届《步步高》高考生物一轮复习第22讲DNA分子的结构复制及基因Word文档下载推荐.docx
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=1。
(3)一条链中互补的两种碱基的和等于另一条链中这两种碱基的和,即A1+T1=A2+T2,G1+C1=G2+C2(1、2分别代表DNA分子的两条链,下同)。
(4)一条链中互补的两种碱基之和占该单链碱基数的比例等于DNA分子两条链中这两种碱基数量之和占总碱基数的比例,即
,
。
(5)一条链中两种不互补碱基之和的比值,与另一条链中该比值互为倒数,即若一条链中
(或
)=K,则另一条链中
)=
[思维诊断]
(1)沃森和克里克研究DNA分子的结构时,运用了构建物理模型的方法( √ )
(2)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的(2014·
课标Ⅱ,5C)( ×
)
(3)嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定( √ )
(4)DNA分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的( √ )
(5)双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数( √ )
(6)分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同( ×
题组一 对DNA分子的结构进行分析
1.(2013·
广东,2)1953年Watson和Crick构建了DNA双螺旋结构模型,其重要意义在于( )
①证明DNA是主要的遗传物质 ②确定DNA是染色体的组成成分 ③发现DNA如何储存遗传信息 ④为DNA复制机制的阐明奠定基础
A.①③B.②③C.②④D.③④
答案 D
解析 本题考查DNA双螺旋结构模型的特点及相关知识。
沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构模型的特点是:
(1)DNA分子由两条链组成,这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构;
(2)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,并且碱基配对有一定的规律:
A一定与T配对,G一定与C配对。
DNA中碱基对排列顺序可以千变万化,这为解释DNA如何储存遗传信息提供了依据;
一个DNA分子之所以能形成两个完全相同的DNA分子,其原因是DNA分子的双螺旋结构为复制提供了精确的模板,碱基互补配对原则保证复制精确完成,所以DNA双螺旋结构模型的构建为人们后来阐明DNA复制的机理奠定了基础。
2.如图为DNA分子结构示意图,对该图的描述正确的是( )
A.②和③相间排列,构成了DNA分子的基本骨架
B.④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸
C.DNA聚合酶用于⑨的形成
D.DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息
解析 由图示可知,②和①相间排列构成了DNA分子的基本骨架;
④中的①应属于上面那个脱氧核苷酸的磷酸基团;
⑨的形成依靠碱基互补配对原则,不需DNA聚合酶,DNA聚合酶是将游离的脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链。
归纳提升
DNA分子结构的信息解读
图示信息解读
(1)基本结构——脱氧核苷酸
①由磷酸、脱氧核糖、含氮碱基组成,三者之间的数量关系为1∶1∶1。
②每个DNA片段中,游离的磷酸基团有2个。
(2)水解产物
DNA的初步水解产物是脱氧核苷酸,彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。
(3)DNA分子中存在的化学键
①氢键:
碱基对之间的化学键,可用解旋酶断裂,也可加热断裂。
②磷酸二酯键:
磷酸和脱氧核糖之间的化学键,用限制性核酸内切酶处理可切割,用DNA连接酶处理可连接。
(4)碱基对数与氢键数的关系
若碱基对数为n,则氢键数为2n~3n,若已知A有m个,则氢键数为3n-m。
题组二 DNA分子中的碱基计算
3.双链DNA分子的碱基组成中,A≠C的情况下,下列公式会随生物种类不同而不同的是( )
A.C/GB.(A+T)/(C+G)
C.(A+C)/(G+T)D.(G+A)/(T+C)
答案 B
解析 双链DNA分子中,根据碱基互补配对原则,A=T,C=G,故不同种类生物中都存在C/G=1,(A+C)/(G+T)=1,(G+A)/(T+C)=1,而在A≠C的情况下,不同种类生物中(A+T)/(C+G)是不同的。
4.已知某DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的35.8%,其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%。
则在它的互补链中,T和C分别占该链碱基总数的( )
A.32.9%和17.1%B.31.3%和18.7%
C.18.7%和31.3%D.17.1%和32.9%
解析 由题中G+C=35.8%可推知,在整个DNA分子中及任意一条链中该比值都相等。
一条链中
⇒
可推知互补链中:
T=31.3%,C=18.7%。
技法提炼
DNA分子中有关碱基比例计算的解题步骤
解DNA分子中有关碱基比例计算的试题时要分三步进行:
(1)搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例,还是占DNA分子一条链上碱基的比例。
(2)画一个DNA分子模式图,并在图中标出已知和所求的碱基。
(3)根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。
考点二 DNA分子的复制及基因的概念
1.DNA分子的复制
(1)概念:
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
(2)时间:
有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。
(3)条件
(4)过程:
DNA
两条母链
形成子链→新DNA分子。
(5)方式:
半保留复制。
(6)特点:
边解旋边复制。
(7)意义:
将遗传信息从亲代传给了子代,从而保持了遗传信息的连续性。
2.观察下面的基因关系图,完善相关内容:
(1)DNA复制时,严格遵循A-U、C-G的碱基互补配对原则( ×
(2)DNA复制时,两条脱氧核苷酸链均可作为模板( √ )
(3)DNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制( ×
(4)脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链( ×
(5)复制过程中不需要消耗ATP( ×
(6)DNA聚合酶催化两个游离的脱氧核苷酸之间的连接( ×
(7)复制后产生的两个子代DNA分子中共含4个游离的磷酸基团( √ )
(8)植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制(2014·
新课标Ⅱ,5B)( √ )
题组一 DNA复制过程与特点的分析
1.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 DNA的复制需要消耗能量;
可以以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;
真核细胞染色体DNA复制发生在有丝分裂间期,故D错。
2.如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图,有关叙述错误的是( )
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效率
答案 A
解析 由图可看出,此段DNA分子有三个复制起点,但多个复制起点并不一定是同时开始的;
由图中的箭头方向可知,DNA分子是双向复制的;
半保留复制的模式可以保持前后代的遗传稳定性,多起点复制可以大大提高复制效率;
DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等的催化。
图形解读
DNA分子复制的图形解读
题组二 DNA复制的相关计算
3.用15N标记含有100个碱基对的双链DNA分子,其中有胞嘧啶60个,该DNA分子在含有14N的培养基中连续复制4次。
其结果不可能是( )
A.含有15N的DNA分子占1/8
B.复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个
C.含有14N的DNA分子占7/8
D.复制结果共产生16个DNA分子
答案 C
解析 DNA连续复制4次,形成16个DNA分子,其中有2个含15N,所有的DNA分子都含14N;
最初的DNA分子中含腺嘌呤脱氧核苷酸40个,复制4次,共需40×
15=600个腺嘌呤脱氧核苷酸。
4.某双链DNA分子中含有200个碱基,一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,则该DNA分子( )
A.四种含氮碱基A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7
B.连续复制两次,需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸120个
C.碱基排列方式共有4100种
D.含有4个游离的磷酸基团
解析 该DNA分子的一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,则另一条链上A∶T∶G∶C=2∶1∶4∶3,整个DNA分子中A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7;
该DNA分子中A=T=30,G=C=70,连续复制两次,需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸为30×
(22-1)=90个;
该DNA分子含有100个碱基对,30个A-T碱基对,70个G-C碱基对,碱基排列方式小于4100种;
一个DNA分子由两条DNA链组成,含有2个游离的磷酸基团。
DNA分子复制中的相关计算
DNA分子的复制为半保留复制,一个DNA分子复制n次,其结果分析如下:
(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DNA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数为m·
(2n-1)个;
②第n次复制所需该脱氧核苷酸数=2n个DNA分子中该脱氧核苷酸数-2n-1个DNA分子中该脱氧核苷酸数=2n·
m-m·
2n-1=m·
(2n-2n-1)=m·
2n-1。
题组三 DNA复制与细胞分裂
5.用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链。
再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养,在第二次细胞分裂完成后每个细胞中被32P标记的染色体条数是( )
A.0条B.20条
C.大于0小于20条D.以上都有可能
解析 第一次细胞分裂完成后形成的细胞中,DNA双链均是一条链含有32P,另一条链不含32P,第二次细胞分裂的间期,染色体复制后每条染色体上都是一条染色单体含32P,一条染色单体不含32P,有丝分裂后期,姐妹染色单体分离,如果含32P的20条染色体同时移向细胞的一极,不含32P的20条染色体同时移向细胞的另一极,则产生的子细胞中被32P标记的染色体条数分别是20条和0条;
如果移向细胞两极的20条染色体中既有含32P的,也有不含32P的,则形成的子细胞中被32P标记的染色体条数大于0小于20条。
6.果蝇一个精原细胞中的一个核DNA分子用15N标记,在正常情况下,其减数分裂形成的精子中,含有15N的精子数占( )
A.1/16B.1/8
C.1/4D.1/2
解析 减数分裂过程中,同源染色体要发生联会和分离现象,因此要体现减数分裂过程中染色体中DNA的变化,至少要画出一对同源染色体。
果蝇一个精原细胞中的一个核DNA分子用15N标记,即果蝇4对同源染色体中有3对未标记(画图时可略去),另一对同源染色体中有一条染色体上的DNA分子用15N标记,则该精原细胞进行正常减数分裂形成精细胞时,染色体和DNA的标记情况可用下图进行解析。
结合上图分析,观察产生的4个精细胞,答案选D。
思维建模
模型法理解DNA复制和细胞分裂的关系
这样来看,最后形成的4个子细胞有3种情况:
第一种情况是4个细胞都是
;
第2种情况是2个细胞是
,1个细胞是
第3种情况是2个细胞是
,另外2个细胞是
题组四 DNA分子复制过程规范审答案例
错因分析
正确答案
①
对“方式”与“特点”区分不清
半保留复制
②
该题是考查解旋的条件
能量(ATP)
③
考虑问题不全面
细胞核、线粒体和叶绿体
④
有丝分裂后期、减数第二次分裂后期
⑤
对减数分裂与DNA复制的关系理解不清
1/4
网络构建
要语强记
1.DNA的两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。
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.DNA上的碱基对严格遵循碱基互补配对原则,通过氢键连接。
4.DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息。
5.DNA复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点。
6.DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶参与。
7.基因是具有遗传效应的DNA片段。
8.染色体是基因的主要载体。
线粒体、叶绿体中也存在基因。
探究高考 明确考向
1.(2010·
山东,7)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 DNA复制是半保留复制,蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷(3H-T)培养基中完成一个细胞周期,每一个DNA分子都有一条脱氧核苷酸链含3H-T,然后在不含放射性标记的培养基中培养至中期,每个DNA分子复制的两个DNA分子存在于同一染色体的两条姐妹染色单体上,其中一个DNA分子的一条链含3H-T,如下图:
2.(2014·
上海,4)细胞内某一DNA片段中有30%的碱基为A,则该片段中( )
A.G的含量为30%B.U的含量为30%
C.嘌呤含量为50%D.嘧啶含量为40%
解析 因在DNA分子双链间只有A-T和G-C碱基对,故A=T=30%,G=C=20%,A+G=50%,T+C=50%。
3.(2012·
福建,5)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。
则以该单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 在DNA双螺旋结构中,碱基A与T、G与C分别形成碱基对,胸腺嘧啶双脱氧核苷酸(假定用T′表示)应与A配对形成氢键。
故碱基序列为GTACATACATG的单链模板在正常脱氧核苷酸环境中会生成如下双链DNA分子:
G T A C A T A C A T G
CATGTATGTAC
①②③④
双脱氧核苷酸会使子链合成终止,因此当DNA复制时若加入胸腺嘧啶双脱氧核苷酸(T′),可能会在①、②、③、④位置替换碱基T而形成4种异常DNA片段,另外,还有胸腺嘧啶双脱氧核苷酸不参与复制所形成的子链,故可形成5种不同长度的长链。
4.(2012·
山东,5)假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5000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3×
105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1∶49
D.该DNA发生突变,其控制的性状即发生改变
解析 噬菌体的DNA含有10000个碱基,A=T=2000,G=C=3000。
在噬菌体增殖的过程中,DNA进行半保留复制,100个子代噬菌体含有100个DNA,相当于新合成了99个DNA,至少需要鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸数为99×
3000=297000,A项错误;
噬菌体增殖的过程中需要自身的DNA作为模板,而原料和酶由细菌提供,B项错误;
根据半保留复制方式,在100个子代噬菌体的DNA中,同时含32P和31P的有2个,只含31P的有98个,C项正确;
DNA发生突变,控制的性状不一定改变,如AA突变为Aa或者发生密码子的简并性等,D项错误。
练出高分
1.下列有关DNA结构的说法,正确的是( )
A.相邻的碱基被相邻的两个核糖连在一起
B.每个磷酸基团上都连着两个五碳糖
C.碱基对排列顺序的千变万化构成了DNA分子的特异性
D.只有嘌呤与嘧啶配对,才能保证DNA两条长链之间的距离不变
解析 DNA分子中一条链上相邻的碱基被“-脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖-”连在一起,两条链上相邻的碱基被氢键连在一起;
DNA链末端的磷酸基团上连着一个五碳糖;
碱基对排序的千变万化构成了DNA分子的多样性。
2.关于DNA分子结构的叙述中,不正确的是( )
A.DNA分子由四种脱氧核苷酸组成
B.每个DNA分子中,碱基数=脱氧核苷酸数=脱氧核糖数
C.双链DNA分子中的一段,若含有30个胞嘧啶,就一定会同时含有30个鸟嘌呤
D.DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个含氮碱基
解析 DNA分子中除两端外,每个脱氧核糖均连接两个磷酸和一个含氮碱基。
3.下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法,不正确的是( )
A.基因一定位于染色体上
B.基因在染色体上呈线性排列
C.四种脱氧核苷酸的数目和排列顺序决定了基因的多样性和特异性
D.一条染色体上含有1个或2个DNA分子
解析 基因是具有遗传效应的DNA片段,DNA不一定位于染色体上,因此基因不一定位于染色体上,故A错误;
多个基因位于同一条染色体上,基因在染色体上呈线性排列,故B正确;
不同基因中脱氧核苷酸的数目和排列顺序不同,基因具有多样性,而每一个基因中脱氧核苷酸的数目和排列顺序是特定的,因此基因又具有特异性,故C正确;
没有复制的每条染色体上含有1个DNA分子,复制后的每条染色体上含有2条染色单体,每条染色单体含有1个DNA分子,故D正确。
4.(2014·
山东,5)某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成,根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图,下列正确的是( )
解析 双链DNA分子中,(A+C)/(T+G)一定等于1,A项错误;
当一条链中存在(A1+C1)/(T1+G1)=1时,其互补链中存在(A2+C2)/(T2+G2)=(T1+G1)/(A1+C1)=1,B项错误;
在DNA分子中,存在(A1+T1)/(G1+C1)=(A2+T2)/(G2+C2)=(A+T)/(G+C),C项正确、D项错误。
5.已知一条完全标记15N的DNA分子在只含14N的培养基中经n次复制后,仅含14N的分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1,则n是( )
A.2B.3C.4D.5
解析 该DNA分子经过n次复制后得到的DNA分子数为2n个,其中有两个DNA分子中各有一条链带有15N标记,故有(2n-2)∶2=7∶1,所以n=4。
6.现将含有两对同源染色体且核DNA都已用32P标记的一个细胞,放在不含32P的培养基中培养,若该细胞连续进行4次有丝分裂,则含32P的子细胞数量最少和最多分别是(不考虑交叉互换)( )
A.2,16B.2,8C.4,8D.4,16
解析 复制前两对同源染色体含DNA分子4个,脱氧核苷酸链为8条,所以含有32P标记的脱氧核苷酸链为8条,最多进入到8个子细胞中,排除A、D选项,最少可进入2个子细胞中,故选B项。
7.DNA熔解温度(Tm)是使DNA双螺旋结构解开一半时所需要的温度,不同种类DNA的Tm值不同。
如图表示DNA分子中G+C含量(占全部碱基的比例)与Tm的关系。
下列有关叙述,不正确的是( )
A.一般地说,DNA分子的Tm值与G+C含量呈正相关
B.Tm值相同的DNA分子中G+C的数量有可能不同
C.维持DNA双螺旋结构的主要化学键有磷酸二酯键和氢键
D.DNA分子中G与C之间的氢键总数比A与T之间多
解析 分析图示,G+C含量越高,则DNA熔解所需温度越高,所以A项正确;
Tm值与DNA分子中G+C含量有关,而不能说明G+C的数量,B项正确;
DNA两条链通过氢键相连,脱氧核苷酸间通过磷酸二酯键连接成DNA单链,C项正确;
G与C之间形成三个氢键,A与T之间形成两个氢键,但由于DNA分子中(A+T)/(C+G)比值不定,所以不能确定哪组碱基对间的氢键总数更多,D项错误。
8.某高等生物体细胞内的染色体数是8条,若染色体中的DNA全部用3H标记,将该体细胞放入普通的培养液中连续培养两代,在第二次有丝分裂中期,每个细胞中被标记的染色体数为( )
A.2条B.4条C.8条D.16条
解析 根据DNA分子半保留复制的特点,在第二次有丝分裂中期,一条染色体包括两条姐妹染色单体,其中一条染色单体上含有同位素标记,另一条上没有。
9.一mRNA上含有a个碱基,其中C、G之和为b,经过反转录得到一单链DNA分子,利用该单链DNA得到n个双链DNA分子,合成这些双链DNA分子共需胸腺嘧啶脱氧核苷酸的个数为( )
A.无法计算B.(n-1)(a-b)
C.2n(a-b)D.n(a-b)
解析 mRNA含有a个碱基,其中C、G之和为b,则1个DNA分子中碱基总数为2a,G+C=2b,碱基T=(2a-2b)/2=a-b,合成n个双链DNA分子需要n(a-b)个胸腺嘧啶脱氧核苷酸。
10.在果蝇精巢内的细胞中,由A、C、T三种碱基参与构成的核苷酸共有a种。
其DNA分子结构稳定性最低的时期是细胞周期的b期。
假如在精原细胞进行DNA分子复制之前,用放射性元素标记了其中一条染色体,分裂完成后含有放射性元素的子细胞是c。
则a、b、c分别代表( )
A.5、分裂间期、两个来自于同一个次级精母细胞形成的精细胞
B.5、分裂间期、两个来自于不同次级精母细胞形成的精细胞
C.3、分裂前期
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