备考2022高考生物高效学习方案考点专项-4-2-DNA-分子的结构和复制-新人教版

备考2022高效学习方案生物考点专项1．分析DNA分子的化学结构(包括组成单位及组成单位间连接方式)。2．说明DNA分子的空间及其特点。3．分析DNA分子复制的时间、场所、过程及其特点。4．概述DNA分子复制的结果及其意义。一、DNA分子的结构二、DNA分子的复制1.DNA分子的双螺旋结构1953年，美国科学家沃森和英国科学家克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型。要点是：(1)DNA分子是由两条链组成的，这两条链按方向平行方式盘旋成双螺旋结构。(2)DNA分子中的脱氧核糖和磷酸(通过3′，5′－磷酸二酯键)交替连接(形成3′，5′－磷酸二酯键时产生H2O)，排列在外侧，构成根本骨架；碱基排列在内侧。(3)DAN分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，碱基配对遵循碱基互补配对原那么，即：A＝T(A与T之间以2个氢键相连)；G≡C(G与C之间以3个氢键相连，DNA分子中G与C碱基比照例越高，分子稳定性越强)。如下图：(4)空间结构——双螺旋结构要点①两条链反向平行；②外侧为脱氧核糖与磷酸交替排列；③内部为碱基互补配对；④每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个，○(磷酸)脱氧核糖▭(含氮碱基)之间的数量关系111，○和之间的化学键为磷酸二酯键，用限制性内切酶处理可切断，用DNA连接酶处理可连接；▭—▭之间的化学键为氢键，可用解旋酶断裂。在DNA复制过程中，可用DNA聚合酶复制，中间每个脱氧核糖连接着2个磷酸；假设碱基对为n，那么氢键数为2n～3n，假设A有m个，那么氢键数为3n－m。2．DNA分子的结构特点(1)稳定性：空间构型相对稳定。①位于外侧的根本骨架一定是由磷酸和脱氧核糖交替连接形成的，不会改变。②两条链间的碱基互补配对方式稳定不变，总是A与T，G与C配对，碱基对及其侧链基团对维持DNA分子的空间结构的稳定有着重要的作用。(2)多样性：不同的DNA分子中脱氧核苷酸的数目的差异，排列顺序多种多样。假设某一个DNA分子由n个碱基对构成，那么可代表的遗传信息就有4n种。(3)特异性：不同的DNA分子具有其特定的碱基排列顺序，这就是DNA分子的特异性。任何两个不同的基因(包括等位基因)其差异性就在于基因脱氧核苷酸序列的不同，基因中脱氧核苷酸一旦发生变化，该基因将会突变为它的等位基因，即产生新基因。3．关于DNA的计算(2)设一个双链DNA分子中含有的脱氧核苷酸(或碱基)有2m个，那么每条单链的数量为m个α链—A—G—C—T—T—C—C—…mβ链—T—C—G—A—A—G—G—…m特别提示DNA分子的共性与特异性：无特异性(均相同)；(2)特异性：在不同DNA中可不相同，代表DNA分子特异性。[注]即使两个DNA分子中数量相同，其碱基对排列次序也可能是不同的，只有同1个DNA分子复制得到的子代之间才会拥有种类、数量、排列次序均相同的碱基对。【例1】(2022·广东高考)有关DNA分子结构的表达，正确的选项是(多项选择) ()A．DNA分子由4种脱氧核苷酸组成B．DNA单链上相邻碱基以氢链连接C．碱基与磷酸基相连接D．磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的根本骨架[解析]A项中，DNA分子由4种脱氧核苷酸组成，正确；B项中，DNA单链上相邻碱基之间间隔脱氧核糖、磷酸和脱氧核糖，不能以氢链连接；C项中，碱基不会与磷酸相连；D项正确。[答案]A、D(2022·山东省高考信息优化卷)如图为核苷酸链结构图，以下表述不正确的选项是 ()A．能构成一个完整核苷酸的是图中的a和bB．图中与每个五碳糖直接相连的磷酸有1个C．各核苷酸之间是通过化学键③连接起来的D．假设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：核苷酸是核酸的根本组成单位，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，核苷酸分子通过磷酸二酯键连接组成核苷酸链。答案：A1.DNA分子复制的原因、条件、过程、时间及意义DNA复制的概念以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程DNA精确复制的原因规那么的双螺旋结构为复制提供精确的模板；碱基互补配对原那么保证了复制准确进行能够进行DNA复制的生物一切以DNA为遗传物质的生物真核生物DNA复制发生的时间在体细胞中发生在有丝分裂间期在有性生殖过程中发生在减数第一次分裂间期DNA分子复制进行的根本条件模板亲代DNA分子的两条链原料四种游离的脱氧核苷酸能量ATP酶解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等DNA复制的过程边解旋边复制DNA复制的特点半保存复制DNA复制的结果一个DNA分子形成两个完全相同的子代DNA分子两个子代DNA的位置及分开时间复制产生的两个子代DNA分子位于一对姐妹染色单体上，由着丝点连在一起，在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时分开，分别进入两个子细胞中DNA复制的意义保持遗传信息的连续性，向子代传递遗传信息2.DNA分子复制中相关计算DNA的复制为半保存复制，一个DNA分子复制n次，那么有：(1)DNA分子数①子代DNA分子数＝2n个②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个③不含亲代链的子代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亲代脱氧核苷酸链数＝2条③新合成的脱氧核苷酸链数＝(2n＋1－2)条(3)消耗的脱氧核苷酸数①假设一亲代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m·(2n－1)个。②复制第n次所需该脱氧核苷酸数为m·2n－1。特别提示只有分生组织及精巢、卵巢(或花药、胚囊)中才会进行细胞分裂，进而才会发生DNA分子的复制，已分化的细胞，如神经细胞、肌肉细胞等不进行分裂，也就不会发生DNA复制。转录那么发生于所有活细胞中。【例2】(2022·江苏高考)以下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关表达错误的选项是()A．图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的B．图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的C．真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶D．真核生物的这种复制方式提高了复制速率[解析]DNA分子是半保存复制，边解旋边复制，B正确；复制过程需要解旋酶解旋，C正确；这种复制提高了复制效率，D正确，A中复制不一定从多个起点同时开始。[答案]A(2022·北京海淀高三期末)在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N—DNA(相对分子质量为a)和15N—DNA(相对分子质量为b)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用某种离心方法别离得到的结果如右上图所示。以下对此实验的表达不正确的选项是 ()A．Ⅰ代细菌DNA分子中一条链是14N，另一条链是15NB．Ⅱ代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/4C．预计Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量为(7a＋b)/8D．上述实验结果证明DNA复制方式为半保存复制解析：此题考查DNA复制的根底知识。DNA复制的方式是半保存复制，其复制两次后共有DNA分子4个，其中有2个含有原来的亲代DNA母链，因此Ⅱ代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/2。此题答案是B。答案：B1．(2022·广东省广州市一模)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分子的根本骨架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：②和①相间排列构成了DNA分子的根本骨架；④中的①应属上面那个脱氧核苷酸；DNA复制时⑨的形成依靠碱基互补配对原那么即可，不需连接酶。答案：D2．将胡萝卜的体细胞(只含14N)放在含15N的培养基中培养成愈伤组织。任取一个细胞，检测到一个染色单体的DNA上只有一条链含15N。下面有关说法错误的选项是()A．该培养基必需含有机碳源B．该实验没有表达细胞的全能性C．DNA中的15N只存在碱基中D．其姐妹染色单体的DNA也只有一条链含15N解析：此题考查DNA复制，难度较大。植物的组织培养需要参加蔗糖等有机碳源。DNA是半保存复制，所以任取的细胞中一个染色单体DNA上含15N，其姐妹染色单体的DNA上不一定只有一条链含15N。答案：D3．马和豚鼠体细胞具有相同数目的染色体，但性状差异很大，原因是 ()A．生活环境不同B．DNA分子中碱基对排列顺序不同C．DNA分子中碱基配对方式不同D．着丝点数目不同解析：考查生物多样性的根本原因。形成生物多样性的根本原因是遗传物质的多样性。而遗传物质多样性表现在DNA分子数目不同、DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序不同等方面。马和豚鼠的体细胞中染色体数目相同，但由于组成它们DNA的脱氧核苷酸的排列顺序不同，所表达出的性状也一定不同。答案：B4．含有2000个碱基的DNA，每条链上的碱基排列方式有 ()A．42000种 B．41000种C．22000种 D．21000种解析：考查DNA分子碱基对排列方式的计算。含n个碱基对的DNA分子，碱基对排列方式应为4n种，因此含2000个碱基的DNA分子，应有41000种碱基对排列方式。答案：B5．以下关于DNA复制的表达，正确的选项是 ()A．在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制B．DNA通过一次复制后产生四个DNA分子C．DNA双螺旋结构全部解链后，开始DNA的复制D．单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链解析：一个DNA分子通过一次复制后产生两个DNA分子，B错；DNA边解旋边复制，C错；合成新的子链需要DNA聚合酶，D错。答案：A6．当牛的精原细胞进行DNA复制时，细胞中不可能发生的是 ()A．基因重组 B．DNA解旋C．基因突变 D．蛋白质合成解析：因为基因重组包括染色体的交叉互换(减数第一次分裂前期)和非同源染色体的自由组合(减数第一次分裂后期)，在间期不可能发生基因重组。答案：A7．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，如图，这三种DNA分子的比例正确的选项是 ()解析：假设亲代DNA为n个，繁殖4代可得DNA分子16n，只含15N的为零个，同时含14N和15N的为2n个，只含14N的有14n个，其比例应如D图所示。答案：D8．某DNA分子含有1000个碱基对，其中一条链上AGTC＝1234。该DNA分子连续复制两次，共需要鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数是 ()A．600个 B．900个C．1200个 D．1800个解析：主要考查碱基互补配对原那么与DNA结构和复制相结合的计算。根据题意，可计算出此DNA分子含有G＝600个，复制两次，形成4个DNA分子，共有G＝2400个，减去原DNA分子中600个，剩余即所求。答案：D9．如图是DNA分子结构模式图，请据图答复以下问题：(1)组成DNA的根本单位是[]____________。(2)图中1、2、6的名称依次是1____________；2____________；6____________。(3)图中[8]示意的是____________。在双链DNA分子中嘌呤与嘧啶之间的数量关系可表示为____________。(4)由于解旋酶的作用使[]____________断裂，两条扭成螺旋的双链解开，假设[4]是胞嘧啶，那么[3]是____________。(5)上述DNA分子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(6)基因(D)与(d)的根本区别是 ()A．基因D能控制显性性状，基因d能控制隐性性状B．基因D、基因d所含的脱氧核苷酸种类不同C．4种脱氧核苷酸的排列顺序不同D．在染色体上的位置不同(7)如图，两个脱氧核苷酸之间靠氢键相连，其中正确的选项是 ()(8)从生物“适应的相对性〞、“基因突变的低频性〞可见DNA作为遗传物质其分子结构具有____________性。解析：(1)(2)(3)图示中1为磷酸基团、2为脱氧核糖、6为碱基对、8为一段脱氧核苷酸链。(4)解旋酶可翻开碱基对间的[7]氢键。(5)DNA彻底水解的产物应为磷酸、脱氧核糖与含氮碱基。(6)不同基因间最根本的区别是脱氧核苷酸序列不同。(7)构成DNA的碱基对不仅遵循A—T、G—C的互补配对原那么，而且两链间互为反向平行。(8)“适应的相对性〞及“基因突变的低频性〞均表达出DNA分子具相对稳定性。答案：(1)5脱氧核苷酸(2)磷酸基团脱氧核糖碱基对(3)一段脱氧核苷酸链嘌呤＝嘧啶(4)7氢键鸟嘌呤(5)B(6)C(7)B(8)稳定●教学建议本局部内容属生物学科的主干知识，单科试题中可占总分10%以上，而理综考试中几乎每年都考。由于涉及SARS病毒的研究、禽流感病毒的防治、基因治疗、生物武器等社会热点问题，因此，本局部内容今后仍是高考的热点内容。●备用选题1．(2022·江苏生物，9)亚硝酸盐可使DNA的某些碱基中的氨基脱去，碱基脱去氨基后的变化如下：C转变为U(U与A配对)，A转变为I(I为次黄嘌呤，与C配对)。现有一DNA片段为—AGTCG—①—TCAGC—②，经亚硝酸盐作用后，假设链①中的A、C发生脱氨基作用，经过两轮复制后其子代DNA片断之一为 ()解析：链①发生脱氨基后的链突变为—IGTUG—，根据半保存复制方式写出其复制形成的子代DNA片断为答案：C2．(2022·上海生物，26)某个DNA片断由500对碱基组成，A＋T占碱基总数的34%。假设该DNA片段复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为 ()A．330B．660 C．990D．1320解析：该DNA片段共有碱基500×2＝1000个，(A＋T)即(A＋T)/1000×100%＝34%，所以C＝G＝1000×(1－34%)/2＝330。复制2次后共有4条DNA片段，其中有3条是新合成的，所以需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为330×3＝990。答案：C3．(2022·山东理综，7)DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基(设为P)变成为尿嘧啶。该DNA连续复制两次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为U—A、A—T、G—C、C—G。推测“P〞可能是()A．胸腺嘧啶