DNA分子的结构、复制及基因

回 扣 基 础 要 点一 、 DNA分 子 的 结 构 1.结 构 层 次基 本 组 成 元 素 等基 本 组 成 物 质 磷 酸 、 、 （ A、 G、 C、 T四 种 ） DNA分 子 的 结 构 、 复 制 ; 基 因 是 有 遗 传 效 应 的 DNA片 段必 备 知 识 梳 理C、 H、 O、 N、 P脱 氧 核 糖 含 氮 碱 基 基 本 组 成 单 位 （ 四 种 ）DNA单 链 脱 氧 核 苷 酸 长 链DNA双 链 DNA 结 构 ， 构 建 者 和 脱 氧 核 糖 核 苷 酸聚 合两 条双 螺 旋 沃 森克 里 克 2.结 构 特 点（ 1） 双 链 。（ 2） 和 交 替 连 接 ， 排 列 在 外 侧 ， 构 成 ， 排 列 在 内 侧 。（ 3） 两 条 链 上 的 碱 基 通 过 连 接 成 碱 基 对 。（ 4） A和 T之 间 形 成 个 氢 键 ， C和 G之 间 形 成 个 氢 键 ， 故 DNA分 子 中 比 例 高 的 稳 定 性 强 。 反 向 平 行脱 氧 核 糖 磷 酸基 本 骨 架 碱 基 氢 键二 G C三 考 点 一 DNA分 子 结 构1.DNA分 子 结 构 模 式 图 信 息 解 读高 频 考 点 突 破 （ 1） 每 个 DNA片 段 中 ， 游 离 的 磷 酸 基 团 有 个 。（ 2） 之 间 的 数 量 关 系 。（ 3） 和 之 间 的 化 学 键 为 键 ， 用 限 制性 核 酸 内 切 酶 处 理 可 切 断 ， 用 酶 处 理 可连 接 。（ 4） 碱 基 对 之 间 的 化 学 键 为 键 ， 可 用 酶断 裂 ， 也 可 加 热 断 裂 。（ 5） 每 个 脱 氧 核 糖 连 接 着 个 磷 酸 ， 分 别在 号 碳 原 子 上 相 连 接 。 21 1 1磷 酸 二 酯DNA连 接氢 解 旋23号 、 5 2.DNA分 子 特 性（ 1） 稳 定 性 ： 磷 酸 和 脱 氧 核 糖 交 替 连 接 ， 排 列 在外 侧 构 成 基 本 骨 架 。（ 2） 多 样 性 ： 碱 基 对 多 种 多 样 的 排 列 次 序 。 若 某 DNA分 子 中 有 n个 碱 基 对 ， 则 排 列 顺序 有 种 ， 其 中 n代 表 对 数 。（ 3） 特 异 性 ： 每 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 。 提 醒 4n 碱 基 对 位 训 练1.下 列 能 正 确 表 示 DNA片 段 示 意 图 的 是 ( ) D2. 含 有 2 000个 碱 基 的 DNA， 每 条 链 上 的 碱 基 排列 方 式 有 （ ）A.4 2 000个 B.41 000个C.24 000个 D.21 000个 B 3.在 DNA分 子 的 一 条 单 链 中 相 邻 的 碱 基 A与 T的 连接 是 通 过 ( )A.肽 键B. 磷 酸 脱 氧 核 糖 磷 酸 C.氢 键D. 脱 氧 核 糖 磷 酸 脱 氧 核 糖 解 析 DNA分 子 单 链 上 相 邻 碱 基 A与 T的 连 接 方式 如 图 ： 由 此 可 知 是 通 过 “ 脱 氧 核 糖 磷 酸 脱 氧 核 糖 ” 连 接 起 来 的 。 D 考 点 二 DNA中 碱 基 数 量 的 计 算解 题 时 先 画 出 简 图 ， 根 据 碱 基 互 补 配 对 原 则 推知 规 律规 律 1： 在 双 链 DNA分 子 中 ， 互 补 碱 基 两 两 相等 ， A=T， C=G， A+G=C+T， 即 嘌 呤 碱 基 总 数等 于 嘧 啶 碱 基 总 数 。规 律 2： 在 双 链 DNA分 子 中 ， 互 补 的 两 碱 基 之 和（ 如 A+T或 C+G） 占 全 部 碱 基 的 比 例 等 于 其 任 何一 条 中 这 两 种 碱 基 之 和 占 该 单 链 中 碱 基 数 的 比 例 。 单 双 链 转 化 公 式 。 单 链 规 律 3： DNA分 子 一 条 链 中 （ A+G） /（ C+T） 的 比 值的 倒 数 等 于 互 补 链 中 该 种 碱 基 的 比 值 ， 在 整 个 DNA分 子 中 该 比 值 等 于 。规 律 4： DNA分 子 一 条 链 中 （ A+T） /（ C+G） 的 比 值等 于 其 互 补 链 和 整 个 DNA分 子 中 该 种 比 例 的 比 值 。规 律 5： 不 同 生 物 的 DNA分 子 中 互 补 配 对 的 碱 基 之 和的 比 值 不 同 ， 即 （ A+T） /（ C+G） 的 值 不 同 。 该 比值 体 现 了 不 同 生 物 DNA分 子 的 特 异 性 。规 律 6： ， 则 。规 律 7： 若 已 知 A占 双 链 的 比 例 =c%， 则 A 1/单 链 的 比例 无 法 确 定 ， 但 最 大 值 可 求 出 为 ， 最 小 值 为 。 %bA1 单 链若 %2bA1 双 链 1 2c% 0 对 位 训 练4.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 A T G C=1 2 3 4， 则 另 一 条 链 相 应 碱 基 比 为 2 1 4 3D.若 一 条 链 的 G T=1 2， 另 一 条 链 的 C A=2 1 答 案 D 5.一 个 DNA分 子 的 一 条 链 上 ， 腺 嘌 呤 比 鸟 嘌 呤 多40%， 两 者 之 和 占 DNA分 子 碱 基 总 数 的 24%,则 这个 DNA分 子 的 另 一 条 链 上 ， 胸 腺 嘧 啶 占 该 链 碱基 数 目 的 （ ）A.44% B.24% C.14% D.28%解 析 A1、 G1分 别 表 示 一 条 链 上 腺 嘌 呤 和 鸟 嘌呤 的 数 目 ， T2表 示 另 一 条 链 中 胸 腺 嘧 啶 数 目 ，A1+G1占 DNA分 子 碱 基 总 数 的 24%， 即由 于 A 1+G1+C1+T1= ， A1+G1占 本 链 碱 基 总 数 的 48%。又 A1=(1+40%)G1, 由 以 上 分 析 可 解 得 A1=28%，G1=20%。 根 据 碱 基 互 补 配 对 原 则 T2=A1=28%。 %24TCGA GA 11 T)CG(A21 D 6.在 一 个 DNA分 子 中 ， 腺 嘌 呤 与 胸 腺 嘧 啶 之 和 占全 部 碱 基 数 目 的 54%， 其 中 一 条 链 中 鸟 嘌 呤 、胸 腺 嘧 啶 分 别 占 该 链 碱 基 总 数 的 22%和 28%， 则由 该 链 转 录 的 信 使 RNA中 鸟 嘌 呤 占 碱 基 总 数 的 （ ）A.24% B.22% C.26% D.23%解 析 双 链 DNA中 ， A+T占 全 部 碱 基 总 数 的54%， 则 一 条 单 链 中 A+T占 该 链 碱 基 总 数 的54%， 按 下 面 的 图 示 分 析 ： A 二 、 DNA分 子 复 制 1.概 念 ： 以 分 子 为 模 板 合 成 子 代 DNA分 子 的 过 程 。 2.场 所 ： 主 要 在 中 ， 但 在 拟 核 、 线 粒 体 、 叶 绿 体 中 也 进 行 。 3.时 间 ： 有 丝 分 裂 和 减 数 。 4.条 件 ： 。 5.精 确 复 制 的 原 因 ： DNA的 结 构 提 供 精 确 模 板 ; 原 则 保 证 了 复 制 的 准 确 进 行 。 6.过 程 ： 解 旋 和 复 制 。 7.特 点 ： 复 制 和 。 8.意 义 ： 从 亲 代 传 给 子 代 ， 保 持 遗 传 信 息 的 连 续 性 。 亲 代 DNA细 胞 核间 期 第 次 分 裂 前 的 间 期模 板 、 原 料 、 酶 、 能 量双 螺 旋碱 基 互 补 配 对半 保 留 边 解 旋 边 复 制 考 点 三 DNA复 制 的 研 究 方 法 、 过 程 和 条 件1.研 究 DNA复 制 的 常 用 方 法同 位 素 标 记 法 和 离 心 法 ， 常 标 记 3H、 15N、 32P，通 过 离 心 在 试 管 中 形 成 不 同 位 置 。2.DNA复 制 的 过 程 3.DNA复 制 的 条 件 影 响 细 胞 呼 吸 （ ATP供 给 ） 的 所 有 因 素都 可 能 影 响 DNA复 制 。 体 外 也 可 进 行 ， 即 PCR扩 增 技 术 ， 除 满 足 上 述条 件 外 ， 还 应 注 意 温 度 、 pH 的 控 制 及 引 物 的 加 入 。模 板 原 料 能 量 酶解 旋 后两 条 链 四 种 游 离的 脱 氧 核苷 酸 ATP 解 旋 酶 、DNA聚 合酶提 醒 对 位 训 练6.下 列 有 关 DNA分 子 复 制 的 叙 述 ， 正 确 的 是 （ ）A.DNA分 子 在 解 旋 酶 的 作 用 下 水 解 成 脱 氧 核 苷 酸B.在 复 制 过 程 中 ， 解 旋 和 复 制 是 同 时 进 行 的C.解 旋 后 以 一 条 母 链 为 模 板 合 成 两 条 新 的 子 链D.两 条 新 的 子 链 通 过 氢 键 形 成 一 个 新 的 DNA分 子B 思 维 误 区 警 示 1.对 DNA复 制 过 程 中 “ 第 n次 ” 还 是 “ n次 ” 复 制所 需 某 种 碱 基 数 量 的 计 算 原 理 不 清 已 知 DNA分 子 中 碱 基 数 ， 求 复 制 n次 与 第 n次 所需 某 碱 基 的 数 目 ： 某 DNA分 子 中 含 某 碱 基 a个 ， 复制 n次 ， 则 共 需 加 入 含 该 碱 基 的 脱 氧 核 苷 酸 为 个 ， 因 为 最 初 亲 代 DNA分 子 做 模 板 不需 要 原 料 ； 但 第 n次 复 制 时 所 需 含 该 碱 基 的 脱 氧 核苷 酸 为 。解 题 思 路 探 究a （ 2n-1）a (2 n-1)-a (2n-1-1)=a 2n-1 纠 正 训 练1.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 2 n-1(m-A)个D.在 n次 复 制 过 程 中 ， 总 共 需 要 2n(m-A)个解 析 该 DNA分 子 含 胞 嘧 啶 数 目 为 m-A， 复 制 n 次 需 胞 嘧 啶 脱 氧 核 苷 酸 数 目 为 （ m-A） (2n-1)。D 2.对 细 胞 分 裂 和 DNA复 制 相 结 合 的 知 识 理 解 不 透（ 1） 细 胞 分 裂 过 程 中 先 进 行 DNA复 制 。（ 2） DNA复 制 的 方 式 ： 半 保 留 复 制 。（ 3） 图 示 辨 析 2.取 1个 含 有 1对 同 源 染 色 体 的 精 原 细 胞 ， 用 15N标 记 细 胞 核 中 DNA， 然 后 放 在 含 14N的 培 养 基 中 培 养 ， 让 其 连 续 进 行 两 次 有 丝 分 裂 ， 形 成 4个 细 胞 ， 这 4个 细 胞 中 含 15N的 细 胞 个 数 可 能 是 ( ) A.2 B.3 C.4 D.前 三 项 都 对 D 知 识 综 合 应 用重 点 提 示通 过 “ DNA半 保 留 复 制 的 原 理 和 相 关 计 算 ” 的考 查 ， 提 升 “ 具 备 验 证 简 单 生 物 学 事 实 ， 并 能 对实 验 现 象 和 结 果 进 行 解 释 、 分 析 和 处 理 ” 的 能 力 。典 例 分 析 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 究 ， 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 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 14N-DNA； 在 氮 源 为 15N的 培 养 基上 生 长 的 大 肠 杆 菌 ， 其 DNA分 子 均 为 15N-DNA。 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 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 。(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 此 人 说 法 是 否 正 确 ？ 。原 因 是 。解 析 如 果 DNA的 复 制 方 式 为 全 保 留 复 制 ， 则 一个 亲 代 15N-15N的 DNA分 子 ， 子 代 两 个 DNA分 子是 ： 一 个 15N-15N， 一 个 14N-14N， 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 15N-15N的 DNA分 子 ,子 代 两 个 DNA分 子 都 是 15N-14N，其 在 离 心 管 中 分 布 的 位 置 全 部 在 中 带 。 21 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 ，按 此 法 研 究 DNA链 的 情 况 结 果 是 一 致 的 ， 所 以 无法 区 分 三 、 基 因 是 有 遗 传 效 应 的 DNA片 段 1.基 因 ： 的 DNA片 段 ， 是 决 定 的 基 本 单 位 。 2.遗 传 信 息 ： 指 基 因 中 的 排 列 顺 序 。 3.染 色 体 、 DNA、 基 因 、 脱 氧 核 苷 酸 的 关 系 是 DNA的 是 主 要 的 遗 传 物 质 DNA（ 基 因 ） 的 基 本 组 成 单 位染 色 体DNA基 因 控 制 生 物 性 状 的 基 本 单 位 ，携 带 遗 传 信 息 。 主 要 存 在于 上 ， 少 量 存 在 于 和 中脱 氧 核 苷 酸有 遗 传 效 应 生 物 性状 脱 氧 核 苷 酸主 要 载 体染 色 体叶 绿 体 线 粒 体 4.四 种 结 构 或 物 质 之 间 的 包 含 关 系 及 数 量 关 系 DNA中 既 包 括 基 因 片 段 还 包 括 非 基 因片 段 ， 所 以 构 成 基 因 的 碱 基 总 数 小 于 构 成 DNA分 子 的 碱 基 总 数 。 显 性 基 因 D和 隐 性 基 因 d的 根 本 区 别 是 基 因 中脱 氧 核 苷 酸 的 排 列 顺 序 不 同 。 提 醒 构 建 知 识 网 络