2018年高中生物 第四章 遺傳的分子基礎(chǔ) 第二節(jié) DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制教學(xué)案 蘇教版必修2

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1、第二節(jié) DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.DNA分子結(jié)構(gòu)的探究歷程 2．DNA分子的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 3．DNA分子的復(fù)制過程及特點(diǎn) 4．米西爾森和斯塔爾證明DNA分子復(fù)制方式的實(shí)驗(yàn) [教材梳理] 一、DNA分子的結(jié)構(gòu) 1．DNA分子結(jié)構(gòu)的探索歷程 時(shí)期 科學(xué)家 成果 20世紀(jì)30年代后期 瑞典科學(xué)家 證明DNA是不對(duì)稱的 1951年 查哥夫(美) 定量分析DNA分子的堿基組成，發(fā)現(xiàn)腺嘌呤(A)的量總是等于胸腺嘧啶(T)的量，鳥嘌呤(G)的量總是等于胞嘧啶(C)的量 1952年 富蘭克琳(英) 確認(rèn)DNA為螺旋結(jié)構(gòu)，而不是由一條鏈構(gòu)成的 1

2、953年 沃森(美)和克里克(英) 提出DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 2.DNA分子的基本組成單位 DNA的基本組成單位是脫氧核苷酸，如圖所示： (1)組成：①磷酸；②脫氧核糖；③含氮堿基。 (2)堿基：A：腺嘌呤；G：鳥嘌呤；C：胞嘧啶；T：胸腺嘧啶。 3．DNA分子的立體結(jié)構(gòu) (1)整體：由兩條脫氧核苷酸鏈反向平行盤旋而成的雙螺旋結(jié)構(gòu)。 (2)外側(cè)——基本骨架：由脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成。 (3)內(nèi)側(cè)——堿基對(duì)：由兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對(duì)，是按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則連接而成的，即A與T配對(duì)、G與C配對(duì)。 4．DNA分子的多樣性和特異性 (1)多樣性：堿基對(duì)排

3、列順序的千變?nèi)f化。 (2)特異性：特定的堿基對(duì)排列順序構(gòu)成了每一個(gè)DNA分子的特異性。 二、DNA分子的復(fù)制 1．DNA復(fù)制的概念、時(shí)期、場(chǎng)所及條件 (1)概念：以親代DNA分子為模板合成子代DNA分子的過程。 (2)時(shí)期：細(xì)胞有絲分裂間期和減數(shù)分裂的間期。 (3)場(chǎng)所：細(xì)胞核(主要)。 (4)DNA復(fù)制的條件： ①模板：DNA分子的兩條鏈。 ②原料：游離的四種脫氧核苷酸。 ③能量：由細(xì)胞提供。 ④酶：解旋酶和DNA聚合酶等。 2．過程 3．特點(diǎn) ①邊解旋邊復(fù)制；②半保留方式復(fù)制。 4．準(zhǔn)確復(fù)制的原因和意義 (1)原因 ①DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提

4、供了精確的模板； ②通過堿基互補(bǔ)配對(duì)，保證了復(fù)制能夠精確地進(jìn)行。 (2)意義：使遺傳信息從親代傳給子代，從而確保了遺傳信息的連續(xù)性。 [牛刀小試] 一、DNA分子的結(jié)構(gòu) 1．觀察教材P68圖4－8，結(jié)合制作模型體驗(yàn)，探討下列問題： (1)DNA分子中同一條鏈和兩條鏈中連接相鄰兩個(gè)堿基的結(jié)構(gòu)有何不同？ 提示：同一條鏈中連接相鄰兩個(gè)堿基的結(jié)構(gòu)是—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—；兩條鏈中連接相鄰兩個(gè)堿基的結(jié)構(gòu)是氫鍵。 (2)運(yùn)用堿基互補(bǔ)配對(duì)原則分析，在所有的雙鏈DNA分子中，(A＋G)/(C＋T)的值相同嗎？在DNA分子的一條鏈中是否存在同樣的規(guī)律？ 提示：①相同。在雙鏈DNA分子

5、中，由于A＝T，G＝C，所以嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)，即A＋G＝T＋C，可得(A＋G)/(T＋C)＝1，因此在所有的雙鏈DNA分子中(A＋G)/(T＋C)的值相同。 ②在單鏈DNA分子中不存在同樣的規(guī)律，因?yàn)锳與T，G與C不一定相等。 (3)某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)制作了如下堿基對(duì)模型，你認(rèn)為哪些是正確的，哪些是錯(cuò)誤的？ 提示：①～④所示模型中只有①正確，②、③、④均不正確。②中多了一個(gè)氫鍵，③中堿基配對(duì)錯(cuò)誤，也未遵照“反向平行”的特點(diǎn)；④中未遵照“反向平行”特點(diǎn)。 2．連線 二、DNA分子的復(fù)制 閱讀教材P71～72，結(jié)合圖4－10、4－11，探究下列問題： (1)DNA復(fù)制時(shí)有幾條模板

6、鏈？新合成的DNA分子中的兩條鏈全是子鏈嗎？ 提示：①兩條模板鏈(親代DNA分子解開螺旋的兩條鏈)。②不是，而是一條母鏈和一條子鏈。 (2)DNA復(fù)制時(shí)，用什么方法識(shí)別DNA中哪一條鏈?zhǔn)悄告?，哪一條鏈?zhǔn)亲渔湥緿NA復(fù)制所形成的子代DNA分子是否是親代DNA鏈和子代DNA鏈隨機(jī)結(jié)合的？ 提示：①同位素標(biāo)記法。②不是，而是親代DNA鏈與其相應(yīng)的子鏈結(jié)合形成的子代DNA分子。 (3)若將某一試管中加入緩沖液、ATP、DNA模板和四種脫氧核苷酸，并置于適宜的溫度下，能否完成DNA復(fù)制？分析原因。 提示：不能。復(fù)制條件不完全，缺少解旋酶、DNA聚合酶。 (4)若1個(gè)DNA分子含有m個(gè)腺嘌呤，

7、則復(fù)制n次需要多少游離的腺嘌呤脫氧核苷酸？ 提示：需(2n－1)·m個(gè)。因?yàn)?個(gè)DNA分子復(fù)制n次，共形成2n個(gè)DNA分子，其中有兩條脫氧核苷酸鏈為母鏈，不需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸。 (5)DNA分子復(fù)制具有準(zhǔn)確性，那么在任何情況下，DNA分子復(fù)制產(chǎn)生的子代DNA分子與親代DNA分子都完全相同嗎？ 提示：不一定。DNA分子復(fù)制時(shí)，受到各種因素的干擾，堿基序列可能會(huì)發(fā)生改變，從而使后代DNA分子與親代DNA分子堿基序列不同，導(dǎo)致遺傳信息發(fā)生改變。 [重難突破] 一、DNA分子的結(jié)構(gòu)層次 1．DNA分子結(jié)構(gòu)中的“五、四、三、二、一”： “五”——DNA分子的基本組成元素有5

8、種(C、H、O、N、P)。 “四”——DNA分子的基本組成單位為“四種”脫氧核苷酸。 “三”——每種單位均由三分子物質(zhì)(1分子磷酸、1分子脫氧核糖及1分子含氮堿基)構(gòu)成。 “二”——兩條脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈。 “一”——一種規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。 2．DNA分子結(jié)構(gòu)層次圖示 二、DNA分子中的堿基計(jì)算規(guī)律 1．堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 2．堿基間的數(shù)量關(guān)系 項(xiàng)目 雙鏈DNA 1鏈 2鏈 規(guī)律 A、T、G、C關(guān)系 A＝T，G＝C A1＝T2，G1＝C2， T1＝A2，C1＝G2 雙鏈DNA中，A總等于T，G總等于C，且1鏈上的A等于2鏈上的T,1鏈上的G等于2

9、鏈上的C 非互補(bǔ)堿基和之比，即或 1 m 1/m DNA雙鏈中非互補(bǔ)堿基之和總相等，兩鏈間非互補(bǔ)堿基和之比互為倒數(shù) 互補(bǔ)堿基和之比，即或 n n n 在同一DNA中，雙鏈和單鏈中互補(bǔ)堿基和之比相等 某種堿基的比例(x為A、T、G、C中某種堿基的百分含量) (x1＋x2) x1 x2 某堿基占雙鏈DNA堿基總數(shù)的百分?jǐn)?shù)等于相應(yīng)堿基占相應(yīng)單鏈的比值的和的一半 3.堿基比例與DNA分子的共性和特異性 (1)共性： ①＝＝1；②＝＝1；③＝＝1 (2)特異性： 的比值是多樣的，是DNA分子多樣性和特異性的主要表現(xiàn)。 [特別提醒] (1)在DNA單鏈中，A與T

10、、G與C也可能相等。 (2)(A＋T)/(G＋C)的比值能體現(xiàn)DNA分子的特異性，不同的DNA分子中該值可能相同。 三、DNA分子復(fù)制過程中相關(guān)計(jì)算 1．DNA分子數(shù)、DNA鏈數(shù)及所占比例的計(jì)算 2.脫氧核苷酸鏈數(shù)的計(jì)算 (1)子代DNA分子中脫氧核苷酸總鏈數(shù)＝2n＋1條； (2)親代脫氧核苷酸鏈數(shù)＝2條； (3)新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)＝(2n＋1－2)條。 3.所需脫氧核苷酸數(shù)的計(jì)算 若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，則： (1)經(jīng)過n次復(fù)制，共需消耗游離的該脫氧核苷酸m·(2n－1)個(gè)。 (2)第n次復(fù)制時(shí)，需消耗游離的該脫氧核苷酸m·2n－1個(gè)。 4

11、．與染色體、細(xì)胞數(shù)目相關(guān)的計(jì)算 研究DNA分子的半保留復(fù)制時(shí)，常涉及計(jì)算后代帶放射性標(biāo)記的DNA、染色體或細(xì)胞所占比例的問題，此時(shí)要注意： (1)一個(gè)DNA分子含兩條DNA鏈，只要有一條DNA鏈帶標(biāo)記該DNA分子便帶標(biāo)記。 (2)每條染色體含一個(gè)或兩個(gè)DNA分子，只要有一條DNA鏈帶標(biāo)記，該染色體便帶標(biāo)記。 (3)每個(gè)細(xì)胞含多條染色體，每條染色體的情況是一樣的，只需分析一條染色體(減數(shù)分裂時(shí)只需分析一對(duì)同源染色體)即可。 [實(shí)驗(yàn)探究] DNA復(fù)制方式的探究 1．方法 放射性同位素標(biāo)記法和密度梯度離心技術(shù)。 2．原理 含15N的雙鏈DNA密度最大，含14N的雙鏈DNA密度最小

12、，一條鏈含14N和一條鏈含15N的雙鏈DNA分子密度中等。 3．過程 (1)用放射性同位素15N標(biāo)記大腸桿菌的DNA。 (2)將被標(biāo)記的大腸桿菌轉(zhuǎn)入以含14N物質(zhì)為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)。 (3)分別取完成一次細(xì)胞分裂和兩次細(xì)胞分裂的大腸桿菌，并將其中的DNA分子分離出來，進(jìn)行密度梯度超速離心和分析。 4．結(jié)果圖示 5．結(jié)論：DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制。 [考向聚焦] [例1]　 下列有關(guān)DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述，正確的是(　　) A．DNA分子是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤旋而成的規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，其基本骨架由脫氧核糖、磷酸和含氮堿基交替排列而成 B．整個(gè)D

13、NA分子中，嘌呤數(shù)目等于嘧啶數(shù)目，所以每條DNA單鏈中A＝T、G＝C C．與DNA分子中的堿基G直接相連的是脫氧核糖和堿基C D．每個(gè)脫氧核糖均只與一個(gè)磷酸和一個(gè)堿基相連 [解析]　 DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的外側(cè)是磷酸與脫氧核糖交替排列構(gòu)成的基本骨架，堿基排列在內(nèi)側(cè)。若DNA分子的一條鏈上是堿基A，則另一條鏈上與之配對(duì)的一定是堿基T；一條鏈上是堿基G，則另一條鏈上與之配對(duì)的一定是堿基C，反之亦然。所以，在雙鏈DNA分子中A＝T、G＝C，但在單鏈中，堿基A的數(shù)目不一定等于堿基T的數(shù)目，堿基G的數(shù)目也不一定等于堿基C的數(shù)目。在一個(gè)脫氧核苷酸中，堿基G與脫氧核糖直接相連，兩鏈之間堿基G與堿基

14、C互補(bǔ)配對(duì)。每個(gè)脫氧核糖均只與一個(gè)堿基相連，但除了游離的脫氧核糖只與一個(gè)磷酸相連外，其余脫氧核糖均與兩個(gè)磷酸相連。 [答案]　C [例2]　(福建高考)雙脫氧核苷酸常用于DNA測(cè)序，其結(jié)構(gòu)與脫氧核苷酸相似，能參與DNA的合成，且遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。DNA合成時(shí)，在DNA聚合酶作用下，若連接上的是雙脫氧核苷酸，子鏈延伸終止；若連接上的是脫氧核苷酸，子鏈延伸繼續(xù)。在人工合成體系中，有適量的序列為GTACATACATG的單鏈模板、胸腺嘧啶雙脫氧核苷酸和4種脫氧核苷酸。則以該單鏈為模板合成出的不同長(zhǎng)度的子鏈最多有(　　) A．2種　　　　　　　　B．3種 C．4種

15、 D．5種 [解析]　 根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，單鏈模板鏈中A與胸腺嘧啶配對(duì)。單鏈模板鏈中含有4個(gè)“A”，其中每個(gè)“A”均可能與胸腺嘧啶雙脫氧核苷酸配對(duì)，當(dāng)單鏈模板上的“A”與胸腺嘧啶雙脫氧核苷酸配對(duì)會(huì)有4種不同長(zhǎng)度的子鏈；若單鏈模板鏈上的“A”只與脫氧核苷酸結(jié)合，形成1種子鏈，所以最多會(huì)產(chǎn)生5種子鏈。 [答案]　D [例3]　科學(xué)家以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，運(yùn)用同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心方法進(jìn)行了DNA復(fù)制方式的探索實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果見下表。 組別 1組 2組 3組 4組 培養(yǎng)液中 唯一氮源 14NH4Cl 15NH4Cl 14NH4Cl 14NH4Cl

16、繁殖代數(shù) 多代 多代 一代 兩代 培養(yǎng)產(chǎn)物 A B B的子Ⅰ代 B的子Ⅱ代 操作 提取DNA并離心 離心結(jié)果 僅為輕帶 (14N/14N) 僅為重帶 (15N/15N) 僅為中帶 (15N/14N) 1/2輕帶(14N/14N) 1/2中帶(15N/14N) 請(qǐng)分析并回答： (1)要得到DNA中的N全部被放射性標(biāo)記的大腸桿菌B，必須經(jīng)過________代培養(yǎng)，且培養(yǎng)液中的________是唯一氮源。 (2)綜合分析本實(shí)驗(yàn)的DNA離心結(jié)果，第________組結(jié)果對(duì)得到結(jié)論起到了關(guān)鍵作用，但需把它與第________組和第________組的結(jié)果進(jìn)行

17、比較，才能說明DNA分子的復(fù)制方式是________________。 (3)分析討論： ①若子Ⅰ代DNA的離心結(jié)果為“輕”和“重”兩條密度帶，則“重帶”DNA來自________，據(jù)此可判斷DNA分子的復(fù)制方式不是________復(fù)制。 ②若將子Ⅰ代DNA雙鏈分開后再離心，其結(jié)果________(選填“能”或“不能”)判斷DNA的復(fù)制方式。 ③若在同等條件下將子Ⅱ代繼續(xù)培養(yǎng)，子n代DNA離心的結(jié)果是：密度帶的數(shù)量和位置________，放射性強(qiáng)度發(fā)生變化的是________帶。 ④若某次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果中，子Ⅰ代DNA的“中帶”比以往實(shí)驗(yàn)結(jié)果的“中帶”略寬，可能的原因是新合成DNA單鏈中

18、的N尚有少部分為________。 [解析]　經(jīng)過一代培養(yǎng)后，只能是標(biāo)記DNA分子的一條單鏈，所以要想對(duì)所有的DNA分子全部標(biāo)記，要進(jìn)行多代培養(yǎng)；在探究DNA分子的復(fù)制方式為半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)中，“重帶”應(yīng)為兩個(gè)單鏈均被15N標(biāo)記，“輕帶”為兩個(gè)單鏈均被14N標(biāo)記，“中帶”為一個(gè)單鏈被14N標(biāo)記，另一個(gè)單鏈被15N標(biāo)記。 [答案]　(1)多　15N(15NH4Cl)　(2)3　1　2　半保留復(fù)制　(3)①B　半保留　②不能?、蹧]有變化　輕　④15N ———————————————[課堂歸納]———————————————— [網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建] 填充：①雙螺旋　?、诜聪蚱叫小?/p>

19、　?、劢惶孢B接 ④互補(bǔ)配對(duì)?、葸吔庑厪?fù)制?、薨氡Ａ魪?fù)制 ⑦解旋　　　⑧合成子鏈 [關(guān)鍵語句] 1．DNA分子由兩條脫氧核苷酸鏈構(gòu)成，兩鏈按反向平行方式盤旋成規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，其脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，堿基排在內(nèi)側(cè)。 2．DNA分子兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對(duì)，其中A一定與T配對(duì)，G一定與C配對(duì)，A與T之間形成2個(gè)氫鍵，G與C之間形成3個(gè)氫鍵。 3．組成DNA分子的堿基雖然只有4種，但堿基對(duì)的排列順序卻是千變?nèi)f化的，含n個(gè)堿基對(duì)的DNA分子，可形成4n種排列順序，這些排列順序即代表遺傳信息。 4．DNA分子堿基對(duì)排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子的多樣性，而

20、堿基對(duì)的特定的排列順序又構(gòu)成了每一個(gè)DNA分子的特異性。 5．DNA復(fù)制發(fā)生于細(xì)胞有絲分裂間期和減數(shù)分裂的間期。 6．DNA分子復(fù)制是半保留復(fù)制，DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供了精確的模板，通過堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保證了復(fù)制能精確地進(jìn)行。 7．DNA分子通過復(fù)制，使遺傳信息從親代傳給子代，從而確保了遺傳信息的連續(xù)性。 知識(shí)點(diǎn)一、DNA的結(jié)構(gòu)及相關(guān)計(jì)算 1．如圖為核苷酸鏈結(jié)構(gòu)圖，下列敘述不正確的是(　　) A．能構(gòu)成一個(gè)完整核苷酸的是圖中的a和b B．圖中每個(gè)五碳糖都只有1個(gè)堿基與之直接相連 C．各核苷酸之間是通過化學(xué)鍵③連接起來的 D．若該鏈為脫氧核苷酸鏈，從堿

21、基組成上看，缺少的堿基是T 解析：選A　核苷酸由1分子磷酸、1分子五碳糖和1分子堿基組成，即圖中的a，b中磷酸的連接位置不正確，A錯(cuò)誤；由題圖可知，每個(gè)五碳糖都只有1個(gè)堿基與之直接相連，B正確；核苷酸之間通過磷酸二酯鍵即圖中③相連形成核苷酸鏈，C正確；脫氧核苷酸根據(jù)堿基不同分為腺嘌呤脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸、胞嘧啶脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸，因此若該鏈為脫氧核苷酸鏈，從堿基組成上看，缺少的堿基是胸腺嘧啶T，D正確。 2．從某生物組織中提取DNA進(jìn)行分析，其四種堿基數(shù)的比例是鳥嘌呤和胞嘧啶之和占全部堿基數(shù)的46%，又知該DNA的一條鏈(H鏈)所含的堿基中28%是腺嘌呤，則與H鏈相對(duì)應(yīng)

22、的另一條鏈中腺嘌呤占該鏈全部堿基數(shù)的(　　) A．26%　　　　　　　　　　B．24% C．14% D．11% 解析：選A　由題中條件可知C＋G在整個(gè)DNA分子中占有的比例為46%，因?yàn)镃＋G在整個(gè)DNA分子中占有的比例等于它在DNA某一條鏈中占有的比例，則在H鏈上C＋G＝46%。又因?yàn)樵贖鏈上腺嘌呤占28%，則胸腺嘧啶(T)占的比例為26%，據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，H鏈上胸腺嘧啶等于其互補(bǔ)鏈中腺嘌呤的數(shù)目或比例，則另一條鏈中腺嘌呤占該鏈堿基數(shù)的26%。 知識(shí)點(diǎn)二、DNA的復(fù)制及相關(guān)計(jì)算 3．如圖為真核生物染色體上DNA分子復(fù)制過程示意圖，有關(guān)敘述錯(cuò)

23、誤的是(　　) A．圖中DNA分子復(fù)制是從多個(gè)起點(diǎn)同時(shí)開始的 B．圖中DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的 C．真核生物DNA分子復(fù)制過程需要解旋酶 D．真核生物的這種復(fù)制方式提高了復(fù)制速率 解析：選A　圖中DNA分子的復(fù)制是從多個(gè)起點(diǎn)開始的，但并不是同時(shí)開始的。圖中DNA分子的復(fù)制是邊解旋(需解旋酶)邊雙向復(fù)制的。 4．一個(gè)雙鏈均被32P標(biāo)記的DNA由5 000個(gè)堿基對(duì)組成，其中腺嘌呤占20%，將其置于只含31P的環(huán)境中復(fù)制3次。下列敘述不正確的是(　　) A．該DNA分子中含有氫鍵的數(shù)目為1.3×104個(gè) B．復(fù)制過程需要2.4×104個(gè)游離的胞嘧啶脫氧核苷酸 C．子代

24、DNA分子中含32P的單鏈與含31P的單鏈之比為1∶7 D．子代DNA分子中含32P與只含31P的分子數(shù)之比為1∶3 解析：選B　該DNA分子中A－T堿基對(duì)的數(shù)目為5 000×2×20%＝2 000個(gè)，G－C堿基對(duì)的數(shù)目為5 000－2 000＝3 000個(gè)，則該DNA分子中含有的氫鍵數(shù)目為2 000×2＋3 000×3＝1.3×104個(gè)；該復(fù)制過程需要的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為(23－1)×3 000＝21 000個(gè)；子代中含32P的單鏈與含31P的單鏈之比為2∶(23×2－2)＝1∶7；子代中含32P與只含31P的DNA分子數(shù)之比為2∶(23－2)＝1∶3。 5．據(jù)圖回答問題： (

25、1)該圖表示的生理過程是________，該過程主要發(fā)生在細(xì)胞的________(填部位名稱)。 (2)圖中的1、2、3、4、5分別表示____________________(填堿基名稱，用字母表示)。 (3)假如經(jīng)過科學(xué)家的測(cè)定，α鏈上的一段堿基序列(M)中的A∶T∶C∶G為2∶1∶1∶3，能不能說明科學(xué)家的測(cè)定是錯(cuò)誤的？______，原因是______________________________。 (4)如果以(3)中的α鏈的M為模板，復(fù)制出的β鏈的堿基比例應(yīng)該是________________。 解析：DNA是雙螺旋結(jié)構(gòu)，兩條脫氧核苷酸鏈之間的堿基遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，即A

26、與T、C與G配對(duì)，所以DNA分子中A＝T，G＝C。DNA復(fù)制是半保留復(fù)制，即以DNA的兩條母鏈為模板，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)，所以形成的DNA子鏈必定與DNA中的一條母鏈完全相同，新形成的兩個(gè)DNA分子，與親代DNA分子完全相同。 答案：(1)DNA復(fù)制　細(xì)胞核　(2)A、T、C、C、T (3)不能　在單鏈中不一定存在A＝T、G＝C (4)T∶A∶G∶C＝2∶1∶1∶3 (時(shí)間：25分鐘；滿分：50分) 一、選擇題(每小題2分，共20分) 1．下列關(guān)于沃森和克里克構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．沃森和克里克構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型是建立在D

27、NA分子以4種脫氧核苷酸(堿基為A、T、G、C)為單位連接而成的長(zhǎng)鏈的基礎(chǔ)上 B．威爾金斯和富蘭克林通過對(duì)DNA衍射圖譜的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu) C．沃森和克里克曾嘗試構(gòu)建了多種模型，但都不科學(xué) D．沃森和克里克最后受腺嘌呤(A)的量總是等于胸腺嘧啶(T)的量，鳥嘌呤(G)的量總是等于胞嘧啶(C)的量的啟發(fā)，構(gòu)建出了科學(xué)的模型 解析：選B　沃森和克里克最先提出了堿基在外側(cè)的雙螺旋和三螺旋結(jié)構(gòu)模型，后來又提出了堿基在內(nèi)側(cè)的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，并且同種堿基配對(duì)。最后提出了堿基互補(bǔ)配對(duì)的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。 2．下面關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述中，錯(cuò)誤的是(　　) A．每個(gè)雙鏈D

28、NA分子含有四種脫氧核苷酸 B．每個(gè)堿基分子上均連接著一個(gè)磷酸和一個(gè)脫氧核糖 C．每個(gè)DNA分子中堿基數(shù)＝磷酸數(shù)＝脫氧核糖數(shù) D．雙鏈DNA分子中的一段含有40個(gè)胞嘧啶，就一定會(huì)同時(shí)含有40個(gè)鳥嘌呤 解析：選B　脫氧核苷酸分子的連接方式應(yīng)為。在雙鏈的DNA分子內(nèi)部，堿基之間通過氫鍵連接形成堿基對(duì)，對(duì)一個(gè)堿基來說，一側(cè)連接著一個(gè)脫氧核糖，另一側(cè)通過氫鍵和另一個(gè)堿基相連。 3．在一個(gè)DNA分子中，腺嘌呤與胸腺嘧啶之和占全部堿基總數(shù)的42%，若其中一條鏈的胞嘧啶占該鏈堿基總數(shù)的24%，胸腺嘧啶占30%，則另一條鏈上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分別占該鏈堿基總數(shù)的(　　) A．21%,12%

29、 B．30%,24% C．34%,12% D．58%,30% 解析：選C　解這類題目，最好先畫出DNA分子的兩條鏈及堿基符號(hào)，并標(biāo)出已知堿基的含量，這樣比較直觀，更易找到解題方法。然后利用DNA分子的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，由整個(gè)DNA分子中A＋T＝42%，可得出A1＋T1即對(duì)應(yīng)單鏈堿基總數(shù)的百分比也為42%，則C1＋G1＝58%。由一條鏈中C1＝24%，C1＋G1＝58%，得出對(duì)應(yīng)另一條單鏈中C2＝34%，由一條鏈中A1＋T1＝42%，A1＝12%，得出對(duì)應(yīng)另一條單鏈T2＝12%。 4．(上海高考)在DNA分子模型搭建實(shí)驗(yàn)中，如

30、果用一種長(zhǎng)度的塑料片代表A和G，用另一長(zhǎng)度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA雙螺旋的整條模型(　　) A．粗細(xì)相同，因?yàn)猷堰虱h(huán)必定與嘧啶環(huán)互補(bǔ) B．粗細(xì)相同，因?yàn)猷堰虱h(huán)與嘧啶環(huán)的空間尺寸相似 C．粗細(xì)不同，因?yàn)猷堰虱h(huán)不一定與嘧啶環(huán)互補(bǔ) D．粗細(xì)不同，因?yàn)猷堰虱h(huán)與嘧啶環(huán)的空間尺寸不同 解析：選A　A和G都是嘌呤堿基，C和T都是嘧啶堿基，在DNA分子中，總是A＝T，G＝C，依題意，用一種長(zhǎng)度的塑料片代表A和G，用另一長(zhǎng)度的塑料片代表C和T，則DNA的粗細(xì)相同。 5．如圖為DNA分子結(jié)構(gòu)示意圖，相關(guān)敘述正確的是(　　) a．②和③相間排列，構(gòu)成了DNA分子的基本骨架 b

31、．④的名稱是胞嘧啶脫氧核苷酸 c．⑨是氫鍵，其形成遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 d．DNA分子中特定的脫氧核苷酸序列代表了遺傳信息 e．③占的比例越大，DNA分子越不穩(wěn)定 f．⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T A．bcdf　　　　　　　B．cdf C．a(chǎn)bcf D．bce 解析：選B　DNA分子是反向平行的雙螺旋結(jié)構(gòu)，①磷酸與②脫氧核糖交替排列在外側(cè)，構(gòu)成了DNA的基本骨架；④中的③②及②下方的磷酸基團(tuán)組成胞嘧啶脫氧核苷酸；堿基互補(bǔ)配對(duì)，配對(duì)堿基之間通過氫鍵相連； DNA分子中特定的脫氧核苷酸序列代表了遺傳信息；G與C之間形成3條氫鍵，G與C含量越多，DNA分子越

32、穩(wěn)定；根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T。 6．下列有關(guān)DNA復(fù)制的說法中，正確的是(　　) A．DNA復(fù)制時(shí)只有一條鏈可以作為模板 B．DNA復(fù)制所需要的原料是4種脫氧核苷酸 C．DNA復(fù)制的場(chǎng)所只有細(xì)胞核 D．DNA復(fù)制的時(shí)間只能是有絲分裂間期 解析：選B　DNA復(fù)制時(shí)， 兩條鏈都可以作為模板，真核生物DNA復(fù)制的場(chǎng)所可以是細(xì)胞核，也可以是線粒體和葉綠體，在細(xì)菌體內(nèi)還可以是擬核。DNA復(fù)制時(shí)需要的原料是4種脫氧核苷酸。 7．把培養(yǎng)在含輕氮(14N)環(huán)境中的一個(gè)細(xì)菌，轉(zhuǎn)移到含重氮(15N)環(huán)境中，培養(yǎng)相當(dāng)于繁殖一代的時(shí)間，然后全部放回原環(huán)境中培養(yǎng)相當(dāng)于連續(xù)繁殖

33、兩代的時(shí)間后，細(xì)菌DNA組成分析表明(　　) A．3/4輕氮型、1/4中間型 B．1/4輕氮型、3/4中間型 C．1/2輕氮型、1/2中間型 D．3/4重氮型、1/4中間型 解析：選A　輕氮(14N)環(huán)境中的一個(gè)細(xì)菌轉(zhuǎn)移到重氮(15N)環(huán)境中培養(yǎng)相當(dāng)于繁殖一代的時(shí)間后，DNA分子全為15N/14N，再返回輕氮(14N)環(huán)境中培養(yǎng)繁殖，產(chǎn)生8個(gè)DNA分子，3/4輕氮型、1/4中間型。 8.如圖表示DNA分子復(fù)制的片段，圖中a、b、c、d表示各條脫氧核苷酸鏈。一般地說，下列各項(xiàng)中正確的是(　　) A．a(chǎn)和c的堿基序列互補(bǔ) B．b和c的堿基序列相同 C．a(chǎn)鏈中(A＋T)/(G＋

34、C)的比值與b鏈中同項(xiàng)比值相同 D．a(chǎn)鏈中(A＋T)/(G＋C)的比值與d鏈中同項(xiàng)比值不同 解析：選C　a、d兩條母鏈堿基互補(bǔ)，a、b兩條鏈堿基互補(bǔ)，c、d兩條鏈堿基互補(bǔ)，可推出a和c堿基序列相同，b和c堿基序列互補(bǔ)；兩條互補(bǔ)鏈中的(A＋T)/(G＋C)相同。 9．(山東高考)某研究小組測(cè)定了多個(gè)不同雙鏈DNA分子的堿基組成，根據(jù)測(cè)定結(jié)果繪制了DNA分子的一條單鏈與其互補(bǔ)鏈、一條單鏈與其所在DNA分子中堿基數(shù)目比值的關(guān)系圖，下列正確的是(　　) 解析：選C　DNA分子中(A＋C)/(T＋G)應(yīng)始終等于1；一條單鏈中(A＋C)/(T＋G)與其互補(bǔ)鏈中(A＋C)/(T＋G)互為倒數(shù)，一

35、條單鏈中(A＋C)/(T＋G)＝0.5時(shí)，互補(bǔ)鏈中(A＋C)/(T＋G)＝2；一條單鏈中(A＋T)/(G＋C)與其互補(bǔ)鏈中(A＋T)/(G＋C)及DNA分子中(A＋T)/(G＋C)都相等。 10．某DNA分子中含有1 000個(gè)堿基對(duì)(被32P標(biāo)記)，其中有胸腺嘧啶400個(gè)。若將該DNA分子放在只含被31P標(biāo)記的脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中讓其復(fù)制兩次，其結(jié)果不可能是(　　) A．含32P的DNA分子占1/2 B．含31P的DNA分子占1/2 C．子代DNA分子相對(duì)分子質(zhì)量平均比原來減少1 500 D．共消耗鳥嘌呤脫氧核苷酸1 800個(gè) 解析：選B　該DNA分子在含31P的培養(yǎng)液中復(fù)制兩次，

36、可得到4個(gè)DNA分子，其中含31P的DNA分子占100%，含32P的DNA分子占2/4＝1/2。因?yàn)镈NA復(fù)制為半保留復(fù)制，親代DNA分子的兩條鏈只可能進(jìn)入兩個(gè)子代DNA分子中；4個(gè)DNA分子中有兩個(gè)DNA分子的每條鏈都只含有31P，還有兩個(gè)DNA分子都是一條鏈含31P，另一條鏈含32P。前兩個(gè)DNA 分子相對(duì)分子質(zhì)量比原DNA分子共減少了4 000，后兩個(gè)DNA分子比原DNA分子共減少了2 000，這樣4個(gè)DNA分子的相對(duì)分子質(zhì)量平均比原來減少了6 000/4＝1 500；在1 000個(gè)堿基對(duì)的DNA分子中，胸腺嘧啶400個(gè)，則含有鳥嘌呤個(gè)數(shù)(1 000×2－400×2)/2＝600(個(gè))，

37、復(fù)制兩次所消耗鳥嘌呤脫氧核苷酸數(shù)目為600×(22－1)＝1 800(個(gè))。 二、非選擇題(共30分) 11．(10分)如圖是DNA片段的結(jié)構(gòu)圖，請(qǐng)據(jù)圖回答問題。 (1)圖甲是DNA片段的________結(jié)構(gòu)，圖乙是DNA片段的________結(jié)構(gòu)。 (2)填出圖中部分結(jié)構(gòu)的名稱：[2]________________、[5]__________________。 (3)從圖中可以看出DNA分子中的兩條鏈?zhǔn)怯蒧_______和________交替連接的。 (4)連接堿基對(duì)的化學(xué)鍵是____________，堿基配對(duì)的方式如下：即________與________配對(duì)；___

38、_____與________配對(duì)。 (5)從圖甲可以看出組成DNA分子的兩條鏈的方向是________的，從圖乙可以看出組成DNA分子的兩條鏈相互纏繞成________的________結(jié)構(gòu)。 (6)含有200個(gè)堿基的某DNA片段中堿基間的氫鍵共有260個(gè)。請(qǐng)回答： ①該DNA片段中共有腺嘌呤________個(gè)，C和G共________對(duì)。 ②該DNA片段復(fù)制4次，共需原料胞嘧啶脫氧核苷酸________個(gè)。 ③在DNA分子穩(wěn)定性的比較中，________堿基對(duì)的比例高，DNA分子穩(wěn)定性高。 解析：(1)從圖中可以看出：甲表示的是DNA分子的平面結(jié)構(gòu)。而乙表示的是DNA分子的立體(

39、空間)結(jié)構(gòu)。(2)圖中2表示的是一條脫氧核苷酸鏈片段，而5表示的是腺嘌呤脫氧核苷酸。(3)從圖甲的平面結(jié)構(gòu)可以看出：DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)構(gòu)成了基本骨架。(4)DNA分子的兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對(duì)，且有一定規(guī)律：A與T配對(duì)，G與C配對(duì)。(5)根據(jù)圖甲可以判斷：組成DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械模粡膱D乙可以看出組成DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈相互纏繞成規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。(6)①堿基對(duì)G和C之間有三個(gè)氫鍵，而A和T間有兩個(gè)氫鍵，設(shè)該DNA片段堿基A有x個(gè)，堿基G有y個(gè)，則有以下關(guān)系：x＋y＝200×1/2＝100,2x＋3y＝260，解得A為40個(gè)，G和

40、C各為60個(gè)。②復(fù)制4次共需原料C為：(24－1)×60＝900個(gè)。③C和G之間的氫鍵多于A、T之間的氫鍵，因此C和G比例越高，DNA分子穩(wěn)定性越大。 答案：(1)平面　立體(或空間)　(2)一條脫氧核苷酸鏈片段　腺嘌呤脫氧核苷酸　(3)脫氧核糖　磷酸　(4)氫鍵　A(腺嘌呤)　T(胸腺嘧啶)　G(鳥嘌呤)　C(胞嘧啶)　(5)反向　規(guī)則　雙螺旋　(6)①40　60?、?00?、跜和G 12．(10分)DNA指紋技術(shù)正發(fā)揮著越來越重要的作用，目前在親子鑒定、偵察罪犯等方面是最為可靠的鑒定技術(shù)。 請(qǐng)思考回答下列有關(guān)DNA指紋技術(shù)的問題： (1)DNA親子鑒定中，DNA探針必不可少，DNA

41、探針實(shí)際是一種已知堿基順序的DNA片段。請(qǐng)問：DNA探針尋找基因所用的原理是：_______________________________。 (2)用DNA做親子鑒定時(shí)，小孩的條碼會(huì)一半與其生母相吻合，另一半與其生父相吻合，其原因是________________________________________________________。 (3)如圖為通過提取某小孩和其母親以及待測(cè)定的兩位男性的DNA，進(jìn)行DNA指紋鑒定，部分結(jié)果如圖所示。則該小孩的真正生物學(xué)父親是_________________________。 (4)現(xiàn)在已知除了一卵雙生胞胎外，每個(gè)人的DNA是獨(dú)一無二

42、的，就好像指紋一樣，這說明了：______________________________________________________________。 (5)為什么用DNA做親子鑒定，而不用RNA?________________________。 (6)為了確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，需要克隆出較多的DNA樣品，若一個(gè)只含31P的DNA分子用32P標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料連續(xù)復(fù)制3次后，含32P的單鏈占全部單鏈的________。 解析：DNA具有特異性，不同個(gè)體的DNA分子不同，因此可利用DNA分子雜交原理進(jìn)行親子鑒定。由于子代的同源染色體一條來自父方，一條來自母方，因此親子鑒定時(shí)，應(yīng)一半

43、與父親吻合，一半與母親吻合。人體所有細(xì)胞都來源于同一個(gè)受精卵，因此都含有相同的遺傳物質(zhì)。 答案：(1)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則　(2)孩子的每一對(duì)同源染色體一條來自父親，一條來自母親　(3)B　(4)DNA分子具有多樣性和特異性　(5)因?yàn)榛蛟贒NA上，而不在RNA上，且DAN具有特異性　(6)7/8 13．(10分)DNA復(fù)制方式可以通過設(shè)想來進(jìn)行預(yù)測(cè)，可能的情況是：全保留復(fù)制、半保留復(fù)制、分散復(fù)制。 (1)根據(jù)圖示對(duì)三種復(fù)制作出可能的假設(shè)： ①如果是全保留復(fù)制，則1個(gè)DNA分子形成2個(gè)DNA分子，其中一個(gè)是__________，而另一個(gè)是_______________________

44、________________________________________； ②如果是半保留復(fù)制，則新形成的兩個(gè)DNA分子各有____________________； ③如果是分散復(fù)制，則新形成的DNA分子中__________________________________。 (2)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證明DNA的復(fù)制方式。 實(shí)驗(yàn)步驟： ①在氮源為14N的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的大腸桿菌，其DNA分子均為14N－DNA(對(duì)照)。 ②在氮源為15N的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的大腸桿菌， 其DNA分子均為15N－DNA(親代)。 ③將親代含15N的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到14N培養(yǎng)基上，再連續(xù)繁殖兩代(Ⅰ和Ⅱ)，

45、用密度梯度離心方法分離。 (3)實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)： ①如果與對(duì)照(14N/14N)相比，子代Ⅰ能分離出兩條帶：________和________，則可以排除________，同時(shí)肯定是________________。 ②如果子代 Ⅰ 只有一條________，則可以排除________，但不能肯定是_______。 ③如果子代 Ⅰ只有一條中密度帶，再繼續(xù)做子代ⅡDNA密度鑒定，若子代Ⅱ可以分出____________和____________，則可以排除__________________，同時(shí)肯定__________。 ④如果子代Ⅱ不能分出________兩條密度帶，則排除________，同時(shí)肯定________。 (4)用圖例表示出最可能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 答案：(1)①親代的　新形成的?、谝粭l鏈來自親代DNA，另一條鏈?zhǔn)切滦纬傻摹、勖織l鏈中的一些片段是母鏈的，另一些片段是子鏈的　(3)①一條輕密度帶(14N/14N)　一條重密度帶(15N/15N)　半保留復(fù)制和分散復(fù)制　全保留復(fù)制?、谥忻芏葞?14N/15N)　全保留復(fù)制　半保留復(fù)制還是分散復(fù)制　③一條中密度帶(14N/15N)　一條輕密度帶(14N/14N)　分散復(fù)制　半保留復(fù)制?、苤小⑤p　半保留復(fù)制　分散復(fù)制　(4)最可能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(如圖所示)： 20