dna分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制和基因的本質(zhì)

1、反向平行,脫氧核糖,磷酸,堿基,氫鍵,T(胸腺嘧啶),C(胞嘧啶),問題探究1：DNA分子的熱穩(wěn)定性與什么有關(guān)？提示：與堿基對的種類有關(guān)，如果DNA分子中G≡C堿基對含量高，熱穩(wěn)定性就高。因為G、C之間形成三個氫鍵，而A、T之間只形成兩個氫鍵。,二、DNA分子的復(fù)制,,,親代DNA,子代DNA,有絲分裂,減數(shù)第一次分裂,細(xì)胞核,DNA的兩條鏈,脫氧核苷酸,,ATP,解旋酶,,,,解旋,子代DNA分子,邊解旋邊復(fù)制,半保留,子代DNA分

2、子,遺傳信息的連續(xù)性,問題探究2：為什么在細(xì)胞有絲分裂的分裂期，核DNA不能復(fù)制？提示：在有絲分裂的分裂期，核DNA存在于高度螺旋化的染色體上，不能解旋。,有遺傳效應(yīng),多樣性,問題探究3：基因的載體有哪些？提示：主要是細(xì)胞核中的染色體，另外還有線粒體、葉綠體、原核生物的擬核、質(zhì)粒、病毒的核酸(DNA或RNA)。,【解析】 DNA分子兩條鏈之間通過氫鍵形成堿基對連接，從而形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，而一條鏈中的相鄰的兩個脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵連

3、接，一條鏈中相鄰的兩個堿基通過“脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖”相連接?！敬鸢浮?×,2．DNA分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，其結(jié)構(gòu)不會發(fā)生改變。(　　)【解析】 DNA分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是相對的，在某些條件下，也可發(fā)生結(jié)構(gòu)的改變，如高溫時解旋。【答案】 ×3．減數(shù)第一次分裂過程中，非姐妹染色單體發(fā)生交叉互換，染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)沒有改變，因此，DNA的結(jié)構(gòu)也沒有發(fā)生改變。【解析】 DNA的空間結(jié)構(gòu)沒有改變，但化學(xué)結(jié)構(gòu)(脫氧核苷酸的

4、排列順序)發(fā)生了改變?！敬鸢浮?×,4．DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)為DNA復(fù)制提供了精確的模板。(　　)【答案】 √5．DNA復(fù)制的原料為四種核苷酸。(　　)【解析】 DNA復(fù)制的原料為：腺嘌呤脫氧核苷酸，鳥嘌呤脫氧核苷酸，胸腺嘧啶脫氧核苷酸，胞嘧啶脫氧核苷酸，共四種?！敬鸢浮?√,6．DNA復(fù)制是細(xì)胞增殖的物質(zhì)基礎(chǔ)，在細(xì)胞周期的分裂期，沒有DNA的復(fù)制。(　　)【解析】 在細(xì)胞周期的分裂

5、期，沒有核DNA復(fù)制，但還有細(xì)胞質(zhì)DNA的復(fù)制，如線粒體DNA的復(fù)制?！敬鸢浮?×,二、選擇題7．用一個32P標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌。若該細(xì)菌解體后釋放出16個大小、形狀一樣的噬菌體，則其中含有32P的噬菌體(　　)A．1個　　　B．2個　　　C．15個　　　D．16個【解析】 標(biāo)記了一個噬菌體，等于標(biāo)記了兩個DNA鏈，由于DNA為半保留復(fù)制，各進(jìn)入兩個噬菌體內(nèi)，以后不管復(fù)制多少次，最終都只有2個噬菌體被標(biāo)記。

6、【答案】 B,8．(2011·日照)下列有關(guān)DNA的敘述，正確的是(　　)①在人的白細(xì)胞中，DNA上含有人的全部遺傳信息?、谕晃锓N的個體之間的DNA完全相同　③DNA是一切生物的遺傳物質(zhì)?、芤粋€DNA分子可以控制許多性狀?、菥又泻械倪z傳信息量與卵細(xì)胞中的遺傳信息量相同A．③④　　　B．③⑤　　　C．①④　　　D．④⑤,【解析】 人的白細(xì)胞是體細(xì)胞，來自于受精卵，故其含有人的全部遺傳信息；一個DNA分子

7、含有多個基因，可以控制許多性狀；同一物種的不同個體之間的DNA是不同的；一切生物的遺傳物質(zhì)的核酸，而不是DNA；卵細(xì)胞中的遺傳信息量包括核中DNA和線粒體中的DNA，故其總量比精子多?！敬鸢浮?C,9．(2011·煙臺)據(jù)右圖回答：,(1)該圖表示的生理過程是________，該過程主要發(fā)生在細(xì)胞的________(部位)。(2)圖中的1、2、3、4、5處堿基分別是________、________、________、__

8、______、________。(3)假如經(jīng)過科學(xué)家的測定，A鏈上的一段(M)中的A∶T∶C∶G為2∶1∶1∶3，能不能說明該科學(xué)家的測定是錯誤的？________，原因是___________________。(4)如果以A鏈的M為模板，復(fù)制出的B鏈堿基比例應(yīng)該是________。,【解析】 本題考查DNA的結(jié)構(gòu)、DNA的半保留復(fù)制以及堿基互補配對原則。DNA是雙螺旋結(jié)構(gòu)，兩條脫氧核苷酸鏈之間的堿基遵循堿基互補配對原則，即A與T、

9、C與G配對，所以DNA分子中A＝T，G＝C。DNA復(fù)制是半保留復(fù)制，即以DNA的兩條母鏈為模板，根據(jù)堿基互補配對原則進(jìn)行堿基互補配對。所以形成的DNA子鏈必定與DNA中的一條母鏈完全相同，新形成的兩個DNA分子，與親代DNA分子完全相同。,【答案】 (1)DNA復(fù)制　細(xì)胞核(2)A　T　C　C　T(3)不能　在單鏈中不一定A＝T、G＝C(4)T∶A∶G∶C＝2∶1∶1∶3,腺嘌呤(A)…………腺嘌呤脫氧核苷酸鳥嘌呤(G)…………

10、鳥嘌呤脫氧核苷酸胞嘧啶(C)…………胞嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶(T)………胸腺嘧啶脫氧核苷酸(3)DNA分子的組成層次,(5)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)①DNA分子是由兩條脫氧核苷酸長鏈，按反向平行(指一條鏈的起點為磷酸，另一條鏈的起點為脫氧核糖)方式盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。②基本骨架由磷酸和脫氧核糖交替連接而成。③中間的堿基嚴(yán)格按堿基互補配對原則(A與T配對，G與C配對)形成堿基對。④DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)及其特點使DNA分子具有相對的穩(wěn)

11、定性。,2．DNA分子的多樣性與特異性(1)多樣性：堿基對(或脫氧核苷酸對)排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA的多樣性。(2)特異性：每個DNA分子的堿基對的排列順序是特定的。(3)與生物多樣性的關(guān)系：DNA多樣性決定,蛋白質(zhì)多樣性體現(xiàn),生物多樣性。,【解析】 ②和①相間排列，構(gòu)成了DNA分子的基本骨架；④中的①不是這個胞嘧啶脫氧核苷酸的磷酸基團，④中②下方的磷酸基團與②③才共同構(gòu)成這個胞嘧啶脫氧核苷酸；⑨是氫鍵，⑨的形成不需要連接

12、酶?！敬鸢浮?D,【解析】 G—C堿基對含3個氫鍵，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。若被破壞，需要較多能量?！敬鸢浮?A,2．(2012·蘇州質(zhì)檢)已知某DNA分子中，G與C之和占全部堿基總數(shù)的35.8%。其中一條鏈的T與C分別占該鏈堿基總數(shù)的32.9%和17.1%，則在它的互補鏈中，T和C分別占該鏈堿基總數(shù)的(　　)A．32.9%和17.1%　　　　　　B．31.3%和18.7%C．18.7%和31.3% D．17.

13、1%和32.9%,【解析】 由于整個DNA分子中G＋C＝35.8%，則每條鏈中G＋C＝35.8%，A＋T＝64.2%；由于其中一條鏈中T與C分別占該鏈堿基總數(shù)的32.9%和17.1%，由此可以求出該鏈中，G＝18.7%，A＝31.3%，則其互補鏈中T和C分別占該鏈堿基總數(shù)的31.3%和18.7%?！敬鸢浮?B,3．(2012·山東濟南期末)基因芯片技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的新技術(shù)，將待測DNA分子用放射性同位素或熒光物質(zhì)標(biāo)記，如

14、果能與芯片上的單鏈DNA探針配對，它們就會結(jié)合起來，并出現(xiàn)“反應(yīng)信號”。下列說法中不正確的是(　　)A．基因芯片的工作原理是堿基互補配對B．待測的DNA分子首先要解旋變?yōu)閱捂?，才可用基因芯片測序,C．“反應(yīng)信號”是由待測DNA分子與基因芯片上的放射性探針結(jié)合產(chǎn)生的D．由于基因芯片技術(shù)可以檢測待測DNA分子，因而具有廣泛的應(yīng)用前景,【解析】 A項正確，基因探針的工作原理是堿基互補配對；B項正確，待測DNA分子必須是單鏈的，才能與探針

15、進(jìn)行堿基互補配對；C項錯誤，在該技術(shù)中，放射性同位素或熒光物質(zhì)標(biāo)記的是待測分子?！敬鸢浮?C,1.復(fù)制場所：主要場所是細(xì)胞核，但在擬核、線粒體、葉綠體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(如質(zhì)粒)中也進(jìn)行DNA復(fù)制。2．復(fù)制條件復(fù)制除模板、原料、能量、酶外，還需相對穩(wěn)定的細(xì)胞內(nèi)部條件以保證酶的活性，如：一定的溫度、pH等。3．同位素示蹤法和離心技術(shù)證明DNA的半保留復(fù)制(或DNA分子連續(xù)復(fù)制的計算規(guī)律),已知某一DNA分子用15N標(biāo)記(0代)，將含有該

16、標(biāo)記DNA分子的細(xì)胞(或某種細(xì)菌)轉(zhuǎn)移到只含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)(進(jìn)行DNA復(fù)制)若干代后，其DNA分子數(shù)、脫氧核苷酸鏈數(shù)及相關(guān)比例如下表：,Ⅱ.當(dāng)DNA分子雙鏈都被3H標(biāo)記后，再將根移到含有秋水仙素的非放射性培養(yǎng)基中，培養(yǎng)一段時間后，觀察細(xì)胞分裂中期染色體的放射性情況。請回答相關(guān)問題：(1)蠶豆根尖細(xì)胞進(jìn)行的分裂方式是_______；秋水仙素能使部分細(xì)胞的染色體數(shù)目加倍，其作用的機理是________。(2)Ⅰ中，在根尖細(xì)胞進(jìn)行

17、第一次分裂時，每一條染色體上帶有放射性的染色單體有________條，每個DNA分子中，有________條鏈帶有放射性。,Ⅱ中，若觀察到一個細(xì)胞具有24條染色體，且二分之一的染色單體具有放射性，則表明該細(xì)胞的染色體在無放射性的培養(yǎng)基上復(fù)制________次，該細(xì)胞含有________個染色體組。(3)上述實驗表明，DNA分子的復(fù)制方式是________。,【解析】 (1)蠶豆根尖細(xì)胞為體細(xì)胞，其分裂方式為有絲分裂。秋水仙素可以抑制紡

18、錘體的形成，導(dǎo)致染色體不能被拉向兩極，從而形成了染色體數(shù)目加倍的細(xì)胞。(2)由于DNA的復(fù)制為半保留復(fù)制，第一次分裂完成時，每個DNA分子中都有一條鏈被3H標(biāo)記，每一條染色體上有2條染色單體被3H標(biāo)記。當(dāng)DNA分子雙鏈都被3H標(biāo)記后，再將根移到含有秋水仙素的非放射性培養(yǎng)基中，觀察到一個細(xì)胞具有24條染色體，且二分之一的染色單體具有放射性，則表明該細(xì)胞的染色體在無放射性的培養(yǎng)基上復(fù)制2次，該細(xì)胞含有4個染色體組。(3)該實驗證明DNA分子

19、的復(fù)制是半保留復(fù)制。,【答案】 (1)有絲分裂　抑制紡錘體的形成(2)2　1　2　4(3)半保留復(fù)制,1.復(fù)制的“精確性”：DNA分子之所以能自我復(fù)制，取決于DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，它為復(fù)制提供了模板；同時，由于堿基具有互補配對的特性，因此能確保復(fù)制的完成。2．復(fù)制“差錯”：在復(fù)制過程中，脫氧核苷酸序列具有相對的穩(wěn)定性，但也可能發(fā)生差錯即發(fā)生堿基對的增添、缺失或改變——基因突變。這種穩(wěn)定性與可變性的統(tǒng)一，是生物遺傳和變異的物質(zhì)基礎(chǔ)和根

20、本原因。,3．DNA復(fù)制中的相關(guān)計算DNA的復(fù)制為半保留復(fù)制，一個DNA分子復(fù)制n次，則有,(3)消耗的脫氧核苷酸數(shù)①若一個親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，經(jīng)過n次復(fù)制需要消耗該脫氧核苷酸為m·(2n－1)個。②復(fù)制第n次所需該脫氧核苷酸數(shù)為m·2n－1。,【解析】 根據(jù)DNA分子半保留復(fù)制的特點，完全標(biāo)記的1個雙鏈DNA分子在無放射性標(biāo)記的溶液中復(fù)制兩次形成4個DNA分子，其中2個DNA分子的兩條鏈都沒

21、有放射性；另2個DNA分子都是一條鏈含有放射性，另一條鏈無放射性。兩次復(fù)制過程如下圖所示。,2．(2012·山東濱州一模)一個DNA分子在15N的環(huán)境中復(fù)制，若子一代DNA的一條單鏈出現(xiàn)差錯，則子二代DNA中，差錯DNA單鏈和含15N的DNA分子分別占(　　)A．1/3,1 B．1/4,1C．1/3,1/2 D．1/4,1/2【解析】 一條初始DNA分子有兩條鏈，沒被標(biāo)記，在15N的環(huán)境中復(fù)制兩次后，形成4個D

22、NA分子，全部被標(biāo)記。若子代DNA一條單鏈出現(xiàn)差錯，則子二代DNA中會有兩條單鏈出現(xiàn)差錯，因此選B?！敬鸢浮?B,3．(2012·濰坊質(zhì)檢)真核細(xì)胞內(nèi)某基因由1000對脫氧核苷酸組成，其中堿基A占20%，下列說法正確的是(　　)A．該基因一定存在于染色體上B．該基因的一條脫氧核苷酸鏈中(C＋G)/(A＋T)為3∶2C．DNA解旋酶能催化該基因水解為多個脫氧核苷酸D．該基因復(fù)制3次，需游離鳥嘌呤脫氧核苷酸2800個

23、,【解析】 該基因可能存在于染色體上，也可能存在于細(xì)胞DNA上，故A錯；其中A＝T＝20%，故基因中A＋T＝40%，C＋G＝60%，故雙鏈(C＋G)/(A＋T)＝3∶2，單鏈中(C＋G)/(A＋T)為3∶2，B正確；DNA解旋酶催化氫鍵斷裂，形成DNA單鏈，C錯；A＝20%×2000＝400個，A＋G＝50%，G＝600個，復(fù)制3次，需G＝600×(23－1)＝4200個，故D錯?！敬鸢浮?B,1.對基因本質(zhì)的理解

24、(1)從結(jié)構(gòu)上看①基因是DNA上一個個特定的片段，一個DNA分子上有許多個基因。②基因與DNA結(jié)構(gòu)一樣，也是由四種脫氧核苷酸按一定順序排列而成的，也是雙螺旋結(jié)構(gòu)。③基因中脫氧核苷酸(堿基對)的排列順序代表遺傳信息。,(2)從功能上看基因具有遺傳效應(yīng)，即基因能控制生物的性狀，基因是控制生物性狀的基本單位，特定的基因決定特定的性狀。2．染色體、DNA、基因和脫氧核苷酸的關(guān)系,4．基因的基本功能(1)遺傳信息的傳遞：發(fā)生在傳種接

25、代過程中，通過復(fù)制實現(xiàn)遺傳信息由親代到子代的傳遞。(2)遺傳信息的表達(dá)：發(fā)生在生物個體發(fā)育過程中，是通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制蛋白質(zhì)的合成過程，通過遺傳信息的表達(dá)控制個體發(fā)育過程。,【解析】 基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，DNA不一定位于染色體上，因此基因不一定位于染色體上，故A錯誤；多個基因位于同一條染色體上，基因在染色體上呈線性排列，故B正確；不同基因中脫氧核苷酸的數(shù)目和排列順序不同，基因具有多樣性，而每一個基因中脫氧核苷酸的數(shù)目和排列

26、順序是特定的，因此基因又具有特異性，故C正確；沒有復(fù)制的每條染色體含有1個DNA分子，復(fù)制后的每條染色體含有2條染色單體，每條染色單體含有1個DNA分子，故D正確?！敬鸢浮?A,1.DNA上有很多片段，其中有遺傳效應(yīng)的片段才叫基因，沒有遺傳效應(yīng)的片段不叫基因。2．對于真核細(xì)胞來說，染色體是基因的主要載體；線粒體和葉綠體是基因的次要載體。3．對于原核細(xì)胞來說，基因在擬核中的DNA分子或質(zhì)粒上，DNA是裸露的，并沒有與蛋白質(zhì)一起構(gòu)成染

27、色體，因此，沒有染色體這一載體。,4．位于染色體上的基因隨染色體傳遞給子代，其遺傳遵循孟德爾遺傳定律。5．位于線粒體和葉綠體中的基因隨線粒體和葉綠體傳給后代，是細(xì)胞質(zhì)遺傳的基礎(chǔ)。,A．A是脫氧核糖B．G是蛋白質(zhì)C．D在E中的排列順序代表遺傳信息D．F的基本組成單位是圖中的E【解析】 E是F中有遺傳效應(yīng)的片段，F(xiàn)和E的基本單位都是D?！敬鸢浮?D,2．科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，小鼠體內(nèi)HMIGIC基因與肥胖直接相關(guān)。具有HMIGIC基因缺

28、陷的實驗小鼠與作為對照的正常小鼠，吃同樣多的高脂肪食物，一段時間后，對照組小鼠變得十分肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的實驗小鼠體重仍然保持正常，這說明(　　)A．基因在DNA上 B．基因在染色體上C．基因具有遺傳效應(yīng) D．DNA具有遺傳效應(yīng),【解析】 正常小鼠吃高脂肪食物會變得肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的小鼠吃同樣多的高脂肪食物體重仍保持正常，這說明肥胖由基因控制，從而得出基因能夠控制性狀，具有遺傳效應(yīng)。

29、【答案】 C,A．白眼基因含有多個核糖核苷酸B．白眼基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段C．白眼基因位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)D．白眼基因基本組成單位是4種堿基【解析】 基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，其基本組成單位與DNA相同，即為脫氧核苷酸，脫氧核苷酸共有4種；每個DNA分子上含有很多個基因，每個基因中含有許多個脫氧核苷酸；由題干可知，白眼基因位于染色體上，是細(xì)胞核基因。【答案】 B,【錯因分析】 審題不清。誤認(rèn)為復(fù)制次數(shù)與代數(shù)相同?！菊_解

30、答】 若設(shè)復(fù)制次數(shù)為n，則(2n－1)×200＝3000；解得n＝4。復(fù)制了四次，是第五代。選D。,【解析】 本題主要考查DNA分子的半保留復(fù)制和DNA分子中有關(guān)堿基的計算。每個DNA分子中的G的個數(shù)為：800－600＝200個，用去了6200個，即增加了31個DNA,2n－1＝31，得n＝5，復(fù)制了5次，為第6代個體。【答案】 C,【錯因分析】 錯選A項或C項的具體分析如下：,【正確解答】 由“蠶豆根尖細(xì)胞在含3H標(biāo)記的胸

31、腺嘧啶脫氧核苷培養(yǎng)基中完成一個細(xì)胞周期”可知，DNA復(fù)制第一次，根據(jù)半保留復(fù)制特點，每個DNA分子中有一條鏈含放射性；由“在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至中期”可知，DNA復(fù)制第二次，根據(jù)半保留復(fù)制，一個著絲點連接的兩個DNA分子一個含放射性，一個不含放射性，每條染色單體含一個DNA分子，所以每條染色體中都只有一條染色單體含放射性。選B。,【解析】 掌握DNA半保留復(fù)制及減數(shù)分裂的過程和特點是解決本題的關(guān)鍵。精原細(xì)胞的一個DNA分子

32、被15N標(biāo)記，與此DNA所在染色體相配對的另一條染色體上的DNA不含15N，但它們均以14N為原料進(jìn)行復(fù)制，結(jié)合DNA半保留復(fù)制的特點，子代DNA均含有14N，減數(shù)分裂結(jié)束后子代DNA均分到4個精子中，形成的4個精子均含14N,2個含15N?！敬鸢浮?D,研究DNA半保留復(fù)制的方法研究DNA的半保留復(fù)制，常見的有兩種方法：1．密度梯度離心法，是指用超速離心機對小分子物質(zhì)溶液長時間加一個離心力，使其達(dá)到沉降平衡，在沉降池內(nèi)從液面到底

33、部出現(xiàn)一定的密度梯度。若在該溶液里加入少量大分子溶液，則溶液內(nèi)比溶劑密度大的部分就產(chǎn)生大分子沉降，比溶劑密度小的部分就會上浮，最后在重力和浮力平衡的位置，集聚形成大分子帶狀物。,因此根據(jù)離心后DNA分子帶所處的位置，很容易判定其組成(如圖為將15N標(biāo)記的DNA分子放入14N培養(yǎng)基中連續(xù)培養(yǎng)2代的情況)。,2．同位素示蹤法，是利用放射性同位素作為示蹤劑對研究對象進(jìn)行標(biāo)記的微量分析方法。放射性元素能不斷地發(fā)射具有一定特征的射線，因此通過放射

34、性探測方法，可隨時追蹤含有放射性元素的標(biāo)記物在體內(nèi)或體外的位置及其數(shù)量的變化情況。將15N標(biāo)記的DNA分子放入14N培養(yǎng)基中連續(xù)培養(yǎng)n代，其后代DNA的情況如表所示：,【解析】 本題以噬菌體的增殖為話題，考查DNA復(fù)制的原料、條件、結(jié)果與性狀控制。噬菌體DNA含有10000個堿基，腺嘌呤占全部堿基的20%，可推知：A＝T＝2000，G＝C＝3000，在噬菌體的增殖過程中，DNA進(jìn)行半保留復(fù)制，100個子代噬菌體含有100個DNA，相當(dāng)于

35、新合成了99個DNA，至少需要的鳥嘌呤(G)脫氧核苷酸的數(shù)量為99×3000＝297000(個)；,噬菌體增殖過程中的模板來自其自身的DNA，原料和酶則由細(xì)菌提供；這個被32P標(biāo)記的噬菌體DNA有兩條鏈，根據(jù)半保留復(fù)制方式，在子代的100個DNA中，有2個含32P和31P，有98個只含31P，即含32P與只含31P的子代噬菌體的比例為1∶49；DNA發(fā)生突變，其突變的位置可能不在有遺傳效應(yīng)的片段(即基因)中，也可能突變后的基因