安徽省寿县安丰中学2013届高三生物一轮复习教案：DNA分子的结构

DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段
一、DNA分子的结构
记忆窍门　借图记忆
“3”→三种物质：○、、
“4”→四种碱基对应四种脱氧核苷酸
“5”→五种元素：含C、H、O；○一定含P； 一定含N
练一练　现有四种DNA样品，根据样品中碱基的百分含量判断，最有可能来自嗜热菌(生活在高温环境中)的是 (　　)
A．含胸腺嘧啶32%的样品
B．含腺嘌呤17%的样品
C．含腺嘌呤30%的样品
D．含胞嘧啶15%的样品
[判一判]
1．DNA的两条核糖核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋
结构 (　　)
2．在①T＝32%，②A＝17%，③A＝30%，④C＝15%
的四个DNA分子中，最稳定(最有可能来自高温环
境的嗜热菌)的是② (　　)
3．单个脱氧核苷酸借助DNA聚合酶通过氢键彼此连
接成DNA链 (　　)
4．DNA分子初步水解的产物有4种，彻底水解的产
物为6种 (　　)
二、DNA的复制
[判一判]　
1．DNA复制只发生在有丝分裂间期 (　　)
2．DNA双螺旋全部解链后，开始DNA复制 (　　)
3．单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接成子链，并且2条子链形成子代DNA分子(　　)
[练一练]　(2011·海南卷，25)关于核酸生物合成的叙述，错误的是 (　　)
A．DNA的复制需要消耗能量
B．RNA分子可作为DNA合成的模板
C．真核生物的大部分核酸在细胞核中合成
D．真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期
三、染色体、DNA和基因的关系
[判一判]
1．构成基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相等 (　　)
2．某DNA片段中有100个脱氧核苷酸，则可能的排列顺序为2100种 (　　)
3．基因是DNA片段 (　　)
4．不同DNA分子携带的遗传信息不同的根本原因在于碱基排列顺序不同 (　　)
1．教材51页练习一中1和3题，明确DNA结构、各组成成分及正确的连接方式。
2．教材52～53页DNA半保留复制的证据及实验方法过程。
3．教材55～56页[资料分析]——分析推断基因的化学本质和功能及与DNA、染色体的关系。
4．教材58页练习二及教材60页自我检测一和三，都是经典好题。
5．教材58页DNA指纹技术的应用。
考点57　提升识图析图能力——DNA分子的结构与特性
1．下图为DNA分子某片段的结构示意图，对该图的正确描述是 (　　)
A．②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架
B．④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸
C．当DNA复制时，⑨的形成需要DNA连接酶
D．DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息
排雷　(1)明确○、、 的位置及作用；(2)双链的方向及与脱氧核糖相连的磷酸哪个是自身的哪个是相邻脱氧核苷酸的；(3)DNA聚合酶、DNA连接酶、限制酶、解旋酶作用的化学键有所区分；(4)脱氧核苷酸聚合形成长链的过程中产生H2O，即DNA＋H2O。
1．DNA分子的结构
(1)图示：见本课时第一部分。
(2)考点集锦
①每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。
②○，， 之间的数量关系是1∶1∶1。
③○和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。
④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。
⑤每个脱氧核糖连接着2个磷酸，分别在3号、5号碳原子上相连接。
⑥若碱基对为n，则氢键数为2n～3n之间，若已知A有m个，则氢键数为3n－m。
⑦每个脱氧核苷酸中，脱氧核糖中1号碳与碱基相连接，5号碳与磷酸相
连接，3号碳与下一个脱氧核苷酸的磷酸相连接，如图。
2．DNA分子的特性
(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。
提醒　若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n种，其中n代表碱基对数。
(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。
1．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—
考点58　提升计算能力——DNA碱基互补配对原则的有关计算
2．一个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%
排雷　(1)单链碱基数＝双链碱基数的一半
(2)DNA两条链中A1＝T2，A2＝T1
(3)(A＋T)/总链＝(A1＋T1)/单链＝(A2＋T2)/单链
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单链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)
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1。(不配对的碱基之和比例在两条单链中互为倒数)
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。(配对的碱基之和的比值在两条单链和双链中比值都相等)
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：若＝b%，则＝%。
规律7：若已知A占双链的比例＝c%，则A1/单链的比例无法确定，但最大值可求出为2c%，最小值为0。
2．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%
考点59　提升实验探究和计算能力——DNA复制的研究方法和条件
3．(2011·上海卷，16)在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在 (　　)
A．两条DNA母链之间
B．DNA子链与其互补的母链之间
C．两条DNA子链之间
D．DNA子链与其非互补母链之间
排雷　
(1)DNA复制场所
(2)解旋方法
(3)识图析图
解读相关信息如下：
①图中DNA分子复制是从多个起点开始的。
②图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的。
③图中DNA分子在复制速率相同的前提下，复制开始的时间最右边最早。
④真核生物的这种复制方式提高了复制速率。
⑤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。
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复制的条件
模板 原料 能量 酶
解旋后的两条链 四种游离的脱氧核苷酸 ATP 解旋酶、DNA聚合酶
注意　①影响细胞呼吸(ATP供给)的所有因素都可能影响DNA复制。
②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。
3．DNA分子复制中相关计算
DNA的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则：
(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．用32P标记一个T2噬菌体的双链DNA分子，它侵染一个含31P的细菌后释放出了200个后代，则后代中含32P的噬菌体最多占总数的 (　　)
A．2% B．1% C．0.5% D．50%
DNA半保留复制的原理和相关计算
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．实验假设：DNA以半保留的方式复制。
4．实验过程(如图)
(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。(如上图)
(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。
提醒　DNA复制为半保留复制，所以亲代的2条15N链不会消失，最终分布在2个DNA分子中，即不管DNA复制多少次，含亲代15N链的DNA只有2个，15N链始终为2条。
典例　(2010·北京理综，30)科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。
组别 1组 2组 3组 4组
培养液中唯一氮源 14NH4Cl 15NH4Cl 14NH4Cl 14NH4Cl
繁殖代数 多代 多代 一代 两代
培养产物 A B B的子Ⅰ代 B的子Ⅱ代
操作 提取DNA并离心
离心结果 仅为轻带(14N/14N) 仅为重带(15N/15N) 仅为中带(15N/14N) 1/2轻带(14N/14N) 1/2中带(15N/14N)
请分析并回答：
(1)要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过________代培养，且培养液中的________是唯一氮源。
(2)综合分析本实验的DNA离心结果，第________组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第________组和第________组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是________。
(3)分析讨论：
①若子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于________，据此可判断DNA分子的复制方式不是________复制。
②若将子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，其结果________(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。
③若在同等条件下将子Ⅱ代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置________，放射性强度发生变化的是________带。
④若某次实验的结果中，子Ⅰ代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为________。
对细胞分裂和DNA复制相结合的知识
理解不透
典例　取1个含有1对同源染色体的精原细胞，用15N标记细胞核中的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
纠错笔记　(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
这样来看，最后形成的4个子细胞有3种情况：第一种情况是4个细胞都是；第2种情况是2个细胞是，1个细胞是，1个细胞是；第3种情况是2个细胞是，另外2个细胞是。
规律　只要亲代细胞所有DNA均标记且只复制1次，产生子代DNA分子全带放射性，不管有丝分裂一次产生2个子细胞还是减数分裂连续分裂2次产生4个子细胞，所有子细胞均带放射性。
纠错训练　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20
B．中期20和10、后期40和20
C．中期20和20、后期40和10
D．中期20和10、后期40和10
题组一　DNA的结构及计算
1．下列关于核酸的叙述中，正确的是 (　　)
A．DNA分子是由4种核糖核苷酸组成的
B．DNA单链上相邻碱基A和T以氢键连接
C．组成DNA与ATP的元素种类不同
D．T2噬菌体的遗传信息贮存在DNA中
2．(2010·上海卷，4)细胞内某一DNA片段中有30%的碱基为A，则该片段中 (　　)
A．G的含量为30% B．U的含量为30%
C．嘌呤含量为50% D．嘧啶含量为40%
题组二　基因概念和DNA复制
3．(2010·山东理综，1)下列实例与基因的作用无关的是 (　　)
A．细胞分裂素延迟植物衰老
B．极端低温导致细胞膜破裂
C．过量紫外线辐射导致皮肤癌
D．细菌感染导致B细胞形成浆细胞
4．DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基(设为P)变成了尿嘧啶。该DNA连续复制两次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为U—A、A—T、G—C、C—G。推测“P”可能是 (　　)
A．胸腺嘧啶
B．腺嘌呤
C．胸腺嘧啶或腺嘌呤
D．胞嘧啶
题组三　DNA的综合考查
5．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
6．如图为大肠杆菌的DNA分子结构示意图(片段)。请据图回答问题：
(1)图中1表示________，2表示________，1、2、3结合在一起的结构叫__________________。
(2)图中3有________种，中文名字分别是__________________________。
(3)含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。请回答：
①该DNA片段中共有腺嘌呤________个，C和G共____________________________对。
②该片段复制4次，共需原料胞嘧啶脱氧核苷酸______个。
③在DNA分子稳定性的比较中，________碱基对的比例高，DNA分子稳定性高。
(4)假定大肠杆菌只含14N的DNA的相对分子质量为a；只含15N的DNA的相对分子质量为b。现将只含15N的DNA培养在含14N的培养基中，子一代DNA的平均相对分子质量为________，子二代DNA的平均相对分子质量为____________________。
课时规范训练
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
DNA的结构及基因 1、5、7、8、9、10、11、15
DNA的复制 6、16、17
相关计算题 2、3、4、12、13、14
特别推荐 识图析图题——1、6、10、17；经典计算题——2、3、4、12
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b
B．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
2．(2011·上海卷，27)某双链DNA分子含有400个碱基，其中一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4。下列表述错误的是 (　　)
A．该DNA分子的一个碱基改变，不一定会引起子代性状的改变
B．该DNA分子连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸120个
C．该DNA分子中4种碱基的比例为A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7
D．该DNA分子中的碱基排列方式共有4200种
3．真核细胞内某基因由1 000对脱氧核苷酸组成，其中碱基A占20%。下列说法正确的是(　　)
A．该基因一定存在于染色体上
B．该基因的一条脱氧核苷酸链中(C＋G)/(A＋T)为3∶2
C．DNA解旋酶能催化该基因水解为多个脱氧核苷酸
D．该基因复制3次，需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸2 800个
4．已知某双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，则在它的互补链中，T和 C分别占该链碱基总数的
(　　)
A．34%和16% B．34%和18%
C．16%和34% D．32%和18%
5．已知基因表达载体的复制原点处比较容易打开双链，可以推断该处 (　　)
A．A＋T的比例较高
B．C＋G的比例较高
C．位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位
D．位于基因的尾端，是转录停止的信号
6．如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述错误的是 (　　)
A．由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制
B．解旋酶能使双链DNA解开，但需要消耗ATP
C．从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的
D．DNA在复制过程中是先进行解旋，后半保留复制
7．下列有关基因的叙述中，正确的是 (　　)
①原核生物的基因与真核生物的基因本质和结构都相同
②基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息
③种群中基因频率的改变不一定会导致新物种的形成
④DNA分子内部结构的改变都能引起基因突变
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
8．下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是 (　　)
A．在DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的一般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．一个基因含有许多个脱氧核苷酸，基因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
9．下列关于DNA分子的叙述，不正确的是 (　　)
A．磷酸和脱氧核糖交替连接排列构成DNA分子的基本骨架
B．由一个DNA分子复制形成的两个子代DNA分子的分离往往与着丝点的分裂同时发生
C．双链DNA分子中，若一条链上(A＋T)/(G＋C)＝b，则另一条链上一定有(A＋T)/(G＋C)＝b
D．DNA分子复制是在DNA连接酶的作用下将单个脱氧核苷酸连接成DNA分子的过程
10．关于下面概念图的叙述不正确的是 (　　)
A．A是脱氧核糖
B．G是蛋白质
C．D在E中的排列顺序代表遗传信息
D．F的基本组成单位是图中的E
11.非同源染色体上的DNA分子之间最可能相同的是 (　　)
A．碱基序列
B．碱基数目
C．(A＋T)/(G＋C)的比值
D．碱基种类
12．将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中复制n次，则后代中含15N的单链占全部DNA单链的比例和含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例依次是
(　　)
A．1/2n,1/2n B．1/2n,1/2n－1
C．1/2n,1/2n＋1 D．1/2n－1,1/2n
13．关于下图DNA分子片段的说法中，正确的是 (　　)
A．限制性核酸内切酶可作用于①③处
B．“G”是鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸
C．该DNA的特异性表现在碱基种类和(A＋G)/(C＋T)的比例上
D．把此DNA放在含15N的培养液中复制两代，子代中含15N的DNA占3/4
14．关于DNA分子的结构与复制的叙述中，正确的是 (　　)
①含有n个腺嘌呤的DNA分子第n次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸2n－1×n个　②在一个双链DNA分子中，G＋C占碱基总数的M%，那么该DNA分子的每条链中G＋C都占该链碱基总数的M%　③细胞内全部DNA被32P标记后在不含32P的环境中进行连续有丝分裂，第2次分裂的每个子细胞染色体均有一半有标记　④DNA双链被32P标记后，复制n次，子代DNA中有标记的占1/2n
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
15．若下图是果蝇某条染色体上的一段DNA分子的示意图。下列说法正确的是(　　)
A．白眼基因含有多个核糖核苷酸
B．白眼基因是有遗传效应的DNA片段
C．白眼基因位于细胞质内
D．白眼基因基本组成单位是4种碱基
16．如图为DNA的复制图解，请据图回答下列问题。
(1)DNA复制发生在____________________期。
(2)②过程称为________。
(3)指出③中的子链________。
(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的复制具有____________________特点。
(6)将一个细胞的DNA用15N标记，放入含14N的4种脱氧核苷酸培养液中，连续分裂4次，问：含14N的DNA细胞占总细胞数的________。含15N的DNA细胞占总细胞数的______________。
17．如图为真核生物DNA的结构(图甲)及发生的生理过程(图乙)，请据图回答问题：
(1)图甲为DNA的结构示意图，其基本骨架由________和________(填序号)交替排列构成，④为________。
(2)图乙为________过程，发生的场所为____________________，发生的时期为____________________。从图示可看出，该过程是从________起点开始复制的，从而________复制速率；图中所示的酶为________酶，作用于图甲中的________(填序号)。
(3)5－BrU(5－溴尿嘧啶)既可以与A配对，又可以与C配对。将一个正常的具有分裂能力的细胞，接种到含有A、G、C、T、5－BrU五种核苷酸的适宜培养基上，至少需要经过________次复制后，才能实现细胞中某DNA分子某位点上碱基对从T—A到C—G的替换。
答案
回扣基础构建网络
一、磷酸　脱氧核糖　脱氧核苷酸　脱氧核苷酸链　双螺旋　2　3
练一练　B
判一判　1.×　2.√ 3．×　4.√
二、模板、原料、能量、酶　有丝分裂　减数第一次分裂前　边解旋边复制　半保留复制　遗传信息　解旋酶　碱基互补配对　DNA聚合酶
判一判　1.×　2．×　3．×　
练一练　D
三、脱氧核苷酸　遗传效应　碱基的排列顺序　多个
判一判　1.× 2．×　3．×　 4.√
知识网络　反向　外侧　碱基对　规则双螺旋　转录　翻译　有丝分裂间期和减Ⅰ　半保留复制　边解旋边复制
突破考点提炼方法
典例引领1　D　对位训练1　D
典例引领2　D　对位训练2　A
典例引领3　A　对位训练3　B
方法体验
典例　(1)多　15N(15NH4Cl) (2)3　1　2　半保留复制 (3)①B　半保留　②不能　③没有变化　轻　④15N
易错警示
典例　D
纠错训练　A　
检测落实体验成功
1．D 2．C　3．B 4．D　5．B　
6．(1)磷酸　脱氧核糖　脱氧核苷酸
(2)2　鸟嘌呤、胞嘧啶　(3)①40　60
②900　③C和G　(4)(a＋b)/2　(3a＋b)/4
课时规范训练
1．A　2．B　3．B　4．A　5．A　6．D　7．B　8．A　9．D　10．D　11．D　12．B　13．B　14．A　15．B　
16．(1)有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间
(2)解旋　(3)Ⅱ、Ⅲ　(4)碱基互补配对
(5)半保留复制　(6)100%　12.5%
17．(1)①　②　胞嘧啶脱氧核苷酸
(2)DNA复制　细胞核、线粒体和叶绿体　有丝分裂间期和减数第一次分裂间期　多个　提高　DNA解旋　⑨ (3)3