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必修②遗传与进化第二章基因的本质与表达第19讲►►DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段回顾教材基础整合核心考点研析解题技法体验双基考题理教材巧思维夯基固本回顾•教材基础自主梳理一、DNA分子的结构1．基本组成单位(1)①是磷酸，②是，③是腺嘌呤，含氮碱基除③外还有，④是，脱氧核苷酸共种。(2)相邻的两个④通过连接成单链。脱氧核糖鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶腺嘌呤脱氧核苷酸4磷酸二酯键2．空间结构(1)由两条脱氧核苷酸长链平行盘旋而成。(2)外侧的基本骨架由连接而成，排列于内侧。(3)两条长链上的碱基通过氢键按原则形成碱基对(A—T，G—C)。反向脱氧核糖和磷酸交替碱基碱基互补配对二、DNA的复制1．概念：以亲代DNA分子为模板，合成子代DNA分子的过程。2．时间：有丝分裂间期和减数第一次分裂的间期。3．复制过程(1)①过程在解旋酶作用下，打断□10，解开螺旋。(2)②过程在□11的催化下，以母链为模板，按照□12原则，将游离的□13合成子链。氢键DNA聚合酶碱基互补配对脱氧核苷酸4．特点：□14，半保留复制。5．结果：一个DNA分子形成□15个完全相同的DNA分子。6．意义：使遗传信息从亲代传递给子代，保持了□16的连续性。边解旋边复制两遗传信息三、基因是有遗传效应的DNA片段1．基因与染色体果蝇某染色体上的基因观察上图可以说明基因在染色体上呈□17排列，一条染色体有□18基因。2．遗传信息(1)DNA分子能够储存足够量的遗传信息。(2)遗传信息蕴藏在4种碱基的□19之中。线性许多排列顺序思考辨析1．判断下列说法是否正确(1)含有G、C碱基对比较多的DNA分子热稳定性高。(√)(2)DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制。(×)(3)每个DNA的双链同一位置上可含有等位基因。(×)(4)DNA聚合酶能把任何脱氧核苷酸相连成为磷酸二酯键，所以不具有专一性。(×)(5)DNA分子自我修复能力比RNA分子强。(√)2．绘一绘由8个脱氧核苷酸连接成两条链的平面结构。知考点破疑难系统知识整合•核心考点考点一DNA分子的结构1.结构层次2．平面结构与空间结构(1)DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链，按反向平行(指一条链的起点为磷酸，另一条链的起点为脱氧核糖)方式盘绕成双螺旋结构。(2)基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接而成。(3)两条链上的碱基通过氢键形成碱基对。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分子中碱基对排列顺序多种多样。(3)特异性：每种生物的DNA分子都有特定的碱基顺序，储存有特定的遗传信息。(4)双链DNA分子中碱基的计算①嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A＋G＝T＋C。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A1＋T1＝n%，因为A1＝T2，A2＝T1，则：A1＋T1＝A2＋T2＝n%。所以A＋T＝A1＋A2＋T1＋T2＝n%＋n%2＝n%。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：A1＋G1T1＋C1＝m，则：A1＋G1T1＋C1＝T2＋C2A2＋G2＝m，互补链上A2＋G2T2＋C2＝1m。简记为：“DNA两互补链中，不配对两碱基之和的比值乘积为1。”【特别提醒】(1)每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。(2)磷酸与五碳糖之间的化学键为磷酸二酯键，用限制性核酸内切酶处理可切断，用DNA连接酶处理可连接。碱基对之间的化学键为氢键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂。应用训练1如图为核苷酸链结构图，下列表述不正确的是()A．能构成一个完整核苷酸的是图中的a和bB．图中与每个五碳糖直接相连的碱基有1个C．各核苷酸之间是通过化学键③连接起来的D．若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基是T[解析]核苷酸是核酸的基本组成单位，每个核苷酸由一分子的磷酸、一分子的五碳糖、一分子的含氮碱基组成，核苷酸分子通过磷酸二酯键连接组成核苷酸链。[答案]A应用训练2(2014·山东理综)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()[解析]本题考查DNA分子结构中的碱基互补配对关系及相关计算。整个DNA分子中，A＋CT＋G＝1，A项错误；一条单链中，A＋CT＋G的值等于其互补链中T＋GA＋C的值，即与其互补链中的A＋CT＋G的值互为倒数，B项错误；一条单链中的A＋TG＋C＝互补链中的A＋TG＋C＝整个DNA分子中的A＋TG＋C，C项正确，D项错误。[答案]C考点二DNA复制及相关计算1.DNA复制的相关问题整合分析2．DNA分子复制中相关计算的规律方法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：(1)子代DNA分子数：2n个。①无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个。②含14N的有2n个，只含14N的有(2n－2)个，做题时应看准是“含”还是“只含”。(2)子代DNA分子的总链数：2n×2＝2n＋1条。①无论复制多少次，含15N的链始终是2条。做题时应看准是“DNA分子数”还是“链数”。②含14N的链数是(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，则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸为m×(2n－1)个。②若进行第n次复制，则需消耗该脱氧核苷酸数为m×2n－1个。应用训练3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()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D．在n次复制过程中，总共需要2n(m－A)个[解析]计算时注意分清“n次复制”与“第n次复制”的区别。[答案]D误区盘点【状元笔记】有关DNA分子的计算时，乱套公式易出错用DNA分子相关碱基互补配对演绎出来的各种计算公式是有前提条件的，其前提条件必须确认为“双链DNA分子”才成立，否则不成立。判定如下：①双链DNA分子中A＝T、G＝C，若出现A≠T或G≠C可肯定不是双链DNA分子。②若出现“嘌呤≠嘧啶”则可肯定不是双链DNA分子，可能为“RNA”“单链DNA”或“DNA＋RNA”。纠错演练(2014·朝阳区模拟)已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%。则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的()A．32.9%和17.1%B．31.3%和18.7%C．18.7%和31.3%D．17.1%和32.9%[解析]由题中G＋C＝35.8%，可推知，在整个DNA分子中及任意一条链中该比值都相等。一条链中G＋C＝35.8%C＝17.1%T＝32.9%⇒G＝18.7%A＝31.3%可推知互补链中：T＝31.3%，C＝18.7%。[答案]B研命题究热点锤炼技能研析•解题技法命题热点一、DNA分子复制与染色体分配的同位素放射性追踪【导例】蚕豆根尖细胞(2N＝12)在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是()A．每条染色体的两条单体都被标记B．每条染色体中都只有一条单体被标记C．只有半数的染色体中一条单体被标记D．每条染色体的两条单体都不被标记[解析]DNA复制是半保留复制，蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸(3H—T)培养基中完成一个细胞周期，每一个DNA分子都有一条脱氧核苷酸链含3H—T，然后在不含放射性标记的培养液中培养至中期，每个DNA分子复制的两个DNA分子存在于同一染色体的两条姐妹染色单体上，其中一个DNA分子的一条链含3H－T，如下图。[答案]B【名师点睛】1．DNA分子复制特点及子DNA存在位置与去向(1)复制特点：半保留复制即新DNA分子总有一条链来自亲代DNA(即模板链)，另一条链(子链)由新原料构建而成。(2)2个子DNA位置：当一个DNA分子复制后形成两个新DNA分子后，此两子DNA恰位于两姐妹染色单体上，且由着丝点连在一起，即。(3)子DNA去向：在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期，当着丝点分裂时，两姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极，此时子DNA随染色单体分开而分开。2．DNA分子连续复制两次(目前大部分考题考查属此类)图像及解读应用解题1果蝇的体细胞含有8条染色体，现有一个果蝇体细胞，它的每条染色体的DNA双链都被32P标记。如果把该细胞放在不含32P的培养基中培养，使其连续分裂，那么将会在第几次细胞分裂中出现每个细胞的中期和后期分别有8条、16条被标记的染色体()A．第1次B．第2次C．第3次D．第4次[解析]亲代DNA为32P/32P，则第一次分裂中期染色体为32P亲代DNA为32P/32P，则第一次分裂中期染色体为32P·32P/31P，后期着丝粒分裂后，每条染色体均为32P/31P，所以第一次分裂中期与后期分别有8条和16条被标记的染色体。[答案]A二、DNA多点复制DNA复制过程图1．图中DNA分子复制是从多个起点开始的，边解旋边双向复制的。真核生物的这种复制方式提高了复制速率。2．从箭头看子链的合成方向与母链相反，且右上与左下段连续复制，而左上与右下段复制不连续，最终不连续的片段需要DNA连接酶连接成完整子链。应用解题2①、②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．①、②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．①所示过程在细胞核内进行，②在细胞质基质中进行C．DNA分子解旋时，①所示过程不需要解旋酶，②需要解旋酶D．一个细胞周期中，①所示过程在每个起点只起始一次，②可起始多次[解析]图示显示：①过程为DNA分子的复制过程。在一个细胞周期中，DNA分子只复制一次，所以①所示过程在每个起点只起始一次。②过程为DNA分子转录形成RNA分子的过程，在一个细胞周期中，可进行大量的蛋白质的合成过程，所以DNA分子转录形成信使RNA的过程可起始多次。[答案]D积累实验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。1．实验材料：大肠杆菌。2．实验方法：放射性同位素标记技术和离心技术。3．实验假设：DNA以半保留的方式复制。4．实验过程：(见图)(1)大肠杆菌在含15N标记的NH4Cl培养基中繁殖几代，使DNA双链充分标记15N。(2)将含15N的大肠杆菌转移到14N标记的普通培养基中培养。(3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA(间隔的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间)。(4)将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA位置。5．实验预期：离心后应出现3条DNA带。(见图)(1)重带(密度最大)：15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)。(2)中带(密度居中)：一条链为15N，另一条链为14N标记的子代双链DNA(15N/14N)。(3)轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA(14N/14N)。6．实验结果：与预期的相符。应用解题3DNA的复制方式，可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散(弥散)复制三种，究竟是哪种复制方式呢？下面设计实验来证明DNA的复制方式。实验步骤：a．在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N－DNA(对照)。b．在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N－DNA(亲代)。c．将亲代15N大肠杆菌转移到氮源为含14N的培养基中，再连续繁殖两