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1、第18讲DNA的分子结构和复制,DNA分子的结构,_,_,_,_,腺嘌呤,鸟嘌呤,胞嘧啶,胸腺嘧啶,DNA分子的复制,小贴士DNA的分子格式模式图,妙记DNA分子结构的数字记忆法“五”：表示5种元素组成“四”：表示4种脱氧核苷酸(或碱基)“三”：表示组成脱氧核苷酸的成分有3种：磷酸、脱氧核糖和含氮碱基“二”：表示DNA双链反向平行“一”：表示DNA分子是一个规则的双螺旋结构,小贴士,做一做：尝试画出DNA分子的一段双螺旋结构，并注明相应结构名称。,个性知识归纳,DNA半保留复制的实验证据(选学)(人民教育版),思考提示,某一个被15N标记的DNA分子(0代)转移到含14N的培养基中培养(复制)
2、n代后，请进行结果分析。提示：结果如下：DNA的分子总数：2n,DNA分子的结构及相关计算,1DNA分子的结构(1)DNA分子的组成,(2)平面结构与空间结构,(1)配对的碱基，A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。CG比例越大，DNA结构越稳定；(2)脱氧核苷酸聚合形成长链的过程中产生水，即脱氧核苷酸DNAH2O；(3)DNA分子结构可简记为5种元素，4种碱基(脱氧核苷酸)，3种小分子，2条长链，1个双螺旋；(4)每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个；(5)之间的数量关系111。,2碱基互补配对原则的应用由碱基互补配对原则可以推出如下关系：,(1)DNA双链中互补碱基之和在不同D
3、NA中各不相同，但在同一DNA中，其双链和单链中该和之比相等，为一恒定值，它也与其转录出的RNA碱基总数相等。(2)碱基比例与DNA分子的共性及特异性共性：不因生物种类的不同而不同。,3DNA分子的特性(1)稳定性：空间结构相对稳定。位于外侧的基本骨架一定是由磷酸和脱氧核糖交替连接形成的，不会改变；两条链间的碱基互补配对方式稳定不变，总是A与T、G与C配对。碱基对及其侧链基团对维持DNA分子的空间结构的稳定有着重要的作用。(2)多样性：不同的DNA分子中脱氧核苷酸的数目有差异，排列顺序多种多样。若某一个DNA分子由n个碱基对构成，则可代表的遗传信息就有4n种。(3)特异性：每一种DNA分子都有
4、特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。,在DNA分子的一条单链中，相邻的碱基A与T是通过下列哪种结构连接起来的()A氢键 B脱氧核糖磷酸脱氧核糖C肽键 D磷酸脱氧核糖磷酸,解析：组成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸，1分子脱氧核苷酸由1分子磷酸，1分子含氮碱基和1分子脱氧核糖组成，其连接方式如图所示：含氮碱基连接在脱氧核糖的“1”位碳原子上，因此DNA单链中，相邻碱基的连接应含有两个脱氧核糖，应选B。答案：B,下列对双链DNA分子的叙述，哪项是不正确的()A若一条链G的数目为C的2倍，则另一条链G的数目为C的0.5倍B若一条链A和T的数目相等，则另一条链A和T的数目也相等C若一条链的AT
5、GC1234，则另一条链相应碱基比为2143D若一条链的GT12，另一条链的CA21解析：根据碱基互补配对原则，在DNA双链分子中，A1T2，T1A2，G1C2，C1G2，所以A、B、C项都是正确的。而D项中，若一条链的GT12，另一条链CA21是错误的，CA12才是正确的。答案：D,DNA分子的复制及相关计算,1DNA分子的复制,(1)复制的准确性取决于DNA独特的双螺旋结构为复制提供精确模板。碱基互补配对原则保证复制能够准确地进行。复制简记：“1个主要场所(细胞核)，2种时期，3步过程，4个条件”。(2)复制偶然也会出现差错，如果其中的一条链发生差错，复制以后，发生突变的基因占全部基因数的
6、50%。,2DNA分子复制问题的有关计算若取一个全部被15N标记的DNA分子(0代)。转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代，其结果分析如下表：,选择题抢分技巧读、审、抓,DNA复制的考查,【例1】(2009江苏卷，12)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速率,本题以DNA的复制知识为背景，主要考查考生获取信息的能力。,答案：A命题探新：DNA复制起始点问题，在中学教材中并没有涉及。本题背景来源于高校教
7、材，旨在考查考生获取信息的能力。命题的新颖之处，在于巧妙地在中学教材和大学教材之间成功地铺架起一座桥梁，使考生应用已有的知识，结合图示信息就可以正确作答，可谓题在书外，又在书内。,有100个碱基对的某DNA分子片段，内含60个胞嘧啶脱氧核苷酸，若连续复制n次，则在第n次复制时需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸_个，这n次复制共需游离腺嘌呤脱氧核苷酸_个()A40n1 B40n C402n1 D40(2n1)解析：该DNA分子中共有100个碱基对即200个碱基，其中有C 60个，则G也为60个，腺嘌呤A或胸腺嘧啶T的个数为(200260)/240(个)。若复制n次应产生2n个子代DNA，第n次需建新子链
8、2n条，相当于个DNA，故应需胸腺嘧啶T的个数为40即2n140。若求共需腺嘌呤数应为2n个子代DNA中腺嘌呤数减去2条模板链中的腺嘌呤数(即相当于一个DNA中的腺嘌呤数)应为2n404040(2n1)。答案：CD,非选择题保分策略找思路、抓要点、求规范,DNA的结构与相关计算,【例2】(2011西安质检)下图表示某大肠杆菌DNA分子结构的片段：,(1)图中1表示_，2表示_。1、2、3结合在一起的结构叫_。(2)3有_种，中文名称分别是_。(3)DNA分子中3与4是通过_连接起来的。(4)DNA被彻底氧化分解后，能产生含N废物的是_。(5)假定该大肠杆菌含14N的DNA相对分子质量为a，若将
9、其长期培养在含15N的培养基中，便得到含15N的DNA，相对分子质量为b。现将含15N的DNA分子的大肠杆菌再培养在含14N的培养基中，子一代的相对分子质量平均为_，子二代的相对分子质量平均为_。,本题主要考查对DNA分子结构的理解,关于DNA复制方式的探究，充分体现了假说演绎法，即在克里克假说的基础上，通过演绎推理，最终通过实验得以验证。1实验材料：大肠杆菌。2实验方法：放射性同位素标记技术和离心技术。3实验假设：DNA以半保留的方式复制。4实验过程：(见图)(1)大肠杆菌在含15N标记的NH4C1培养基中繁殖几代，使DNA双链充分标记15N。(2)将含15N的大肠杆菌转移到14N标记的普通
10、培养基中培养。(3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA(间隔的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间)。,解旋酶、DNA酶(水解酶)、限制性内切酶、DNA连接酶的作用位点分别是上图中的什么位置？提示：氢键，后三种酶的作用位点均为3,5磷酸二酯键。,(4)将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA位置。,5实验预期：离心后应出现3条DNA带。(见图)(1)重带(密度最大)：15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)(2)中带(密度居中)：一条链为15N，另一条链为14N标记的子代双链DNA(15N/14N)。(3)轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA(14N/14N)。6实验结果
11、：与预期的相符。(见图)(1)立即取出提取DNA离心全部重带(15N/15N)。(2)繁殖一代后取出提取DNA离心全部杂交带(14N/15N)。(3)繁殖两代后取出提取DNA离心1/2轻带、1/2中带。实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。,DNA复制方式，可以通过设想来进行预测，可能的情况是：全保留复制、半保留复制、分散复制。(1)根据图中的示例对三种复制作出可能的假设：,如果是全保留复制，则1个DNA分子形成2个DNA分子，其中一个是_，而另一个是_。如果是半保留复制，则新形成的两个DNA分子，各有_。如果是分散复制，则新形成的DNA分了中_。(2)究竟是哪种复制方式呢？进行实验设计
12、证明DNA的复制方式。实验步骤：在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14NDNA(对照)。在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15NDNA(亲代)。将亲代15N大肠杆菌转移到含14N的培养基中，再连续繁殖两代(和)，用密度梯度离心方法分离。实验结果符合DNA是半保留复制的假设和预期，请用图示表示实验结果。答案：(1)亲代的新形成的一条链来自亲代的DNA分子，另一条链是新形成的每一条链中一些片段是亲代的，另一些片段则是新形成的(2),高考题组,理解能力,1(2010山东理综，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
13、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(3HT)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3HT，然后在不含放射性标记的培养液中培养至中期，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3HT，如下图：,答案：B,2(2010福建理综，2)下列有关造血干细胞中物质运输的途径，可能存在的是
14、()A吸收的葡萄糖：细胞膜细胞质基质线粒体B合成的细胞膜蛋白：高尔基体核糖体细胞膜C转录的mRNA：细胞核细胞质基质高尔基体D合成的DNA聚合酶：核糖体细胞质基质细胞核解析：葡萄糖被吸收进入造血干细胞可参与呼吸作用，穿过细胞膜进入细胞质基质被分解成丙酮酸和H，丙酮酸进入线粒体；合成的细胞膜蛋白的运输途径：核糖体高尔基体细胞膜；转录的mRNA在细胞核中合成，通过核孔进入细胞质基质，最后与核糖体结合，参与翻译过程；合成的DNA聚合酶的去路：核糖体细胞质基质细胞核，参与DNA复制。答案：D,综合运用能力,3(2010上海生物，4)细胞内某一DNA片段中有30%的碱基为A，则该片段中()AG的含量为3
15、0%BU的含量为30%C嘌呤含量为50%D嘧啶含量为40%解析：因在DNA中双链间只有AT和GC碱基对，故AT30%，GC 20%，AG50%，TC50%。答案：C,模拟题组,关于DNA结构的考查,1(2011山东模拟)如图为核苷酸链结构图，下列表述不正确的是()A能构成一个完整核苷酸的是图中的a和bB图中与每个五碳糖直接相连的碱基有1个C各核苷酸之间是通过化学键连接起来的D若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基是T解析：核苷酸是核酸的基本组成单位，每个核苷酸由一分子的磷酸、一分子的五碳糖、一分子的含氮碱基组成，核苷酸分子通过磷酸二酯键连接组成核苷酸链。答案：A,2(2011潍坊模拟
16、)在DNA分子双螺旋结构中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有2个氢键，胞嘧啶与鸟嘌呤之间有3个氢键。现有四种DNA样品，根据样品中碱基的百分含量判断最有可能来自嗜热菌(生活在高温环境中)的是()A含胸腺嘧啶32%的样品B含腺嘌呤17%的样品C含腺嘌呤30%的样品D含胞嘧啶15%的样品解析：DNA分子双螺旋结构中，A与T之间可以形成2个氢键，而G与C之间可以形成3个氢键，3个氢键稳定性强，因此G与C含量多的生物的稳定性大于G与C含量少的生物的稳定性。A项中GC18%，B项中GC33%，C项中GC20%，D项中GC15%。答案：B,有关DNA复制的理解,3(2010烟台模拟)下图示DNA分子复制的片段，图中
17、a、b、c、d表示各条脱氧核苷酸链。一般地说，下列各项正确的是(),Aa和c的碱基序列互补Bb和c的碱基序列相同Ca链中(AT)/(GC)的比值与b链中同项比值不同Da链中(AT)/(GC)的比值与c链中同项比值相同解析：本题考查DNA分子复制的特点，即半保留复制。在a、b、c、d四条脱氧核苷酸链中，其中a和b、d的碱基互补，d和a、c的碱基互补，b和d、a和c的碱基序列相同。在双链DNA分子中，AT、GC，则一条链中的(AT)或(GC)与互补链中的(AT)或(GC)相同，则a链中(AT)/(GC)的比值与b链中同项比值相同，与c链中同项比值也相同。答案：D,4(2011青岛模拟)某双链DNA
18、分子含有400个碱基，其中一条链上ATGC1234。则有关该DNA分子的叙述，错误的是()A该DNA分子的一个碱基改变，不一定会引起子代性状的改变B该DNA分子连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸180个C该DNA分子中4种含氮碱基ATGC3377D该DNA分子中的碱基排列方式共有4200种解析：由于密码子具有简并性，该DNA分子的一个碱基改变，不一定会引起子代性状的改变。该DNA分子中一条链上ATGC1234，因此整个DNA分子中AT的比例是3/10，根据碱基互补配对原则，A和T所占的比例均是15%，整个DNA分子共有A60个，该DNA分子连续复制两次，得到4个DNA分子，其中共需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸180个。该DNA分子中4种含氮碱基ATGC3377。组成该DNA分子的四种碱基各有其特定的数量和特定的排列方式。答案：B,
