DNA分子的结构、复制及基因的本质一轮复习教学案（教师版）

DNA分子的结构、复制及基因的本质

DNA分子的结构

知识点1：DNA分子的化学组成

1、组成元素——C、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｐ 2、基本单位：脱氧核苷酸（4种）

基本组成物质—磷酸、脱氧核糖、含氮碱基（A、G、C、T四种） （许多个脱氧核苷酸通过脱水缩合形成一条长的脱氧核苷酸链） 知识点2：DNA分子的结构

1、1953年沃森和克里克，规则的双螺旋结构 2、DNA双螺旋结构的三个主要特点

（1）由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构。

（2）磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧

（3）两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。碱基配对方式A-T（两个氢键）,C-G（三个氢键）。思考：(1)每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。 (2)○(3)○和

之间的数量关系1:1:1。

之间的化学键为磷酸二酯键，用相关酶处理可切断，用相关酶处理可连接。

（4）碱基对之间的化学键为氢键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂。

（5）若碱基对为n，则氢键数为2n~3n之间，若已知A有m个，则氢键数为3n-m。 （6）初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖、含氮碱基。 (7)单链中，相连2个碱基之间通过脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖连接。 知识点3：DNA分子的特性

1、稳定性：基本骨架由脱氧核糖和磷酸交替连接；两条链上的碱基通过氢键连接。 2、多样性：主要表现为构成DNA分子的四种脱氧核苷酸（碱基）的排列顺序千变万化。

3、特异性：每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的碱基对的排列顺序，代表了特定的遗传信息。 知识点4：碱基互补配对原则及相关计算

规律1：互补的两个碱基数量相等，即A＝T，C＝G。Ａ1=Ｔ2,Ａ2=Ｔ1,Ｃ1=Ｇ2,Ｇ1=Ｃ2 规律2：任意两个不互补的碱基和占总碱基的50%。

规律3：一条链中互补碱基的和等于另一条链中这两种碱基的和。

A1＋T1A2＋T2?A＋T?1＋2

规律4：若一条链，＝n，则另一条链中＝n，＝n。

A1＋T1＋C1＋G1A2＋T2＋C2＋G2?A＋T＋C＋G?1＋2

A1＋G1A2＋G21

规律5：若一条链中＝K，则另一条链中＝。

T1＋C1T2＋C2K

A1A1b

规律六：若＝b%，则＝%。

单链双链2

规律七：若已知A占双链的比例＝c %，则A1/单链的比例无法确定，但最大值可求出为2c %，最小值为0。

【典例１】下列对双链DNA分子的叙述，哪项是不正确的（Ｄ） A.若一条链G的数目为C的2倍，则另一条链G的数目为C的0.5倍

1

B.若一条链A和T的数目相等，则另一条链A和T的数目也相等

C.若一条链的A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4，则另一条链相应碱基比为2∶1∶4∶3 【典例2】下列有关DNA分子结构的叙述错误的是(Ｂ)

A．DNA分子中含有2个游离的磷酸基团

B．DNA单链上相邻的碱基A与T之间通过氢键连接

C．嘌呤碱基与嘧啶碱基结合才能保证DNA空间结构的稳定 D．DNA分子两条链在方向上表现为反向平行

【典例3】从分子水平上对生物体具有多样性或特异性的分析，正确的是(双选) (ＡＢ)

A．碱基对排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性 B．碱基对特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性

C．一个含2 000个碱基的DNA分子，其碱基对可能的排列方式就有42 000种

D．人体内控制β-珠蛋白的基因由1 700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41 700种 【典例４】甲生物核酸的碱基比例为：嘌呤占46%、嘧啶占54%，乙生物遗传物质的碱基比例为：嘌

呤占34%、嘧啶占66%，则以下分别表示甲、乙生物正确的是（Ｄ） A. B. T2噬菌体、豌 C. 硝化细菌、绵羊 D. 肺炎双球菌、烟草花叶病毒

DNA分子的复制

概念 时间 DNA复制的场所 模板 DNA复制 的条件 原料 能量 酶 以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。 有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。 （注：无丝分裂和细菌的二分裂，在分裂前也要先进行DNA的复制） 真核细胞：细胞核(主要)、线粒体、叶绿体 原核细胞：拟核（主要）、（质粒） 亲代DNA的两条链 4种游离的脱氧核苷酸 ATP 解旋酶、DNA聚合酶等 [来源:学|科|网Z|X|X|K]⑴解旋：利用解旋酶酶，解开DNA两条螺旋的双链。 ⑵合成子链：以亲代DNA的两条链为模板，4种游离的脱氧核苷酸为原料，DNA复制的过程 在ＤＮＡ聚合酶等催化作用下，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一段子链。 ⑶形成两个新的DNA分子：每条新链和对应的母联绕成双螺旋结构。 DNA复制的特点 精确复制的原因 DNA复制的意义 ①半保留复制；（子代DNA=母链+子链） ②边解旋边复制（补充：多起点，双向复制） （1）DNA的双螺旋结构提供精确模板; （2）碱基互补配对原则保证了复制的准确进行。 （1）遗传信息的传递，使物种保持相对稳定和延续 （2）碱基互补配对原则保证了复制的准确进行 提醒 ：①子代DNA分子中模板链与另一DNA分子中新合成的子链碱基序列完全相同。 ②影响细胞呼吸(ATP供给)的所有因素都可能影响DNA复制。

③体外也可进行，即PCR扩增技术，除满足上述条件外，还应注意温度、pH的控制及引物的加入

知识点2：DNA复制过程中的计算

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33【典例5】将一个ＤＮＡ放在含H标记的培养基中让其复制三次，则不含H的DNA占全部DNA分子

的比例、含有H的DNA分子占全部DNA分子的比例以及不含H的脱氧核苷酸链占全部DNA单链的比例依次是（Ｂ）

A.1/2，7/8，1/4 B.0，1，1/8 C.0，7/8，1/8 D.1/8，1，1/8

【典例6】用15N标记含有100个碱基对的双链DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在含有14N的培养基中连续复制4次。其结果不可能是(Ｃ) ．A．含有15N的DNA分子占1/8 B．复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个

C．含有14N的DNA分子占7/8 D．复制结果共产生16个DNA分子

【典例7】某DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有p个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述中，错误的是(Ｄ)

A．在第一次复制时，需要(m－p)个 B．在第二次复制时，需要2(m－p)个

－

C．在第n次复制时，需要2n1(m－p)个 D．在n次复制过程中，总共需要2n(m－p)个

33知识点3：DNA复制方式的探究

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探究DNA复制是半保留复制还是全保留复制，常标记3H、N，根据复制后DNA分子在试管中的位置即可确定复制方式。 （1）实验材料：大肠杆菌。

（2）实验方法：放射性同位素标记技术和离心技术。 （3）实验假设：DNA以半保留的方式复制。

（4）实验过程：(见图)

（5）实验预期：离心后应出现3条DNA带。(见图) （6）实验结果：与预期的相符。

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【典例8】含有P或是P的磷酸，两者的化学性质几乎相同，都可以参与DNA分子的组成，但P比3131

P质量大。现将某哺乳动物细胞放在含有P磷酸的培养基中，连续培养数代得到G0代细胞。然后将

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G0代细胞移至含有P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代细胞中提取出DNA，经密度梯度离心后得到的结果如下图。由于DNA分子的质量不同，因此在离心管中的分布不同。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、G2三代DNA离心后的试管分别是图中

的：G0Ａ、G1Ｂ、G2Ｄ。

（2）G2代在①、②、③三条带中DNA分子数的比例 是0:2:2。

（3）图中①、②两条带中DNA分子所含的同位素磷分

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别是：条带①P、条带②P、P。

（4）上述实验结果证明DNA的复制方式是半保留复制。DNA的自我复制能使生物的遗传信息保持相对

的稳定。

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脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系

基因的实质：基因是有遗传效应的DNA片段。是控制生物性状的结构单位和功能单位。 关 系 内 容 基因与脱 基因的基本组成单位是脱氧核苷酸， 氧核苷酸 基因中脱氧核苷酸的排列顺序称为遗传信息 基因 与DNA 基因与 染色体 基因是有遗传效应的DNA片段， 每个DNA分子上有很多个基因 基因在染色体上呈线性排列， 染色体是基因的主要载体

提醒 ①对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体；线粒体和叶绿体也是基因的载体。 ②对于原核细胞来说，拟核中的DNA分子或者质粒DNA均是裸露的，没有与蛋白质一起构成染色体。 ③对于RNA病毒，其有遗传效应的RNA片段也叫基因。

【典例9】分析下图回答 D A磷酸 脱

氧 F DNA + H 染色体 G E基因 B 核

苷 酸 C

（１）图中B是脱氧核糖，C是含氮碱基，G是蛋白质， （２）F的基本组成单位是图中的脱氧核苷酸。 （３）E和F的关系是Ｅ是有遗传效应的Ｆ片段。

（４）F的主要载体是染色体，F和H的关系是Ｈ是Ｆ的主要载体。

1个H中含1或2个F，1个F中含有多个E，1个E中含有许多（成百上千）个D。

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（4）基因的结构：（补）

①原核细胞基因结构和真核细胞基因结构的异同：

相同点：都有编码区和非编码区，在非编码区上游都有RNA聚合酶结合位点。

不同点：原核细胞：基因编码区是连续的；只有编码区才能转录为mRNA，进而编码蛋白质。

真核细胞：基因编码区是间隔的，存在外显子和内含子之分；只有编码区的外显子部分才能

转录为成熟的mRNA，进而编码蛋白质。

②非编码序列：

真核细胞：非编码序列=非编码区序列+内含子序列 原核细胞：非编码序列=非编码区序列 质基因和核基因

注意：质基因控制的遗传称质遗传，核基因控制的遗传称核遗传。

质遗传有两大特点：①母系遗传：原因：卵式生殖中受精卵中细胞质几乎全部来自卵细胞。 ②杂交后代的性状不出现一定的分离比：原因：减数分裂时，质基因随机

的、不均等的分配到子细胞中去。

▲：检验质遗传和核遗传的方法是正交和反交。

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