高考生物一轮精品复习 3.2 DNA分子的结构、DNA分子的复制和基因是有遗传效应的DNA片段学案 新人教版必修2.doc

第2、3、4节 dna分子的结构dna分子的复制 基因是有遗传效应的dna片段【高考新动向】1、dna分子结构的主要特点2、基因的概念3、dna分子的复制【考纲全景透析】一、dna分子的结构及特点1、结构模型构建者：沃森和克里克（1）元素组成：c、h、o、n、p（不含s）（2）基本单位：脱氧核苷酸如图所示：其中，表示一分子磷酸； 表示一分子脱氧核糖； 表示含氮碱基构成dna分子的含氮碱基共有4种，即a（腺嘌呤）、t（胸腺嘧啶）、g（鸟嘌呤）、c（胞嘧啶）。脱氧核糖的结构简式如右图：在脱氧核苷酸分子中，特别要注意三个小分子之间的连接，其中，脱氧核糖的l号碳原子与含氮碱基相连，5号碳原子与磷酸分了相连。（3）一条脱氧核苷酸单链中，相邻脱氧核苷酸之间的连接如图所示。一分子脱氧核苷酸中脱氧核糖的3号碳原子与另一分子脱氧核苷酸中的磷酸通过形成新的化学键（磷酸二酯键）相连接。（4）两条单链之间形成的碱基对表示如下 碱基之间的配对方式有两种，即上图所示的a一定与t配对，g一定与c配对。 配对的碱基之间以氢键相连，a与t之间形成两条氢键g与c之间形成三条氢键。 配对的两个脱氧核苷酸方向相反，尤其要注意脱氧核糖的位置。 2、特点 （1）两条链反向平行盘旋成双螺旋结构。 （2）外侧基本骨架为脱氧核糖与磷酸交替连接，内侧排列碱基对。 由该原则知：a=t，c=g 因此：a+g=t+c=a+c=t+g=50% （3）内侧碱基对按碱基互补配对原则通过氢键相连。 3、提示：同一生物不同细胞中，dna的结构相同，细胞核中dna的数目相同，细胞质中dna的数目不同。二、 dna分子的复制1、推测：沃森和克里克提出半保留复制过程2、证明：放射性同位素15n示踪大肠杆菌实验3、概念：以亲代dna为模板合成子代dna的过程。4、时期：有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期5、场所：主要是细胞核6、过程：（1）解旋：亲代dna在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开，形成两条单链（母链）。解旋是使两条链之间的氢键断裂，需atp提供能量。（2）子链合成：以解开的两条母链为模板，以周围环境中游离的脱氧核苷酸为原料各自合成与母链互补的一条子链。（3）子代dna分子的形成两条母链分别与各自决定的子链组成两个完全相同的dna分子。7、特点：（1）边解旋边复制。 （2）复制方式：半保留复制。8、条件：（1）模板：亲代dna分子的两条链。 （2）原料：4种游离的脱氧核苷酸。（3）能量：atp释放的能量。 （4）酶：dna解旋酶、dna聚合酶。9、准确复制的原因：（1）dna分子独特的双螺旋结构提供精确模板。（2）通过碱基互补配对原则保证了复制准确进行。10、意义：将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。11、提示：真核细胞、原核细胞、病毒的dna复制场所分别是细胞核和细胞质、细胞质、宿主细胞。三、基因是有遗传效应的dna片段1、基因与dna的关系（1）一个dna上有许多个基因。构成基因的碱基数小于dna分子的碱基总数。（2）基因实质：基因是有遗传效应的dna片段。2、遗传信息与dna的关系遗传信息蕴藏在dna分子的4种碱基的排列顺序之中。3、dna分子特性：（1）多样性：主要取决于碱基排列顺序。（2）特异性：是由dna分子中特定的碱基排列顺序决定的。 （3）稳定性：主要取决于dna分子的双螺旋结构。【热点难点全析】一、dna的结构1、平面结构图解2.图解各部分（序号的）含义磷酸：是脱氧核苷酸的重要组成基团，dna分子中绝大部分脱氧核苷酸都连接2个磷酸基团，但1个dna分子中只有2个游离的磷酸。磷酸二酯键：是两个脱氧核苷酸相连的化学键，可用限制酶切断，可用dna连接酶或dna聚合酶连接。脱氧核糖：是脱氧核苷酸的组成部分。碱基：共有4种，分别是a（腺嘌呤），g（鸟嘌呤），t（胸腺嘧啶），c（胞嘧啶）。碱基对：a与t、g与c分别配对，配对遵循碱基互补配对原则。氢键：配对的碱基之间通过氢键相连，可用dna解旋酶断裂，也可用高温断裂。碱基at、gc之间分别有2个和3个氢键。脱氧核苷酸：含有磷酸、脱氧核糖和含氮碱基各1个。是dna的基本组成单位，dna初步水解产物。脱氧核苷酸链：两条反向平行的脱氧核苷酸链双螺旋成dna分子。dna的内侧：由碱基对按不同的顺序排列而成，决定了dna的特异性和多样性。dna的外侧：由脱氧核糖和磷酸交替连接而成，构成dna的基本骨架。3、dna分子的结构特性（1）稳定性：dna中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变。（2）多样性：dna分子中碱基对排列顺序多种多样。（3）特异性：每种dna有别于其他dna的特定的碱基排列顺序。【例】（2012浙江温州十校联考）如图为dna分子结构示意图，对该图的描述正确的是（）a和相间排列，构成了dna分子的基本骨架b的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸c当dna复制时，的形成需要连接酶ddna分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息【析】选d。和相间排列，构成了dna分子的基本骨架；的结构并不是胞嘧啶脱氧核苷酸，是属于上一个脱氧核苷酸的磷酸，由和及下面的磷酸才可以构成胞嘧啶脱氧核苷酸；的形成不需要连接酶。二、有关dna复制的几个问题1、复制的场所：dna主要分布在细胞核内，细胞核是dna复制的主要场所。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、复制的过程：4、dna复制的准确性的原因（1）dna分子独特的双螺旋结构提供精确模板。（2）通过碱基互补配对原则保证了复制准确进行。5、dna半保留复制的特点：新合成的每个dna分子中，都保留了原来dna分子中的一条链（模板链）。三、dna的相关计算1.有关dna的碱基计算根据a=t，g=c，图示如下：链 agcttccm链 tcgaaggm则2.有关dna复制的计算dna的复制为半保留复制，一个dna分子复制n次，则有（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次复制需要消耗该脱氧核苷酸为m（2n-1）个。第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m2n-1。【例】用15n标记含有100个碱基对的dna分子，其中有胞嘧啶60个，该dna分子在14n的培养基中连续复制四次。其结果不可能是（）a含有15n的dna分子占1/8b含有14n的dna分子占7/8c复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个d复制结果共产生16个dna分子【析】选b。由于dna的复制是半保留复制，经过四次复制形成16个 dna分子，有2个dna分子中一条链含有15n，另一条链含有14n，其余14个dna分子两条链全部含有14n，该dna分子中含有胞嘧啶60个，由此计算出含有鸟嘌呤60个，腺嘌呤和胸腺嘧啶各有40个，复制四次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40*（24-1）=600个，选项a、c、d正确，b错误。【高考零距离】1、（2012山东高考）假设一个双链均被32p标记的噬菌体dna由5 000个碱基对组成,其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31p的大肠杆菌,共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是（）a.该过程至少需要3105个鸟嘌呤脱氧核苷酸b.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等c.含32p与只含31p的子代噬菌体的比例为149d.该dna发生突变,其控制的性状即发生改变【解析】分析如下:选项具体分析结论a项a=t=5 000220%=2 000,g=c=5 000230%=3 000。dna复制n次后需要加入鸟嘌呤脱氧核苷酸的个数=（2n-1）1个dna中的鸟嘌呤脱氧核苷酸数=993 000=2.97105错误b项噬菌体侵染细菌时,噬菌体的dna进入作为模板,不需要细菌提供错误c项1个被32p标记的噬菌体经半保留复制形成的100个子代有2个子代噬菌体含32p,98个含31p,所以含32p的子代噬菌体与含31p的子代噬菌体的比例为298=149正确d项由于一种氨基酸可以由多个密码子编码,所以dna发生基因突变对应的氨基酸可能不变,控制的性状可能不变错误【答案】c2、（2012福建高考）双脱氧核苷酸常用于dna测序，其结构与脱氧核苷酸相似，能参与dna 的合成，且遵循碱基互补配对原则。dna 合成时，在dna 聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终止；若连接上的是脱氧核苷酸，子链延伸继续。在人工合成体系中，有适量的序列为gtacatacatg的单链模板.胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸，则以该链为模板合成出的不同长度的子链最多有（ ）a.2种 b.3种 c.4种 d.5种【解析】根据题意，胸腺嘧啶双脱氧核苷酸也可和单链模板上的腺嘌呤脱氧核苷酸进行配对。在该模板上共有4个腺嘌呤脱氧核苷酸，这样，可能就有0.1.2.3.4个的胸腺嘧啶双脱氧核苷酸与模板上的腺嘌呤脱氧核苷酸进行配对，所以总共有5种不同长度的子链。【答案】d3、（2011安徽高考）甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是（）a.甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子b.甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质基质中进行c.dna分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶d.一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次【解析】甲图，每一起点处dna的两条链都作为模板，且双向延伸，因此甲为dna的复制；乙图，每一起点处dna的一条链作为模板，且单向延伸，因此乙为转录。只有甲通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子，所以a项错误；甲、乙所示过程都在细胞核内进行，所以b项错误；甲、乙所示过程都需要解旋酶，所以c项错误；一个细胞周期中，dna只复制一次，转录可进行多次，所以d项正确。【答案】d4、（2011海南高考）关于核酸生物合成的叙述，错误的是 （ ）adna的复制需要消耗能量 brna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【解析】a项,dna分子的复制需要线粒体提供能量;b项,rna可以逆转录合成dna，因此某些逆转录病毒可以把rna作为dna合成的模板;c项,dna的复制，mrna、 trna 的合成都主要是在细胞核中完成的;d项,真核细胞染色体dna的复制发生在有丝分裂的间期或减数第一次分裂前的间期，不是有丝分裂前期。【答案】d5、（2010山东高考）蚕豆根尖细胞在含3h标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是a每条染色体的两条单体都被标记b每条染色体中都只有一条单体被标记c只有半数的染色体中一条单体被标记d每条染色体的两条单体都不被标记【解析】由于dna分子的复制方式为半保留复制，在有放射性标记的培养基中一个细胞周期后，每个dna分子中有一条链含放射性。继续在无放射性的培养基中培养时，由于dna的半保留复制，所以dna分子一半含放射性，一半不含放射性，每个染色单体含一个dna分子，所以一半的染色单体含放射性。【答案】b6、（2010江苏高考）下列关于核酸的叙述中，正确的是a.dna和rna中的五碳糖相同b.组成dna与atp的元素种类不同c. t2噬苗体的遗传信息贮存在rna中d.双链dna分子中嘌呤数等于嘧啶数【解析】本题主要考查核酸的组成、结构和功能。dna含有脱氧核糖，rna含有核糖，a项错误；dna和atp都是由c、h、o、n、p五种元素组成，b项错误。t2噬菌体遗传物质为dna，故其遗传信息也储存在dna中，c项错误。双链dna嘌呤总和嘧啶碱基互补配对，故两者数量相等，d项正确。【答案】d【考点提升训练】一、选择题1、（2012莆田质检）有一对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明它的结构中有一个腺嘌呤，则它的其他组成成分应是 （ ）a.三个磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶b.两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胞嘧啶c.两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶d.两个磷酸、两个脱氧核糖和一个尿嘧啶【解析】一个脱氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成，因为组成脱氧核苷酸的含氮碱基只有a、t、c、g四种，所以只有四种脱氧核苷酸。又依据题中“有一对氢键连接的脱氧核苷酸”，则必定形成碱基对，按照碱基互补配对原则，与腺嘌呤配对的一定为胸腺嘧啶，而其他成分相同。【答案】c2、如果dna分子上某一片段是一个有遗传效应的片段，则该片段（）携带遗传信息上面有密码子能转录产生mrna能进入核糖体能运载氨基酸能控制蛋白质的合成a bc d【解析】密码子位于信使rna中，信使rna进入核糖体，转运rna运载氨基酸。【答案】c3、在一个双链dna分子中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n，则下列有关叙述正确的是（）脱氧核苷酸数磷酸数碱基总数m碱基之间的氢键数为（3m/2）n一条链中at的数量为ng的数量为mna bc d【解析】腺嘌呤碱基数为n，则g的数量为（m/2）n，dna分子中氢键数n2（m/2）n3（3m/2）n；一条链中at的数量等于整个dna分子中a的碱基数。【答案】d4、（2012惠州调研）如图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图，则下列叙述正确的是（ ）a.白眼基因片段中，含有成百上千个核糖核苷酸b.s基因是有遗传效应的dna片段c.基因中有一个碱基对的替换就会引起生物性状的改变d.r基因和s基因中的脱氧核苷酸序列能编码相同的蛋白质【解析】基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，a项错误；基因中碱基对替换不一定引起生物性状的改变，c项错误；基因是控制生物性状的结构和功能单位，是有遗传效应的dna片段，b项正确；不同的基因通过控制合成不同的蛋白质来控制不同性状，d项错误。【答案】b5、（2012沈阳四校联考）如图为dna分子结构示意图，对该图的正确描述是 （ ）a.和相间排列，构成了dna分子的基本骨架b.的名称是腺嘌呤脱氧核苷酸c.当dna复制时，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】本题可根据遗传信息的概念直接选出正确选项d。当dna复制时，的形成需要dna聚合酶。【答案】d6、（2012合肥质检）从某种生物中提取出核酸样品，经科学家检测和计算后，碱基之间的相互关系如下：（at）/（gc）1，（ag）/（tc）1据此结果，该样品（）a确定是双链dna b确定是单链dnac无法确定单双链 d只存在于细胞核中【解析】该核酸内含有“t”，说明该核酸是dna，dna主要存在于细胞核中，细胞质中也有少量分布，如果该生物是病毒，则不存在细胞结构；由所给等式能推导出ac、gt，单链和双链都有可能。【答案】c7、在同一生物体内，下列有关叙述错误的是（）不同dna分子中，可能储存有相同的遗传信息不同组织细胞中，可能有相同的基因进行表达不同mrna分子中，不可能含有相同的密码子不同核糖体中，不可能翻译出相同的多肽a bc d【解析】减数分裂过程中发生交叉互换的两个dna分子可能储存相同的遗传信息；同一生物体中不同细胞的遗传物质相同，有些基因在所有的细胞中都可以表达，比如控制呼吸酶的基因，其他基因则在特定细胞中表达；所有生物共用一套密码子；核糖体只是合成蛋白质的场所，核糖体上合成的多肽与mrna的种类密切相关，同一mrna结合的核糖体上翻译出的多肽都是相同的。【答案】c8、（2012济南调研）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（）a1/2n,1/2n b1/2n,1/2n1c1/2n,1/2n1 d1/2n1,1/2n【解析】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，可形成2n个dna分子，2n1条单链，含15n的单链为2条，含15n的dna分子为2个；故后代中含15n的单链占全部dna单链的比例为：2/2n11/2n，含15n的dna分子占全部dna分子的比例为2/2n1/2n1。【答案】b9、从某生物组织中提取dna进行分析，其中鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46%，又知该dna分子的一条链（h链）所含的碱基中28%是腺嘌呤，24%是胞嘧啶，则与h链相对应的另一条链中，腺嘌呤、胞嘧啶分别占该链全部碱基数的（）a26%、22% b24%、28%c14%、11% d11%、14%【解析】由题干可获取的主要信息有：dna双链中gc23%；h链中a占28%，c占24%。解答本题首先求出各类碱基占全部碱基的比例，然后利用关系式a%计算并做出判断。由dna分子中g与c之和占全部碱基的46%，可知dna分子中a与t之和占全部碱基的54%，则在dna分子双链中at27%，gc23%，h链中a占28%，c占24%，则与h链相对应的另一条链中，a占227%28%26%，c占223%24%22%。【答案】a10、如右图所示为dna分子复制的片段，图中a、b、c、d表示各条脱氧核苷酸链。一般地说，下列各项中正确的是()aa和c的碱基序列互补，b和c的碱基序列相同ba链中(ac)/(gt)的比值与d链中同项比值相同ca链中(at)/(gc)的比值与b链中同项比值相同da链中(gt)/(ac)的比值与c链中同项比值不同【解析】dna复制的特点是半保留复制，b链是以a链为模板合成的，a链和b链合成一个子代dna分子。a链中b链中。【答案】c11、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分子相应点上的碱基对分别为ua、at、gc、cg，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【解析】相应位点上碱基对为ua、at的两个子代dna分子是由诱变后含有尿嘧啶的那条亲代dna单链连续复制两次得到的；而相应位点上碱基对为gc、cg的两个子代dna分子，则是由亲代dna分子中另一条互补链连续复制两次得到的。 由此可以推知，与正常碱基p配对的是鸟嘌呤(g)或胞嘧啶(c)，故选d。【答案】d12、（2012南昌模拟）在一定温度下，dna双链会解链成单链，即发生dna变性。tm是dna的双螺旋有一半发生热变性时相应的温度。右图表示dna分子中的gc含量与dna的tm之间的关系曲线（edta对dna分子具有保护作用），下列叙述中不正确的是（）adna的tm值受到gc含量的影响bdna的tm值受到离子浓度的影响c双链dna热变性与解旋酶的催化作用有关d双链dna热变性后不改变其中的遗传信息【解析】在一定温度下，dna双链会解链成单链，这与解旋酶无关；dna双链解链成单链后，遗传信息不会改变。【答案】c13、关于生物体内基因、dna与染色体的说法正确的是（）a细胞核基因与染色体在减数分裂过程中的行为是平行的b生物体内的基因都分布在细胞核染色体的dna上c基因只有在染色体上才能指导蛋白质合成d人类基因组计划测定的是24条染色体上基因的碱基序列【解析】细胞核基因位于染色体上，所以这些基因与染色体在减数分裂过程中的行为是平行的；细胞质中也有少量的dna分子，人类基因组计划测定的是24条染色体上dna分子的全部碱基序列。【答案】a14、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atpc从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的ddna分子的复制需要rna聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成dna片段【解析】dna分子复制需要dna聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成dna片段。【答案】d15、用15n同位素标记细菌的dna分子，再将其放入含14n的培养基上连续繁殖4代，a、b、c为三种dna分子：a只含15n，b同时含14n和15n，c只含14n。图中表示这三种dna分子的比例正确的是（）【解析】分析题干，dna分子在含14n的培养基上连续繁殖4代，可形成16个dna分子，由于dna分子的复制是半保留复制，因此16个dna分子中有2个dna分子同时含15n和14n,14个dna分子只含14n，只含有15n的dna分子数为0。【答案】d二、非选择题16、（2012盐城调研）已知双链dna分子中的一条链中（a+g）/（t+c）=m，求：（1）在其互补链中的上述比例是 ，据此可得出的结论是 。（2）在整个dna分子中上述比例为 ，据此可得结论 。如果在一单链中，（a+t）/（g+c）=n时，求：（3）在其互补链中的上述比例是 。（4）在整个dna分子中上述比例为 。据（3）和（4）可得出的结论是 。【解析】（1）设dna双链分别为a链和b链，其中a链为已知链，则b链为互补链。根据碱基互补配对原则，在双链dna分子中有如下关系aa=tb，ab=ta，ga=cb,gb=ca；所以（aa+ga）/（ta+ca）=（tb+cb）/（ab+gb）=m,其互补链中（ab+gb）/（tb+cb）=1/m，即“两条互补链中这种碱基的比例互为倒数”。在实际