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遺傳與進化第3章基因的本質第2、3、4節

DNA分子的結構、DNA的復制基因是有遺傳效應的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研基礎導學2．平面結構基本骨架：

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．空間結構：規則的

結構。二、DNA分子的復制概念：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

。據圖①寫出基因與染色體的關系：基因在染色體上呈

排列。將代表下列結構的字母填入圖②中的相應橫線上：

a．染色體、b.DNA、c.基因、d.脫氧核苷酸。基因的實質：具有

的

片段。4．解旋

DNA聚合7．從親代傳給子代5.半保留復制

6.邊解旋邊復制遺傳信息的連續性b

a三、1.線性

2.d

c3．遺傳效應

DNA教材51頁練習一中1和3題，明確DNA結構、各組成成分及正確的連接方式。教材52～53頁DNA半保留復制的證據及實驗方法過程。教材55～56頁[資料分析]——分析推斷基因的化學本質和功能及與DNA、染色體的關系。回扣教材4．教材58頁練習二及教材60頁自我檢測一和三，都是經典好題。5．教材58頁DNA指紋技術的應用。考點1DNA分子的結構3.結構特點穩定性：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與嘧啶總數相等，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。設雙鏈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。”特別提醒：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分子的復制與基因的本質子代脫氧核苷酸親代脫氧核苷酸鏈為：2條(2)鏈數為：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：①若一個親本DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，經過n次復制需要消耗該脫氧核苷酸為m·(2n－1)個。②復制第n次所需該脫氧核苷酸數為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，還需要復制7個DNA分子的原料，故答案為7

。2a答案：BA．能構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鍵③連接起來的

C．DNA連接酶可連接斷裂的化學鍵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。【答案】

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

成。若大量消耗T，可推斷正發生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胞核內的染色體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，限制性核酸內切酶只作用于②部位D．將該基因置于14N培養液中復制3次后，含15N的DNA分子占1/8【自主解答】

真核細胞中的DNA主要存在于細胞核內的染色體中，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標記的DNA在14N培養液中培養，復制3次后，含15N的DNA占2/23＝1/4。【答案】

B(3)子代DNA分子的鏈中，總鏈數為2n×2＝2n＋1條。模板鏈始終是2條。做題時，應看準是“DNA分子數”還是

“鏈數”。實驗方法：同位素示蹤法的應用理論指導1．同位素示蹤法：是利用放射性示蹤劑，對研究對象進行標記的微量分析方法。2．方法應用標記某元素，追蹤其轉移途徑。如研究光合作用過程中原子的轉移軌跡。標記化合物①標記特征元素，探究化合物的作用。如用32P和35S分別標記T2噬菌體中的DNA和蛋白質，探究生物的遺傳物質。②標記特征化合物，探究詳細的生理過程。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的復制方式為半保留復制，但在探究DNA復制方式的過程中，有人提出其復制方式為全保留復制，請用同位素標記法驗證其復制方式。若用放射性同位素15N標記大腸桿菌，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標記，另一條鏈被15N標記，離心處理后將會位于試管的中部，即中帶

(如圖3)。2．追蹤DNA的復制方式將親代含14N的大腸桿菌轉移到含15N的培養基上增殖一代。將親代含15N的大腸桿菌轉移到含14N的培養基上增殖一代。分別對上述培養得到的大腸桿菌離心處理。(2)若DNA的復制方式為半保留復制，則離心后出現如圖5所示，即全部為中帶。問題探究若DNA復制方式為全保留復制，讓繁殖一代的DNA在含14N的培養基上再繁殖一代，則子二代的DNA如何分布？若DNA復制方式為半保留復制，讓繁殖一代的DNA在含14N的培養基上再繁殖一代，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：由實驗結果可推測第一代(Ⅰ)細菌DNA分子中一條鏈是

，另一條鏈是

。將第一代(Ⅰ)細菌轉移到含15N的培養基上繁殖一

代，將所得到細菌的DNA用同樣方法分離。請參照圖(1)，將DNA分子可能出現在試管中的位置在圖(2)中標出。解析：從試題所給圖示可以看到，在14N培養基上培養的大腸桿菌DNA(對照)的分離位置位于試管上部。在15N培養基上培養的大腸桿菌DNA(親代)的分離位置位于試管下部。將親代轉移到14N培養基上培養繁殖出的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。從以上四個分離結果可以確定，繁殖Ⅱ代有一半DNA的表現同對照，即為14N-DNA，另一半DNA的表現同繁殖Ⅰ代的表現。由DNA分子結構和DNA半保留復制知識可以知道，親代的15N-DNA在14N培養基上培養繁殖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培養基上培養新合成的兩條雙鏈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培養基上培養一代，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，其結構與脫氧核苷酸相似，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。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結構的相關知識。在DNA雙螺旋結構中，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DNA復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)假設一個雙鏈均被32P標記的噬菌體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發生突變，其控制的性狀即發生改變解析：本題主要考查了噬菌體侵染細菌過程的相關知識以及DNA分子的有關計算。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；噬菌體侵染細菌的過程中，需要細菌提供原料、能量、酶等條件，但模板是由噬菌體提供的，B錯誤；根據DNA半保留復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發生突變，其控制的性狀不一定發生改變，D錯誤。答案：CA．甲、乙所示過程通過半保留方式進行，合成的產物是雙鏈核酸分子B．甲所示過程在細胞核內進行，乙在細胞質基質中進行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分子的復制過程。在一個細胞周期中，DNA分子只復制一次，所以甲所示過程在每個起點只起始一次。乙過程為DNA分子轉錄形成RNA分子的過程，在一個細胞周期中，可進行大量的蛋白質的合成過程，所以DNA分子轉錄形成信使RNA的過程可起始多次。答案：D4．(2010·上海卷)細胞內某一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用，意在考查考生的推理計算能力。根據DNA雙螺旋結構中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分子復制是從多個起點同時開始的圖中DNA分子復制是邊解旋邊雙向復制的

C．真核生物DNA分子復制過程需要解旋酶

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

代培養，且培養液中的

是唯一氮