必修2 第六单元 第19讲

第19讲DNA分子的结构、复制以及基因的本质[考纲明细] 1.DNA分子结构的主要特点(Ⅱ) 2.DNA分子的复制(Ⅱ) 3.基因的概念(Ⅱ)考点1DNA分子的结构及相关计算1．DNA双螺旋模型构建者：□01沃森和克里克。

2．DNA双螺旋结构的形成3．DNA的双螺旋结构(1)DNA由□01两条脱氧核苷酸链组成，这两条链按□02反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。

(2)外侧：□03脱氧核糖和□04磷酸交替连接，构成基本骨架。

(3)内侧：两条链上的碱基通过氢键连接成□05碱基对。

碱基互补配对遵循以下原则：A===T(两个氢键)、G≡C(三个氢键)。

深挖教材(1)DNA分子都是双链结构吗？提示并非所有的DNA分子均具“双链”，有的DNA分子为单链。

(2)DNA分子都是“链状”的吗？提示目前发现链状的DNA存在于真核细胞的细胞核中，并与蛋白质结合组成染色体，而细胞器(线粒体、叶绿体)DNA、原核细胞中的DNA以及病毒DNA 均为环状。

4．DNA分子结构特点(必修2 P48旁栏思考T1)沃森和克里克在构建模型过程中，利用他人的经验和成果有：①组成DNA分子的单位是脱氧核苷酸；DNA分子是由含4种碱基的脱氧核苷酸长链构成的；②英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的DNA的X射线衍射图谱；③美国生物化学家鲍林揭示生物大分子结构的方法(1950年)，即按照X射线衍射分析的实验数据建立模型的方法；④奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果：腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量这一碱基之间的数量关系。

(必修2 P51基础题T1改编)下图为大肠杆菌DNA分子片段，分析并回答下列问题。

(1)图中2是核糖还是脱氧核糖？________。

1、2、3构成了一个完整的脱氧核苷酸分子，据图推测其中文名称是___________________________________。

(2)图中的碱基对5和6是G－C、A－T还是A－U？______________。

你的判断理由是什么？____________________________。

(3)每个DNA片段中有几个游离的磷酸基团？________。

(4)图中a处为________键，用________酶可将其断裂，b处为________键，该键形成时需________酶参与，其断裂时需用________酶。

答案(1)脱氧核糖胞嘧啶脱氧核苷酸或鸟嘌呤脱氧核苷酸(2)A－T5与6间有2个氢键，应为A－T，DNA分子中无U(3)2个(4)氢解旋磷酸二酯DNA聚合酶或DNA连接限制1．解读两种DNA结构模型(1)由图1可解读以下信息(2)图2是图1的简化形式，其中①是磷酸二酯键，③是氢键。

解旋酶作用于③部位，限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于①部位。

(3)碱基对数与氢键数的关系若碱基对数为n，则氢键数为2n～3n，若已知A有m个，则氢键数为3n－m。

2．关于碱基互补配对的四大规律总结规律一：DNA双链中的A＝T、G＝C，两条互补链的碱基总数相等，任意两个不互补的碱基之和恒等，占碱基总数的50%，即：A＋G＝T＋C＝A＋C＝T ＋G。

规律二：非互补碱基之和的比例在整个DNA分子中为1，在两条互补链中互为倒数。

如在一条链中A＋GT＋C＝a，则在互补链中A＋GT＋C＝1a，而在整个DNA分子中A＋GT＋C＝1。

规律三：互补碱基之和的比例在整个DNA分子中以及任何一条链中都相等。

如在一条链中A＋TG＋C ＝m，则在互补链及整个DNA分子中A＋TG＋C＝m。

规律四：在双链DNA及其转录的RNA之间有下列关系，设双链DNA中a 链的碱基为A1、T1、C1、G1，b链的碱基为A2、T2、C2、G2，则A1＋T1＝A2＋T2＝RNA分子中(A＋U)＝(1/2)×DNA双链中的(A＋T)；G1＋C1＝G2＋C2＝RNA 分子中(G＋C)＝(1/2)×DNA双链中的(G＋C)。

注：由2n个脱氧核苷酸形成双链DNA分子过程中，可产生H2O分子数为(n －1)＋(n－1)＝2n－2。

题组一DNA分子结构及特点1．(2019·江西上饶高三月考)如图为DNA分子结构示意图，对该图的不正确描述是()A．②和③相间排列，构成DNA分子的基本骨架B．DNA分子中的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息C．④不能称作胞嘧啶脱氧核苷酸D．当细胞内DNA复制时，⑨的断开需要酶作用答案 A解析①磷酸和②脱氧核糖的交替排列构成了DNA分子的基本骨架，A错误；DNA分子中的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息，B正确；图中④不能表示胞嘧啶脱氧核苷酸，②、③和下一个磷酸才能构成胞嘧啶脱氧核苷酸，C正确；细胞内DNA复制时，⑨氢键的断开需要解旋酶，D正确。

2．下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是()A．DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构B．DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基C．DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对D．DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连答案 C解析DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构，A错误；DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖，且磷酸不与碱基直接相连，B 错误；DNA分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连，D错误。

题组二DNA分子结构的相关计算3．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、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中鸟嘌呤占碱基总数的()A．24% B．22%C．26% D．23%答案 A解析双链DNA中，A＋T占全部碱基总数的54%，则一条单链中A＋T占该链碱基总数的54%，按下面的图示分析可得mRNA中G与碱基总数的比值为24%。

4．一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤与鸟嘌呤数目之比为2∶1，两者之和占DNA分子碱基总数的24%，则该DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的()A．32% B．24%C．14% D．28%答案 A解析已知DNA分子的一条链上，A∶G＝2∶1，且A＋G之和占DNA分子碱基总数的24%，依据碱基互补配对原则，该链的碱基总数占DNA分子碱基总数的1，所以该链中A＋G之和占该链碱基总数的48%，从而推出该链中A占2该链碱基总数的32%，另一条链上的T和该链中的A相等，即另一条链上的胸腺嘧啶占该链碱基总数的32%，A正确。

5．(2018·安徽皖江名校联盟联考)已知某双链DNA分子(非环状)的一条单链中(A＋C)/(T＋G)＝m，下列相关叙述中错误的是()A．该DNA分子中(A＋C)/(A＋C＋T＋G)＝0.5B．该DNA分子中游离的磷酸基团位于DNA分子的两端C．该DNA分子中的(A＋C)/(T＋G)＝1D．该DNA分子的特异性取决于碱基的种类及其比例答案 D解析在双链DNA分子中，A＝T，C＝G，因此该DNA分子中(A＋C)/(A ＋C＋T＋G)＝0.5，A正确；每个链状DNA分子含有2个游离的磷酸基团，分别位于DNA分子的两端，B正确；整个DNA分子中，A＝T，G＝C，所以(A＋C)/(T ＋G)＝1，C正确；DNA分子的特异性表现在不同DNA分子有特定的碱基排列顺序，D错误。

技法提升三步解决DNA分子中有关碱基比例计算第一步：搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例，还是占DNA分子一条链上碱基的比例。

第二步：画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知的和所求的碱基。

第三步：根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。

考点2DNA复制及基因的概念1．DNA分子的复制(1)概念、时间和场所(2)过程(3)特点和方式①特点：□11边解旋边复制。

②方式：□12半保留复制。

(4)准确复制的原因和意义①原因：DNA具有独特的□13双螺旋结构，为复制提供精确的模板；□14碱基互补配对原则，保证了复制能准确进行。

②意义：DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的□15连续性。

2．基因、DNA、染色体的关系1．DNA半保留复制的实验分析与影响因素(1)DNA半保留复制的实验分析①实验方法：放射性同位素示踪法和密度梯度离心技术。

②实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。

③实验假设：DNA以半保留的方式复制。

④实验预期：离心后应出现3条DNA带。

a．重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。

b．中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA。

c．轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。

⑤实验过程⑥过程分析a．立即取出，提取DNA→离心→全部重带。

b．繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。

c．繁殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。

⑦实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。

(2)影响DNA复制的外界因素2.“图解法”分析DNA复制相关计算(1)将含有15N 的DNA 分子放在含有14N 的培养基上培养，复制n (n >0)次，则：①子代DNA共2n 个⎩⎨⎧ 含15N 的DNA 分子：2个只含15N 的DNA 分子：0个含14N 的DNA 分子：2n 个只含14N 的DNA 分子：(2n －2)个②脱氧核苷酸链共2n ＋1条⎩⎨⎧含15N 的脱氧核苷酸链：2条含14N 的脱氧核苷酸链：(2n ＋1－2)条(2)DNA 复制中消耗的脱氧核苷酸数①若亲代DNA 分子含有某种脱氧核苷酸m 个，经过n 次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m ·(2n －1)。

②第n 次复制需要该种脱氧核苷酸数为m ·2n －1。

3．DNA 复制与细胞分裂中染色体标记问题(1)减数分裂与有丝分裂中染色体标记情况分析①减数分裂中染色体标记情况分析如果用3H 标记细胞中的DNA 分子，然后将细胞放在正常环境中培养，让其进行减数分裂，结果染色体中的DNA 标记情况如图所示：由图可以看出，减数分裂过程中细胞虽然连续分裂2次，但DNA只复制1次，所以四个子细胞中所有DNA分子均呈杂合状态，即“”。

②有丝分裂中染色体标记情况分析如果用3H标记细胞中的DNA分子，然后将细胞放在正常环境中培养，连续进行2次有丝分裂，与减数分裂过程不同，因为有丝分裂是复制1次分裂1次，因此这里实际上包含了2次复制。

由图可以看出，第一次有丝分裂形成的两个子细胞中所有DNA分子均呈杂合状态，即“”。

第二次有丝分裂复制后的染色体上两条单体中只有一条单体含有3H，即DNA分子为“”，而另一条单体只有1H，即DNA分子为“”，在后期时两条单体的分离是随机的，所以最终形成的子细胞中可能都含有3H，也可能不含3H，含有3H的染色体条数是0～2n 条(体细胞染色体条数是2n)。