1、第二节DNA分子的结构和复制 一、沃森和克里克解开了一、沃森和克里克解开了DNADNA分子结构之谜分子结构之谜判一判判一判:基于科学家对基于科学家对DNADNA结构的探究历程结构的探究历程,判断下列说法的正误判断下列说法的正误:1.1.查哥夫通过定量分析发现查哥夫通过定量分析发现DNADNA分子中腺嘌呤的总量总与胸腺嘧啶的量相当分子中腺嘌呤的总量总与胸腺嘧啶的量相当,鸟嘌呤的量总是与胞嘧啶的量相当。鸟嘌呤的量总是与胞嘧啶的量相当。()()2.2.由于由于DNADNA双螺旋结构的发现双螺旋结构的发现,沃森、克里克和威尔金斯共同获得了诺贝尔沃森、克里克和威尔金斯共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。生理
2、学或医学奖。()()提示提示:由于沃森和克里克撰写的由于沃森和克里克撰写的核酸的分子结构核酸的分子结构脱氧核糖核酸的一个脱氧核糖核酸的一个结构模型结构模型论文的发表论文的发表,沃森、克里克和威尔金斯共同获得了诺贝尔生理学沃森、克里克和威尔金斯共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。或医学奖。3.A3.AT T碱基对和碱基对和G GC C碱基对的形状和直径是不相同的碱基对的形状和直径是不相同的,使得使得DNADNA的直径也的直径也不同。不同。()()提示提示:由于由于ATAT碱基对和碱基对和GCGC碱基对具有相同的形状和直径碱基对具有相同的形状和直径,使得使得DNADNA具有具有恒定的直径。恒定的直径。
3、4.4.受威尔金斯和富兰克林的影响受威尔金斯和富兰克林的影响,沃森和克里克改变了碱基配对的方式。沃森和克里克改变了碱基配对的方式。()()提示提示:威尔金斯和富兰克林提供了威尔金斯和富兰克林提供了DNADNA衍射图谱衍射图谱,推算出推算出DNADNA呈螺旋结构呈螺旋结构,受受查哥夫的影响查哥夫的影响,沃森和克里克改变了碱基配对方式。沃森和克里克改变了碱基配对方式。【问【问答答】沃森和克里克构建的沃森和克里克构建的DNADNA双螺旋结构模型属于哪一类模型双螺旋结构模型属于哪一类模型?提示提示:物理模型。物理模型。二、二、DNADNA的结构的结构1.1.基于对基于对DNADNA结构的理解进行填空结
4、构的理解进行填空:2.DNA2.DNA分子的特点分子的特点:(1)(1)多样性多样性:_:_的千变万化。的千变万化。(2)(2)特异性特异性:由由DNADNA分子中特定的分子中特定的_决定。决定。碱基对排列顺序碱基对排列顺序碱基对排列顺序碱基对排列顺序三、设计和制作三、设计和制作 DNADNA分子双螺旋结构模型分子双螺旋结构模型某学习小组某学习小组,利用材料制作了利用材料制作了DNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型,请将合理的制作顺序请将合理的制作顺序排列起来排列起来_。组装组装“脱氧核苷酸模型脱氧核苷酸模型”组成多核苷酸长链组成多核苷酸长链制作若干个磷酸、碱基和脱氧核糖制作若干个磷酸、碱基
5、和脱氧核糖获得获得DNADNA分子的立体结构分子的立体结构制作制作DNADNA分子平面结构分子平面结构【问【问答答】制作一个含有制作一个含有n n个个A AT T碱基对碱基对,m m个个G GC C碱基对的长链碱基对的长链,需要多少个扭扭棒需要多少个扭扭棒?提示提示:(2(2n n+3+3m m)个。个。四、四、DNADNA分子通过半保留方式进行复制分子通过半保留方式进行复制1.DNA1.DNA复制方式的探究复制方式的探究:(1)(1)方式方式:_:_。(2)(2)实验过程实验过程:半保留复制半保留复制.(3)(3)实验结论实验结论:_:_。DNADNA复制方式为半保留复制复制方式为半保留复制
6、2.2.基于对基于对DNADNA复制的过程与特点的理解复制的过程与特点的理解,填空填空:(1)(1)概念概念:以以_为模板合成子代为模板合成子代DNADNA分子的过程。分子的过程。(2)(2)场所场所:主要是主要是_。(3)(3)时期时期:细胞的细胞的_和和_间期。间期。亲代亲代DNADNA分子分子细胞核细胞核有丝分裂间期有丝分裂间期减数第一次分裂减数第一次分裂(4)(4)过程过程:(5)(5)特点特点:_:_。(6)(6)方式方式:_:_。(7)(7)结果结果:形成两个完全相同的形成两个完全相同的DNADNA。(8)(8)意义意义:确保了遗传信息代代遗传的确保了遗传信息代代遗传的_。边解旋边
7、复制边解旋边复制半保留复制半保留复制连续性连续性【问【问答答】从从DNADNA的结构角度分析的结构角度分析,DNA,DNA能准确复制的原因是什么能准确复制的原因是什么?提示提示:(1)DNA(1)DNA的双螺旋结构的双螺旋结构,为复制提供精确的模板。为复制提供精确的模板。(2)(2)通过碱基互补配对通过碱基互补配对,保保证了复制能准确无误地进行。证了复制能准确无误地进行。知识点一知识点一 DNADNA分子的结构分子的结构1.DNA1.DNA分子的结构分子的结构:(1)(1)数量关系。数量关系。游离磷酸基团游离磷酸基团:每个每个DNADNA片段有片段有2 2个。个。氢键氢键:A-T:A-T之间有
8、之间有2 2个个,G-C,G-C之间有之间有3 3个。个。脱氧核糖数脱氧核糖数=磷酸数磷酸数=含氮碱基数。含氮碱基数。(2)(2)位置关系。位置关系。单链中单链中:相邻碱基通过相邻碱基通过“脱氧核糖脱氧核糖磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖”连接。连接。双链间双链间:相邻碱基通过氢键相连。相邻碱基通过氢键相连。(3)(3)化学键。化学键。氢键氢键:连接互补链中配对的碱基。连接互补链中配对的碱基。磷酸二酯键磷酸二酯键:连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的脱氧核糖和磷酸。连接单链中相邻两个脱氧核苷酸的脱氧核糖和磷酸。2.DNA2.DNA分子的结构特点分子的结构特点:(1)(1)稳定性稳定性:DNA:DNA分子结构
9、的稳定性是指其双螺旋结构的相对稳定性。分子结构的稳定性是指其双螺旋结构的相对稳定性。(2)(2)多样性多样性:其决定因素是其决定因素是DNADNA分子中碱基对排列顺序的千变万化。分子中碱基对排列顺序的千变万化。(3)(3)特异性特异性:不同的不同的DNADNA分子具有不同的特性分子具有不同的特性,所以所以DNADNA的多样性也就意味着的多样性也就意味着DNADNA分分子的特异性。子的特异性。DNADNA分子的多样性与特异性分子的多样性与特异性,从分子水平上说明了生物界的多样性和生物个体之从分子水平上说明了生物界的多样性和生物个体之间存在差异的原因。间存在差异的原因。特别提醒特别提醒:在脱氧核苷
10、酸链中在脱氧核苷酸链中,并不是每个磷酸都与两个脱氧核糖相连并不是每个磷酸都与两个脱氧核糖相连,如链的一端游如链的一端游离的磷酸只与一个脱氧核糖相连。离的磷酸只与一个脱氧核糖相连。若一个若一个DNADNA分子含有分子含有n n个碱基对个碱基对,那么碱基对的排列方式就是那么碱基对的排列方式就是4 4n n种种,而不是而不是4 42 2n n。不同的碱基对排列顺序代表了不同的遗传信息不同的碱基对排列顺序代表了不同的遗传信息,因此因此,DNA,DNA分子能够储存大量分子能够储存大量遗传信息。遗传信息。【典例示范【典例示范】如图是核酸的基本组成单位核苷酸的结构图如图是核酸的基本组成单位核苷酸的结构图,下
11、列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.比较组成比较组成DNADNA与与RNARNA的的,只有只有不同不同B.B.若若是是T,T,则则叫作胸腺嘧啶脱氧核苷酸叫作胸腺嘧啶脱氧核苷酸C.C.若若是尿嘧啶是尿嘧啶,则则是脱氧核糖是脱氧核糖D.D.构成构成T2T2噬菌体和人体的噬菌体和人体的均有均有8 8种种【解题思维【解题思维】【解析【解析】选选B B。组成。组成DNADNA与与RNARNA的的核苷酸核苷酸,除了除了五碳糖五碳糖(分别是脱氧核糖和核分别是脱氧核糖和核糖糖)不同外不同外,在在含氮碱基含氮碱基(分别是分别是A A、T T、G G、C C和和A A、U U、G G、C)C)方面也不完全相
12、方面也不完全相同同,A,A错误错误;若若是是T,T,则是则是DNADNA的组成单位的组成单位,叫作胸腺嘧啶脱氧核苷酸叫作胸腺嘧啶脱氧核苷酸,B,B正确正确;若若是尿嘧啶是尿嘧啶,则则是核糖是核糖,C,C错误错误;T2;T2噬菌体只含有噬菌体只含有DNADNA一种核酸一种核酸,人体中含有人体中含有DNADNA和和RNARNA两种核酸两种核酸,构成构成T2T2噬菌体和人体的噬菌体和人体的含氮碱基分别有含氮碱基分别有4 4种种(A(A、T T、G G、C)C)、5 5种种(A(A、T T、G G、C C、U),DU),D错误。错误。【审答误区【审答误区】本题常见错因有两种本题常见错因有两种:(1)(
13、1)不能准确比较不能准确比较DNADNA与与RNARNA在化学组成上的不同在化学组成上的不同:不仅五碳糖不同不仅五碳糖不同,含氮碱基也含氮碱基也不完全相同。不完全相同。(2)(2)不能区别不能区别T2T2噬菌体和人体的区别噬菌体和人体的区别:T2:T2噬菌体为病毒噬菌体为病毒,只含一种核酸只含一种核酸DNA,DNADNA,DNA即为遗传物质即为遗传物质,而人体含有两种核酸而人体含有两种核酸DNADNA和和RNA,RNA,但只有但只有DNADNA是遗传物是遗传物质。质。【母题追问【母题追问】(1)N(1)N、P P分别位于图示哪种结构分别位于图示哪种结构?提示提示:N N位于位于中中,P,P位于
14、位于中。中。(2)(2)一个双链一个双链DNADNA分子中含有多少个游离的分子中含有多少个游离的?提示提示:2 2个。个。【类题精练【类题精练】1.(20201.(2020浙江浙江7 7月选考月选考)某某DNADNA片段的结构如图所示。下列叙述正确的是片段的结构如图所示。下列叙述正确的是()A.A.表示胞嘧啶表示胞嘧啶B.B.表示腺嘌呤表示腺嘌呤C.C.表示葡萄糖表示葡萄糖D.D.表示氢键表示氢键【解析【解析】选选D D。本题主要考查。本题主要考查DNADNA分子的结构。根据图示分析分子的结构。根据图示分析,表示表示T(T(胸腺嘧胸腺嘧啶啶),),表示表示C(C(胞嘧啶胞嘧啶),),表示脱氧核
15、糖表示脱氧核糖,表示氢键。表示氢键。2.19532.1953年沃森和克里克构建了年沃森和克里克构建了DNADNA的双螺旋结构模型的双螺旋结构模型,推动了现代遗传学迅猛发推动了现代遗传学迅猛发展。如图是一个展。如图是一个DNADNA分子的片段。下列叙述中错误的是分子的片段。下列叙述中错误的是()A.A.图中图中代表氢键代表氢键B.DNAB.DNA是规则的双螺旋结构是规则的双螺旋结构C.C.图中图中代表腺嘌呤代表腺嘌呤(A)(A)D.D.该该DNADNA中含有中含有4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸【解析【解析】选选C C。图中。图中代表氢键代表氢键,A,A正确正确;DNA;DNA是规则的双螺旋结构是
16、规则的双螺旋结构,B,B正确正确;图中图中代表鸟嘌呤代表鸟嘌呤,C,C错误错误;看图可知看图可知:该该DNADNA中含有中含有4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸,D,D正确。正确。【补偿训练【补偿训练】核苷酸可通过脱水形成多核苷酸核苷酸可通过脱水形成多核苷酸,脱水后一个核苷酸的五碳糖与下一个单脱水后一个核苷酸的五碳糖与下一个单体的磷酸基团相连体的磷酸基团相连,结果在多核苷酸中形成了一个糖结果在多核苷酸中形成了一个糖磷酸主链磷酸主链(如图如图)。下列。下列叙述正确的是叙述正确的是()A.A.糖糖磷酸主链含磷酸主链含C C、H H、O O、N N、P P五种元素五种元素B.B.合成图示化合物时合成图示
17、化合物时,共需要脱去共需要脱去5 5分子水分子水C.C.图中的一个磷酸基团只与一个五碳糖相连图中的一个磷酸基团只与一个五碳糖相连D.D.与图中互补的另一脱氧核苷酸链上的碱基序列是与图中互补的另一脱氧核苷酸链上的碱基序列是ACGATACGAT【解析【解析】选选D D。因糖。因糖磷酸主链是由脱水后一个核苷酸的五碳糖与下一个单体磷酸主链是由脱水后一个核苷酸的五碳糖与下一个单体的磷酸基团相连的磷酸基团相连,故只含有故只含有C C、H H、O O、P P四种元素四种元素,A,A错误错误;图示化合物由五个核苷图示化合物由五个核苷酸相连而成酸相连而成,共需要脱去共需要脱去4 4分子水分子水,B,B错误错误;
18、该化合物最上端的核苷酸的磷酸基团该化合物最上端的核苷酸的磷酸基团只与一个五碳糖相连只与一个五碳糖相连,下面四个核苷酸的磷酸基团与两个五碳糖相连下面四个核苷酸的磷酸基团与两个五碳糖相连,C,C错误错误;按按照碱基互补配对原则及照碱基互补配对原则及DNADNA分子中两条脱氧核苷酸链反向平行的特点分子中两条脱氧核苷酸链反向平行的特点,与图中互与图中互补的另一条脱氧核苷酸链上的碱基序列是补的另一条脱氧核苷酸链上的碱基序列是AC-GAT,DAC-GAT,D正确。正确。知识点二知识点二 DNADNA中碱基数量的计算中碱基数量的计算根据碱基互补配对原则根据碱基互补配对原则:A:A与与T T配对、配对、G G
19、与与C C配对配对,4,4种碱基之间存在以下关系种碱基之间存在以下关系:(1)(1)在在DNADNA双链中双链中,由于碱基互补配对由于碱基互补配对,有有A=T,GCA=T,GC。(2)(2)在在DNADNA双链中双链中,嘌呤总数与嘧啶总数相同嘌呤总数与嘧啶总数相同,即即A+G=T+CA+G=T+C。(3)(3)互补碱基之和的比例在任意一条链及整个互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNADNA分子中都相同分子中都相同,即若在一条链即若在一条链中中 =m m,则在互补链及整个则在互补链及整个DNADNA分子中分子中 =m m。ATGCATGC(4)(4)非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数
20、非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数,在整个在整个DNADNA分子中为分子中为1,1,即若即若在在DNADNA一条链中一条链中 =a a,则在其互补链中则在其互补链中 ,而在整个而在整个DNADNA分子中分子中 =1=1。(5)(5)某种碱基在某种碱基在DNADNA分子中所占比例分子中所占比例,等于这种碱基在等于这种碱基在DNADNA每条链中所占比例和的每条链中所占比例和的平均数。如平均数。如DNADNA中中A A占占n n%,%,则则 =n n%。AGTCAG1TCaAGTC12AA2特别提醒特别提醒:上述计算规律的前提条件是上述计算规律的前提条件是DNADNA是双链结构。是双链结构。
21、在在DNADNA双链结构中双链结构中,任意两种不互补的碱基数之和占总碱基数的任意两种不互补的碱基数之和占总碱基数的50%,50%,即即A+G=C+T=A+C=G+T=50%A+G=C+T=A+C=G+T=50%。【典例示范【典例示范】某某DNADNA分子中分子中A+TA+T占整个占整个DNADNA分子碱基总数的分子碱基总数的44%,44%,其中一条链其中一条链(a)(a)上的上的G G占该链碱占该链碱基总数的基总数的21%,21%,那么那么,对应的另一条互补链对应的另一条互补链(b)(b)上的上的G G占该链碱基总数的比例是占该链碱基总数的比例是()A.35%A.35%B.29%B.29%C.
22、28%C.28%D.21%D.21%【解题思维【解题思维】【解析【解析】选选A A。已知。已知DNADNA分子中分子中A+TA+T占整个占整个DNADNA分子碱基总数的分子碱基总数的44%,44%,根据碱基互补根据碱基互补配对原则配对原则:A=T:A=T、C=G,C=G,所以所以A=T=22%,A=T=22%,则则C=G=50%-22%=28%,C=G=50%-22%=28%,又已知一条链又已知一条链(a)(a)上的上的G G占该链碱基总数的占该链碱基总数的21%,21%,即即G G1 1=21%=21%。在双链。在双链DNADNA分子中分子中,G=(G,G=(G1 1+G+G2 2)/2,)
23、/2,则则G G2 2=35%=35%。【方法规律【方法规律】DNADNA中有关碱基比例计算的三个步骤中有关碱基比例计算的三个步骤第一步第一步:弄清题中已知的和所求的碱基比例是占整个弄清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNADNA碱基的比例碱基的比例,还是占还是占DNADNA一条链上的碱基的比例。一条链上的碱基的比例。第二步第二步:画一个画一个DNADNA模式图模式图,并在图中标明已知的和所求的碱基。并在图中标明已知的和所求的碱基。第三步第三步:根据碱基互补配对原则和相关规律进行计算。根据碱基互补配对原则和相关规律进行计算。【类题精练【类题精练】1.DNA1.DNA分子的稳定性与碱基对之间的
24、氢键数目有关。下列关于生物体内分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNADNA分分子中子中(A+T)/(G+C)(A+T)/(G+C)与与(A+C)/(G+T)(A+C)/(G+T)两个比值的叙述两个比值的叙述,正确的是正确的是()A.A.碱基序列不同的双链碱基序列不同的双链DNADNA分子分子,后一比值不同后一比值不同B.B.前一个比值越大前一个比值越大,双链双链DNADNA分子的稳定性越高分子的稳定性越高C.C.当两个比值相同时当两个比值相同时,可判断这个可判断这个DNADNA分子是双链分子是双链D.D.双链双链DNADNA分子中分子中,后一比值等于后一比值等于1 1【
25、解析【解析】选选D D。所有双链。所有双链DNADNA分子中分子中,A=T,A=T、C=G,C=G,因此后一比值等于因此后一比值等于1,A1,A错误错误,D,D正正确确;双链双链DNADNA分子中分子中,A,A、T T之间形成之间形成2 2个氢键个氢键,C,C、G G之间形成之间形成3 3个氢键个氢键,因此前一比因此前一比值越小值越小,双链双链DNADNA分子稳定性越高分子稳定性越高,B,B错误错误;双链双链DNADNA分子的后一比值恒为分子的后一比值恒为1,1,与两个与两个比值是否相同无关比值是否相同无关,C,C错误。错误。2.2.某研究小组测定了多个不同双链某研究小组测定了多个不同双链DN
26、ADNA分子的碱基组成分子的碱基组成,根据测定结果绘制了根据测定结果绘制了DNADNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNADNA分子中碱基数目比值的分子中碱基数目比值的关系图关系图,下列正确的是下列正确的是()【解题思维【解题思维】(1)(1)明确明确DNADNA的一条单链中碱基比例与的一条单链中碱基比例与DNADNA及其互补链中的碱基比例关系。及其互补链中的碱基比例关系。(2)(2)明确坐标系中横纵坐标之间的数量关系。明确坐标系中横纵坐标之间的数量关系。【解析【解析】选选C C。双链。双链DNADNA分子中分子中 应始终等于应始终等于1;
27、1;一条单链中一条单链中 与其互补链与其互补链中中 互为倒数互为倒数,一条单链中一条单链中 =0.5=0.5时时,互补链中互补链中 =2;=2;一条单链中一条单链中与其互补链中与其互补链中 及及DNADNA分子中分子中 都相等。都相等。ACTGATGCACTGACTGACTGACTGATGCATGC【补偿训练【补偿训练】某某DNADNA分子片段中共有分子片段中共有400400个脱氧核苷酸个脱氧核苷酸,其中鸟嘌呤脱氧核苷酸占其中鸟嘌呤脱氧核苷酸占20%,20%,则则该该DNADNA分子中分子中“A-T”A-T”碱基对共有碱基对共有()A.240A.240B.200B.200C.120C.120D
28、.80D.80【解析【解析】选选C C。由题意可知。由题意可知,该该DNADNA分子中鸟嘌呤分子中鸟嘌呤(G)(G)的数量为的数量为40040020%=8020%=80个个,根根据碱基互补配对原则可知据碱基互补配对原则可知C=G=80C=G=80个个,则则A=T=(400-80A=T=(400-802)2)2=1202=120个个,则该则该DNADNA分分子中子中“A-T”A-T”碱基对共有碱基对共有120120个。个。知识点三知识点三 DNADNA的复制过程及相关计算的复制过程及相关计算1.DNA1.DNA复制过程复制过程:时期时期细胞分裂前的间期细胞分裂前的间期场所场所主要在细胞核主要在细
29、胞核结果结果形成两个完全相同的形成两个完全相同的DNADNA条件条件模板、原料、能量、酶模板、原料、能量、酶意义意义保持了遗传信息的连续性保持了遗传信息的连续性过程过程解旋解旋合成子链合成子链重新螺旋重新螺旋特点特点边解旋边复制、半保留复制边解旋边复制、半保留复制特别提醒特别提醒:不同生物不同生物DNADNA复制的场所不同复制的场所不同,例如原核生物是在拟核区进行例如原核生物是在拟核区进行DNADNA的复制的复制,病毒病毒是在宿主细胞内进行是在宿主细胞内进行DNADNA的复制的复制,而真核生物而真核生物DNADNA复制可以发生在细胞核、线粒复制可以发生在细胞核、线粒体和叶绿体中。体和叶绿体中。
30、子代子代DNADNA分子的组成是分子的组成是:新合成的子链和模板链。新合成的子链和模板链。【知识拓展【知识拓展】与与DNADNA复制有关的酶复制有关的酶(1)(1)使使DNADNA链解旋的酶链解旋的酶:解旋酶、解旋酶、DNADNA旋转酶、单链旋转酶、单链DNADNA结合蛋白。结合蛋白。(2)DNA(2)DNA复制过程中的酶复制过程中的酶:RNA:RNA引物酶、引物酶、DNADNA聚合酶、聚合酶、DNADNA连接酶。连接酶。2.2.用用“图解法图解法”分析分析DNADNA复制的相关计算复制的相关计算:(1)(1)将含有将含有1515N N的的DNADNA分子放在含有分子放在含有1414N N的培
31、养基上培养的培养基上培养,复制复制n n次次,则则:子代子代DNADNA共共2 2n n个个脱氧核苷酸链共脱氧核苷酸链共2 2n n+1+1条条:含含1515N N的脱氧核苷酸链的脱氧核苷酸链2 2条条;含含1414N N的脱氧核苷酸链的脱氧核苷酸链(2(2n n+1+1-2)-2)条。条。(2)DNA(2)DNA复制中消耗的脱氧核苷酸数复制中消耗的脱氧核苷酸数:若亲代若亲代DNADNA分子含有某种脱氧核苷酸分子含有某种脱氧核苷酸m m个个,经过经过n n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m m(2(2n n-1)-1)。第第n n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为
32、次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m m(2(2n n-1)-1)-m m(2(2n n-1-1-1)=-1)=m m2 2n n-1-1个。个。3.3.复制次数与被标记的复制次数与被标记的DNADNA分子数及单链数的关系分子数及单链数的关系:通过上图总结被标记通过上图总结被标记DNADNA分子数、单链数所占比例分子数、单链数所占比例:特别提醒特别提醒:在在DNADNA复制中复制中,无论复制几次无论复制几次,含亲代含亲代DNADNA脱氧核苷酸的子代脱氧核苷酸的子代DNADNA分子都只有两分子都只有两个个,亲代脱氧核苷酸链也只有两条。亲代脱氧核苷酸链也只有两条。复制复制n n次和第次和第n n次复
33、制的区别次复制的区别:复制复制n n次是从第次是从第1 1次到第次到第n n次复制的总和次复制的总和,第第n n次复次复制只指第制只指第n n次的这一次复制。次的这一次复制。分析标记分析标记DNADNA分子的比例时分子的比例时,应注意求的是应注意求的是DNADNA分子数分子数,还是脱氧核苷酸数还是脱氧核苷酸数;还还应注意培养基中化学元素的转换。应注意培养基中化学元素的转换。【典例示范【典例示范】(2020(2020潍坊高一检测潍坊高一检测)如图为真核细胞如图为真核细胞DNADNA复制过程模式图复制过程模式图,相关分析错误的是相关分析错误的是()A.A.酶酶为解旋酶为解旋酶,酶酶为为DNADNA
34、聚合酶聚合酶B.B.图示体现了边解旋边复制及半保留复制的特点图示体现了边解旋边复制及半保留复制的特点C.C.在复制完成后在复制完成后,甲、乙可在有丝分裂后期、减数第一次分裂后期分开甲、乙可在有丝分裂后期、减数第一次分裂后期分开D.D.复制结束后形成的两个复制结束后形成的两个DNADNA分子是完全相同的分子是完全相同的【解题思维【解题思维】解答本题需突破以下两个关键点。解答本题需突破以下两个关键点。【解析【解析】选选C C。由题图可知酶。由题图可知酶作用于作用于DNADNA的两条母链之间的两条母链之间,使使DNADNA双链的配对碱双链的配对碱基之间的氢键断开基之间的氢键断开,为解旋酶为解旋酶,是
35、是DNADNA聚合酶聚合酶,将游离的脱氧核苷酸结合在一起将游离的脱氧核苷酸结合在一起形成子链形成子链DNA,ADNA,A正确正确;题图显示了新形成的甲、乙两条题图显示了新形成的甲、乙两条DNADNA分子中均含有一条亲分子中均含有一条亲代代DNADNA母链母链,符合半保留复制的特点符合半保留复制的特点,同时题图中显示了同时题图中显示了DNADNA边解旋边复制的特边解旋边复制的特点点,B,B正确正确;细胞分裂间期细胞分裂间期1 1个个DNADNA分子复制形成的分子复制形成的2 2个个DNADNA分子由分子由1 1个着丝粒连接个着丝粒连接,有丝分裂后期以及减数第二次分裂后期时着丝粒分裂有丝分裂后期以
36、及减数第二次分裂后期时着丝粒分裂,两个两个DNADNA分子也随之分开分子也随之分开,减数第一次分裂后期着丝粒不分裂减数第一次分裂后期着丝粒不分裂,C,C错误错误;复制时以亲代复制时以亲代DNADNA分子的两条链为模分子的两条链为模板板,并遵循碱基互补配对的原则并遵循碱基互补配对的原则,所以复制结束后得到的两个所以复制结束后得到的两个DNADNA分子完全相分子完全相同同,D,D正确。正确。【审答误区【审答误区】误认为细胞分裂导致核误认为细胞分裂导致核DNADNA减半减半,复制的子代复制的子代DNADNA一定也分离。事一定也分离。事实上实上,复制的核复制的核DNADNA位于姐妹染色单体上位于姐妹染
37、色单体上,当姐妹染色单体分离后当姐妹染色单体分离后,形成的子代形成的子代DNADNA才分离才分离,若着丝粒不分离若着丝粒不分离,形成的子代形成的子代DNADNA不会分离。不会分离。【类题精练【类题精练】1.1.如图为真核生物染色体上如图为真核生物染色体上DNADNA分子复制过程示意图分子复制过程示意图,有关叙述错误的是有关叙述错误的是()A.A.图中图中DNADNA分子复制是从多个起点同时开始的分子复制是从多个起点同时开始的B.B.图中图中DNADNA分子复制是边解旋边双向复制的分子复制是边解旋边双向复制的C.C.真核生物真核生物DNADNA分子复制过程需要解旋酶分子复制过程需要解旋酶D.D.
38、真核生物的这种复制方式提高了复制速率真核生物的这种复制方式提高了复制速率【解析【解析】选选A A。分析题图可知图中的三个复制点复制的。分析题图可知图中的三个复制点复制的DNADNA片段的长度不同片段的长度不同,因因此复制的起始时间不同此复制的起始时间不同,A,A错误错误;分析题图可知分析题图可知,DNA,DNA分子的复制过程是边解旋边分子的复制过程是边解旋边复制的复制的,B,B正确正确;DNA;DNA分子的复制首先要在解旋酶的作用下进行解旋分子的复制首先要在解旋酶的作用下进行解旋,C,C正确正确;真核真核细胞的细胞的DNADNA分子具有多个复制起点分子具有多个复制起点,这种复制方式加速了复制过
39、程这种复制方式加速了复制过程,提高了复制提高了复制速率速率,D,D正确。正确。2.2.下列关于下列关于DNADNA分子的结构与复制的叙述中分子的结构与复制的叙述中,正确的是正确的是()A.A.含有含有a a个腺嘌呤的个腺嘌呤的DNADNA分子第分子第n n次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸a a2 2n n个个B.B.在一个双链在一个双链DNADNA分子中分子中,G+C,G+C占碱基总数的占碱基总数的M%,M%,那么该那么该DNADNA分子的每条链中分子的每条链中G+CG+C都都占该链碱基总数的占该链碱基总数的M%M%C.C.细胞内全部细胞内全部DNADNA被被3232P P
40、标记后在不含标记后在不含3232P P的环境中进行连续有丝分裂的环境中进行连续有丝分裂,第二次分裂第二次分裂的每个子细胞染色体均有一半有标记的每个子细胞染色体均有一半有标记D.DNAD.DNA双链被双链被3232P P标记后标记后,复制复制n n次次,子代子代DNADNA中有标记的占中有标记的占1/21/2n n【解析【解析】选选B B。DNADNA分子进行第分子进行第n n次复制时次复制时,需要新合成需要新合成2 2n-1n-1个个DNADNA分子分子,每个每个DNADNA分分子含有子含有a a个腺嘌呤个腺嘌呤,则第则第n n次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸2 2n-1n
41、-1a a个个,A,A错误错误;DNA;DNA双双链中链中G G与与C C互补配对互补配对,则双链中则双链中G+CG+C占占M%,M%,每条链中每条链中G+CG+C也都占该链也都占该链M%,BM%,B正确正确;第二第二次分裂结束后有次分裂结束后有4 4个子细胞个子细胞,根据半保留复制根据半保留复制,亲代被标记的两条亲代被标记的两条DNADNA单链单链,分别分别进入进入2 2个子细胞中个子细胞中,则子代则子代4 4个子细胞中个子细胞中,只有只有2 2个子细胞中有一半染色体被标个子细胞中有一半染色体被标记记,C,C错误错误;复制复制n n次次,得到得到2 2n n个子代个子代DNA,DNA,根据半
42、保留复制根据半保留复制,其中有其中有2 2个各含亲代个各含亲代DNADNA的一条单链的一条单链,因此子代有标记的因此子代有标记的DNADNA占占2/22/2n n,D,D错误。错误。【补偿训练【补偿训练】下列有关真核细胞下列有关真核细胞DNADNA分子复制的叙述分子复制的叙述,正确的是正确的是()A.A.复制后两个子代复制后两个子代DNADNA分子共有分子共有4 4个游离的磷酸基团个游离的磷酸基团B.DNAB.DNA复制时以一条脱氧核苷酸链作为模板复制时以一条脱氧核苷酸链作为模板C.DNAC.DNA聚合酶催化两个脱氧核苷酸碱基对之间的连接聚合酶催化两个脱氧核苷酸碱基对之间的连接D.D.复制过程
43、中先全部解旋成单链复制过程中先全部解旋成单链,再进行半保留复制再进行半保留复制【解析【解析】选选A A。每个。每个DNADNA分子单链都含有分子单链都含有1 1个游离的磷酸基团个游离的磷酸基团,复制后两个子代复制后两个子代DNADNA分子共有分子共有4 4条单链条单链,共有共有4 4个游离的磷酸基团个游离的磷酸基团,选项选项A A正确正确;DNA;DNA复制时两条脱氧复制时两条脱氧核苷酸链都作为模板核苷酸链都作为模板,选项选项B B错误错误;DNA;DNA聚合酶催化相邻核苷酸的脱氧核糖和磷酸聚合酶催化相邻核苷酸的脱氧核糖和磷酸基团之间形成磷酸二酯键基团之间形成磷酸二酯键,选项选项C C错误错误
44、;DNA;DNA复制是边解旋边复制复制是边解旋边复制,选项选项D D错误。错误。1.1.【生活情境【生活情境】DNADNA分子杂交技术在社会生活中已经得到广泛应用。如用在刑分子杂交技术在社会生活中已经得到广泛应用。如用在刑侦领域上侦领域上,可从犯罪嫌疑人和现场遗留物中分别提取可从犯罪嫌疑人和现场遗留物中分别提取DNA,DNA,在一个温度下水浴加在一个温度下水浴加热热,使氢键断裂使氢键断裂,双链打开。若两份样本来自同一个体双链打开。若两份样本来自同一个体,在温度降低时在温度降低时,两份样本两份样本中的中的DNADNA单链会通过氢键连接在一起单链会通过氢键连接在一起;若不是来自同一个体若不是来自同
45、一个体,则两份样本中的则两份样本中的DNADNA单链在一定程度上不能互补单链在一定程度上不能互补,这样可以鉴别犯罪嫌疑人。这样可以鉴别犯罪嫌疑人。探究探究:(:(生命观念生命观念)(1)(1)该应用实例的理论基础是什么该应用实例的理论基础是什么?提示提示:由于每个人的由于每个人的DNADNA分子不同分子不同,利用了利用了DNADNA分子的特异性。分子的特异性。(2)DNA(2)DNA分子中碱基互补配对原则对遗传信息的传递有什么意义分子中碱基互补配对原则对遗传信息的传递有什么意义?提示提示:能保证遗传信息在传递过程中的准确性。能保证遗传信息在传递过程中的准确性。2.2.【科技情境【科技情境】下列
46、为下列为DNADNA复制的有关图示复制的有关图示,ABC,ABC表示大肠杆菌的表示大肠杆菌的DNADNA复复制制,DEF,DEF表示哺乳动物的表示哺乳动物的DNADNA分子复制。图中黑点表示复制起点分子复制。图中黑点表示复制起点,“”,“”表示表示复制方向复制方向,“,“”表示时间顺序。表示时间顺序。(1)(1)据图比较大肠杆菌和哺乳动物据图比较大肠杆菌和哺乳动物DNADNA分子复制的异同点。分子复制的异同点。(科学思维科学思维)相同点相同点:_:_。不同点不同点:_:_。(2)C(2)C图与图与A A图、图、F F图与图与D D图相同图相同,C,C、F F能被如此准确的复制出来能被如此准确的
47、复制出来,原因是什么原因是什么?(科学思维科学思维)提示提示:DNADNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板,碱基互补配对碱基互补配对原则保证了原则保证了DNADNA分子复制的准确无误。分子复制的准确无误。均是边解旋边复制均是边解旋边复制,均是双向复制均是双向复制大肠杆菌是单起点复制大肠杆菌是单起点复制;哺乳动物是多起点复制哺乳动物是多起点复制1.1.沃森和克里克构建了沃森和克里克构建了DNADNA分子的双螺旋结构模型。下列关于分子的双螺旋结构模型。下列关于DNADNA分子结构的分子结构的叙述正确的是叙述正确的是_。每个每个DNADNA分子中一
48、般都含有四种脱氧核苷酸分子中一般都含有四种脱氧核苷酸每个每个DNADNA分子中分子中,都是碱基数都是碱基数=磷酸数磷酸数=脱氧核糖数脱氧核糖数DNADNA两条链上的碱基以氢键相连两条链上的碱基以氢键相连,且且A A与与T T配对配对,G,G与与C C配对配对每个脱氧核糖上均连着一个磷酸和一个碱基每个脱氧核糖上均连着一个磷酸和一个碱基DNADNA分子的基本骨架由脱氧核糖、磷酸和含氮碱基交替连接构成分子的基本骨架由脱氧核糖、磷酸和含氮碱基交替连接构成若若DNADNA分子片段中有分子片段中有a a个碱基对个碱基对,胞嘧啶有胞嘧啶有b b个个,则该则该DNADNA分子中的氢键数分子中的氢键数为为(2(
49、2a+ba+b)个个【解析【解析】选选。DNADNA分子的基本单位是四种脱氧核苷酸分子的基本单位是四种脱氧核苷酸,正确正确;一分子一分子脱氧核苷酸由一分子碱基、一分子磷酸、一分子脱氧核糖构成脱氧核苷酸由一分子碱基、一分子磷酸、一分子脱氧核糖构成,所以每个所以每个DNADNA分分子中子中,都是碱基数都是碱基数=磷酸数磷酸数=脱氧核糖数脱氧核糖数,正确正确;DNA;DNA两条链上的碱基以氢键相连两条链上的碱基以氢键相连,遵循碱基互补配对原则遵循碱基互补配对原则,即即A=TA=T、G=C,G=C,正确正确;DNA;DNA分子中大部分脱氧核糖连接两分子中大部分脱氧核糖连接两个磷酸和一个碱基个磷酸和一个
50、碱基,错误错误;DNA;DNA分子的基本骨架是脱氧核糖和磷酸交替连接构分子的基本骨架是脱氧核糖和磷酸交替连接构成的成的,错误错误;DNA;DNA分子片段中有分子片段中有a a个碱基对个碱基对,胞嘧啶有胞嘧啶有b b个个,则则A A有有(a-ba-b)个个,由于由于A A与与T T之间通过两个氢键相连之间通过两个氢键相连,G,G与与C C之间通过三个氢键相连之间通过三个氢键相连,所以该所以该DNADNA分子中的氢分子中的氢键数为键数为(2(2a+ba+b)个个,正确。正确。2.(20192.(2019山东合格考山东合格考)图中圆形、五边形和长方形分别代表磷酸、脱氧核糖和图中圆形、五边形和长方形分
