DNA分子的结构和DNA分子的复制

运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了 DNA复制方式
的探索实验，实验内容及结果见下表。
组别 培养液中唯 一氮源
繁殖代数
1组
14NH Cl 4
2组
15NH Cl 4
3组
14NH Cl 4
4组
14NH Cl 4
培养产物
操作
多代 A
多代 B
一代
两代
B的子Ⅰ代
B的子Ⅱ代
1/2轻带 (14N/14N) 1/2中 带(15N/14N)
⑩子代DNA
2．时间：细胞有丝分裂的 ⑪间期 和减数 ⑫第一次 分 裂前的间期。 3．场所：主要是 ⑬细胞核 。
4．过程
5．结果：形成两个与 DNA分子。 6．意义：将
⑳亲代DNA分子完全相同的子代
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。
7．特点：(1)
边解旋边复制；(2)
半保留复制 。
解析： 本题考查对核酸的生物合成相关基础知识的理解能 力。DNA复制需要消耗能量；在逆转录过程中，以RNA为模板 合成DNA；真核生物由于DNA主要存在于细胞核中，所以DNA 的复制和转录主要发生在细胞核中。真核细胞染色体 DNA的复
制发生在分裂间期。
答案：D
3 ． [2010· 北京高考， 30] 科学家以大肠杆菌为实验对象，
解旋酶作用于⑨氢键处。 每条链上相邻的脱氧核苷酸以磷酸二酯键相 连，限制酶、DNA连接酶和 DNA聚合酶均可作 用于磷酸二酯键。
先画出简图，根据碱基互补配对原则推知规律
规律1：在双链DNA分子中，互补碱基两两 相等，A＝T，C＝G，A＋G＝C＋T，即嘌 呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。
先画出简图，根据碱基互补配对原则推知规律
(4)若一个卵原细胞的一条染色体上的β-珠蛋白基因在复制
时一条脱氧核苷酸链中一个A替换成T，则由该卵原细胞产生的 卵细胞携带该突变基因的概率是________。
[解析]
(1)DNA复制方式是半保留复制。(2)复制过程中需
要 ATP 。需要的酶是解旋酶 ( 若是人工合成可以不要，但须加
热 )、 DNA 聚合酶、 DNA连接酶。 (3) 动物细胞中 DNA复制，主 要在细胞核和线粒体，植物还包括叶绿体。两个DNA随着姐妹 染色单体的分开而分离，所以两个子代 DNA分开是在着丝点分 裂的时候，也就是有丝分裂后期、减数第二次分裂后期。(4)一
磷酸二酯键，用
限制酶处理可切断，
用DNA连接酶处理可 连接，还可用DNA聚 合酶连接。
DNA分子结构模式图信息解读
(4)碱基之间的化 学键为氢键，可用 解旋酶断裂，也可 加热断裂，A与T之 间有2个氢键，G与 C之间有3个氢键， DNA分子中G与C碱 基占的比例越高， 分子稳定性越强。
DNA分子结构模式图信息解读
③若在同等条件下将子Ⅱ代继续培养，子 n 代 DNA 离心的
结果是：密度带的数量和位置是 ________，放射性强度发生变 化的是________带。
④若某次实验的结果中，子Ⅰ代DNA的“中带”比以往实
验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成的 DNA单链中的
N尚有少部分为________。 解析：本题主要考查 DNA分子复制的有关知识，意在考查 学生对同位素示踪技术与密度梯度离心方法的掌握情况。经过 一代培养后，只能是标记DNA分子的一条单链，所以要想对所
(5)每个脱氧核
糖连接着2个磷
酸，每条单链 上相邻碱基不
直接相连。
[2012·山东聊城模拟]如图为DNA分子结构示意图，对该图
的正确描述是(
D)
A．②和③相间排列，构 成了DNA分子的基本骨架 B．④的名称是胞嘧啶脱 氧核苷酸 C．当DNA复制时，⑨的 形成需要连接酶 D．DNA分子中特定的脱 氧核苷酸序列代表了遗 传信息
(2)脱氧核苷酸链数 ①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条
②含15N的脱氧核苷酸链数＝2条
③含14N的脱氧核苷酸链数＝(2n＋1－2)条
(3)消耗的脱氧核苷酸数 设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个， 则： ①经过 n 次复制，共需消耗游离的该种脱氧 核苷酸 m·(2n－1) 个。 ②在第 n 次复制时，共需消耗游离的该脱氧
[答案] C
DNA分子复制的综合考查 通过“DNA半保留复制的原理和相关计算”的考查，提升
“具备验证简单生物学事实，并能对实验现象和结果进行解释、
分析和处理”的能力。
[2012·江苏扬州]如图为真核细胞DNA复制过程模式图，请
根据图示过程，回答问题：
(1)由图示得知，1个DNA分子复制出乙、丙2个DNA分子， 其方式是________。 (2)DNA 解 旋 酶 能 使 双 链 DNA 解 开 ， 但 需 要 细 胞 提 供 ________。 (3)细胞中DNA复制的场所有________；在复制完成后，乙、 丙分开的时期为________。
核苷酸
m·2n－1 个。
1．基因与DNA的关系
(1)每个DNA分子含有许多个基因。
(2)基因是有 遗传效应的 DNA片段。 (3)DNA分子中存在着不是基因的片段。
2．DNA片段中的遗传信息 (1)遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中。
(2)DNA分子能够储存足够量的 遗传信息 。
(3)DNA分子的多样性源于 的多样性。 碱基排列顺序 (4)DNA分子的特异性源于每个DNA分子的碱基 的 特定的排列 顺序。
(3)分析讨论：
①若子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，
则“重带”DNA来自于________据此可判断DNA分子的复制方 式不是________复制。 ② 若 将 子 Ⅰ 代 DNA 双 链 分 开 后 再 离 心 ， 其 结 果 是 ________(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。
个卵原细胞分裂产生四个子细胞只有一个是卵细胞，所以只有
1/4。 [ 答案 ] 体和叶绿体 (1) 半保留复制 (2) 能量 (ATP) (3) 细胞核、线粒 (4)1/4
有丝分裂后期或减数第二次分裂后期
1. [2011·安徽高考， 5]甲、乙图示真核细胞内两种物质的 合成过程，下列叙述正确的是( )
程均需要解旋酶的参与，故 C 项错误；在一个细胞周期中，核
中DNA分子只复制一次，而转录可以进行多次，故D项正确。 答案：D
2. [2011· 海南， 25] 关于核酸生物合成的叙述，错误的是 ( ) A．DNA的复制需要消耗能量 B．RNA分子可作为DNA合成的模板 C．真核生物的大部分核酸在细胞核中合成 D．真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期
2 ：真核生物、原核生物、病毒的 DNA 复制 场所各是什么？ 提示：分别是细胞核、拟核、宿主细胞内。
1．复制的场所： 主要场所是细胞核，但在拟核、 线粒体、叶绿体、细胞质基质 ( 如质粒 ) 中也进行 DNA 复制。
2．外界条件对DNA复制的影响：在DNA复制的过
程中，需要酶的催化和 ATP 供能，凡是影响酶活性的
提取DNA并离心 仅为轻带 (14N/14N) 仅为重带 (15N/15N) 仅为中带 (15N/14N)
离心结果
请分析回答：
(1) 要得到 DNA 中的 N 全部被放射性标记的大肠杆菌 B ，必 须经过________代培养，且培养液中的________是唯一氮源。 (2)综合分析本实验的DNA离心结果，第________组结果对 得到的结论起到了关键作用，但需把它与第 ________ 组和第 ________组的结果进行比较，才能说明 DNA分子的复制方式是 ________。
A ．甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是
双链核酸分子 B．甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质基质中进行 C． DNA 分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要 解旋酶 D ．一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次， 乙可起始多次
解析：本题考查DNA的复制和转录，渗透对考生知识理解 能力和获取信息能力的考查。图甲表示DNA分子的复制过程， 图乙表示转录过程，乙的产物是单链的 mRNA 分子，故 A 项错 误；甲、乙过程主要在细胞核中进行，故 B 项错误；甲、乙过
既有双链DNA，又有RNA。
[2012·东北师大附中月考]检测某生物样品中碱基比例，其
嘌呤与嘧啶含量不等，则该生物样品不可能是(
A．大肠杆菌 C．T2噬菌体 B．流感病毒 D．人体细胞
)
[ 解析 ] 在双链 DNA 中嘌呤 (A ＋ G) ＝嘧啶 (C ＋ T) ，单链 RNA中嘌呤(A＋G)不一定等于嘧啶(C＋U)。对于大肠杆菌和人 体细胞来说，体内有DNA和RNA，总嘌呤(A＋G)不一定等于总 嘧啶(C＋U＋T)，流感病毒体内只有 RNA，单链中嘌呤 (A＋G) 不一定等于嘧啶(C＋U)。T2噬菌体只有DNA，嘌呤(A＋G)一定 等于嘧啶(C＋T)。
DNA分子的结构 DNA的复制
DNA分子的结构：
1．模型构建者：
①沃森和克里克
1 ： 同一生物不同细胞中， DNA 的结构和 DNA 分子数目相
同吗？ 提示：结构相同，细胞核中DNA数目相同，细胞质中DNA 数目不相同。
想一想 DNA初步水解和彻底水解的产物各是什么？ 提示： DNA 初步水解的产物是 4 种脱氧核苷酸，彻底水解 的产物有磷酸、脱氧核糖和碱基(A、T、G、C 4种)
规律2：DNA分子一条链中(A＋G)/(C＋T)的比值 等于互补链中(A＋G)/(C＋T)的比值的倒数，在整 个DNA分子中该比值等于1。
先画出简图，根据碱基互补配对原则推知规律
规律3：DNA分子一条链中(A＋T)/(C＋G)的比值 与其互补链的(A＋T)/(C＋G)比值相等。与整个
DNA分子中(A＋T)/(C＋G)比值亦相等。
DNA的结构特点：
（1）多样性
n个碱基对构成的DNA具有 4n 种碱基排列顺序
（2）稳定性 （3）特异性
DNA分子结构模式图信息解读
(1)每个DNA片段中，
游离的磷酸基团有2个。
(2)碱基、磷酸、 脱氧核糖之间的数量
关系为1∶1∶1
DNA分子结构模式图信息解读
（3）磷酸、脱氧核糖
之间的化学键为
先画出简图，根据碱基互补配对原则推知规律
规律4：在双链DNA分子中，互补的两碱基之 和(如A＋T或C＋G)占全部碱基的比例等于其任
何一条单链中这两种碱基之和占该单链中碱基
数的比例。
规律5：不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比 值不同，即(A＋T)/(C＋G) 的比值不同。该比值体现了不同生
6．DNA分子复制的有关计算 假设将 1 个全部被 15N 标记的 DNA 分子 ( 亲代 ) 转 移到含14N的培养基中培养n代，结果如下：
(1)DNA分子数
①子代DNA分子总数＝2n个
②含15N的DNA分子数＝2个
③含14N的DNA分子数＝2n个
④只含15N的DNA分子数＝0个
⑤只含14N的DNA分子数＝(2n－2)个
核酸种类的判断方法
1 ．若有核糖，一定为 RNA ；若有脱氧核糖，一定为 DNA 。
2．若含T，一定为DNA；若含U，一定为Rห้องสมุดไป่ตู้A。所以用放
射性同位素标记T或U，可探知DNA或RNA。若大量利用T，可 认为进行了 DNA的合成；若大量利用 U，可认为进行了 RNA的 合成。 3 ．若含 T ， A≠T 或嘌呤 ≠ 嘧啶，则为单链 DNA 。因为双链 DNA分子中A＝T，G＝C，嘌呤(A＋G)＝嘧啶(T＋C)。 4 ．若嘌呤 ≠ 嘧啶，肯定不是双链 DNA( 可能为单链 DNA ， 也可能为 RNA)。但若是细胞中所有核酸的嘌呤 ≠嘧啶，则可能
因素和影响细胞呼吸的因素，都会影响DNA的复制。
3．研究DNA复制的常用方法： 同位素标记法和离
心法，常标记 3H 、 15N 、 32P ，通过离心在试管中形成
不同位置的条带。
4．DNA复制的过程
5．DNA复制的准确性
(1) 一般情况下， DNA 能准确地进行复制，其 原因有：
①DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供 精确的模板。 ②DNA具有碱基互补配对的能力，能够使复制 准确无误地进行。 (2)特殊情况下，在外界因素和生物内部因素 的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引起基 因突变。
物DNA分子的特异性。
[2012· 西城区模拟 ] 某 DNA分子中 A＋ T占整个 DNA 分子碱
基总数的 44%，其中一条链 (a)上的 G 占该链碱基总数的 21%，
那么，对应的另一条互补链 (b)上的G占该链碱基总数的比例是 (
A)
A．35% C．28% B．29% D．21%
1．概念：以 ⑨亲代DNA 为模板合成 的过程。