专题19 DNA分子结构和复制与基因本质-高三毕业班生物常考点归纳与变式演练

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专题19  DNA分子结构和复制与基因本质专题导航 目录常考点01 DNA分子的结构常考点02 DNA复制及相关计算........................................................5常考点归纳常考点01 DNA分子的结构【典例1】下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是（　　）A．每个DNA分子都是以四种核糖核苷酸为基本单位连接而成的双链结构 B．DNA的两条链是反向平行的，一条链方向是3'→5'，另一条链是5'→3' C．DNA分子中A﹣T碱基对的比例越大，热稳定性越高 D．在不同DNA的双链结构中，的碱基比例是不同的【分析】DNA的双螺旋结构：①DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。②DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基在内侧。③两条链上的碱基通过氢键连接起来，形成碱基对且遵循碱基互补配对原则。【解答】解：A、每个DNA分子都是以四种脱氧核苷酸为基本单位连接而成的，一般为双链结构，A错误；B、DNA的两条链是反向平行的，一条链方向是3'→5'，另一条链是5'→3'，B正确；C、A﹣T之间2个氢键，G﹣C之间3个氢键，DNA分子中G﹣C碱基对的比率越大，热稳定性越高，C错误；D、在不同DNA的双链结构中，的碱基比例是1，D错误。故选：B。【点评】本题考查DNA分子结构的主要特点，考生对于DNA分子中碱基互补配对原则的理解和应用是解题的关键。【典例2】关于如图DNA分子片段的说法中，正确的是（　　）A．解旋酶和RNA聚合酶可作用于①③处 B．虚线圈出的“G”是鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸 C．该DNA的特异性表现在碱基种类和的比例上 D．把此DNA放在含15N的培养液中复制两代，子代中含15N的DNA占【分析】分析题图：图示表示DNA分子片段，部位①②为磷酸二酯键，是限制酶、DNA聚合酶和DNA连接酶的作用部位；部位③为氢键，是解旋酶的作用部位。【解答】解：A、部位①为磷酸二酯键，是限制酶、DNA聚合酶和DNA连接酶的作用部位，解旋酶只作用于③氢键，A错误；B、图示为DNA片段，因此“G”是鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸，B正确；C、所有DNA分子都含有A、C、G、T四种碱基，且在双链DNA分子中，互补碱基两两相等，即A＝T，C＝G，则＝1，因此所有双链DNA的碱基种类和的比例相同，DNA的特异性应该表现在的比例上，C错误；D、把此DNA放在含15N的培养液中复制两代得到4个DNA分子，根据DNA的半保留复制特点，其中有一个DNA分子的一条链含有14N，另一条链含有15N，其他3个DNA分子只含15N，因此子代DNA分子均含15N，D错误。故选：B。【点评】本题结合DNA分子片段结构图，考查DNA复制、DNA分子结构特点和碱基互补配对原则的应用，要求考生理解DNA半保留复制特点，结合题图进行准确的计算；能熟记DNA分子结构特点，掌握碱基互补配对原则的应用，并进行简单的计算。【技巧点拨】1.结构层次2．平面结构与空间结构(1)DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链，按反向平行(指一条链的起点为磷酸，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)两条链上的碱基通过氢键形成碱基对。3．DNA分子的结构特点(1)稳定性(2)多样性：DNA分子中碱基对排列顺序多种多样。(3)特异性：每种生物的DNA分子都有特定的碱基顺序，储存有特定的遗传信息。(4)双链DNA分子中碱基的计算：①嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A＋G＝T＋C。②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%。简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。③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：＝m，则：＝＝m，互补链上＝。简记为：“DNA两互补链中，不配对两碱基之和的比值乘积为1。”【特别提醒】　(1)每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。(2)磷酸与五碳糖之间的化学键为磷酸二酯键，用限制性核酸内切酶处理可切断，用DNA连接酶处理可连接。碱基对之间的化学键为氢键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂。【变式演练1】如图为DNA分子结构示意图，对该图的描述错误的是（　　）A．⑥表示的含氮碱基是鸟嘌呤 B．两条链上的碱基通过⑨连接成对 C．④的名称是胞嘧啶脱氧核糖核苷酸 D．①和②交替连接构成DNA分子的基本骨架【分析】题图分析：图示为DNA分子结构示意图，其中①是磷酸；②是脱氧核糖；③是含氮碱基；④是一分子磷酸+一分子脱氧核糖+一分子胞嘧啶，但不是胞嘧啶脱氧核苷酸；⑤、⑥、⑦、⑧都表示含氮碱基（⑤是腺嘌呤、⑥是鸟嘌呤、⑦是胞嘧啶、⑧是胸腺嘧啶）；⑨是氢键。【解答】解：A、⑥与C配对，表示鸟嘌呤，A正确；B、两条链上的碱基通过⑨氢键连接成对，B正确；C、④中的脱氧核糖、磷酸和胞嘧啶不位于同一个脱氧核苷酸上，C错误；D、①磷酸和②脱氧核糖交替连接构成DNA分子的基本骨架，D正确。故选：C。【点评】本题结合图解，考查DNA分子结构的主要特点，要求考生识记DNA分子结构的主要特点，能正确分析题图，难度不大。【变式演练2】“DNA指纹技术”在刑事侦破、亲子鉴定等方面能发挥重要作用，这是因为DNA具有（　　）A．特异性 B．稳定性 C．可变性 D．连续性【分析】DNA分子的稳定性，主要表现在DNA分子具有独特的双螺旋结构；DNA分子的多样性主要表现为构成DNA分子的四种脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序；特异性主要表现为每个DNA分子都有特定的碱基序列。【解答】解：每个DNA分子的碱基具有特定的排列顺序，构成了DNA分子的特异性，使得每个人的DNA都不完全相同，可以像指纹一样用来识别身份。故选：A。【点评】本题考查DNA分子的特异性，意在考查考生的识记能力和理解所学知识要点，把握知识间内在联系，形成知识网络结构的能力；能运用所学知识，准确判断问题的能力，属于考纲识记和理解层次的考查。【变式演练3】关于DNA分子的多样性和特异性，下列说法错误的是（　　）A．碱基排序的千变万化，构成了DNA分子的多样性 B．碱基的特定排列顺序，构成了DNA分子的特异性 C．具有n个碱基对的DNA具有4n种碱基对排列顺序 D．人的β﹣珠蛋白的基因有1700个碱基对，排列方式有41700种【分析】DNA分子的多样性和特异性：（1）DNA分子的多样性主要表现为构成DNA分子的四种脱氧核苷酸的排列顺序。（2）DNA分子的特异性主要表现为每个DNA分子都有特定的碱基序列。【解答】解：A、碱基排序的千变万化，构成了DNA分子的多样性，A正确；B、碱基的特定排列顺序，构成了DNA分子的特异性，B正确；C、具有n个碱基对的DNA具有4n种碱基对排列顺序，C正确；D、人的β﹣珠蛋白的基因有1700个碱基对，但是这是一个具体的DNA，他的碱基排序就只有一种，D错误。故选：D。【点评】本题考查DNA分子的多样性和特异性，意在考查学生的识记能力和判断能力，难度不大。常考点02 DNA复制及相关计算【典例3】下列关于真核细胞DNA复制的说法，正确的是（　　）A．新的子链由4种核糖核苷酸聚合而成 B．DNA复制时，ATP的作用是降低反应活化能 C．DNA分子在解旋酶的作用下，先完成解旋后再进行复制 D．DNA复制过程中若出现错误，生物出现的新性状可能适应环境也可能不适应环境【分析】DNA复制：1、概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。2、时期：有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。3、场所：主要是细胞核。4、过程：（1）解旋；（2）子链合成；（3）子代DNA分子的形成两条母链分别与各自决定的子链组成两个完全相同的DNA分子。5、特点：（1）边解旋边复制；（2）复制方式：半保留复制。6、条件：模板（亲代DNA分子的两条链）、原料（4种游离的脱氧核苷酸）、能量（ATP）、酶（解旋酶、DNA聚合酶）。【解答】解：A、DNA复制形成新的子链由4种脱糖核苷酸聚合而成，A错误；B、DNA复制时，酶的作用是降低反应所需的活化能，B错误；C、DNA分子在解旋酶和DNA聚合酶的作用下，边解旋边复制，C错误；D、DNA复制过程中若出现错误，生物出现的新性状由环境进行选择，可能适应环境也可能不适应环境，D正确。故选：D。【点评】本题考查了DNA复制的有关知识，要求考生能够识记DNA复制的时间、场所、特点等方面的知识；明确DNA分子解旋后导致其结构稳定性降低，有可能发生基因突变。【典例4】DNA两条链可依据链末端游离的3'碳原子和5'碳原子进行区别。DNA聚合酶只能使4种不同的脱氧核苷酸链接在多核苷酸链游离的3'碳原子的羟基上。如图为人体细胞中DNA的部分复制过程，下列相关叙述正确的是（　　）A．DNA两条链通过磷酸二酯键连接，复制时两条链均作为模板 B．DNA复制的方向是按5'→3'进行的，此过程需要消耗能量 C．据图判断在DNA聚合酶作用下DNA的两条子链进行连续复制 D．由图中信息可知，DNA复制的特点是多起点复制【分析】DNA复制：1、概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。2、时期：有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。3、场所：主要是细胞核。4、过程：（1）解旋；（2）子链合成；（3）子代DNA分子的形成两条母链分别与各自决定的子链组成两个完全相同的DNA分子。5、特点：（1）边解旋边复制；（2）复制方式：半保留复制。6、条件：模板（亲代DNA分子的两条链）、原料（4种游离的脱氧核苷酸）、能量（ATP）、酶（解旋酶、DNA聚合酶）。【解答】解：A、DNA两条链通过氢键连接，复制时两条链均作为模板，A错误；B、由于DNA聚合酶只能使4种不同的脱氧核苷酸链接在多核苷酸链游离的3'碳原子的羟基上，所以DNA复制时，子链延伸的方向为5'→3'，此过程需要消耗能量，B正确；C、据图判断在DNA聚合酶作用下DNA的两条子链并不都是进行连续复制，C错误；D、由图中信息无法判断DNA复制具有多起点复制的特点，D错误。故选：B。【点评】本题考查DNA分子的复制，要求考生识记DNA分子复制的场所、条件、过程、产物等基础知识，明确DNA的复制方式为半保留复制，能结合所学的知识准确判断各选项，属于考查识记层次的考查．【技巧点拨】1.DNA复制的相关问题整合分析2．DNA分子复制中相关计算的规律方法DNA分子复制为半保留复制，若将一个被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代，其结果分析如下：(1)子代DNA分子数：2n个。①无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个。②含14N的有2n个，只含14N的有(2n－2)个，做题时应看准是“含”还是“只含”。(2)子代DNA分子的总链数：2n×2＝2n＋1条。①无论复制多少次，含15N的链始终是2条。做题时应看准是“DNA分子数”还是“链数”。②含14N的链数是(2n＋1－2)条。(3)消耗的脱氧核苷酸数：①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸为m×(2n－1)个。②若进行第n次复制，则需消耗该脱氧核苷酸数为m×2n－1个。【变式演练4】图1为果蝇DNA的电镜照片，图中的泡状结构叫做DNA复制泡（DNA上正在复制的部分）；图2为图1中一个复制泡的模式图。下列说法错误的是（　　）A．DNA的复制为边解旋边复制，多起点双向复制 B．DNA的复制需要模板、原料、能量和酶等基本条件 C．—个DNA分子上出现多个复制泡可提高DNA复制的效率 D．图2中酶甲为解旋酶，酶乙为DNA聚合酶或RNA聚合酶【分析】1、DNA分子复制的过程：①解旋：在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开。②合成子链：以解开的每一条母链为模板，以游离的四种脱氧核苷酸为原料，遵循碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的子链。③形成子代DNA：每条子链与其对应的母链盘旋成双螺旋结构。从而形成2个与亲代DNA完全相同的子代DNA分子。2、DNA分子的复制方式是半保留复制。【解答】解：A、DNA的复制为边解旋边复制，从图中可以看出复制是多起点双向复制，A正确；B、DNA的复制需要模板、原料、能量和酶等基本条件，B正确；C、一个DNA分子上出现多个复制泡实现多起点复制，可提高DNA复制的效率，C正确；D、图2中酶甲为解旋酶，酶乙为DNA聚合酶，D错误。故选：D。【点评】本题考查了DNA分子的复制，意在考查考生分析题图，根据已有知识准确作答的能力，难度适中。【变式演练5】如图表示经15N标记过的某基因片段，其中①表示氢键，②表示化学键，③、④表示物质。将其放入含14N的培养液中复制3次，下列叙述正确的是（　　）A．物质③、④都含有15N B．A和T之和在每条链中所占比例相等 C．①、②的形成都需要DNA聚合酶的催化 D．复制完成后，含有14N的DNA分子占【分析】题图分析：图示为某基因的部分结构，其中①为氢键，②为磷酸二酯键，③表示含氮碱基，④表示磷酸。【解答】解：A、图中物质③为含氮碱基，其中含15N，物质④为磷酸基团，其中不含15N，A错误；B、在双链DNA分子中，A与T互补配对，所以A和T之和在每条链中所占比例相等，B正确；C、DNA聚合酶能催化②处化学键的形成，但不能催化①处化学键的形成，C错误；D、复制完成后，含有14N的DNA分子占100%，D错误。故选：B。【点评】本题结合图解，考查DNA分子结构的主要特点，要求考生识记DNA分子结构的主要特点，能正确分析题图，再结合所学的知识准确判断各选项。【变式演练6】某DNA分子含有500对碱基，其中一条链上的碱基C和G占该链碱基总数的40%。该DNA分子用15N标记后，在含14N的培养基中连缉复制3次下列叙述正确的是（　　）A．含有15N的子代DNA分子占全部DNA分子总数的 B．子代DNA分子含14N的脱氧核苷酸链共有12条 C．第3次复制时共消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸800个 D．每个子代DNA分子的碱基对中都含有1300个氢键【分析】1、碱基互补配对原则的规律：（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。（2）DNA分子的一条单链中（A+T）与（G+C）的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。（3）DNA分子一条链中（A+G）与（T+C）的比值与互补链中的该种碱基的比值互为倒数，在整个双链中该比值为1。（4）双链DNA分子中，A＝（A1+A2）÷2，其他碱基同理。2、DNA分子的复制方式为半保留复制，n次复制后形成的DNA分子数为2n，需要的某种游离的核苷酸为a×（2n﹣1）。【解答】解：A、用15N标记该DNA分子，在含14N的培养基中连续复制3次，形成23＝8个DNA分子，由于DNA复制方式是半保留复制，因此有15N标记的DNA分子有2个，占全部DNA分子总数的，A错误；B、一个DNA分子有两条链，在含14N的培养基中连续复制3次，形成8个DNA分子，共有16条链，其中含15N的脱氧核苷酸链仍只有2条，含14N的脱氧核苷酸链共有14条，B错误；C、某DNA分子含有500对碱基，其中一条链上的碱基C和G占该链碱基总数的40%，则DNA中C+G＝500×2×40%＝400，G＝C＝400÷2＝200，根据DNA分子半保留复制特点可知，该DNA分子第3次复制时共消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸200×23﹣1＝800个，C正确；D、某DNA分子含有500对碱基，其中一条链上的碱基C和G占该链碱基总数的40%，则DNA中C+G＝500×2×40%＝400，G＝C＝400÷2＝200，A＝T＝（1000﹣400）÷2＝300。A与T之间的氢键数为2个，G与C之间的氢键数为3个，故每个DNA分子含有氢键数为300×2+200×3＝1200个，D错误。故选：C。【点评】本题考查碱基互补配对原则、DNA分子的复制，要求考生识记碱基互补配对原则及其应用；识记DNA分子的复制方式，掌握其中的相关计算，能运用其延伸规律进行答题。