1、第二节第二节 DNA的结构和的结构和DNA的复制的复制考纲定位考纲定位考试说明考试说明等级要求等级要求DNA分子结构的主要特点分子结构的主要特点BDNA分子的复制分子的复制B1细胞内某一细胞内某一DNA片段中有片段中有30%的碱基为的碱基为A，则该，则该片段中片段中()AG的含量为的含量为30%BU的含量为的含量为30%C嘌呤含量为嘌呤含量为50%D嘧啶含量为嘧啶含量为40%【解析解析】在在DNA双链中，双链中，AT，GC，所以，所以AT30%，GC20%，AG50%，TC50%。C2蚕豆根尖细胞在含蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷的培标记的胸腺嘧啶脱氧核苷的培养基中完成一个细胞周期
2、，然后在不含放射性标记的养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是布情况是()A每条染色体的两条单体都被标记每条染色体的两条单体都被标记B每条染色体中都只有一条单体被标记每条染色体中都只有一条单体被标记C只有半数的染色体中一条单体被标记只有半数的染色体中一条单体被标记D每条染色体的两条单体都不被标记每条染色体的两条单体都不被标记B【解析解析】由于由于DNA分子的复制方式为半保留复制，在分子的复制方式为半保留复制，在有放射性标记的培养基中完成一个细胞周期后，每个有放射性标记的培养基中完成一个细
3、胞周期后，每个DNA分子中有一条链含放射性。继续在无放射性的培分子中有一条链含放射性。继续在无放射性的培养基中培养时，由于养基中培养时，由于DNA的半保留复制，所以的半保留复制，所以DNA分分子一半含放射性，一半不含放射性，每条染色单体含一子一半含放射性，一半不含放射性，每条染色单体含一个个DNA分子，所以一半的染色单体含放射性。分子，所以一半的染色单体含放射性。3下列关于遗传信息传递的叙述，错误的是下列关于遗传信息传递的叙述，错误的是()A线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则BDNA中的遗传信息是通过转录传递给中的遗传信息是通过转录传递给mRN
4、A的的CDNA中的遗传信息可决定蛋白质中氨基酸的排列中的遗传信息可决定蛋白质中氨基酸的排列顺序顺序DDNA病毒中没有病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循，其遗传信息的传递不遵循中心法则中心法则D【解析解析】遗传信息的传递都遵循中心法则；遗传信息的传递都遵循中心法则；DNA病病毒中没有毒中没有RNA，但是，但是DNA病毒可以先转录，然后翻病毒可以先转录，然后翻译合成蛋白质，所以任何生物都遵循中心法则。译合成蛋白质，所以任何生物都遵循中心法则。一、一、DNA分子的结构分子的结构1化学组成化学组成(1)组成元素：组成元素：C、H、O、N、P。(2)基本单位：基本单位：4种种脱氧核苷酸脱氧核苷酸(
5、腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸酸)。(3)化学结构：化学结构：4种脱氧核苷酸聚合成为脱氧核苷酸链。种脱氧核苷酸聚合成为脱氧核苷酸链。(4)空间结构：空间结构：两条脱氧核苷酸链按两条脱氧核苷酸链按反向平行反向平行方式盘方式盘旋成双螺旋结构；旋成双螺旋结构；脱氧核糖脱氧核糖和磷酸交替连接，排列和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基之间通过氢键按照在外侧，构成基本骨架，碱基之间通过氢键按照碱基碱基互补配对互补配对原则构成碱基对，排列在内侧。原则构成碱基对，排列在内侧。2结构特性结构
6、特性(1)稳定性：稳定性：脱氧核糖与磷酸交替排列形成的基本骨架脱氧核糖与磷酸交替排列形成的基本骨架和碱基互补配对的方式不变。和碱基互补配对的方式不变。(2)多样性：多样性：一个最短的一个最短的DNA分子也大约有分子也大约有n个碱基对，个碱基对，可能的排列方式有可能的排列方式有4n种，排列顺序千变万化。种，排列顺序千变万化。(3)特异性：特异性：每个每个DNA分子中碱基对的特定排列顺序，分子中碱基对的特定排列顺序，构成了每个构成了每个DNA分子的特异性。分子的特异性。二、二、DNA分子的复制分子的复制1概念：概念：以以亲代亲代DNA为模板合成为模板合成子代子代DNA的过程。的过程。2发生时期：发
7、生时期：有丝分裂有丝分裂间期间期和减数和减数第一次分裂前的间期第一次分裂前的间期。3场所：场所：细胞核细胞核(主要主要)、线粒体、叶绿体、线粒体、叶绿体。4过程：过程：(1)解旋：解旋：需要细胞提供能量，在解旋酶的作用下，两条需要细胞提供能量，在解旋酶的作用下，两条螺旋的双链螺旋的双链解开解开。(2)合成子链：合成子链：以以解开的每一段母链解开的每一段母链为模板，在为模板，在DNA聚合聚合酶酶等酶的作用下，利用游离的等酶的作用下，利用游离的4种种脱氧核苷酸脱氧核苷酸为原料，按为原料，按照照碱基互补配对碱基互补配对原则，合成与母链原则，合成与母链互补互补的子链。的子链。(3)形成子代形成子代DN
8、A分子：分子：延伸子链，母链和相应子链盘绕延伸子链，母链和相应子链盘绕成成双螺旋双螺旋结构。结果，一个结构。结果，一个DNA分子形成分子形成两个完全相同两个完全相同的子代的子代DNA分子。分子。5特点：特点：(1)边解旋边边解旋边复制复制。(2)复制方式：复制方式：半保留复制半保留复制。6条件：条件：(1)模板：模板：亲代亲代DNA分子的两条链分子的两条链 (2)原料：原料：游离的游离的4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸 (3)能量：能量：ATP (4)酶：酶：解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶7准确复制的原因：准确复制的原因：(1)DNA分子独特的分子独特的双螺旋结构双螺旋结构提供精确模板。提供精确
9、模板。(2)通过通过碱基互补配对原则碱基互补配对原则保证了复制准确地进行。保证了复制准确地进行。1DNA分子结构的稳定性、多样性和特异性分子结构的稳定性、多样性和特异性(1)DNA分子双螺旋结构的相对稳定性分子双螺旋结构的相对稳定性DNA分子的基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接而分子的基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接而成，从头至尾没有变化。成，从头至尾没有变化。碱基配对方式始终不变，即碱基配对方式始终不变，即AT，GC。(2)构成构成DNA分子的碱基只有分子的碱基只有4种，配对方式只有种，配对方式只有2种，种，但是碱基对的数量却可以成千上万。但是碱基对的数量却可以成千上万。设某设某DNA分子有分
10、子有n对碱基，在对碱基，在DNA某位点上有一个碱基对，此碱基对某位点上有一个碱基对，此碱基对可能是可能是AT或或TA或或GC或或CG，即每一个碱基对，即每一个碱基对有有4种类型的可能性，故种类型的可能性，故n对碱基的排列顺序是对碱基的排列顺序是4n，从，从而构成了而构成了DNA分子的多样性，也决定了遗传信息的分子的多样性，也决定了遗传信息的多多样性。样性。(3)特异性：特异性：每个特定的每个特定的DNA分子中都具有特定的碱基分子中都具有特定的碱基对排列顺序，而特定的碱基对排列顺序中有遗传效应的对排列顺序，而特定的碱基对排列顺序中有遗传效应的片段代表遗传信息，所以每个特定的片段代表遗传信息，所以
11、每个特定的DNA分子中都储分子中都储存着特定的遗传信息，这种特定的碱基对排列顺序就构存着特定的遗传信息，这种特定的碱基对排列顺序就构成了成了DNA分子的特异性。分子的特异性。【例例1】下列有关下列有关DNA结构特点的叙述，错误的是结构特点的叙述，错误的是()A两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对B碱基对排列在双螺旋的内侧碱基对排列在双螺旋的内侧C各个碱基对的平面之间是平行关系各个碱基对的平面之间是平行关系D配对碱基的互补关系为配对碱基的互补关系为AG，TC【思路点拨思路点拨】DNA分子是由两条反向平行的单链盘分子是由两条反向平行的单链盘旋而成的，要保持旋而成的，
12、要保持DNA两条长链之间的距离不变，两条长链之间的距离不变，根据碱基的分子结构及所占空间的大小，只有根据碱基的分子结构及所占空间的大小，只有A与与T配对，配对，C与与G配对满足要求。配对满足要求。D【举一反三举一反三】有一对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明有一对氢键连接的脱氧核苷酸，已查明它的结构中有一个腺嘌呤，则它的其他组成是它的结构中有一个腺嘌呤，则它的其他组成是()A三个磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶三个磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶B两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶C两个磷酸、两个脱氧核糖和一个鸟嘌呤两个磷酸、两个脱氧核糖和一个鸟嘌呤D两个磷酸、
13、两个脱氧核糖和一个胞嘧啶两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胞嘧啶B【思路点拨思路点拨】“一对氢键连接的脱氧核苷酸一对氢键连接的脱氧核苷酸”表明含表明含有有2个脱氧核苷酸，且为个脱氧核苷酸，且为AT碱基对。碱基对。2关于碱基互补配对规律的有关计算关于碱基互补配对规律的有关计算规律一：规律一：两条互补链中的碱基数量相等，且整个两条互补链中的碱基数量相等，且整个DNA分子中分子中AT，CG。规律二：规律二：任意两种不互补的碱基之和恒等，占碱基总任意两种不互补的碱基之和恒等，占碱基总数的数的50%，即，即AGTCACTG50%。规律三：规律三：若一条单链中的若一条单链中的(AG)/(TC)K，则另，则另一条
14、互补链中一条互补链中(AG)/(TC)1/K。规律四：规律四：(A1T1)/(G1C1)(A2T2)/(G2C2)(AT)/(GC)规律五：规律五：在双链在双链DNA分子及其转录的分子及其转录的RNA之间，有之间，有如下关系如下关系(设双链设双链DNA中中a链的碱基为链的碱基为A1、T1、G1、C1，b链的碱基为链的碱基为A2、T2、G2、C2)A1T1A2T2RNA分子中分子中(AU)1/2DNA双链中双链中(AT)；G1C1G2C2RNA分子中分子中(GC)1/2DNA双链中双链中(GC)。若若a链中链中A1T1m%，则，则b链中链中A2T2m%；RNA链中链中AUm%，DNA双链中双链中
15、ATm%。若若a链中链中G1C1n%，则，则b链中链中G2C2n%；RNA链中链中GCn%，DNA双链中双链中GCn%。【例例2】已知某已知某DNA分子片段中鸟嘌呤占分子片段中鸟嘌呤占38%，其中，其中一条链中的一条链中的T占该单链的占该单链的5%，那么另一条链的，那么另一条链的T占该占该DNA分子的百分比是分子的百分比是()A19%B9.5%C38%D26%【思路点拨思路点拨】DNA分子中，由分子中，由G38%CG76%AT24%任一条单链中：任一条单链中：AT24%。因一条单链中，因一条单链中，A5%T24%5%19%该该链中的链中的T占整个占整个DNA的的9.5%。B【举一反三】在一双链
16、DNA分子中，若鸟嘌呤和胞嘧啶之和占碱基总和的44%，在其中的一条链中A和C分别占该链碱基数的22%和30%，那么在另一条链中腺嘌呤和胞嘧啶分别占该链碱基数的比值为()A34%、14%B22%、30%C14%、34%D20%、28%A【规律方法规律方法】在双链在双链DNA分子中分子中GC占双链的占双链的比例等于一条链上的比例等于一条链上的GC占单链碱基总数的比占单链碱基总数的比例。例。3DNA复制时应注意的问题复制时应注意的问题(1)在在DNA复制时：复制时：边解旋、边复制，多个起点同时进行双向复制，节省时边解旋、边复制，多个起点同时进行双向复制，节省时间，效率高。间，效率高。新新DNA分子双
17、链为分子双链为“一母一子一母一子”，因此复制更为精确，因此复制更为精确，致使遗传信息更加稳定。稳定的遗传信息从亲代传递给子致使遗传信息更加稳定。稳定的遗传信息从亲代传递给子代，从而使生物的前后代保持了一定的连续性。代，从而使生物的前后代保持了一定的连续性。(2)因因DNA复制采用半保留的方式复制采用半保留的方式，所以一个，所以一个DNA分子经分子经几代复制后的所有几代复制后的所有DNA中，只有两个中，只有两个DNA分子含有原分子含有原DNA链，但所有链，但所有DNA与原与原DNA所携带的信息所携带的信息(脱氧核苷脱氧核苷酸的排列顺序酸的排列顺序)完全相同完全相同(变异除外变异除外)。(3)DN
18、A复制的场所主要在细胞核复制的场所主要在细胞核，时间是有丝分裂间，时间是有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期。但在细胞质中也存在期或减数第一次分裂前的间期。但在细胞质中也存在着着DNA复制，如线粒体和叶绿体中的复制，如线粒体和叶绿体中的DNA也要复制，也要复制，并且这些并且这些DNA复制的时间不一定在细胞分裂的间期。复制的时间不一定在细胞分裂的间期。DNA复制的特点有两点：边解旋边复制和半保留复制。复制的特点有两点：边解旋边复制和半保留复制。(4)DNA复制需满足复制需满足4项基本条件：项基本条件：模板：模板：开始解旋的开始解旋的DNA分子的两条单链；分子的两条单链；原料：原料：游离在核液中的
19、脱氧核苷酸；游离在核液中的脱氧核苷酸；能量能量:ATP酶：酶：酶是指一个酶系统，不仅是指一种解旋酶。酶是指一个酶系统，不仅是指一种解旋酶。【例例3】DNA分子的复制依次发生在细胞有丝分裂和分子的复制依次发生在细胞有丝分裂和减数分裂的减数分裂的()A间期和第一次分裂前的间期间期和第一次分裂前的间期B前期和第一次分裂的四分体时期前期和第一次分裂的四分体时期C间期和第一次分裂的联会时期间期和第一次分裂的联会时期D中期和第一次分裂的四分体时期中期和第一次分裂的四分体时期【思路点拨思路点拨】DNA分子复制发生在细胞进入分裂期分子复制发生在细胞进入分裂期之前，因为之前，因为DNA复制是细胞分裂的基础。复制
20、是细胞分裂的基础。A【举一反三举一反三】某些药物可以抑制肿瘤细胞某些药物可以抑制肿瘤细胞DNA的复的复制，从而达到控制癌症的目的，这些药物作用的细制，从而达到控制癌症的目的，这些药物作用的细胞正处于细胞周期的胞正处于细胞周期的()A间期间期 B前期前期C中期中期 D后期后期A【规律方法规律方法】DNA的复制发生在有丝分裂和减数的复制发生在有丝分裂和减数分裂的间期。分裂的间期。4DNA分子复制的计算规律分子复制的计算规律(1)已知已知DNA的复制次数，求子代的复制次数，求子代DNA分子中含有亲分子中含有亲代代DNA单链的单链的DNA分子数分子数(或不含亲代或不含亲代DNA单链的单链的DNA分子数
21、分子数)一个双链一个双链DNA分子，复制分子，复制n次，形成的子代次，形成的子代DNA分子数为分子数为2n个。一个个。一个DNA分子复制一次形成两个新的分子复制一次形成两个新的DNA分子，依据半保留复制的特点，这两个子代分子，依据半保留复制的特点，这两个子代DNA分子中都含有亲代分子中都含有亲代DNA单链；一个单链；一个DNA连续复制两次连续复制两次形成四个新的形成四个新的DNA分子，由于亲代分子，由于亲代DNA分子只有两条分子只有两条单链，因此子二代单链，因此子二代DNA分子中只有两个分子中只有两个DNA中含有亲中含有亲代代DNA分子的单链，依此类推，不管亲代分子的单链，依此类推，不管亲代D
22、NA分子分子复制几次，子代复制几次，子代DNA分子中含有亲代分子中含有亲代DNA单链的单链的DNA分子数都只有两个，占子代分子数都只有两个，占子代DNA总数的总数的2/2n，即即1/2n1。不含亲代。不含亲代DNA单链的单链的DNA分子数为分子数为2n2个。个。(2)已知已知DNA分子中的某种脱氧核苷酸数分子中的某种脱氧核苷酸数(或碱基数或碱基数)，求复制过程中需要的游离脱氧核苷酸数求复制过程中需要的游离脱氧核苷酸数(或碱基数或碱基数)DNA分子的复制为半保留复制，复制形成的子代分子的复制为半保留复制，复制形成的子代DNA的单链中有的单链中有2条是亲代条是亲代DNA分子的单链，因此复分子的单链
23、，因此复制完成后净增加的制完成后净增加的DNA分子数为分子数为2n1(n为复制次数）为复制次数）实际合成了实际合成了22n2条条DNA单链，又因为子代单链，又因为子代DNA分子的结构与亲代分子的结构与亲代DNA分子完全相同，所以复制过程分子完全相同，所以复制过程中需要的游离脱氧核苷酸数中需要的游离脱氧核苷酸数(或碱基数或碱基数)为为(2n1)亲亲代代DNA分子中该种脱氧核苷酸数分子中该种脱氧核苷酸数(或碱基数或碱基数)。如：设。如：设一个一个DNA分子中有胸腺嘧啶为分子中有胸腺嘧啶为m个，则该个，则该DNA复制复制n次后，形成子代次后，形成子代DNA分子需游离的胸腺嘧啶为分子需游离的胸腺嘧啶为
24、(2n1)m个。个。【例例4】已知某已知某DNA分子共含有分子共含有1000个碱基对，其中个碱基对，其中一条链上一条链上A G T C1 2 3 4。该。该DNA分子连分子连续复制续复制2次，共需要鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数是次，共需要鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数是()A600个个 B900个个C1200个个 D1800个个【思路点拨思路点拨】该该DNA分子共有碱基数分子共有碱基数100022000个，个，GC共为共为6/10，G为为3/10(600个个)，该该DNA分子复制分子复制2次，得到次，得到4个个DNA分子，共分子，共含有含有G的个数为的个数为46002400，减去原来，减去原来DNA分子中已
25、有的分子中已有的600个个G，则需，则需24006001800个个G。D【举一反三举一反三】某某DNA分子共有分子共有a个碱基，其中含胞个碱基，其中含胞嘧啶嘧啶m个，则该个，则该DNA分子复制分子复制3次，需要游离的胸次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为腺嘧啶脱氧核苷酸数为()A7(am)B8(am)C7(1/2am)D8(2am)C【规律方法规律方法】根据碱基互补配对原则：根据碱基互补配对原则：AT，CG，得出：，得出：T1/2(a2m)，该，该DNA分子复制分子复制3次，次，得到得到8个个DNA分子，共含分子，共含T 81/2(a2m)个，减个，减去原来去原来DNA分子中已有的分子中已有的
26、1/2(a2m)个个T，则需，则需71/2(a2m)，即，即7(1/2am)。【例例5】将用将用15N标记的一个标记的一个DNA分子放在含有分子放在含有14N的培养的培养基中让其复制三次，则含有基中让其复制三次，则含有15N的的DNA分子占全部分子占全部DNA分分子的比例和含子的比例和含15N的链占全部的链占全部DNA单链的比例依次为单链的比例依次为()A1/9,1/4 B1/4,1/8 C1/4,1/6 D1/8,1/8B【思路点拨思路点拨】用用15N标记的一个标记的一个DNA分子放在含有分子放在含有14N的培养基中让其复制三次后，共有的培养基中让其复制三次后，共有8个个DNA分子，分子，1
27、6条单链。因为条单链。因为DNA复制为半保留复制，复制过程复制为半保留复制，复制过程中每个中每个DNA的两条链均作为母链的两条链均作为母链(模板模板)指导合成子指导合成子链，形成两个链，形成两个DNA分子，所以其中含有分子，所以其中含有15N的的DNA分子有分子有2个，含有个，含有15N的的DNA单链有单链有2条。因此含有条。因此含有15N的的DNA分子占全部分子占全部DNA分子的比例为分子的比例为1/4，含有，含有15N的的DNA单链占全部单链占全部DNA单链的比例为单链的比例为1/8。【举一反三举一反三】用用15N标记含有标记含有100个碱基对的个碱基对的DNA分分子，其中有胞嘧啶子，其中
28、有胞嘧啶60个，该个，该DNA分子在分子在14N的培养的培养基中复制基中复制4次，其结果不可能是次，其结果不可能是()A含有含有15N的的DNA分子占分子占1/8B含有含有14N的的DNA分子占分子占7/8C复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸600个个D复制结果共产生复制结果共产生16个个DNA分子分子B【规律方法规律方法】用用15N标记的一个标记的一个DNA分子放在含有分子放在含有14N的培养基中让其复制的培养基中让其复制4次后，共有次后，共有16个个DNA分子，其分子，其中含有中含有15N的的DNA分子分子2个，占个，占1/8，含有，含有14N的的DNA分分子子16个，占个，占100%；复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸；复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸(241)40600个。个。
