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  高考相关 - 高考各科备考 - 生物 - 浏览高考 - 二DNA分子的结构和复制  
二DNA分子的结构和复制
http://www.ksbs.cn  2008/2/27 8:12:51  浏览人次:5945
核心知识归纳
1DNA的结构
(1)DNA的化学组成
科学家将DNA水解后得到四种脱氧核糖核苷酸;再将脱氧核糖核苷酸
水解分别得到了磷酸、脱氧核糖和含氮的碱基(A、T、C、G)。
(2)DNA的空间结构及碱基互补配对原则
①DNA分子由两条脱氧核糖核苷酸链组成双螺旋结构;
②外侧:磷酸和脱氧核糖交替连接,构成DNA的基本骨架;
③内侧:两条链之间的对应碱基通过氢键连接起来。
(3)DNA的结构特点
①稳定性:DNA分子当中的脱氧核糖和磷酸交替排列稳定不变;碱基互补配
对原则稳定不变;相应的碱基之间通过氢键构成碱基对。
②多样性:每个DNA分子中的脱氧核糖核苷酸的数目不同,碱基对的排列顺
序各异。
③特异性:每个DNA分子都有自己特定的碱基排列顺序,各种生物的DNA分
子,其碱基排列顺序各不相同。
点拨 两条链之间的脱氧核糖核苷酸数目相等→两条链之间的碱基、脱氧核糖和磷酸数目对应相等。
DNA的两条链能稳定的并列,是靠碱基对来维持的;根据碱基互补配对原则:双链DNA中A=T;C=G。
构成DNA的两条脱氧核糖核苷酸单链反向平行组成DNA分子的双螺旋结构。
2.DNA的复制
(1)概念:指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。复制是遗传物质的重
要特征。复制的结果由一个DNA形成两个完全相同的DNA分子。
(2)过程:DNA的复制主要发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂间期。
DNA的复制是半保留复制。复制时,是边解旋,边合成子链,边进行模板母
链与对应子链的螺旋。
(3)DNA复制的基本条件及能够准确复制的原因:
DNA能够复制有四个基本条件:
①模板:DNA解旋后两条链均作为模板;
②原料:细胞中的四种脱氧核糖核苷酸;
③能量:指生物体内直接的能源物质ATP;
④酶:主要指解旋酶和DNA的聚合酶。
DNA能准确复制的原因有两个:
①是DNA分子有独特的双螺旋结构;
②是两条链之间的碱基遵循互补配对的原则。
点拨 DNA的复制在一般情况下能够准确无误进行,这对于维持前后代遗传物质的稳定性,对于生物的遗传具有重要的意义。但也会出现复制差错导致基因突变产生新的基因,使遗传信息发生改变而发生变异,对于生物的进化有重要意义。
特别提醒
1能够保证复制时正确无误,有两个原因:①模板是精确的;②碱基互补配对是严格的。
2细胞质中也存在DNA复制,如线粒体和叶绿体中的DNA也要复制,而且这些DNA复制的时间不一定在细胞分裂间期。

难点疑点突破
1.碱基互补配对的规律主要从以下五个方面考虑:
(1)在双链DNA分子中,A=T,G=C。
(2)在双链DNA分子中,两个不互补配对的碱基之和的比值相等,
即(A+C)/(T+G)=1;(A+G)/(T+C)=1。
(3)在DNA分子一条链中,两个不互补配对的碱基之和的比值等于另一互补链中这一比值的倒数,即DNA分子一条链中的(A+C)/(T+G)或(A+G)/(T+C)等于另一互补链中这一比值的倒数。
(4)不同生物的DNA分子,其互补配对的碱基之和的比值(A+T)/(G+C)(生物的碱基比率)不同。
(5)假设DNA的两条链为L1、L2,
则L1中的(A+T)L1的碱基数=L2中的(A+T)L2的碱基数=整个DNA分子中的(A+T)整个DNA分子的碱基数
(6)碱基T是DNA分子的特有碱基,在单链DNA分子中一般不存在A=T、G=C这样的碱基数量关系。单链DNA一般存在于病毒等无细胞结构的生物中,有细胞结构生物的DNA均为双链。

拓展延伸
在DNA双链中还有以下关系:
A+C=50%
T+G=50%
A+G=50%
T+C=50%
A+C=T+G=
A+G=T+C2.掌握同位素标记方法在实验中的应用,理解DNA半保留复制实验
同位素标记方法在生物实验中经常被使用,主要是用来跟踪某种化学元素所存在的化合物的变化或该化合物在生物体内的变化规律等。通过同位素标记的元素和普通元素之间的比较可以起到对照作用,来研究某种元素的变化规律,如半保留复制实验。
1958年Meselson和Stahl用放射性同位素与密度梯度离心法所做的“半保留复制”实验中,把大肠杆菌培养在含有重同位素(15N)的培养基中,在细菌的生长过程中,重同位素进入含氮碱基,然后掺入新合成的DNA链中。经过多次细胞分裂,细菌细胞的DNA充分地被15N标记上了。然后把这些标记的细胞移入正常的轻同位素(14N)的培养基中,经过一次或两次细胞分裂,抽取细菌样本,从每一样本中提取细菌,再提取DNA,进行氯化铯密度梯度离心。结果15N—DNA分子位于重带位置,14N-DNA

拓展延伸
在做标记实验时,要注意选择被标记的元素在某种物质中是惟一的,如在噬菌体内标记蛋白质,一般选择S元素,而标记DNA一般选择P元素,因为S元素不存在于DNA中,而生物体内P元素主要在DNA中。之所以不选择C元素,是由于其在蛋白质和DNA中都存在。在轻带位置,而第一代DNA分子则位于轻带和重带之间的中带位置,将第一代DNA分子用解旋酶处理后再离心,则一部分在重带位置,另一部分在轻带位置,这就证明了DNA的复制是半保留复制,其中一条链含15N,另一条链含14N。

解题方法技巧
1
一个由15N标记的DNA分子,放在没有标记的环境中培养,复制5次后标记的DNA分子占DNA分子总数的()
A错误辨析
此题的常见错误是选D,这是认为1个DNA分子经5次复制以后,可形成25个DNA分子,其中有1个DNA被标记。这是没有理解DNA半保留复制的特点造成的。次复制,最初标记的两条链始终存在两个DNA分子中,这样经n次复制,标记的DNA分子占2/2n,即1/2n-1。
答案C
2
由一个双链DNA分子中有碱基A 20个,占全部碱基20%,若DNA连续复制2次,需要游离的碱基C()
A

解题技巧
亲代DNA连续复制2次后,形成4个DNA分子。亲代DNA分子的两条链分别进入2个DNA分子中,实际需要的碱基数目只相当于3个DNA分子中的碱基数目,这样试题就转化成计算3个DNA分子中含有碱基C数量。
答案C

思维拓展发散
1
某DNA分子中A+T占整个DNA分子碱基总数的34%,其中一条链上的C占该链碱基总数的28%,那么,对应的另一条互补链上的C占该链碱基总数的比例是()
A图615

拓展延伸
另还可用示意图数字代入法解这类题。(如图615所示)从图中可看出,已知链①中的G占该链中的碱基总数的比例=100%-34%-28%=38%,则另一互补链②中的C占该链碱基总数为38%。答案C
2
在一个双链DNA分子中,G占碱基总量的18%,其中一条链中G占20%,那么,此链中C应为()
A[KG*2〗8%B[KG*2〗16%C[KG*2〗18%D3
某DNA分子含有腺嘌呤200个,该DNA复制数次后,消耗了周围环境中3000个含腺嘌呤的脱氧核糖核苷酸,则该DNA分子已经复制了多少次()
A答案B

拓展延伸
此题考查了学生对DNA复制的特点等有关知识的理解和掌握的情况。根据DNA半保留复制的特点可知,不管其复制多少次,从理论上看,原来DNA的成分仍存在于子代DNA中。

潜能挑战测试

1DNA分子结构多样性的原因是()
A
2关于DNA复制的叙述,正确的是()
A
3在双链DNA分子中,根据碱基互补配对原则,并且A≠C,下列各项正确的是()
A
4分析一个DNA分子时,发现30%的脱氧核糖核苷酸含有腺嘌呤,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
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糖核苷酸数为()
A
6实验室内模拟DNA复制所需的一组条件是()
①解旋酶、聚合酶等②DNA模板③ATP④四种脱氧核糖核苷酸⑤适宜的温度和酸碱度
A
721世纪是生命科学的世纪,2002年3月美国在一个科技周活动中展示了一个12米高的DNA双螺旋模型,并被载入吉尼斯世界纪录。我国北京中关村高科技园区的一个标志性雕塑也是DNA双螺旋模式图,这样可以使更多的人了解DNA,了解生命科学。现在知道,DNA双螺旋结构的直径是2 nm,螺距是34 nm,每个螺距由10个碱基对构成。已知最小的DNA由4000个碱基对构成。请问该DNA有多长()
A
8康贝格(komberg)曾以噬菌体为引子,以四种脱氧核糖核苷酸为原料,加入适量ATP和DNA聚合酶,在试管中把游离的脱氧核糖核苷酸合成了噬菌体DNA,这种半人工合成的DNA也能够在寄主(细菌)体内繁殖。请据此回答下列问题:
(1)该实验说明的问题是。
(2)加入ATP的目的是,说明该过程是。
(3)加人DNA聚合酶的目的是。
(4)若DNA是在细菌细胞内合成,则其场所是;若在真菌细胞内合成,其场所可能是;若在高等植物叶肉细胞内合成,其场所又可能是。


9某双链DNA分子带有15N同位素标记,在试管中以该DNA为模板进行复制实验,连续复制4代之后,试管中带有15N同位素标记的DNA占总量的()
A
10马和鼠体细胞具有相同数目的染色体,但性状差异很大,原因是()
A112000年6月26日,经过美、英、法、德、日、中六国科学家的共同努力,人类基因组的工作草图已经绘制完毕,并于当天向全世界公布。此次基因技术领域的突破性进展,愈发使世人相信,基因工程等生物高科技的广泛应用将推动21世纪经济和社会的发展。植物基因工程往往需要接受外来DNA的细胞经有丝分裂形成植株。细胞每次分裂时,DNA都复制一次,每次复制都是()
A
12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
图61613含有32P或31P的磷酸,两者化学性质几乎相同,都可参与DNA分子的组成,但32P比31P质量大。现将某哺乳动物的细胞放在含有31P磷酸的培养基中,连续培养数代后得到G0代细胞。然后将G0代细胞移至含有32P磷酸的培养基中培养,经过第1、2次细胞分裂后,分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2代细胞中提取DNA,经密度梯度离心后得到结果(如图616)。由于DNA分子质量不同,因此在离心管内的分布不同。若①、②、③分别表示轻、中、重三种DNA分子的位置,请回答:
(1)G0、G1、G2代DNA离心后的试管分别是图中的:G0;G1;G2
(2)G2代在①、②、③三条带中DNA数的比例是。
(3)图中①、②两条带中DNA分子所含
的同位素磷分别是:条带①,条
带②。
(4)上述实验结果证明DNA的复制方式是。DNA的自我复制能使生物的保持相对稳定。



14由120个碱基组成的DNA分子片段,可因其碱基对组成和序列的不同而携带不同的遗传信息,其种类数量最多可达()
A
15图617是DNA复制图解,请据图回答问题:
图617(1)DNA复制的时期是。
(2)DNA复制的结构基础是和。
(3)实验室内模拟DNA复制所需的一组条件是()
①DNA模板②解旋酶、连接酶和聚合酶③ATP和四种脱氧核糖核苷酸④RNA引物⑤适宜的温度和酸碱度
A(4)一个有15N标记的DNA分子,放在没有标记的环境中培养,复制三次后标记的DNA分子占DNA分子总数的,标记的链占全部DNA单链的。
(5)一个DNA分子复制完毕后,新形成的DNA分子的子链是()
A(6)由(4)题可见,DNA分子复制又称为复制。
(7)亲代DNA分子复制后,其中一份传给子代细胞,由于DNA分子中代表着遗传信息,这样子代细胞就获得了亲代细胞的遗传信息。细胞中的遗传信息是我们眼睛看不到的,但由于遗传信息能决定生物的性状,从而使子代像亲代,这样从子代的性状就能间接了解子代遗传信息与亲代是否相同。请你举一个动物或人体的例子来说明。

名师助你成长
1.D点拨:DNA分子结构多样性是由碱基对排列顺序的多样性决定的。
2.D点拨:有少量DNA不在细胞核内,如线粒体和叶绿体中有DNA,减数分裂第一次分裂之前的间期也进行复制,DNA是边解旋边复制的。
3.B点拨:在DNA分子结构中,2个非互补碱基之和占全部碱基的50%。
4.C点拨:DNA分子中的A占30%,则G则占20%,如果这个DNA分子中的所有的G全在一条链中,则比值最大,这样占这一条链的碱基比为40%。
5.C点拨:实际需要的碱基数目相当于23-1=7个DNA分子的碱基数目,另外,胸腺嘧啶与胞嘧啶的和为1/2a。
6.D点拨:DNA能够复制需要的基本条件:模板、原料、能量、酶以及适宜的温度和酸碱度。
7.B点拨:3.4×4000÷10=1360 nm=1.36 μm。
8.(1)在一定条件下,DNA具有自我复制功能(2)为DNA复制提供能量一个耗能过程(3)促进DNA新链的合成(4)原核细胞的核区细胞核、线粒体细胞核、线粒体、叶绿体
9.A点拨:复制n代以后,标记的DNA分子占2/2n=1/2n-1。
10.B点拨:不同的生物其DNA分子具有特异性。
11.B点拨:此题材料是新的,但基本知识就是DNA复制的半保留复制的特点。
12.A点拨:一条链中的A+T与另一条链中的A+T相等,同样两条链中的C+G也相等,故比例不变。
13.(1)ABD(2)0∶1∶1(3)31P31P和32P(4)半保留复制遗传性状(遗传特性)
14.C点拨:DNA为双链分子,且碱基对的排列方式有多种,其排列方式与碱基对数目n有关,为4n。
15.(1)有丝分裂的间期或减数分裂第一次分裂之前的间期(2)独特的双螺旋结构碱基互补配对原则(3)C(4)1/41/8(5)B(6)半保留(7)克隆羊的培育成功,子代的性状与亲代相同,是因为子代细胞核中的DNA与亲代完全相同(或人类的同卵双胞)
所属分类:高考各科备考 - 生物   所属专题:  责任编辑:
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  • qfyzwxf2009/11/28 21:40:45 认为:
    总结的真全面!
    游客2009/5/10 2:08:12 认为:
    我看了...在努力
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