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遺傳與進化第3章基因的本質(zhì)第2、3、4節(jié)

DNA分子的結(jié)構(gòu)、DNA的復(fù)制基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段憶教材溯本源研考點破疑難明題型析典例練真題悟考情積方法技能升課時作業(yè)研基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)2．平面結(jié)構(gòu)基本骨架：

交替連接而成的反向平行長鏈

A＝T(或T＝A)G≡C(或C≡G)遵循

原則3．空間結(jié)構(gòu)：規(guī)則的

結(jié)構(gòu)。二、DNA分子的復(fù)制概念：以

為模板，合成子代DNA的過程。時間：

。3．條件模板：

原料：細(xì)胞中

能量：

酶：解旋酶、

等4．過程：DNA酶

酶――→

兩條母鏈

――→

形成，保持了子鏈―→新DNA分子。方式：

。特點：

。意義：使遺傳信息

。據(jù)圖①寫出基因與染色體的關(guān)系：基因在染色體上呈

排列。將代表下列結(jié)構(gòu)的字母填入圖②中的相應(yīng)橫線上：

a．染色體、b.DNA、c.基因、d.脫氧核苷酸。基因的實質(zhì)：具有

的

片段。4．解旋

DNA聚合7．從親代傳給子代5.半保留復(fù)制

6.邊解旋邊復(fù)制遺傳信息的連續(xù)性b

a三、1.線性

2.d

c3．遺傳效應(yīng)

DNA教材51頁練習(xí)一中1和3題，明確DNA結(jié)構(gòu)、各組成成分及正確的連接方式。教材52～53頁DNA半保留復(fù)制的證據(jù)及實驗方法過程。教材55～56頁[資料分析]——分析推斷基因的化學(xué)本質(zhì)和功能及與DNA、染色體的關(guān)系?；乜劢滩?．教材58頁練習(xí)二及教材60頁自我檢測一和三，都是經(jīng)典好題。5．教材58頁DNA指紋技術(shù)的應(yīng)用。考點1DNA分子的結(jié)構(gòu)3.結(jié)構(gòu)特點穩(wěn)定性：DNA中脫氧核糖和磷酸交替連接的方式不變；兩條鏈間堿基互補配對的方式不變。多樣性：DNA分子中堿基對排列順序多種多樣。

(3)特異性：每種DNA有別于其他DNA的特定的堿基排列順序。2．DNA堿基的計算嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù)相等，即A＋G＝T＋C在雙鏈DNA分子中，互補堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都相等。設(shè)在雙鏈DNA分子中的一條鏈上A1＋T1＝n%，因為A1＝T2，A2＝T1，則：A1＋T1＝A2＋T2＝n%。所以A＋T＝A1＋A2＋T1＋T2＝n%＋n%2＝n%。簡記為“配對的兩堿基之和在單、雙鏈中所占比例相等”。(3)雙鏈DNA分子中，非互補堿基之和所占比例在兩條互補鏈中互為倒數(shù)。設(shè)雙鏈DNA分子中，一條鏈上：T1＋C1A1＋G1＝m，A1＋G1

T2＋C2

A2＋G2T

＋C A

＋G T

＋C1

1

2

2

2

2

1m則：

＝

＝m，互補鏈上

＝

。簡記為：“DNA兩互補鏈中，不配對兩堿基和的比值乘積為1?！碧貏e提醒：雙鏈DNA分子中，某堿基對的單鏈比例與Aα＋Tα

Aβ＋Tβ雙鏈比例相等。即：α鏈

＝堿基和

β鏈堿基和＝A＋T雙鏈堿基和正確答案：—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—錯誤答案：氫鍵分析：受思維定勢的影響，未注意“一條單鏈中相鄰的堿基A與T”，看到A與T的連接就認(rèn)為是氨鍵，實際上

DNA分子兩條單鏈上的堿基A與T通過氫鍵連接，一條單鏈中的相鄰堿基A與T通過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”連接。解析：每個脫氧核苷酸由一分子堿基、一分子磷酸和一分子脫氧核糖相連而成，連接關(guān)系是中間為脫氧核糖，其一端連接磷酸，另一端連接堿基。脫氧核苷酸相互連接時，是一個脫氧核苷酸的磷酸和另一個脫氧核苷酸的脫氧核糖相連接，堿基不參與連接，但和互補鏈上的堿基通過氫鍵相連接。每個脫氧核糖也和兩個磷酸相連接。答案：B考點2DNA分子的復(fù)制與基因的本質(zhì)子代脫氧核苷酸親代脫氧核苷酸鏈為：2條(2)鏈數(shù)為：2n＋1條新合成的脫氧核苷酸鏈為：(2n＋1－2)條(3)消耗的脫氧核苷酸數(shù)：①若一個親本DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，經(jīng)過n次復(fù)制需要消耗該脫氧核苷酸為m·(2n－1)個。②復(fù)制第n次所需該脫氧核苷酸數(shù)為m·2n－1。解析：DNA分子含胞嘧啶m個，則G也為m個，所以A＋T＝a－2m，T＝a－2m

2，故一個DNA分子中T＋C＝m＋a－2m

a2

＝

2

。若DNA分子復(fù)制3次共得到8個DNA分子，除去模板DNA分子提供兩條鏈之外，還需要復(fù)制7個DNA分子的原料，故答案為7

。2a答案：BA．能構(gòu)成一個完整核苷酸的是圖中的a和bB．各核苷酸之間是通過化學(xué)鍵③連接起來的

C．DNA連接酶可連接斷裂的化學(xué)鍵③D．若該鏈為脫氧核苷酸鏈，從堿基組成上看，缺少的堿基是T【課堂筆記】

核苷酸是核酸的基本組成單位，每個核苷酸由一分子的磷酸、一分子的五碳糖、一分子的含氮堿基組成；DNA中有A、T、C、G四種堿基，RNA中有A、U、C、G四種堿基；核苷酸分子通過磷酸二酯鍵連接組成核苷酸鏈?！敬鸢浮?/p>

A(3)DNA和RNA合成的判斷：用放射性同位素標(biāo)記T或U可判斷DNA和RNA的合

成。若大量消耗T，可推斷正發(fā)生DNA的合成；若大量利用U，可推斷正進行RNA合成。A．該基因一定存在于細(xì)胞核內(nèi)的染色體DNA上B．該基因的一條核苷酸鏈中(C＋G)/(A＋T)為3

2C．DNA解旋酶只作于①部位，限制性核酸內(nèi)切酶只作用于②部位D．將該基因置于14N培養(yǎng)液中復(fù)制3次后，含15N的DNA分子占1/8【自主解答】

真核細(xì)胞中的DNA主要存在于細(xì)胞核內(nèi)的染色體中，少量存在于線粒體、葉綠體中。由雙鏈DNA中A(腺嘌呤)占20%，且DNA中A＝T、C＝G可知，C＋G＝100%－(A＋T)＝60%，故該基因中(C＋G)/(A＋T)＝3：2＝該基因一條核苷酸鏈中(C＋G)/(A＋T)。DNA解旋酶破壞的是堿基對之間的氫鍵(即②)，而限制性核酸內(nèi)切酶以及DNA連接酶作用于DNA分子中磷酸與脫氧核糖之間的共價鍵。15N標(biāo)記的DNA在14N培養(yǎng)液中培養(yǎng)，復(fù)制3次后，含15N的DNA占2/23＝1/4?！敬鸢浮?/p>

B(3)子代DNA分子的鏈中，總鏈數(shù)為2n×2＝2n＋1條。模板鏈?zhǔn)冀K是2條。做題時，應(yīng)看準(zhǔn)是“DNA分子數(shù)”還是

“鏈數(shù)”。實驗方法：同位素示蹤法的應(yīng)用理論指導(dǎo)1．同位素示蹤法：是利用放射性示蹤劑，對研究對象進行標(biāo)記的微量分析方法。2．方法應(yīng)用標(biāo)記某元素，追蹤其轉(zhuǎn)移途徑。如研究光合作用過程中原子的轉(zhuǎn)移軌跡。標(biāo)記化合物①標(biāo)記特征元素，探究化合物的作用。如用32P和35S分別標(biāo)記T2噬菌體中的DNA和蛋白質(zhì)，探究生物的遺傳物質(zhì)。②標(biāo)記特征化合物，探究詳細(xì)的生理過程。如研究分泌蛋白的合成和分泌過程。3．實例分析典例分析DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，但在探究DNA復(fù)制方式的過程中，有人提出其復(fù)制方式為全保留復(fù)制，請用同位素標(biāo)記法驗證其復(fù)制方式。若用放射性同位素15N標(biāo)記大腸桿菌，得到15N/15N的DNA分子，將該DNA分子離心處理，離心后位于試管的下部，即重帶(如圖2)。若大腸桿菌的DNA分子中一條鏈被14N標(biāo)記，另一條鏈被15N標(biāo)記，離心處理后將會位于試管的中部，即中帶

(如圖3)。2．追蹤DNA的復(fù)制方式將親代含14N的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含15N的培養(yǎng)基上增殖一代。將親代含15N的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上增殖一代。分別對上述培養(yǎng)得到的大腸桿菌離心處理。(2)若DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，則離心后出現(xiàn)如圖5所示，即全部為中帶。問題探究若DNA復(fù)制方式為全保留復(fù)制，讓繁殖一代的DNA在含14N的培養(yǎng)基上再繁殖一代，則子二代的DNA如何分布？若DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制，讓繁殖一代的DNA在含14N的培養(yǎng)基上再繁殖一代，則子二代的DNA如何分布？答案：(1)1/4重和3/4輕。(2)1/2中和1/2輕。請分析：由實驗結(jié)果可推測第一代(Ⅰ)細(xì)菌DNA分子中一條鏈?zhǔn)?/p>

，另一條鏈?zhǔn)?/p>

。將第一代(Ⅰ)細(xì)菌轉(zhuǎn)移到含15N的培養(yǎng)基上繁殖一

代，將所得到細(xì)菌的DNA用同樣方法分離。請參照圖(1)，將DNA分子可能出現(xiàn)在試管中的位置在圖(2)中標(biāo)出。解析：從試題所給圖示可以看到，在14N培養(yǎng)基上培養(yǎng)的大腸桿菌DNA(對照)的分離位置位于試管上部。在15N培養(yǎng)基上培養(yǎng)的大腸桿菌DNA(親代)的分離位置位于試管下部。將親代轉(zhuǎn)移到14N培養(yǎng)基上培養(yǎng)繁殖出的Ⅰ代DNA分離2在中間位置上，Ⅱ代的DNA的分離位置有兩個：

1

在試管1上部，2在中間位置。從以上四個分離結(jié)果可以確定，繁殖Ⅱ代有一半DNA的表現(xiàn)同對照，即為14N-DNA，另一半DNA的表現(xiàn)同繁殖Ⅰ代的表現(xiàn)。由DNA分子結(jié)構(gòu)和DNA半保留復(fù)制知識可以知道，親代的15N-DNA在14N培養(yǎng)基上培養(yǎng)繁殖Ⅰ代時，新合成的兩條雙鏈DNA分子均是由一條15N和一條14N鏈構(gòu)成的，這就是繁殖Ⅰ代的DNA分子，其分布位置在中間。繁殖Ⅱ代的一半DNA分子也是這種由一條14N鏈和一條15N鏈組成的雙鏈DNA，這可以從繁殖Ⅰ代在14N培養(yǎng)基上形成的繁殖Ⅱ代情況得到證實。如果繁殖Ⅰ代的

DNA為14N—15N雙鏈，在14N培養(yǎng)基上培養(yǎng)新合成的兩條雙鏈DNA肯定一條為14N雙鏈DNA(同對照組)，另一條為14N—15N雙鏈DNA。明白了這個道理，在解第二小問時，要標(biāo)出DNA的分離位置就很容易了。繁殖Ⅰ代的DNA分子為14N—15N雙鏈DNA。在15N培養(yǎng)基上培養(yǎng)一代，新合成的兩條雙鏈DNA中，一條為14N—15N雙鏈DNA，另一條為15N雙鏈DNA。對照圖(1)在中間和重的位置上標(biāo)明兩條帶即

可。一、選擇題1．(2012·福建卷)雙脫氧核苷酸常用于DNA測序，其結(jié)構(gòu)與脫氧核苷酸相似，能參與DNA的合成，且遵循堿基互補配對原則。DNA合成時，在DNA聚合酶作用下，若連接上的是雙脫氧核苷酸，子鏈延伸終止；若連接上的是脫氧核苷酸，子鏈延伸繼續(xù)。在人工合成體系中，有適量的序列為GTACATACATG的單鏈模板、胸．腺．嘧．啶．雙．脫．氧．核．苷．酸．和4種脫氧核苷酸。則以該單鏈為模板合成出的不同長度的)子鏈最多有(A．2種C．4種B．3種D．5種解析：此題考查DNA結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識。在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中，堿基A與T、G與C分別形成堿基對，胸腺嘧啶雙脫氧核苷酸(假定用T′表示)應(yīng)與A配對形成氫鍵。故堿基序列為GTACATACATG的單鏈模板在正常脫氧核苷酸環(huán)境中會生成如下雙鏈DNA分子：G

T

A

C

A

T

A

C

A

T

GC

A

T

G

T

A

T

G

T

A

C①

②

③

④雙脫氧核苷酸會使子鏈合成終止，因此當(dāng)DNA復(fù)制時若加入胸腺嘧啶雙脫氧核苷酸(T′)，可能會在①②③④位置替換堿基T而形成4種異常DNA片段，故可形成5種DNA分子。答案：D2．(2012·山東卷)假設(shè)一個雙鏈均被32P標(biāo)記的噬菌體DNA由5 000個堿基對組成，其中腺嘌呤占全部堿基的20%。用這個噬菌體侵染只含31P的大腸桿菌，共釋放出100個子代噬菌體。下列敘述正確的是(

)該過程至少需要3×105個鳥嘌呤脫氧核苷酸噬菌體增殖需要細(xì)菌提供模板、原料和酶等

C．含32P與只含31P的子代噬菌體的比例為1

41D．該DNA發(fā)生突變，其控制的性狀即發(fā)生改變解析：本題主要考查了噬菌體侵染細(xì)菌過程的相關(guān)知識以及DNA分子的有關(guān)計算。首先計算得出一個噬菌體

DNA中鳥嘌呤脫氧核苷酸占30%，其數(shù)量是5000×2×30%＝3 000個，由一個噬菌體增殖為100個噬菌體，至少需要3000×(100－1)＝2.17×105個鳥嘌呤脫氧核苷酸，A錯誤；噬菌體侵染細(xì)菌的過程中，需要細(xì)菌提供原料、能量、酶等條件，但模板是由噬菌體提供的，B錯誤；根據(jù)DNA半保留復(fù)制的特點可知釋放出的100個子代噬菌體中含有32P與只含31P的子代噬菌體分別是2個、18個，比例為1:41，C正確；DNA發(fā)生突變，其控制的性狀不一定發(fā)生改變，D錯誤。答案：CA．甲、乙所示過程通過半保留方式進行，合成的產(chǎn)物是雙鏈核酸分子B．甲所示過程在細(xì)胞核內(nèi)進行，乙在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進行C．DNA分子解旋時，甲所示過程不需要解旋酶，乙需要解旋酶D．一個細(xì)胞周期中，甲所示過程在每個起點只起始一次，乙可起始多次解析：圖示顯示：甲過程為DNA分子的復(fù)制過程。在一個細(xì)胞周期中，DNA分子只復(fù)制一次，所以甲所示過程在每個起點只起始一次。乙過程為DNA分子轉(zhuǎn)錄形成RNA分子的過程，在一個細(xì)胞周期中，可進行大量的蛋白質(zhì)的合成過程，所以DNA分子轉(zhuǎn)錄形成信使RNA的過程可起始多次。答案：D4．(2010·上海卷)細(xì)胞內(nèi)某一DNA片段中有30%的堿基為A，則該片段中(

)A．G的含量為30%C．嘌呤含量為50%B．U的含量為30%D．嘧啶含量為40%解析：本題考查堿基互補配對原則的應(yīng)用，意在考查考生的推理計算能力。根據(jù)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中A＝T、C＝G可知，嘌呤之和等于嘧啶之和，故C正確。其他堿基的含量分別為：T＝A＝30%、C＝G＝[1－(30%＋30%)]/2＝20%。答案：C圖中DNA分子復(fù)制是從多個起點同時開始的圖中DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的

C．真核生物DNA分子復(fù)制過程需要解旋酶

D．真核生物的這種復(fù)制方式提高了復(fù)制速率解析：由該DNA分子復(fù)制過程示意圖可看出：DNA分子復(fù)制有多個復(fù)制起始點。且邊解旋邊反向復(fù)制(箭頭代表DNA復(fù)制方向)，DNA分子復(fù)制需要解旋酶參與。這種多起點復(fù)制可有效地提高復(fù)制速率。由圖示不同復(fù)制起點復(fù)制出的DNA片段長度不同可知：DNA分子的多個復(fù)制起點并不是同時開始復(fù)制的。答案：A二、非選擇題6．(2010·北京卷)科學(xué)家以大腸桿菌為實驗對象，運用同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心方法進行了DNA復(fù)制方式的探索實驗，實驗內(nèi)容及結(jié)果見下表。組別1組2組3組4組培養(yǎng)液中唯一氮源14NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl14NH4Cl繁殖代數(shù)多代多代一代兩代培養(yǎng)產(chǎn)物ABB的子Ⅰ代B的子Ⅱ代操作提取DNA并離心離心結(jié)果僅為輕帶(14N/14N)僅為重帶(15N/15N)僅為中帶(15N/14N)1/2輕帶(14N/14N)1/2中帶

(15N/14N)請分析并回答：要得到DNA中的N全部被放射性標(biāo)記的大腸桿菌B，必須經(jīng)過

代培養(yǎng)，且培養(yǎng)液中的

是唯一氮