[高考必杀技]高考生物专项突破：DNA结构和复制

高考必杀技：2012届新人教版高考生物专项突破
DNA结构和复制
考纲速递：
方向解读：
1．考查角度：(1)考查肺炎双球菌的体内、体外转化实验过程及结论；(2)考查噬菌体侵染细菌的实验设计思路和结论；(3)考查DNA分子的结构及与碱基有关的计算；(4)考查DNA复制的过程特点及与复制有关的计算；(5)考查基因与脱氧核苷酸、DNA、染色体、遗传信息之间的关系。
2．考查题型：多以选择题形式出现，主要涉及考查遗传物质发现实验的设计思路、设计技巧，DNA分子结构、复制及碱基计算和基因与脱氧核苷酸、DNA、染色体、遗传信息、生物性状之间的关系等；也常以非选择题形式出现，出大题时主要为DNA分子复制的应用和延伸。
3．高考预测：(1)人类对遗传物质探索中经典实验的设计思路、方法与结论分析；(2)DNA分子结构和复制的关系及相关问题计算；(3)DNA分子多样性和特异性在人血缘鉴定、刑事侦破中的应用 。
学习指导：
1．线索导引，强化联系
复习本部分内容围绕“基因的本质—结构—复制—功能”这一主线展开。
2．流程图展示实验思路，强化应用
用实验流程图解法来理解两大经典实验的过程，对比分析各实验组的结果及得出的结论，深刻体会实验设计的思路与体现的实验原则。
3．图文结合，加深理解
采用图文结合方法理解记忆DNA的组成部分、结构特点以及半保留复制的特点。
4．总结规律，提高升华
(1)用具体的实例总结出规律性的知识，从而在理解的基础上灵活应用相关公式。
(2)运用数学中的排列组合方法解决具体问题，体会DNA中碱基对排列方式的多样性特点。
5．从科学发展史挖掘科学研究的思路和方法
证明DNA是遗传物质的实验，科学家们采用了不同方法，但思路相同，而且均采用了对照方法；在此之前，人们采用了理论推理的方法，这些思想和方法有利于提高生物科学素养。
考点分析：
一、DNA分子结构分析
　DNA分子结构模式图信息解读
(1)每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。
(2)○? 之间的数量关系为1∶1∶1。
(3)○和?之间的化学键为磷酸二酯键，用限制酶处理可切断，用DNA连接酶处理可连接，还可用DNA聚合酶连接。
(4) 和 之间的化学键为氢键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂，A与T之间有2个氢键，G与C之间有3个氢键，DNA分子中G与C碱基占的比例越高，分子稳定性越强。
(5)每个脱氧核糖连接着2个磷酸，每条单链上相邻碱基不直接相连。
(6)若碱基对为n，则氢键数为2n～3n，若已知A有m个，则氢键数为3n－m。
二、DNA分子中碱基数量的计算
　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单链中这两种碱基之和占该单链中碱基数的比例。
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(A＋G)/(C＋T)的比值，在整个DNA分子中该比值等于1。
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(A＋T)/(C＋G)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)的比值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。
规律6：若＝b%，则＝%。
三、DNA的复制
1．复制的场所：主要场所是细胞核，但在拟核、线粒体、叶绿体、细胞质基质(如质粒)中也进行DNA复制。
2．外界条件对DNA复制的影响：在DNA复制的过程中，需要酶的催化和ATP供能，凡是影响酶活性的因素和影响细胞呼吸的因素，都会影响DNA的复制。
3．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的条带。
4．DNA复制的过程
5．DNA复制的准确性
(1)一般情况下，DNA能准确地进行复制，其原因有：
①DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。
②DNA具有碱基互补配对的能力，能够使复制准确无误地进行。
(2)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，引起基因突变。
6．DNA分子复制的有关计算
假设将1个全部被15N标记的DNA分子(亲代)转移到含14N的培养基中培养n代，结果如下：
(1)DNA分子数
①子代DNA分子总数＝2n个
②含15N的DNA分子数＝2个
③含14N的DNA分子数＝2n个
④只含15N的DNA分子数＝0个
⑤只含14N的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含15N的脱氧核苷酸链数＝2条
③含14N的脱氧核苷酸链数＝(2n＋1－2)条
(3)消耗的脱氧核苷酸数
设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个，则：
①经过n次复制，共需消耗游离的该种脱氧核苷酸m·(2n－1)个。
②在第n次复制时，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m·2n－1 个。
典例解析：
【例1】 【典例精析】如图为DNA分子结构示意图，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
解析：题图是DNA片段，其基本组成单位脱氧核苷酸的结构通式如图，
因此④不是一个核苷酸。而DNA分子的基本骨架是由①(磷酸)和②(脱氧核糖)交替排列而成的。DNA复制时⑨(氢键)是自动形成的，无需酶。DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表遗传信息。
答案：D。
【例2】 【自主解答】 某DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的44%，其中一条链(a)上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链(b)上的G占该链碱基总数的比例是(　　)
A．35% B．29% C．28% D．21%
解析：整个DNA中的A＋T占整个DNA碱基总数的44%，则G＋C占整个DNA碱基总数的56%，故每条链中G＋C占该链碱基总数的56%。又因为a链上G占该链碱基总数的21%，则a链上C占该链碱基总数的35%，则a链的互补链(b链)上的G占该链碱基总数的35%。
答案：A。
【例3】 【典例精析】科学家在研究DNA分子复制方式时进行了如下的实验研究(已知培养用的细菌大约每20 min分裂一次，实验结果见相关图示)：
(1)复制过程除需要模板DNA、脱氧核苷酸外，还需要_________________________________
________________________________________________________________________等(至少答两点)。
(2)为了证明DNA复制的方式为半保留复制，请设计实验三(用图示和相关文字补充在上图中)，并画出结果C(同时含有14N和15N的DNA分子称为中链DNA)。
(3)该过程中，实验一、实验二起________作用。若用15N标记的DNA作为模板，用含14N标记的培养基培养，在坐标图中画出连续培养细菌60分钟过程中，15N标记DNA分子含量变化的曲线图。
解析：(1)DNA分子复制除了需要模板、原料外，还需要能量、酶和适宜的环境条件，如温度、pH等。
(2)实验一、二不能证明半保留复制的特点，用15N标记DNA的细菌在14N培养基中培养或用14N标记DNA的细菌在15N培养基中培养，然后提取细菌DNA离心，观察结果，如果复制1次结果只有中链DNA，则可以证明DNA复制方式为半保留复制。
(3)细菌大约每20分钟分裂1次，连续培养细菌60分钟过程中，可认为细菌连续分裂3次，DNA复制3次，则DNA复制过程如下图：
从以上可以看出，不管复制几次产生多少个DNA分子，含最初两条母链的DNA只有两个，且含两条母链的DNA所占比例为 2/2n。
答案：(1)能量、酶、适宜的温度和pH
(2)
(3)对照