错误的是（）A.染色体是细胞核内DNA的唯一载体B.同源染色体上基因的数目不一定相等C.倒位后的染色体与其同源染色体不能发生联会D.染色体变异时DNA分子结构不一定改变解析细胞核内的DNA都存在于染色体上，A正确；异型同源染色体上的基因数目可能不同，如X、Y染色体，B正确；倒位后的染色体在减数分裂时可以与其同源染色体联会，C错误；染色体数目变异时，DNA结构不变，数目改变，D正确。答案C（1）针对遗传物质为DNA的生物而言，基因是指“有遗传效应的DNA片段”，但就RNA病毒而言，其基因为“有遗传效应的RNA片段”。（2）并非所有DNA片段都是基因，基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将不同的基因分割开的。易错·防范清零[易错清零]易错点1误认为DNA分子都是双链的或认为DNA分子中“嘌呤一定等于嘧啶”或认为嘌呤＝嘧啶时一定为双链DNA分子。点拨DNA分子一般为“双螺旋结构”，但也有些DNA分子呈“单链”结构，在此类DNA分子中嘌呤与嘧啶可能相等也可能不相等。由此可见，双链DNA分子中嘌呤“A＋G”固然等于“T＋C”或（A＋C）/（T＋G）＝1，但存在该等量或比例关系时，未必一定是双链DNA分子。易错点2误认为DNA复制“只发生于”细胞核中点拨细胞生物中凡存在DNA分子的场所均可进行DNA分子的复制，其场所除细胞核外，还包括叶绿体、线粒体、原核细胞的拟核及质粒。需特别注意的是DNA病毒虽有DNA分子，但其不能独立完成DNA分子的复制——病毒的DNA复制必须借助寄主细胞完成，在其DNA复制时，病毒只提供“模板链”，其他一切条件（包括场所、原料、酶、能量）均由寄主细胞提供。易错点3混淆DNA复制、“剪切”与“水解”中的四种酶点拨（1）DNA聚合酶：需