DNAA分子的结构和复制

实验结果、结论的预测与分析
理论指导 有些实验的结果可以直接用肉眼观察出来，而很多 实验是化学反应类型，肉眼观察不到，应该考虑加入指 示剂，借助颜色变化或仪器辅助观察。实验结果可采用 文字、表格、坐标曲线等方式描述。
1．实验结果的预测
实验结果是由实验变量而引起的变化，而实验结论是根
据实验结果作出的一种推论。一个正确的实验设计应达
实验对象呈现的特殊颜色、气味、形态、生理等方面的变 化，因此实验结果应是对实验现象的直接陈述。而实验结 论是在实验结果的基础上，根据已有知识的合理迁移，通 过推理和判断，得出的关于生命现象最本质的认识。如 “鉴定葡萄糖是可溶性还原糖”的实验中，葡萄糖与斐林 试剂共热后出现砖红色沉淀，这是实验结果，
“葡萄糖是可溶性还原糖”则是实验结论。
2n×2＝2n＋1。故复制n次后，含亲代DNA链的DNA分子数
占子代DNA分子总数的比例为 即( )，子代DNA分
子所含的亲代DNA链占子代DNA中脱氧核苷酸链的比例
为＝
(3)复制所需的脱氧核苷酸数＝a×(2n－1)，其中的a为所求的 脱氧核苷酸在原来DNA(即作模板的亲代DNA)分子中的数 量，n为复制次数。
腺嘌呤(A)„„„„腺嘌呤脱氧核苷酸 鸟嘌呤(G)„„„„鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶(C)„„„„胞嘧啶脱氧核苷酸
胸腺嘧啶(T)„„„胸腺嘧啶脱氧核苷酸
(3)DNA分子的组成层次
(4)平面结构——两条脱氧核苷酸长链反向平行
(5)DNA双螺旋结构 ①DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链，按反向平行(指一
命题设计
某校一个生物活动小组要进行研究性学习， 对生物学史上的经典实验进行验证。这个小组借助某大 学的实验设备，对有关DNA复制的方式进行探索，有人 认为DNA是全保留复制，也有人认为DNA是半保留复制。
1.碱基互补配对原则及相关推论
(1)原则：A—T，G—C，图示为：
(2)推论
①腺嘌呤与胸腺嘧啶相等，鸟嘌呤与胞嘧啶相等，即 A＝T，G＝C。 ②嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A＋G＝T＋C。 ③在双链DNA分子中，互补碱基之和所占比例在任意
一条链及整个DNA分子中都相等。
设在双链DNA分子中的一条链上A1＋T1＝n%，因为 A1＝T2，A2＝T1，则：A1＋T1＝A2＋T2＝n%。 所以A＋T＝A1＋A2＋T1＋T2＝ ＝n%。 可简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。
[例3] 下列关于基因、遗传信息的描述，错误的是(
)
A．基因在染色体上呈线性排列，染色体是基因的主要载体
B．遗传信息可以通过DNA复制传递给后代 C．互为等位基因的两个基因肯定具有相同的碱基数量 D．遗传信息是指DNA分子的脱氧核甘酸的排列顺序
[课堂笔记] 选 C
基因是具有遗传效应的DNA片段，是控
在2011年的高考中，DNA分子的结构与复制在单
瞻望 科卷中必定会涉及，在命题角度上，可结合基因 考向 突变、基因工程等内容综合考查。
命题设计
关于下图DNA分子片段的说法正确的是( )
A．限制性内切酶可作用于③处 B．该片段中某碱基被替换后将导致其指导合成的蛋白质结 构改变 C．该DNA的特异性表现在碱基种类和(A＋G)/(C＋T)的比例上 D．把此DNA放在含15N的培养液中复制2代，子代中含14N的
一、DNA分子的结构
1．DNA双螺旋结构特点 (1)两条链 反向平行 盘旋成双螺旋结构。 (2) 脱氧核糖 和磷酸 交替连接，排列在外侧，构成基本骨 架； 碱基 排列在内侧。 (3)两条链上的碱基通过 氢键 连接成碱基对。
2．碱基互补配对原则
A(腺嘌呤)一定与 T(胸腺嘧啶) 配对；G(鸟嘌呤)一定与
B．含有14N的DNA分子占7/8
C．复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个 D．复制结果共产生16个DNA分子
解析：由于DNA的复制是半保留复制，经过四次复制形成
16个DNA分子，有2个DNA分子中一条链含有15N，另一条链 含有14N，其余14个DNA分子两条链全部含有14N，该DNA分 子中含有胞嘧啶60个，由此计算出含有鸟嘌呤60个，腺嘌呤
3．DNA分子特性
(1)多样性：主要取决于 碱基排列顺序的 多样性。
(2) 特异性：是由DNA分子中特定的碱基排列顺序决定的。
(3)稳定性：主要取决于DNA分子的 双螺旋 结构。
1.DNA分子的组成和结构 (1)基本元素组成：C、H、O、N、P五种元素。 (2)基本组成单位——4种脱氧核苷酸。
m－a；复制2次，共需要(m－a)(22－1)＝3(m－a)，故第二 次复制需要3(m－a)－(m－a)＝2(m－a)；则第n次复制需要 (m－a)(2n－1)－(m－a)(2n－1－1)＝2n－1(m－a)。n次复制共 形成2nDNA分子，增加(2n－1)个DNA分子，所以n次复制共 需(2n－1)(m－a)。
解旋 →合成+互补子链→形成 子代DNA分子 ① 边解旋边复制 ② 半保留 复制
1个DNA分子→2个 子代DNA分子 确保了亲子代之间 遗传信息的连续性
三、基因是有遗传效应的DNA片段
1．基因与DNA的关系
(1)一个DNA分子上有 许多 个基因。构成基因的碱基数小于DNA
分子的碱基总数。 (2)基因是 有遗传效应 的DNA片段。 2．遗传信息与DNA的关系 遗传信息蕴藏在DNA分子的 碱基排列顺序 之中。
到实验目的，即得出的结论就是实验目的。特别注意弄 清实验的目的是“验证”还是“探究”。
如果是“验证型的”实验，如“验证„„”、“证明„„”
都可预测到与实验目的一致的结果。联系实验目的得出结
论。结论是合理的、科学的、肯定的。不少结论是在实验 要验证的内容中寻找。(此时一般只有一个结果和相应的结 论，且结论与实验目的相对应)。 若是“探究型的”实验，如“探究„„”预测的实验结果 不唯一，大多有三种可能：“变量促进结果；变量抑制结 果；变量与结果无关”，或“全肯定；全否定；一肯定一
C(胞嘧啶) 配对。
二、DNA分子的复制
概念 以亲代DNA 为模板合成 子代DNA 分子的过程
时间 场所 有丝分裂 的间期和 减数第一次分裂 间期 细胞核 (主要) 模板：DNA的两条链
条件
原料：游离的4种 脱氧核苷酸 ATP 能量： 酶： 解旋酶 、DNA聚合酶等
原则
过程 特点 结果 意义
碱基互补配对原则
生物多样性。
(1)配对的碱基，A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3 个氢键，C—G对占比例越大，DNA结构越稳定。 (2)每条脱氧核苷酸链上都只有一个游离的磷酸基，因此 DNA分子中含有2个游离的磷酸基。
[例1] 如图为DNA分子的结构示意图，对该图的正确描述
是
(
)
A．②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架
条链的起点为磷酸，另一条链的起点为脱氧核糖)方式盘
绕成双螺旋结构。 ②基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接而成。 ③中间的碱基严格按碱基互补配对原则(A与T配对，G与 C配对)形成碱基对。 ④DNA分子中，脱氧核苷酸数∶脱氧核糖数∶磷酸数∶ 含氮碱基数＝1∶1∶1∶1。
2．DNA分子的多样性与特异性 (1)多样性：碱基对(或脱氧核苷酸对)排列顺序的千变万化， 构成了DNA的多样性。 (2)特异性：每个DNA分子的碱基对的排列顺序是特定的。 (3)与生物多样性的关系：DNA多样性 蛋白质多样性
制生物性状的结构和功能单位。基因在染色体上呈线性排
列，染色体是基因的主要载体。等位基因是通过基因突变 产生的，所以互为等位基因的两个基因不一定具有相同的 碱基数量。
从近几年新课标地区生物试题看，考查点主要集中 在以下几个方面： 1.DNA分子的结构及其特点。如2009年广东卷第24 题考查了DNA分子的结构。 回顾 考情 2.DNA分子的复制过程及特点。如2009年江苏卷第 12题以物理模型为背景考查了DNA复制的特点； 2008年江苏卷第9题与DNA复制和基因突变结合 起来考查碱基互补配对原则。
③基因中脱氧核苷酸(碱基对)的排列顺序代表遗传信息。
(2)从功能上看 基因具有遗传效应，即基因能控制生物的性状，基因是 控制生物性状的基本单位，特定的基因决定特定的性状。
2．染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系
3．基因、染色体、蛋白质、性状的关系
对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体； 线粒体和叶绿体也是基因的载体。
④双链DNA分子中，非互补碱基之和所占比例在两条互补 链中互为倒数。 设双链DNA分子中，一条链上： 则： ＝m，∴互补链上 ＝ m，
简记为：“DNA两互补链中，不配对两碱基和的比值乘积
为1。”
2．DNA复制的有关计算 (1)DNA不论复制多少次，产生的子代DNA分子中含母链的 DNA分子数总是2个，含母链也总是2条。 (2)复制n代产生的子代DNA分子数为2n，产生的DNA单链为
④是氢键，在DNA复制时，当DNA聚合酶把脱氧核苷酸
连接在一起后，碱基之间的氢键不需要酶的催化作用就
可以形成。根据碱基互补配对原则，DNA分子中⑤⑥⑦
⑧依次代表A、G、C、T。
本题容易错选B，原因是误认为图中的①②③恰好是 构成胞嘧啶脱氧核苷酸的三种组成成分，若错选B，则说 明对脱氧核苷酸的基本结构还不够熟悉。磷酸、脱氧核 糖、碱基三种组成成分构成脱氧核苷酸是一种“肩位连 接”，如题中图所示，试题中左侧的脱氧核苷酸是常见 的“正位”连接方式，而右侧的脱氧核苷酸则是一种 “倒位”连接方式。
和胸腺嘧啶各有40个，复制四次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数 量为40×(24－1)＝600个，选项中A、C、D正确，B错误。
答案：B
1.对基因本质的理解 (1)从结构上看 ①基因是DNA上一个个特定的片段，一个DNA分子上有许 多个基因。 ②基因与DNA结构一样，也是由四种脱氧核苷酸按一定顺 序排列而成的，也是双螺旋结构。
否定”等。
2．观察变量的确定
因变量与观察变量有时是不同的，对于因变量不能直接
观察的，应该通过相应手段转换，将因变量间接展现出 来，便于观察。如细胞分裂中染色体可以通过染色、借 助显微镜观察，呼吸强度可通过测定密闭装置中气压变 化来表现等。
3．实验结论的归纳提炼
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实验结果是实验所得到的直观现象，如测得的有关数据，
B．①②③构成胞嘧啶脱氧核苷酸
C．当DNA复制时，DNA连接酶催化④的形成
D．DNA分子中⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T
[课堂笔记] 选 D 结构图中①②③分别表示磷酸、脱氧 核糖、碱基。磷酸和脱氧核糖的相间排列构成了DNA分 子的基本骨架，图中①②③不是同一个脱氧核苷酸分子 的成分，其中磷酸是上面一个脱氧核苷酸的组成成分。
DNA占1/4
【解题指导】
选 D 限制性内切核酸酶能识别双链DNA分
子中特定的核苷酸序列并切割特定的核苷酸之间的磷酸二酯 键，图示③处不是限制性内切酶的作用位点；所有DNA分子 都具有相同的碱基种类，不具有分子的特异性，且 在
所有双链DNA分子中均为1。DNA复制两代后，得到4个子二 代DNA分子，均含有15N，但含14N的DNA分子只有1个，占 1/4。基因突变不一定导致蛋白质结构改变。
[课堂笔记] 选 D DNA分子复制过程中，设需要某种脱氧 核苷酸的数目为X个，可通过公式X＝N(2n－1)，其中N是模 板DNA分子中某种碱基的数目，n为DNA分子复制的次数。 解答本题时，首先把模板中胞嘧啶脱氧核苷酸数目求出，
即(2m－2a)/2＝m－a，则复制一次，需要(m－a)(21－1)＝
[例2] 某DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有a个。下列有
关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述
中，错误的是 A．在第一次复制时，需要(m－a)个 B．在第二次复制时，需要2(m－a)个 C．在第n次复制时，需要2n－1(m－a)个 D．在n次复制过程中，总共需要2n(m－a)个 ( )
已知DNA分子中碱基数，求复制n次与第n次复制所需 某碱基的数目：某DNA分子中含某碱基a个，复制n次，则
共需加入含该碱基的脱氧核苷酸及互补配对的碱基为a×
(2n-1)个，但第n次复制时所需含该碱基的脱氧核苷酸及互 补配对的碱基为：a×(2n-1)-a×(2n-1-1)=a×2n-1
(2010· 南京质检)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子， 其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在14N的培养基中连续复制 四次。其结果不可能是 A．含有15N的DNA分子占1/8 ( )