資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
人教(2019)生物高考知識點梳理&對點訓練
6.2 DNA的結構、復制和基因的概念
知識點(一)　DNA的結構和基因的本質
(一)DNA結構模型的建立者及DNA的組成
1．DNA雙螺旋模型構建者
沃森和克里克。
2．圖解DNA雙螺旋結構
(1)DNA是由兩條單鏈組成的，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構。
DNA的一條單鏈具有兩個末端，一端有一個游離的磷酸基團，稱作5′端，另一端有一個羥基(—OH)，稱作3′端。DNA的兩條單鏈走向相反，一條單鏈從5′端到3′端，另一條單鏈從3′端到5′端。
(2)DNA中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側，構成基本骨架；堿基排列在內側。
(3)兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，并且堿基配對具有一定規律：A(腺嘌呤)一定與T(胸腺嘧啶)配對，G(鳥嘌呤)一定與C(胞嘧啶)配對。堿基之間的這種一一對應的關系，叫作堿基互補配對原則?！?br/>　(二)DNA結構特點
多樣性 若DNA含有n個堿基對，則其可能有4n種堿基排列順序
特異性 每個DNA分子都有特定的堿基排列順序
穩定性 兩條主鏈上磷酸與脫氧核糖交替排列的順序不變，堿基配對方式不變等
(三)染色體、DNA、基因和脫氧核苷酸的關系
【連接教材資料】1．(必修2 P50圖3 8分析)脫氧核糖中的1′C是指與堿基相連的碳，5′C是指與磷酸基團相連的碳。從圖中看出DNA兩條鏈反向平行的依據是從雙鏈的一端起始，一條單鏈是從5′端到3′端的，另一條單鏈則是從3′端到5′端的。
2．(必修2 P51“探究·實踐”討論T1)DNA只含有4種脫氧核苷酸，它為什么能夠儲存足夠量的遺傳信息？
提示：DNA雖然只含有4種脫氧核苷酸，但是堿基的排列順序卻是千變萬化的，使DNA儲存了大量的遺傳信息。
【知識點考法訓練】
考法(一)　考查DNA分子的結構及特點
1．如圖為DNA分子結構示意圖，下列對該圖的敘述正確的是(　 )
A．②和③相間排列，構成了DNA分子的基本骨架
B．④是構成DNA的基本組成單位，名稱是胞嘧啶脫氧核苷酸
C．DNA分子中特定的脫氧核苷酸序列代表了遺傳信息
D．⑤⑥分別代表A、G，一條脫氧核苷酸單鏈上的相鄰兩個堿基之間通過⑨連接
解析：選C　DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，即①②相間排列在外側，構成基本骨架，A錯誤；脫氧核苷酸中，磷酸基團連接在脫氧核糖的5′碳原子上，圖中所示的④并非為一個脫氧核苷酸，標記為①的磷酸基團屬于上方的胸腺嘧啶脫氧核苷酸，B錯誤；⑤⑥分別代表A、G，一條脫氧核苷酸單鏈上的兩個相鄰堿基通過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”相連，兩條脫氧核苷酸鏈之間的互補堿基通過⑨氫鍵相連，D錯誤。
2．(2022·重慶模擬)查哥夫對多種生物DNA做了堿基定量分析，發現(A＋T)/(C＋G)的比值如表。結合所學知識，可得出的結論是(　 )
DNA來源 大腸桿菌 小麥 鼠 豬肝 豬胸腺 豬脾
(A＋T)/ (C＋G) 1.01 1.21 1.21 1.43 1.43 1.43
A.豬的DNA結構比大腸桿菌的DNA結構更穩定一些
B．小麥和鼠的DNA所攜帶的遺傳信息相同
C．小麥DNA中(A＋T)的數量是鼠DNA中(C＋G)數量的1.21倍
D．同一生物不同組織的DNA堿基組成相同
解析：選D　大腸桿菌DNA中(A＋T)/(C＋G)的比值小于豬的，說明大腸桿菌DNA所含C—G堿基對的比例較高，而C—G堿基對含3個氫鍵，因此大腸桿菌的DNA結構穩定性高于豬的，A錯誤；雖然小麥和鼠的DNA中(A＋T)/(C＋G)比值相同，但不代表二者的堿基序列與數目相同，B、C錯誤；同一生物的不同組織所含DNA的堿基序列是相同的，因此DNA堿基組成也相同，D正確。
[歸納拓展]　DNA結構的兩種關系和兩種化學鍵
　　
考法(二)　考查與DNA分子相關的計算
3．下列有關雙鏈DNA分子的敘述，正確的是(　 )
A．若DNA分子一條鏈中的堿基A所占比例為a，則另一條鏈的堿基C所占比例為1/(2－a)
B．如果一條鏈上(A＋T)∶(G＋C)＝m，則另一條鏈上該比值也為m
C．如果一條鏈上的A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3，則另一條鏈上該比值為3∶3∶2∶2
D．由50個堿基對組成的DNA分子片段中至少含有氫鍵的數量為150個
解析：選B　若DNA分子一條鏈中的堿基A所占比例為a，據此無法計算出另一條鏈的堿基C所占比例，A錯誤；如果一條鏈上的A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3，則另一條鏈上該比值為2∶2∶3∶3，C錯誤；由50個堿基對組成的DNA分子片段中至少含有氫鍵的數量為50×2＝100(個)，最多含有氫鍵的數量為50×3＝150(個)，D錯誤。
4．某DNA分子含有1 000個堿基對，其中A的含量為30%，α鏈中G的含量為30%，下列與該DNA分子有關的敘述正確的是(　 )
A．該DNA分子中含有的氫鍵數為2.4×103個
B．該DNA分子的兩條單鏈中(A＋C)/(T＋G)的值一定相等
C．該DNA分子的α鏈中堿基A所占的比例在0～40%范圍內
D．由于堿基互補配對，DNA分子中C與G的和一定占50%
解析：選A　該DNA分子中A＝T＝2 000×30%＝600，G＝C＝2 000×20%＝400，A—T之間有2個氫鍵，C—G之間有3個氫鍵，所以該DNA分子中氫鍵數為600×2＋400×3＝2 400(個)，A正確；DNA分子中，A與T數量相等，C與G數量相等，(A＋C)/(T＋G)＝1，而兩條單鏈中該值互為倒數，B錯誤；該DNA分子中A的含量為30%，則T的含量也為30%，α鏈中A＋T的含量與DNA分子中A＋T的含量相等，都為60%，若α鏈不含A，則該鏈中A的含量為0，若該DNA分子中的堿基A都在α鏈中，則該鏈中A的含量為60%，所以該鏈中堿基A的比例在0～60%范圍內，C錯誤；由于堿基互補配對，DNA分子中A＋C和T＋G一定占50%，該DNA分子中G＋C占40%，D錯誤。
　　
知識點(二)　DNA的復制及相關計算
1．DNA半保留復制的實驗證據
(1)實驗技術方法：同位素標記技術。
(2)科學研究方法：假說—演繹法。
(3)結論：DNA的復制是以半保留方式進行的。
2．DNA的復制
(1)概念：以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。
(2)發生時期：在真核生物中，這一過程是在細胞分裂前的間期，隨著染色體的復制而完成的。
(3)過程。
(4)場所：真核生物在細胞核、線粒體和葉綠體；原核生物在擬核和細胞質。
(5)結果：一個DNA分子形成了兩個完全相同的DNA分子。
(6)特點：邊解旋邊復制；半保留復制。
(7)意義：DNA通過復制，將遺傳信息從親代細胞傳遞給子代細胞，從而保持了遺傳信息的連續性。
[知識梳理]
概括DNA復制的五個問題
復制的場所 主要場所是細胞核，但在擬核、線粒體、葉綠體、細胞質基質(如質粒)中也可進行DNA復制
外界條件對DNA復制的影響 在DNA復制的過程中，需要酶的催化和ATP供能，凡是影響酶活性和影響細胞呼吸的因素，都會影響DNA的復制
復制方式 半保留復制。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)
過程特點 邊解旋邊復制；多點解旋和復制
DNA復制的準確性 (1)一般情況下，DNA分子能準確地進行復制。原因是DNA具有獨特的雙螺旋結構，能為復制提供精確的模板；通過堿基互補配對，保證了復制能夠準確地進行； (2)特殊情況下，在外界因素和生物內部因素的作用下，可能造成堿基配對發生差錯，引發基因突變
[典例1]　(2022·池州期末)復制叉是復制時雙鏈打開，分成兩股，各自作為模板，子鏈沿模板延長所形成的Y字形結構(如圖)，復制叉從復制起始點開始沿著DNA鏈有序移動。DNA甲基化會引起染色質結構、DNA構象、DNA穩定性及DNA與蛋白質相互作用方式發生改變。下列敘述正確的是(　 )
A．解旋酶使DNA雙鏈完全打開后再進行復制
B．DNA聚合酶發揮作用需要母鏈提供合成模板
C．DNA以兩條鏈為模板進行復制可提高復制速率
D．甲基化修飾DNA鏈不會影響復制叉的有序移動
[解析]　DNA分子的復制特點是邊解旋邊復制，解旋酶能使DNA兩條螺旋的雙鏈逐步打開，A錯誤；多起點雙向復制可以提高復制的速率，而以兩條鏈為模板進行復制是半保留的復制方式，不會提高復制速率，C錯誤；由于DNA甲基化會引起染色質結構、DNA構象、DNA穩定性及DNA與蛋白質相互作用方式發生改變，故甲基化修飾DNA鏈會直接停頓復制叉，D錯誤。
[答案]　B
明確DNA復制、“剪切”與“水解”中的四種酶
　　
[對點練習]
1．研究發現DNA復制需要多種蛋白質和酶參與，其中Rep蛋白可以將DNA雙鏈解旋，單鏈結合蛋白可以和解旋的DNA單鏈結合，并隨著子鏈的延伸而與DNA單鏈分離。下列敘述正確的是(　 )
A．Rep蛋白能使A與C、T與G之間的氫鍵斷裂
B．低溫處理DNA分子也可以使DNA雙鏈解旋
C．DNA復制具有邊解旋邊復制和半保留復制的特點
D．單鏈結合蛋白與DNA單鏈結合不利于DNA新鏈的形成
解析：選C　根據Rep蛋白的功能可推斷出，Rep蛋白應為解旋酶，該酶能破壞氫鍵，但堿基之間互補配對原則是A與T配對，C與G配對，即Rep蛋白可破壞A與T、C與G之間形成的氫鍵，A錯誤；高溫處理DNA分子能使DNA雙鏈解旋，B錯誤；單鏈結合蛋白與DNA單鏈結合，可防止單鏈之間重新螺旋化，對DNA新鏈的形成有利，D錯誤。
2.下圖為DNA分子的復制方式模式圖，圖中“→”表示復制方向。下列敘述錯誤的是(　 )
A．由圖可知，DNA分子復制為單向復制
B．除圖示酶外，DNA分子復制還需DNA聚合酶等
C．DNA分子復制時，子鏈的延伸方向是相同的
D．解旋含G—C堿基對較多區域時，消耗的能量相對較多
解析：選A　由圖可知，DNA分子復制為雙向復制，A錯誤；圖示解旋酶打開雙鏈間的氫鍵，使雙鏈DNA解開，需要消耗ATP，DNA復制過程中，還需要DNA聚合酶將單個脫氧核苷酸連接到DNA片段上，再將片段連成完整的子鏈需要DNA連接酶，B正確；DNA分子的兩條鏈是反向平行的，而復制的時候只能從5′ 端向3′ 端延伸，所以兩條子鏈合成方向相反，但延伸方向是相同的，C正確；G—C含有3個氫鍵，A—T含有2個氫鍵，故解旋含G—C堿基對較多區域時，消耗的能量相對較多，D正確。
[知識梳理]
“圖解法”分析DNA復制相關計算
1．DNA復制后子代DNA分子數和子鏈數
將含有15N的DNA分子放在含有14N的培養基中連續復制n次，則：
(1)子代DNA分子共2n個
(2)脫氧核苷酸鏈共2n＋1條
2．DNA復制過程中消耗的脫氧核苷酸數
(1)若親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，經過n次復制需要消耗該種脫氧核苷酸數為m·(2n－1)個。
(2)第n次復制需要消耗該種脫氧核苷酸數為m·2n－1個。
[典例2]　(2022·泰安月考)一個雙鏈均被32P標記的DNA由5 000個堿基對組成，其中腺嘌呤占20%，將其置于只含31P的環境中復制3次。下列敘述不正確的是(　 )
A．該DNA分子中含有氫鍵的數目為1.3×104
B．復制過程需要2.1×104個游離的胞嘧啶脫氧核苷酸
C．含有放射性的子代DNA分子的兩條鏈都有放射性
D．子代DNA分子中含32P與只含31P的分子數之比為1∶3
[解析]　該DNA分子含有5 000個堿基對，A占20%，因此A＝T＝10 000×20%＝2 000，DNA中A＝T＝2 000，C＝G＝3 000，A、T堿基對之間的氫鍵是2個，G、C堿基對之間的氫鍵是3個，因此該DNA分子中含有氫鍵的數目為2 000×2＋3 000×3＝1.3×104，A正確；復制過程需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸數為3 000×(8－1)＝2.1×104(個)，B正確；根據DNA半保留復制的特點，含有放射性的子代DNA分子中只有一條鏈有放射性，C錯誤；根據半保留復制可知，被32P標記的DNA分子是2個，含有31P的是8個，只含有31P的是8－2＝6(個)，因此子代DNA分子中含32P與只含31P的分子數之比為1∶3，D正確。
[答案]　C
(1)復制次數：“DNA復制了n次”和“第n次復制”的區別：前者包括所有的復制，但后者只包括最后一次復制。
(2)堿基數目：注意堿基的數目單位是“對”還是“個”。
(3)復制模板：在DNA復制過程中，無論復制了幾次，含有親代脫氧核苷酸單鏈的DNA分子都只有兩個。
(4)關鍵詞語：看清是“DNA分子數”還是“鏈數”，“含”還是“只含”等關鍵詞?！　?br/>[對點練習]
3.(2022·江門高三月考)某DNA分子片段中共含有3 000個堿基，其中腺嘌呤占35%?，F將該DNA分子片段用15N同位素標記過的四種游離脫氧核苷酸為原料復制3次，將全部復制產物進行密度梯度離心，得到圖甲結果；如果將全部復制產物加入解旋酶處理后再離心，則得到圖乙結果。下列有關分析正確的是(　 )
A．X層與Y層中DNA分子質量比大于1∶3
B．Y層中含15N標記的鳥嘌呤有3 600個
C．第二次復制結束時，含14N的DNA分子占1/2
D．W層與Z層的核苷酸數之比是4∶1
解析：選C　據題干分析可知，X層為2個含有14N和15N的DNA分子，Y層為6個只含15N的DNA分子，因此X層與Y層中DNA分子質量比小于1∶3，A錯誤；Y層為6個只含15N的DNA分子，一個DNA分子含有鳥嘌呤450個，則Y層中含15N標記的鳥嘌呤共有450×6＝2 700(個)，B錯誤；DNA進行半保留復制，第二次復制結束，得到的4個DNA分子中有2個含有14N，因此含14N的DNA分子占1/2，C正確；W層有14條核苷酸鏈，Z層有2條核苷酸鏈，W層與Z層的核苷酸數之比是7∶1，D錯誤。
4.(2022·威海模擬)將一個不含放射性同位素32P標記的大腸桿菌(擬核DNA呈環狀，共含有m個堿基，其中有a個胸腺嘧啶)放在含有32P標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養基中培養一段時間，檢測到如圖Ⅰ、Ⅱ兩種類型的DNA(虛線表示含有放射性的脫氧核苷酸鏈)。下列有關該實驗的結果預測與分析，正確的是(　 )
A．DNA第二次復制產生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ兩種類型，比例為1∶3
B．DNA復制后分配到兩個子細胞時，其上的基因遵循基因分離定律
C．復制n次需要胞嘧啶的數目是(2n－1)m－a/2
D．復制n次形成的放射性脫氧核苷酸單鏈數為2n＋1－2
解析：選D　由DNA的半保留復制方式可知，DNA第二次復制產生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ兩種類型，比例為1∶1，A錯誤；大腸桿菌是原核生物，其基因不遵循基因分離定律，B錯誤；一個DNA分子中有m個堿基，a個胸腺嘧啶，則胞嘧啶有(m/2－a)個，復制n次需要胞嘧啶的數目是(m/2－a)·(2n－1)，C錯誤；無論復制多少次，子代DNA均只有兩條鏈不含標記，故復制n次形成的放射性脫氧核苷酸單鏈數為2n＋1－2，D正確。
[課時驗收評價]
1．(2022·湖南八市調研)下列關于DNA分子的結構和DNA分子復制的說法，錯誤的是(　 )
A．DNA分子能準確地復制與DNA分子的結構有密切的關系
B．DNA分子復制過程中有氫鍵的斷裂和重新形成
C．細胞內DNA分子復制過程中需要解旋酶和DNA聚合酶的參與
D．含有2n個堿基對的DNA分子，其堿基對的排列方式最多有n4種
解析：選D　含有2n個堿基對的DNA分子，其堿基對的排列方式最多有42n種，D錯誤。
2．下列有關基因、DNA、染色體的敘述，錯誤的是(　 )
①染色體就是由基因組成的　②基因在每條染色體上都成對存在　③每個DNA分子上都有一個基因
④一條染色體上只有一個DNA分子?、莼蛲ǔＪ蔷哂羞z傳效應的DNA片段?、藁蚝腿旧w行為存在著平行關系
A．③④⑤⑥ B．①②④⑤
C．①②③④ D．①③⑤⑥
解析：選C　染色體是遺傳物質的主要載體，組成成分主要是DNA和蛋白質，基因通常是具有遺傳效應的DNA片段，基因和染色體行為存在著平行關系，①錯誤，⑤⑥正確；等位基因在每對同源染色體上成對存在，在每個染色體上成單存在，②錯誤；一條染色體上有多個基因，基因在染色體上呈線性排列，③錯誤；一條染色體上有一個或兩個DNA分子，④錯誤。
3．下列有關DNA復制的分析，錯誤的是(　 )
A．DNA復制時存在A、U堿基配對現象
B．DNA復制是多種酶參與的物質合成過程
C．兩條子鏈延伸的方向都是由5′ 端到3′ 端
D．DNA聚合酶與DNA連接酶的底物相同
解析：選D　由于DNA復制過程中需要RNA引物，所以在復制時存在A、U堿基配對現象，A正確；DNA復制是解旋酶、DNA聚合酶等多種酶參與的物質合成過程，B正確；DNA分子的2條鏈是反向平行的，子鏈是依據堿基互補配對原則，在DNA聚合酶作用下合成的，其合成方向是從子鏈5′ 端向3′ 端延伸，C正確；DNA聚合酶與DNA連接酶的底物不同，前者作用于單個脫氧核苷酸，而后者作用于DNA片段，D錯誤。
4．(2022·廣東五地六校期末)下圖表示DNA分子的片段，下列相關敘述正確的是(　 )
A．構成DNA分子的基本單位是⑦
B．限制酶切斷①②之間的化學鍵
C．復制時DNA聚合酶催化形成⑤
D．DNA分子中⑥的排序代表遺傳信息
解析：選D?、苁敲撗鹾塑账幔菢嫵蒁NA分子的基本單位，而⑦是脫氧核苷酸鏈的片段，A錯誤；限制酶切斷的是②與下方磷酸基團之間的磷酸二酯鍵，B錯誤；DNA復制時DNA聚合酶催化形成磷酸二酯鍵，⑤是氫鍵，C錯誤；遺傳信息儲存在DNA堿基的排列順序中，D正確。
5．用15N標記含有100個堿基對的DNA分子片段，堿基間的氫鍵共有260個。該DNA分子在14N的培養基中連續復制多次后共消耗游離的嘌呤類脫氧核苷酸1 500個。下列敘述錯誤的是(　 )
A．該DNA片段中共有腺嘌呤60個，復制多次后含有14N的DNA分子占7/8
B．若一條鏈中(A＋G)/(T＋C)<1，則其互補鏈中該比例大于1
C．若一條鏈中A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，則其互補鏈中該比例為2∶1∶4∶3
D．該DNA經復制后產生了16個DNA分子
解析：選A　假設A＝T＝x，則C＝G＝100－x，由2x＋3(100－x)＝260可得x＝40，即A＝T＝40個，C＝G＝60個。經多次復制后，子代DNA全部都含有14N，A錯誤；DNA分子中嘌呤堿基總數等于嘧啶堿基總數，若一條鏈中(A＋G)/(T＋C)＜1，則互補鏈中(A＋G)/(T＋C)>1，B正確；DNA兩條單鏈之間由于堿基互補配對，若一條鏈中A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，則其互補鏈中該比例為2∶1∶4∶3，C正確；該DNA片段中嘌呤類堿基共100個，經多次復制后共消耗游離的嘌呤類堿基1 500個，則1 500＝100×(2n－1)，n＝4，所以復制后產生了24＝16個DNA分子，D正確。
6．下圖為真核生物DNA的結構(圖甲)及發生的生理過程(圖乙)，請據圖回答下列問題：
(1)圖甲為DNA的結構示意圖，其基本骨架由________和________(均填序號)交替排列構成，④為________________(填名稱)。
(2)從圖乙可看出，該過程是從________個起點開始復制的，從而________復制速率；圖中所示的酶為________酶；作用于圖甲中的________(填序號)。
(3)若用1個32P標記的噬菌體侵染未標記的大腸桿菌，釋放出300個子代噬菌體，其中含有32P的噬菌體所占的比例是________。
(4)若圖甲中的親代DNA分子含有100個堿基對，將該DNA分子放在含有32P標記的脫氧核苷酸培養液中復制一次，則子代DNA分子的相對分子質量比原來增加________。
(5)若圖乙中親代DNA分子在復制時，一條鏈上的G變成了A，則該DNA分子經過n次復制后，發生差錯的DNA分子占DNA分子總數的________。
解析：(1)DNA分子的基本骨架由①磷酸和②脫氧核糖交替排列構成。圖中的④是由一分子脫氧核糖、一分子磷酸和一分子C(胞嘧啶)組成的胞嘧啶脫氧核苷酸。(2)分析圖乙可知，DNA復制過程中有多個起點，這樣可以大大提高復制的速率。圖乙中的酶使堿基對間的氫鍵斷裂，使DNA雙鏈解旋，應為解旋酶，作用于圖甲中的⑨氫鍵。(3)用1個32P標記的噬菌體侵染大腸桿菌，根據DNA分子半保留復制的特點，新形成的300個噬菌體中有2個噬菌體含32P，占1/150。(4)親代DNA分子含有100個堿基對，在含有用32P標記的脫氧核苷酸的培養液中復制一次形成的子代DNA分子一條鏈含32P，一條鏈含31P，標記的脫氧核苷酸比未標記的相對分子質量增加1，因此子代DNA的相對分子質量比原來增加100。(5)DNA分子復制時一條鏈上的堿基發生突變，另一條鏈上的堿基不發生突變，以堿基發生突變的單鏈為模板復制形成的DNA分子都是異常的，以未發生突變的單鏈為模板合成的DNA分子都是正常的，因此無論復制多少次，發生差錯的DNA分子都占DNA分子總數的1/2。
答案：(1)①?、凇“奏っ撗鹾塑账帷?2)多　提高
解旋?、帷?3)1/150　(4)100　(5)1/2

展開更多......

收起↑