第2講　DNA分子的結(jié)構(gòu)、復(fù)制及基因的本質(zhì)
▌考綱研讀備考定位▌
考綱要求
核心素養(yǎng)
1.DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)
2.DNA分子的復(fù)制
3.基因的概念
1.生命觀念——通過(guò)掌握DNA分子的結(jié)構(gòu)和功能，理解生命的延續(xù)和發(fā)展。
2.理性思維——通過(guò)DNA分子中的堿基數(shù)量和DNA復(fù)制的計(jì)算規(guī)律，培養(yǎng)歸納與概括、邏輯分析和計(jì)算能力
3.科學(xué)探究——通過(guò)DNA復(fù)制方式的探究，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析的能力。
考點(diǎn)一　DNA分子的結(jié)構(gòu)及相關(guān)計(jì)算

ZI ZHU XUE XI TAN JIU TI SHENG
自主學(xué)習(xí)·探究提升


1．圖解DNA分子結(jié)構(gòu)

巧學(xué)妙記：
巧記DNA分子結(jié)構(gòu)的“五·四·三·二·一”

2．DNA分子的特性


易錯(cuò)整合，判斷正誤。
(1)相對(duì)分子質(zhì)量大小相同、堿基含量相同的核酸分子所攜帶的遺傳信息一定相同(　×　)
(2)DNA分子中的每個(gè)磷酸均連接著一個(gè)脫氧核糖和一個(gè)堿基 (　×　)
(3)DNA分子一條鏈上的相鄰堿基通過(guò)“—磷酸—脫氧核糖—磷酸—”相連(　×　)
(4)DNA分子的多樣性和特異性主要與它的空間結(jié)構(gòu)密切相關(guān)(　×　)
(5)不同生物的DNA分子中互補(bǔ)配對(duì)的堿基之和的比值可能相同(　√　)
(6)同一生物個(gè)體不同細(xì)胞中DNA分子的(A＋T)/(C＋G)的值不同(　×　)
(7)人體內(nèi)控制β－珠蛋白的基因由1 700個(gè)堿基對(duì)組成，其堿基對(duì)可能的排列方式有41 700種(　×　)
(8)DNA分子的多樣性是指一個(gè)DNA分子上有許多個(gè)基因(　×　)


1.

(1)由圖1可知，每個(gè)DNA分子片段中，游離磷酸基團(tuán)含有2個(gè)。單鏈中相鄰堿基通過(guò)—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—連接?；パa(bǔ)鏈中相鄰堿基通過(guò)氫鍵連接。
(2)圖2是圖1的簡(jiǎn)化形式，其中①是磷酸二酯鍵，②是氫鍵。解旋酶作用于②部位，限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶作用于①部位。
2．分析DNA分子結(jié)構(gòu)圖像

(1)一個(gè)雙鏈DNA分子片段中有幾個(gè)游離的磷酸基團(tuán)，位置如何？
(2)圖中C能表示胞嘧啶脫氧核苷酸嗎？
(3)圖中堿基之間是如何連接的？一條鏈上的脫氧核苷酸之間又是如何連接的？
(4)解旋酶作用于圖中哪個(gè)部位？限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶作用于圖中哪個(gè)部位？
(5)DNA初步水解的產(chǎn)物和徹底水解的產(chǎn)物分別是什么？
(6)若某雙鏈DNA分子含有200個(gè)堿基，一條鏈上A：T：G：C＝1：2：3：4，則該DNA分子堿基排列方式共有4100種，對(duì)嗎？
[提示](1)2個(gè)，分別位于DNA分子的兩端。
(2)不能。
(3)雙鏈DNA中，反向平行的兩條鏈之間的堿基通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì)，而同一條鏈上堿基之間是通過(guò)“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”相連的；一條鏈上的脫氧核苷酸之間通過(guò)磷酸二酯鍵連接。
(4)解旋酶作用于⑨，限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶作用于⑩
(5)初步水解的產(chǎn)物是4種脫氧核苷酸，徹底水解的產(chǎn)物是磷酸、脫氧核糖和4種含氮堿基。
(6)錯(cuò)。


KAO DIAN TU PO POU XI NAN DIAN
考點(diǎn)突破·剖析難點(diǎn)

1．DNA分子結(jié)構(gòu)模式圖信息解讀

(1)每個(gè)DNA片段中，游離的磷酸基團(tuán)有2個(gè)。
(2)一條核苷酸鏈中相鄰兩個(gè)核苷酸通過(guò)磷酸二酯鍵相連，用限制性核酸內(nèi)切酶處理可切斷，用DNA連接酶處理可連接。
(3)堿基對(duì)之間的化學(xué)鍵為氫鍵，可用解旋酶斷裂，也可加熱斷裂。
(4)每個(gè)脫氧核糖(除兩端外)連接著2個(gè)磷酸，分別在3號(hào)、5號(hào)碳原子上相連接。
(5)若堿基對(duì)為n，則氫鍵數(shù)為2n～3n之間，若已知A有m個(gè)，則氫鍵數(shù)為3n－m。
2．“歸納法”求解DNA分子中的堿基數(shù)量
(1)在DNA雙鏈中嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù)相同，即A＋G＝T＋C。
(2)“互補(bǔ)堿基之和”的比例在任意一條鏈及整個(gè)DNA分子中都相同，即若在一條鏈中＝m，在互補(bǔ)鏈及整個(gè)DNA分子中＝m，而且由任一條鏈轉(zhuǎn)錄來(lái)的mRNA分子中(A＋U)/(G＋C)仍為m(注：不同DNA分子中m值可不同，顯示特異性)。
(3)非互補(bǔ)堿基之和的比例在兩條互補(bǔ)鏈中互為倒數(shù)，在整個(gè)DNA分子中為1，即若在DNA一條鏈中＝a，則在其互補(bǔ)鏈中＝，而在整個(gè)DNA分子中＝1(注：不同雙鏈DNA分子中非互補(bǔ)堿基之和的比均為1，無(wú)特異性)。
　　■
(1)脫氧核苷酸聚合形成長(zhǎng)鏈的過(guò)程中產(chǎn)生水，即脫氧核苷酸―→DNA＋H2O。
(2)DNA分子結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)記為5種元素，4種堿基(脫氧核苷酸)，3種小分子，2條長(zhǎng)鏈，1個(gè)雙螺旋。
(3)DNA分子中，脫氧核苷酸數(shù)：脫氧核糖數(shù)：磷酸數(shù)：含氮堿基數(shù)＝1：1：1：1。
(4)DNA分子徹底水解時(shí)得到的產(chǎn)物是脫氧核苷酸的基本組分，即脫氧核糖、磷酸、含氮堿基。
(5)對(duì)于真核細(xì)胞來(lái)說(shuō)，染色體是基因的主要載體；線(xiàn)粒體和葉綠體也是基因的載體。
(6)對(duì)于原核細(xì)胞來(lái)說(shuō)，擬核中的DNA分子或者質(zhì)粒DNA均是裸露的，沒(méi)有與蛋白質(zhì)一起構(gòu)成染色體。
(7)位于染色體上的基因隨著染色體傳遞給子代，其遺傳遵循孟德?tīng)栠z傳規(guī)律。位于線(xiàn)粒體和葉綠體中的基因隨線(xiàn)粒體和葉綠體傳給子代，是控制細(xì)胞質(zhì)遺傳的基因，特點(diǎn)是母系遺傳。
(8)“三看法”判斷DNA分子結(jié)構(gòu)的正誤


考向一　DNA分子的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
　例1　(不定項(xiàng)選擇題)如圖表示一個(gè)DNA分子的片段，下列有關(guān)表述錯(cuò)誤的是( ABCD )

A．④代表的物質(zhì)中貯存了遺傳信息
B．不同生物的DNA分子中④的種類(lèi)有特異性
C．轉(zhuǎn)錄時(shí)該片段的兩條鏈都可作為模板鏈
D．解旋酶作用位點(diǎn)在⑤處
[解析]　圖中④代表脫氧核苷酸，堿基對(duì)的排列順序代表遺傳信息；不同生物的DNA分子中脫氧核苷酸的種類(lèi)都是四種，無(wú)特異性；轉(zhuǎn)錄是以DNA分子的一條鏈為模板的；解旋酶作用于氫鍵。

技巧點(diǎn)撥
(1)DNA分子的特異性是由堿基對(duì)的排列順序決定的，而不是由配對(duì)方式?jīng)Q定的，配對(duì)方式只有四種：A—T、C—G、T—A、G—C。
(2)DNA中并不是所有的脫氧核糖都連著兩個(gè)磷酸基團(tuán)，兩條鏈各有一個(gè)3′端的脫氧核糖連著一個(gè)磷酸基團(tuán)(環(huán)狀DNA分子除外)。
(3)雙螺旋結(jié)構(gòu)并不是固定不變的，復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過(guò)程中會(huì)發(fā)生解旋。
(4)在DNA分子中，A與T分子數(shù)相等，G與C分子數(shù)相等，但A＋T的量不一定等于G＋C的量，后者恰恰反映了DNA分子的特異性。
(5)并非所有的DNA分子均具“雙鏈”，有的DNA分子為單鏈。原核細(xì)胞及真核細(xì)胞細(xì)胞器中的DNA分子為“雙鏈環(huán)狀”。
〔對(duì)應(yīng)訓(xùn)練〕
1．(2019·湖南岳陽(yáng)高二期末)用卡片構(gòu)建DNA平面結(jié)構(gòu)模型，所提供的卡片類(lèi)型和數(shù)量如下表所示，以下說(shuō)法正確的是(　B　)
卡片類(lèi)型
脫氧核糖
磷酸
堿基
A
T
G
C
卡片數(shù)量
10
10
2
3
3
2
A．最多可構(gòu)建4種脫氧核苷酸，5個(gè)脫氧核苷酸對(duì)
B．構(gòu)成的雙鏈DNA片段最多有10個(gè)氫鍵
C．DNA中每個(gè)脫氧核糖均與1分子磷酸相連
D．可構(gòu)建45種不同堿基序列的DNA
[解析]　雙鏈DNA分子中，堿基之間的配對(duì)遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，即A－T，C－G，且配對(duì)的堿基數(shù)目彼此相等，結(jié)合表中數(shù)據(jù)可知，這些卡片最多可形成2對(duì)A－T堿基對(duì)，2對(duì)C－G堿基對(duì)，即共形成4個(gè)脫氧核苷酸對(duì)，A錯(cuò)誤；A和T之間有2個(gè)氫鍵，C和G之間有3個(gè)氫鍵，因此構(gòu)成的雙鏈DNA片段最多有10個(gè)氫鍵，B正確；DNA中絕大多數(shù)脫氧核糖與2分子磷酸相連，只有末端的脫氧核糖與1分子磷酸相連，C錯(cuò)誤；這些卡片可形成2對(duì)A－T堿基對(duì)，2對(duì)C－G堿基對(duì)，且堿基對(duì)種類(lèi)和數(shù)目確定，因此可構(gòu)建的DNA種類(lèi)數(shù)少于44種，D錯(cuò)誤。
考向二　與DNA分子結(jié)構(gòu)相關(guān)的計(jì)算
　例2　某雙鏈DNA分子中含有200個(gè)堿基，一條鏈上A：T：G：C＝1：2：3：4，則該DNA分子(　A　)
A．四種含氮堿基A：T：G：C＝3：3：7：7
B．連續(xù)復(fù)制兩次，需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸120個(gè)
C．堿基排列方式共有4100種
D．含有4個(gè)游離的磷酸基
[解析]　該DNA分子的一條鏈上A：T：G：C＝1：2：3：4，另一條鏈上A：T：G：C＝2：1：4：3，整個(gè)DNA分子中A：T：G：C＝3：3：7：7，A正確；該DNA分子中A＝T＝30，G＝C＝70，連續(xù)復(fù)制兩次，需要腺嘌呤脫氧核苷酸為30×(22－1)＝90個(gè)，B錯(cuò)誤；該DNA分子含有100個(gè)堿基對(duì)，30個(gè)A－T堿基對(duì)，70個(gè)G－C堿基對(duì)，堿基排列方式小于4100種，C錯(cuò)誤；一個(gè)DNA分子由兩條DNA鏈組成，含2個(gè)游離的磷酸基，D錯(cuò)誤。
技巧點(diǎn)撥
“三步法”解決DNA分子中有關(guān)堿基比例的計(jì)算
第一步：搞清題中已知的和所求的堿基比例是占整個(gè)DNA分子堿基的比例，還是占DNA分子一條鏈上堿基的比例。
第二步：畫(huà)一個(gè)DNA分子模式圖，并在圖中標(biāo)出已知的和所求的堿基。
第三步：根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則及其規(guī)律進(jìn)行計(jì)算。
〔對(duì)應(yīng)訓(xùn)練〕
2．(2019·天津模擬)已知某DNA分子中，G與C之和占全部堿基總數(shù)的35.8%。其中一條鏈的T與C分別占該鏈堿基總數(shù)的32.9%和17.1%，則在它的互補(bǔ)鏈中，T和C分別占該鏈堿基總數(shù)的(　B　)
A．32.9%和17.1% 　 B．31.3%和18.7%
C．18.7%和31.3% D．17.1%和32.9%
[解析]　由于整個(gè)DNA分子中G＋C＝35.8%，則每條鏈中G＋C＝35.8%，A＋T＝64.2%；由于其中一條鏈中T與C分別占該鏈堿基總數(shù)的32.9%和17.1%，由此可以求出該鏈中，G＝18.7%，A＝31.3%，則其互補(bǔ)鏈中T和C分別占該鏈堿基總數(shù)的31.3%和18.7%。
3．(2019·濟(jì)南模擬)20世紀(jì)50年代初，查哥夫?qū)Χ喾N生物DNA做了堿基定量分析，發(fā)現(xiàn)(A＋T)/(C＋G)的比值如表。結(jié)合所學(xué)知識(shí)，你認(rèn)為能得出的結(jié)論是(　D　)
DNA來(lái)源
大腸桿菌
小麥
鼠
豬肝
豬胸腺
豬脾
(A＋T)/ (C＋G)
1.01
1.21
1.21
1.43
1.43
1.43
A．豬的DNA結(jié)構(gòu)比大腸桿菌的DNA結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定一些
B．小麥和鼠的DNA所攜帶的遺傳信息相同
C．小麥DNA中(A＋T)的數(shù)量是鼠DNA中(C＋G)數(shù)量的1.21倍
D．同一生物不同組織的DNA堿基組成相同
[解析]　豬的DNA結(jié)構(gòu)中的比值比大腸桿菌的DNA大，大腸桿菌的DNA結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，A錯(cuò)；小麥和鼠的DNA攜帶的遺傳信息不同，B錯(cuò)；比值相同不等于數(shù)量相同，C錯(cuò)。

考點(diǎn)二　DNA分子的復(fù)制、相關(guān)計(jì)算及基因的本質(zhì)

ZI ZHU XUE XI TAN JIU TI SHENG
自主學(xué)習(xí)·探究提升

1．DNA的復(fù)制


2．染色體、DNA、基因和脫氧核苷酸的關(guān)系


易錯(cuò)整合，判斷正誤。
(1)植物細(xì)胞的線(xiàn)粒體和葉綠體中均可發(fā)生DNA的復(fù)制(　√　)
(2)真核生物DNA分子復(fù)制過(guò)程需要解旋酶和能量(　√　)
(3)在一個(gè)細(xì)胞周期中，DNA復(fù)制過(guò)程中的解旋發(fā)生在兩條DNA母鏈之間(　√　)
(4)多數(shù)生物的基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，有些病毒的基因在RNA分子上(　√　)
(5)DNA復(fù)制時(shí)，兩條脫氧核苷酸鏈均可作為模板(　√　)
(6)脫氧核苷酸必須在DNA聚合酶的作用下才能連接形成子鏈(　√　)
(7)DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的(　√　)

1．據(jù)圖回答問(wèn)題

(1)據(jù)圖1可知基因與染色體的關(guān)系是基因在染色體上呈線(xiàn)性排列。
(2)若圖2為染色體組成的概念模型，則圖2中的字母分別表示：
a．染色體，b.DNA，c.基因，d.脫氧核苷酸。
(3)染色體主要由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成，一個(gè)DNA上有許多個(gè)基因，構(gòu)成基因的堿基數(shù)小于(填“大于”“小于”或“等于”)DNA分子的堿基總數(shù)。
(4)基因的本質(zhì)是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。遺傳信息蘊(yùn)藏在4種堿基的排列順序之中。
2．學(xué)透教材、理清原因、規(guī)范答題用語(yǔ)專(zhuān)練
(1)DNA分子精確復(fù)制的原因是①DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)能夠?yàn)閺?fù)制提供精確的模板，②堿基配對(duì)原則保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確進(jìn)行。
(2)DNA半保留復(fù)制的主要意義是保持親代細(xì)胞和子代細(xì)胞遺傳信息的連續(xù)性。

KAO DIAN TU PO POU XI NAN DIAN
考點(diǎn)突破·剖析難點(diǎn)

1．DNA復(fù)制方式探究
(1)實(shí)驗(yàn)方法
探究DNA復(fù)制的方式，采用的是同位素示蹤技術(shù)和離心處理，根據(jù)試管中DNA的分布位置確定復(fù)制方式。
(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程(如下圖)

　　■
(1)子代DNA分子中模板鏈與另一DNA分子中新合成的子鏈堿基序列完全相同。
(2)影響細(xì)胞呼吸(ATP供給)的所有因素都可能影響DNA復(fù)制。
(3)體外也可進(jìn)行，即PCR擴(kuò)增技術(shù)，除滿(mǎn)足上述條件外(不需解旋酶)，還應(yīng)注意溫度、pH的控制及引物的加入。
(4)在特殊情況下，在外界因素和生物內(nèi)部因素的作用下，可能造成堿基配對(duì)發(fā)生差錯(cuò)，引發(fā)基因突變。
(5)復(fù)制可簡(jiǎn)記為“1個(gè)主要場(chǎng)所(細(xì)胞核)，2種時(shí)期(有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期)，3個(gè)步驟(解旋、合成新鏈、形成子代DNA)，4個(gè)條件(模板、酶、原料和能量)”。
(6)關(guān)于DNA分子復(fù)制的早期推測(cè)
關(guān)于DNA分子是如何復(fù)制的，在早期的研究中，科學(xué)家們提出了三個(gè)模型，它們是全保留復(fù)制模型、彌散復(fù)制模型和半保留復(fù)制模型。如圖所示。

2．DNA復(fù)制的有關(guān)計(jì)算
DNA復(fù)制為半保留復(fù)制，若將親代DNA分子復(fù)制n代，其結(jié)果分析如下：

(1)子代DNA分子數(shù)為2n個(gè)
①含有親代鏈的DNA分子數(shù)為2個(gè)；
②不含親代鏈的DNA分子數(shù)為(2n－2)個(gè)；
③含子代鏈的DNA有2n個(gè)。
(2)子代脫氧核苷酸鏈數(shù)為2n＋1條
①親代脫氧核苷酸鏈數(shù)為2條；
②新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)為(2n＋1－2)條。
(3)消耗的脫氧核苷酸數(shù)
①若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，經(jīng)過(guò)n次復(fù)制需要消耗該脫氧核苷酸數(shù)為m·(2n－1)個(gè)；
②第n次復(fù)制所需該脫氧核苷酸數(shù)為m·2n－1個(gè)。
　　■
(1)將15N標(biāo)記的DNA分子轉(zhuǎn)移到含有14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，無(wú)論復(fù)制多少次，含15N的DNA分子始終是2個(gè)。若復(fù)制n次，則含15N的DNA分子占總DNA分子數(shù)的比例為2/2n。 做題時(shí)看準(zhǔn)是“含”還是“只含”。
(2)子代DNA分子的鏈中：總鏈數(shù)為2n×2＝2n＋1。含15N的鏈?zhǔn)冀K是2條，占總鏈數(shù)的比例為2/2n＋1＝1/2n。做題時(shí)應(yīng)看準(zhǔn)是“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”。

考向一　DNA復(fù)制的過(guò)程及特點(diǎn)
　例3　(2019·山東省泰安市高三期末)下列關(guān)于真核細(xì)胞DNA復(fù)制的說(shuō)法，正確的是(　D　)
A．新的子鏈由4種脫氧核苷酸聚合而成，核苷酸的聚合過(guò)程需要DNA連接酶
B．構(gòu)成DNA子鏈的4種脫氧核苷酸聚合時(shí)，ATP為降低反應(yīng)活化能提供能量
C．DNA分子在解旋酶的作用下，先完成解旋后再進(jìn)行復(fù)制
D．DNA復(fù)制過(guò)程中若出現(xiàn)錯(cuò)誤，生物出現(xiàn)的新性狀可能適應(yīng)環(huán)境也可能不適應(yīng)環(huán)境
[解析]　新的子鏈由4種脫氧核苷酸聚合而成，核苷酸的聚合過(guò)程需要DNA聚合酶，A錯(cuò)誤。構(gòu)成DNA子鏈的4種脫氧核苷酸聚合時(shí)，ATP為其提供能量，降低反應(yīng)活化能的為DNA聚合酶，B錯(cuò)誤。DNA分子的復(fù)制為邊解旋邊復(fù)制，C錯(cuò)誤。DNA復(fù)制過(guò)程中若出現(xiàn)錯(cuò)誤，可能發(fā)生基因突變，基因突變的方向具有不定向性，出現(xiàn)的新性狀可能適應(yīng)環(huán)境也可能不適應(yīng)環(huán)境，D正確。

〔對(duì)應(yīng)訓(xùn)練〕
4．(2019·浙江省高三生物聯(lián)考)下列有關(guān)“探究DNA的復(fù)制過(guò)程”活動(dòng)的敘述，正確的是(　B　)
A．培養(yǎng)過(guò)程中，大腸桿菌將利用NH4Cl中的N合成DNA主鏈的基本骨架
B．將大腸桿菌放在以15NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)若干代，所獲得的大腸桿菌的核糖體中含有15N
C．通過(guò)對(duì)第二代大腸桿菌DNA的密度梯度離心，得出DNA復(fù)制的特點(diǎn)為半保留復(fù)制
D．將15N－15N－DNA的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到14NH4Cl培養(yǎng)液中繁殖一代后，若將提取的子代大腸桿菌DNA解旋處理后進(jìn)行密度梯度離心，離心管中將只出現(xiàn)1個(gè)條帶
[解析]　“探究DNA的復(fù)制過(guò)程”活動(dòng)時(shí)，培養(yǎng)過(guò)程中，大腸桿菌將利用NH4Cl中的N合成含氮堿基進(jìn)而形成DNA兩條鏈之間的堿基對(duì)，A錯(cuò)誤；核糖體中含有RNA，RNA中含有堿基，將大腸桿菌放在以15NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)若干代，所獲得的大腸桿菌的核糖體中含有15N，B正確；通過(guò)對(duì)親代、第一代、第二代大腸桿菌DNA的密度梯度離心，對(duì)比分析才可得出DNA復(fù)制的特點(diǎn)為半保留復(fù)制，C錯(cuò)誤；將15N—15N—DNA的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到14NH4Cl培養(yǎng)液中繁殖一代后，若將提取的子代大腸桿菌DNA解旋處理后進(jìn)行密度梯度離心，離心管中將出現(xiàn)輕、重2個(gè)條帶，D錯(cuò)誤。
考向二　與DNA復(fù)制相關(guān)的計(jì)算
　例4　用15N標(biāo)記含有100個(gè)堿基對(duì)的DNA分子，其中有胞嘧啶60個(gè)。該DNA分子在14N培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制4次，其結(jié)果可能是(　A　)
A．含有14N的DNA占100%
B．復(fù)制過(guò)程中需游離的腺嘌呤脫氧核苷酸640個(gè)
C．含15N的鏈占1/8
D．子代DNA中嘌呤與嘧啶之比是2：3
[解析]　在14N培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制4次，得到24＝16個(gè)DNA分子，32條鏈，其中含14N的DNA占100%，含15N的鏈有2條，占1/16，A項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)已知條件，每個(gè)DNA分子中腺嘌呤脫氧核苷酸有＝40個(gè)，復(fù)制過(guò)程中消耗的堿基A＝40×(24－1)＝600個(gè)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；每個(gè)DNA分子中嘌呤和嘧啶互補(bǔ)相等，兩者之比是1：1，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

技巧點(diǎn)撥
與DNA復(fù)制相關(guān)的計(jì)算的四個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)
(1)復(fù)制次數(shù)：“DNA復(fù)制了‘次’和‘第’次復(fù)制”的區(qū)別：前者包括所有的復(fù)制，后者只指最后一次復(fù)制。
(2)堿基數(shù)目：堿基的數(shù)目單位是“對(duì)”還是“個(gè)”。
(3)復(fù)制模板：在DNA復(fù)制過(guò)程中，無(wú)論復(fù)制幾次，含有親代脫氧核苷酸單鏈的DNA分子都只有兩個(gè)。
(4)關(guān)鍵詞：看清是“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”，“含”還是“只含”等關(guān)鍵詞。
〔對(duì)應(yīng)訓(xùn)練〕
5．(2019·鶴壁模擬)某基因(14N)含有3 000個(gè)堿基，腺嘌呤占35%。若該DNA分子用15N同位素標(biāo)記過(guò)的四種游離脫氧核苷酸為原料復(fù)制3次，將全部復(fù)制產(chǎn)物進(jìn)行密度梯度離心，得到如圖中圖甲所示結(jié)果；如果將全部復(fù)制產(chǎn)物加入解旋酶處理后再離心，則得到如圖乙所示結(jié)果。下列有關(guān)分析正確的是(　C　)

A．X層全部是僅含14N的基因
B．W層中含15N標(biāo)記的胞嘧啶6 300個(gè)
C．X層中含有的氫鍵數(shù)是Y層的1/3
D．W層與Z層的核苷酸數(shù)之比為1：4
[解析]　由于DNA分子的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，所以X層全部是含14N和15N的基因，A項(xiàng)錯(cuò)誤。由于DNA分子復(fù)制了3次，產(chǎn)生了8個(gè)DNA分子。在含有3 000個(gè)堿基的DNA分子中，腺嘌呤占35%，因此胞嘧啶占15%，共450個(gè)。所以W層中含15N標(biāo)記的胞嘧啶為450×7＝3 150個(gè)，B項(xiàng)錯(cuò)誤。在DNA分子中，堿基對(duì)之間通過(guò)氫鍵相連，DNA分子復(fù)制了3次，產(chǎn)生的8個(gè)DNA分子中，2個(gè)DNA分子含14N和15N,6個(gè)DNA分子只含15N，所以X層中含有的氫鍵數(shù)是Y層的1/3，C項(xiàng)正確。由于DNA分子復(fù)制了3次，產(chǎn)生了8個(gè)DNA分子，含16條脫氧核苷酸鏈，其中含15N標(biāo)記的有14條鏈，所以W層與Z層的核苷酸數(shù)之比為14：2＝7：1，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
考向三　基因的本質(zhì)
　例5　(2019·石家莊模擬)如圖為果蠅某一條染色體上的幾個(gè)基因示意圖，下列有關(guān)敘述正確的是(　B　)

A．R基因中的全部脫氧核苷酸序列都能編碼蛋白質(zhì)
B．R、S、N、O互為非等位基因
C．果蠅的每個(gè)基因都是由成百上千個(gè)核糖核苷酸組成的
D．每個(gè)基因中有一個(gè)堿基對(duì)的替換，都會(huì)引起生物性狀的改變

〔對(duì)應(yīng)訓(xùn)練〕
6．(2019·南昌調(diào)研)下列關(guān)于基因、染色體、性狀之間的關(guān)系的敘述中，正確的是(　D　)
A．性狀與基因之間都存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系
B．真核生物的基因都位于染色體上，呈線(xiàn)性排列
C．每條染色體上有許多個(gè)DNA分子，每個(gè)DNA分子上有許多基因，每個(gè)基因中有許多脫氧核苷酸
D．染色體結(jié)構(gòu)變異可能會(huì)使基因的數(shù)目或排列順序發(fā)生改變
[解析]　性狀與基因之間并不都存在一一對(duì)應(yīng)的線(xiàn)性關(guān)系，有的性狀受多個(gè)基因控制，有的基因同時(shí)控制多個(gè)性狀，A錯(cuò)誤；真核生物的基因主要位于細(xì)胞核中的染色體上，也有部分基因位于線(xiàn)粒體、葉綠體中的DNA上，B錯(cuò)誤；每條染色體含有1個(gè)或2個(gè)DNA分子，C錯(cuò)誤；染色體結(jié)構(gòu)變異可能會(huì)使基因的數(shù)目或排列順序發(fā)生改變，D正確。

課末總結(jié)
1．〔思維導(dǎo)圖〕

2．〔簡(jiǎn)答題?？奸L(zhǎng)句分析〕
1．DNA分子具有多樣性的原因是由于不同的DNA分子中堿基排列順序是千變?nèi)f化的；DNA分子具有特異性的原因是由于每個(gè)DNA分子具有特定的堿基排列順序。DNA分子的結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性的原因是外側(cè)的脫氧核糖和磷酸的相間排列方式穩(wěn)定不變，內(nèi)側(cè)堿基配對(duì)的方式穩(wěn)定不變。
2．DNA分子的復(fù)制是一個(gè)邊解旋邊復(fù)制的過(guò)程，復(fù)制需要模板、原料、能量和酶等基本條件。
3．保證DNA分子精確復(fù)制的原因有：(1)DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，能夠?yàn)閺?fù)制提供精確的模板；(2)通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。
4．分別以不同生物的DNA為模板合成的各個(gè)新DNA分子之間(A＋C)：(T＋G)的比值相同的原因是因?yàn)樗蠨NA雙鏈中，A與T的數(shù)目相同，C與G的數(shù)目相同。分別以不同生物的DNA為模板合成的各個(gè)新DNA之間存在差異是堿基的數(shù)目、比例和排列順序不同。
5．每個(gè)DNA片段中有兩個(gè)游離的磷酸基團(tuán)，分別在兩條鏈的其中一端；DNA雙鏈分子中磷酸、脫氧核糖和堿基之間的數(shù)量比為1：1：1。
6．DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制，其意義是保持了遺傳信息的連續(xù)性。
3．〔探究高考·明確考向〕
1．(2017·海南卷，24)DNA分子的穩(wěn)定性與堿基對(duì)之間的氫鍵數(shù)目有關(guān)。下列關(guān)于生物體內(nèi)DNA分子中(A＋T)/(G＋C)與(A＋C)/(G＋T)兩個(gè)比值的敘述，正確的是(　D　)
A．堿基序列不同的雙鏈DNA分子，后一比值不同
B．前一個(gè)比值越大，雙鏈DNA分子的穩(wěn)定性越高
C．當(dāng)兩個(gè)比值相同時(shí)，可判斷這個(gè)DNA分子是雙鏈
D．經(jīng)半保留復(fù)制得到的DNA分子，后一比值等于1
[解析]　由于雙鏈DNA中堿基A數(shù)目等于T數(shù)目，G數(shù)目等于C數(shù)目，故(A＋C)/(G＋T)為恒值1，A錯(cuò)。A和T堿基對(duì)含2個(gè)氫鍵，C和G堿基對(duì)含3個(gè)氫鍵，故(A＋T)/(G＋C)中，(G＋C)數(shù)目越多，氫鍵數(shù)越多，雙鏈DNA分子的穩(wěn)定性越高，B錯(cuò)。(A＋T)/(G＋C)與(A＋C)/(G＋T)兩個(gè)比值相等，這個(gè)DNA分子可能是雙鏈，也可能是單鏈，C錯(cuò)。經(jīng)半保留復(fù)制得到的DNA分子，是雙鏈DNA，(A＋C)/(G＋T)＝1，D正確。
2．(上海卷)在DNA分子模型的搭建實(shí)驗(yàn)中，若僅用訂書(shū)釘將脫氧核糖、磷酸、堿基連為一體并構(gòu)建一個(gè)含10對(duì)堿基(A有6個(gè))的DNA雙鏈片段，那么使用的訂書(shū)釘個(gè)數(shù)為(　C　)
A．58 B．78　　　　
C．82　　 D．88
[解析]　每個(gè)脫氧核苷酸的三部分間需2個(gè)訂書(shū)釘，每條鏈上的10個(gè)脫氧核苷酸間需9個(gè)訂書(shū)釘，兩條鏈間的6對(duì)A—T和4對(duì)G—C間各需12個(gè)訂書(shū)釘，故構(gòu)建該DNA片段共需訂書(shū)釘數(shù)量為29＋29＋12＋12＝82。
3．(全國(guó)卷Ⅰ，29)在有關(guān)DNA分子的研究中，常用32P來(lái)標(biāo)記DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脫氧)上三個(gè)磷酸基團(tuán)所處的位置(A－Pα～Pβ～Pγ或dA－Pα～Pβ～Pγ)?；卮鹣铝袉?wèn)題：
(1)某種酶可以催化ATP的一個(gè)磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到DNA末端上，同時(shí)產(chǎn)生ADP。若要用該酶把32P標(biāo)記到DNA末端上，那么帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在ATP的γ(填“α”“β”或“γ”)位上。
(2)若用帶有32P標(biāo)記的dATP作為DNA生物合成的原料，將32P標(biāo)記到新合成的DNA分子上，則帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在dATP的α(填“α”“β”或“γ”)位上。
(3)將一個(gè)某種噬菌體DNA分子的兩條鏈用32P進(jìn)行標(biāo)記，并使其感染大腸桿菌，在不含有32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時(shí)間。若得到的所有噬菌體雙鏈DNA分子都裝配成噬菌體(n個(gè))并釋放，則其中含有32P的噬菌體所占比例為2/n，原因是一個(gè)含有32P標(biāo)記的噬菌體雙鏈DNA分子經(jīng)半保留復(fù)制后，標(biāo)記的兩條單鏈只能分配到兩個(gè)噬菌體的雙鏈DNA分子中，因此在得到的n個(gè)噬菌體中只有2個(gè)帶有標(biāo)記。
[解析]　(1)ATP水解成ADP時(shí)，遠(yuǎn)離A的高能磷酸鍵斷裂，在γ位上的磷酸基團(tuán)從ATP上脫離下來(lái)，再根據(jù)題干信息可知，要將32P標(biāo)記的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到DNA末端上，需標(biāo)記ATP γ位上的磷酸基團(tuán)。(2)dATP與ATP結(jié)構(gòu)相似，不同之處是dATP中的五碳糖是脫氧核糖，而ATP中的五碳糖是核糖，合成DNA的原料是脫氧核苷酸，含有一個(gè)磷酸基團(tuán)，而dATP含有三個(gè)磷酸基團(tuán)，因此，以dATP為原料合成DNA時(shí)，若要將32P標(biāo)記到DNA分子上，32P標(biāo)記的磷酸基團(tuán)應(yīng)在dATP的α位上。(3)一個(gè)噬菌體含有一個(gè)DNA分子。由于DNA具有半保留復(fù)制的特點(diǎn)，因此被32P標(biāo)記兩條鏈的DNA分子在第一次復(fù)制中，兩條鏈都作為模板，形成兩個(gè)一條鏈含32P的DNA分子；同理，再分別以這兩個(gè)DNA分子的兩條鏈為模板合成子代DNA分子，當(dāng)合成n個(gè)DNA分子時(shí)，其中只有兩個(gè)DNA分子被32P標(biāo)記，其他DNA分子都不被標(biāo)記，因此含有32P標(biāo)記的噬菌體所占比例為2/n。




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