DNA分子的結(jié)構(gòu)、復(fù)制及基因

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1、回 扣 基 礎(chǔ) 要 點(diǎn)一 、 DNA分 子 的 結(jié) 構(gòu) 1.結(jié) 構(gòu) 層 次基 本 組 成 元 素 等基 本 組 成 物 質(zhì) 磷 酸 、 、 （ A、 G、 C、 T四 種 ） DNA分 子 的 結(jié) 構(gòu) 、 復(fù) 制 ; 基 因 是 有 遺 傳 效 應(yīng) 的 DNA片 段必 備 知 識 梳 理C、 H、 O、 N、 P脫 氧 核 糖 含 氮 堿 基 基 本 組 成 單 位 （ 四 種 ）DNA單 鏈 脫 氧 核 苷 酸 長 鏈DNA雙 鏈 DNA 結(jié) 構(gòu) ， 構(gòu) 建 者 和 脫 氧 核 糖 核 苷 酸聚 合兩 條雙 螺 旋 沃 森克 里 克 2.結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn)（ 1） 雙 鏈 。（ 2） 和 交 替

2、 連 接 ， 排 列 在 外 側(cè) ， 構(gòu) 成 ， 排 列 在 內(nèi) 側(cè) 。（ 3） 兩 條 鏈 上 的 堿 基 通 過 連 接 成 堿 基 對 。（ 4） A和 T之 間 形 成 個(gè) 氫 鍵 ， C和 G之 間 形 成 個(gè) 氫 鍵 ， 故 DNA分 子 中 比 例 高 的 穩(wěn) 定 性 強(qiáng) 。 反 向 平 行脫 氧 核 糖 磷 酸基 本 骨 架 堿 基 氫 鍵二 G C三 考 點(diǎn) 一 DNA分 子 結(jié) 構(gòu)1.DNA分 子 結(jié) 構(gòu) 模 式 圖 信 息 解 讀高 頻 考 點(diǎn) 突 破 （ 1） 每 個(gè) DNA片 段 中 ， 游 離 的 磷 酸 基 團(tuán) 有 個(gè) 。（ 2） 之 間 的 數(shù) 量 關(guān) 系 。（

3、 3） 和 之 間 的 化 學(xué) 鍵 為 鍵 ， 用 限 制性 核 酸 內(nèi) 切 酶 處 理 可 切 斷 ， 用 酶 處 理 可連 接 。（ 4） 堿 基 對 之 間 的 化 學(xué) 鍵 為 鍵 ， 可 用 酶斷 裂 ， 也 可 加 熱 斷 裂 。（ 5） 每 個(gè) 脫 氧 核 糖 連 接 著 個(gè) 磷 酸 ， 分 別在 號 碳 原 子 上 相 連 接 。 21 1 1磷 酸 二 酯DNA連 接氫 解 旋23號 、 5 2.DNA分 子 特 性（ 1） 穩(wěn) 定 性 ： 磷 酸 和 脫 氧 核 糖 交 替 連 接 ， 排 列 在外 側(cè) 構(gòu) 成 基 本 骨 架 。（ 2） 多 樣 性 ： 堿 基 對 多 種

4、多 樣 的 排 列 次 序 。 若 某 DNA分 子 中 有 n個(gè) 堿 基 對 ， 則 排 列 順序 有 種 ， 其 中 n代 表 對 數(shù) 。（ 3） 特 異 性 ： 每 種 DNA分 子 都 有 特 定 的 堿 基 對 排列 順 序 ， 代 表 了 特 定 的 遺 傳 信 息 。 提 醒 4n 堿 基 對 位 訓(xùn) 練1.下 列 能 正 確 表 示 DNA片 段 示 意 圖 的 是 ( ) D2. 含 有 2 000個(gè) 堿 基 的 DNA， 每 條 鏈 上 的 堿 基 排列 方 式 有 （ ）A.4 2 000個(gè) B.41 000個(gè)C.24 000個(gè) D.21 000個(gè) B 3.在 DNA分

5、子 的 一 條 單 鏈 中 相 鄰 的 堿 基 A與 T的 連接 是 通 過 ( )A.肽 鍵B. 磷 酸 脫 氧 核 糖 磷 酸 C.氫 鍵D. 脫 氧 核 糖 磷 酸 脫 氧 核 糖 解 析 DNA分 子 單 鏈 上 相 鄰 堿 基 A與 T的 連 接 方式 如 圖 ： 由 此 可 知 是 通 過 “ 脫 氧 核 糖 磷 酸 脫 氧 核 糖 ” 連 接 起 來 的 。 D 考 點(diǎn) 二 DNA中 堿 基 數(shù) 量 的 計(jì) 算解 題 時(shí) 先 畫 出 簡 圖 ， 根 據(jù) 堿 基 互 補(bǔ) 配 對 原 則 推知 規(guī) 律規(guī) 律 1： 在 雙 鏈 DNA分 子 中 ， 互 補(bǔ) 堿 基 兩 兩 相等 ， A

6、=T， C=G， A+G=C+T， 即 嘌 呤 堿 基 總 數(shù)等 于 嘧 啶 堿 基 總 數(shù) 。規(guī) 律 2： 在 雙 鏈 DNA分 子 中 ， 互 補(bǔ) 的 兩 堿 基 之 和（ 如 A+T或 C+G） 占 全 部 堿 基 的 比 例 等 于 其 任 何一 條 中 這 兩 種 堿 基 之 和 占 該 單 鏈 中 堿 基 數(shù) 的 比 例 。 單 雙 鏈 轉(zhuǎn) 化 公 式 。 單 鏈 規(guī) 律 3： DNA分 子 一 條 鏈 中 （ A+G） /（ C+T） 的 比 值的 倒 數(shù) 等 于 互 補(bǔ) 鏈 中 該 種 堿 基 的 比 值 ， 在 整 個(gè) DNA分 子 中 該 比 值 等 于 。規(guī) 律 4： D

7、NA分 子 一 條 鏈 中 （ A+T） /（ C+G） 的 比 值等 于 其 互 補(bǔ) 鏈 和 整 個(gè) DNA分 子 中 該 種 比 例 的 比 值 。規(guī) 律 5： 不 同 生 物 的 DNA分 子 中 互 補(bǔ) 配 對 的 堿 基 之 和的 比 值 不 同 ， 即 （ A+T） /（ C+G） 的 值 不 同 。 該 比值 體 現(xiàn) 了 不 同 生 物 DNA分 子 的 特 異 性 。規(guī) 律 6： ， 則 。規(guī) 律 7： 若 已 知 A占 雙 鏈 的 比 例 =c%， 則 A 1/單 鏈 的 比例 無 法 確 定 ， 但 最 大 值 可 求 出 為 ， 最 小 值 為 。 %bA1 單 鏈若 %

8、2bA1 雙 鏈 1 2c% 0 對 位 訓(xùn) 練4.下 列 對 雙 鏈 DNA分 子 的 敘 述 ， 哪 項(xiàng) 是 不 正 確 的 （ ）A.若 一 條 鏈 G的 數(shù) 目 為 C的 2倍 ， 則 另 一 條 鏈 G的 數(shù) 目 為 C的 0.5倍B.若 一 條 鏈 A和 T的 數(shù) 目 相 等 ， 則 另 一 條 鏈 A和 T 的 數(shù) 目 也 相 等C.若 一 條 鏈 的 A T G C=1 2 3 4， 則 另 一 條 鏈 相 應(yīng) 堿 基 比 為 2 1 4 3D.若 一 條 鏈 的 G T=1 2， 另 一 條 鏈 的 C A=2 1 答 案 D 5.一 個(gè) DNA分 子 的 一 條 鏈 上 ，

9、 腺 嘌 呤 比 鳥 嘌 呤 多40%， 兩 者 之 和 占 DNA分 子 堿 基 總 數(shù) 的 24%,則 這個(gè) DNA分 子 的 另 一 條 鏈 上 ， 胸 腺 嘧 啶 占 該 鏈 堿基 數(shù) 目 的 （ ）A.44% B.24% C.14% D.28%解 析 A1、 G1分 別 表 示 一 條 鏈 上 腺 嘌 呤 和 鳥 嘌呤 的 數(shù) 目 ， T2表 示 另 一 條 鏈 中 胸 腺 嘧 啶 數(shù) 目 ，A1+G1占 DNA分 子 堿 基 總 數(shù) 的 24%， 即由 于 A 1+G1+C1+T1= ， A1+G1占 本 鏈 堿 基 總 數(shù) 的 48%。又 A1=(1+40%)G1, 由 以 上

10、分 析 可 解 得 A1=28%，G1=20%。 根 據(jù) 堿 基 互 補(bǔ) 配 對 原 則 T2=A1=28%。 %24TCGA GA 11 T)CG(A21 D 6.在 一 個(gè) DNA分 子 中 ， 腺 嘌 呤 與 胸 腺 嘧 啶 之 和 占全 部 堿 基 數(shù) 目 的 54%， 其 中 一 條 鏈 中 鳥 嘌 呤 、胸 腺 嘧 啶 分 別 占 該 鏈 堿 基 總 數(shù) 的 22%和 28%， 則由 該 鏈 轉(zhuǎn) 錄 的 信 使 RNA中 鳥 嘌 呤 占 堿 基 總 數(shù) 的 （ ）A.24% B.22% C.26% D.23%解 析 雙 鏈 DNA中 ， A+T占 全 部 堿 基 總 數(shù) 的54%，

11、 則 一 條 單 鏈 中 A+T占 該 鏈 堿 基 總 數(shù) 的54%， 按 下 面 的 圖 示 分 析 ： A 二 、 DNA分 子 復(fù) 制 1.概 念 ： 以 分 子 為 模 板 合 成 子 代 DNA分 子 的 過 程 。 2.場 所 ： 主 要 在 中 ， 但 在 擬 核 、 線 粒 體 、 葉 綠 體 中 也 進(jìn) 行 。 3.時(shí) 間 ： 有 絲 分 裂 和 減 數(shù) 。 4.條 件 ： 。 5.精 確 復(fù) 制 的 原 因 ： DNA的 結(jié) 構(gòu) 提 供 精 確 模 板 ; 原 則 保 證 了 復(fù) 制 的 準(zhǔn) 確 進(jìn) 行 。 6.過 程 ： 解 旋 和 復(fù) 制 。 7.特 點(diǎn) ： 復(fù) 制 和

12、 。 8.意 義 ： 從 親 代 傳 給 子 代 ， 保 持 遺 傳 信 息 的 連 續(xù) 性 。 親 代 DNA細(xì) 胞 核間 期 第 次 分 裂 前 的 間 期模 板 、 原 料 、 酶 、 能 量雙 螺 旋堿 基 互 補(bǔ) 配 對半 保 留 邊 解 旋 邊 復(fù) 制 考 點(diǎn) 三 DNA復(fù) 制 的 研 究 方 法 、 過 程 和 條 件1.研 究 DNA復(fù) 制 的 常 用 方 法同 位 素 標(biāo) 記 法 和 離 心 法 ， 常 標(biāo) 記 3H、 15N、 32P，通 過 離 心 在 試 管 中 形 成 不 同 位 置 。2.DNA復(fù) 制 的 過 程 3.DNA復(fù) 制 的 條 件 影 響 細(xì) 胞 呼 吸

13、 （ ATP供 給 ） 的 所 有 因 素都 可 能 影 響 DNA復(fù) 制 。 體 外 也 可 進(jìn) 行 ， 即 PCR擴(kuò) 增 技 術(shù) ， 除 滿 足 上 述條 件 外 ， 還 應(yīng) 注 意 溫 度 、 pH 的 控 制 及 引 物 的 加 入 。模 板 原 料 能 量 酶解 旋 后兩 條 鏈 四 種 游 離的 脫 氧 核苷 酸 ATP 解 旋 酶 、DNA聚 合酶提 醒 對 位 訓(xùn) 練6.下 列 有 關(guān) DNA分 子 復(fù) 制 的 敘 述 ， 正 確 的 是 （ ）A.DNA分 子 在 解 旋 酶 的 作 用 下 水 解 成 脫 氧 核 苷 酸B.在 復(fù) 制 過 程 中 ， 解 旋 和 復(fù) 制 是

14、 同 時(shí) 進(jìn) 行 的C.解 旋 后 以 一 條 母 鏈 為 模 板 合 成 兩 條 新 的 子 鏈D.兩 條 新 的 子 鏈 通 過 氫 鍵 形 成 一 個(gè) 新 的 DNA分 子B 思 維 誤 區(qū) 警 示 1.對 DNA復(fù) 制 過 程 中 “ 第 n次 ” 還 是 “ n次 ” 復(fù) 制所 需 某 種 堿 基 數(shù) 量 的 計(jì) 算 原 理 不 清 已 知 DNA分 子 中 堿 基 數(shù) ， 求 復(fù) 制 n次 與 第 n次 所需 某 堿 基 的 數(shù) 目 ： 某 DNA分 子 中 含 某 堿 基 a個(gè) ， 復(fù)制 n次 ， 則 共 需 加 入 含 該 堿 基 的 脫 氧 核 苷 酸 為 個(gè) ， 因 為 最

15、 初 親 代 DNA分 子 做 模 板 不需 要 原 料 ； 但 第 n次 復(fù) 制 時(shí) 所 需 含 該 堿 基 的 脫 氧 核苷 酸 為 。解 題 思 路 探 究a （ 2n-1）a (2 n-1)-a (2n-1-1)=a 2n-1 糾 正 訓(xùn) 練1.某 DNA分 子 含 m對 堿 基 ， 其 中 腺 嘌 呤 有 A個(gè) 。 下 列 有 關(guān) 此 DNA在 連 續(xù) 復(fù) 制 時(shí) 所 需 的 胞 嘧 啶 脫 氧 核 苷 酸 數(shù) 目 的 敘 述 中 ， 錯(cuò) 誤 的 是 （ ）A.在 第 一 次 復(fù) 制 時(shí) ， 需 要 （ m-A） 個(gè)B.在 第 二 次 復(fù) 制 時(shí) ， 需 要 2（ m-A)個(gè)C.在

16、第 n次 復(fù) 制 時(shí) ， 需 要 2 n-1(m-A)個(gè)D.在 n次 復(fù) 制 過 程 中 ， 總 共 需 要 2n(m-A)個(gè)解 析 該 DNA分 子 含 胞 嘧 啶 數(shù) 目 為 m-A， 復(fù) 制 n 次 需 胞 嘧 啶 脫 氧 核 苷 酸 數(shù) 目 為 （ m-A） (2n-1)。D 2.對 細(xì) 胞 分 裂 和 DNA復(fù) 制 相 結(jié) 合 的 知 識 理 解 不 透（ 1） 細(xì) 胞 分 裂 過 程 中 先 進(jìn) 行 DNA復(fù) 制 。（ 2） DNA復(fù) 制 的 方 式 ： 半 保 留 復(fù) 制 。（ 3） 圖 示 辨 析 2.取 1個(gè) 含 有 1對 同 源 染 色 體 的 精 原 細(xì) 胞 ， 用 15

17、N標(biāo) 記 細(xì) 胞 核 中 DNA， 然 后 放 在 含 14N的 培 養(yǎng) 基 中 培 養(yǎng) ， 讓 其 連 續(xù) 進(jìn) 行 兩 次 有 絲 分 裂 ， 形 成 4個(gè) 細(xì) 胞 ， 這 4個(gè) 細(xì) 胞 中 含 15N的 細(xì) 胞 個(gè) 數(shù) 可 能 是 ( ) A.2 B.3 C.4 D.前 三 項(xiàng) 都 對 D 知 識 綜 合 應(yīng) 用重 點(diǎn) 提 示通 過 “ DNA半 保 留 復(fù) 制 的 原 理 和 相 關(guān) 計(jì) 算 ” 的考 查 ， 提 升 “ 具 備 驗(yàn) 證 簡 單 生 物 學(xué) 事 實(shí) ， 并 能 對實(shí) 驗(yàn) 現(xiàn) 象 和 結(jié) 果 進(jìn) 行 解 釋 、 分 析 和 處 理 ” 的 能 力 。典 例 分 析 某 校

18、一 個(gè) 生 物 活 動(dòng) 小 組 要 進(jìn) 行 研 究 性 學(xué) 習(xí) 。 對 生 物 學(xué) 史 上 的 經(jīng) 典 實(shí) 驗(yàn) 進(jìn) 行 驗(yàn) 證 ， 也 是 研 究 性 學(xué) 習(xí) 的 內(nèi) 容 之 一 。 這 個(gè) 小 組 借 助 某 大 學(xué) 的 實(shí) 驗(yàn) 設(shè) 備 ， 對 有 關(guān) DNA復(fù) 制 的 方 式 進(jìn) 行 探 究 ， 有 人 認(rèn) 為 DNA是 全 保 留 復(fù) 制 ， 也 有 人 認(rèn) 為 DNA是 半 保 留 復(fù) 制 。 為 了 證 明 這 兩 種 假 設(shè) ， 這 個(gè) 小 組 設(shè) 計(jì) 了 下 列 實(shí) 驗(yàn) 程 序 ， 請 完 成 實(shí) 驗(yàn)并 對 結(jié) 果 進(jìn) 行 預(yù) 測 。 （ 1） 實(shí) 驗(yàn) 步 驟 ：第 一 步 ：

19、在 氮 源 為 14N的 培 養(yǎng) 基 上 生 長 的 大 腸 桿 菌 ，其 DNA分 子 均 為 14N-DNA； 在 氮 源 為 15N的 培 養(yǎng) 基上 生 長 的 大 腸 桿 菌 ， 其 DNA分 子 均 為 15N-DNA。 用某 種 離 心 方 法 分 離 得 到 的 結(jié) 果 如 上 圖 所 示 ， 其 DNA分 別 分 布 在 輕 帶 和 重 帶 上 。 第 二 步 ： 將 親 代 大 腸 桿 菌 (含 15N)轉(zhuǎn) 移 到 含 14N的培 養(yǎng) 基 上 繁 殖 一 代 ( )， 請 分 析 ：如 果 DNA位 于 帶 位 置 ， 則 是 全 保 留 復(fù) 制 ； 如果 DNA位 于 帶

20、位 置 ， 則 是 半 保 留 復(fù) 制 。第 三 步 ： 為 了 進(jìn) 一 步 驗(yàn) 證 第 二 步 的 推 測 結(jié) 果 ， 將親 代 大 腸 桿 菌 (含 15N)轉(zhuǎn) 移 到 含 14N的 培 養(yǎng) 基 上 再連 續(xù) 繁 殖 一 代 ( )， 請 分 析 ：如 果 DNA位 于 帶 位 置 ， 則 是 全 保 留 復(fù) 制 ； 如果 DNA位 于 帶 位 置 ， 則 是 半 保 留 復(fù) 制 。(2)有 人 提 出 ： 第 一 代 ( )的 DNA用 解 旋 酶 處 理 后再 離 心 ， 就 能 直 接 判 斷 DNA的 復(fù) 制 方 式 ， 如 果 輕 帶 和 重 帶 各 占 ， 則 一 定 為 半

21、保 留 復(fù) 制 。你 認(rèn) 為 此 人 說 法 是 否 正 確 ？ 。原 因 是 。解 析 如 果 DNA的 復(fù) 制 方 式 為 全 保 留 復(fù) 制 ， 則 一個(gè) 親 代 15N-15N的 DNA分 子 ， 子 代 兩 個(gè) DNA分 子是 ： 一 個(gè) 15N-15N， 一 個(gè) 14N-14N， 其 在 離 心 管 中分 布 的 位 置 是 一 半 在 輕 帶 、 一 半 在 重 帶 ； 如 果DNA的 復(fù) 制 方 式 為 半 保 留 復(fù) 制 ， 則 一 個(gè) 親 代 15N-15N的 DNA分 子 ,子 代 兩 個(gè) DNA分 子 都 是 15N-14N，其 在 離 心 管 中 分 布 的 位 置

22、全 部 在 中 帶 。 21 答 案 （ 1） 1/2重 和 1/2輕 全 中 1/4重 和 3/4輕1/2中 和 1/2輕（ 2） 不 正 確 無 論 半 保 留 復(fù) 制 還 是 全 保 留 復(fù) 制 ，按 此 法 研 究 DNA鏈 的 情 況 結(jié) 果 是 一 致 的 ， 所 以 無法 區(qū) 分 三 、 基 因 是 有 遺 傳 效 應(yīng) 的 DNA片 段 1.基 因 ： 的 DNA片 段 ， 是 決 定 的 基 本 單 位 。 2.遺 傳 信 息 ： 指 基 因 中 的 排 列 順 序 。 3.染 色 體 、 DNA、 基 因 、 脫 氧 核 苷 酸 的 關(guān) 系 是 DNA的 是 主 要 的 遺

23、傳 物 質(zhì) DNA（ 基 因 ） 的 基 本 組 成 單 位染 色 體DNA基 因 控 制 生 物 性 狀 的 基 本 單 位 ，攜 帶 遺 傳 信 息 。 主 要 存 在于 上 ， 少 量 存 在 于 和 中脫 氧 核 苷 酸有 遺 傳 效 應(yīng) 生 物 性狀 脫 氧 核 苷 酸主 要 載 體染 色 體葉 綠 體 線 粒 體 4.四 種 結(jié) 構(gòu) 或 物 質(zhì) 之 間 的 包 含 關(guān) 系 及 數(shù) 量 關(guān) 系 DNA中 既 包 括 基 因 片 段 還 包 括 非 基 因片 段 ， 所 以 構(gòu) 成 基 因 的 堿 基 總 數(shù) 小 于 構(gòu) 成 DNA分 子 的 堿 基 總 數(shù) 。 顯 性 基 因 D和 隱 性 基 因 d的 根 本 區(qū) 別 是 基 因 中脫 氧 核 苷 酸 的 排 列 順 序 不 同 。 提 醒 構(gòu) 建 知 識 網(wǎng) 絡(luò)