必修2第三单元第二讲DNA分子的结构、复制与基因的本质

明考向 第三单元基因的本质与表达 研考点 高考随堂体验 课时活页作业 第二讲DNA分子的结构 复制与基因的本质 提能力 一 DNA分子的结构 判断正误 1 DNA的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构 2 DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的 3 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对 4 DNA上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则 即A U G C 想一想 不同脱氧核苷酸的差别体现在哪里 提示 碱基的种类不同 二 DNA分子的复制 填表 有丝分裂 减数第一次分裂 DNA的两条链 脱氧核苷酸 ATP 解旋酶 DNA聚合酶 细胞核 互补 边解旋边复制 半保留 遗传信息 悟一悟 不同生物的DNA复制场所都相同吗 提示 不相同 原核生物 如细菌 拟核 真核生物 细胞核 线粒体 叶绿体 病毒 宿主细胞内 三 基因是有遗传效应的DNA片段 判断正误 1 构成基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相等 2 基因是有遗传效应的DNA片段 3 不同DNA分子携带遗传信息不同的根本原因在于碱基排列顺序不同 4 DNA的多样性主要取决于碱基排列顺序的多样性 1 结构层次 巧记DNA的分子结构五 种元素 四 种碱基或脱氧核苷酸 三 种物质或小分子 二 条长链 一 种双螺旋结构 2 空间结构分析 1 DNA分子中的有关数量关系 1 DNA分子中 脱氧核苷酸数 脱氧核糖数 磷酸数 含氮碱基数 1 1 1 1 2 配对的碱基 A与T之间形成2个氢键 G与C之间形成3个氢键 C G对占比例越大 DNA结构越稳定 3 每条脱氧核苷酸链上都只有一个游离的磷酸基 因此DNA分子中含有2个游离的磷酸基 1 下列能正确表示DNA片段的示意图是 解析 DNA通常为双链结构 由含有A T C G四种碱基的脱氧核苷酸组成 A与T配对 之间有两个氢键 G与C配对 之间有三个氢键 DNA分子的两条链反向平行 答案 D 2 2012 潍坊质检 关于下图所示DNA分子的叙述 正确的是 A 限制酶作用于 部位 DNA连接酶作用于 部位B 该DNA的特异性表现在碱基种类和 A T G C 的比例上C 若该DNA分子中A为p个 占全部碱基的n m m 2n 则G的个数为 pm 2n pD 把该DNA分子放在含15N的培养液中复制两代 子代中含15N的DNA分子占3 4 解析 限制酶和DNA连接酶都作用于 部位 该DNA的特异性不表现在碱基种类上 因为DNA中的碱基只有4种 把该DNA放在含15N的培养基中复制两代 子代DNA都含有15N 答案 C 2 染色体 DNA 基因和脱氧核苷酸的关系 DNA复制中的相关计算DNA的复制为半保留复制 一个DNA分子复制n次 则有如下数量关系 1 子代DNA分子数为 2n个 3 消耗的脱氧核苷酸数 若一个亲代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 复制第n次所需该脱氧核苷酸数为m 2n 1 特别提醒 对真核细胞而言 染色体是基因的主要载体 因为线粒体 叶绿体中也含有基因 无论一个DNA分子复制几次 母链只有两条 含母链的子代DNA分子只有两个 DNA的复制并非一定准确无误在DNA复制过程中 脱氧核苷酸序列具有相对稳定性 但也可能发生差错 即发生碱基对的增添 缺失或改变 基因突变 这种稳定性与可变性的统一 是生物遗传和变异的物质基础和根本原因 3 双选 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 消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸320个D 产生了16个DNA分子 解析 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 答案 BC 4 基因是有遗传效应的DNA片段 下列哪项不是 遗传效应 的含义 A 能控制一种生物性状的表现B 能控制一种蛋白质的合成C 能决定一种氨基酸的位置D 能转录成一种mRNA 解析 基因概念中的 遗传效应 是指控制生物的性状 而基因对性状的控制是通过控制蛋白质的合成来实现的 组成蛋白质的氨基酸约有20种 基因不能只决定一种氨基酸的位置 而是决定组成某种蛋白质的所有氨基酸的位置 答案 C 例1 右面为核苷酸链结构图 有关叙述不正确的是 A 能构成一个完整核苷酸的是图中的a和bB 各核苷酸之间是通过化学键 连接起来的C DNA连接酶可连接断裂的化学键 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 解析 核苷酸是核酸的基本组成单位 每个核苷酸由一分子的磷酸 一分子的五碳糖 一分子的含氮碱基组成 DNA中有A T C G四种碱基 RNA中有A U C G四种碱基 核苷酸分子通过磷酸二酯键连接组成核苷酸链 答案 A 3 DNA和RNA合成的判断 用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成 若大量消耗T 可推断正发生DNA的合成 若大量利用U 可推断正进行RNA合成 例2 双选 下图为真核细胞内某基因 15N标记 的结构示意图 该基因全部碱基中A占20 下列说法正确的是 A 该基因一定存在于细胞核内的染色体DNA上B 该基因的一条核苷酸链中 C G A T 为3 2C DNA解旋酶只作于 部位 限制性核酸内切酶只作用于 部位D 将该基因置于14N培养液中复制3次后 含15N的DNA分子占1 4 解析 真核细胞中的DNA主要存在于细胞核内的染色体中 少量存在于线粒体 叶绿体中 由双链DNA中A 腺嘌呤 占20 且DNA中A T C G可知 C G 100 A T 60 故该基因中 C G A T 3 2 该基因一条核苷酸链中 C G A T DNA解旋酶破坏的是碱基对之间的氢键 即 而限制性核酸内切酶以及DNA连接酶作用于DNA分子中磷酸与脱氧核糖之间的共价键 15N标记的DNA在14N培养液中培养 复制3次后 含15N的DNA占2 23 1 4 答案 BD 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 见图 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 见图 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 例3 2011 北京高考 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 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 若子 代DNA的离心结果为 轻 和 重 两条密度带 则 重带 DNA来自 据此可判断DNA分子的复制方式不是 复制 若将子 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 若在同等条件下将子 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 若某次实验的结果中 子 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 解析 经过一代培养后 只能是标记DNA分子的一条单链 所以要想对所有的DNA分子全部标记 要进行多代培养 在探究DNA分子的复制方式为半保留复制的实验中 重带 应为两个单链均被15N标记 轻带 为两个单链均被14N标记 中带 为一个单链被14N标记 另一个单链被15N标记 答案 1 多15N 15NH4Cl 2 312半保留复制 3 B半保留 不能 没有变化轻 15N 高考随堂体验 1 2011 海南高考 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 解析 真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂间期 DNA的复制需要消耗能量 可以RNA分子为模板通过逆转录合成DNA分子 真核生物的大部分核酸在细胞核中合成 少数核酸在某些细胞器 如叶绿体 线粒体 中合成 答案 D 2 2011 上海高考 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 解析 在DNA复制时 首先是构成DNA的两条母链解旋 然后以分开的两条母链为模板 按照碱基互补配对原则合成子链 答案 A 3 2011 上海高考改编 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 7D 该DNA分子中的碱基排列方式少于4200种 答案 B 4 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 蚕豆根尖细胞的染色体上的DNA分子原来不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷 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后 复制形成的所有DNA分子中一条链含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷 一