幻灯片 1第2讲 DNA分子的结构、DNA分子的复制、
基因是有遗传效应的DNA片段
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幻灯片 2
一、DNA的结构
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幻灯片 3----
幻灯片 4二、DNA分子的复制
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幻灯片 5----
幻灯片 6三、基因是有遗传效应的DNA片段
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幻灯片 7（教师资源·备选题库）
1.下列叙述中不正确的是（ ）
A.DNA分子结构的多样性取决于4种碱基配对方式的多样性
B.生物界的丰富多彩，起决定作用的是DNA的多样性
C.体现生物界多样性的是蛋白质的多样性
D.没有RNA的多样性，就没有蛋白质的多样性
解析：生物界多样性的直接原因是蛋白质多样性，是由DNA的多样性决定RNA的多样性，然后再决定蛋白质的多样性。但DNA结构的多样性取决于4种碱基对的排列顺序，而不是碱基配对方式。
答案：A
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幻灯片 82.（2013年济宁模拟）对于下列图解，说法不正确的是（ ）
A.在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T的连接是通过“脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖”
B.一个DNA分子可以转录成多种、多个信使RNA
C.该图中的产物须穿过0层生物膜与细胞质中的核糖体结合，完成遗传信息的表达
D.H5N1禽流感病毒在培养基上也可以完成该过程
解析：禽流感病毒没有独立代谢的能力，必须用活的宿主细胞培养。
答案：D
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幻灯片 93.（2013年南昌模拟）下图表示一个DNA分子的片段，有关叙述正确的是（ ）
A.若b2为合成信使RNA的模板链，则信使RNA的碱基序列与b1完全相同
B.若b2为合成信使RNA的模板链，则转运RNA的碱基序列与b1完全相同
C.b1、b2链中均有ATGC四种碱基，且b1中的A碱基量与b2中A碱基量相同
D.若以b2为DNA复制时的模板链，则新形成的子DNA链碱基序列与b1完全相同
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幻灯片 10
解析：信使RNA中含碱基U不含T，DNA中含碱基T不含U，所以以b2为模板链合成的RNA的碱基序列与b1不完全相同。由于A＝T，所以b1中的A碱基量与b2中的T碱基量相同。因此A、B、C选项均错。
答案：D
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幻灯片 114.下列关于DNA复制的叙述，正确的是（ ）
A.在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制
B.DNA通过一次复制后产生四个DNA分子
C.DNA双螺旋结构全部解链后，开始DNA的复制
D.单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链
解析：DNA通过一次复制后产生两个DNA分子；DNA的复制是边解旋边复制；单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链。
答案：A
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幻灯片 125.如图为大肠杆菌的DNA分子结构示意图（片段）。请据图回答问题：
（1）图中1表示 ，2表示 ，1、2、3结合在一起的结构叫__________________________________________________。其排列顺序中蕴藏着___________________________________________ _____________________________。
（2）图中3有 种，中文名字分别是 。
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幻灯片 13（3）含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。请回答：
①该DNA片段中共有腺嘌呤 个，C和G共 对。
②该片段复制4次，共需原料胞嘧啶脱氧核苷酸_______________ _____________________________________________________个。
③在DNA分子稳定性的比较中， 碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高。
（4）假定大肠杆菌只含14N的DNA的相对分子质量为a；只含15N的DNA的相对分子质量为b。现将只含15N的DNA培养到含14N的培养基中，子一代DNA的平均相对分子质量为 ，子二代DNA的平均相对分子质量为___________________________________________ _____________________________。
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幻灯片 14解析：（1）DNA、基因、脱氧核苷酸、碱基之间的关系可表示为
（2）图中3应为碱基，由于有3个氢键存在，因此应为C（胞嘧啶）或G（鸟嘌呤）。
（3）①A、T碱基对间的氢键个数为2个，G、C碱基对间的氢键数为3个，若200个碱基均由A、T构成应有200个氢键，多出来的60个氢键应是G、C碱基对的，因此共有腺嘌呤40个，C与G共60对。
②DNA分子的复制方式为半保留复制，即任一DNA分子都由一条母链和一条子链组成。含60个胞嘧啶的DNA复制4次，形成16个DNA分子，新增DNA分子15个，需胞嘧啶为60×15＝900。
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幻灯片 15答案：（1）磷酸 脱氧核糖 脱氧核苷酸 遗传信息
（2）2 鸟嘌呤、胞嘧啶
（3）①40 60 ②900 ③C和G
（4）（a＋b）/2 （3a＋b）/4
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幻灯片 16考点一 DNA分子的结构分析
1.DNA的分子组成
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幻灯片 172.结构形成
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幻灯片 18①为组成单位；②为脱氧核苷酸单链；③④为脱氧核苷酸双链；⑤为双螺旋结构。
由图分析，可以看出：
（1）每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。
（2）○之间的数量关系为1∶1∶1。
（3）○和之间的化学键为磷酸二酯键，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。
（4）和 之间的化学键为氢键，可用解旋酶使之断裂，也可加热使之断裂，A与T之间有两个氢键，G与C之间有3个氢键。
（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。
（6）若碱基对为n，则氢键数为2n～3n，若已知A有m个，则氢键数为3n－m。
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幻灯片 19
［特别提醒］
沃森和克里克发现的DNA双螺旋结构，可概括为“五种元素、四种碱基、三种物质、两条单链、一种结构”。即：
五种元素：C、H、O、N、P
四种碱基：A、T、G、C，相对应四种脱氧核苷酸
三种物质：磷酸、脱氧核糖、碱基
两条单链：两条反向平行的脱氧核苷酸链
一种结构：规则的双螺旋结构
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幻灯片 203.DNA分子的结构特性
（1）稳定性：DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变。
（2）多样性：DNA分子中碱基对排列顺序多种多样。
（3）特异性：每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。
4.由碱基种类及比例可分析判断核酸的种类
（1）若有U无T，则该核酸为RNA。
（2）若有T无U，且A＝T，G＝C，则该核酸一般为双链DNA。
（3）若有T无U，且A≠T，G≠C，则该核酸为单链DNA。
5.有关DNA碱基的计算
根据A＝T，G＝C，图示如下：
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幻灯片 21α链 —A—G—C—T—T—C—C—…m
β链 —T—C—G—A—A—G—G—…m
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幻灯片 22----
幻灯片 23
1.（2013年黄冈模拟）在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤占碱基总数的（ ）
A.24% B.22%
C.26% D.23%
答案：A
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幻灯片 24考点二 DNA的复制
1.有关DNA复制的几个问题
（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）中也可进行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，凡是影响酶活性的因素和影响细胞呼吸的因素，都会影响DNA的复制。
（3）DNA复制的准确性
①一般情况下，DNA能准确地进行复制。
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。
（4）DNA的半保留复制特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链（模板链）。
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幻灯片 25----
幻灯片 26
（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核苷酸m·2n－1个。
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幻灯片 27
2.（2013年江苏淮安调研）如图为细胞内某基因（15N标记）结构示意图，A占全部碱基的20%。下列说法错误的是（ ）
A.该基因中不可能含有S元素
B.该基因的碱基（C＋G）/（A＋T）为3∶2
C.限制性核酸内切酶作用于①部位，DNA解旋酶作用于②部位
D.将该基因置于14N培养液中复制3次后，含15N的脱氧核苷酸链占1/4
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幻灯片 28
解析：基因是有遗传效应的DNA片段，其组成元素有C、H、O、N、P，A正确；在双链DNA分子中，A＝T，T也占全部碱基的20%，由于A＋T＋G＋C＝100%、C＝G，得出C和G各占全部碱基的30%，所以该基因的碱基（C＋G）/（A＋T）为3∶2，B正确；限制性核酸内切酶作用于①部位的磷酸二酯键，DNA解旋酶作用于②部位的氢键，C正确；复制3次共产生8个DNA分子，16条脱氧核苷酸链，有两条母链含15N，所以含15N的脱氧核苷酸链占子代总脱氧核苷酸链的1/8，D错误。
答案：D
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幻灯片 29
探究DNA的复制方式
理论归纳：关于DNA复制方式的探究，充分体现了假说—演绎法，即在克里克假说的基础上，通过演绎推理，最终通过实验得以验证。
1.实验材料：大肠杆菌。
2.实验方法：放射性同位素标记技术和离心技术。
3.实验假设：DNA以半保留的方式复制。
4.实验过程：（见下图）
（1）大肠杆菌在含15N标记的NH4Cl培养基中繁殖几代，使DNA双链充分标记15N。
（2）将含15N的大肠杆菌转移到14N标记的普通培养基中培养。
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幻灯片 30（3）在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA（间隔的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间）。
（4）将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA位置。
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幻灯片 315.实验预期：离心后应出现3条DNA带。（见上图）
（1）重带（密度最大）：15N标记的亲代双链DNA（15N/15N）。
（2）中带（密度居中）：一条链为15N，另一条链为14N标记的子代双链DNA（15N/14N）。
（3）轻带（密度最小）：两条链都为14N标记的子代双链DNA（14N/14N）。
6.实验结果：与预期的相符。（见上图）
（1）立即取出提取DNA→离心→全部重带（15N/15N）。
（2）繁殖一代后取出提取DNA→离心→全部中带（14N/15N）。
（3）繁殖两代后取出提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。
7.实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。
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幻灯片 32
3.（2013年武汉模拟）科学家在研究DNA分子复制方式时进行了如下的实验研究（已知培养用的细菌大约每20 min分裂一次，实验结果见相关图示）：
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幻灯片 33（1）复制过程除需要模板DNA、脱氧核苷酸外，还需要 等（至少答两点）。
（2）为了证明DNA复制的方式为半保留复制，请设计实验三（用图示和相关文字补充在上图中），并画出结果C（同时含有14N和15N的DNA分子称为中链DNA）。
（3）该过程中，实验一、实验二起 作用。若用15N标记的DNA作为模板，用含14N标记的培养基培养，在坐标图中画出连续培养细菌60分钟过程中，15N标记DNA分子含量变化的曲线图。
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幻灯片 34解析：（1）DNA分子复制除了需要模板、原料外，还需要能量、酶和适宜的环境条件，如温度、pH等。
（2）实验一、二不能证明半保留复制的特点，用15N标记DNA的细菌在14N培养基中培养或用14N标记DNA的细菌在15N培养基中培养，然后提取细菌DNA离心，观察结果，如果复制1次结果只有中链DNA，则可以证明DNA复制方式为半保留复制。
（3）细菌大约每20分钟分裂1次，连续培养细菌60分钟过程中，可认为细菌连续分裂3次，DNA复制3次，不管复制几次产生多少个DNA分子，含最初两条母链的DNA只有两个，且含两条母链的DNA所占比例为2/2n。
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幻灯片 35答案：（1）能量、酶、适宜的温度和pH
（2）
（3）对照
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幻灯片 36类型一 DNA的结构
［例1］ （2013年长春统考）图为DNA分子结构示意图，对该图的描述正确的是（ ）
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幻灯片 37A.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
［听课记录］ ①和②相间排列，构成了DNA分子的基本骨架，A错误；④的结构并不是胞嘧啶脱氧核苷酸，①是属于上一个脱氧核苷酸的磷酸，由②和③及下面的磷酸才可以构成胞嘧啶脱氧核苷酸，B错误；DNA复制时，氢键的形成不需要连接酶，DNA片段的连接才需要DNA连接酶，C错误。
［答案］ D
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幻灯片 38----
幻灯片 39类型二 DNA复制的特点分析
［例2］ （2010年高考山东卷）蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是（ ）
A.每条染色体的两条单体都被标记
B.每条染色体中都只有一条单体被标记
C.只有半数的染色体中一条单体被标记
D.每条染色体的两条单体都不被标记
［听课记录］ 蚕豆的根尖细胞完成一个细胞周期后，根据DNA半保留复制的特点，形成的子细胞中染色体上的DNA都只有一条链具有放射性，另一条链不具有放射性，即每条染色体都具有放射性。
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幻灯片 40
当在不具有放射性标记的培养基中接着进行下一个细胞周期时，完成DNA复制后，有丝分裂前期以及中期每条染色体都含有两条染色单体，每条染色单体含有一个DNA分子，这两个DNA分子一个具有放射性，一个没有放射性，即细胞中每条染色体含有的两条染色单体（两个DNA分子）都是一条染色单体（一个DNA分子）被标记，另一条染色单体（另一个DNA分子）不被标记。
［答案］ B
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幻灯片 41----
幻灯片 42［例3］ （2013年福州模拟）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）DNA解旋酶能使双链DNA解开，但解旋过程需要细胞提供 。除了图中所示酶外，丙DNA分子的合成还需要 酶。
（2）细胞中DNA复制的场所为____________________________ _________________________________________；
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幻灯片 43在复制完成后，乙、丙分开的时期为_________________________ ____________________________________________。
（3）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 。
［听课记录］ （1）解旋中需要断开氢键，消耗ATP。要将DNA片段连接起来需要DNA连接酶。（2）DNA主要存在于细胞核中，此外线粒体、叶绿体中也存在少量DNA。乙与丙是复制后的两个DNA分子，位于两条姐妹染色单体上，随姐妹染色单体的分开而分开。（3）若DNA的一条链中A替换为T，复制后的同源染色体（四分体）上，只有一条染色单体上的DNA突变，这条染色单体进入卵细胞或3个极体的可能性各为1/4。
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幻灯片 44
［答案］ （1）能量（ATP） DNA连接
（2）细胞核、线粒体和叶绿体 有丝分裂后期、减数第二次分裂后期 （3）1/4
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幻灯片 45----
幻灯片 46本小节结束
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