DNA分子結構與復制11

第頁DNA分子的構造、復制及基因是有遺傳效應的DNA片段一、DNA分子的構造1．DNA分子的化學組成(1)根本組成元素：C、H、O、N、P。(2)根本單位2．DNA分子的構造(1)主要特點①兩條脫氧核苷酸長鏈反向平行盤旋而成。②脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側，構成根本骨架；堿基排列在內側。③兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對，即：eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(A＝T或T＝A,G≡C或C≡G))遵循堿基互補配對原那么(2)空間構造：規(guī)那么的雙螺旋構造?！?〕要點分析①DNA分子中之間的數(shù)量比為1∶1∶1。②使堿基對中氫鍵翻開的方法有：用解旋酶斷裂，加熱斷裂。③除DNA末端的兩個脫氧核糖外，其余每個脫氧核糖連接著2個磷酸。每個DNA片段中，游離的磷酸基團有2個。④在DNA分子的一條單鏈中相鄰的堿基A與T通過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—〞相連接。⑤假設堿基對為n，那么氫鍵數(shù)為2n～3n；假設A有m個，那么氫鍵數(shù)為3n－m。⑥DNA初步水解產物是脫氧核苷酸，徹底水解產物是磷酸、脫氧核糖和含氮堿基。3．DNA分子的特性(1)相對穩(wěn)定性：DNA分子中磷酸和脫氧核糖交替連接的方式不變；兩條鏈間堿基互補配對的方式不變。(2)多樣性：不同的DNA分子中脫氧核苷酸的數(shù)目不同，排列順序多種多樣。假設某DNA分子中有n個堿基對，那么排列順序有4n種。(3)特異性：每種DNA分子都有區(qū)別于其他DNA的特定的堿基對排列順序，代表了特定的遺傳信息。4.DNA堿基互補配對原那么的有關計算規(guī)律1：互補的兩個堿基數(shù)量相等，即A＝T，C＝G。規(guī)律2：任意兩個不互補的堿基和占總堿基的50%。規(guī)律3：一條鏈中互補堿基的和等于另一條鏈中這兩種堿基的和。規(guī)律4：假設一條鏈中，eq\f(A1＋T1,A1＋T1＋C1＋G1)＝n，那么另一條鏈中eq\f(A2＋T2,A2＋T2＋C2＋G2)＝n，eq\f(A＋T1＋2,A＋T＋C＋G1＋2)＝n。規(guī)律5：假設一條鏈中eq\f(A1＋G1,T1＋C1)＝K，那么另一條鏈中eq\f(A2＋G2,T2＋C2)＝eq\f(1,K)，eq\f(A＋G1＋2,C＋T1＋2)＝1。提升訓練1．判斷以下有關DNA分子構造的表達：(1)DNA分子由4種脫氧核苷酸組成 (√)(2)DNA單鏈上相鄰堿基以氫鍵連接 (×)(3)堿基與磷酸基相連接 (×)(4)磷酸與脫氧核糖交替連接構成DNA鏈根本骨架 (√)(5)DNA分子中兩條脫氧核苷酸鏈之間的堿基一定是通過氫鍵連接的 (√)(6)雙鏈DNA分子中嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù) (√)(7)分子大小一樣、堿基含量一樣的核酸分子所攜帶的遺傳信息一定一樣 (×)(8)沃森和克里克研究DNA分子的構造時，運用了構建物理模型的方法 (√)(9)DNA分子中每個脫氧核糖上均連接著一個磷酸基和一個含氮堿基 (×)(10)嘌呤堿基與嘧啶堿基的結合保證了DNA分子空間構造的相對穩(wěn)定 (√)2．如圖為DNA分子構造示意圖，對該圖的正確的描述是(雙選)〔〕A．②和①相間排列，構成了DNA分子的根本骨架B．④的名稱是胞嘧啶脫氧核苷酸C．DNA聚合酶用于⑨的形成D．DNA分子中特定的脫氧核苷酸序列代表了遺傳信息答案AD3．20世紀50年代初，有人對多種生物DNA做了堿基定量分析，發(fā)現(xiàn)(A＋T)/(C＋G)的比值如下表。結合所學知識，你認為能得出的結論是 ()DNA來源大腸桿菌小麥鼠豬肝豬胸腺豬脾(A＋T)/(C＋G)A．豬的DNA構造比大腸桿菌的DNA構造更穩(wěn)定一些B．小麥和鼠的DNA所攜帶的遺傳信息一樣D．同一生物不同組織的DNA堿基組成一樣答案D4．在一個DNA分子中，堿基總數(shù)為a，A堿基數(shù)為b，那么以下有關數(shù)目正確的選項是()①脫氧核苷酸數(shù)＝脫氧核糖數(shù)＝磷酸數(shù)＝堿基數(shù)＝a②A＝T＝b③G＝C＝(a－2b)/2④A＋G＝C＋TA．僅①②正確 B．僅③④正確C．僅①②④正確 D．①②③④答案D二、DNA分子的復制〔一〕根本知識1．概念：以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。2．時間：有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期。3．條件eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(模板：解旋后兩條母鏈,原料：細胞中游離的4種脫氧核苷酸,能量：ATP,酶：解旋酶、DNA聚合酶等))4．過程：DNAeq\o(→,\s\up7(解旋酶))兩條母鏈eq\o(→,\s\up7(DNA聚合酶))形成子鏈→新DNA分子。5．方式：半保存復制。6．特點：邊解旋邊復制。7．意義：將遺傳信息從親代傳給了子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。〔二〕真核生物染色體上DNA分子復制過程：1.圖中DNA復制的場所是細胞核。2.圖中DNA分子復制是從多個起點開場的，但不同時開場，復制開場時間右邊最早。3.圖中DNA分子復制的特點有：邊解旋邊復制、多起點復制、雙向復制、半保存復制。4.圖中DNA復制需要的酶有解旋酶和DNA聚合酶。5.真核生物的這種復制方式的意義是：提高了復制速率?！踩矰NA復制的有關計算1.DNA復制為半保存復制，假設將親代DNA分子復制n代，其結果分析如下：(1)子代DNA分子數(shù)為2n個。①含有親代鏈的DNA分子數(shù)為2個。②不含親代鏈的DNA分子數(shù)為2n－2個。③含子代鏈的DNA有2n個。(2)子代脫氧核苷酸鏈數(shù)為2n＋1條。①親代脫氧核苷酸鏈數(shù)為2條。②新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)為2n＋1－2條。2.消耗的脫氧核苷酸數(shù)①假設一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，經過n次復制需要消耗該脫氧核苷酸數(shù)為m·(2n－1)個。②第n次復制所需該脫氧核苷酸數(shù)為m·2n－1個。提升訓練2．某雙鏈DNA分子中，G與C之和占全部堿基總數(shù)的34%，其一條鏈中的T與C分別占該鏈堿基總數(shù)的32%和18%，那么在它的互補鏈中，T和C分別占該鏈堿基總數(shù)的 ()A．34%和16% B．34%和18%C．16%和34% D．32%和18%答案A3．某DNA分子含m對堿基，其中腺嘌呤有A個。以下有關此DNA在連續(xù)復制時所需的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目的表達中，錯誤的選項是 ()A．在第一次復制時，需要(m－A)個B．在第二次復制時，需要2(m－A)個C．在第n次復制時，需要2n－1(m－A)個D．在n次復制過程中，總共需要2n(m－A)個答案D4．假設一個雙鏈均被32P標記的噬菌體DNA由5000個堿基對組成，其中腺嘌呤占全部堿基的20%。用這個噬菌體侵染只含31P的大腸桿菌，共釋放出100個子代噬菌體。以下表達正確的選項是()A．該過程至少需要3×105個鳥嘌呤脫氧核苷酸B．噬菌體增殖需要細菌提供模板、原料和酶等C．含32P與只含31P的子代噬菌體的比例為1∶49D．該DNA發(fā)生突變，其控制的性狀即發(fā)生改變答案C三、基因是有遺傳效應的DNA片段1．基因、DNA和染色體的關系：2．基因的根本功能包括：遺傳信息的傳遞；遺傳信息的表達。提升訓練：1．觀察下面圖一、圖二，答復相關內容：(1)據(jù)圖一分析得出①基因與染色體的關系是：基因在染色體上呈線性排列。②染色體由DNA和蛋白質構成，一個DNA上有許多個基因，構成基因的堿基數(shù)小于(填“大于〞或“小于〞或“等于〞)DNA分子的堿基總數(shù)。③基因的本質是有遺傳效應的DNA片段。遺傳信息蘊藏在4種堿基的排列順序之中。(2)將代表以下構造的字母填入圖二中的相應橫線上a．染色體b．DNAc．基因d．脫氧核苷酸2.科學研究發(fā)現(xiàn)，小鼠體內HMIGIC基因與肥胖直接相關。具有HMIGIC基因缺陷的實驗小鼠與作為對照的正常小鼠，吃同樣多的高脂肪食物，一段時間后，對照組小鼠變得十分肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的實驗小鼠體重仍然保持正常，說明 ()A．基因在DNA上 B．基因在染色體上C．基因具有遺傳效應D．DNA具有遺傳效應答案C3．如圖為果蠅某一條染色體上的幾個基因示意圖，從中得到的正確結論是 ()A．R基因中與脫氧核糖直接相連的一般是一個磷酸基和一個堿基B．R、S、N、O互為非等位基因C．果蠅的每個基因是由成百上千個核糖核苷酸組成的D．每個基因中有一個堿基對的替換，都會引起生物性狀的改變答案B四、知識回憶總結總結：提能訓練1．以下有關染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的說法，不正確的選項是 ()A．基因一定位于染色體上B．基因在染色體上呈線性排列C．四種脫氧核苷酸的數(shù)目和排列順序決定了基因的多樣性和特異性D．一條染色體上含有1個或2個DNA分子答案A2．以下關于DNA復制的表達，正確的選項是 ()A．DNA復制時，嚴格遵循A—U、C—G的堿基互補配對原那么B．DNA復制時，兩條脫氧核苷酸鏈均可作為模板C．DNA分子全部解旋后才開場進展DNA復制D．脫氧核苷酸必須在DNA酶的作用下才能連接形成子鏈答案B3．某DNA分子中含腺嘌呤200個，復制數(shù)次后，消耗了周圍環(huán)境中的腺嘌呤脫氧核苷酸3000個，該DNA復制了 ()A．三次 B．四次 C．五次 D．六次答案B4．有關真核細胞DNA分子的復制，以下表達正確的選項是 ()A．復制過程中先是全部解旋，再半保存復制B．復制過程中不需要消耗ATPC．DNA聚合酶催化兩個游離的脫氧核苷酸之間的連接D．復制后產生的兩個子代DNA分子共含有4個游離的磷酸基團答案D5．DNA熔解溫度(Tm)是使DNA雙螺旋構造解開一半時所需要的溫度，不同種類DNA的Tm值不同。如圖表示DNA分子中G＋C含量(占全部堿基的比例)與Tm的關系。以下有關表達，不正確的選項是 ()A．一般地說，DNA分子的Tm值與G＋C含量呈正相關B．Tm值一樣的DNA分子中G＋C的數(shù)量有可能不同C．維持DNA雙螺旋構造的主要化學鍵有磷酸二酯鍵和氫鍵D．DNA分子中G與C之間的氫鍵總數(shù)比A與T之間多答案D6．細菌在含15N的培養(yǎng)基中繁殖數(shù)代后，細菌DNA的含氮堿基皆含有15N，然后再將其移入含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，抽取親代及子代的DNA，離心別離，如圖①～⑤為可能的結果，以下表達錯誤的選項是()A．子一代DNA應為② B．子二代DNA應為①C．子三代DNA應為④ D．親代的DNA應為⑤答案C7．科學家用15N標記的NH4Cl培養(yǎng)液來培養(yǎng)大腸桿菌，讓大腸桿菌繁殖兩代，然后收集并提取DNA，再將提取的DNA進展密度梯度離心。離心后試管中DNA的位置是()A．全部位于下層 B．一半居中，一半位于上層C．全部居中 D．一半居中，一半位于下層答案D8．蠶豆根尖細胞在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷培養(yǎng)基中完成一個細胞周期，然后在不含放射性標記的培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至中期，其染色體的放射性標記分布情況是 ()A．每條染色體的兩條單體都被標記B．每條染色體中都只有一條單體被標記C．只有半數(shù)的染色體中一條單體被標記D．每條染色體的兩條單體都不被標記答案B9．雙脫氧核苷酸常用于DNA測序，其構造與脫氧核苷酸相似，能參與DNA的合成，且遵循堿基互補配對原那么。DNA合成時，在DNA聚合酶作用下，假設連接上的是雙脫氧核苷酸，子鏈延伸終止；假設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。那么以該單鏈為模板合成出的不同長度的子鏈最多有 ()A．2種 B．3種 C．4種 D．5種答案D解析根據(jù)題意，在合成子鏈時，胸腺嘧啶雙脫氧核苷酸和胸腺嘧啶脫氧核苷酸在與腺嘌呤脫氧核苷酸配對時存在競爭關系，當胸腺嘧啶雙脫氧核苷酸與腺嘌呤脫氧核苷酸配對時，子鏈延伸終止，不再繼續(xù)合成子鏈。因此，子鏈的合成可能會在堿基A的位點終止，所以會形成含有3個、5個、7個、9個和11個(只有胸腺嘧啶脫氧核苷酸與腺嘌呤脫氧核苷酸配對)共5種不同長度的子鏈。三、非選擇題10．以下圖是某DNA分子的局部構造示意圖，請據(jù)圖答復以下問題。(1)寫出圖中序號代表的構造的中文名稱：①____________，⑦____________，⑧______________，⑨______________。(2)圖中DNA片段中堿基對有________對，該DNA分子應有________個游離的磷酸基團。(3)從主鏈上看，兩條單鏈方向____________，從堿基關系看，兩條單鏈_______________。(4)如果將14N標記的細胞培養(yǎng)在15N標記的脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中，此圖所示的______________________(填圖中序號)中可測到15N。假設細胞在該培養(yǎng)液中分裂四次，該DNA分子也復制四次，那么得到的子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例為__________。(5)假設該DNA分子共有a個堿基，其中腺嘌呤有m個，那么該DNA分子復制4次，需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為______________個。答案(1)胞嘧啶脫氧核糖胸腺嘧啶脫氧核苷酸一條脫氧核苷酸鏈的片段(2)42(3)反向平行互補配對(4)①②③④⑥⑧⑨1∶8(5)15(a/2－m)11．科學家以大腸桿菌為實驗對象，運用同位素示蹤技術及密度梯度離心方法進展了DNA復制方式的探索實驗，實驗內容及結果見下表。組別1組2組3組4組培養(yǎng)液中唯一氮源14NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl14NH4Cl繁殖代數(shù)多代多代一代兩代培養(yǎng)產物ABB的子Ⅰ代B的子Ⅱ代操作提取DNA并離心離心結果僅為輕帶(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)請分析并答復：(1)要得到DNA中的N全部被放射性標記的大腸桿菌B，必須經過______代培養(yǎng)，且培養(yǎng)液中的______是唯一氮源。(2)綜合分析本實驗的DNA離心結果，第______組結果對得到結論起到了關鍵作用，但需把它與第_______組和第_______組的結果進展比擬，才能說明DNA分子的復制方式是________________________。(3)分析討論：①假設子Ⅰ代DNA的離心結果為“輕〞和“重〞兩條密度帶，那么“重帶〞DNA來自于________，據(jù)此可判斷DNA分子的復制方式不是________復制。②假設將子Ⅰ代DNA雙鏈分開后再離心，其結果________(選填“能〞或“不能〞)判斷DNA的復制方式。③假設在同等條件下將子Ⅱ代繼續(xù)培養(yǎng)，子n代DNA離心的結果是：密度帶的數(shù)量和位置________，放射性強度發(fā)生變化的是________帶。④假設某次實驗的結果中，子Ⅰ代DNA的“中帶〞比以往實驗結果的“中帶〞略寬，可能的原因是新合成DNA單鏈中的N尚有少局部為________。答案(1)多15NH4Cl(2)312半保存復制(3)①B半保存②不能③沒有變化輕④15N15．如圖為DNA復制的圖解，請據(jù)圖答復以下問題：(1)DNA復制發(fā)生在_____________________________