DNA分子结构与复制

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1、DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段一、DNA分子的结构1. DNA分子的化学组成(1) 基本组成元素：C、H、0、N、P。(2) 基本单位2. DNA分子的结构(1) 主要特点 两条脱氧核苷酸长链反向平行盘旋而成。 脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧，构成基本骨 架；碱基排列在侧。 两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，即：，A=T 或T=A 亠遵循碱基互补配对原则G三C或C三G .(2) 空间结构：规则的双螺旋结构。(3) 要点分析 DNA分子中之间的数量比为1：1：1。 使碱基对中氢键打开的方法有：用解旋酶断裂，加热断裂。 除DNA末端的两个脱氧核糖外，其余每个脱氧核糖连接

2、着2个磷酸。每个DNA片段中，游离的磷酸基 团有2个。 在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T通过“一脱氧核糖一磷酸一脱氧核糖一”相连接。 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。 DNA初步水解产物是脫氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。3. DNA分子的特性(1) 相对稳定性：DNA分子中磷酸和脱氧核糖交替连接的方式不变：两条链间碱基互补配对的方式不变。(2) 多样性：不同的DNA分子中脱氧核苷酸的数目不同，排列顺序多种多样。若某DNA分子中有n个碱 基对，则排列顺序有4n种。(3) 特异性：每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的碱基对排列顺

3、序，代表了特定的遗传信息。4. DNA碱基互补配对原则的有关计算规律1：互补的两个碱基数量相等，即A=T, C=G。规律2：任意两个不互补的碱基和占总碱基的50%。规律3： 一条链中互补碱基的和等于另一条链中这两种碱基的和。A +t规律4：若一条链中，A+T1+C1+G=n,1111A +T则另一条链中A +t +c +G2 2 2 222n，A+T1+A+T+C+G=n。1 + 2(V )(X )(X )(V )A +GA +G 1 A+G规律5：若一条链中亍罚二人，则另一条链中t+k， c+t 1 + 2=1。1 1 2 2 1+2提升训练1. 判断下列有关DNA分子结构的叙述：(1) D

4、NA分子由4种脱氧核苷酸组成(2) DNA单链上相邻碱基以氢键连接(3) 碱基与磷酸基相连接(4) 磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链基本骨架(5) DNA分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的(V )(6) 双链DNA分子中嘌吟数等于嘧啶数(V )(7) 分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同(X )(8) 沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法(V )(9) DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸基和一个含氮碱基(X )(10) 嘌吟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(V )2. 如图为DNA分子结构示意图

5、，对该图的正确的描述是(双选)()A. 和相间排列，构成了 DNA分子的基本骨架B. 的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸C. DNA聚合酶用于的形成D. DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息答案AD3. 20世纪50年代初，有人对多种生物DNA做了碱基定量分析，发现(A+T)/(C+G)的比值如下表。结合所学知识，你认为能得出的结论是()DNA来源大肠杆菌小麦鼠猪肝猪胸腺猪脾(A+T)/ (C+G)1.011.211.211.431.431.43A. 猪的DNA结构比大肠杆菌的DNA结构更稳定一些B. 小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息相同C. 小麦DNA中(A+T)的数量是鼠DNA中(C+G)

6、数量的1.21倍D. 同一生物不同组织的DNA碱基组成相同答案 D4. 在一个DNA分子中，碱基总数为a, A碱基数为b,则下列有关数目正确的是() 脱氧核苷酸数=脱氧核糖数=磷酸数=碱基数=a A=T=b G=C=(a-2b)/2A+G=C+TA. 仅正确B.仅正确C.仅正确D.答案 D二、DNA分子的复制(一) 基本知识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。模板：解旋后两条母链J原料：细胞中游离的4种脱氧核苷酸3. 条件能量：ATPI酶：解旋酶、DNA聚合酶等4. 过程：DNA酶两条母链D聚缽形成子链一新DNA分子。5方式：半

7、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，从而保持了遗传信息的连续性。(二) 真核生物染色体上DNA分子复制过程：1. 图中DNA复制的场所是细胞核。2图中DNA分子复制是从多个起点开始的，但不同时开 始，复制开始时间右边最早。3图中DNA分子复制的特点有：边解旋边复制、多起点 复制、双向复制、半保留复制。4.图中DNA复制需要的酶有解旋酶和DNA聚合酶。5真核生物的这种复制方式的意义是：提高了复制速率。(三) DNA复制的有关计算1. 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。亲代 含有亲代链的DN

8、A分子数为2个。 不含亲代链的DNA分子数为厶一2个。I【I 含子代链的DNA有2n个。.:叫(2) 子代脱氧核苷酸链数为条。 亲代脱氧核苷酸链数为2条。1 fl 新合成的脱氧核苷酸链数为2n+1 2条。2. 消耗的脱氧核苷酸数 若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m(厶一1)个。 第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m2n-i个。提升训练2. 已知某双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%,其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%,贝9在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的()A. 34%和 16%B. 34%和 18%C. 16

9、%和 34%D. 32%和 18%答案 A3. 某DNA分子含m对碱基，其中腺嘌吟有A个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述中，错误的是()A. 在第一次复制时，需要(mA)个B.在第二次复制时，需要2(mA)个C.在第n次复制时，需要2n-i (mA)个D.在n次复制过程中，总共需要2n (mA)个答案 D4假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌吟占全部碱基的20%。用这个 噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是()A. 该过程至少需要3X105个鸟嘌吟脱氧核苷酸B.噬菌体增殖需要细菌提供模板

10、、原料和酶等C.含32P与只含3屮的子代噬菌体的比例为1：49 D.该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变三、1.2.答案C基因是有遗传效应的DNA片段基因、DNA和染色体的关系:架色体是DNA 的主塑载体每牛DN也分子含有许名个基因:足遗传物质的结构和功能单位毎条染色休上含有个或两士DNA分于是主要的遗传物质基因是冇遗传效应的DNA片段荃因在染色牡匚匕呈线性排列基因的腕氧核|曲轨心矗腋| 代表遗传信息 基因的基本功能包括：遗传信息的传递；遗传信息的表达。提升训练：1.观察下面图一、图二，回答相关容:(1)据图一分析得出基因与染色体的关系是：基因在染色体上呈线性排列。染色体由DNA和蛋白质构

11、成，一个DNA上有许多个基因,构成基因的碱基数小于(填“大于”或“小于”或“等于”)DNA分子的碱基总数。基因的本质是有遗传效应的DNA片段。遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中。,儿基因2,染色悴图口眼 红卞石陋(2)将代表下列结构的字母填入图二中的相应横线上a.染色体b. DNA c.基因d.脱氧核苷酸c.2科学研究发现，小鼠体HMIGIC基因与肥胖直接相关。具有HMIGIC基因缺陷的实验小鼠与作为对照的正常 小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组小鼠变得十分肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的实验小鼠体重仍然保持正常，说明 ()A. 基因在DNA 上 B.基因在染色体上C.基因具有

12、遗传效应D. DNA具有遗传效应答案 C()3. 如图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图，从中得到的正确结论是A. R基因中与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸基和一个碱基B. R、S、N、0互为非等位基因C. 果蝇的每个基因是由成百上千个核糖核苷酸组成的D. 每个基因中有一个碱基对的替换，都会引起生物性状的改变答案 B四、知识回顾总结总结：提能训练1. 下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是（）A. 基因一定位于染色体上B. 基因在染色体上呈线性排列C. 四种脱氧核苷酸的数目和排列顺序决定了基因的多样性和特异性D. 一条染色体上含有1个或2个DNA分子答案 A2. 下列关

13、于DNA复制的叙述，正确的是（）A. DNA复制时，严格遵循AU、CG的碱基互补配对原则B. DNA复制时，两条脱氧核苷酸链均可作为模板C. DNA分子全部解旋后才开始进行DNA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答案 B3. 某DNA分子中含腺嘌吟200个，复制数次后，消耗了周围环境中的腺嘌吟脱氧核苷酸3 000个，该DNA复制了()A.三次B.四次C.五次D.六次答案 B4.有关真核细胞DNA分子的复制，下列叙述正确的是()A. 复制过程中先是全部解旋，再半保留复制B. 复制过程中不需要消耗ATPC. DNA聚合酶催化两个游离的脱氧核苷酸之间的连接D. 复制后产生的两

14、个子代DNA分子共含有4个游离的磷酸基团答案 D5.6.DNA熔解温度（T ）是使DNA双螺旋结构解开一半时所需要的温度，不同种类DNA的T值不同。如图表示mmmA. 一般地说，DNA分子的T值与G+C含量呈正相关mB. T值相同的DNA分子中G+C的数量有可能不同mC. 维持DNA双螺旋结构的主要化学键有磷酸二酯键和氢键W 70 旳 0DNA分子中G+C含量（占全部碱基的比例）与T的关系。下列有关叙述，不正确的是（）100 80D. DNA分子中G与C之间的氢键总数比A与T之间多 答案D 细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，细菌DNA的含氮碱基皆含有15N,然后再将其移入含述的培养基中培养，

15、抽取亲代及子代的DNA，离心分离，如图为可能的结果，下列叙述错误的是（）A.子一代DNA应为B.子二代DNA应为C.子三代DNA应为D.亲代的DNA应为答案 C7.科学家用啸标记的NHCl培养液来培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖两代，然后收集并提取DNA，再将提4取的DNA进行密度梯度离心。离心后试管中DNA的位置是（）A.全部位于下层B. 一半居中，一半位于上层C.全部居中D. 一半居中，一半位于下层答案 D8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

16、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答案 B9. 双脱氧核苷酸常用于DNA测序，其结构与脱氧核苷酸相似，能参与DNA的合成，且遵循碱基互补配对原贝y。DNA合成时，在DNA聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终止；若连接上的是脱 氧核苷酸，子链延伸继续。在人工合成体系中，有适量的序列为GTACATACATG的单链模板、胸腺嘧啶双 脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸。贝以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有 ()A. 2种B. 3种C. 4种D. 5种答案 D解析 根据题意，在合成子链时，胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核

17、苷酸在与腺嘌呤脱氧核苷酸 配对时存在竞争关系，当胸腺嘧啶双脱氧核苷酸与腺嘌呤脱氧核苷酸配对时，子链延伸终止，不再继续 合成子链。因此，子链的合成可能会在碱基A的位点终止，所以会形成含有3个、5个、7个、9个和 11个(只有胸腺嘧啶脱氧核苷酸与腺嘌呤脱氧核苷酸配对)共5种不同长度的子链。三、非选择题10. 下图是某DNA分子的局部结构示意图，请据图回答下列问题。(1) 写出图中序号代表的结构的中文名称：，。(2) 图中DNA片段中碱基对有对，该DNA分子应有个游离的磷酸基团。(3) 从主链上看，两条单链方向，从碱基关系看，两条单链。(4) 如果将14N标记的细胞培养在15N标记的脱氧核苷酸的培养

18、液中，此图所示的(填图中序号)中可测到呱。若细胞在该培养液中分裂四次，该DNA分子也复制四次，则得到的子代DNA分子中含14N的DNA分子和含咽的DNA分子的比例为(5) 若该DNA分子共有a个碱基，其中腺嘌吟有m个，则该DNA分子复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧 核苷酸数为个。答案 (1)胞嘧啶 脱氧核糖 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 一条脱氧核苷酸链的片段 (2)4 2 (3)反向平 行互补配对(4)1：8(5)15(a/2m)11.科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实 验，实验容及结果见下表。组别1组2组3组4组培养液中唯一氮源14NH Cl4

19、15NH Cl414NH Cl414NH Cl4繁殖代数多代多代一代两代培养产物ABB的子I代B的子II代操作提取DNA并离心离心结果仅为轻带(14N/14N)仅为重带(15N/15N)仅为中带(15N/14N)1/2 轻带(14N/14N)1/2 中带(15N/14N)请分析并回答：(1) 要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B,必须经过代培养，且培养液中的是唯一氮源。(2) 综合分析本实验的DNA离心结果，第组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第组和第组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是。(3) 分析讨论： 若子I代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“

20、重带” DNA来自于，据此可判断DNA分子的复制方式不是复制。 若将子I代DNA双链分开后再离心，其结果(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。 若在同等条件下将子II代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置，放射性强度发生变化的是带。 若某次实验的结果中，子I代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为。答案多15NHC1 (2)312半保留复制(3 )B半保留不能没有变化轻呱4(;-A-AcA吩-T c-r rG-Tc.-帖15.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。(

21、3) 中的子链是。-C G-Ta,a,A-T-T-A-Ga,C=-T-A.-T “ A-DNA的-A- T-复制-A!-CTI II 1E1 IV(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. 含有咽的DNA分子占1/8B. 含有頑的DNA分子占7/8C. 复制过程中需游离的腺嘌吟脱氧核苷酸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个腺嘌吟脱氧核苷

22、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。B.2n1（Nm）A.（2n1）（Nm）C.2n1(N/2m)D.2n(N/2m)(8) 若用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA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20C.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)II、III (4)碱基互补配对(5)半 保留复制B (7)A B (8)A