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1、第 17 讲DNA 分子的结构、复制 考纲要求 1. DNA 分子结构的主要特点()。2.DNA 分子的复制 ()。 一、DNA 分子的结构 巧记借图记忆 “3”三种物质： 、?；“4”四种碱基对应四种脱氧核 苷酸； “5”五种元素：含 C、H、O；一定含 P；?一定含 N。 判一判 1DNA 的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构 () 2DNA 双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的 () 3两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对 () 4DNA 上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则，即AU，GC () 解惑碱基 A 与 T 之间形成两个氢键， G 与 C 之间形成三个氢键。
2、含氢键越多，结构越稳定，即含GC(或 CG)碱基对的比例越 大，结构越稳定。 二、DNA 分子的复制 1概念：以亲代 DNA 为模板合成子代 DNA 的过程。 2时间：有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。 3条件 模板：解旋后两条母链 原料：细胞中游离的 4种脱氧核苷酸 能量： ATP 酶：解旋酶、 DNA聚合酶等 4过程：DNA 解旋酶 两条母链 DNA 聚合酶 形成子链新 DNA 分子。 5方式：半保留复制。 6特点：边解旋边复制。 7意义：将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。 考点一聚焦 DNA 分子的结构及碱基计算 1观察 DNA 分子结构模型，分析其空间结构 (1)
3、图中和分别指氢键和磷酸二酯键。 (2)在图中圈出基本骨架 (虚线)和 G、C 碱基所参与构成的脱氧核苷 酸(实践) 答案 (3)由图可知，两条脱氧核苷酸链反向平行，脱氧核酸和磷酸交替 连接，均列在外侧构成DNA 分子的基本骨架，内侧是碱基对。 (4)DNA 分子单链中相邻碱基A 与 T，通过“ 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 ”连接起来；而两链间的A 与 T 是通过氢键相连形成 碱基对。 (5)一个 DNA 分子中有两个游离的磷酸基； 一般来说与脱氧核糖直 接相连的是两个磷酸基和一个碱基。 2说出 DNA 分子三个结构特点的含义 (1)稳定性： DNA 分子中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；两 条
4、链间碱基互补配对的方式不变。 (2)多样性： DNA 分子中碱基对排列顺序多种多样。 (3)特异性：每种 DNA 都有区别于其他DNA 的特定的碱基排列顺 序。 3DNA 分子中碱基计算常用规律 规律 1：互补的两个碱基数量相等，即AT，CG。 规律 2：任意两个不互补的碱基和占总碱基数的50%，即嘌呤之和 嘧啶之和总碱基数50%，AGTCACTG(A TCG)50%，AG TC AC TG1。 规律 3：一条链中互补碱基的和等于另一条链中这两个碱基的和， 即 A1T1A2T2，G1C1G2C2(1、2 分别代表 DNA 分子的 两条链，下同 )。 规律 4：一条链中互补的两碱基占该单链碱基数
5、的比例等于DNA 分子两条链中这两种碱基占总碱基数的比例，即 A1T1 A1T1G1C1 A2T2 A2T2G2C2 AT ATGC ， G1C1 A1T1G1C1 G2C2 A2T2G2C2 GC ATGC。 规律 5：一条链中两不互补碱基之和的比值，与另一条链中该比值 互为倒数，即若一条链中 A1G1 T1C1 (或 A1C1 T1G1)K，则另一条链中 A2G2 T2C2 (或 A2C2 T2G2) 1 K 。 易错警示有关水解产物、氢键及碱基计算的易错点 (1)水解产物及氢键数目计算 DNA 水解产物：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。 氢键数目计算：
6、若碱基对为n，则氢键数为2n3n；若已知A 有 m个，则氢键数为 3nm。 (2)碱基计算 不同生物的 DNA 分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即(A T)/(CG)的值不同。该比值体现了不同生物DNA 分子的特异 性。 若已知 A 占双链的比例 c%，则 A1/单链的比例无法确定，但 最大值可求出为2c%，最小值为 0。 1一个 DNA 分子的 链上，腺嘌呤是鸟嘌呤的1.4 倍，两者之和占 DNA 分子碱基总数的 24%。在这个 DNA 分子的 链上，胸腺嘧 啶与腺嘌呤之和占该链碱基数目的56%。下面为 链的某一片段 结构图，有关叙述不正确的是() A能构成一个完整核苷酸的是图中的a和
7、b B各核苷酸之间是通过化学键连接起来的 CDNA 连接酶可连接断裂的化学键 D链上胞嘧啶的数目占该链碱基数目的24% 答案A 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， 只有 a 才能构成一 个完善的核苷酸；核苷酸分子通过磷酸二酯键连接组成核苷酸链， DNA 连接酶可连接断裂的磷酸二酯键。若设DNA 中碱基总数是 100 个， 则 链上 A 和 G 的总个数是 24 个， A 个数是 G 的 1.4倍， 所以 链上 A 个数是 14 个，G 个数是 10 个。链上 T 和 A 占该 链碱基数目的 56%，故 A、T 的总数为 56%5
8、028(个)，故 链 上 A 和 T 的总数是 28 个，由于该链上G 的数目是 10 个，所以 链上 C 的个数为50281012(个)，故 链上 C 的含量是 12 50100%24%。 2下图为真核细胞内某基因(15N 标记)的结构示意图，该基因全部碱 基中 A 占 20%。下列说法正确的是 () A该基因一定存在于细胞核内的染色体DNA 上 B该基因的一条核苷酸链中(CG)/(AT)为 32 CDNA 解旋酶只作用于部位，限制性核酸内切酶只作用于 部位 D将该基因置于 14N 培养液中复制 3 次后，含15N 的 DNA 分子 占 1/8 答案B 解析真核细胞中的 DNA 主要存在于细
9、胞核内的染色体中，少量 存在于线粒体、叶绿体中。由双链DNA 中 A(腺嘌呤)占 20%，且 DNA 中 AT、CG 可知， CG100%(AT)60%，故该 基因中 (CG)/(AT)32该基因一条核苷酸链中(CG)/(A T)。DNA 解旋酶破坏的是碱基对之间的氢键(即)，而限制性核 酸内切酶以及DNA 连接酶作用于DNA 分子中磷酸与脱氧核糖之 间的共价键。 15N 标记的 DNA 在14N 培养液中培养，复制 3 次后， 含 15N 的 DNA 占 2/231/4。 1DNA 结构中化学键的形成与断裂 (1)氢键：配对的碱基间形成碱基对，通过氢键相连，可用 DNA 解旋酶断 裂，也可用
10、高温断裂。 (2)磷酸二酯键： 连接磷酸和相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖的 化学键，可用 限制酶切断，可用DNA 连接酶或 DNA 聚合酶连接。 2DNA 分子中有关碱基比例的计算试题的解题步骤 (1)搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA 分子 碱基的比例， 还是占 DNA 分子一条链上碱基的比例。 (2)画一个 DNA 分子模式图， 并在图中标出已知和所求的 碱基。 (3)根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。 考点二探究 DNA 分子的复制和相关计算 1DNA 复制方式的探究 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
11、验证。 根据下 面实验过程，回答相关问题。 (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 (如图) (5)实验预期：离心后应出现3 条 DNA 带(如上图)。(根据标记情 况作答 ) 重带 (密度最大 )：15N 标记的亲代双链 DNA 。 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。 轻带 (密度最小 )：两条链都为 14N 标记的子代双链 DNA。 (6)实验结果：与预期相符。 2DNA 分子复制中的相关计算 (1)某 DNA 分子中含某种碱基a 个，则复
12、制 n 次需要含该碱基的脱 氧核苷酸数为 a(2n1)；第 n 次复制，需要含该碱基的脱氧核苷 酸数为 a2n 1。 (2)若以被同位素标记的DNA 分子的两条链为模板，复制n 次后， 标记的 DNA 分子占 2/2n，标记的 DNA 单链占所有单链的1/2 n；若 用同位素标记原料，则复制n 次后，标记的 DNA 分子占 100%， 标记的单链占 11/2n。 易错警示关于 DNA 复制的 2 个易错点 (1)在做DNA 分子复制的计算题时，应看准是“含”还是 “只 含”，是“DNA 分子数 ”还是“链数”。 (2)在分析细胞分裂问题时，常以染色体或DNA 分子为研究对象， 而在分析 DNA
13、 分子复制问题时，一定要从DNA 分子两条单链的 角度考虑， 所以复制后的一条染色体上的两个DNA 分子中都含有 原来的单链。 3如图为 DNA 复制的图解，请据图回答下列问题： (1)DNA 复制发生在。 (2)过程称为。 (3)中的子链是。 (4)过程必须遵循原则。 (5)子代 DNA 分子中只有一条链来自亲代DNA 分 子 ， 由 此 说 明DNA复 制 具 有 的特点。 (6)用 15N 标记含有 100个碱基对的 DNA 分子， 其中有胞嘧啶 60 个， 若该 DNA 分子在 14N 的培 养基中连续复制四次，则结果不可能是 () A含有 15N 的 DNA 分子占 1/8 B含有
14、14N 的 DNA 分子占 7/8 C复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600 个 D共产生 16 个 DNA 分子 (7)具有 N 个碱基对的一个DNA 分子片段中，含有m 个腺嘌呤 脱氧核苷酸。 该片段完成 n 次复制需要个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。 该片段完成第n 次复制需要个游离的胞嘧啶脱氧核苷 酸。 A(2n1)(Nm) B2n 1(Nm) C2n 1(N/2m) D2n(N/2m) (8)若用 32P标记了玉米体细胞 (含 20 条染色体 )的 DNA 分子双链。 再将这些细胞转入不含 32P的培养基中培养， 在第二次细胞分裂的 中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被 32P标记的
15、染色体条 数分别是() A中期 20 和 20、后期 40 和 20 B中期 20 和 10、后期 40 和 20 C中期 20 和 20、后期 40 和 10 D中期 20 和 10、后期 40 和 10 答案(1)有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期(2)解旋 (3)、 (4)碱基互补配对(5)半保留复制(6)B(7)AB (8)A 解析DNA 的复制方式为半保留复制，子代DNA 分子中有一条 母链和一条与母链互补的子链。(6)由于 DNA 的复制是半保留复 制，经过四次复制形成的16 个 DNA 分子中，有 2 个 DNA 分子的 一条链上含有 15N，另一条链上含有14N，其余 14
16、个 DNA 分子的 两条链上全部含有 14N。该 DNA 分子中含有胞嘧啶 60 个，由此计 算出含有鸟嘌呤60 个，腺嘌呤和胸腺嘧啶各有40 个，复制四次需 要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40(161)600(个)，选项 A、C、 D 正确，B 错误。(7)根据题意，该 DNA 分子片段含有胞嘧啶脱氧 核苷酸的个数为 (2N2m)/2Nm。该片段完成 n 次复制，共 产生 DNA 分子片段数为 2n个，新增 DNA 分子片段 (2n1)个。故 其完成 n 次复制需要的游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为(2n1)(N m)个，选 A。该片段完成第n1 次复制时共产生DNA 分子片 段 2n 1 个，若再完成一次复制 (也就是第 n 次复制 )，新增 DNA 分 子片段数为2n 1 个，故其完成第n 次复制需要的游离的胞嘧啶脱 氧核苷酸数为2n 1(Nm)个，选 B。(8)玉米体细胞有丝分裂中期 和后期细胞中染色体的数量分别为20 和 40，DNA 分子的数量分 别为 40 和 40。DNA 分子的复制具有半保留
