搜索
DNA分子的结构和复制及基因是有遗传效应的DNA片段DNA分子的结构1．基本元素组成：C、H、O、N、P五种元素。2．基本组成单位：4种脱氧核苷酸。腺嘌呤(A)…………腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤(G)…………鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶(C)…………胞嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶(T)………胸腺嘧啶脱氧核苷酸3．DNA分子的组成层次。4．平面结构——两条脱氧核苷酸长链反向平行。5．DNA双螺旋结构。(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)中间的碱基严格按碱基互补配对原则(A与T配对，G与C配对)形成碱基对。(4)DNA分子中，脱氧核苷酸数∶脱氧核糖数∶磷酸数∶含氮碱基数＝1∶1∶1∶1。♨特别提醒：1．DNA结构中化学键的形成与断裂。(1)氢键：配对的碱基间形成碱基对，通过氢键相连，可用DNA解旋酶断裂，也可用高温断裂。(2)磷酸二酯键：连接磷酸和相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖的化学键，可用限制酶切断，可用DNA连接酶或DNA聚合酶连接。2．核酸种类的判断方法。(1)DNA和RNA的判断：含有碱基T或脱氧核糖DNA含有碱基U或核糖RNA(2)单链DNA和双链DNA的判断：若：A＝T，G＝C或A＋G＝T＋C⇒双链DNA若：嘌呤≠嘧啶⇒单链DNA(3)DNA和RNA合成的判断：用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T，可推断正发生DNA的合成；若大量利用U，可推断正进行RNA的合成。A．1种五碳糖B．4种脱氧核苷酸C．5种含氮碱基D．8种核苷酸解析：①细胞生物体内的核酸有DNA和RNA两类，题目中的“核酸”包括DNA和RNA；②考查“初步水解”和“彻底水解”的区别。核酸初步水解的产物是核苷酸，彻底水解的产物是磷酸、五碳糖和含N碱基。答案：C常见失分探因：混淆核酸的初步水解与彻底水解(1)因不能区分“初步水解”和“彻底水解”而误选B、D。(2)因不明确DNA和RNA化学组成的不同而误选A。(3)此类问题还常从核酸与生物种类角度考查，如“鱼体内含有多少种碱基”或“鱼体内的遗传物质彻底水解会得到多少种碱基”。跟踪训练有关下列四幅图的叙述，正确的是()A．甲图中共有8种核糖核苷酸B．乙图所示的化合物中不含糖类物质C．组成丙物质的单糖是脱氧核糖或核糖D．在小鼠的体细胞内检测到的化合物丁很可能是蔗糖解析：由图可知，甲图含有碱基T和U，说明甲为DNA与RNA链的配对，因而含有4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸，而不是8种核糖核苷酸，A错；乙图所示化合物为ATP，含有核糖，B错；丙可能是腺嘌呤核糖核苷酸或者腺嘌呤脱氧核苷酸，所以可能含有核糖或脱氧核糖，C对；丁为二糖，但在小鼠的体细胞内不可能检测到蔗糖，因为蔗糖是植物体内特有的二糖，D错。答案：C碱基互补配对原则及DNA复制的有关计算1．碱基互补配对原则及相关推论。(1)原则：A—T，G—C，图示为：(2)推论。①腺嘌呤与胸腺嘧啶相等，鸟嘌呤与胞嘧啶相等，即A＝T，G＝C。②嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A＋G＝T＋C。③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%。可简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。④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＝1m，则：A1＋G1T1＋C1＝T2＋C2A2＋G2＝m，所以互补链上A2＋G2T2＋C2＝1m。简记为：“DNA两互补链中，不配对两碱基和的比值乘积为1。”2．DNA复制的研究方法、过程及有关计算。(1)DNA复制方式的探究。关于DNA复制方式的探究，充分体现了假说—演绎法，即在克里克假说的基础上，通过演绎推理，最终通过实验得以验证。根据下面实验过程，回答相关问题。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(如图)。⑤实验预期：离心后应出现3条DNA带(如上图)。(根据标记情况作答)重带(密度最大)：15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)。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)。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。(2)DNA分子复制中的相关计算。①某DNA分子中含某种碱基a个，则复制n次需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a×(2n－1)；第n次复制，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a×2n－1。②若以被同位素标记的DNA分子的两条链为模板，复制n次后，标记的DNA分子占2/2n，标记的DNA单链占所有单链的1/2n；若用同位素标记原料，则复制n次后，标记的DNA分子占100%，标记的单链占1－1/2n。♨特别提醒：(1)在做DNA分子复制的计算题时，应看准是“含”还是“只含”，是“DNA分子数”还是“链数”。(2)在分析细胞分裂问题时，常以染色体或DNA分子为研究对象，而在分析DNA分子复制问题时，一定要从DNA分子两条单链的角度考虑，所以复制后的一条染色体上的两个DNA分子中都含有原来的单链。【例2】如图为DNA复制的图解，请据图回答下列问题：(1)DNA复制发生在__________。(2)②过程称为____________。(3)③中的子链是____________。(4)③过程必须遵循________________原则。(5)子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子，由此说明DNA复制具有____________的特点。(6)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，若该DNA分子在14N的培养基中连续复制四次，则结果不可能是()A．含有15N的DNA分子占1/8B．含有14N的DNA分子占7/8C．复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个D．共产生16个DNA分子(7)具有N个碱基对的一个DNA分子片段中，含有m个腺嘌呤脱氧核苷酸。①该片段完成n次复制需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。②该片段完成第n次复制需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。A．(2n－1)(N－m)B．2n－1(N－m)C．2n－1(N/2－m)D．2n(N/2－m)(8)若用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链。再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是()A．中期20和20、后期40和20B．中期20和10、后期40和20C．中期20和20、后期40和10D．中期20和10、后期40和10解析：DNA的复制方式为半保留复制，子代DNA分子中有一条母链和一条与母链互补的子链。(6)由于DNA的复制是半保留复制，经过四次复制形成的16个DNA分子中，有2个DNA分子的一条链上含有15N，另一条链上含有14N，其余14个DNA分子的两条链上全部含有14N。该DNA分子中含有胞嘧啶60个，由此计算出含有鸟嘌呤60个，腺嘌呤和胸腺嘧啶各有40个，复制四次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40×(16－1)＝600(个)，选项A、C、D正确，B错误。(7)根据题意，该DNA分子片段含有胞嘧啶脱氧核苷酸的个数为(2N－2m)/2＝N－m。①该片段完成n次复制，共产生DNA分子片段数为2n个，新增DNA分子片段(2n－1)个。故其完成n次复制需要的游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为(2n－1)(N－m)个，选A。②该片段完成第n－1次复制时共产生DNA分子片段2n－1个，若再完成一次复制(也就是第n次复制)，新增DNA分子片段数为2n－1个，故其完成第n次复制需要的游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为2n－1(N－m)个，选B。(8)玉米体细胞有丝分裂中期和后期细胞中染色体的数量分别为20和40，DNA分子的数量分别为40和40。DNA分子的复制具有半保留复制的特点，即新产生的DNA中有一条链是来自于母链，另一条链是新合成的子链。所以，第一次复制后的所有DNA都是一条链含有32P，另一条链不含；第二次复制得到的DNA分子则有一半含有32P，另一半不含。所以，第二次细胞分裂中期和后期的细胞中都有20个DNA分子含有32P，选A。答案：(1)有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期(2)解旋(3)Ⅱ、Ⅲ(4)碱基互补配对(5)半保留复制(6)B(7)①A②B(8)A跟踪训练细菌在15N培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入14N培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA经高速离心分离，下图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是()A．子一代DNA应为②B．子二代DNA应为①C．子三代DNA应为④D．亲代的DNA应为⑤解析：由题意可知，子一代的DNA应为全中(14N、15N)，即图②；子二代DNA应为1/2中(14N、15N)、1/2轻(14N、14N)，即图①；子三代DNA应为1/4中(14N、15N)、3/4轻(14N、14N)，即图③，而不是全轻(14N、14N)；亲代的DNA应为全重(15N、15N)。即图⑤。答案：C基因是有遗传效应的DNA片段1．对基因本质的理解。(1)从结构上看：①基因是DNA上一个个特定的片段，一个DNA分子上有许多个基因。②基因与DNA结构一样，也是由四种脱氧核苷酸按一定顺序排列而成的，也是双螺旋结构。③基因中脱氧核苷酸(碱基对)的排列顺序代表遗传信息。(2)从功能上看。基因具有遗传效应，即基因能控制生物的性状，基因是控制生物性状的基本单位，特定的基因决定特定的性状。2．染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系。3．基因、染色体、蛋白质、性状的关系。♨特别提醒：对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体，线粒体和叶绿体也是基因的载体。【例3】下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法中，不正确的是()A．在DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的只是一个磷酸基和一个碱基B．基因是具有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上可含有成百上千个基因C．一个基因含有多个脱氧核苷酸，DNA的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的D．染色体是DNA的主要载体，一条染色体上含有1个或2个DNA分子解析：本题考查遗传的分子基础。在DNA分子结构中，磷酸和脱氧核糖交替连接成为基本骨架，碱基成对结合，位于双螺旋的内部，那么与脱氧核糖直接相连的是一个磷酸基和下一个脱氧核苷酸的一个磷酸基，还有一个碱基。答案：A规律总结在基因、DNA与染色体关系上，明确基因是DNA的一部分，DNA是染色体的组成部分，DNA是重要的遗传物质，全部基因的集合不是所有的DNA，染色体不是遗传物质，它只是遗传物质DNA的主要载体。跟踪训练下列关于真核生物基因的说法中，不正确的是()A．基因是有遗传效应的染色体片段B．细胞内的基因主要分布在染色体上C．基因能通过控制蛋白质的结构控制生物的性状D．基因中的碱基排列顺序蕴藏着遗传信息解析：基因是有遗传效应的DNA片段，不是染色体片段。答案：A课题18：DNA复制方式的实验探究关于DNA复制方式的探究，充分体现了假说—演绎法，即在克里克假说的基础上，通过演绎推理，最终通过实验得以验证。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．实验假说：DNA以半保留的方式复制。4．实验过程：见下图。(1)大肠杆菌在含15N标记的NH4Cl培养基中繁殖几代，使DNA双链充分被15N标记。(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