必修二：3-2-DNA分子的結(jié)構(gòu)、復(fù)制與基因

1．(2010·山東理綜，7)蠶豆根尖細(xì)胞在含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷培養(yǎng)基中完成一個細(xì)胞周期，然后在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至中期，其染色體的放射性標(biāo)記分布情況是 (

)A．每條染色體的兩條單體都被標(biāo)記B．每條染色體中都只有一條單體被標(biāo)記C．只有半數(shù)的染色體中一條單體被標(biāo)記D．每條染色體的兩條單體都不被標(biāo)記答案

B解析

本題考查了有絲分裂的過程及特點(diǎn)。遺傳物質(zhì)的復(fù)制是半保留復(fù)制，蠶豆根尖在3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸中培養(yǎng)一個周期后，每條染色體都被標(biāo)記，但標(biāo)記的只是其中一條鏈，再放在不含放射性的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在中期時，一條染色體包含兩條染色單體，一半染色單體被標(biāo)記(含有標(biāo)記鏈)，一半完全不被標(biāo)記。2．(2010·福建理綜，2)下列有關(guān)造血干細(xì)胞中物質(zhì)運(yùn)輸?shù)耐緩?，可能存在的?

)A．吸收的葡萄糖：細(xì)胞膜→細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)→線粒體B．合成的細(xì)胞膜蛋白：高爾基體→核糖體→細(xì)胞膜C．轉(zhuǎn)錄的mRNA：細(xì)胞核→細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)→高爾基體D．合成的DNA聚合酶：核糖體→細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)→細(xì)胞核答案

D解析

本題主要考查細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)耐緩脚c方式以及細(xì)胞器、細(xì)胞核等方面的知識。在選項A中葡萄糖不能直接進(jìn)入線粒體，因為線粒體的氧化底物是丙酮酸，而葡萄糖只能在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中先酵解生成丙酮酸，才能繼續(xù)進(jìn)行氧化分解，因此A錯誤；B選項中的順序是錯誤的，應(yīng)是核糖體→高爾基體→細(xì)胞膜，故B也錯誤；C選項中mRNA在細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄，由核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，與核糖體結(jié)合，進(jìn)行翻譯過程，而不是高爾基體；合成的DNA聚合酶的去路：核糖體→細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)→細(xì)胞核，參與DNA復(fù)制，故D正確。3．(2010·上海高考，4)細(xì)胞內(nèi)某一DNA片段中有30%的堿基為A，則該片段中(

)A．G的含量為30%B．U的含量為30%C．嘌呤含量為50%D．嘧啶含量為40%答案

C解析

因在DNA雙鏈間只有A＝T和G＝C堿基對，故A＝T＝30%，G＝C＝20%，A＋G＝50%，T＋G＝50%。自主梳理一、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建1．構(gòu)建模型時對DNA分子的認(rèn)識(1)DNA分子是以4種

為單位連接而成的長鏈，這4種脫氧核苷酸分別含有

四種堿基；(2)在DNA分子中，

的量總是等于胸腺嘧啶(T)的量，

的量總是等于胞嘧啶(C)的量。脫氧核苷酸A、T、C、G腺嘌呤(A)鳥嘌呤(G)2．模型建立1953年，由美國生物學(xué)家

和英國物理學(xué)家

建立。二、DNA分子的結(jié)構(gòu)1．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)由兩條脫氧核苷酸鏈

盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)；(2)

和

交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；沃森克里克反向平行脫氧核糖磷酸(3)兩條鏈上的堿基通過

連接成

，排列在內(nèi)側(cè)。2．堿基互補(bǔ)配對原則在DNA分子中，A(腺嘌呤)一定與

配對，G(鳥嘌呤)一定與

配對。即堿基配對方式A＝T、G＝C。[互動探究]

DNA分子結(jié)構(gòu)上有什么特性？[提示]

穩(wěn)定性、特異性、多樣性。氫鍵堿基對T(胸腺嘧啶)C(胞啶嘧)要點(diǎn)歸納一、DNA分子的結(jié)構(gòu)1．有關(guān)DNA分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)2．關(guān)于平面結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)(雙螺旋結(jié)構(gòu))特點(diǎn)：(1)兩條鏈反向平行；(2)脫氧核糖與磷酸交替排列在外側(cè)；(3)兩條長鏈的堿基之間靠氫鍵連接成堿基對，堿基對的形成遵循堿基互補(bǔ)配對原則。3．DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)穩(wěn)定性：使DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素取決于：①堿基對間的氫鍵；②疏水作用(或堿基的堆積力)；疏水的堿基彼此堆積，避開了水相，一般認(rèn)為后者對雙螺旋的穩(wěn)定性貢獻(xiàn)最大。(2)多樣性：堿基對(或脫氧核苷酸對)排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA的多樣性→遺傳信息的多樣性→生物多樣性。(3)特異性：每個DNA分子堿基對的排列順序是特定的，構(gòu)成了每個DNA分子的特異性→遺傳信息的特異性→生物的特異性。二、堿基互補(bǔ)配對原則及其推論1．原則：A—T，T—A；G—C，C—G。圖示為：2．推論：在一個DNA分子中(1)腺嘌呤與胸腺嘧啶相等，鳥嘌呤與胞嘧啶相等，即A＝T，G＝C。(2)嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù)相等，即A＋G＝T＋C。(4)互補(bǔ)配對堿基之和所占比例“三不變”，即在一條鏈中互補(bǔ)配對堿基之和占該鏈堿基的比例，等于其在互補(bǔ)鏈中的比例，也等于在整個DNA分子中所占比例及在mRNA中所占比例。感悟拓展1．以上原則及推論僅適用于雙鏈DNA分子的堿基計算，不適用于單鏈DNA分子的堿基計算。2．應(yīng)用上述推論，還可以解決轉(zhuǎn)錄時mRNA中相關(guān)堿基數(shù)目和比例的計算等問題。典例導(dǎo)悟1(上海高考)組成DNA結(jié)構(gòu)的基本成分是(

)①核糖②脫氧核糖③磷酸④腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶⑤胸腺嘧啶⑥尿嘧啶A．①③④⑤ B．①②④⑥C．②③④⑤ D．②③④⑥解析

組成DNA的基本單位是脫氧核苷酸。脫氧核苷酸是由磷酸、脫氧核糖和堿基(腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶)組成，核糖及尿嘧啶則是組成RNA的成分。答案

C有一對氫鍵連接的脫氧核苷酸，已查明它的結(jié)構(gòu)中有一個腺嘌呤，則它的其他組成成分應(yīng)是(

)A．三個磷酸、三個脫氧核糖和一個胸腺嘧啶B．兩個磷酸、兩個脫氧核糖和一個胞嘧啶C．兩個磷酸、兩個脫氧核糖和一個胸腺嘧啶D．兩個磷酸、兩個脫氧核糖和一個尿嘧啶答案

C解析

一個脫氧核苷酸是一由分子磷酸、一分子脫氧核糖和一分子含氮堿基組成，因為組成脫氧核苷酸的含氮堿基只有A、T、C、G四種，所以只有四種脫氧核苷酸。又依據(jù)題中“有一對氫鍵連接的脫氧核苷酸”，則必定形成堿基對，按照堿基互補(bǔ)配對原則，與腺嘌呤配對的一定為胸腺嘧啶，而其他成分相同。自主梳理關(guān)于DNA復(fù)制(1)概念：

(2)場所：

(3)時間：

和

(4)條件：

以親代DNA分子為模板合成子代DNA分子的過程細(xì)胞核有絲分裂間期減數(shù)第一次分裂間期模板、原料、酶、能量(5)基礎(chǔ)：

和

(6)過程：

(7)特點(diǎn)：

和

(8)意義：

[互動探究]

1.生物體中DNA分子復(fù)制的具體場所有哪些？[提示]

真核生物：細(xì)胞核、線粒體、葉綠體；原核生物；擬核、質(zhì)粒；病毒：宿主細(xì)胞內(nèi)。2．若復(fù)制出錯，會產(chǎn)生什么影響？[提示]

發(fā)生基因突變。DNA是雙螺旋結(jié)構(gòu)嚴(yán)格按堿基互補(bǔ)配對原則邊解旋邊復(fù)制半保留復(fù)制邊解旋邊復(fù)制從親代傳給子代，保持遺傳信息的連續(xù)性要點(diǎn)歸納1．場所：主要是在細(xì)胞核(凡是細(xì)胞內(nèi)有DNA的地方均可復(fù)制)3．過程：邊解旋邊復(fù)制。解旋→合成子鏈→母、子鏈組成雙螺旋。4．特點(diǎn)：半保留復(fù)制。新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈(模板鏈)。5．結(jié)果：一個DNA分子形成了兩個DNA分子。新復(fù)制出的2個子代DNA分子通過細(xì)胞分裂分配到2個子細(xì)胞中去。6．復(fù)制簡記：“1個主要場所(細(xì)胞核)，2種時期，3步過程，4個條件”。7．若取一個全部N原子被15N標(biāo)記的DNA分子(0代)，轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)(復(fù)制)若干代，其結(jié)果分析如下表：④若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，經(jīng)過n次復(fù)制需要消耗游離的該脫氧核苷酸m×(2n－1)個。典例導(dǎo)悟2將用15N標(biāo)記的一個DNA分子放在含有14N的培養(yǎng)基中讓其復(fù)制三次，則含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例和占全部DNA單鏈的比例依次為(

)A．1/2,1/4

B．1/4,1/8C．1/4,1/6 D．1/8,1/8解析

DNA分子的復(fù)制為半保留復(fù)制，復(fù)制過程中DNA的兩條鏈均可作為母鏈(模板)來形成子鏈，形成兩個DNA分子，子代DNA的兩條鏈中，一條來自母鏈，一條是新合成的子鏈。復(fù)制三次指連續(xù)同步復(fù)制，共形成8個DNA分子。在8個DNA分子的16條單鏈中，只有某2個DNA分子含有原來標(biāo)記的15N(第一代)DNA分子的母鏈。答案

B答案

C解析

DNA分子復(fù)制后，產(chǎn)生的DNA分子與親代DNA分子是完全相同的，即堿基的種類、數(shù)量及排列順序都是相同的，利用公式M＝x×(2n－1)，其中M為DNA分子復(fù)制過程中需要某種游離的脫氧核苷酸的數(shù)量，x為親代DNA分子中該種脫氧核苷酸的數(shù)目，n為DNA分子復(fù)制的次數(shù)。由題知親代DNA分子中，T＝(a－2m)/2，則該DNA分子復(fù)制3次后需堿基T為[(a－2m)/2]×(23－1)。自主梳理1．一個DNA上有

個基因。構(gòu)成基因的堿基數(shù)

(填“大于”、“小于”、“等于”)DNA分子的堿基總數(shù)。2．基因是有

的DNA片段。3．遺傳信息蘊(yùn)藏在

之中。4．DNA分子具有

和

，這是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。小于許多遺傳效應(yīng)4種堿基對的排列順序多樣性特異性[互動探究]

DNA分子上所有的堿基序列都是遺傳信息嗎？基因的功能是什么？[提示]

不是，只有基因中控制生物遺傳性狀的脫氧核苷酸序列才為遺傳信息；基因的作用是傳遞遺傳信息和表達(dá)遺傳信息，從而控制生物的性狀。要點(diǎn)歸納一、基因概念的理解1．從結(jié)構(gòu)上看(1)基因是DNA分子上一個個特定的片段，一個DNA分子上有很多個基因。(2)基因與DNA結(jié)構(gòu)一樣，也是由四種脫氧核苷酸按一定順序排列而成的序列。(3)每個基因的脫氧核苷酸數(shù)目及排列順序是特定的。(4)不同的基因，差別在于堿基數(shù)目及排列順序不同。(5)基因中堿基的排列順序代表遺傳信息。二、基因與脫氧核苷酸、遺傳信息、DNA、染色體、蛋白質(zhì)、生物性狀之間的關(guān)系1．染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的關(guān)系2．基因、染色體、蛋白質(zhì)、性狀的關(guān)系感悟拓展(1)對于真核細(xì)胞來說，染色體是基因的主要載體；線粒體和葉綠體也是基因的載體。(2)對于原核細(xì)胞來說，擬核中的DNA分子或者質(zhì)粒DNA均是裸露的，沒有與蛋白質(zhì)一起構(gòu)成染色體。(3)位于染色體上的基因隨著染色體傳遞給子代，其遺傳遵循孟德爾遺傳規(guī)律。位于線粒體和葉綠體中的基因隨線粒體和葉綠體傳給子代，是控制細(xì)胞質(zhì)遺傳的基因，特點(diǎn)是母系遺傳。典例導(dǎo)悟3(2010·廈門質(zhì)檢)下列有關(guān)基因的敘述，不正確的是(

)A．可以準(zhǔn)確地復(fù)制B．能夠儲存遺傳信息C．是4種堿基對的隨機(jī)排列D．是有遺傳效應(yīng)的脫氧核苷酸序列解析

本題考查基因的概念。易混點(diǎn)在于C和D選項，基因的概念明確指出基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，而選項C中故意用堿基對來混淆堿基，不認(rèn)真審題的考生易上當(dāng)。答案

C(2010·濰坊質(zhì)檢)基因是有“遺傳效應(yīng)的”DNA片段，下列哪項不是“遺傳效應(yīng)”的含義(

)A．能控制一種生物性狀的表現(xiàn)B．能控制一種蛋白質(zhì)的合成C．能決定一種氨基酸的位置D．能轉(zhuǎn)錄成一種mRNA答案

C解析

基因概念中“遺傳效應(yīng)”是指控制生物的性狀，而基因?qū)π誀畹目刂剖峭ㄟ^控制蛋白質(zhì)的合成來實現(xiàn)的；組成蛋白質(zhì)的氨基酸約有20種，基因不只是決定一種氨基酸的位置，而是決定組成蛋白質(zhì)的所有氨基酸的位置。命題熱點(diǎn)1

關(guān)于DNA分子半保留復(fù)制的有關(guān)計算【例1】含有32P或31P的磷酸，兩者化學(xué)性質(zhì)幾乎相同，都可參與DNA分子的組成，但32P比