1、第2讲 DNA分子的结构和复制,-2-,自主梳理,核心突破,考向感悟,DNA分子的结构 DNA分子的结构(填一填),脱氧核 苷酸,A、G、C、T,反向平行,脱氧核糖,磷酸,碱基,氢键,碱基互补配对原则,-3-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(1)组成DNA的基本单位是脱氧核苷酸。( ) (2)DNA的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。( ) (3)每个DNA分子中碱基数=磷酸数=脱氧核糖数。 ( ) (4)双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数。( ) (5)DNA分子一条链上相邻的两个碱基通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”间接相连。( ) (6)DNA分子一条链中A+T所占比例等于与此链的互补链中A
2、+T所占比例。( ) (7)含有G、C碱基对比较多的DNA分子对热比较稳定。( ),-4-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(8)嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定。( ) (9)DNA分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基是通过氢键连接的。( ) (10)磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA分子的基本骨架。( ) (11)富兰克琳和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也做出了巨大的贡献。( ),-5-,自主梳理,核心突破,考向感悟,1.DNA分子结构模式图信息解读,-6-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(1)每个DNA片段中,游离的磷酸基团有2个。 (2) 之间的数量关系为111
3、。 (3) 之间为磷酸二酯键,用限制性核酸内切酶处理可切断,用DNA连接酶处理可连接。,(4)两条链上碱基对之间的化学键为氢键,用解旋酶处理可断裂,加热处理也可断裂。 (5)除了3末端外,每个脱氧核糖连接着2个磷酸,分别与3号、5号碳原子相连接。 (6)若碱基对数为n,则氢键数为2n3n,若已知A有m个,则氢键数为3n-m。,-7-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.DNA分子特性 (1)稳定性:磷酸和脱氧核糖交替连接,排列在外侧构成基本骨架。 (2)多样性:碱基对多种多样的排列顺序。 (3)特异性:每种DNA分子都有特定的碱基对排列顺序,代表了特定的遗传信息。 知识拓展(1)脱氧核苷酸聚合形
4、成长链的过程中产生水,即脱氧核苷酸DNA+H2O。,(2)DNA分子结构可简记为5种元素、4种碱基(A、T、C、G)、3种小分子、2条长链、1个双螺旋。 (3)DNA分子中,脱氧核苷酸数脱氧核糖数磷酸数含氮碱基数=1111。 (4)DNA分子彻底水解时得到的产物是脱氧核苷酸的基本组分,即脱氧核糖、磷酸、含氮碱基。,-8-,自主梳理,核心突破,考向感悟,考向1 DNA分子的结构 1.(2018山东淄博万杰朝阳学校高三月考)下列关于双链DNA分子结构的叙述,正确的是( ) A.某DNA分子含有500个碱基,可能的排列方式有4500种 B.若质粒含有2 000个碱基,则该分子同时含有2个游离的磷酸基
5、团 C.某DNA分子内胞嘧啶占25%,则每条单链上的胞嘧啶占25%50% D.某DNA分子上有胸腺嘧啶312个,占总碱基比例为26%,则该DNA分子上有鸟嘌呤288个,答案,解析,-9-,自主梳理,核心突破,考向感悟,考向2 DNA分子中各碱基的比例 2.某研究小组测定了多个不同双链DNA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( ),答案,解析,-10-,自主梳理,核心突破,考向感悟,3.(2017海南)DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA分子中(A+T)/(G+C)与(A
6、+C)/(G+T)两个比值的叙述,正确的是( ) A.碱基序列不同的双链DNA分子,后一比值不同 B.前一个比值越大,双链DNA分子的稳定性越高 C.当两个比值相同时,可判断这个DNA分子是双链 D.经半保留复制得到的DNA分子,后一比值等于1,答案,解析,-11-,自主梳理,核心突破,考向感悟,DNA分子的复制,-12-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.DNA分子复制的过程,-13-,自主梳理,核心突破,考向感悟,-14-,自主梳理,核心突破,考向感悟,(1)DNA的自我复制有氢键的断裂。( ) (2)DNA分子复制是从多起点同时开始的。( )(3)真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶和能
7、量。 ( ) (4)DNA复制时需使用解旋酶将DNA解旋成两条单链后再复制。( )(5)在一个细胞周期中,DNA复制过程中的解旋发生在两条DNA母链之间。( ) (6)DNA复制就是基因表达的过程。( ),提示:DNA复制的多个起点并不是同时开始复制的。,提示:DNA复制是边解旋边复制。,提示:基因表达的过程指的是转录和翻译。,-15-,自主梳理,核心突破,考向感悟,1.研究DNA复制的常用方法 同位素标记法和离心法。常标记3H、15N,通过离心在试管中形成不同位置的DNA条带。,-16-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.DNA复制的过程及意义 (1)列表阐释要点,-17-,自主梳理,核心突
8、破,考向感悟,(2)图形整合,-18-,自主梳理,核心突破,考向感悟,错混辨析(1)子代DNA分子中模板链与另一DNA分子中新合成的子链碱基序列完全相同。 (2)影响细胞呼吸(ATP供给)的所有因素都可能影响DNA复制。 (3)DNA复制在体外也可进行,即PCR扩增技术,除满足上述条件外(不需解旋酶),还应注意温度、pH的控制及引物的加入。,-19-,自主梳理,核心突破,考向感悟,考向1 DNA分子复制的过程 1.(2018年6月浙江)某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动,结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl,a、b、c表示离心管编号,条带表示大肠杆
9、菌的DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是( ),A.本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术 B.a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的 C.b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是15N-14N -DNA D.实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制,答案,解析,-20-,自主梳理,核心突破,考向感悟,2.下图为真核细胞DNA复制过程的模式图,据图分析,下列相关叙述错误的是( )A.由图示得知,DNA分子复制的方式是半保留复制 B.解旋酶能使DNA双链解开,但需要消耗ATP C.子代DNA分子的两条链是反向平行排列的 D.DNA在复制过程中是先进行
10、解旋,后半保留复制,答案,解析,3.(2016全国理综)某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间,使DNA双链不能解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质,下列相关叙述错误的是 ( ) A.随后细胞中的DNA复制发生障碍 B.随后细胞中的RNA转录发生障碍 C.该物质可将细胞周期阻断在分裂中期 D.可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用,-21-,自主梳理,核心突破,考向感悟,答案,解析,-22-,自主梳理,核心突破,考向感悟,考向2 DNA分子复制的相关计算 4.研究人员将一种真核细胞在含有15NH4Cl的培养液中培养后,将获得15N/15N-DNA的细胞,再转移到含有14NH4Cl
11、的普通培养基中培养,8 h后提取DNA进行分析,得出含有15N/14N-DNA的比例为1/16,则理论上该细胞的细胞周期是( ) A.2 h B.4 h C.1 h D.1.6 h,答案,解析,-23-,自主梳理,核心突破,考向感悟,5.(2016全国理综)在有关DNA分子的研究中,常用32P来标记DNA分子。用、和表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A-PPP或dA-PPP)。回答下列问题。 (1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上,同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上,那么带有32P的磷酸基团应在ATP的 (填“”“”或“”)位上。
12、 (2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料,将32P 标记到新合成的DNA分子上,则带有32P的磷酸基团应在dATP的 (填“”“”或“”)位上。 (3)将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记,并使其感染大肠杆菌,在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放,则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n,原因是 。,-24-,自主梳理,核心突破,考向感悟,答案:(1) (2) (3)一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后,标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中,因此在得到的n个噬菌体中只有
13、2个带有标记 解析:(1)ATP 水解时,远离腺苷的高能磷酸键断裂提供能量。ATP水解变为ADP时,要把其中的32P标记到DNA末端上,那么带有32P的磷酸基团应在ATP的位上。(2)若用带有32P 标记的dATP作为DNA生物合成的原料,dATP要断裂两个高能磷酸键才变为脱氧核苷酸。所以要将32P标记到新合成的DNA分子上,则带有32P的磷酸基团应在dATP的位上。(3)DNA分子的复制方式为半保留复制。一个噬菌体DNA分子用32P标记后,在不含32P的大肠杆菌中培养,不管复制多少代,复制形成的n个DNA分子中只有两个DNA分子含32P,所以含有32P的噬菌体所占比例为2/n。,-25-,一
14、、DNA分子的结构与复制的相关计算 1.DNA中碱基互补配对原则的有关计算 解题时先画出简图,根据碱基互补配对原则推知规律。规律1:在双链DNA分子中,互补碱基两两相等,A=T,C=G, A+G=C+T,即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。 规律2:在双链DNA分子中,互补的两碱基之和(如A+T或C+G)占全部碱基的比例等于其任何一条单链中这两种碱基之和占该单链中碱基数的比例。(单双链转化公式),-26-,规律7: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。,规律3:DNA分子一条链中(A+G)/(C+T)的比值的倒数等于互补链中该比值,在整个DNA分
15、子中该比值等于1。(不配对的碱基之和的比值在两条单链中互为倒数) 规律4:DNA分子一条链中(A+T)/(C+G)的比值等于其互补链和整个DNA分子中该比值。(配对的碱基之和的比值在两条单链和双链中都相等) 规律5: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)/(C+G)的比值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。,-27-,应用体验1某双链DNA分子中,鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的比例为a,其中一条链上鸟嘌呤占该链全部碱基的比例为b,则互补链中鸟嘌呤占整个DNA分子碱基的比例为( ) A.a/2-b/2 B.a-b C.(a-b)/(1-a) D.b-a/2,答
16、案,解析,-28-,2.DNA复制的有关计算 DNA复制n次(注:x代表某碱基在DNA中的个数,n代表复制次数),图示如下:,-29-,(3)复制n次需要的某种碱基数:x(2n-1) (4)第n次复制需要的某种碱基数:(2n-2n-1)x=2n-1x,-30-,应用体验2假设用32P、35S分别标记了一个噬菌体中的DNA和蛋白质,其中DNA由5 000个碱基对组成,腺嘌呤占全部碱基的30%。用这个噬菌体侵染不含标记的大肠杆菌,共释放出50个子代噬菌体。下列叙述正确的是( ) A.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等 B.子代噬菌体中可以同时含有32P、35S C.该过程需要105个鸟嘌呤脱氧核苷酸 D.含32P与不含32P的子代噬菌体的比例为124,答案,解析,-31-,二、细胞分裂与DNA复制 1.细胞分裂过程中先进行DNA复制。 2.DNA复制的方式:半保留复制。 3.图示辨析,-32-,-33-,应用体验3将一个含24条染色体的体细胞在体外环境中培养,该细胞经有丝分裂共形成8个细胞,这8个细胞中来自亲本细胞的脱氧核苷酸链与新合成的脱氧核苷酸链的比为( ) A.18 B.17 C.16 D.15,答案,解析,
