江苏省2017年高中生物暑期作业第8讲“基因的结构复制与表达”复习策略高考复习适用

第8讲“基因的结构、复制与表达”复习策略基因的结构、复制与表达是高中生物的重点内容之一，在高考题中也常涉及。

主要考查学生对DNA的复制、转录和翻译基本过程的理解掌握。

在复习DNA结构时，要抓住DNA平面结构图整理知识要点和碱基计算规律；在复习DNA复制时，要构建出DNA复制模型，在模型基础上推导出相关公式；对于基因表达，要在理解转录和翻译过程的基础上，进行横向比较，强化知识的条理化记忆。

一、抓住DNA的平面结构，理解DNA结构特点和碱基计算规律1．针对上图所示DNA平面结构，除了掌握教材上三大结构特点之外，还需要注意以下几个细节知识(1)DNA的基本骨架：磷酸－脱氧核糖交替连接。

(2)磷酸二酯键：连接相邻两个核苷酸之间的化学键。

能够切割此键的酶有限制酶、DNA(水解)酶，能够连接此键的酶有DNA连接酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶(连接两个核糖核苷酸)、RNA复制酶、逆转录酶。

(3)氢键：连接互补碱基之间的键。

A、T之间有2个氢键，G、C之间有3个氢键。

能够断开氢键的酶一般理解为解旋酶。

氢键是一种很小的分子间的作用力，氢键的形成不需要酶催化，氢键的断开可以用高温处理，也可以用解旋酶催化。

(4)氢键越多DNA结构越稳定，完全打开DNA双链所需能量也越多。

；因为G、C之间有三个氢键，而A、T之间有2个氢键，所以G、C含量高的DNA结构更稳定。

(5)一个DNA有2个游离的磷酸基(在5′端)和2个游离的羟基(在3′端)，由于磷酸连接在五碳糖的第5号碳上(m所指处)，所以磷酸所在端为5′端。

n所指处为五碳糖的3号碳，连接一个羟基(—OH)，称为3′端。

(6)x所指为一个核苷酸，全称是“腺嘌呤脱氧(核糖)核苷酸”，y所指不是一个脱氧核苷酸，因为磷酸没有连接到五碳糖的5号碳上。

(7)在一条脱氧核苷酸链中，相邻碱基之间通过“脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖”结构相连。

2．通过对DNA 平面结构图的理解，可以整理出碱基计算的相关规律规律1：互补的两个碱基数量相等，即A ＝T ，C ＝G 。

规律2：任意两个不互补的碱基和占总碱基的50%。

例如：A ＋G ＝T ＋C(嘌呤和等于嘧啶和)，A ＋C ＝T ＋G 。

规律3：一条链中互补碱基的和所占比例等于另一条链中这两种碱基的和所占比例，也等于双链中这两种碱基的和所占比例，还等于mRNA 中的这两种碱基的和所占比例。

简记为“互补和，比相等”。

例如：(A 1＋T 1)/单1＝(A 2＋T 2)/单1＝(A ＋T)/双＝(A ＋U)/mRNA ；(A 1＋T 1)/(G 1＋C 1)＝(A 2＋T 2)/(G 2＋C 2)＝(A ＋T)/(G ＋C)＝(A ＋U)/(G ＋C)。

规律4：若一条链中A 1＋G 1T 1＋C 1＝K ，则另一条链中A 2＋G 2T 2＋C 2＝1K。

规律5：氢键数的计算若碱基对为m ，A ＝n ，则氢键数为3m －n ；若碱基对为m ，G ＝n ，则氢键数为2m ＋n 。

例1 已知某双链DNA 分子中，G 与C 之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条链的T 与C 分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则在它的互补链中，T 和C 分别占该链碱基总数的( )A ．32.9%和17.l%B ．31.3%和18.7%C ．18.7%和31.3%D ．17.1%和32.9%总结感悟 迅速解出此题的关键是要运用口诀“互补和，比相等”，即互补碱基之和所占比值在单链1、单链2、双链、mRNA 链中都是相等的。

在做题时还要找清已知碱基与所求碱基之间的关系，为了理清关系，建议使用“画线法”，示例如下：二、构建DNA 复制模型，理解DNA 复制相关计算规律1．构建DNA 复制模型模型分析：(1)此模型呈“金字塔型”，DNA分子数呈2n增加。

(2)亲代DNA两条单链始终存在，最后在两个子代DNA中。

(3)在所有子代DNA中，只有两个DNA是杂合分子(15N/14N)，其余DNA是新原料构建而成的纯合分子(14N/14N)。

(4)从脱氧核苷酸单链上分析，只有两条单链是15N，其余单链均是14N。

2．经密度梯度离心后，在离心管中的分布规律重带(密度最大15N/15N)，中带(密度居中15N/14N)，轻带(密度最小14N/14N)。

图示如下：3．DNA复制中的相关计算公式(1)一个DNA分子复制n次后，DNA总数为2n；脱氧核苷酸链总数为2n＋1。

(2)若以被同位素标记的DNA分子的两条链为模板，复制n次后，标记的DNA分子占2/2n，标记的DNA单链占所有单链的1/2n；若用同位素标记原料，则复制n次后，标记的DNA分子占100%，标记的单链占1－1/2n。

(3)某DNA分子中含某种碱基a个，则①复制n次，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a·(2n－1)；②第n次复制，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a·2n－1。

(4)若已知某长度的纯15N DNA重a，纯14N DNA重b，则15N标记的该DNA分子在14N环境中复制n次后，DNA的平均重量为[a＋b×(2n－1)]/2n。

例2假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%。

用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。

下列叙述正确的是( )A．该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸B．噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等C．含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1∶49D．该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变总结感悟噬菌体由于只含有一个双链DNA分子，所以噬菌体的增殖过程可以用DNA 的复制过程来理解，用DNA的复制模型来理解噬菌体的增殖过程就使问题简单化了。

三、对DNA复制、转录、翻译进行横向比较，列表整理细节知识点注：真、原核生物在基因表达上的区别真核生物基因表达的特点是“先转录后翻译”，转录在细胞核、翻译在细胞质中的核糖体，所以“转录和翻译存在时间和空间上的分隔”。

原核生物基因表达的特点是“边转录边翻译”，转录和翻译都在拟核进行，转录开始后，mRNA刚释放下来一小段，核糖体即附着上来开始了翻译过程。

例3甲、乙两图表示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是( )A．甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子B．甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质基质中进行C．DNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶D．一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次总结感悟DNA在复制时可以有多个起点，如甲图所示，形成多个“复制环”，这样可以提高复制速度，一个复制环中间部位是一个起点，向两侧方向复制，形成两个“复制叉”，复制环越大，复制的时间越早。

DNA上有多个基因，不同基因之间往往是不连续的，每个基因都有自己的启动子和终止子，所以不同基因的表达活动互不干扰，如乙图所示，画出了两个基因的转录过程，左侧基因的转录方向是左→右，右侧基因的转录方向是右→左，左侧基因的模板链是DNA上面的单链，而右侧基因的转录链是下面的单链。

四、对于相关概念进行集中整理，逐个突破比如：遗传信息、遗传密码、反密码子、转运RNA、多聚核糖体等。

遗传密码：又叫密码子，是mRNA上三个相邻的碱基。

(1)密码子的种类：共64种。

(2)起始密码子：核糖体识别结合的三个相邻碱基，翻译的开始信号，共2种：AUG(甲硫氨酸)、GUG(缬氨酸)。

(3)终止密码子：核糖体脱落处的三个相邻碱基，翻译的终止信号，不形成氨基酸，共3种：UAA、UAG、UGA。

(4)有义密码子：61种(即可以对应氨基酸的密码子)。

(5)密码子的简并性：多种密码子可以决定同一种氨基酸的现象。

意义：降低突变速率，维持生物性状的相对稳定。

(6)密码子的通用性：生物界共用一套密码子。

这可作为生物界有共同祖先的证据。

例4下列关于基因表达过程的说法，正确的是( )A．真核生物的遗传信息储存于DNA和RNA分子的碱基排列顺序之中B．一种密码子只能决定一种氨基酸C．一种tRNA可转运多种氨基酸D．有两种RNA分子参与核糖体内蛋白质的合成过程总结感悟此题主要考查基因表达过程中相关概念的理解，属于基础题，解答此题的关键是对相关的概念准确理解，并要有细心审题的能力。

比如，mRNA、tRNA、rRNA、密码子、反密码子、遗传物质、遗传信息、遗传密码、多聚核糖体、起始密码子、启动子、终止密码子、终止子等相关概念要详细整理，准确理解，准确记忆，这样才能形成真正的细心审题能力，所谓的细心是要以平时牢固的知识积累为基础的。

一、DNA的结构特点与复制过程1．下列关于DNA分子结构的叙述，不正确的是( )A．每个DNA分子一般都含有4种脱氧核苷酸B．一个DNA分子中的碱基、磷酸、脱氧核苷酸、脱氧核糖的数目是相等的C．每个脱氧核糖上均连着一个磷酸和一个碱基D．双链DNA分子中的一段，如果有40个腺嘌呤，就一定同时含有40个胸腺嘧啶2．如图为某真核细胞中DNA复制过程模式图，下列分析错误的是( )A．酶①和酶②均作用于氢键B．该过程可发生在细胞有丝分裂间期C．该过程的模板链是a、b链D．DNA复制的特点是半保留复制二、DNA的结构与复制的计算3．一个32P标记的噬菌体侵染在31P环境中培养的大肠杆菌，已知噬菌体DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个，以下叙述错误的是( )A．大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料和酶等B．噬菌体DNA含有(2m＋n)个氢键C．该噬菌体增殖四次，子代噬菌体中只有14个含有31PD．噬菌体DNA第四次复制共需要8(m－n)个腺嘌呤脱氧核苷酸4．用32P标记玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P 的培养基中培养，让其分裂n次，若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40条和2条，则该细胞至少是处于第几次分裂的分裂期( )A．第一次 B．第二次C．第三次 D．第四次5.右图表示大肠杆菌的DNA复制示意图。

如果是单起点单向复制，按正常的子链延伸速度，此DNA分子复制约需30 s，而实际上复制从开始到结束只需约16 s。

根据图分析，下列说法不正确的是( )A．“甲→乙”的场所与真核生物的DNA分子复制场所不同B．实际复制的时间之所以减半，是由于该DNA分子是从两个起点同时进行复制的C．把甲放在含15N的培养液中复制三代，子代中含15N的DNA占100%D．如果甲中碱基A占20%，那么其子代DNA中碱基G的比例为30%6．一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，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．44% B．24%C．14% D．28%三、转录与翻译的基本过程7．下列有关DNA复制、转录和翻译三个过程的叙述，错误的是( )A．三个过程的碱基互补配对方式相同B．三个过程都属于“中心法则”的内容C．三个过程都可发生在细胞生物中D．三个过程都需要消耗能量8．如图为某细胞内基因表达的调控示意图，相关叙述错误的是( )A．图示不能表示蓝藻基因表达过程B．RNA聚合酶与mRNA结合启动过程①C．过程②遵循碱基互补配对原则D．过程②短时间内能合成较多的肽链9．下图是起始甲硫氨酸和相邻氨基酸形成肽键的示意图，下列叙述正确的是( )A．图中结构含有核糖体RNAB．甲硫氨酸处于图中ⓐ的位置C．密码子位于tRNA的环状结构上D．mRNA上碱基改变即可改变肽链中氨基酸的种类四、中心法则理解与应用10．下面是4种遗传信息的流动过程，对应的叙述不正确的是( )A．甲可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息的传递方向B．乙可表示含逆转录酶的RNA病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向C．丙可表示DNA病毒(如噬菌体)在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向D．丁可表示RNA病毒(如烟草花叶病毒)在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向11．结合下图分析，下列叙述错误的是( )A．生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中B．核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质C．遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础D．编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链综合提升12．下图是某DNA分子的局部结构示意图，请据图回答。