高考生物复习第遗传的分子基础DNA分子的结构复制及基因的本质

考试说明 1 DNA分子结构的主要特点 2 DNA分子的复制 3 基因的概念 知识梳理 1 图解DNA分子结构 考点一DNA分子的结构及相关计算 C H O N P 脱氧核苷酸 脱氧核糖与磷酸 氢键 A T G C 反向平行 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 两条链互补的碱基之间通过相连 2 性 遗传信息蕴藏在中 碱基排列顺序千变万化 如某DNA分子中有n个碱基对 则排列顺序有种 其中n代表碱基对数 3 性 每种DNA分子都有 氢键 多样 4种碱基的排列顺序 4n 特异 特定的碱基排列顺序 理性思维 模型与建模 如图6 18 2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DNA分子片段 其中 代表磷酸基团 找出图中物质和结构上的错误 图示属于模型 图6 18 2 答案 图中的错误有 五碳糖应为脱氧核糖 碱基不能含尿嘧啶 U 磷酸与磷酸之间无化学键的连接 磷酸应与脱氧核糖交替连接 物理 正误辨析1 双链DNA分子中一条链上磷酸和核糖是通过氢键连接的 2 DNA有氢键 RNA没有氢键 3 大肠杆菌的拟核DNA分子和质粒DNA分子都为双链环状 4 沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的一个重要意义在于 发现DNA如何贮存遗传信息 5 沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数 答案 1 2 3 4 5 解析 1 DNA分子中所含五碳糖是脱氧核糖 一条脱氧核苷酸链中磷酸和脱氧核糖之间通过磷酸二酯键连接 2 DNA为双链 两条链间以氢键连接 RNA为单链 但也有双链区域 如tRNA三叶草构象 双链区域也含氢键 5 由于碱基互补配对 则DNA双螺旋结构中嘧啶数等于嘌呤数 1 解读两种DNA结构模型 核心讲解 图6 18 3 1 由图甲可解读以下信息 2 图乙是图甲的简化形式 其中 是磷酸二酯键 是氢键 解旋酶作用于 部位 限制酶和DNA连接酶作用于 部位 2 碱基互补配对原则及相关计算 1 碱基互补配对原则 A T G C 如图6 18 4所示 2 有关推论 嘌呤总数与嘧啶总数相等 即A G T C 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 则A T A1 A2 T1 T2 n n 2 n 图6 18 4 角度1考查DNA分子的结构及特性1 下列关于DNA分子结构的叙述 正确的是 A DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构B DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基C DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对D DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸 脱氧核糖 磷酸相连 命题角度 答案 C 解析 DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构 A错误 DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖 且磷酸不与碱基直接相连 B错误 DNA分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖相连 D错误 2 2017 江苏启东中学模拟 如图6 18 5为DNA分子部分结构示意图 以下叙述正确的是 A 解旋酶可以断开 键 因此DNA的稳定性与 无关B 是一个鸟嘌呤脱氧核苷酸C DNA连接酶可催化 或 键形成D A链 B链的方向相反 磷酸和脱氧核糖交替连接构成基本骨架 图6 18 5 答案 D 解析 DNA分子的氢键越多 DNA的稳定性越高 A错误 不能表示一个脱氧核苷酸 B错误 DNA连接酶连接的是两脱氧核糖核苷酸之间的磷酸二酯键 C错误 DNA分子的两条链反向平行构成双螺旋结构 磷酸和脱氧核糖交替连接构成基本骨架 D正确 角度2考查DNA分子结构中碱基的相关计算3 2017 广东江门模拟 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46 其中一条链中鸟嘌呤与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中鸟嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的 A 24 22 B 32 22 C 26 24 D 22 28 答案 B 解析 在DNA分子中A T 46 C G 54 可知A1 T1 46 G1 22 T1 28 可知C1 32 C1 mRNA中的G 32 G1 mRNA中的C 22 答案 B 答案 D 解析 一般情况下 互为同源染色体的DNA分子分别来自父方和母方 因此 同源染色体上的DNA分子之间的碱基对的排列顺序 氢键的数目 A T G C 的值一般都不相同 但同源染色体上的DNA分子中脱氧核苷酸的种类相同 且只有4种 技法提炼解答有关碱基计算的 三步曲 1 DNA分子复制的过程 1 概念 以亲代DNA为模板 合成子代DNA的过程 2 时间 知识梳理 考点二DNA的复制及基因的本质 有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期 3 过程 图6 18 6 能量 解旋 DNA双链 母链 脱氧核苷酸 DNA聚合酶 碱基互补配对 母链 双螺旋 4 特点 过程上 结果上 5 精确复制的原因 为复制提供了精确的模板 保证了复制的精确进行 6 意义 将从亲代传给子代 保持了的连续性 2 基因的本质 1 本质 基因是具有的片段 边解旋边复制 半保留复制 DNA独特的双螺旋结构 碱基互补配对原则 遗传信息 遗传信息 遗传效应 DNA 2 基因与染色体 DNA 脱氧核苷酸的关系 3 基因的基本功能 遗传信息的和 图6 18 7 染色体 一个或两个 有遗传效应 线性 遗传信息 传递 表达 正误辨析1 DNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制 2 DNA必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链 3 DNA聚合酶催化两个游离的脱氧核苷酸之间的连接 4 植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制 5 DNA复制就是基因表达的过程 答案 1 2 3 4 5 解析 1 体内DNA分子的复制是边解旋边复制的 2 DNA酶是催化DNA水解 而不是催化其解旋 3 DNA聚合酶是在有模板的条件下催化单个游离的脱氧核苷酸与脱氧核苷酸链的片段连接 5 基因的表达包括转录 翻译 DNA复制不属于基因的表达 理性思维1 归纳与概括 将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记 并使其感染大肠杆菌 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DNA分子都装配成噬菌体 n个 并释放 则其中含有32P的噬菌体所占比例为2 n 原因是 答案 一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后 被标记的两条单链只能分配到两个子代噬菌体的双链DNA分子中 因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记 2 归纳与概括 蛙的红细胞和哺乳动物成熟红细胞 是否都能进行DNA分子的复制 答案 蛙的红细胞进行无丝分裂 可进行DNA分子的复制 哺乳动物成熟的红细胞已丧失细胞核 也无各种细胞器 不能进行DNA分子的复制 1 DNA复制方式的探究实验材料 大肠杆菌 实验方法 同位素标记法和密度梯度离心法 亲代DNA分子与子代DNA分子的区分方法 实验假设 DNA分子以半保留的方式复制 核心讲解 实验结果 与预期结果一致 实验结论 DNA分子以半保留的方式复制2 DNA复制的有关计算DNA复制为半保留复制 若将亲代DNA分子复制n代 其结果分析如下 图6 18 8 1 子代DNA分子数为2n个 其中 含有亲代链的DNA分子数为2个 不含亲代链的DNA分子数为2n 2个 含子代链的DNA分子有2n个 2 子代脱氧核苷酸链数为2n 1条 其中 亲代脱氧核苷酸链数为2条 新合成的脱氧核苷酸链数为2n 1 2条 3 消耗的脱氧核苷酸数 若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个 经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸数为m 2n 1 个 第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m 2n 1个 3 DNA半保留复制应用于细胞分裂过程的分析 1 有丝分裂中染色体标记情况分析 过程图解 一般只研究一条染色体 复制一次 母链标记 培养液不含标记同位素 图6 18 9 转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期 图6 18 10 规律总结 若只复制一次 产生的子染色体都带有标记 若复制两次 产生的子染色体只有一半带有标记 2 减数分裂中染色体标记情况分析 过程图解 减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象 如图6 18 11 规律总结 由于减数分裂没有细胞周期 DNA只复制一次 因此产生的子染色体都带有标记 图6 18 11 角度1考查DNA复制的过程及相关计算1 2017 浙江四市联考 下列关于DNA复制的说法 错误的是 A 通过DNA复制 遗传信息在亲子代细胞间始终保持不变B 将亲代DNA分子的两条链分别作为模板进行复制C 复制过程中 始终按照碱基互补配对原则进行D 形成子链时 相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖和磷酸间可形成磷酸二酯键 命题角度 答案 A 解析 通过DNA复制 将遗传信息从亲代传给子代 从而保持了遗传信息的连续性 若复制出现差错 则会导致遗传信息在亲子代细胞间发生改变 A项错误 1 2017 浙江四市联考 下列关于DNA复制的说法 错误的是 A 通过DNA复制 遗传信息在亲子代细胞间始终保持不变B 将亲代DNA分子的两条链分别作为模板进行复制C 复制过程中 始终按照碱基互补配对原则进行D 形成子链时 相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖和磷酸间可形成磷酸二酯键 在DNA复制过程中 以解开的亲代DNA分子的两条链为模板 以周围环境中的四种脱氧核苷酸为原料 按照碱基互补配对原则 在DNA聚合酶的作用下 各自合成与母链互补的子链 B C项正确 在形成子链时 相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖和磷酸间通过磷酸二酯键相连接 D项正确 2 2017 江苏徐州调研 一个双链均被32P标记的DNA分子由5000个碱基对组成 其中腺嘌呤占20 将其置于只含31P的环境中复制3次 下列叙述错误的是 A 该DNA分子的特异性与碱基对的排列顺序有关B 复制过程需要2 4 104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸C 子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链数目之比为1 7D 子代DNA分子中含32P的DNA分子数目与只含31P的DNA分子数目之比为1 3 答案 B 解析 由题意可知 该DNA分子中胞嘧啶占30 则该DNA分子复制时需要消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为10000 30 23 1 2 1 104 B错误 易错提醒DNA复制相关计算的4个易错点 1 DNA复制了n次 和 第n次复制 的区别 前者包括所有的复制 但后者只包括最后一次复制 2 碱基的数目单位是 对 还是 个 3 在DNA复制过程中 无论复制了几次 含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个 4 另外 还要看清是 DNA分子数 还是 链数 含 还是 只含 等关键词 以免掉进陷阱 角度2综合考查DNA复制与细胞分裂3 BrdU是一种嘧啶类似物 能替代胸腺嘧啶与腺嘌呤配对 将植物根尖分生组织放在含有BrdU的培养基中培养到第二个细胞周期的中期 其染色体的情况是 A 每条染色体的两条染色单体都含有BrdUB 每条染色体的两条染色单体都不含有BrdUC 每条染色体中都只有一条染色单体含有BrdUD 只有半数的染色体中一条染色单体含有BrdU 答案 A 解析 到第二个细胞周期中期 相当于经过两次复制 这时细胞内每条染色体有两条姐妹染色单体 每条染色单体含有一个DNA分子 每个DNA分子上都有BrdU 所以每条染色体的两条染色单体都含有BrdU 答案 C 解析 该动物细胞经过3H标记后 放在不含3H的培养基中培养 经过两次有丝分裂后形成的4个细胞 含3H的染色体数可能是0 2N A错误 如果该细胞发生的是减数分裂 则子细胞中含3H的DNA分子数为N B错误 如果子细胞中染色体都含有3H 该细胞发生的是减数分裂 能发生基因重组 C正确 如果子细胞中有的染色体不含3H 则该细胞发生的是有丝分裂 不可能发生同源染色体分离 D错误 角度3考查基因的本质5 2017 福州联考 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团和一个碱基B 基因一般是具有遗传效应的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 答案 A 解析 在DNA分子结构中 与脱氧核糖直接相连的一般是两个磷酸基团和一个碱基 A错误 6 2017 郑州质检 如图6 18 12为某植物细胞一个DNA分子中a b c三个基因的分布状况 图中 为无遗传效应的序列 有关叙述正确的是 A 在植物的每个细胞中 a b c基因都会表达出相应蛋白质B a b互为非等位基因 在亲子代间传递时可自由组合C b中碱基对若发生了增添 缺失或替换 则发生了基因突变 但性状不一定改变D 基因在染色体上呈线性排列 基因一定位于染色体上 图6 18 12 答案 C 解析 在植物的不同细胞中a b c基因可能选择性表达 A项错误 a b两个基因为一条染色体上的非等位基因 在亲子代间传递时不能进行自由组合 B项错误 若该植物为显性纯合子 b基因突变为隐性基因 则该植物的性状不发生改变 C项正确 染色体是基因的主要载体 线粒体 叶绿体中也有少量DNA D项错误 易错提醒 1 对于真核细胞来说 染色体是基因 遗传物质DNA 的主要载体 线粒体和叶绿体也是基因的载体 2 遗传效应是指基因能够转录成mRNA 进而翻译成蛋白质 能够控制一定的性状 3 DNA分子中还存在着不具有遗传效应的片段 在真核细胞中这部分片段所占比例很大 但这些片段不是基因 4 通常的基因是指双链DNA片段 而RNA病毒的基因是指具有遗传效应的RNA片段 1 2017 海南卷 DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关 下列关于生物体内DNA分子中 A T G C 与 A C G T 两个比值的叙述 正确的是 A 碱基序列不同的双链DNA分子 后一比值不同B 前一个比值越大 双链DNA分子的稳定性越高C 当两个比值相同时 可判断这个DNA分子是双链D 经半保留复制得到的DNA分子 后一比值等于1 历年真题明考向 答案 D 解析 由于A与T互补 C与G互补 故 A C T G 1 A项错误 A和T间有2个氢键 G和C间有3个氢键 A T G C 的值大 说明A和T数目多 双链DNA分子的稳定性低 B项错误 两个比值相同时 这个DNA也可能是单链 C项错误 经半保留复制得到的DNA分子 A与T C与G分别互补且数目相等 D项正确 2 2016 上海卷 在DNA分子模型的搭建实验中 若仅用订书钉将脱氧核糖 磷酸 碱基连为一体并构建一个含10对碱基 A有6个 的DNA双链片段 那么使用的订书钉个数为 A 58B 78C 82D 88 解析 构建1个脱氧核苷酸需要2个订书钉 构建20个脱氧核苷酸共需要40个订书钉 构建其中一条DNA单链需要9个订书钉充当磷酸二酯键 两条链共需要18个订书钉 10对碱基中A有6个 则双链间氢键共有6 2 4 3 24 个 故构建该DNA分子模型总共需要订书钉40 18 24 82 个 答案 C 3 2014 福建卷 STR是DNA分子上以2 6个核苷酸为单元重复排列而成的片段 单元的重复次数在不同个体间存在差异 现已筛选出一系列不同位点的STR用作亲子鉴定 如7号染色体有一个STR位点以 GATA 为单元 重复7 14次 X染色体有一个STR位点以 ATAG 为单元 重复11 15次 某女性7号染色体和X染色体DNA的上述STR位点如图6 18 13所示 下列叙述错误的是 图6 18 13 A 筛选出用于亲子鉴定的STR应具有不易发生变异的特点B 为保证亲子鉴定的准确率 应选择足够数量不同位点的STR进行检测C 有丝分裂时 图中 GATA 8和 GATA 14分别分配到两个子细胞D 该女性的儿子X染色体含有图中 ATAG 13的概率是1 2 答案 C 解析 根据题意 STR是DNA分子上以2 6个核苷酸为单元重复排列而成的片段 单元的重复次数在不同个体间存在差异 所以能利用STR进行亲子鉴定 只有筛选出一系列不同位点的STR并且用于亲子鉴定的STR具有稳定性 才能保证亲子鉴定的准确率 有丝分裂后期的特点是每条染色体的着丝点分裂 姐妹染色单体分开 所以图中 GATA 8和 GATA 14每个子细胞中都有 该女性在进行减数分裂形成卵细胞时 两条X同源染色体彼此分开 所以儿子的X染色体来自于 GATA 11的X染色体和 GATA 13的X染色体的概率各占1 2 4 2014 山东卷 某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成 根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链 一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图 下列正确的是 ABCD图6 18 14 答案 C 知识小体系 1 分析一个DNA分子 发现其中30 的脱氧核苷酸为腺嘌呤 由此可知 该DNA分子一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的 A 20 B 30 C 40 D 70 答案 C 解析 由腺嘌呤占整个DNA分子的30 可知鸟嘌呤占整个DNA分子的20 一条链上鸟嘌呤含量达到最大值时DNA中所有鸟嘌呤都位于同一条链上 占该链碱基总数的40 2 某高等生物体细胞内的染色体数是8条 若染色体中的DNA全部用3H标记 将该体细胞放入普通的培养液中连续培养2代 在第二次有丝分裂中期 每个细胞中被标记的染色体数为 A 2条B 4条C 8条D 16条 答案 C 解析 根据DNA分子半保留复制的特点 在第二次有丝分裂中期 一条染色体包括两条姐妹染色单体 其中一条染色单体上含有同位素标记 另一条上没有 3 在一对等位基因中 一定相同的是 A 氢键数目B 碱基数目C 遗传信息D 基本骨架 答案 D 解析 等位基因是通过基因突变形成的 基因中碱基对数目和排列次序可能不同 氢键数目也可能不相同 所携带遗传信息不同 等位基因都是具有遗传效应的DNA片段 都以磷酸 脱氧核糖交替连接排列形成基本骨架 D项正确 4 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 在第二次细胞分裂完成后每个细胞中被32P标记的染色体条数是 A 0条B 20条C 大于0小于20条D 以上都有可能 答案 D 解析 第一次细胞分裂完成后形成的细胞中 DNA双链均是一条链含有32P 另一条链不含32P 第二次细胞分裂的间期 染色体复制后每条染色体上都是一条染色单体含32P 一条染色单