内容正文:
第18讲 DNA分子的结构、复制和基因的本质
【课标要求】1.概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成,通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构,碱基的排列顺序编码了遗传信息。2.概述DNA分子通过半保留方式进行复制
考点1 DNA分子的结构
梳理必备知识
1.DNA双螺旋结构模型的构建
2.DNA分子的结构层次
[提醒]①DNA初步水解产物是4种脱氧核苷酸,彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。②相邻的碱基在DNA分子的一条单链中通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接。在DNA的双链之间通过氢键相连接。
3.结构特点
(1)基本骨架:磷酸、脱氧核糖交替连接,排列在外侧。
(2)主链:两条脱氧核苷酸长链反向平行盘旋而成。
(3)碱基对
[助学巧记] 利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA的结构
提升关键能力
DNA分子中碱基数量的计算规律
(1)
(2)
(3)
【新情境·应用】 如图表示有关DNA分子中的部分关系,下列判断正确的是( )
A.若x、y分别表示DNA两条互补链中(A+G)/(T+C)的量,则符合甲曲线变化
B.若x、y分别表示DNA两条互补链中(G+T)/(A+C)的量,则符合甲曲线变化
C.若x、y分别表示DNA两条互补链中(A+T)/(G+C)的量,则符合乙曲线变化
D.若x、y分别表示DNA一条链和整个DNA中嘌呤/嘧啶的量,则符合乙曲线变化
解析:选C。DNA两条互补链中(A+G)/(T+C)的量是互为倒数的关系,此情况不符合甲曲线变化,A错误;DNA两条互补链中(G+T)/(A+C)的量互为倒数,B错误;根据碱基互补配对原则,DNA两条互补链中(A+T)/(G+C)的量是相等的,此情况符合乙曲线变化,C正确;由于DNA中A=T,G=C,A+G=T+G,嘌呤=嘧啶,嘌呤/嘧啶始终等于1,但DNA一条链中嘌呤/嘧啶的量不确定,D错误。
落实素养题组
题组1 DNA分子的结构特点
1.(2021·广东高考)DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中,为该模型构建提供主要依据的是( )
①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验
②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱
③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等
④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
解析:选B。赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染大肠杆菌的实验,证明了DNA是遗传物质,与构建DNA双螺旋结构模型无关,①错误;沃森和克里克根据富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱,推算出DNA分子呈螺旋结构,②正确;查哥夫发现DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等,沃森和克里克据此推出碱基的配对方式,③正确;沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制,是在构建DNA双螺旋结构模型之后提出的,④错误。
2.如图为某链状DNA分子部分结构示意图,以下叙述正确的是( )
A.④是一个鸟嘌呤脱氧核苷酸
B.DNA聚合酶可催化⑥或⑦形成
C.解旋酶可断开⑤,因此DNA的稳定性与⑤无关
D.A链和B链的方向相反,该DNA分子共具有2个游离的磷酸基团
解析:选D。①是胸腺嘧啶脱氧核苷酸中的磷酸,①②③不是一个鸟嘌呤脱氧核苷酸的组成部分,A错误;DNA聚合酶催化⑥的形成,不催化⑦的形成,B错误;⑤是氢键,氢键是维持DNA结构稳定的因素之一,C错误;链状DNA分子两条链的末端各有一个游离的磷酸基团,所以该DNA分子中共具有2个游离的磷酸基团,D正确。
题组2 DNA分子中相关结构的数量关系
3.某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成,根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图,下列正确的是( )
解析:选C。设该条单链中4种碱基含量分别为A1、T1、G1、C1,其互补链中4种碱基含量分别为T2、A2、C2、G2,DNA分子中4种碱基含量关系为A=T、C=G。由碱基互补配对原则可知DNA分子中(A+C)/(T+G)应始终等于1,A中曲线应为水平,故A项错误。 (A2+C2)/(T2+G2)=(T1+G1)/(A1+C1),即一条链中(A+C)/(T+G)与其互补链中(A+C)/(T+G)互为倒数,因此B项曲线应为双曲线的一支,故B项错误。(A+T)/(G+C)=(A2+T2)/(G2+C2)=(A1+T1)/(G1+C1),即一条单链中(A+T)/(C+G)与其互补链及DNA分子中的(A+T)/(C+G)都相等,故C项正确,D项错误。
4.分析某生物的双链DNA,发现腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的64%,其中一条链上的腺嘌呤占该链全部碱基的30%,则互补链中腺嘌呤占整个DNA分子碱基的比例是( )
A.17% B