DNA的分子结构
1、DNA的组成元素:
2、DNA的基本单位:(种)
3、DNA的结构:①由两条、反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构。:
②外侧:脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架。侧:由氢键相连的碱基对组成。
③碱基配对有一定规律:A =T;G ≡C。(碱基互补配对原则)
4、DNA的特性:
)
①多样性:碱基对的排列顺序是千变万化的。(排列种数:4n(n为碱基对对数
..
②特异性:每个特定DNA分子的碱基排列顺序是特定的。
5、DNA的功能:携带遗传信息(DNA分子中碱基对的排列顺序代表遗传信息)。
6、与DNA有关的计算:
(1) 双链DNA中A=T、G=C。A+G=T+C(嘌呤总数等于嘧啶总数)。但在单链中不一定是A=T,G=C。
(2)在双链DNA分子中,(A+G)=(A+C)=(T+G)=(T+C)=1/2全部碱基,即DNA分子中,任意两个不能配对的碱基和相等,各占整个DNA碱基总数的一半。
(3)设双链DNA两条链分别是α链和β链,则有以下等式关系:
①若α链中(A+G)/(T+C)=a,则β链中(A+G)/(T+C)=1/a。整个DNA分子中(A+G)/(T+C)=1 。(不互补碱基和的比,在两单链上互为倒数)
②若α链中(A+T)/(G+C)=b,β链中(A+T)/(G+C)=b,整个DNA分子中(A+T)/(G+C)=b。
(互补碱基和的比,在两单链中,及整个DNA中相等)
7.判断核酸种类(1)如有U无T,则此核酸为RNA;(2)如有T且A=T,C=G,则为双链DNA;
(3)如有T且A≠T,C≠G,则为单链DNA ;
例1:由DNA分了蕴藏的信息所支配合成的RNA在完全水解后,得到的化学物质是()
A.氨基酸、葡萄糖、碱基B.氨基酸、核昔酸、葡萄糖
C.核糖、碱基、磷酸D.脱氧核糖、碱基、磷酸
例2:噬菌体、蓝藻和酵母菌都具有的物质或结构是( )
A.细胞壁B.细胞膜C.线粒体D.核酸
15) 若DNA分子的一条链中(A+T)/(C+G)=a,则其互补链中该比值为( )
A.a B.1/a C.1 D.1-1/a
例3:分析一个DNA分子时,发现30%的脱氧核苷酸含有腺嘌呤,由此可知该分子中一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的( )
A.20% B.30% C.40% D.70%
例4:在含有四种碱基的DNA 区段中,有腺嗦岭a 个,占该区段全部碱基的比例为b,则( )
A .b ≤0.5
B .b ≥0.5
C .胞嘧啶为a(b 21-1)个
D .胞嘧啶为b(a 21-1)个 例5:一条双链DNA 分子,G 和C 占全部碱基的44%,其中一条链的碱基中,26%是A ,20%是C ,
那么其互补链中的A 和C 分别占该链全部碱基的百分比是 ( )
A .28%和22%
B .30%和24%
C .26%和20%
D .24%和30%
例6:艾滋病病毒属于RNA 病毒,具有逆转录酶,如果它决定某性状的一段RNA 含碱基A19%、
C26%、G32%,则通过逆转录过程形成的双链DNA 中应含有碱基A
( )
A .19%
B .21%
C .23%
D .42% 例:7从分析某DNA 分子的成份得知,含有胸腺嘧啶脱氧核苷酸20%,其数目为400个。那么 该DNA
分子中有C —G 碱基对是 ( )
A .600
B .1200
C .1000
D .2000
DNA 的复制
1、概念:以亲代DNA 分子 条链为模板,合成子代DNA 的过程
2、时间:
3、场所:主要在
4、过程:(1)解旋:在 酶的作用下,两条螺旋的双链解开。
(2)合成子链:以解开的每一条母链为模板,按照 原则,在 酶的作用下,合成与
母链互补的子链。(3)子、母链盘绕成双螺旋结构,形成子代DNA 分子
5、特点: 半保留复制 ,边解旋边复制
6、原则: 原则
7、条件: ①模板:亲代DNA 分子的 条链 ②原料:4种
③能量: ④ 酶: 、 等
8、意义:DNA 分子复制,使遗传信息从亲代传递给子代,从而确保了遗传信息的连续性。
9、与DNA 复制有关的计算:
(1)一个DNA 分子复制n 次,则有
(2)若某DNA 分子中含碱基T 为a ,
①则连续复制n 次,所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为:a(2n -1)
②第n 次复制时所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为:a ·2n-1
例:已知被15N 标记的DNA 分子,转移到含14N 的培养基上培养n 代,其结果如下:
①DNA 分子总数:2n ②只含15N 的DNA 分子:0 ③含15N 、14N 的DNA 分子:2
④只含14N 的DNA 分子:2n -2 ⑤脱氧核苷酸链总数:2n+1
⑥含15N 的脱氧核苷酸链为:2 ⑦含14N 的脱氧核苷酸链为:2n+1-2
例1:用15N 标记一个DNA 分子,经三次正常的DNA 复制以后,可检测出含15N 的DNA
分子数是:( )A .1个 B .2个 C .4个 D .8个
例2:具有100个碱基对的1个DNA 分子区段,含40个胸腺嘧啶,如果连续复制两次,则需游离的胞嘧啶脱
氧核苷酸( ) A .60个 B .80个 C .120个 D .180个
例题练习:1:下列关于DNA 复制的叙述中,不正确的是
A. DNA 的复制过程是边解旋边复制
B. 在叶肉细胞中DNA 的复制发生在细胞核、叶绿体和线粒体中
C. DNA 复制过程中,要消耗ATP 并且需要酶的催化
D. DNA 复制需要的原料是脱氧核糖核酸
2:下列关于DNA 复制的叙述中,正确的是
A . 在细胞有丝分裂间期,发生DNA 复制
B .DNA 通过一次复制后产生四个DNA 分子
C .DNA 双螺旋结构全部解链后,开始DNA 的复制
D .单个脱氧核苷酸在DNA 酶的作用下连接合成新
的子链
3:细胞某一DNA 片段中有30%的碱基为A ,则该片段中( )
A . G 的含量为30% B. U 的含量为30% C . 嘌呤含量为50% D . 嘧啶含量为40%
4:某个DNA 片段由500对碱基组成,A +T 占碱基总数的34%,若该DNA 片段复制2次,共需游离的
胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为( ) A .330 B .660 C .990 D .1320
5:检测某生物样品中碱基比例,其嘌呤含量相等,而嘧啶含量不等,则该生物样品不可能是
A .大肠杆菌
B .流感病毒
C .噬菌体
D .人体细胞
6:下列有关核酸与遗传物质关系的叙述,不正确的是( )
A .DNA 是绝大多数生物的遗传物质
B .有的生物种类的遗传物质是RNA
C .在真核生物中,DNA 和RNA 都是遗传物质,其中DNA 是主要的遗传物质
D .核酸是所有生物的遗传物质,其中DNA 是主要的遗传物质
7:双链DNA 分子的一条单链中(A +G)/(T +C)=0.4。上述比例在其互补单链和整个DNA 分子中分别为
( ) A .0.4、0.6 B .2.5、1.0 C .0.4、0.4 D .0.6、1.0
:8:将用15N 标记的一个DNA 分子放在含有14N 的培养基中让其复制三次,则含有15N 的DNA 分子占
全部DNA 分子的比例和占全部DNA 单链的比例依次为( ) A.91,41
B.41,81
C. 41,61
D.81,81
*9:已知某DNA 分子含有1 000个碱基对,其中一条链中A ∶G ∶T ∶C=1∶2∶3∶4;该DNA 分子连续
复制了3次,下列说确的是( )
A.共形成了8个DNA 分子,其中有7个DNA 分子中的脱氧核苷酸长链完全是新合成的
B.新合成的子代DNA 分子中,A ∶G ∶T ∶C=1∶2∶3∶4
C.第3次复制时,需要周围环境中1 600个含A 的脱氧核苷酸
D.3次复制共需周围环境中4 800个含G的脱氧核苷酸
解析:每个DNA分子中含A=1 000×2×2/10=400个,第3次复制共需含A的脱氧核苷酸=400×23-1=1 600个,C正确。每个DNA分子中含G=1 000×2×3/10=600个,3次复制,共需含G的脱氧核苷酸=(23—1)×600=4 200个,D错误。
10:含有2000个碱基的DNA,每条链上的碱基排列方式有(05)
A.42000个B.41000个C.22000个D.21000个
11:已知某DNA分子共含有1000个碱基对,其中一条链上A:G:T:C=l:2:3:4。该DNA分子连续复制2次,共需要鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数是(07)
A.600个B.900个C.1200个D.1800个
12:人的一个上皮细胞中DNA含量约为5.6×10—6ug,则人的一个受精卵、成熟红细胞和精子中的DNA 含量分别约为(07)
A.5.6×10—6、5.6×10—6和2.8×10—6 ug B.5.6×10—6、0和2.8×10—6 ug
C.2.8×10—6、5.6×10—6和5.6×10—6 ug D.11.2×10—6、0和5.6×10—6 ug
13.下列哪项对双链DNA分子的叙述是不正确的()
A.若一条链A和T的数目相等,则另条链A和T的数目也相等
B.若一条链G的数目为C的2倍,则另条链G的数目为C的0.5倍
C.若一条链的A:T:G:C=1:2:3:4,则另条链相应碱基比为2:1:4:3
D.若一条链的G:T=1:2,则另条链的C:A=2:1
14.从噬菌体中提取出DNA片段进行化学分析,发现腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数的48%,又知该DNA的一条链(H链)所含的碱基中24%是鸟嘌呤,问与H链相对应的另一条链中胞嘧啶占该链全部碱基数的()A.24%B.26%C.16%D.17%
15.一个DNA片段,经过连续两次复制,共需要了90个游离的腺嘌呤,240个游离的胞嘧啶。该DNA 片段的长度是()A.220 B.230 C.330 D.210
16.从某生物组织中提取DNA进行分析,其四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的
46%,又知该DNA的一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤,问与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的()A.26%B.24%C.14%D.11%
基因指导蛋白质的合成
一.基因的基本功能;传递和表达
1.传递:时期:生殖过程 方式:复制(实现遗传信息由亲代到子代的传递)
2表达:时期:个体发育 方式:通过转录和翻译控制蛋白质合成
二.遗传信息的转录
1.RNA 的结构和种类
基本组成单位:核糖核苷酸(4种)
(1)化学组成
核糖
组成物质: 磷酸
碱基:A 、U (RNA 特有)、G 、C
(2)空间结构:单链结构
信使RNA (mRNA ):单链结构,携带遗传密码。
(3)种类 转运RNA (tRNA):三叶草结构,由一条RNA 折叠围绕而成,运载特定氨基酸。 核糖体RNA(rRNA):核糖体的组成成分,与蛋白质结合成核糖体
(1)概念:在细胞核中,以DNA 的一条链为模板合成信使RNA 的过程
(2)时间:个体生长发育的整个过程(在细胞的任何时间都可以进行)
(3)场所:主要在细胞核
(4)条件:模板:DNA的一条链,原料:4种核糖核苷酸,酶:解旋酶、RNA聚合酶,能量:ATP (5)配对原则:遵循碱基互补配对原则,G-C、C-G、A-U、T-A
(6)过程:4个步骤:①DNA双链解开,DNA双链的碱基得以暴露。②游离的核糖核苷酸与供转录的DNA的一条链上的碱基互补配对,两者以氢键结合。③在RNA聚合酶的作用下,新合成的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA上。④合成的mRNA从DNA链上释放。而后,DNA双链恢复。
(7)产物:一个单链RNA(mRNA、tRNA、rRNA)(8)意义:使DNA上的遗传信息传递到mRNA 二、遗传信息的翻译
1.概念:游离在细胞质中的各种氨基酸,以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。2.时间:个体生长发育的整个过程(在细胞的任何时间都可以进行)
3.场所:细胞质的核糖体
4.条件:模板:mRNA,原料:20种氨基酸,酶:多种酶,能量:ATP
5.配对原则:遵循碱基互补配对原则,G-C、C-G、U-A、A-U
6.转运工具:转运RNA(tRNA)
①tRNA相对分子质量较低。②tRNA的3个与mRNA上的特定的三个碱基(密码子)配对的碱基叫反密码子③tRNA功能:一是转运氨基酸,二是识别密码子。④tRNA有61种,一种tRNA只能转运一种氨基酸。一种氨基酸可以对应一种或几种tRNA。
7.过程:(略见课本)
8.产物:多肽链(从核糖体上脱离下来的多肽链,还要在相应的细胞器:质网、高尔基体加工,如盘曲、折叠、螺旋,最后合成具有一定空间结构的蛋白质分子。)
9.意义:mRNA的碱基排列顺序决定氨基酸的排列顺序,遗传信息得以表达。
归纳:
◆遗传信息与遗传密码
①存在的位置不同:遗传信息存在于基因中,指基因(DNA)中的碱基排列顺序
遗传密码位于mRNA上,指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
②作用不同:遗传信息决定氨基酸的排列顺序是间接作用;遗传密码直接控制蛋白质中氨基酸的排列顺序◆密码子:①概念:mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基。②位置:mRNA 。③种类:64种
起始密码子:2种,AUG、GUG,也编码氨基酸61种,编码氨基酸
普通密码子:59种,只编码氨基酸
终止密码子:3种,UAA、UGA、UAG,不编码氨基酸只是终止信号
④特点:☆通用性:不同生物密码子基本相同,即公用一套密码子。说明生命有共同的起源。
☆简并性:大多数氨基酸都可以具有多个密码子。☆方向性:在mRNA上按照一定方向进行读码。
例1:组成人体蛋白质的20种氨基酸所对应的密码子共有()
A.4个B.20个C.61个D.64个
30)构成蛋白质的氨基酸种类约为20种,则决定氨基酸的密码子和转运氨基酸的RNA种类分别约为A.20种和20种B.64种和61种子C.64种和64种D.61种和61种
◆反密码子
①概念:与mRNA分子中密码子互补配对的tRNA上的3个碱基。
②位置:tRNA ③种类:61种,反密码子与61种决定氨基酸的密码子对应。
例2:一个转运RNA的一端的三个碱基是CGA,这个RNA运载的氨基酸是()A.甲硫氨酸(AUG)B.谷氨酸(GAC)C.精氨酸(CGA)D.丙氨酸(GCU)
例:下列对转运RNA的描述,正确的是()
A.每种转运RNA能识别并转运多种氨基酸B.每种氨基酸只有一种转运RNA能转运它
C.转运RNA能识别信使RNA上的密码子D.转运RNA转运氨基酸到细胞核
例3:下面关于转运RNA和氨基酸之间相互关系的说确的是()
A.每种氨基酸都有它特定的一种转运RNAB.每种氨基酸都可由几种转运RNA携带C.一种转运RNA可以携带几种结构上相似的氨基酸
D.一种氨基酸可由一种或几种特定的转运RNA来将它带到核糖体上
◆蛋白质合成过程中涉及到的细胞结构(以分泌蛋白合成为例)
◆在生物个体发育过程中,基因是选择性表达的。即:同一生物不同组织器官、细胞中所含的基因相同,但选择性表达的基因不同,如胰岛素基因存在于肝细胞、脑细胞、胰岛B细胞等细胞中,但只在胰岛B 细中表达,合成胰岛素。
例4:人胰岛细胞能产生胰岛素,但不能产生血红蛋白,据此推测胰岛细胞中( )
A.只有胰岛素基因B.比人受精卵的基因要少
C.既有胰岛素基因,也有血红蛋白基因和其他基因
D. 有胰岛素基因和其他基因,但没有血红蛋白基因
1.转录时形成的RNA分子中的碱基数目是基因中碱基数目的1/2
2.翻译过程中,蛋白质中氨基酸数目=tRNA数目=1/3mRNA碱基数目=1/6DNA碱基数目
3.计算中“最多”和“最少”的分析
(1)翻译时,mRNA上的终止密码子不决定氨基酸,因此准确地说,mRNA上碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。
(2)基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。
(3)在回答有关问题时,应加上最多或最少等字
例5:mRNA上有n个碱基,转录产生它的基因中至少有2n个碱基,该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
例6:某基因有碱基1200个,则由它控制合成的蛋白质所具有的氨基酸数目最多为( )
A.100个B.200个C.300个D.400个
(4)结合蛋白质肽键数目、分子量等计算(略)
例7:一个mRNA分子有m个碱基,其中G+C有n个;由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。则其模板DNA分子的A+T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是(07)
A、m、m/3-1
B、m、m/3-2
C、2(m-n)、m/3-1
D、2(m-n)、m/3-2
例8:由n个碱基组成的基因,控制合成由1条多肽链组成的蛋白质,氨基酸的平均分子量为a,则该蛋白质的分子量最大为()
A.na/6 B.na/3-18(n/3-1)C.na-18(n-1)D.na/6-18(n/6-1)
例9:蛋白质由n条肽链组成,氨基酸的平均分子量为a,控制该蛋白质合成的基因含b个碱基对,则该蛋白质的分子量约为()
A.2/3ab-6b+18n B.1/3ab-6b C.(1/3b-a)×18 D.1/3ab-(1/3b-n)×18
例题练习:
1.一个DNA分子中的碱基A+T为70%,其转录成的信使RNA上的U为25%,则信
使RNA上的碱基A为:( ) A.10% B.25% C.45% D.以上三者都错
2.对于右边的式子,正确的说法有( )
①表示DNA复制过程②表示DNA转录过程
③图中共有5种碱基④图中共有8种核苷酸
⑤图中共有5种核苷酸⑥图中的A均代表同一种核苷酸
A.①②③
B.④⑤⑥
C.②③④
D.①③⑤
3.设某一多肽链中有100个肽键,那么,作为合成该多肽链的模板mRNA和用来转录该mRNA的DNA 分子,至少分别含有碱基的个数是( )
A.1000个和2000个B.3000个和6000个C.3003个和6006个D.2997个和5994个4.已知一段mRNA含有30个碱基,其中A和G有12个,转录该段mRNA的DNA分子中应有C和T 的个数是()A.12 B.24 C.18 D.30
5.某DNA分子共有a个碱基,其中含胞嘧啶m个,则该DNA分子复制3次,需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为()A.7(a-m) B.8(a-m) C.7(1/2a-m) D.8(2a-m)
6.一段原核生物的RNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽,则此RNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数,依次为()
A.33 11 B.36 12 C.12 36 D.11 36
7.在一个DNA分子中,腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%,其中一条链中鸟嘌呤与胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%,则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的A.24%,22%B.22%,28%C.269%,24%D.23%,27%
8.某双链DNA分子共含有46%的碱基是胞嘧啶和鸟嘌呤,其中一条链中腺嘌呤与胞嘧啶分别占该链碱基
总数的28%和22%,那么由它转录的RNA中腺嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的()
A.22%、28%B.23%、27%C.26%、24%D.54%、6%
基因的表达练习题
1.(2010·滨州高一检测)mRNA分子的4种核糖核苷酸组成了多少种决定氨基酸的密码子?
A.16 B.32 C.61 D.64
2.(2010·高一检测)已知某tRNA一端的三个碱基顺序是GAU,它所转运的是亮氨酸,那么决定此氨基酸的密码子是由下列哪个碱基序列转录而来的?()A.GAT B.GAA C.CUA D.CTA
3.(2010·高一检测)在下面的转录简式中,共有核苷酸
几种?()A.4种B.5种C.6种D.8种
4.(2010·高一检测)下列有关如右图所示的生理过程(图中④代表核糖体,⑤代表多肽链)的叙述,不正确
...的是
A.图中所示的生理过程包括转录和翻译
B.图中所示的过程发生在原核细胞中C.遗传信息由②传递到⑤需要RNA作中介
D.图中①在该过程中不起作用,由此可确定①在遗传上不具功能
5.(2010·模拟)正常出现肽链终止,是因为
A.一个与mRNA链终止密码相应的tRNA不能带氨基酸B.不具有与mRNA链终止密码相应的反密码子
C.mRNA在mRNA链终止密码处停止合成D.tRNA上出现终止密码
6.(2010·双鸭山高一检测)右图代表的是某种转运RNA,对此分析错误的是
A.转运RNA含有五种化学元素、有四种含氮碱基
B.图中碱基发生突变,一定会引起蛋白质结构的变异
C.决定谷氨酸的密码子之一为GAG D.该结构参与蛋白质合成中的翻译过程
7.(2010·高一检测)从遗传信息的传递过程来看,信使RNA(mRNA)的主要功能可表述为
A.把DNA的遗传信息传递给蛋白质B.翻译DNA的遗传信息
C.转录DNA的遗传信息D.作为合成RNA的模板
8、(2010·高一检测)下图表示在一条mRNA上有多个核糖体同时在合成肽链,下列说确的是A.该过程表明生物体少量的mRNA可以迅速合成出大量的蛋白质
B.该过程的模板是核糖核苷酸,原料是20种游离的氨基酸
C.最终合成的肽链②③④⑤在结构上各不相同
D.合成①的场所是细胞核,形成⑥的场所是细胞质
9.(2010·高一检测)下列有关基因控制蛋白质合成的叙述,正确的是
A.一个密码子只决定一种氨基酸,一种氨基酸只由一种tRNA转运
B.该过程需要有三个高能磷酸键的ATP提供能量
C.该过程一定遵循碱基互补配对原则,即A一定与T配对,G一定与C配对
D.DNA通过控制结构蛋白或酶的合成,直接或间接控制生物性状
10.(2010·滨州模拟)大肠杆菌某生命活动中具有下列图示的碱基配对行为,则下列说法中正确的有
①表示DNA复制过程②图中共有5种碱基
③表示DNA转录过程④图中共有8种核苷酸
⑤图中的A均代表同一种核苷酸⑥若X链中的碱基改变,则密码子一定改变
⑦若Y链中的碱基改变,则氨基酸一定改变
A.③④⑤⑦B.②③④⑥C.②③④⑦D.①③⑤⑥
11.(2010·潍坊模拟)基因是有“遗传效应的”DNA片段,下列哪项不是“遗传效应”的含义A.能控制一种生物性状的表现B.能控制一种蛋白质的合成
C.能决定一种氨基酸的位置D.能转录成一种mRNA
12.(2010·高一检测)下图为脉胞霉体精氨酸的合成途径示意图。
从图中不能得出
X链—A—
T—C—G—Y链—U—A—G—C—
A.精氨酸的合成是由多对基因共同控制的B.基因可通过控制酶的合成来控制代谢C.若基因②不表达,则基因③和④也不表达
D.若产生鸟氨酸依赖突变型脉胞霉,则可能是基因①的碱基序列发生了改变
13.(2010·高一检测)下图为蛋白质合成的一个过程,据图分
析并回答问题:
氨基酸丙氨酸苏氨酸精氨酸色氨酸
密码子GCA ACU CGU UGG GCG ACC CGC
GCC ACA CGA
GCU ACG CGG
(1)图中所示属于蛋白质合成过程中的_______步骤,该过程的模板是[ ]_______。
(2)由图息可推知DNA模板链上对应的碱基序列为______________________。
(3)根据图并参考右表分析:[1]_____________上携带的氨基酸是________________
这个氨基酸与前接的氨基酸是通过________________________反应连接在一起的。
答案:(1)翻译[3]mRNA (2)ACCCGATTTGGC (3)tRNA 丙氨酸脱水缩合