优化方案版高考生物大一轮复习 第六单元 遗传的物质基础 第20讲 DNA分子的结构 DNA的.docx
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优化方案版高考生物大一轮复习第六单元遗传的物质基础第20讲DNA分子的结构DNA的
第20讲DNA分子的结构DNA的复制基因是有遗传效应的DNA片段
1.DNA分子结构的主要特点(Ⅱ) 2.DNA分子的复制(Ⅱ) 3.基因的概念(Ⅱ)
一、DNA分子的结构
借图记忆
“3”→三种物质:
○、
、▭。
“4”→四种碱基对应四种脱氧核苷酸。
“5”→五种元素:
含C、H、O;○一定含P;▭一定含N。
二、DNA的复制
1.
2.过程
概念
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
时期
有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期
过程
解旋→合成子链→子链延伸→亲子链复旋
条件
(1)模板:
亲代DNA的每一条链;
(2)原料:
4种游离的脱氧核苷酸;
(3)能量:
ATP释放的能量;
(4)酶:
解旋酶和DNA聚合酶
结果
1个DNA复制形成2个完全相同的DNA
特点
边解旋边复制,半保留复制
精确复制
(1)独特的双螺旋结构提供模板;
(2)碱基互补配对原则
意义
将遗传信息从亲代传给子代,从而保持了遗传信息的连续性
三、基因——有遗传效应的DNA片段
1.据图1写出基因与染色体的关系:
基因在染色体上呈线性排列。
2.将代表下列结构的字母填入图2中的相应横线上:
a.染色体、b.DNA、c.基因、d.脱氧核苷酸。
3.基因的实质:
具有遗传效应的DNA片段。
1.(必修2P49图3—11改编)下面对大肠杆菌DNA分子图示的分析,正确的是( )
A.图中2是核糖,属于五碳糖
B.图中的碱基对3和4可能是G—C,也可能是A—T
C.磷酸、五碳糖交替连接构成基本骨架
D.1、2、3构成了一个完整的核糖核苷酸分子
答案:
C
2.思维诊断
(1)判断下列有关DNA结构的叙述
①(2016·重庆市统考T6D)每个DNA分子中碱基数=磷酸数=核糖数。
(×)
②含有G、C碱基对比较多的DNA分子热稳定性较差。
(×)
③(2014·高考江苏卷T4C)富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也作出了巨大的贡献。
(√)
④(2014·高考新课标全国卷ⅡT5C)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的。
(×)
⑤沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数。
(×)
(2)判断下列有关DNA复制的叙述
①(2016·南京师大附中期末T20B)DNA复制遵循碱基互补配对原则,新合成的DNA分子中两条链均是新合成的。
(×)
②(2014·高考新课标全国卷ⅡT5B)植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制。
(√)
③DNA复制需要消耗能量。
(√)
④核酸生物大部分核酸在细胞核中合成。
(√)
⑤在一个细胞周期中,DNA复制过程中的解旋发生在两条DNA母链之间。
(√)
⑥DNA复制就是基因表达的过程。
(×)
⑦DNA的复制有可能出现“差错”。
(√)
考点一 DNA分子的结构及相关计算[学生用书P145]
1.DNA分子结构的模式图解读
(1)磷酸基团:
每个DNA片段中,游离的磷酸基团有2个,分别位于DNA分子的两端。
(2)氢键
①碱基对之间的化学键为氢键,可用解旋酶使其断裂,也可加热使其断裂。
②A与T之间靠两个氢键连接,G与C之间靠三个氢键连接。
(3)DNA分子的特性
①稳定性
②多样性:
不同DNA分子中脱氧核苷酸的数量不同,排列顺序多种多样。
n个碱基对构成的DNA分子中,排列顺序有4n种。
③特异性:
每种DNA都有区别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。
2.双链DNA分子中碱基的计算规律
(1)互补的两个碱基数量相等,即A=T,C=G。
(2)任意两个不互补的碱基数量之和占碱基总数的50%,即嘌呤之和=嘧啶之和=总碱基数×50%,A+G=T+C=A+C=T+G=(A+T+C+G)×50%,
=
=1。
(3)在双链DNA分子中,互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。
设在双链DNA分子中的一条链上A1+T1=n%,因为A1=T2,A2=T1,则:
A1+T1=A2+T2=n%。
所以A+T=A1+A2+T1+T2=
=n%。
简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。
(4)双链DNA分子中,非互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数。
设双链DNA分子中,一条链上:
=m,
则:
=
=m,互补链上
=
。
简记为:
“DNA两互补链中,不配对两碱基之和的比值乘积为1”。
(2016·哈尔滨检测)如图为DNA分子结构示意图,请回答:
(1)①②③________(能或不能)构成胞嘧啶脱氧核苷酸,____中含有氮元素。
(2)在DNA分子的一条单链中,相邻的碱基是通过____________________连接的,有____个游离的磷酸基团。
(3)含腺嘌呤17%的DNA比含胞嘧啶15%的DNA耐热性________。
(4)________相间排列,构成了DNA分子的基本骨架,并且碱基对之间通过氢键相连,说明了DNA分子具有________。
[答案]
(1)不能 ③
(2)脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖 1
(3)高 (4)①和② 稳定性
深入解读DNA分子结构图及变式
(1)由图1可解读以下信息
(2)图2是图1的简化形式,其中①是磷酸二酯键,③是氢键。
解旋酶作用于③部位,限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于①部位。
DNA分子结构及特点分析
1.(2016·江苏淮安期中)以下是某同学制作的脱氧核苷酸对模型,其中正确的是( )
解析:
选D。
选项A中,从五碳糖和磷酸基团的形态和位置可判断,两条脱氧核苷酸链不是反向平行的,错误;选项B中,A与T之间的氢键应该是两个而不是三个,错误;选项C中,含氮碱基(C)应连接在五碳糖的1号位上(如图所示),且G与C之间有三个氢键,错误。
2.(2016·山师大附中统考)同源染色体上的DNA分子之间最可能相同的是( )
A.碱基对的排列顺序
B.磷酸二酯键的数目
C.初步水解产物的种类
D.(A+T)/(G+C)的比值
解析:
选C。
同源染色体一条来自父方,一条来自母方,其来源不同,碱基序列存在差异,A项错误;X、Y染色体为同源染色体,但其大小不同,磷酸二酯键的数目也不同,B项错误;DNA分子都由腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸组成,C项正确;不同DNA分子中(A+T)/(C+G)的比值不同,D项错误。
DNA的水解程度不同,产物会不同
DNA彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和四种含氮碱基,初步水解产物是四种脱氧核苷酸。
DNA分子中的碱基计算
3.某双链DNA分子含有200个碱基对,其中一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,则有关该DNA分子的叙述,正确的是( )
A.含有4个游离的磷酸基
B.含有腺嘌呤脱氧核苷酸30个
C.4种含氮碱基A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7
D.碱基排列方式共有4100种
解析:
选C。
本题考查DNA分子的结构,主要包括基本骨架、单双链之间的碱基关系、碱基排列方式的计算等。
每条单链各有一个游离的磷酸基,所以DNA分子应该有2个游离的磷酸基。
计算碱基数目时,需要注意所给碱基总数为个数还是对数。
该DNA分子中含有200个碱基对,一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,根据双链中A+T所占比例=单链中A+T所占比例,则双链中A+T占3/10,根据A=T,推知A和T各占3/20,故腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为200×2×(3/20)=60。
双链中A和T分别占3/20,则C和G分别占7/20,故A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7。
在碱基比例不确定的情况下,碱基排列方式共有4n种,n为碱基对数,即共有4200种,而该DNA分子碱基比例已确定,故排列方式小于4200种。
4.(2016·西安市期末)已知某双链DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的34%,其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%,则在它的互补链中,T和C分别占该链碱基总数的( )
A.34%和16% B.34%和18%
C.16%和34%D.32%和18%
解析:
选A。
设该DNA分子的两条链分别为1链和2链,双链DNA分子中,G与C之和占全部碱基总数的34%,则A+T占66%,又因为双链DNA分子中,互补配对的两种碱基之和占整个DNA分子比例和每条链中的比例相同,因此A1+T1=66%,G1+C1=34%,又因为T1与C1分别占该链碱基总数的32%和18%,则A1=66%-32%=34%;G1=34%-18%=16%,根据DNA分子的碱基互补配对关系,所以T2=A1=34%,C2=G1=16%。
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。
基因、DNA和染色体的关系
5.(改编题)如图是果蝇染色体上的长翅基因示意图,下列叙述正确的是( )
A.长翅基因片段中,含有成百上千个核糖核苷酸
B.V基因是有遗传效应的DNA片段
C.长翅基因在细胞核内,不遵循遗传规律
D.基因片段中有5种碱基、8种核苷酸
解析:
选B。
V基因控制果蝇的长翅,所以是有遗传效应的DNA片段;长翅基因位于染色体上,属于核基因,遵循遗传规律;组成基因片段的基本单位是脱氧核苷酸,有4种碱基,4种脱氧核苷酸。
6.(2016·曲师大附中期末)下列关于染色体、DNA、基因三者之间的关系的叙述,不正确的是( )
A.三者行为一致
B.三者都是生物细胞内的遗传物质
C.每条染色体上含有1个或2个DNA分子,DNA分子上含有多个基因
D.在生物的繁衍过程中,染色体的行为决定着DNA和基因的行为
解析:
选B。
生物细胞内的遗传物质只能是DNA,基因是具有遗传效应的DNA片段,染色体是DNA的主要载体。
易错点1 误认为染色体是基因的唯一载体
[点拨]
(1)真核细胞的线粒体和叶绿体也是基因的载体。
(2)原核细胞无染色体,拟核中的DNA分子和质粒DNA均是裸露的。
易错点2 混淆基因、DNA与染色体的关系
[点拨]
考点二 以半保留复制为基础,考查DNA复制的过程及相关计算
[学生用书P146]
1.生物体中DNA分子复制的场所
2.DNA复制的准确性
(1)一般情况下,DNA分子能准确地进行复制。
原因是DNA具有独特的双螺旋结构,能为复制提供精确的模板;通过碱基互补配对,保证了复制能够准确地进行。
(2)在特殊情况下,在外界因素和生物内部因素的作用下,可以造成碱基配对发生差错,引发基因突变。
3.DNA半保留复制的实验证明
4.DNA分子复制中相关计算的规律方法
DNA分子复制为半保留复制,若将一个被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代,其结果分析如下:
(1)子代DNA分子数:
2n个。
①无论复制多少次,含15N的DNA分子始终是2个。
②含14N的有2n个,只含14N的有(2n-2)个,做题时应看准是“含”还是“只含”。
(2)子代DNA分子的总链数:
2n×2=2n+1条。
①无论复制多少次,含15N的链始终是2条。
做题时应看准是“DNA分子数”还是“链数”。
②含14N的链数是(2n+1-2)条。
(3)消耗的脱氧核苷酸数
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