第14讲DNA的分子结构和遗传信息的传递.docx

1、第14讲DNA的分子结构和遗传信息的传递第14讲DNA的分子结构和遗传信息的传递考试标准考点内容要求必考加试DNA分子的结构与复制1.核酸分子的组成aa2.DNA分子的结构和特点bb3.活动：制作DNA双螺旋结构模型bb4.DNA分子的复制bb5.活动：探究DNA的复制过程cc考点一DNA的分子结构及特点1DNA双螺旋结构模型的构建者：沃森和克里克。2DNA分子的化学组成(1)基本组成元素：C、H、O、N、P。(2)基本单元：3平面结构(1)基本骨架：磷酸、脱氧核糖交替连接而成的反向平行长链。(2)内侧：遵循碱基互补配对原则。(3)碱基对的种类：A=T(或T=A)、GC(或CG)。4空间结构：

2、规则的双螺旋结构。考点二遗传信息的传递1概念：是产生两个跟亲代DNA完全相同的新DNA分子的过程。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(1)解旋：在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开。(2)合成子链：以解开的母链为模板，按碱基互补配对原则，合成子链。(3)形成新的DNA分子：每一条子链与其对应的母链盘绕成双螺旋结构，形成两个新的DNA分子。5结果：一个DNA分子经复制产生两个完全相同的子代DNA分子。1判断下列有关DNA结构的叙述(1)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。()(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。()(

3、3)双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数。()2判断下列有关DNA复制的叙述(1)植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制。()(2)DNA复制需要消耗能量。()(3)核酸生物大部分核酸在细胞核中合成。()(4)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。()(5)DNA复制就是基因表达的过程。()一、DNA的分子结构及特点1DNA分子结构模型分析(1)若a是腺嘌呤(A)，则b为腺嘌呤脱氧核苷酸；若a是鸟嘌呤(G)，则b为鸟嘌呤脱氧核苷酸；若a是胸腺嘧啶(T)，则b为胸腺嘧啶脱氧核苷酸；若a是胞嘧啶(C)，则b为胞嘧啶脱氧核苷酸。(2)DNA分子中、 、之间的数量比为1

4、11。(3)除DNA末端的两个脱氧核糖外，其余每个脱氧核糖连接着2个磷酸。每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。(4)在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”相连接。(5)若碱基对为n，则氢键数为2n3n；若已知碱基A有m个，则氢键数为3nm。(6)DNA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。2DNA分子的结构特点(1)稳定性：DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变，两条链间碱基互补配对的方式不变。(2)多样性：DNA分子中碱基的排列顺序多种多样。(3)特异性：每种DNA有区别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。二、DNA复制的探究1探

5、究方法：同位素示踪法。2探究过程(1)用放射性同位素15N标记大肠杆菌的DNA。(2)将被标记的大肠杆菌转入以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养。(3)分别取完成一次细胞分裂和两次细胞分裂的大肠杆菌，并将其中的DNA分子分离出来，进行密度梯度超速离心和分析。3结果世代DNA分子离心后在管中的位置不同DNA分子占全部DNA分子之比不同脱氧核苷酸链占全部链之比只含15N的DNA分子含14N、15N的DNA分子只含14N的DNA分子含15N的链含14N的链亲代全在下部100101全在中部0101/21/221/2中部，1/2上部01/21/21/43/44.结论(1)新合成的子代双链DNA分子中

6、，一条链是来自亲代的DNA，另一条链则是新合成的。(2)DNA的复制是以亲代的一条DNA链为模板，按照碱基互补配对原则，合成另一条具有互补碱基的新链。(3)复制出的DNA分子与亲代DNA分子完全相同。5特点：DNA的复制方式为半保留复制。三、DNA分子的相关数据计算1DNA碱基互补配对原则的有关计算规律(1)：嘌呤总数与嘧啶总数相等，即AGTC。即任意两个不互补的碱基和占总碱基的50%。规律(2)：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A1T1n%，因为A1T2，A2T1，则：A1T1A2T2n%。所以ATA1A2T1T2n

7、%。简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。规律(3)：双链DNA分子中，非互补碱基和的比值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。”规律(4)：在一个双链DNA分子中，某碱基占碱基总数的百分数等于每条链中该碱基所占比例的平均值。易错点计算时，乱套公式而出错点拨用DNA分子相关碱基互补配对演绎出来的各种计算公式时是有前提条件的，其前提条件必须确认为“双链DNA分子”才成立，否则不成立。判定如下：双链DNA分子中AT、GC，若出现AT或GC可肯定不是双链DNA分子。若出现“嘌呤嘧啶”则可肯定

8、不是双链DNA分子，可能为“RNA”“单链DNA”或“DNARNA”。2DNA分子复制的有关计算方法DNA分子复制为半保留复制，若将一个全部N原子被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。无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个。含14N的DNA分子有2n个，只含14N的DNA分子有(2n2)个，做题时应看准是“含”还是“只含”。(2)子代DNA分子的总链数：2n22n1。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”。含14N的链是(2n12)条。(3)消耗的脱氧核苷酸数若一亲代DN

9、A分子含有某种脱氧核苷酸m个，则经过n次复制需要消耗游离的该种脱氧核苷酸为m(2n1)个。若进行第n次复制，则需消耗游离的该种脱氧核苷酸为m(2n1)个。易错点1对细胞分裂和DNA复制相结合的知识理解不透点拨只要亲代细胞所有DNA均标记且只复制1次，产生子代DNA分子全带放射性，不管有丝分裂一次产生2个子细胞还是减数分裂连续分裂2次产生4个子细胞。易错点2对DNA复制过程中“第n次”还是“n次”复制所需某种碱基数量的计算原理不清点拨第n次复制是所有DNA只复制一次所需碱基数目；n次复制是指由原来的DNA分子复制n次，所需碱基数目。四、核酸的种类和功能1核酸的结构层次2不同生物的核酸、核苷酸及碱

10、基的情况生物类别核酸核苷酸碱基遗传物质举例原核生物和真核生物含有DNA和RNA两种核酸8种5种DNA细菌、人等续表生物类别核酸核苷酸碱基遗传物质举例病毒只含DNA4种4种DNA噬菌体只含RNA4种4种RNA烟草花叶病毒3.DNA、RNA与蛋白质的关系(1)DNA、RNA与蛋白质的功能关系(2)氨基酸与相应DNA及RNA片段中碱基数目之间的关系DNA(基因)mRNA蛋白质碱基数碱基数 氨基酸数6 3 1由于mRNA中有终止密码子等原因，上述关系应理解为每合成1个氨基酸至少需要mRNA上的3个碱基和DNA(基因)上的6个碱基。考向一DNA的分子结构及特点 (2014浙江7月学考，14,2分)根据碱

11、基互补配对原则，以下碱基间配对正确的是()AG与TBA与ACU与TDG与C解析碱基互补配对原则，A与T通过两个氢键相连，C与G通过3个氢键相连。答案D (2014高考山东卷)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A项，无论DNA分子的一条单链中(AC)/(TG)的值为多少，整个DNA分子中(AC)/(TG)都等于1。B项，由于双链DNA分子中A与T配对、G与C配对，故一条单链中(AC)/(TG)的值与其互补链中的(AC)/(TG)的值互为倒数。C项，由于双链DNA

12、分子中A与T配对、G与C配对，故一条单链中(AT)/(GC)的值与整个DNA分子中(AT)/(GC)的值相等。D项，由于双链DNA分子中A与T配对、G与C配对，故一条单链中(AT)/(GC)的值与其互补链中(AT)/(GC)的值相等。答案C考向二遗传信息的传递 (2014浙江1月学考，26,2分)下列关于DNA复制的叙述，正确的是()A产物是RNA分子 B场所主要是细胞溶胶C原料是氨基酸 D方式是半保留复制解析DNA复制方式为半保留复制，合成的子代DNA分子包括一条新链和一条母链。答案D 含有100个碱基的某DNA分子片段，内有30个腺嘌呤。若该DNA分子连续复制两次，则需游离的胸腺嘧啶脱氧核

13、苷酸()A30个 B60个C90个 D120个解析含有100个碱基的某DNA分子片段，内有30个腺嘌呤，则胸腺嘧啶数为30个，胞嘧啶和鸟嘌呤数各为20个。该DNA分子连续复制两次，产物共含有胸腺嘧啶脱氧核苷酸120个，还需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸90个。答案C备战学业考试1(2014浙江1月学考，24,2分)与DNA分子相比，RNA分子中特有的碱基是()A尿嘧啶(U) B鸟嘌呤(G)C腺嘌呤(A) D胞嘧啶(C)答案：A2(2013浙江会考，29,2分)一个双链均含32P的DNA分子，在不含32P的溶液中复制3次后，含32P的子代DNA分子个数是()A1 B2C4 D8解析：选B。一个双链均

14、含32P的DNA分子，在不含32P的溶液中复制3次后，根据半保留复制原则，含32P的子代DNA分子个数是2个。3(2011浙江会考，45,2分)下列各项中，能正确表示RNA基本单位的是()解析：选D。RNA基本单位为核糖核苷酸，由含氮碱基(A、U、C、G)、核糖、磷酸基团组成。4(2011浙江学考，26,1分)某生物的体细胞中有2n条染色体。该生物的体细胞在含15N的培养基中培养多代后，移到不含15N的培养基中培养，第一次分裂形成的1个子细胞中含15N的染色体数目是()A0 BnC2n D4n解析：选C。含2n条染色体的生物体细胞在含15N的培养基中培养多代后，DNA都带上了15N的标记，移到

15、不含15N的培养基中培养，第一次分裂形成的1个子细胞中染色体DNA都带有15N。5(2013广东学考6单选)如图为DNA分子的平面结构示意图，属于DNA双螺旋结构特点的是()A由两条脱氧核苷酸链组成B磷酸和核糖排列在外侧C内侧的碱基随机配对D碱基对通过肽键连接解析：选A。DNA双螺旋结构由两条脱氧核苷酸链组成，A正确；磷酸和脱氧核糖排列在外侧，B错误；内侧的碱基按照碱基互补配对原则配对，C错误；碱基对通过氢键连接，D错误。6(2015浙江1月学考，12)下图为中心法则的示意图。其中能表示DNA复制的是()A BC D解析：选A。在中心法则示意图中，为DNA复制，为转录过程，为翻译过程，为逆转录

16、过程，A选项符合题意。7(2012广东学考1单选)DNA复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。参与该过程的物质是()DNADNA聚合酶脱氧核苷酸mRNAtRNAA BC D解析：选A。DNA复制需要DNA为模板，在DNA聚合酶作用下，以脱氧核苷酸为原料，合成子代DNA，A正确；mRNA和tRNA是翻译过程所需要的物质。8(2011江苏学考，18)下列关于真核细胞中DNA分子复制的叙述，正确的是()A是一种半保留复制B主要在细胞质中完成C以DNA分子的一条链为模板DDNA分子完成解旋后才开始碱基配对解析：选A。真核细胞中DNA分子复制是一种半保留复制，主要在细胞核中完成，复制时其中的两

17、条链均作为模板，边解旋边复制，A正确。冲刺高中选考9下列关于DNA分子双螺旋结构的叙述中，错误的是()A都含有四种碱基B嘌呤碱基和嘧啶碱基的数量相等C由两条反向平行的长链组成D磷酸基团与核糖的交替排列构成基本骨架解析：选D。DNA分子双螺旋结构中，磷酸基团与脱氧核糖的交替排列构成基本骨架，D错误。10(2014高考上海卷)在DNA分子模型搭建实验中，如果用一种长度的塑料片代表A和G，用另一种长度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型()A粗细相同，因为嘌呤环必定与嘧啶环互补B粗细相同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸相似C粗细不同，因为嘌呤环不一定与嘧啶环互补D粗细不同，因为

18、嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸不同解析：选A。DNA分子由两条反向平行的长链盘旋成规则的双螺旋结构，两条单链之间由嘌呤和嘧啶组成的碱基对相连，遵循互补配对原则。由此可知：DNA分子双螺旋模型粗细相同，且由嘌呤环和嘧啶环构成的碱基对的空间尺寸相似。A项符合题意。111953年，沃森和克里克建立了DNA分子的结构模型。关于DNA分子双螺旋结构的特点，叙述错误的是()ADNA分子由两条反向平行的链组成B脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧C碱基对构成DNA分子的基本骨架D两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对解析：选C。DNA的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替排列构成的。12某DNA分子片段中，胞嘧啶有240个，

19、占全部碱基的30%，则该片段中腺嘌呤有()A240个 B160个C800个 D48个解析：选B。在DNA分子中，由于遵循碱基互补配对原则，即AT，GC，故当胞嘧啶有240个，占全部碱基的30%时，此片段的碱基数为24030%800个，腺嘌呤和胸腺嘧啶各占20%，通过计算可求得其分别含有160个。13下列有关DNA复制的叙述，不正确的是()ADNA在复制过程中可能会发生差错，但这种差错不一定改变生物的性状BDNA的复制过程是先解旋后复制CDNA的复制通常发生在细胞分裂间期DDNA复制过程需要DNA聚合酶解析：选B。DNA的复制过程是边解旋边复制。14在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤碱

20、基数为n，则下列有关叙述正确的是()脱氧核苷酸数磷酸数碱基总数m碱基之间的氢键数为mn一条链中AT的数量为nG的数量为mnA BC D解析：选D。中的等量关系容易判断；中要计算碱基之间的氢键数，需要知道G与C之间形成3个氢键，A与T之间形成2个氢键，故氢键数为2n3mn；因AT的总量为2n，故一条链中的AT的数量应为n；中计算G的数量有误，应为n。15(2016辽宁五校协作体模拟)关于下图中DNA分子片段说法不正确的是()A把此DNA放在含15N的培养液中复制2代，子代中含15N的DNA单链占全部单链的7/8B处的碱基对缺失可能导致基因突变C限制酶可作用于部位，解旋酶作用于部位D该DNA的特异

21、性表现在碱基种类和(AT)/(GC)的比例上解析：选D。DNA分子是半保留复制，把此DNA放在含15N的培养液中复制2代，共形成4个DNA分子，8条DNA单链，其中1条14N,7条15N，A正确；基因突变包括碱基对的增添、缺失和替换，B正确；限制酶可作用于磷酸二酯键部位，解旋酶作用于氢键部位，C正确；所有DNA的碱基种类均为A、G、C、T四种，DNA的特异性取决于碱基对的排列顺序，D错误。16科学家发现DNA具有酶催化活性。他们根据共有序列设计并合成了由47个核苷酸组成的单链DNAE47，其可以催化两个DNA片段之间的连接。下列有关分析正确的是()A在DNAE47中，相邻的两碱基之间是通过“核

22、糖磷酸核糖”相连的BDNAE47分子的特异性取决于其特定的碱基排列顺序CDNAE47作用的底物和DNA聚合酶作用的底物是相同的D在DNAE47中，每个脱氧核糖上均连有一个磷酸和一个含氮碱基解析：选B。在DNAE47中，相邻的两碱基之间是通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”相连的，A错；DNAE47能催化两个DNA片段之间的连接，其功能类似于DNA连接酶，DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，DNA聚合酶是将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3端的羟基上，形成磷酸二酯键，C错；在DNA中，每个脱氧核糖连接两个磷酸，只有端点(3端)的核苷酸的脱氧核糖才只连接一个磷酸，D错。17如图为大肠杆菌的DN

23、A分子结构示意图(片段)。请据图回答问题：(1)图中5的名称是_，4的名称是_，_结合在一起形成一个核苷酸(填数字)。(2)含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。该DNA片段中共有腺嘌呤_个，C/G共_对。若该片段连续复制4次，共需要胞嘧啶脱氧核苷酸_个。(3)假定大肠杆菌中只含14 N的DNA的相对分子质量为a，只含15N的DNA的相对分子质量为b。将只含15 N的DNA的大肠杆菌放在含14 N的培养基中培养，子一代大肠杆菌DNA的平均相对分子质量为_，子二代大肠杆菌DNA的平均相对分子质量为_。解析：(1)图中1、2、3、4为含氮碱基，3与4之间有两个氢键，说明4可能是

24、A或T。(2)设该DNA片段中C/G为x对，A/T为y对，则根据题意，xy100,3x2y260，故C/G有60对，A/T有40对。若该片段连续复制4次，共需胞嘧啶脱氧核苷酸数为60(241)900(个)。(3)由于DNA分子为半保留复制，第一次复制后形成的每个子代DNA分子中，一条链含有15N，一条链含14N，故其平均相对分子质量为a/2b/2。复制两次形成4个DNA分子，共8条单链，其中有2条单链含15N(计为b)，其余6条单链含14N(计为3a)，故平均相对分子质量为(3ab)/4。答案：(1)脱氧核糖腺嘌呤或胸腺嘧啶2、5、6或4、7、8(2)4060900(3)(ab)/2(3ab)

25、/418图甲中DNA分子有a和d两条链，将图甲中某一片段放大后如图乙所示，结合所学知识回答下列问题：(1)从图甲可看出DNA复制的方式是_。(2)图甲中，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链，则A是_酶，B是_酶。(3)图甲过程在绿色植物叶肉细胞中进行的场所有_。(4)图乙中，7是_。DNA分子的基本骨架由_交替连接而成，DNA分子两条链上的碱基通过_连接成碱基对，并且遵循_原则。解析：(1)DNA复制的方式是半保留复制，即子代DNA保留了母链的一条。(2)A酶是解旋酶，破坏了DNA分子中两条链中的氢键，使DNA分子解开螺旋；B酶

26、催化DNA子链的合成，为DNA聚合酶。(3)图甲为DNA复制，在绿色植物中可发生在细胞核、线粒体和叶绿体中。(4)图乙中4为胸腺嘧啶，5为脱氧核糖，6为磷酸，三者构成的7为胸腺嘧啶脱氧核苷酸。答案：(1)半保留复制(2)解旋DNA聚合(3)细胞核、线粒体、叶绿体(4)胸腺嘧啶脱氧核苷酸脱氧核糖和磷酸氢键碱基互补配对1(2016浙江深化课改协作校体联考)某亲本DNA分子双链均以白色表示，以黑色表示第一次复制出的DNA子链，以灰色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是()解析：选A。根据DNA半保留复制特点，复制一次后2个子代DNA都是一条白链，一条黑链；再次复制

27、后，产生的4个DNA分子中，有两个是一条白链，一条灰链，另外两个是一条黑链，一条灰链，A正确。2(2016北京东城区期末教学统一检测)下列有关DNA分子的叙述，正确的是()A一个含n个碱基的DNA分子，转录出的mRNA分子的碱基数量是n/2BDNA分子的复制过程中需要tRNA从细胞质转运脱氧核苷酸C双链DNA分子中一条链上的磷酸和脱氧核糖通过氢键连接DDNA分子互补配对的两条链中碱基种类和序列不一定相同解析：选D。由于转录以DNA的编码区为模板，所以转录形成的mRNA分子的碱基数少于n/2个，A错误；DNA分子复制不需要tRNA，B错误；双链DNA分子中一条链上的磷酸和脱氧核糖通过磷酸二酯键连接，2条链上的碱基通过氢键连接，C错误；DNA分子上互补配对的两条链中的碱基种类和碱基的排列顺序不一定相同，D正确。3(2016江苏扬州中学模拟)如图表示一个DNA分子的片段，下列有关表述正确的是()A所示的结构中贮存了遗传信息B不同生物的DNA分子中的种类无特异性C该片段的两条链都可作为转录的模板链D限制性核酸内切酶的切割位点在处解析：选B。不同生物的DNA分子中脱氧核苷酸的种类无特异性，不同的是脱氧核苷酸的数目和排列顺序，其贮存着不同的遗传信息，A错误，B正确；转录只能以DNA一条链为模