专题复习DNA分子结构.pdf

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1、 1/11 遗传与进化 专题 遗传的分子基础 考纲解读 考纲内容及能力要求 考向定位 1.人类对遗传物质的探索过程 2.DNA 分子结构的主要特点 3.基因和遗传信息的关系 4DNA 分子的复制 5遗传信息的转录和翻译 1.探索遗传物质的几个经典实验的设计思路、方法、原理及问题分析 2DNA 分子结构和复制的关系及相关问题计算 3 DNA 分子的多样性和特异性及在人类亲缘关系鉴定、刑事侦破中的应用 4.遗传信息的转录和翻译过程及相关计算 5.基因与蛋白质及性状的关系 考点 2 DNA 分子结构 基础知识自主疏理 1DNA 的化学组成：DNA 分子属于1 （相对分子质量为 100 万至数千万），

2、它们是由一个个2 连接起来的长链大分子。每个脱氧核苷酸是由三个“一分子”组成，即一分子3 、一分子4 、一分子5 。2 DNA 的空间结构：由两条平行的脱氧核苷酸长链盘旋成规则的6 结构。DNA分子双螺旋结构特点如下：（1）DNA 分子是由7 链组成的。这两条链按8 方式盘旋成双螺旋结构。（2）DNA 分子中的脱氧核糖和磷酸9 连接，排列在外侧，构成10 ；碱基排列在内侧。（3）两条链上的碱基通过11 连接成碱基对，A（腺嘌呤）与 T（12 ）配对，G（鸟嘌呤）与 C（13 ）配对。碱基之间的这种一一对应关系，叫做碱基互补配对原则。3DNA 的特性：（1）DNA 分子结构的稳定性是指其14 相

3、对稳定。原因是在 DNA 分子外侧，15 和16 交替连接的方式稳定不变，在其内侧，通过氢键形成的17 ，使 2/11 2 条脱氧核苷酸长链稳固地并联在一起；DNA 分子中18 是严格的一一对应关系。（2）DNA 分子的多样性：DNA 分子由于碱基对的数量不同，碱基对的19 千变万化，因而构成了 DNA 分子的多样性。（3）DNA 分子的特异性：DNA 分子的特异性是指控制特定性状的特定 DNA 分子的碱基排列顺序是20 的。这种特定的顺序包含着特定的21 ，从而使 DNA 分子具有特异性。版本差异的内容 4基因的现代含义(中国地图版)在认识基因功能的同时。人们还在不断地探索基因的化学本质和结

4、构特点。传统观点认为每一个结构基因是一段连续的 DNA 序列，一定的 DNA 序列对应着一定的氨基酸序列。后来人们发现大多数真核生物的基因的编码序列在 DNA 分子上不是连续排列的，而是被不编码的序列隔开，称为断裂基因。其中的编码序列称为外显子，非编码序列称为内含子。断裂基因往往有一些交替存在的内含子和外显子结构。传统的基因概念认为基因是互不沾染、单个分离的实体。但是，在许多原核生物和一些真核生物中却发现有两个基因共用一段重叠的核苷酸序列的现象，这就是重叠基因。绝大多数基因在染色体上的位置是固定的，但有些基因在染色体上的位置可以移动，这类基因称为可动基因，也叫做转座因子。可以通过某种方式一个位

5、置转移到另外一个位置。校对：1高分子化合物 2脱氧核苷酸 3磷酸 4脱氧核糖 5含氮碱基 6双螺旋 7两条 8反向平行 9交替 10基本骨架 11氢键 12胸腺嘧啶 13胞嘧啶 14双螺旋结构 15脱氧核糖 16磷酸 17碱基对 18碱基互补配对 19排列顺序 20稳定不变 21遗传信息 自主检测过关 1在下列四种化合物的化学组成中，“”中所对应的含义最接近的是（）A和 B和 C和 D和 2下列 DNA 分子各种碱基数量比中，因生物种类不同而有区别的是（）3/11 A（A+T）/（G+C）B（A+G）/（T+C）C（A+C）/（T+G）DA/T 3某生物的遗传物质的碱基组成是嘌呤占 58%，嘧

6、啶占 42%，此生物最可能是（）A细菌 B酵母菌 C变形虫 D烟草花叶病毒 4（06 南京期末）下图示某 DNA 片段，有关该图的叙述中，不正确的是（）A可形成 DNA 的基本组成单位 B在 DNA 中特定排列顺序可代表遗传信息 C某限制性内切酶可选择作为切点 DDNA 连接酶可连接处断裂的化学键 5下图是 DNA 分子局部结构示意图，请据图回答：（1）图中有 种碱基，有 个完整的脱氧核苷酸单位，有 个游离磷酸基，有 个氢键。（2）从主链看，两条单链方向 ；从碱基关系看，两条单链 。（3）图中的 4、5 叫 ，若该 DNA 片段中的这些结构可任意替换，则可形成 种不同的 DNA 片段。1D解析

7、：为腺嘌呤核糖核苷酸；腺嘌呤；腺嘌呤脱氧核苷酸；腺嘌呤核糖核苷酸。2A解析：B、C、D 比值都为 1，无特异性。3D解析：A、B、C 生物的遗传物质都是 DNA，碱基中嘌呤与嘧啶数应相等。4/11 4C解析：作用于处的是解旋酶。5解析：图中只有一种碱基对 A/T；两条反向平行的脱氧核苷酸链；碱基间遵循碱基互补配对原则；一种碱基对 A/T；两个位点排列 44=16。答案：（1）2；4；2；4；（2）相反的；互补配对的；（3）A、T；16。考点详解及类型讲解 一、DNA 双螺旋结构模型的构建（1）当时科学界已经发现的证据有：组成 DNA 分子的单位是脱氧核苷酸；N分子是由含 4 种碱基的脱氧核苷酸

8、长链构成的；（2）英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的 DNA 的射线衍射图谱；（3）奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果:腺嘌呤（）的量总是等于胸腺嘧啶（）的量，鸟嘌呤（）的量总是等于胞嘧啶（）的量这一碱基之间的数量关系；（4）沃森和克里克根据当时掌握的资料，通过不懈努力，最终，构建出了正确的 DNA模型。二、DNA分子的结构（1）组成元素：C、H、O、N、P (2)基本单位：脱氧核苷酸(4种）组成：每个基本单位（即每个脱氧核苷酸）又由三个“一分子”组成，即一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基。其关系如下：（3)平面结构：两条长链 由许多脱氧核苷酸脱水聚合成脱氧核苷酸长链，两条脱氧核苷酸

9、长链上的碱基通过氢键连接成碱基对，碱基以碱基互补配对原则（AT，GC）进行配对。(4)空间结构：双螺旋结构 5/11 两链反向平行；两链之间靠氢键连接。（5）总结DNA结构的主要特点是：DNA 分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。（“反向”：一条链是 53，另一条链是 35）。DNA 分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在 DNA 分子的外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。碱基互补配对原则：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，且碱基配对有一定的规律：AT、GC（A一定与 T 配对，G 一定与 C 配对）。问题探究：1三个分子缩合要脱去多少分子水？；两个脱氧核苷酸聚合要

10、脱去多少分子水？；碱基互补配对原则过程要脱水？；2 1 不要 2DNA 的多样性与空间结构有关？。无关 3原核细胞的基因和真核细胞的基因结构有何不同?基因都是由编码区(编码氨基酸)和非编码区(调控编码区表达的核苷酸序列)组成，在编码区上游的非编码区中最重要的部位是与 RNA 聚合酶的结合位点。原核基因的编码区是连续的，而真核基因的编码区是间隔的，由编码氨基酸的外显子和不具编码作用的内含子组成，因此在基因结构中直接编码氨基酸的核苷酸序列占的比例很小。三、DNA 分子中碱基的计算方法与规律 利用碱基互补配对原则计算碱基比例、碱基数量等是高考的重要考点，应用的计算公式就是 AT，GC，有关的方法、规

11、律如下：双链 DNA 分子中：AT，GC；AGTC；(AG)/(TC)=1，即：嘌呤总数嘧啶总数；6/11 AGTCACTG；(AG)/(TC)=(AC)/(TG)=1，即：DNA 分子中任一非互补碱基之和相等，且占 DNA 碱基总数的 50%。上述在不同物种中无种的特异性。在 DNA 两互补链之间：(A1G1)/(T1C1)=(T2C2)/(A2G2)，即一条链与另一条链（AG）/(TC)的比值互为倒数。(A1T1)/(G1C1)(A2T2)/(G2C2)(A总T总)/(G总C总)，即互补碱基之和在一条链上，在互补链上，在整个 DNA 分子中所占比例相同。此比例在不同 DNA 分子中，可有特

12、异性。A总%1/2(A1%+A2%)，同理 C、G、T 都有同样规律。问题探究：1为什么只能是 AT、GC，不能是 AC，GT 呢？这是由于 A 与 T 通过两个氢键相连，G 与 C 通过三个氢键相连，这样使 DNA 的结构更加稳定，所以，A 与 T 或 G 与 C 的摩尔数比例均为 1：1 2上述原则和推论能否适应于单链 DNA 分子的碱基计算？不能，单链 DNA 的碱基没有一定的比率 四、制作 DNA 双螺旋结构模型（1）制作要点 首先要制作磷酸、脱氧核糖和碱基的模型。裁剪零件时，应注意磷酸、碱基、脱氧核糖三者之间的大小比例，并注意这三部分之间的连接部位。制作 4 种碱基模型时，腺嘌呤和胸

13、腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶的一端应剪成相互吻合的形状。其次，这两种碱基对模型的长度应相等，以适合于 DNA 分子中两条平行链之间的相等距离。两条多核苷酸链的核苷酸数目必须相同。在制作多核苷酸链时，应将脱氧核苷酸中的磷酸连接在另一脱氧核苷酸分子与磷酸相邻脱氧核糖的碳原子上。在组装第二条多核苷酸链时，必须与第一条链中的碱基互补配对，不能随意组装；并应注意构成 DNA 的两条链的方向相反。（2）注意事项 按顺序制作模型，严格按 DNA 制作的程序操作。两条长链的长度必须相等，保证模型美观。旋转平面结构成为立体结构时，如某结构部件有扭曲现象，应予以矫正。7/11 在整个制作过程中，各零件之间的连接，应保持

14、足够的牢固性，以免旋转时零件脱落。问题探究：DNA 分子中 A、T 相对含量多，分子结构不稳定，为什么？A 与 T 之间形成 2 个氢键，G 与 C 之间形成 3 个氢键，G、C 占比例越大，DNA 结构越稳定。类型一 碱基互补配对原则 例 1（07 大理模拟题）在 DNA 分子的一条单链中相邻的碱基 A 与 T 的连接是通过（）A氢键 B脱氧核糖磷酸脱氧核糖 C肽键 D磷酸脱氧核糖磷酸 解析：在 DNA 单链中，碱基是连接在脱氧核糖上的，而脱氧核糖之间是通过磷酸来连接的。答案：B 变式 1（07 南宁调研）以下四个双链 DNA 分子（只表示其中一条链）中稳定性最差是 （）AG-C-T-A-A

15、-A-C-C-T-T-A-C-G 其中 A 占 25%BG-C-T-A-A-C-C-T-T-A-C-G-A 其中 T 占 30%CG-C-A-A-C-C-T-T-A-C-G-T-A 其中 G 占 25%DT-A-A-A-C-C-G-C-T-T-A-C-G 其中 C 占 30%解析：DNA 分子中双链间以碱基对相连，即 AT，GC，因而 GC 碱基对含量越高分子越稳定，反之越不稳定。A、B、C、D 四个双链 DNA 分子 GC 碱基对含量依次为 50%、40%、50%、60%，其中稳定性最差的是 B。答案：B 规律总结：1一条单链中相邻的碱基的连接，不是互补的两条链间相邻的碱基的连接，而是通过脱

16、氧核糖一磷酸一脱氧核糖间接相连。2两条单链之间的碱基是通过氢键相连接。3在 DNA 分子中多数磷酸连接 2 个脱氧核糖，多数脱氧核糖连接 2 个磷酸。类型二 DNA 分子中碱基的计算方法与规律 例 2（07 长沙模拟）某 DNA 分子中，GC 之和占全部碱基的 35.8%，一条链的 T与 C 分别占该链碱基总数的 32.9%和 17.1%，则它的互补链中，T 和 C 分别占该链碱基总数的（）A32.9和 17.l B31.3和 18.7 C18.7和 31.3 D17.l和 32.9 8/11 解析：由于 DNA 分子中（GC）之和在整体中的比例与两链及单链 DNA 中该比例均相等，可推出该已

17、知链中 GC35.8%，又因 T 与 C 各占 32.9%与 17.1%，可求出该链中的 A 为1(GCT)1(35.8%32.9%)31.3%，G35.8%17.1%18.7%。其互补链中 T 和C 应与该链中 A 与 G 含量相等。答案：B 变式 1（08 福州调研）一个 DNA 分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多 40%，两者之和占DNA 分子碱基总数的 24%，则该 DNA 分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的 A.44%B.24%C.14%D.28%解析：画出草图，依题意，列出等量关系：%40111GGA%2420011GA 解出 A1=28，再依“等量代换”：T2=Al=28，

18、即胸腺嘧啶占该链碱基数目的 28。答案：D 变式 2从某生物组织中提取 DNA 进行分析，其中鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46，又知该 DNA 分子的一条链（H 链）所含的碱基中 28是腺嘌呤，24是胞嘧啶，则与 H 链相对应的另一条链中，腺嘌呤、胞嘧啶分别占该链全部碱基数的（）A26、22 B 24、28 C14、11 D11、14 解析：本题考查 DNA 分子中有关碱基比率的计算。由 DNA 分子中 G 与 C 之和占全部碱基的46，可知DNA分子中A与T之和占全部碱基的54，则在DNA分子双链中A=T=27，G=C=23，H 链中 A 占 28，C 占 24，则与 H 链相对应的另一

19、条链中，A 占 22728=26，C 占 2232422。答案：A 规律总结：对此类题要分三步进行分析：搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个 DNA分子的碱基比例，还是占 DNA 分子一条链的碱基比例。画一个 DNA 分子模式图，并在图中标出已知和所求的碱基。根据碱基互补配对原则及其规律进行计算 类型三 有关 DNA 结构的应用 例 3下列关于 DNA 结构的描述错误的是（）A每一个 DNA 分子由一条多核苷酸链盘绕而成螺旋结构 B外侧是由磷酸与脱氧核糖交替连接构成的骨架，内部是碱基 9/11 CDNA 两条链上的碱基间以氢键相连，且 A 与 T 配对、G 与 C 配对 DDNA 的两条链等

20、长，但是反向平行 解析：DNA 双螺旋结构具有如下特点：一个 DNA 分子是由两条脱氧核苷酸链构成的双螺旋结构，两条链等长且是反向平行的。DNA 分子中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成了基本骨架；碱基排列在内侧。DNA 分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基时，且有一定规律：A 与 T 配对，G 与 C 配对。答案：A 变式 1已知病毒的核酸有双链 DNA、单链 DNA、双链 RNA、单链 RNA 四种类型。现发现一种新病毒，要确定其核酸属于哪一种类型，应该 （）A分析碱基类型，确定碱基比例 B分析蛋白质的氨基酸组成，分析核糖类型 C分析碱基类型，分析核糖类型 D分析蛋白质的氨基酸组成，分

21、析碱基类型 解析：DNA 的碱基组成是 A、T、G、C，RNA 的碱基组成是 A、U、G、C；含有 T 的一定是 DNA，含 U 的一定是 RNA；双链 DNA 的碱基 A=T，G=C；双链 RNA 的碱基 A=U，G=C；不同的核酸其碱基类型和比例不同。答案：A 规律总结：能否通过蛋白质的不同来判断物种间和亲缘关系？能，蛋白质是 DNA 表达的产物，DNA 的特异性决定蛋白质的特异性 类型四 实验探究 正常情况下，细胞内完全可以自主合成组成核酸的核糖和脱氧核糖。现在细胞系由于发生基因突变而不能自主合成核糖和脱氧核糖，必须从培养基中摄取。为验证 DNA 分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核

22、苷酸，现提供如下实验材料，请你完成实验方案。(1)实验目的：验证 DNA 分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸。(2）实验材料：突变细胞系、基本培养基、12C 一核糖核苷酸、14C 一核糖核苷酸、12C 一脱氧核苷酸、14C 一脱氧核苷酸、放射性探测显微仪等。(3）实验原理 DNA 主要分布在 ，其基本组成单位是 ；RNA 主要分布在 ，其基本组成单位是 。(4）实验步骤 10/11 第一步：编号。取基本培养基两个，编号为甲、乙。第二步：设置对比实验。在培养基甲中加入适量的12C 一核糖核苷酸和14C 一脱氧核苷酸；在培养基乙中加入等量的 。第三步：培养。在甲、乙培养基中分别接种等量的

23、突变细胞系，放到 培养一段时间，让细胞增殖。第四步：观察。分别取出培养基甲、乙中的细胞，用放射性探测显微仪探测观察 。（5)预期结果 培养基甲中 ；培养基乙中 。（6)实验结论：。解析：DNA 的基本组成是脱氧核苷酸，主要存在于细胞核中，RNA 的基本组成是核糖核苷酸，主要存在于细胞质中。答案：(3)细胞核 脱氧核苷酸 细胞质 核糖核苷酸 (4)第二步：14C 一核糖核苷酸和12C 一脱氧核苷酸 第三步：适宜的相同环境中 第四步：细胞核和细胞质的放射性强弱 （5)细胞的放射性部位主要在细胞核 细胞的放射性部位主要在细胞质 (6)DNA 分子复制的原料是脱氧核苷酸而不是核糖核苷酸 高考真题 真题

24、 1(2006广东)下列关于生物大分子的叙述，正确的是（）A蛋白质是由多个氨基酸分子通过肽键相互连接而成的高分子化合物 BDNA 是一切生物遗传信息的载体 C酶是生物体产生的具有催化活性的生物大分子 DRNA 通常只有一条链，它的碱基组成与 DNA 完全不同 解析：本题考查的是 DNA、RNA、蛋白质几种大分子的结构和特性；一切生物体遗传信息是核酸，有些是 DNA，有些是 RNA。RNA 通常只有一条链，它的碱基组成是 A、U、C、G；DNA 的碱基组成是 A、T、C、G。11/11 答案：AC 真题 2（2007北京春季卷）在 DNA 分子双螺旋结构中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有 2个氢键，胞嘧

25、啶与鸟嘌呤之间有 3 个氢键。现有四种 DNA 样品，根据样品中碱基的百分含量判断最有可能来自嗜热菌（生活在高温环境中）的是（）A含胸腺嘧啶 32%的样品 B含腺嘌呤 17%的样品 C含腺嘌呤 30%的样品 D含胞嘧啶 15%的样品 解析：本题考查的是 DNA 分子结构的稳定性；嗜热菌能生活在高温环境中，说明 DNA分子结构比较稳定，氢键数目较多，即碱基鸟嘌呤和胞嘧啶的含量较多，腺嘌呤与胸腺嘧啶的含量较少。答案：B 真题 3（2006上海）含有 2000 个碱基的 DNA，每条链上的碱基排列方式有（）A42000个 B41000个 C22000个 D21000个 解析：本题考查的是 DNA 分子结构的多样性；DNA 分子的多样性是由碱基对排列顺序的千变万化决定的。每一对碱基对的排列方式有 4 种，因此有 n 对碱基对，其排列方式就有 4n种。有 2000 个碱基，即 1000 个碱基对，所以碱基排列方式有 41000种。答案：B