生物第二单元 遗传的物质基础 第2讲 DNA分子的结构、复制和基因是有遗传效应的DNA片段 新人教版必修2

第二单元遗传的物质基础第二单元遗传的物质基础必 修 二第二讲第二讲DNA分子的结构、复制分子的结构、复制和基因是有遗传效应的和基因是有遗传效应的DNA片段片段考纲要求考纲要求考题分布考题分布考点命题趋势考点命题趋势1DNA分子结构的主要特点2基因的概念3DNA分子的复制2016卷 T292016卷T22015卷T12014卷 T52013卷T12013卷 T12013卷T5DNA分子的结构、复制及相关计算，仍是高考的热点，多以图像和表格的形式考查1 1考点一考点一2 2考点二考点二3 3考点三考点三4 4考点四考点四5 5考点五考点五6 6课 末 总 结课 末 总 结1DNA分子的结构分子的结构(1)基本单位基本单位_；_；_；_。考点一考点一DNA分子的结构和基因的概念分子的结构和基因的概念磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸磷酸、脱氧核糖磷酸、脱氧核糖碱基对碱基对TTGG碱基互补配对碱基互补配对双螺旋双螺旋(4)DNA分子结构特点分子结构特点(1)_性：具性：具n个碱基对的个碱基对的DNA具有具有4n种碱基对排列顺序。种碱基对排列顺序。(2)_性：如每种性：如每种DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。分子都有其特定的碱基对排列顺序。(3)_性：如两条主链磷酸与脱氧核糖交替连接的顺序不变，碱基对性：如两条主链磷酸与脱氧核糖交替连接的顺序不变，碱基对构成方式不变等。构成方式不变等。多样多样特异特异稳定稳定2基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段片段(1)据图据图分析得出分析得出基因与染色体的关系是：基因在染色体上呈基因与染色体的关系是：基因在染色体上呈_排列。排列。染色体由染色体由DNA和蛋白质构成，一个和蛋白质构成，一个DNA上有上有_个基因。构成基因个基因。构成基因的碱基数的碱基数_(填填“大于大于”或或“小于小于”或或“等于等于”)DNA分子的碱基总数。分子的碱基总数。基因的本质是有基因的本质是有_的的DNA片段。遗传信息蕴藏在片段。遗传信息蕴藏在_的排列顺序之中。的排列顺序之中。(2)将代表下列结构的字母填入图将代表下列结构的字母填入图中的相应横线上中的相应横线上a染色体、染色体、bDNA、c基因、基因、d脱氧核苷酸。脱氧核苷酸。_线性线性许多许多小于小于遗传效应遗传效应4种碱基种碱基dcba(从左至右从左至右)判断下列说法的正误。判断下列说法的正误。(1)双链双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的()(2)DNA有氢键，有氢键，RNA没有氢键没有氢键()(3)双链双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数分子中嘌呤数等于嘧啶数()(4)沃森和克里克研究沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法分子的结构时，运用了构建物理模型的方法()(5)嘌呤碱基与嘧呤碱基的结合保证了嘌呤碱基与嘧呤碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定分子空间结构的相对稳定()(6)DNA分子中两条脱氧核苷酸之间的碱基一定是通过氢键连接的分子中两条脱氧核苷酸之间的碱基一定是通过氢键连接的() 如图为某同学在学习了如图为某同学在学习了DNA分子的结构后画的含有两个碱基对的分子的结构后画的含有两个碱基对的DNA分子分子片段片段(其中其中代表磷酸基团代表磷酸基团)，下列为几位同学对此图的评价，其中哪位同学的评，下列为几位同学对此图的评价，其中哪位同学的评价较合理？价较合理？甲认为该图没有什么物质和结构上的错误；甲认为该图没有什么物质和结构上的错误；乙认为该图至少有三处错误，其中核糖应改为脱氧核糖、乙认为该图至少有三处错误，其中核糖应改为脱氧核糖、U应改为应改为T，DNA单链中脱氧核苷酸的磷酸基团应与相邻脱氧核苷酸单链中脱氧核苷酸的磷酸基团应与相邻脱氧核苷酸3碳上羟基脱水形成磷碳上羟基脱水形成磷酸二酯键；酸二酯键；丙认为如果他画的是双链丙认为如果他画的是双链RNA分子，则该图就是正确的。分子，则该图就是正确的。提示提示该同学要画的为该同学要画的为DNA分子结构图，图中的错误有：五碳糖应为脱氧分子结构图，图中的错误有：五碳糖应为脱氧核糖；碱基不能含尿嘧啶核糖；碱基不能含尿嘧啶(U)；磷酸与磷酸之间无化学键的连接，磷酸应与脱氧；磷酸与磷酸之间无化学键的连接，磷酸应与脱氧核糖交替连接，故乙同学评价较合理。核糖交替连接，故乙同学评价较合理。1DNA分子结构模式图信息解读分子结构模式图信息解读(1)每个每个DNA片段中，游离的磷酸基团有片段中，游离的磷酸基团有2个。个。(2)一条核苷酸链中相邻两个核苷酸通过磷酸二酯键相连，用限制性核酸内一条核苷酸链中相邻两个核苷酸通过磷酸二酯键相连，用限制性核酸内切酶处理可切断，用切酶处理可切断，用DNA连接酶处理可连接。连接酶处理可连接。(3)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。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。 (4)每个脱氧核糖每个脱氧核糖(除两端外除两端外)连接着连接着2个磷酸，分别在个磷酸，分别在3号、号、5号碳原子上相连号碳原子上相连接。接。(5)若碱基对为若碱基对为n，则氢键数为，则氢键数为2n3n之间，若已知之间，若已知A有有m个，则氢键数为个，则氢键数为3nm。2DNA分子的结构特点分子的结构特点(1)稳定性：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。补配对的方式不变。(2)多样性：多样性：DNA分子中碱基的排列顺序多种多样。分子中碱基的排列顺序多种多样。(3)特异性：每种特异性：每种DNA有别于其他有别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。的特定的碱基排列顺序。3基因与脱氧核苷酸、基因与脱氧核苷酸、DNA和染色体之间的关系和染色体之间的关系关系关系内容内容基因与脱氧核苷基因与脱氧核苷酸酸基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，基因中脱氧核苷酸基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，基因中脱氧核苷酸的排列顺序称为遗传信息的排列顺序称为遗传信息基因与基因与DNA基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段，每个片段，每个DNA分子上有很多分子上有很多个基因个基因基因与染色体基因与染色体基因在染色体上呈线性排列，染色体是基因的主要载体基因在染色体上呈线性排列，染色体是基因的主要载体高考警示高考警示(1)脱氧核苷酸聚合形成长链的过程中产生水，即脱氧核苷酸脱氧核苷酸聚合形成长链的过程中产生水，即脱氧核苷酸DNAH2O。(2)DNA分子结构可简记为分子结构可简记为5种元素，种元素，4种碱基种碱基(脱氧核苷酸脱氧核苷酸)，3种小分子，种小分子，2条长链，条长链，1个双螺旋。个双螺旋。(3)DNA分子中，脱氧核苷酸数分子中，脱氧核苷酸数 脱氧核糖数脱氧核糖数 磷酸数磷酸数 含氮碱基数含氮碱基数1 1 1 1。(4)DNA分子彻底水解时得到的产物是脱氧核苷酸的基本组分，即脱氧核分子彻底水解时得到的产物是脱氧核苷酸的基本组分，即脱氧核糖、磷酸、含氮碱基。糖、磷酸、含氮碱基。(5)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。因的载体。(6)对于原核细胞来说，拟核中的对于原核细胞来说，拟核中的DNA分子或者质粒分子或者质粒DNA均是裸露的，没有均是裸露的，没有与蛋白质一起构成染色体。与蛋白质一起构成染色体。(7)位于染色体上的基因随着染色体传递给子代，其遗传遵循孟德尔遗传规位于染色体上的基因随着染色体传递给子代，其遗传遵循孟德尔遗传规律。位于线粒体和叶绿体中的基因随线粒体和叶绿体传给子代，是控制细胞质律。位于线粒体和叶绿体中的基因随线粒体和叶绿体传给子代，是控制细胞质遗传的基因，特点是母系遗传。遗传的基因，特点是母系遗传。(8)“三看法三看法”判断判断DNA分子结构的正误分子结构的正误 下列有关细菌拟核下列有关细菌拟核DNA分子结构的叙述，不正确的是分子结构的叙述，不正确的是()A含有四种脱氧核苷酸含有四种脱氧核苷酸B由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架C由两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构由两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构D含有两个游离的磷酸基团含有两个游离的磷酸基团解析解析细菌拟核细菌拟核DNA分子为双链环状，含有四种脱氧核苷酸，由脱氧核分子为双链环状，含有四种脱氧核苷酸，由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架，两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，糖和磷酸交替连接构成基本骨架，两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，不含游离的磷酸基团。不含游离的磷酸基团。D例例 1技巧点拨技巧点拨 变式训练变式训练 D 解析解析构成脱氧核苷酸对的两个脱氧核苷酸的方向应是相反的，构成脱氧核苷酸对的两个脱氧核苷酸的方向应是相反的，A错误；错误；G与与C之间有三个氢键，之间有三个氢键，B错误；脱氧核苷酸中不含碱基错误；脱氧核苷酸中不含碱基U，C错误；错误；DNA分子分子中中A与与T配对，且两者之间有两个氢键，配对，且两者之间有两个氢键，D正确。正确。B 解析解析图中图中代表脱氧核苷酸，碱基对的排列顺序代表遗传信息；不同代表脱氧核苷酸，碱基对的排列顺序代表遗传信息；不同生物的生物的DNA分子中脱氧核苷酸的种类都是四种，无特异性；转录是以分子中脱氧核苷酸的种类都是四种，无特异性；转录是以DNA分子分子的一条链为模板的；解旋酶作用于氢键。的一条链为模板的；解旋酶作用于氢键。DNA分子的复制分子的复制1概念：以概念：以_为模板，合成为模板，合成_的过程。的过程。2时间：时间：_。考点二考点二DNA复制复制亲代亲代DNA子代子代DNA有丝分裂的间期或减数第一次分裂前的间期有丝分裂的间期或减数第一次分裂前的间期3过程过程能量能量解旋解旋两条螺旋的双链两条螺旋的双链脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNA聚合酶聚合酶双螺旋结构双螺旋结构4特点：特点：_。5方式：方式：_。6结果：形成两个完全相同的结果：形成两个完全相同的DNA分子。分子。7意义：将意义：将_从亲代传给子代，保持了从亲代传给子代，保持了_的连续的连续性。性。边解旋边复制边解旋边复制半保留复制半保留复制遗传信息遗传信息遗传信息遗传信息判断下列说法的正误。判断下列说法的正误。(1)植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制的复制()(2)在人体内成熟的红细胞、浆细胞中不发生在人体内成熟的红细胞、浆细胞中不发生DNA的复制的复制()(3)真核生物真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶和能量分子复制过程需要解旋酶和能量()(4)在一个细胞周期中，在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在两条复制过程中的解旋发生在两条DNA母链之间母链之间()(5)DNA复制就是基因表达的过程复制就是基因表达的过程() (6)DNA复制时，严格遵循复制时，严格遵循AU、CG的碱基互补配对原则的碱基互补配对原则()(7)DNA复制时，两条脱氧核苷酸链均可作为模板复制时，两条脱氧核苷酸链均可作为模板()(8)DNA分子全部解旋后才开始进行分子全部解旋后才开始进行DNA复制复制()(9)脱氧核苷酸必须在脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链酶的作用下才能连接形成子链()(10)复制后产生的两个子代复制后产生的两个子代DNA分子中共含分子中共含4个游离的磷酸基团个游离的磷酸基团()(11)真核细胞染色体真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期的复制发生在有丝分裂前期()(12)DNA分子复制是边解旋边双向复制的分子复制是边解旋边双向复制的() 1如图为真核细胞如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图回答相关问题：复制过程的模式图，据图回答相关问题：(1)由图示得知，由图示得知，DNA分子复制的方式具有什么特点？分子复制的方式具有什么特点？(2)图示中的解旋酶和图示中的解旋酶和DNA聚合酶各有什么作用？聚合酶各有什么作用？提示提示(1)半保留复制。半保留复制。(2)前者使氢键打开，前者使氢键打开，DNA双链发生解旋；后者催化形成新的链。双链发生解旋；后者催化形成新的链。2核核DNA复制过程中刚形成的两个子复制过程中刚形成的两个子DNA位置如何？其上面对应片段中位置如何？其上面对应片段中基因是否相同？两个子基因是否相同？两个子DNA将于何时分开？将于何时分开？提示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，两个子特殊变异情况下应完全相同，两个子DNA分子将于有丝分裂后期或减数第二次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。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。1DNA分子的复制过程及意义分子的复制过程及意义时间时间有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期场所场所真核细胞：细胞核真核细胞：细胞核(主要主要)、线粒体、叶绿体、线粒体、叶绿体原核细胞：拟核、细胞质原核细胞：拟核、细胞质(细胞质基质细胞质基质)需要需要条件条件模板模板解旋后的两条单链解旋后的两条单链原料原料四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸能量能量ATP酶酶解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶结构结构基础基础独特的双螺旋结构：提供精确的模板；独特的双螺旋结构：提供精确的模板；碱基互补配对：确保复制准确无误碱基互补配对：确保复制准确无误过程过程包括解旋、合成子链、形成子代包括解旋、合成子链、形成子代DNA三步三步结果结果形成两个完全相同的形成两个完全相同的DNA分子分子特点特点边解旋边复制、半保留复制边解旋边复制、半保留复制意义意义将遗传信息从亲代传递给子代，保持了遗传信息的连续性将遗传信息从亲代传递给子代，保持了遗传信息的连续性2DNA复制方式探究复制方式探究(1)实验方法实验方法探究探究DNA复制的方式，采用的是同位素示踪技术和离心处理，根据试管中复制的方式，采用的是同位素示踪技术和离心处理，根据试管中DNA的分布位置确定复制方式。的分布位置确定复制方式。(2)实验过程实验过程(如下图如下图)高考警示高考警示(1)子代子代DNA分子中模板链与另一分子中模板链与另一DNA分子中新合成的子链碱基序列完全相分子中新合成的子链碱基序列完全相同。同。(2)影响细胞呼吸影响细胞呼吸(ATP供给供给)的所有因素都可能影响的所有因素都可能影响DNA复制。复制。(3)体外也可进行，即体外也可进行，即PCR扩增技术，除满足上述条件外扩增技术，除满足上述条件外(不需解旋酶不需解旋酶)，还，还应注意温度、应注意温度、pH的控制及引物的加入。的控制及引物的加入。(4)在特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配在特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引发基因突变。对发生差错，引发基因突变。(5)复制可简记为复制可简记为“1个主要场所个主要场所(细胞核细胞核)，2种时期种时期(有丝分裂间期和减数第有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期一次分裂前的间期)，3个步骤个步骤(解旋、合成新链、形成子代解旋、合成新链、形成子代DNA)，4个条件个条件(模模板、酶、原料和能量板、酶、原料和能量)”。(6)关于关于DNA分子复制的早期推测分子复制的早期推测关于关于DNA分子是如何复制的，在早期的研究中，科学家们提出了三个模分子是如何复制的，在早期的研究中，科学家们提出了三个模型，它们是全保留复制模型、弥散复制模型和半保留复制模型。如图所示。型，它们是全保留复制模型、弥散复制模型和半保留复制模型。如图所示。B 例例 2A代细菌代细菌DNA分子中一条链是分子中一条链是14N，另一条链是，另一条链是15NB代细菌含代细菌含15N的的DNA分子占全部分子占全部DNA分子的分子的1/4C预计预计代细菌代细菌DNA分子的平均相对分子质量为分子的平均相对分子质量为(7ab)/8D上述实验结果证明上述实验结果证明DNA复制方式为半保留复制复制方式为半保留复制解析解析依据题意和图示分析可知：亲代依据题意和图示分析可知：亲代DNA分子的两条链都是分子的两条链都是15N，合成，合成DNA的原料含有的原料含有14N。代细菌代细菌DNA分子离心后全为中，说明一条链是分子离心后全为中，说明一条链是14N，另，另一条链是一条链是15N，A项正确；项正确；代细菌代细菌DNA分子离心后分子离心后1/2轻、轻、1/2中，说明含中，说明含15N的的DNA分子占全部分子占全部DNA分子的分子的1/2，B项错误；项错误；代细菌代细菌DNA分子中，有分子中，有2个个DNA分子的一条链是分子的一条链是14N、另一条链是、另一条链是15N，有，有6个个DNA分子的分子的2条链都是条链都是14N，所以，所以代细菌代细菌DNA分子的平均相对分子质量为分子的平均相对分子质量为(ab6a)/8(7ab)/8，C项正确；上项正确；上述实验结果能证明述实验结果能证明DNA复制方式为半保留复制，复制方式为半保留复制，D项正确。项正确。A图中图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的分子复制是从多个起点同时开始的B图中图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的分子复制是边解旋边双向复制的C真核生物真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶分子复制过程需要解旋酶D真核生物的这种复制方式提高了复制速率真核生物的这种复制方式提高了复制速率变式训练变式训练 A 解析解析从图中可以看到从图中可以看到DNA分子复制是有多个起点，但是由于复制环有分子复制是有多个起点，但是由于复制环有大有小，所以复制并不是同时开始的，而是有先有后，故大有小，所以复制并不是同时开始的，而是有先有后，故A项错误。项错误。DNA分子分子的复制是一个边解旋边复制的过程，而且由图可知复制是两个单链同时反向进的复制是一个边解旋边复制的过程，而且由图可知复制是两个单链同时反向进行的，所以是一个边解旋边双向复制的过程，故行的，所以是一个边解旋边双向复制的过程，故B项正确。项正确。DNA分子复制过程分子复制过程中需要模板、原料、能量和酶等基本条件，其中酶包括解旋酶、中需要模板、原料、能量和酶等基本条件，其中酶包括解旋酶、DNA聚合酶和聚合酶和DNA连接酶等，故连接酶等，故C项正确。项正确。DNA分子通过边解旋边双向复制的方式进行复分子通过边解旋边双向复制的方式进行复制，而非两条母链完全解开后才开始合成新的子链，由此在解旋结束时也伴随制，而非两条母链完全解开后才开始合成新的子链，由此在解旋结束时也伴随着复制结束，并产生两个完全相同的着复制结束，并产生两个完全相同的DNA分子，提高了复制速率，故分子，提高了复制速率，故D项正项正确。确。D 解析解析DNA聚合酶催化游离的脱氧核苷酸相互连接形成磷酸二酯键，聚合酶催化游离的脱氧核苷酸相互连接形成磷酸二酯键，A错错误；误；DNA复制时是边解旋边复制，复制时是边解旋边复制，B错误；复制可发生在细胞核中，也可发生错误；复制可发生在细胞核中，也可发生在线粒体和叶绿体中，内质网中不含在线粒体和叶绿体中，内质网中不含DNA，不能进行，不能进行DNA复制，复制，C错误；在复错误；在复制过程中，由于双链解开，导致制过程中，由于双链解开，导致DNA的稳定性降低，可能会发生基因突变，导的稳定性降低，可能会发生基因突变，导致复制形成的两个子代致复制形成的两个子代DNA分子的碱基序列有可能不同，分子的碱基序列有可能不同，D正确。正确。考点三考点三DNA分子的结构与复制的相关计算分子的结构与复制的相关计算1DNA中碱基互补配对原则的有关计算中碱基互补配对原则的有关计算解题时先画出简图，根据碱基互补配对原则推知规律。解题时先画出简图，根据碱基互补配对原则推知规律。规律规律1：在双链：在双链DNA分子中，互补碱基两两相等，分子中，互补碱基两两相等，AT，CG，AGCT，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。规律规律2：在双链：在双链DNA分子中，互补的两碱基之和分子中，互补的两碱基之和AT或或CG占全部碱基的占全部碱基的比例等于其任何一条单链中这两种碱基之和占该单链中碱基数的比例。比例等于其任何一条单链中这两种碱基之和占该单链中碱基数的比例。(单双链单双链转化公式转化公式)规律规律3：DNA分子一条链中分子一条链中(AG)/(CT)的比值的倒数等于互补链中该比的比值的倒数等于互补链中该比例的比值，在整个例的比值，在整个DNA分子中该比值等于分子中该比值等于1。(不配对的碱基之和比例在两条单不配对的碱基之和比例在两条单链中互为倒数链中互为倒数)高考警示高考警示并非所有的并非所有的DNA分子都遵循碱基互补配对原则分子都遵循碱基互补配对原则(1)双链双链DNA分子嘌呤数嘧啶数，遵循碱基互补配对原则。分子嘌呤数嘧啶数，遵循碱基互补配对原则。(2)单链单链DNA分子中不遵循碱基互补配对原则，嘌呤数和嘧啶数不一定相分子中不遵循碱基互补配对原则，嘌呤数和嘧啶数不一定相等。等。2DNA复制的有关计算复制的有关计算DNA复制为半保留复制，若将亲代复制为半保留复制，若将亲代DNA分子复制分子复制n代，其结果分析如下：代，其结果分析如下：(1)子代子代DNA分子数为分子数为2n个个含有亲代链的含有亲代链的DNA分子数为分子数为2个；个；不含亲代链的不含亲代链的DNA分子数为分子数为(2n2)个；个；含子代链的含子代链的DNA有有2n个。个。(2)子代脱氧核苷酸链数为子代脱氧核苷酸链数为2n1条条亲代脱氧核苷酸链数为亲代脱氧核苷酸链数为2条；条；新合成的脱氧核苷酸链数为新合成的脱氧核苷酸链数为(2n12)条。条。(3)消耗的脱氧核苷酸数消耗的脱氧核苷酸数若一亲代若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过个，经过n次复制需要消耗该脱次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为氧核苷酸数为m(2n1)个；个；第第n次复制所需该脱氧核苷酸数为次复制所需该脱氧核苷酸数为m2n1个。个。高考警示高考警示(1)将将15N标记的标记的DNA分子转移到含有分子转移到含有14N的培养基中培养，无论复制多少的培养基中培养，无论复制多少次，含次，含15N的的DNA分子始终是分子始终是2个。若复制个。若复制n次，则含次，则含15N的的DNA分子占总分子占总DNA分分子数的比例为子数的比例为2/2n。 做题时看准是做题时看准是“含含”还是还是“只含只含”。(2)子代子代DNA分子的链中：总链数为分子的链中：总链数为2n22n1。含。含15N的链始终是的链始终是2条，占条，占总链数的比例为总链数的比例为2/2n11/2n。做题时应看准是。做题时应看准是“DNA分子数分子数”还是还是“链数链数”。3DNA复制与细胞分裂中染色体标记问题复制与细胞分裂中染色体标记问题(1)减数分裂中染色体标记情况分析减数分裂中染色体标记情况分析如果用如果用3H标记细胞中的标记细胞中的DNA分子，然后将细胞放在正常环境中培养，让其分子，然后将细胞放在正常环境中培养，让其进行减数分裂，结果染色体中的进行减数分裂，结果染色体中的DNA标记情况如图所示：标记情况如图所示：由图可以看出，减数分裂过程中细胞虽然连续分裂由图可以看出，减数分裂过程中细胞虽然连续分裂2次，但次，但DNA只复制只复制1次，所以四个子细胞中所有次，所以四个子细胞中所有DNA分子均呈杂合状态，即分子均呈杂合状态，即“3H1H”。(2)有丝分裂中染色体标记情况分析有丝分裂中染色体标记情况分析如果用如果用3H标记细胞中的标记细胞中的DNA分子，然后将细胞放在正常环境中培养，连续分子，然后将细胞放在正常环境中培养，连续进行进行2次有丝分裂，与减数分裂过程不同，因为有丝分裂是复制次有丝分裂，与减数分裂过程不同，因为有丝分裂是复制1次分裂次分裂1次，因次，因此这里实际上包含了此这里实际上包含了2次复制。次复制。由图可以看出，第一次有丝分裂形成的两个子细胞中所有由图可以看出，第一次有丝分裂形成的两个子细胞中所有DNA分子均呈杂分子均呈杂合状态，即合状态，即“3H1H”。第二次有丝分裂复制后的染色体上两条单体中只有一。第二次有丝分裂复制后的染色体上两条单体中只有一条单体含有条单体含有3H，即，即DNA分子为分子为“3H1H”，而另一条单体只有，而另一条单体只有1H，即，即DNA分子分子为为“1H1H”，在后期时两条单体的分离是随机的，所以最终形成的子细胞中，在后期时两条单体的分离是随机的，所以最终形成的子细胞中可能都含有可能都含有3H，也可能不含，也可能不含3H，含有，含有3H的染色体条数是的染色体条数是02n条条(体细胞染色体体细胞染色体条数是条数是2n)。D 例例 3解析解析DNA分子中，脱氧核糖和磷酸交替排列构成了基本骨架，分子中，脱氧核糖和磷酸交替排列构成了基本骨架，A正确；正确；在该在该DNA分子中，腺嘌呤分子中，腺嘌呤n个，则含有胞嘧啶的数量个，则含有胞嘧啶的数量m/2n(个个)，则在第，则在第4次次复制时需要复制时需要241(m/2n)4(m2n)(个个)胞嘧啶脱氧核苷酸作为原料，胞嘧啶脱氧核苷酸作为原料，B正确；正确；在该在该DNA分子中，碱基之间的氢键数分子中，碱基之间的氢键数2n3(m/2n)(3m2n)/2，C正确；正确；DNA分子中，每个脱氧核糖上可能连接着一个或两个磷酸基团，分子中，每个脱氧核糖上可能连接着一个或两个磷酸基团，D错误。错误。(1)解答有关碱基计算的解答有关碱基计算的“三步曲三步曲”技巧点拨技巧点拨 (2)巧借模式图解答与巧借模式图解答与DNA复制有关问题复制有关问题学会画学会画DNA分子半保留复制图解有助于理解分子半保留复制图解有助于理解DNA的相关计算规律，如下图的相关计算规律，如下图所示：所示：变式训练变式训练 D 解析解析根据根据DNA分子中的碱基互补配对原则可知，分子中的碱基互补配对原则可知，a链中链中(T十十A)/(GC)b链中链中(TA)/(GC)双链中双链中(TA)/(GC)2/3，A错误；根据错误；根据DNA分子中分子中的碱基互补配对原则可知，的碱基互补配对原则可知，AT，GC，a链中链中(TA)/(GC)b链中链中(TA)/(GC)双链中双链中(TA)/(GC)2/3，该，该DNA分子有分子有50个碱基对，总共含有个碱基对，总共含有100个碱基，因此该个碱基，因此该DNA分子中分子中TA40，GC60，故腺嘌呤的数量等于胸，故腺嘌呤的数量等于胸腺嘧啶的数量等于腺嘧啶的数量等于20，B错误；由题意知，错误；由题意知，14N标记的脱氧核苷酸是标记的脱氧核苷酸是DNA复制的复制的原料，因此原料，因此DNA分子复制后，每个分子复制后，每个DNA分子上都含有分子上都含有14N标记的子链，标记的子链，C错误；错误；1个个DNA分子在复制过程中，两条链作为模板，因此将该分子在复制过程中，两条链作为模板，因此将该DNA分子片段用分子片段用15N标标记，然后在含有记，然后在含有14N的培养基中连续复制的培养基中连续复制4次形成的次形成的16个个DNA分子，共分子，共32条链，条链，其中只有其中只有2条单链含有条单链含有15N，占，占DNA单链的比例为单链的比例为1/16，D正确。正确。解析解析标记过的标记过的DNA分于不管复制多少次，其子代分于不管复制多少次，其子代DNA分子中必然有两分子中必然有两个个DNA分子携带有标记。根据不含分子携带有标记。根据不含15N的的DNA分子总数与含分子总数与含15N的的DNA分子总数分子总数之比为之比为7 1，可知共得到，可知共得到DNA分子分子16个，个，DNA分子需要复制分子需要复制4次。根据题中腺次。根据题中腺嘌呤嘌呤160个，可知个，可知AT160，GC240,16个个DNA分子共需要分子共需要24016个碱基个碱基G，除去开始时作为模板的，除去开始时作为模板的DNA分子，还需要分子，还需要G为为240(161)3600(个个)。B 课末总结课末总结 D 解析解析由于双链由于双链DNA碱基碱基A数目等于数目等于T数目，数目，G数目等于数目等于C数目，故数目，故(AC)/(GT)为恒值为恒值1，A错。错。A和和T碱基对含碱基对含2个氢键，个氢键，C和和G碱基对含碱基对含3个氢键，故个氢键，故(AT)/(GC)中，中，(GC)数目越多，氢键数越多，双链数目越多，氢键数越多，双链DNA分子的稳定性越分子的稳定性越高，高，B错。错。(AT)/(GC)与与(AC)/(GT)两个比值相等，这个两个比值相等，这个DNA分子可能分子可能是双链，也可能是单链，是双链，也可能是单链，C错。经半保留复制得到的错。经半保留复制得到的D NA分子，是双链分子，是双链DNA，(AC)/(GT)1，D正确。正确。2(2015上海卷上海卷)在双螺旋在双螺旋DNA模型搭建实验中，使用代表氢键的订书钉模型搭建实验中，使用代表氢键的订书钉将代表四种碱基的塑料片连为一体。为了逼真起见，将代表四种碱基的塑料片连为一体。为了逼真起见，A与与T之间以及之间以及C与与G之间之间最好分别钉最好分别钉()A2和和2个钉个钉B2和和3个钉个钉C3和和2个钉个钉 D3和和3个钉个钉解析解析DNA双螺旋结构中，双螺旋结构中，A与与T之间有之间有2个氢键，个氢键，G与与C之间有之间有3个氢个氢键。为了逼真起见，键。为了逼真起见，A与与T之间最好钉之间最好钉2个钉，个钉，C与与G之间最好有之间最好有3个钉。故选个钉。故选B。B解析解析N个个DNA分子第分子第i轮复制结束后，得到的轮复制结束后，得到的DNA分子数为分子数为N2i，在此，在此基础上复制一次得到的基础上复制一次得到的DNA分子的总数为分子的总数为N2i1，其中以变异的，其中以变异的DNA分子为分子为模板复制一次，得到一个变异的模板复制一次，得到一个变异的DNA分子和一个正常的分子和一个正常的DNA分子，由此可推知分子，由此可推知突变位点为突变位点为AT碱基对的双链碱基对的双链DNA分子数与总分子数与总DNA分子数的比例分子数的比例1/(N2i1)，答案选答案选C。C 解析解析每个脱氧核苷酸的三部分间需每个脱氧核苷酸的三部分间需2个订书钉，每条链上的个订书钉，每条链上的10个脱氧核个脱氧核苷酸间需苷酸间需9个订书钉，两条链间的个订书钉，两条链间的6对对AT和和4对对GC间各需间各需12个订书钉，故构建个订书钉，故构建该该DNA片段共需订书钉数量为片段共需订书钉数量为2929121282。C (3)将一个某种噬菌体将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有菌，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分子分子都装配成噬菌体都装配成噬菌体(n个个)并释放，则其中含有并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为的噬菌体所占比例为2/n，原因是，原因是_。一个含有一个含有32P标记的噬菌体双链标记的噬菌体双链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分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的分子中，因此在得到的解析解析(1)ATP水解成水解成ADP时，远离时，远离A的高能磷酸键断裂，在的高能磷酸键断裂，在位上的磷酸位上的磷酸基团从基团从ATP上脱离下来，再根据题干信息可知，要将上脱离下来，再根据题干信息可知，要将32P标记的磷酸基团转移到标记的磷酸基团转移到DNA末端上，需标记末端上，需标记ATP 位上的磷酸基团。位上的磷酸基团。(2)dATP与与ATP结构相似，不同之结构相似，不同之处是处是dATP中的五碳糖是脱氧核糖，而中的五碳糖是脱氧核糖，而ATP中的五碳糖是核糖，合成中的五碳糖是核糖，合成DNA的原料的原料是脱氧核苷酸，含有一个磷酸基团，而是脱氧核苷酸，含有一个磷酸基团，而dATP含有三个磷酸基团，因此，以含有三个磷酸基团，因此，以dATP为原料合成为原料合成DNA时，若要将时，若要将32P标记到标记到DNA分子上，分子上，32P标记的磷酸基团应标记的磷酸基团应在在dATP的的位上。位上。(3)一个噬菌体含有一个一个噬菌体含有一个DNA分子。由于分子。由于DNA具有半保留复制的特点，因此具有半保留复制的特点，因此被被32P标记两条链的标记两条链的DNA分子在第一次复制中，两条链都作为模板，形成两个一分子在第一次复制中，两条链都作为模板，形成两个一条链含条链含32P的的DNA分子；同理，再分别以这两个分子；同理，再分别以这两个DNA分子的两条链为模板合成子分子的两条链为模板合成子代代DNA分子，当合成分子，当合成n个个DNA分子时，其中只有两个分子时，其中只有两个DNA分子被分子被32P标记，其他标记，其他DNA分子都不被标记，因此含有分子都不被标记，因此含有32P标记的噬菌体所占比例为标记的噬菌体所占比例为2/n。