第三章 基因的本质 第2讲 DNA分子的结构和复制

要点一 要点二
考点访谈 二、DNA分子的半保留复制及有关计算 1．一个DNA分子复制n次后，生成的DNA分子数为2n个。 2．一个DNA分子复制n次后，子代DNA分子中含有亲代链的 DNA分子数占所有子代DNA分子数的比例：2/2n＝1/2n－1； 亲代链数目占所有子代DNA分子链数目的比例：2/(2·2n)＝ 1/2n。 3．DNA双链中含某碱基X个，若复制n次，则需加含该碱基的 脱氧核苷酸分子数为(2n－1)X，第n次复制需要消耗含该碱 基的脱氧核苷酸分子数为2n－1·X个。
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(1)若A中含有48502个碱基对，而子链延伸速率是每分钟105 个碱基对，则此DNA分子复制约需30 s，而实际上只需约16 s，根据A～C图分析，这是因为 ___________________________________________________。
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解析：第一次复制： ，如图所示： 裂后得到的子一代细胞中的核DNA分子均为 。分 ，子一代
复制后，一条染色体上的两条姐妹染色单体中的两个DNA分 子为 ，有丝分裂后期有一半的染色体上的DNA分
子的两条链均为31P，而另一半的染色体上的DNA的两条链为
解析：人和猪体内的DNA都是双链结构，A与T配对，G与C配 对，其配对的碱基数目两两相等，且(A＋G)等于(T＋C)的数 目，即嘌呤总量和嘧啶总量相同；不同物种的DNA由于存在 着严格的碱基互补配对，A＝T，G＝C，但(A＋T)的数目不一 定等于(G＋C)的数目，且不同DNA分子所含脱氧核苷酸的种 类、数量及碱基对的排列顺序不尽相同，所以DNA分子具有 多样性；同一个体不同体细胞的DNA组成相同，且具有特异 性；在双链DNA分子中嘌呤(A＋G)等于嘧啶(C＋T)，但由于 细胞质中有RNA，RNA中的嘌呤(A＋G)不一定等于嘧啶(C＋U)。
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变式演练1 (2009·芜湖模拟)已知多数生物的DNA是双链的， 但也有个别生物的DNA是单链的，有人从3种生物中提取出其 遗传物质，分析它们的碱基比例如下表。请据表回答：
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(1)生物____的遗传物质是RNA，该生物为________，如 ________________________等。 (2)生物________的遗传物质最可能是双链DNA。 (3)从碱基比例上看，双链DNA的特点是__________。 答案：(1)乙 RNA病毒 烟草花叶病毒、HIV (2)丙 (3)A＝T、G＝C
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典例精析1 (2010·杭州联考)下列关于双链DNA的叙述错误 的是( ) A．若一条链上A和T的数目相等，则另一条链上的A和T的数 目也相等 B．若一条链上A的数目大于T，则另一条链上A的数目小于T C．若一条链上的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链的 A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4 D．若一条链上的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则整个DNA分子 中的A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7 解析 ：若一条链上的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条 链的A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3。 答案：C
第三章
基因的本质
第2讲
DNA分子的结构和复制
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一、DNA分子的结构及特点 1．基本组成单位：①脱氧核苷酸(四种)。 2．结构(独特的双螺旋)：由两条反向平行的多核苷酸链构成； ②脱氧核糖与磷酸间隔排列位于DNA分子的外侧(基本骨架)； DNA分子内侧的碱基按互补配对原则，经③氢键连接形成碱基 对(A与T之间④两个氢键，C与G之间⑤三个氢键，C－G碱基对 所占比例大的DNA分子的热稳定性更好)。 3．特点：相对的稳定性、多样性和特异性。 二、DNA分子的复制 1．概念：指以⑥亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 2．场所：⑦细胞核(线粒体和叶绿体中也存在DNA的复制)。 3．时间：⑧有丝分裂间期、减数第一次分裂的间期(其他细 胞增殖也具有遗传物质的复制)。
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解析：DNA分子复制的特点是半保留复制，连续复制四次， 共形成24＝16个DNA分子，其中只有两个DNA的一条链是含15N 的母链，所以，a、b、c三种DNA分子的比例为0∶2∶14。 答案：D
变式演练2 (2010·上海三校联考)下图是DNA复制的有关图 示。A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制。D→F表示哺乳动物的 DNA分子复制片段。图中“”表示复制起点，“→”表示复 制方向，“⇨”表示时间顺序。请回答：
透视误区 1．碱基互补必须在两条链的前提下，如DNA双链、 转录、翻译等过程中表现为嘌呤数＝嘧啶数，即G量＝C量， A量＝T量(转录、翻译中A量＝U量)，但在一条链中并无等量 关系。 2．在双链DNA中，一般有4种碱基，但在DNA一条链中，特别 是单链的某一段中，不一定有4种碱基。 3．计算时要看清题干中给出的是碱基的个数还是对数，是 在单链中所占的比例还是在整个DNA分子中所占的比例。
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右图所示： 答案：A
。
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4．(2010·连云港调研)人与其他绝大多数生物一样，也以 DNA作为遗传物质。下表是化学测定人和猪的DNA碱基组成的 部分数据，相关说法不正确的是( )
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A.双链DNA分子中，A、T两种碱基数量相同，嘌呤总量和嘧 啶总量相同 B．不同物种的DNA，(A＋T)/(G＋C)可能不同，且DNA分子具 有多样性 C．同一个体不同体细胞的DNA组成相同，且DNA分子具有特 异性 D．人和猪的体细胞中嘌呤总数与嘧啶总数一定相等
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典例精析2 (2009·安徽模拟)用15N同位素标记细菌的DNA 分子，再将它们放入含14N的培养基上连续繁殖四代，a、b、 c为三种DNA分子：a只含15N，b同时含15N和14N，c只含14N。下 图中这三种DNA分子的比例正确的是( )
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(2)哺乳动物的DNA分子展开可达2 m之长，若按A～C的方式 复制，完成复制至少需要18 h，而实际上只需要6 h左右即 可完成，根据D～F图分析，这是因为 ________________________________。 (3)A～F均有以下特点：延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明 DNA分子复制是____________________。 (4)C与A，F与D相同，C、F都能被如此准确地复制出来，是 因为 ___________________________________________________。
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3．(2009·淄博联考)用32P标记玉米体细胞(含20条染色体) 的核DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培 养，在第二次细胞增殖的中期、后期，一个细胞中的染色体 总条数和被32P标记的染色体条数分别是( ) A．中期20和20、后期40和20 B．中期20和10、后期40和20 C．中期20和20、后期40和10 D．中期20和10、后期40和10
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答案：D
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5．(2009·合肥联考)某DNA分子量为3×109，若该分子内的 脱氧核苷酸平均分子量为300，各碱基对之间的距离为3.4埃 (10－10 m)，那么这个DNA分子的长度(单位为mm)最接近 ( ) A．3.4 B．1.7 C．34 D．17 解析：据题意，该DNA含碱基对(3×109)÷300÷2＝5×106对， 已知碱基对之间的距离为3.4埃，这个DNA分子的长度大约为 5×106×3.4＝1.7×107埃＝1.7×107×10－10 m＝1.7×10 －3 m＝1.7 mm。 答案：B
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(4)整个过程可用下图表示：
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此复制过程称为⑬边解旋边复制(DNA分子在复制时的起始 点可能不止一个，可以是多个复制起始点，同时进行复制)。 6．复制方式(特点)：⑭半保留复制。 7．意义：保持了子代与亲代之间遗传信息的⑮连续性。
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考点访谈 一、DNA分子的结构组成及相关计算 1．DNA分子的组成和结构 (1)DNA分子的基本结构单位——脱氧核苷酸。 (2)脱氧核苷酸的结构 (3)DNA的双螺旋结构
要点一 要点二速效训练1~5 116~10 12考题精编
2．(2009·宁波摸底)某学生制作的以下碱基对模型中，正 确的是( )
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解析：DNA模型制作意在促使学生准确地把握DNA的结构特点： 基本单位间的连接、两条链的连接、两条链反向平行。DNA是 两链反向平行，A与T之间应有2个氢键(G与C之间有3个氢键)。 答案：A
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DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链，按反向平行(一条链的 起点为磷酸，另一条链的起点为脱氧核糖)方式盘绕成双螺 旋结构的。平面图如下：
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(4)在一个DNA分子中，脱氧核苷酸数=脱氧核糖数=含氮碱基 数=磷酸分子数。 2．碱基互补配对原则的一般规律 规律一：在双链DNA分子中，A＝T、C＝G、A＋G＝C＋T，即 嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。 规律二：DNA分子一条链中的(A＋G)/(C＋T)的值与其互补链 中该种比例的比值互为倒数，即：若(A1＋G1)/(C1＋T1)＝a， 则(A2＋G2)/(C2＋T2)＝1/a。 规律三：一定数量的碱基对(如n对)所能构成的DNA分子种类 或所携带的遗传信息的种类数＝4n。