第二课时DNA的结构与复制

1、第二课时 DNA的结构与复制一、预习导航：1、DNA通过什么来储存大量遗传信息的？2、棉花有的开红花，有的开白花，那么控制开红花和开白花的DNA序列是否一样？这体现了DNA的什么特性？3、亲代DNA所携带的遗传信息与子代DNA的遗传信息是否一样？为什么？4、亲子鉴定可依据什么原理？5、DNA双螺旋结构的要点有哪些？二、要点导学：1、关于DNA分子中碱基的计算方法与规律利用碱基互补配对原则进行有关计算是高考的重要考点之一，其方法、规律总结如下：（1）任何双链DNA分子中总有如下规律A=T；G=C。A+G=T+C；（A+G）/（T+C）=1即嘌呤总数一定等于嘧啶总数。A+G=T+C=A+C=T+G

2、；（A+G）/（T+C）=（A+C）/（T+G）=1，即：DNA分子中任一非互补碱基之和恒等，且占DNA碱基总数的50%，即A+C=T+G=A+G=C+T=碱基总数的一半，上述在同物种中无种的特异性，在“求和”的题目中，直接写出即可（如变式训练1-2）。（2）在DNA两互补链之间有如下规律（A1+G1）/（T1+C1）=（T2+C2）/（A2+G2）即一条链与另一条链（A+G）/（T+C）的比值互为倒数。（A1+T1）/（G1+C1）=（A2+T2）/（G2+C2）=（A总+T总）/（G总+C总）=RNA中（A+U）/（G+C）。一条链中互补的两碱基占该单链之比例等于DNA分子两条链中这两种碱

3、基占总碱基的比例，即：或2、DNA分子的特性DNA分子具有稳定性、多样性和特异性。（1）稳定性：DNA分子的双螺旋结构是相对稳定的。这是因为在DNA分子双螺旋结构的内侧，通过氢键形成的碱基对，使两条脱氧核苷酸长键稳固地并联起来。（另外，碱基对之间纵向的相互作用力也进一步加固了DNA分子的稳定性。各个碱基对之间的这种纵向的相互作用力叫做碱基堆集力，它是芳香族碱基电子间的相互作用引起的。现在普遍认为碱基堆集力是稳定DNA结构的最重要的因素。双螺旋外侧的负电荷磷酸基团同带正电荷的阳离子之间形成的离子键，可以减少双链间的静电斥力，因而对DNA双螺旋结构也有一定的稳定作用。（2）多样性：DNA分子由于碱

4、基对的数量不同，碱基对的排列顺序千变万化，因而构成了DNA分子的多样性。例如，一个具有4000个碱基对的DNA分子所携带的遗传信息是44000种，即102408种。（3）特异性：不同的DNA分子由于碱基对的排列顺序存在差异，因此，每一个DNA分子的碱基对都有其特定的排列顺序。这种特定的排列顺序包含着特定的遗传信息，从而使DNA分子具有特异性。3、DNA复制过程重要知识点剖析（1）复制的时间：体细胞有丝分裂的间期，原始生殖细胞减数分裂第一次分裂的间期（DNADNA）。（2）复制的条件模板亲代DNA分子的两条脱氧核苷酸单链分别作模板原料四种脱氧核苷酸能量ATP供能酶解旋酶、DNA聚合酶等注意：复制

5、还需相对稳定的细胞内部条件以保证酶的活性，如一定的温度、pH等。（3）复制的场所细胞核内染色体上的DNA，复制场所应为细胞核，但细胞质中线粒体、叶绿体内的DNA也可在各自存在场所内复制，因而线粒体、叶绿体中也会发生DNA复制，但细胞核内DNA复制后，将会随细胞分裂均分到子细胞中，而线粒体、叶绿体中DNA向子细胞中的分配是随机的，不均等的。（4）复制的过程：边解旋边复制DNA的解旋：亲代DNA分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，氢键断裂，部分双螺旋链解旋为两条平行双链，不是两条母链完全解开后才合成新的子链。（5）复制的特点：半保留复制。新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一

6、条链（模板链）。（6）复制的意义：保持了遗传信息的连续性。使遗传信息从亲代传给了子代。（7）复制的“精确性”：DNA分子之所以能自我复制，取决于DNA的双螺旋结构，它为复制提供了模板；同时，由于碱基具有互补配对的特性，因此能确保复制准确地完成。（8）复制“差错”：在复制过程中，脱氧核苷酸序列具有相对的稳定性，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。4、DNA半保留复制的实验氯化铯密度梯度离心实验（1）氯化铯密度梯度离心：氯化铯超速离心时，盐离子由于受到强大的离心力而被拉向离心管底部，同时溶液中存在的扩散作用与离心力

7、相对抗，使Cs+与Cl分散在整个溶液中，CsCl经过离心后，溶液达到一种平衡状态，扩散和沉淀的两种相对力量保持平衡，形成一个连续的CsCl浓度梯度，溶液的密度在离心管底部最大，顶部最小。如果DNA分子溶解在CsCl中，它们会逐渐集中在一条狭窄的带上，则DNA分子的密度恰好与那一点的CsCl密度相等。若用同位素标记DNA分子，则使DNA的密度不同，然后利用DNA能吸收紫外线的特点，用光源照射，则在照相底版上就出现了DNA的不同位置。（2）过程：（3）结果：注意：分裂多次的结果中其实还有两条DNA单链为14N标记的，但因分裂多次，在整个DNA中含量很少，可以忽略。三、导学检测：基本组成单位 单位组

8、成成分：1分子磷酸，1分子脱氧核糖，及一分子含氮碱基(其种类有 )，三分子物质的连接方式为可用图表示为 单位连结方式：通过聚合方式连接成脱氧核苷酸链1、 DNA的化学结构结构模型：双螺旋结构模型，提出者 DNA分子由 条链组成，并按 方式盘旋成双螺 旋结构。结构主要特点 其外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架，碱基排列 在内侧。两链上的碱基通过 连接成碱基对，且具如下配对规律：腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)配对鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对 多样性，n个碱基对构成的DNA可有 种碱基排列顺序 特异性，如每个DNA分子都有特定结构特点 的碱基排列顺序 稳定性，如两条主链由 与 交替排列的顺序不

9、变，碱基对构成方式不变等2、DNA的空间结构复制条件：模板、原料、能量、酶复制时间：有丝分裂的间期及 复制主要场所： 复制过程：以 为模板，以脱氧核苷 酸为原料，按碱基互补配对原则进行复制方式：边解旋，边复制，其中解旋时不仅耗能， 还需 参与，它的主要作用是 打开碱基对之间的氢键复制特点： 复制结果：形成两个完全相同的DNA分子复制后存在位置： 复制后分开时间：着丝点分裂时即有丝分裂后期或 复制意义：保持前后代遗传物质的稳定性及连续性2、DNA的复制四、典例精析：【例1】已知某DNA分子中的一条单链（A+C）/（T+G）=m，求：(1)在另一互补链中这种比例是多少？(2)这一比例关系在整个DN

10、A分子中又是多少 ？(3)如果这一条单链中，求在另一互补链中这种比例是多少？(4)在这个比例关系在整个DNA分子中又是多少？解析如下图解：首先假设双链DNA分子中，一条链为，它的互补链为。(1)根据碱基互补配对原则(公共比例部分)即A=T，C=G所以，；。则在另一互补链(即链)上由此可得出推论：在两条互补链中这样碱基比例互为倒数关系。(2)在整个DNA分子中，由于A=T，C=G，所以，=1。同时也可得知，在整个DNA分子中，嘌呤碱基之和等于嘧啶碱基之和。(3)假设同上，则：，所以。即在两条互补链中这种碱基比例相等。(4)假设同前，则：，整个DNA分子中由此可得出结论：整个DNA分子中，与分子内

11、每条链上的该比例相同。答案：(1)1/m (2)1 (3)n (4)n【例2】DNA分子中胸腺嘧的数量为M，占总碱基数的比例为q，其中经DNA分子连续复制n次，需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷数为（ ）A、（2n1）MB、M(1/2q1)C、（2n1）·M(12q)/ 2qD、（2n1）M/ 2nq解析：DNA中T为M占总碱基数比例为q，设总数为x则，此DNA分子中游离的鸟嘌呤数应为，复制n次共产生2n个子DNA故需游离的鸟嘌呤脱氧核酸数为2n·（）/=（2n1）·M(12q)/ 2q。答案：C【例3】由50个脱氧核苷酸构成的DNA分子，按其碱基的排列顺序不同可区别为多少

12、种？这表明了DNA分子的什么特性？（ ）50种 450种 504种 425种 遗传性 分子结构的多样性 分子结构的稳定性A、 B、 C、 D、解析：50个脱氧核苷酸所组成的DNA中碱基排列顺序的4n，n为脱氧核苷酸对数即25对，这样多的排列顺序也正表明DNA分子具有多样性特点。答案：C【例4】用同位素32P标记某一噬菌体内的双链DNA分子，让其侵入大肠杆菌繁殖，最后再释放出200个噬菌体，则后代噬菌体中含有32P的占总数的（ ）A、2% B、1% C、0.5% D、50%解析：一个噬菌体中只含有一个DNA分子，当注入细菌体内，以此为模板进行DNA的复制合成，最终形成200个DNA分子。在200

13、个DNA分子中，只有某两个DNA分子的一条单链，分别是原来侵入的那个DNA分子的两条单链，即在200个噬菌体中，含32P的噬菌体占总数的1%。答案：B【例5】用15N标记的1个DNA分子放在含有14N培养基中复制三次，则含15N的DNA分子占全部DNA分子的比例和占全部DNA单链的比例依次是（ ）A、1/2，1/4 B、1/4，1/8C、1/4，1/16 D、1/8，1/8解析：DNA复制为半保留复制，复制过程中DNA的两条链在解旋酶作用下解开作母链（模板链），形成了两个子代DNA分子。子代每个DNA的两条链，一条来自母链，一条是新合成的子链。复制三次指连续同步复制，复制一次为两个，两次为4个

14、，三次为8个。在8个DNA分子的16条单链中，只有某两个DNA分子分别含有原来那两条母链（15N）之一。因此，含15N的DNA分子占全部DNA分子的2/8=1/4，占全部DNA单链的2/16=1/8。答案：B五、知能训练：1、组成DNA结构的基本成分是（ ）核糖 脱氧核糖 磷酸 腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧淀 胸腺嘧啶 尿嘧啶A、 B、C、 D、2、家兔体内的遗传物质彻底水解得到的产物是（ ）A、 脱氧核糖、核糖和磷酸B、 脱氧核糖、碱基和磷酸C、 核糖、碱基和磷酸D、 核糖核苷酸、碱基和磷酸3、由碱基A、C和T可以组成的核苷酸种类是（ ）A、8 B、6 C、5 D、34、由50个脱氧核苷酸构成的DN

15、A分子，按其碱基的排列顺序不同可区别为多少种？这表明了DNA分子的什么特性？50种 450种 504种 425种 遗传性分子结构的多样性 分子结构的稳定性A、 B、 C、 D、5、DNA分子的多样性和特异性分别决定于（ ）A、碱基对有不同的排列顺序和特定的碱基排列顺序B、细胞分裂的多样性和DNA复制的稳定性C、碱基对有不同的排列顺序和碱基互补配对原则D、DNA分子的双螺旋结构和解旋酶的特异性6、在某生物的DNA分子中，基因a的一条链中(C+T)/(A+G)=0.8，基因b的一条链中，(A+T)/(G+C)=1.25，那么和它们互补的链中相应的碱基比率依次是（ ）7、实验室内模拟生物体的DNA复

16、制必需的一组条件是（ ）ATP DNA分子 酶 转移RNA 信使RNA 游离的脱氧核苷酸 适宜的酸碱度 适宜的温度A、 B、C、 D、8、DNA复制完成后形成的子代DNA分子中的子链（ ）A、是原DNA链的一段B、是原DNA的一条链C、与原DNA链稍有不同D、与原DNA的一条链完成相同9、基因研究最新发现表明，人与小鼠的基因约80%相同。则人与小鼠DNA碱基序列相同的比例是（ ）A、20% B、80%C、100% D、无法确定10、mRNA200个碱基，A占25%，G占15%，问转录该mRNA的DNA片段A+G占多少？（ ）A、100 B、200 C、80 D、24011、一个被放射性元素标记

17、的双链DNA噬菌体侵染细菌，若此菌破裂后释放出n个噬菌体，则其中具有放射性元素的噬菌体占总数的（ ）A、 B、 C、 D、12、在一个密闭的容器里，用含有同位素14C的脱氧核苷酸合成一个DNA分子，然后加入普通的含12C的脱氧核苷酸，经n次复制后，所得DNA分子中含12C的多脱氧核苷酸链数与含13C的多脱氧核苷酸链数之比是（ ） A、2n : 1 B、(2n2) : nC、(2n2) : 2 D、(2n1) : 113、如图示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（ ）A、a和c的碱基序列互补，b和c的碱基序列相同B、a链中（A+C）/（G

18、+T）的比值与d链中同项比值相同C、a链中（A+T）/（G+C）的比值与b链中同项比值相同D、a链中（G+T）/（A+C）的比值与c链中同项比值不同14、用15N同位素标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基中连续繁殖四代，a、b、c为三种DNA分子：a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N，如下图所示，这三种DNA分子的比例正确的是（ ）15、在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14NDNA（对照）；在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15NDNA（亲代）。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代（和），用某种离心方法分离得到的结果如图所示。请分析：(1)由实验结果可推测第一代（）细菌DNA分子中一条链含 ；另一条链含 。(2)将第一代（）细菌转移到含15N的培养基上繁殖一代，将所得到细菌的子DNA用同样的方法分离，请参照上图，将DNA分子可能出现在试管中的位置在乙图中标出。(3)若将15NDNA（亲代）的大肠肝菌14N培养基上连续复制3次，则所产生的DNA中全含15N(重DNA)，一条链含15N(中DNA)及两链均不含15N(轻DNA)的比例为 ，在这些子DNA中，含15N的链占全部子DNA链的比例为 。(4)若一个DNA分子的一条单链中A占32%，且，此比例在