专题梳理14 DNA的结构和特点、DNA复制（word版）-【精英1号】2024年高中生物学考笔记·知识梳理手册

专题梳理14　DNA的结构和特点、DNA复制 一、遗传信息编码在DNA分子上 (一)双螺旋结构模型揭示了DNA分子的结构 1．结构的提出 时间 科学家 研究成果 1951年 卡伽夫 在多种生物的DNA分子中，腺嘌呤和胸腺嘧啶的含量相等，鸟嘌呤和胞嘧啶的含量相等 1953年 沃森和克里克 提出了DNA分子的双螺旋模型 2．基本单位 【答案】脱氧核糖核苷酸　胸腺嘧啶　腺嘌呤 3．DNA分子双螺旋结构模型特点 (1)DNA分子是由两条长链组成的，这两条长链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构(如下图所示)。其中每条链上的一个核苷酸以脱氧核糖与另一个核苷酸上的磷酸基团结合，形成主链的基本骨架，并排列在主链的外侧，碱基位于主链内侧。 (2)DNA分子一条链上的核苷酸碱基总是跟另一条链上的核苷酸碱基互补配对，由氢键连接。腺嘌呤与胸腺嘧啶通过2个氢键相连，鸟嘌呤与胞嘧啶通过3个氢键相连，即碱基互补配对原则。 (3)在DNA分子中，A(腺嘌呤)和T(胸腺嘧啶)的数目相等，G(鸟嘌呤)和C(胞嘧啶)的数目相等，但A＋T的量不一定等于G＋C的量，即卡伽夫法则。 (二)制作DNA双螺旋结构模型 1．材料用具选取材料，用不同形状和颜色的材料分别代表脱氧核糖、磷酸和不同的碱基。 2．方法步骤 (1)用所选材料制成不同形状、不同大小和不同颜色的物体，用来代表脱氧核糖、磷酸和不同的碱基。 (2)选取作为支架和连接的材料，将代表不同化合物的物体连接、组装在一起。 (三)碱基排列顺序编码了遗传信息 1．DNA分子多样性：不同的DNA分子由不同数量的脱氧核苷酸组成，碱基数目不同，排列方式也不同，表现出DNA的多样性。 2．特异性：每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列顺序，构成了DNA分子的特异性。 3．遗传信息：DNA分子中不同的碱基排列顺序。 二、DNA通过复制传递遗传信息 (一)DNA通过半保留方式进行复制 1．DNA复制：产生两个跟亲代DNA完全相同的新DNA分子的过程。以复制方式合成DNA，使得遗传信息在传递过程中保持不变。 2．半保留复制 条件 模板：DNA的两条链 原料：游离的4种脱氧核苷酸 能量：由ATP直接提供 酶：解旋酶、DNA聚合酶等 碱基互补配对原则 A—T，G—C 过程 解旋→合成互补子链→形成子代DNA分子 特点 边解旋边复制；半保留复制 结果 1个DNA分子→2个子代DNA分子 图示 (二)活动：探究DNA的复制过程 1．方法：放射性同位素示踪法和密度梯度离心法。 2．实验过程： 【答案】14N14NDNA　14N14NDNA (三)DNA复制是遗传物质从亲代向子代传递的基础 DNA的复制不仅保证了多细胞生物体的每个体细胞都携带相同的遗传信息，而且生殖细胞在形成过程中也要进行DNA的复制。这一复制过程使亲代的遗传信息传递给子代，从而保持了前后代遗传信息的连续性。 1．DNA的结构和特点 2．DNA的复制过程 【答案】1.①C、H、O、N、P　②A、T、G、C　③脱氧核苷酸　④磷酸与脱氧核糖交替连接　⑤碱基　⑥氢键　⑦A与T、G与C 2．①氢键　②磷酸二酯键　③双螺旋结构 遗传信息编码在DNA分子上 【例题1】　某DNA片段的结构如图所示。下列叙述正确的是(D) A．①表示胞嘧啶 B．②表示腺嘌呤 C．③表示葡萄糖 D．④表示氢键 【解析】①与A配对，所以①为胸腺嘧啶，A错误；②与G配对，所以②为胞嘧啶，B错误；③表示脱氧核糖，C错误；④表示氢键，D正确。 【例题2】　[2021·1浙江学考]某双链DNA分子含有A、T、G、C共4种碱基，其中鸟嘌呤(G)分子数占20%，则胞嘧啶(C)分子数占(B) A．10% B．20% C．30% D．40% 【解析】根据卡伽夫法则，在DNA分子中，A(腺嘌呤)和T(胸腺嘧啶)的数目相等，G(鸟嘌呤)和C(胞嘧啶)的数目相等，B正确。 制作DNA双螺旋结构模型 【例题3】　　下图表示某同学制作的DNA双螺旋结构模型的一个片段。其中存在的错误有(C) A．3处 B．5处 C．7处 D．8处 【解析】制作DNA双螺旋结构模型，应选用脱氧核糖、腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶，图中4个核糖错误，应该换成脱氧核糖，尿嘧啶应该换成胸腺嘧啶，腺嘌呤与胸腺嘧啶之间氢键数应该换成2个，胞嘧啶和鸟嘌呤之间氢键数应该换成3个，故共7处错误，C正确。 【例题4】　　[2018·6浙江学考]某班级分组制作DNA双螺旋结构模型时，采用了如下流程：制作脱氧核苷酸→制作脱氧核苷酸链→制作双链DNA→螺旋化。下列叙述错误的是(B) A．制作脱氧核苷酸时，将磷酸和碱基连在脱氧核糖的特定位置 B．制作脱氧核苷酸链时，相邻脱氧核苷酸的磷酸基团直接相连 C．制作双链DNA时，两条链之间的A与T配对、G与C配对 D．各组DNA模型的碱基序列往往不同，反映了DNA分子的多样化 【解析】制作脱氧核苷酸时，磷酸连接5号碳原子上，碱基连在1号碳原子上，A正确；制作脱氧核苷酸链时，相邻脱氧核苷酸之间以磷酸和脱氧核糖相连，B错误；制作双链DNA时，两条链之间的碱基A与T配对，G与C配对，C正确；组成DNA的脱氧核苷酸有4种，各组DNA模型的碱基序列往往不同，反映了DNA分子的多样化，D正确。 探究DNA的复制过程 【例题5】　在“探究DNA的复制过程”活动中，下列技术或操作没有涉及的是(D) A．大肠杆菌的培养 B．DNA的提取 C．密度梯度超速离心 D．放射性检测 【解析】实验中所用同位素15N为稳定性同位素，没有放射性，故没有涉及放射性检测，D正确。 【例题6】　[2018.4浙江卷]某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl，a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是(B) A．本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术 B．a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的 C．b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是15N14NDNA D．实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制的 【解析】由题意“培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl”和“条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置”可知：本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术，A正确；分析图示可知，a管中的DNA密度最大，表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的，B错误；b管中的DNA密度介于a、c管中的之间，表明该管中的大肠杆菌的DNA都是15N14NDNA，C正确；b管结果可以排除全保留复制，c管结果可以排除弥散复制，由此说明DNA分子的复制是半保留复制，D正确。 DNA通过复制传递遗传信息 【例题7】　　[2021.1浙江学考]大肠杆菌长期在含15NH4Cl的培养液中生长，然后接种到不含15N的培养液中培养，连续分裂2次，全部子代大肠杆菌拟核DNA中含15N的DNA分子数占(C) A．12.5% B．25% C．50% D．100% 【解析】DNA的复制方式为半保留复制，原来2条15N标记的母链会一直保留，进入2个子代DNA分子中，而连续分裂2次，DNA会复制2次，共形成4个子代DNA，故全部子代大肠杆菌拟核DNA中含15N的DNA分子数占50%，C正确。 【例题8】　　[2021.6浙江卷]含有100个碱基对的1个DNA分子片段，其中一条链的A＋T占40%，它的互补链中G与T分别占22%和18%，如果连续复制2次，则需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数量为(B) A．240个 B．180个 C．114个 D．90个 【解析】根据卡伽夫法则，DNA分子中，一条链的A＋T占40%，则另一条链的A＋T也占40%，说明在整个DNA分子中A＋T占40%，那么C＋G占60%，C、G各占30%，所以在一个DNA分子中C有60个(200×30%)。DNA的复制方式为半保留复制，连续复制2次会净增加3个DNA分子，共需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数量为180个(3×60＝180)，B正确。 同位素示踪法：即同位素标记法，包括稳定同位素示踪法和放射性同位素示踪法。常用的放射性同位素：3H、14C、32P、35S、131I、42K等。常用的稳定性同位素：2H、13C、15N、18O等。 学科网（北京）股份有限公司 $$