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第四部分 遗传与进化
第26课时 DNA分子的结构和复制
一、考点内容全解
（一）本课时考点是什么？ 1.DNA分子的结构
(1)结构单元——脱氧核苷酸
[特别提示]①DNA组成元素为C、H、O、N、P ②相邻的棱苷酸以3′，5′–磷酸二酯键连接成长链 (2)DNA的空间结构——双螺旋结构
(二)DNA分子复制
(1)DNA复制的概念、时期和场所
①复制概念：以亲代DNA为模板合成相同子代DNA的过程 ②复制时期：有丝分裂间期，减数分裂第一次分裂前间期
③复制场所：细胞核(主要)，线粒体、叶绿体和细胞质(细胞质基因) (2)DNA复制的机理
①碱基互补配对原则 ②边解旋边复制 (3)DNA复制的条件 ①模板：亲代DNA的两条链 ②原料：4种脱氧核苷酸 ③能量：ATP
④酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶等 (4)DNA复制的特点
半保留复制：新合成的子代DNA分子中的两条链，一条是从母链“继承”的，另一条为新合成的。 (5)DNA复制的意义
①遗传信息的传递，使本种保持相对稳定和延续。
②由于复制差错而出现基因突变，从而为进化提供了原始选择材料。 （二）考点例析
[例1]大豆根尖细胞所含的核酸中，含有碱基A、G、C、T的核苷酸种类共有 ( )
A.8种 B.7种 C.5种 D.4种
[解析]大豆根爽细胞中舍有Ⅳ队和RNA。DNA的基本组成单位是分别含有碱基A、G、C、T的四种脱氧核苷酸；RNA的基本组成单位是分别含有A、G、C、U的四种核糖核苷酸。
[答案]B
[特别提示]核糖校苷酸与脱氧核苷酸的结构基本相同，但有两处差异：①五碳糖不同。核糖核酸的五碳糖为核糖；②具有尿嘧啶，而无胸腺嘧啶，其他三种碱基相同。由此可见核糖核苷酸和脱氧核苷酸各有4种。
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[同类变式]人、噬菌体、SARS病毒的核酸中各有多少种核苷酸 ( )
A.8、4、4 B.7、4、4 C.5、4、4 D.8、5、5
[解析]从二个方面进行分析：①核酸的种类。人为细胞形态的生命，具有DNA和RNA：噬菌体为DNA病毒，SARS为RNA病毒，只有RNA。②结合[例1]分析知每种核酸对应4种核苷酸。
[答案]A
[例2]遗传信息是指 ( )
A．有遗传效应的脱氧核苷酸序列 B．脱氧核苷酸 C．氨基酸序列 D．核苷酸
[解析]DNA分子具有特异性。不同物种DNA分子，核苷酸数目、排列顺序各不相同，其中，有遗传效应的脱氧核苷酸序列(基因)即代表不同的遗传信息，能指导合成特定功能的蛋白质。
[答案]A
[同类变式]对细胞中某些物质的组成进行分析，可以作为鉴别真核生物的不同个体是否为同一物种的辅助手段，一般不采用的物质是 ( )
A．蛋白质 B．DNA C．RNA D．核苷酸
[解析]本例是[例2]的拓展延伸。不同物种具有不同遗传信息→不同DNA→不同mRNA→不同蛋白质，三者都存在物种拍异性，而核苷酸并无物种特异性，因而不能作为鉴别物种个体的依据。
[答案lD
[例3]以下四个双链DNA分子中稳定性最差是 （ ）
A.G-C-T-A-A-A-C-C-…-T-T-A-C-G 其中A占25% B.G-C-T-A-A-C-C-…-T-T-A-C-G-A 其中T占30% C.G-C-A-A-C-C-…-T-T-A-C-G-T-A 其中G占25% D.T-A-A-A-C-C-…G-C--T-T-A-C-G 其中C占30% [解析]DNA分子中双链间以碱基对相连，即A＝T，G≡C，因而G≡C碱基对含量越高分子越稳定，反之越不稳定。A、B、C、D四个双链DNA分子G≡C碱基对含量依次为50%、40%、50%、30%，其中稳定性最差的是D。
[答案]D
[例3]含有P或P的磷酸，两者化学性质几乎相同，都可参与DNA分子的组成，但P比P质量大。现将某哺乳动物的细胞放在含有P磷酸的培养基中，连续培养数代后得到G0代细胞。然后将G0代细胞移至含有P磷酸的培养基中培养，经过第1、2次细胞分裂后分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2代细胞中提取出DNA．经密度梯度离心后得到结果如图。由于DNA分子质量不同，因此在离心管内的分布不同。若①②③分别表示轻、中、重三种DNA分子的位置，请回答：
(1) G0、G1、G2三代DNA离心后的试管分别是图中的：G0 ，G1 ，G2 (2) G2代在①、②、③三条带中DNA分子数的比例是
(3)图中①、②两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是： 条带① ，条带②
(4)上述实验结果证明DNA的复制方式是 。DNA的自我复制能使生物的 保持相对稳定。
[解析]首先应当理解轻、中、重三种DNA的含义：由两条链合P的脱氧核苷酸组成的是轻DNA；由一条链舍P的脱氧核组成的链与另一条含P的脱氧核苷酸组成的链形成的是中DNA；由两条含P的脱氧柱核酸组成的链形成的是重DNA。
根据DNA半保留复制的特点：G0代细胞中的DNA全部是轻DNA；G1代是以G0代细胞中的DNA为模板，以含P的脱氧核苷酸为原料形成的两个DNA分子，全部为中DNA；G2代是以G1代细胞DNA为模板，以含P的脱氧核苷酸为原料形成的4个DNA分子，其中有两个DNA分子，母链含P，子链含P为中DNA；另两个DAN分子，母链、子链全为P，是重DNA。 G2代以后除两个中DNA外，其他均为重DNA。
[答案](1)A；B；D； (2)0：1：1 (3)P P和P (4)半保留复制；遗传特性 [同类变式]在氮源为N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为N-DNA(对照)；在氮源为N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为N-DNA(亲代)。将亲代大肠杆菌转移到含N的培养基上，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用某种离心方法分离得到的结果如图所示。
请分析：
(1)由实验结果可推测第一代(Ⅰ)细菌DNA分子中一条链
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是 ，另一条链是
(2)将一代(Ⅰ)细菌转移到含N的培养基上繁殖一代，将所得到细菌的能出现在试管中的DNA用同样方法分离。请参照上图，将DNA分子可能出现在试管中的位置在图中标出。
[解析]本例以同位素N、N取代[例3]中的P、P，原理完全相同。第一代(Ⅰ)细菌DNA分子为杂种DNA分子(中DNA)；第二代(Ⅱ)细菌DNA分子中有1/2为中DNA，1/2为重DNA。
[答案](1)N母链，N新链 (2)如图所示
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二、能力提升技巧
1.碱基互补配对原则的计算规律
在遗传信息的传递和表达过程中，即DNA复制、转录、逆转录、翻译及RNA复制均遵循“碱基互补配对原则”，其基本点是A与T或U配对，G与C配对，所以配对的两个核酸分子中相应碱基数目关系是A＝T(或A＝U)和G≡C。
应注意数学中的“等量代换”的思想、比和比例性质的灵活运用，可以得出许多重要结论(建议大家不必记住这些“推论”)。
2.“半保留复制”规律的运用
[例4]某一个DNA分子含20％的A和T(总和)，那么由它转录成的信使RNA中G、C之和占该分子 ( ) A．40％ B．80％ C．60％ D．20％ [解析]可按以下步骤分析： （1）画出草图。（如右图）
（2）标上符合已知条件的特殊值。通常设为100个碱基对(双链)。 （3）等量代换。由于A＝T，即A1=T2，T1=A2，所以A1+T1 =T2＋A2=200×20％÷2=20，故G＋C=100－（A+U）=100－(A2＋T2)=100—20=80
[答案]B
[解题技巧]通过“绘图释义”建立几何模型有助于问题的解决。
[同类变式]一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占DNA分子碱基总数的24%，则该DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的 ( )
A.44% B.24% C.14% D.28% [解析](1)画出草图。（如右图） (2)依题意，列出等量关系：
A1?G1?40%→A=1．4G……①
G1A?G1而1?24%→A＋G=48……②
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联立①②得：A1 = 28
(3)依“等量代换”有：T2=Al=28，即胸腺嘧啶占该链碱基数目的28％ [答案]D
[解题技巧]进行碱基比例的计算时，往往要运用“方程思想”。
[同类变式二](上海高考题)分析一个DNA分子时，发现30%的脱氧核苷酸含有腺嘌呤，由此可知该分子一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的 ( )
A．20% B．30% C．40% D．70%
[解析]根据碱基互补配对原则，可知鸟嘌呤占DNA碱基总数为(1－30%×2)÷2=20%。一般情况下，DNA双链上都应有G分布，但也有一种极端情况，使G集中分布在一条链上(无C)，而另一条链上没有G(只有C)。所以该分子中一条链上鸟嘌呤最大值可占该链的40%。
[答案lC
[延伸技巧]本题可采用“不等式”法，但应能想象到“问题情景”，明白这一点，还可对本题作拓展和延伸，如可推知该分子中一条链上鸟嘌呤所占比例取值范围为0—40%。
[例5]将用N标记的一个DNA分子放在含有N的培养基中让其复制三次，则含有N的DNA分子占全部DNA分子的比例和占全部DNA单链的比例依次为 ( )
A．1/9，1/4 B．1/4，1/8 C．1/4，1/6 D．1/8，1/8
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