专题15-DNA的结构、复制及基因的本质(教案).docx

专题15 DNA的结构、复制及基因的本质

1、最新考纲
（1）DNA分子结构的主要特点(Ⅱ)
（2）DNA分子的复制(Ⅱ)
（3）基因概念(Ⅱ)
2、最近考情
2018·全国卷Ⅰ（2）

生命观念 DNA结构决定其功能
科学思维 建立DNA分子双螺旋结构模型阐明DNA复制过程
科学探究 探究DNA的半保留复制

考点一 DNA分子的结构及相关计算【生命观念】
【基础知识梳理】
1．DNA分子的双螺旋结构

（1）DNA分子由两条脱氧核苷酸链组成，这两条链按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。
（2）外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架。
（3）内侧：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。碱基互补配对遵循以下原则：A一定与T配对，G一定与C配对。
2．DNA分子的结构特性
（1）多样性：具有n个碱基对的DNA具有4n 种碱基对排列顺序。
（2）特异性：每种DNA分子都有其特定的碱基排列顺序。
（3）稳定性：两条主链中磷酸与脱氧核糖交替连接的顺序不变，碱基配对方式不变等。
3．DNA分子中的碱基数量的计算规律
（1）在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同，即A＋G＝T＋C。
（2）互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同，即若在一条链中（A+T）/（G+C）＝m，在互补链及整个DNA分子中（A+T）/（G+C）＝m。
（3）非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，即若在DNA分子的一条链中（A+G）/（T+C）＝a，则在其互补链中（A+G）/（T+C）＝1/a，而在整个DNA分子中（A+G）/（T+C）＝1。
【核心考点突破】
DNA分子中碱基数量的计算规律
DNA分子中碱基数量的计算规律

（1）

（2）

（3）

1. 下面关于DNA分子结构的叙述中错误的是
A. 每个双链DNA分子通常都会含有四种脱氧核苷酸
B. 每个核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基
C. 每个DNA分子的碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数
D. 双链DNA分子中的一段若含有40个胞嘧啶，就一定会同时含有40个鸟嘌呤
【答案】B
【解析】
【详解】DNA分子的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸，每个DNA分子中子通常都会含有四种脱氧核苷酸，A正确；DNA分子中大多数的脱氧核糖连接两个磷酸，B错误；1分子脱氧核糖核苷酸由1分子碱基、1分子磷酸和1分子脱氧核糖组成，因此DNA中碱基数=磷酸数=脱氧核糖数，C正确；双链DNA分子中胞嘧啶与鸟嘌呤进行碱基互补配对，二者数量相同，因此如果双链DNA分子中的一段若含有40个胞嘧啶，就一定会同时含有40个鸟嘌呤，D正确．
2. 已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35．8%，其中一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32．9%和17．1%。则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的（ ）
A. 32．9%，17．1% B. 31．3%，18．7%
C. 18．7%，31．3% D. 17．1%，32．9%
【答案】B
【解析】
【分析】碱基互补配对原则的规律：（1）在双链DNA分子中，互补碱基两两相等，A=T，C=G，A+C=T+G，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。（2）双链DNA分子中，A=（A1+A2）÷2，其他碱基同理。
【详解】配对的碱基之和在一条链中与在整个DNA分子中的比例是相同的，已知G与C之和占全部碱基总数的35．8%，则一条链上G与C之和占一条链全部碱基总数的35．8%，一条链上A和T占一条链碱基总数的64.2%，又知其中一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32．9%和17．1%，因此，一条链中A、T、C、G的比例分别为31．3%、32．9%、17．1%和18．7%，根据碱基互补配对原则，它的互补链中T、C的比例分别为31．3%、18．7%。即B正确，ACD错误。
故选B。
【点睛】本题考查DNA分子结构中的碱基数量的关系，意在考查考生对DNA分子结构特点的识记和理解能力。
考点二 DNA分子的复制及基因的概念【科学思维】
【基础知识梳理】
1．DNA分子的复制
（1）方式推测：沃森和克里克提出遗传物质自我复制的假说：DNA分子复制方式为半保留复制。
（2）实验证据
①实验方法：同位素示踪技术和离心技术。
②实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。
③实验假设：DNA以半保留的方式复制。
④实验预期：离心后应出现3条DNA带。重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA；中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA；轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。
⑤实验过程

⑥过程分析
立即取出，提取DNA→离心→全部重带。繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。繁殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。
⑦实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。
（3）复制过程
①概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
②时间：细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。
③图解

④场所：真核生物在细胞核、线粒体和叶绿体；原核生物在拟核和细胞质。
⑤特点：边解旋边复制。
⑥方式：半保留复制。
⑦结果：形成两个完全相同的DNA分子。
⑧意义：DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，从而保持了遗传信息的连续性。
⑨保障：DNA分子具有独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
2．基因与DNA的关系

【核心考点突破】
“图解法”分析DNA复制相关计算

（1）将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基中连续复制n次，则：
①子代DNA共2n个
②脱氧核苷酸链共2n＋1条
（2）DNA分子复制过程中消耗的脱氧核苷酸数
①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n－1)。
②第n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·2n－1。
3. 正常情况下，DNA分子在细胞内复制时，双螺旋解开后会产生一段单链区，DNA结合蛋白（SSB）能很快地与单链结合，防止解旋的单链重新配对，使DNA呈伸展状态，且SSB在复制过程中可以重复利用。下列与SSB功能相关的推测合理的是
A. SSB与DNA单链既可结合也可以分开
B. SSB与单链的结合将不利于DNA复制
C. SSB是一种解开DNA双螺旋的解旋酶
D. SSB与单链结合遵循碱基互补配对原则
【答案】A
【解析】
【分析】根据题意，SSB能很快地与DNA复制时解旋形成的单链结合，防止解旋的单链重新配对，使DNA呈伸展状态，且SSB在复制过程中可以重复利用，则可推知，该蛋白能够在DNA解旋后与单链结合，在DNA复制结束后离开单链。
【详解】A. 根据题干信息可知，SSB与DNA单链既可结合也可分开，A正确；
B. 根据题干信息可知，SSB与单链的结合将利于DNA复制，B错误；
C. 根据题干中“双螺旋解开后会产生一段单链区，DNA结合蛋白（SSB）能很快地与单链结合”，说明SSB不是一种解开DNA双螺旋的解旋酶，C错误；
D. 根据题干信息可知，SSB是一种DNA结合蛋白，故与单链的结合不遵循碱基互补配对原则，D错误。
4. 如图为某DNA分子片段，假设该DNA分子中有碱基5000对，A+T占碱基总数的34%，若该DNA分子在14N的培养基中连续复制2次，下列叙述正确的是

A. 复制时作用于③处的酶为DNA聚合酶
B. 分子复制两次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸9900个
C. ④处指的是腺嘌呤核糖核苷酸
D. 子代中含15N的DNA分子占1/2
【答案】B
【解析】
【分析】阅读题干和题图可知，该题涉及的知识点是DNA分子的化学组成成分，DNA分子的结构特点，DNA分子的半保留复制方式和条件，明确知识点后，对相关知识点进行梳理，然后结合题图信息，分析选项进行解答。
【详解】复制时作用于③处的酶为解旋酶而不是DNA聚合酶，A错误；由题意知，DNA分子中A+T占碱基总数的34%，则C+G占66%，DNA分子中G=C=5000×2×66%÷2=3300个，该DNA分子复制2次增加3个DNA分子，需要的游离的胞嘧啶脱氧核苷酸是3300×3=9900个，B正确；DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸，所以④处指的是腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，C错误；由题图可知，该DNA分子中的两条链一条含有15N，一条含有14N，若该DNA分子在14N的培养基中连续复制2次形成的4个DNA分子中，只有一个含有15N，即占1/4，D错误。
【点睛】本题考查DNA结构和复制相关知识，意在考查学生理解半保留复制过程，同时考查考生计算能力。