高中生物DNA分子的结构与DNA的复制例题解析新课标人教版必修22

1、.DNA分子的结构与DNA的复制例题解析【例1】在含有四种碱基的DNA区段中，有腺嘌呤a个，占该区段全部碱基的比率为b，则A.b0.5B.b0.5C.胞嘧啶为a（11）个2bD.胞嘧啶为b（11）个2a解析：依照DNA的结构和碱基互补配对原则，有A、T、C、G四种碱基，并有A=T，C=G，依题意，腺嘌呤A有a个，占全部碱基比为b，则推断：b只能小于0.5，而不能够等于或大于0.5；全部碱基数为a/b；胞嘧啶数(全部碱基数腺嘌呤数胸腺嘧啶数)(a2a)1=ba(。21)22b需要说明的是：由于A=T，G=C，由此基本关系可推理出以下几种变化：AG=TC，AC=TG，亦即：AG=TC=AC=TG，

2、即：双链DNA分子中不互补的两碱基含量之和相等，且各占DNA中碱其总量的50。假设双链DNA分子的两条链分别为1链和2链，其上的碱基分别为A1T1C1G1和A2T2C2G2；R为一常数。依照碱基互补配对原则，由A1=T2，G1=C2，C1=G2，T1=A2可产生A1G1R，则A2G21T1C1T2C2RA1T1A2T2RC1G1C2G2双链DNA分子中互补的碱基对含量之和(比方A+T)与其每条单链中同样两碱基占该链碱基总量的百分含量之和(A1T1)相等。CG同理。这是由于：每条单链的碱基总量相等，且各占DNA碱基总量的一半；一条链中AT(如A1T1)之和恰好与其对应链中TA(如T2A2)之和相

3、等。考据：假设双链DNA分子中，碱基总量为R，1链中总量为R1，2链中碱基总量为R2,则DOC版.R1=R2=R/2。以A+T为例：由于（A1+T1）/R1=（A2+T2）/R2所以A1T1A2T2A1T1A2T2A1A2T1T2AT，CG同理，即R1R2R1R2R1R2RC1G1C2G2CG。R1R2R答案：C【例2】拥有1000个碱基对的某个DNA分子区段，内含600个腺嘌呤，若连续复制两次，则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为A.400B.600C.1200D.1800解析：(1)1000个碱基对中有腺嘌呤600个，则有胞嘧啶C=(100026002)/2=400个；(2)第一次复制，1D

4、NA2DNA，两个DNA分子完好同样，所以需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸400个。第二次复制，2DNA4DNA，与第一次复制同理，需800个胞嘧啶脱氧核苷酸，两次复制共需1200个胞嘧啶脱氧核苷酸。本题的另一种解法是：由1个DNA分子经两次复制，最后形成4个DNA分子，除原来的1个DNA分子碱基含量外，净增加3个DNA分子，所以需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸400(221)=1200个。本题是DNA复制中比较典型的问题，意在观察学生两方面的知识：一是DNA复制的过程。它是严格依照碱基互补配对原则进行的；二是DNA复制的结果。DNA无论复制多少次，最后形成的子代DNA分子与亲代DNA分子完好同样。在物质的量

5、上，实际上是以亲代DNA中物质的量为基准，成倍地增加。所以，复制n次的DNA分子，其净增加的DNA分子数为2n1个，需要周围环境中物质的量等于亲代DNA中含有的该物质的量与净增加的DNA分子数(2n1)的n乘积。即：增加量=亲代DNA分子中该物的质量(21)。【例3】在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14NDNA(比较)；在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15NDNA(亲代)。将亲代大肠杆菌转DOC版.移到含14N的培养基上，再连续生殖两代(和)，用某种离心方法分别获取的结果如图6所示。比较亲代轻中重图612全重全中112轻,2中请解析：14NDNA

6、15NDNA由实验结果可推断第一代()细菌DNA分子中一条链是_，另一条链是_。将第一代()细菌转移到含15N的培养基上生殖一代，将所获取细菌的DNA用同样方法分别。请参照图612，将DNA分子可能出现在试管中的地址在图613中标出。轻中重图613解析：(1)DNA的复制发生在细胞分裂过程中，一个细胞周期，DNA复制一次。对于多细胞的生物来说，细胞分裂不过是增加细胞数目的方式，而对于单细胞生物来说，则是生殖后代的方式。所以，题目中大肠杆菌的生殖代数就与DNA的复制次数建立了一一对应的关系(多细胞动物的细胞周期数、细胞分裂次数与DNA复制次数有一一对应关系)。(2)DNA复制是指以亲代DNA分子

7、为模板合成子代DNA的过程。其复制过程是边解旋边复制，包括三个步骤：解旋；以母链为模板进行碱基互补配对；每条子链与对应母链相围绕，形成两个新的DNA分子。从复制过程不难发现，DNA分子复制的特点是半保留复制，新形成的DNA分子中都包括一条亲代DNA分子的脱氧核苷酸链(母链)和一条配对新合成的脱氧核苷酸链(子链)。由于两条母链间是互补关系，所以，新形成的分属在两个DNA分子中的两条子链也是互补关系。DNA复制所需的基本条件是模板(母链)、原料(环境中游离的脱氧核苷酸)、能量(ATP)、酶。正常情况下，原料从周围环境中吸取进入细胞核而被利用。在实验DOC版.条件下，培养基即是大肠杆菌的生活环境，也

8、是脱氧核苷酸的本源地，培养基中含有的N元素种类，就是游离脱氧核苷酸的标志种类。(3)14N是自然界中N元素存在的主要形式，15N带有放射性，其他均与14N作用同样。科研人员正是利用了这一点，利用15N做示踪元素，标志DNA分子或其他要研究的物质分子，达到研究其过程变化的目的。解答本题时也可采用以不同样形状代表N元素的不同样种类链(比方，用“”代表14N链，用“”代表15N链)画草图的形式，快速、直观地反响出在不同样培养基上的不同样结果。草图举例(图614)：亲代生殖一代移入含14N复制一次复制两次培养基中(图1)14移(图3)(图4)N培养基入(图2)15N复制一次培比较养基图61415N培养

9、基14图示：含N的DNA分子，轻链，分别地址在上部。15含N的DNA分子，重链，分别地址在下部。或14N15N双链DNA分子，中间型，分别地址在中部。就本题而言，本题给出了在不同样氮源条件下以及变换氮源的条件下生长的大肠杆菌的DNA的分别结果。第一应当明确的是，大肠杆菌为单细胞生物，其生殖一代实际上是经历了一个细胞周期，每个细胞周期中DNA复制一次，生殖两代，就是DNA复制了两次。整个题目由表面上的细菌生殖转变成DNA复制的问题。从图612可看到，在14N培养基上培养的大肠杆菌DNA(比较)的分别地址位于试管上部，在15N培养基上培养的大肠杆菌DNA(亲代)的分别地址位于试管的下部，将亲代转移

10、到14N培养基上培养生殖出的代的DNA分别在中间地址上，代的DNA的分别地址有两个：1/2在试管上部，1/2在中间地址。从以上四个分别结果可知，含14N的DNA链较轻，在上层，含15N的DNA链较重，在基层，生殖代一半DNA的表现同比较，即为14NDNA，另一半DNA的表现同生殖代。由DNA分子结构和DNA分子半保留复制可推断，亲代的15NDNA在14N培养基上复制一次(生殖一代)，新合成的两条双链DNA分子均是一条15N链和一条14N链，这也是DOC版.生殖代DNA分子分别地址在中间的原因。由此推断，生殖代在14N培养基上生殖二代，以14N链为模板合成的是均含14N的DNA分子，以15N链为模板合成的DNA分子是一条含14N的链，一条含15N的链，分别地址应一半在上部，一半在中间。此推论与生殖代的实验分别结果完全切合，证明上述推断正