第18讲DNA分子的结构、复制及基因的本质

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2性:遗传信息蕴藏在中。碱基排列顺序的千变万化,如某DNA分子中有n个碱基对,则排列顺序有种其中n代表碱基对数。

3性:每种DNA分子都有。

氢键多样4种碱基的排列顺序4n特异特定的碱基排列顺序正误辨析1同一条脱氧核苷酸链上相邻的两个碱基通过氢键相连。 2DNA分子中每个脱氧核糖都连接两个磷酸,每个碱基都连接一个脱氧核糖。×同一条脱氧核苷酸链上相邻的两个碱基通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接。×DNA双链的两端各有一个脱氧核糖只连接着一个磷酸。3DNA有氢键,RNA没有氢键。 4大肠杆菌的拟核DNA分子和质粒DNA分子都为双链环状。 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。 √×DNA双螺旋结构中嘧啶数等于嘌呤数。tRNA为三叶草结构,双链区域也含氢键。×教材拓展DNA分子都是“链状”吗目前发现链状的DNA存在于真核细胞的细胞核中,并与蛋白质结合组成染色体,而细胞器线粒体、叶绿体中的DNA、原核细胞中的DNA以及病毒中的DNA一般为环状。结构模型1由图甲可解读以下信息2图乙是图甲的简化形式,其中①是磷酸二酯键,③是氢键。解旋酶作用于③部位,限制性内切酶和DNA连接酶作用于①部位。2碱基互补配对原则及相关计算1碱基互补配对原则:A—T,G—C2有关推论①嘌呤总数与嘧啶总数相等,即AG=TC。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A1T1=n%,以AT=A1A2T1T2=n%n%/2=n%。简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。生命观念识结构明功能分子结构的描述,错误的是 分子由一条多核苷酸链盘绕而成螺旋结构B外侧是由磷酸与脱氧核糖交替连接构成的骨架,内部是碱基两条链上的碱基间以氢键相连,且A与T配对、G与C配对的两条链等长,但是反向平行ADNA双螺旋结构具有如下特点:①一个DNA分子是由两条脱氧核苷酸链构成的双螺旋结构,两条链等长且是反向平行的。②DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧构成基本骨架;碱基排列在内侧。③DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对时,A与T配对,G与C配对,综上可知,A错误。分子部分结构示意图,下列对该图的描述不正确的是能够产生水B④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸,②和③相间排列,构成了DNA分子的基本骨架C⑤⑥⑦⑧对应的碱基依次为A、G、C、T分子的两条链是反向平行的,并且游离的磷酸基团位于不同端B脱氧核糖核苷酸通过脱水缩合反应相互连接形成DNA,因此DNA的合成能够产生水,故A正确。①和②交替连接构成了DNA的基本骨架,故B错误。根据碱基互补配对原则A和T相配对,G和C相配对,故C正确。DNA分子的两条链是反向平行的,并且游离的磷酸基团位于两端,故D正确。科学思维重理解拓思维分子的计算,正确的是 A同种生物不同个体的细胞中,DNA分子的AT/GC的值一般相同B不同种生物的不同细胞中,DNA分子的AG/TC的值一定不同的一条链中AG/TC=05,则其互补链中AG/TC=05—T碱基对和20对C—G碱基对与若干数目的磷酸基团和脱氧核糖可构成的DNA分子种类数小于430种DDNA分子具有特异性,同种生物不同个体的DNA分子有所不同,因此它们的细胞中DNA分子的AT/GC的值一般不同,A错误;双链DNA分子中,A与T配对,G与C配对,因此不同种生物的不同细胞中,DNA分子的AG/TC的值一般都等于1,B错误;分子的计算,正确的是A同种生物不同个体的细胞中,DNA分子的AT/GC的值一般相同B不同种生物的不同细胞中,DNA分子的AG/TC的值一定不同的一条链中AG/TC=05,则其互补链中AG/TC=05—T碱基对和20对C—G碱基对与若干数目的磷酸基团和脱氧核糖可构成的DNA分子种类数小于430种D根据碱基互补配对原则可知,在双链DNA分子中,AG/TC的值在两条单链中互为倒数,因此若DNA的一条链中AG/TC=05,则其互补链中aAG/TC=2,C错误;10对A—T碱基对和20对C—G碱基对与若干数目的磷酸基团和脱氧核糖可构成的DNA分子种类数小于430种,D正确。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 ABCDC

ABCD考点二DNA的复制及基因的本质基础·自主诊断素养·全面提升 分子复制的过程1概念:以亲代DNA为模板,合成子代DNA的过程。2时间:。有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期3过程

能量解旋DNA双链母链脱氧核苷酸DNA聚合酶碱基互补配对母链双螺旋结构4特点:过程上、结果上。

5精确复制的原因:①为复制提供了精确的模板。

②保证了复制能够准确地进行。

6意义:将从亲代传给子代,保持了的连续性。

边解旋边复制半保留复制DNA独特的双螺旋结构碱基互补配对原则遗传信息遗传信息2基因的本质1本质:基因是具有的片段。

遗传效应DNA2基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系染色体一个或两个有遗传效应线性遗传信息3基因的基本功能:遗传信息的和。

传递表达正误辨析1DNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制。2DNA必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链。 3DNA聚合酶催化两个游离的脱氧核苷酸之间的连接。 细胞内DNA分子是边解旋边复制的。××DNA酶催化DNA水解,而不是催化其形成子链。×DNA聚合酶在有模板和引物的条件下催化单个游离的脱氧核苷酸连接到脱氧核苷酸链上。4植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制。 5DNA复制就是基因表达的过程。 6解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、限制性核酸内切酶都能作用于DNA分子,它们的作用部位都是相同的。 √×基因的表达包括转录、翻译,DNA复制不属于基因的表达。×解旋酶作用于DNA的氢键,DNA聚合酶、DNA连接酶、限制性核酸内切酶作用于磷酸二酯键。复制方式的探究1实验材料:大肠杆菌。2实验方法:同位素标记法和密度梯度离心法亲代DNA分子与子代DNA分子的区分方法。3实验假设:DNA分子以半保留的方式复制4实验步骤与预期结果5实验结论:实验结果与预期结果一致,即DNA分子以半保留的方式复制。复制的有关计算DNA复制为半保留复制,若将亲代DNA分子复制n代,其结果分析如下:1子代DNA分子数为2n个。其中:①含有亲代链的DNA分子数为2个。②不含亲代链的DNA分子数为2n-2个。③含子代链的DNA分子有2n个。2子代脱氧核苷酸链数为2n1条。其中:①亲代脱氧核苷酸链数为2条。②新合成的脱氧核苷酸链数为2n1-2条。3消耗的脱氧核苷酸数①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸数为m·2n-1个。②第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m·2n-1个。半保留复制应用于细胞分裂过程的分析1有丝分裂中染色体标记情况分析①过程图解一般只研究一条染色体:复制一次母链标记,培养液不含标记同位素:转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期:②规律总结:若只复制一次,产生的子染色体都带有标记;若复制两次,产生的子染色体只有一半带有标记。2减数分裂中染色体标记情况分析①过程图解:减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象,如图所示:②规律总结:由于减数分裂没有细胞周期,DNA只复制一次,因此产生的子染色体都带有标记。生命观念识结构明功能1下列关于DNA复制的叙述,正确的是复制时,严格遵循A—U、C—G的碱基互补配对原则复制时,两条脱氧核苷酸链均可作为模板分子全部解旋后才开始进行复制D脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链BDNA复制时,严格遵循A—T、C—G的碱基互补配对原则;DNA是以两条脱氧核苷酸链作为模板进行复制的;DNA分子边解旋边复制;脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶的作用下才能连接形成子链。2下列关于基因的说法,正确的是 片段,DNA片段一定是基因B染色体是基因的载体,基因的载体不一定是染色体双链中能转录的一条链是显性基因,不能转录的是隐性基因D基因表达的产物不可以参与基因表达B基因是具有遗传效应的DNA片段,DNA片段不一定是基因,A错误;染色体是DNA和蛋白质结合形成的结构,位于线粒体和叶绿体等细胞器中的DNA不与蛋白质结合形成染色体,故基因的载体不一定是染色体,B正确;2下列关于基因的说法,正确的是 片段,DNA片段一定是基因B染色体是基因的载体,基因的载体不一定是染色体双链中能转录的一条链是显性基因,不能转录的是隐性基因D基因表达的产物不可以参与基因表达BDNA双链中能转录的一条链和不能转录的一条链所对应的基因不是显隐性关系,C错误;基因表达的产物是基因表达过程中形成的RNA或蛋白质,它们有的可以参与基因表达的过程,D错误。科学思维重理解拓思维角度一考查DNA复制的相关计算3一个被15N标记的、含500个碱基对的DNA分子片段,其中一条链中TA占40%。若将该DNA分子放在含14N的培养基中连续复制3次,下列相关叙述正确的是 A占60%的数目为400个D经3次复制后,子代DNA分子中含14N的单链占1/8CDNA分子片段的一条链中TA占一条链的40%,根据碱基互补配对原则,另一条链中TA占另一条链的40%,A错误;DNA分子片段的一条链中TA占40%,则TA也占该DNA分子碱基总数的40%,A=T=20%,该DNA分子中含有A的数目为500×2×20%=200个,B错误;3一个被15N标记的、含500个碱基对的DNA分子片段,其中一条链中TA占40%。若将该DNA分子放在含14N的培养基中连续复制3次,下列相关叙述正确的是A占60%的数目为400个D经3次复制后,子代DNA分子中含14N的单链占1/8C据B中分析可知,G=C=30%,该DNA分子第3次复制时需要消耗鸟嘌呤500×2×30%×22=1200个,C正确;经3次复制后,子代DNA中单链共有16条,其中含14N的单链有14条,占总数的7/8,D错误。4某被15N标记的1个T2噬菌体第一代侵染未标记的大肠杆菌后,共释放出n个子代噬菌体,整个过程中共消耗a个腺嘌呤。下列叙述正确的是-1的培养液直接培养出第一代噬菌体复制过程需要的模板、酶、ATP和原料都来自大肠杆菌/n-1个胸腺嘧啶D1个噬菌体中含1个DNA,则被15N标记的有两条链,在释放n个子代噬菌体,共有n个DNA,其中含有15N标记的DNA有2个,据此分析。子代噬菌体中含15N个体所占比例为2/n,A错误;噬菌体是病毒,不能直接用含15N的培养液直接培养,B错误;4某被15N标记的1个T2噬菌体第一代侵染未标记的大肠杆菌后,共释放出n个子代噬菌体,整个过程中共消耗a个腺嘌呤。下列叙述正确的是-1的培养液直接培养出第一代噬菌体复制过程需要的模板、酶、ATP和原料都来自大肠杆菌/n-1个胸腺嘧啶D噬菌体DNA复制过程需要的模板是噬菌体本身的DNA,C错误;产生n个子代噬菌体共消耗了a个腺嘌呤,则每个DNA分子中腺嘌呤的个数为a/n-1,而DNA分子中腺嘌呤数量等于胸腺嘧啶数量,故第一代噬菌体的DNA中含有a/n-1个胸腺嘧啶,D正确。■易错提醒DNA复制相关计算的4个易错点1“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别,前者包括所有的复制,但后者只包括最后一次复制。2碱基的数目单位是“对”还是“个”。3在DNA复制过程中,无论复制了几次,含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。4另外,还要看清是“DNA分子数”还是“链数”,“含”还是“只含”等关键词,以免掉进陷阱。角度二综合考查DNA复制与细胞分裂的培养液中经过一次有丝分裂,产生两个精原细胞,其中一个接着进行一次减数分裂,其四分体时期的一对同源染色体上的DNA组成示意图正确的是 ABCDB依据DNA的半保留复制方式可知,某DNA被32P标记的精原细胞在不含32P的培养液中经过一次有丝分裂后,产生的两个精原细胞中,每个核DNA分子均为1条链含32P,1条链不含32P。其中一个精原细胞接着进行一次减数分裂,在减数第一次分裂前的间期,每一个核DNA分子经过复制后所形成的2个子代DNA分子中,有1个DNA的1条链含32P,另1条链不含32P,另一个DNA分子的2条链都不含有32P,这2个DNA分子分别位于一条染色体的2条姐妹染色单体上。综上所述,四分体时期的一对同源染色体上的DNA组成如B项所示。角度三考查基因的本质的雄性动物细胞染色体数为2N置于不含3H的培养基中培养,该细胞经过两次连续分裂后形成4个大小相等的子细胞。下列有关说法正确的是 ,则其中含3H的染色体数一定为N,则其中含3H的DNA分子数为N/2,则细胞分裂过程中可能会发生基因重组,原因是同源染色体分离C该动物细胞经过3H标记后,放在不含3H的培养基中培养,经过两次有丝分裂后形成的4个细胞中,每个细胞中含3H的染色体数可能是0~2N,A错误。如果该细胞中染色体数为N,则该细胞发生的是减数分裂,则含3H的DNA分子数为N,B错误。如果子细胞中染色体都含有3H,该细胞可能发生的是减数分裂,减数分裂过程中会发生基因重组,C正确。如果子细胞中有的染色体不含3H,则该细胞发生的是有丝分裂,不可能发生同源染色体分离,D错误。■易错提醒1对于真核细胞来说,染色体是基因遗传物质DNA的主要载体;线粒体和叶绿体也是基因的载体。2遗传效应是指基因能够转录成mRNA,进而翻译成蛋白质,控制一定的性状。3DNA分子中还存在着不具有遗传效应的片段,在真核细胞中这部分片段所占比例很大,这些片段不是基因。4通常的基因是指有遗传效应的DNA片段,而RNA病毒的基因是指具有遗传效应的RNA片段。真题·新题五年真题1用3H标记胸腺嘧啶后合成脱氧核苷酸。注入真核细胞,可用于研究 复制的场所 与核糖体的结合C分泌蛋白的运输 D细胞膜脂质的流动A本题主要考查DNA的复制。用3H标记胸腺嘧啶后合成胸腺嘧啶脱氧核苷酸构成DNA分子的基本单位之一,注入真核细胞中,可根据3H的放射性追踪胸腺嘧啶脱氧核苷酸的位置变化,从而能推断出DNA复制的场所,A项正确。2生物体内的DNA常与蛋白质结合,以DNA-蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是-蛋白质复合物-蛋白质复合物,而原核细胞的拟核中没有复制,则该蛋白可能是DNA聚合酶的合成,则该复合物中含有RNA聚合酶B真核细胞中染色体和染色质是同一种物质,都由DNA和蛋白质组成,A项正确。真核细胞和原核细胞中都会发生DNA复制的过程,DNA复制时,DNA聚合酶会与DNA分子相结合,形成DNA-蛋白质复合物,B项错误。2生物体内的DNA常与蛋白质结合,以DNA-蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是 -蛋白质复合物-蛋白质复合物,而原核细胞的拟核中没有复制,则该蛋白可能是DNA聚合酶的合成,则该复合物中含有RNA聚合酶BDNA分子复制时,需要DNA聚合酶的参与,DNA会与DNA聚合酶形成DNA-蛋白质复合物,C项正确。若复合物中正进行RNA的合成,该过程可能是转录,此时RNA聚合酶与DNA形成DNA-蛋白质复合物,D项正确。3下列关于DNA和RNA的叙述,正确的是片段作为引物的合成都在细胞核内完成都是遗传物质的参与D引物一般是一小段核苷酸序列,A项错误。真核细胞内DNA和RNA的合成主要在细胞核内进行,在线粒体和叶绿体中也能完成,B项错误。肺炎双球菌体外转化实验证实了DNA是遗传物质,不能证实RNA是遗传物质,C项错误。原核细胞和真核细胞中基因表达出蛋白质都需要经过转录和翻译过程,都有DNA和RNA的参与,D项正确。新题精选分子具有自我修复功能,双链DNA分子的一条链发生损伤碱基错配或碱基丢失后,能以另一条链为模板对损伤链进行修复。下列有关叙述错误的是分子的修复过程需要DNA聚合酶复制过程中A与C的错配会导致DNA损伤在自我修复前后,分子中的碱基比例保持不变分子不能被正常修复,则可能引发基因突变CDNA分子的修复过程是以一条链未损伤链为模板修复损伤链的过程,需要DNA聚合酶的催化;分子具有自我修复功能,双链DNA分子的一条链发生损伤碱基错配或碱基丢失后,能以另一条链为模板对损伤链进行修复。下列有关叙述错误的是分子的修复过程需要DNA聚合酶复制过程中A与C的错配会导致DNA损伤在自我修复前后,分子中的碱基比例保持不变分子不能被正常修复,则可能引发基因突变C双链DNA分子的一条链发生损伤指的是碱基错配或碱基丢失,因此DNA分子复制过程中A与C的错配会导致DNA分子损伤;DNA分子自我修复前后碱基比例可能会发生改变;若损伤的DNA分子不能被正常修复,会导致碱基对发生改变或缺失,进而可能引发基因突变。2将蚕豆根尖细胞在含5-溴尿嘧啶脱氧核苷BrdU的培养液中完成一个细胞周期,然后在不含BrdU培养液中继续培养至分裂中期,取出根尖组织用姬姆萨染料染色含BrdU的脱氧核苷酸链为浅蓝色,不含BrdU的脱氧核苷酸链为深蓝色,其染色体被染色的情况是A每条染色体的两条单体均为深蓝色B每条染色体的两条单体都为浅蓝色C每条染色体中都只有一条单体为浅蓝色D只有半数的染色体中一条单体为浅蓝色C根据DNA半保留复制特点,经过一个细胞周期该过程中DNA只进行了一次半保留复制形成的2个子细胞中,每条染色体的DNA中都有一条链含有BrdU。然后在不含BrdU培养液中继续培养至分裂中期,2将蚕豆根尖细胞在含5-溴尿嘧啶脱氧核苷BrdU的培养液中完成一个细胞周期,然后在不含BrdU培养液中继续培养至分裂中期,取出根尖组织用姬姆萨染料染色含BrdU的脱氧核苷酸链为浅蓝色,不含BrdU的脱氧核苷酸链为深蓝色,其染色体被染色的情况是A每条染色体的两条单体均为深蓝色B每条染色体的两条单体都为浅蓝色C每条染色体中都只有一条单体为浅蓝色D只有半数的染色体中一条单体为浅蓝色C由于间期DNA又进行了一次半保留复制,因此此时每条染色体含有2条染色单体,其中一条染色单体上的DNA含BrdU,还有一条染色单体上的DNA中不含有BrdU,即此时每条染色体中都只有一条单体为浅蓝色。综上分析,C正确。3双脱氧核苷三磷酸ddNTP与脱氧核苷三磷酸dNTP的结构如图所示。已知ddNTP按碱基互补配对的方式加到正在复制的子链中后,子链的延伸立即终止。某同学要通过PCR技术获得被32P标记且以碱基“C”为末端的、不同长度的子链DNA片段。在反应管中已经有单链模板、引物、DNA聚合酶和相应的缓冲液等,还需要加入下列哪些原料 ①dGTP,dATP,dTTP,dCTP②dGTP,dATP,dTTP③α位32P标记的ddCTP④γ位32P标记的ddCTPA①③ B①④ C②③ D②④APCR技术除需要模板、引物、耐高温的DNA聚合酶、缓冲液外,还需要体外合成DNA的基本单位和能量,dNTP中β、γ位磷酸键断裂后既可以提供能量又可以提供合成DNA的基本单位,即四种脱氧核苷酸,故需要dGTP、dATP、dTTP、dCTP;若使子链的延伸终止且末端被32P标记且以C为末端,需要加入α位32P标记的ddCTP,这样ddNTP中β、γ位磷酸键断裂提供能量,α位32P标记的磷酸基团加入子链的末端,合成终止,故选①③,A正确。1核心概念1P52由于新合成的每个DNA分子中,都保留了原来DNA分子中的一条链,因此,这种复制方式被称为半保留复制。2P57基因:基因是有遗传效应的DNA片段。2重点易错语句1P54DNA分子复制的时期:细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。2P54DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板,通过碱基互补配对保证了复制能够准确地进行。3P54DNA通过半保留复制方式将遗传信息从亲代传给了子代,其意义是保持遗传信息的连续性。4P57碱基特定的排列顺序,构成了每一个DNA分子的特异性。5P57DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。3边角知识1P52科学家以大肠杆菌为实验材料,运用同位素示踪技术,证实了DNA是以半保留的方式复制的。2P56人类基因组计划测定的是24条染色体22条常染色体Y上DNA的碱基序列。3P58每个人的DNA都不完全相同,因此,DNA也可以像指纹一样用来识别身份,这种方法就是DNA指纹技术。4P59碱基序列的多样性构成了DNA分子的多样性,DNA分子因而能够储存大量的遗传信息。1在一对等位基因中,一定相同的是A氢键数目B碱基数目C遗传信息D基本骨架D基因都是有遗传效应的DNA片段,都以磷酸、脱氧核糖交替连接形成基本骨架,D项正确。标记玉米体细胞含20条染色体的DNA分子。再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养,在第二次细胞分裂完成后每个细胞中被32P标记的染色体条数是A0条B20条C大于0条小于20条D以上都有可能D第一次细胞分裂完成后形成的细胞中,DNA双链均是一条链含有32P,另一条链不含32P,第二次细胞分裂的间期,染色体复制后每条染色体上都是一条染色单体含32P,一条染色单体不含32P;有丝分裂后期,着丝点分裂,姐妹染色单体分离,如果含32P的20条染色体同时移向细胞的一极,标记玉米体细胞含20条染色体