生物必修2第三章复习
第2节 DNA分子的结构
在通过实验证明了DNA是遗传物质后，人们更加迫切
的想知道：DNA分子是怎样储存遗传信息的？又是怎样
决定生物性状的？要回答这些问题，首先要弄清楚DNA
的结构。
Ⅰ：DNA双螺旋结构模型的构建：
1、构建者：
克里克和沃森
1953年克里克和沃森发现了DNA双螺旋模型， DNA双螺旋模型的提出标志着生物学进入了分子生物学阶段。
3、意 义：
2、过程：
是多位科学家结合多个不同的学科领域成果的共同结晶。
沃森、克里克和英国物理学家威尔金斯因发现生命的双螺旋而荣获1962年诺贝尔奖。
左一：威尔金斯 左三：克里克 左五：沃森
一、DNA分子结构的主要特点
（一）DNA分子结构
（1） 元素组成：

(2)基本单位：
一分子脱氧核糖
一分子含氮碱基
(A、T、G、C)
一分子磷酸
Ⅱ：DNA分子的结构：
C、H、O、N、P
脱氧核苷酸
（3）脱氧核苷酸长链
脱水缩合
(2)DNA的平面结构
1、每个DNA片断中，游离的磷酸基团有 个。
2、DNA的一条链上相邻的脱氧核苷酸通过 连接。
3、碱基之间的配对方式有 种, .
两 A与T配对，G与C配对
2
磷酸二酯键
4、配对的碱基之间以 相连，A与T之间形成 个氢键，G与C之间形成 个氢键。
氢键
两
三
6、关于氢键：
催化断裂所用的酶：
与DNA稳定性的关系：
5、关于磷酸二酯键：

形成过程要生成：
催化形成所用的酶：
催化断裂所用的酶：
DNA聚合酶、DNA连接酶
限制酶 DNA水解酶
解旋酶
氢键越多越稳定
水
(3)DNA的立体结构：规则的双螺旋结构

①由两条 脱氧核苷酸链组成。
②外侧为 与 交替连接构成DNA的基本骨架。
③内部 。
反向平行
脱氧核糖
磷酸
碱基在配对时要遵守碱基互补配对原则
碱基与碱基通过氢键连接形成碱基对
（二）．DNA分子的特点
(1)稳定性：
①DNA分子是由两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
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；碱基排列在内侧。
③两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，遵循碱基互补配对原则。
(2)多样性：碱基对排列顺序千变万化
碱基对的排列顺序或
脱氧核苷酸的排列顺序
遗传信息
代表
DNA分子的种类或碱基对的排列顺序
= 4n 种 n代表碱基对数
(3)特异性：每个 DNA分子都有特定的碱基排列顺序，代表了特定的遗传信息。
（三）DNA中碱基互补配对原则的有关计算：
解题时先画出简图，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。
规律2：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。(单双链转化公式)
A链B链
（A链）A1＋T1＝e%（B链）T2＋A2=e%
(双链) A＋T＝e%
规律3：DNA分子一条链中(A＋G)/(C＋T)的比值的倒数等于互补链中该种碱基的比值，在整个DNA分子中该比值等于1。(不配对的碱基之和比例在两条单链中互为倒数)
A链B链
(A链)(A1＋G1)/(T1＋C1)=e
(B链)(A2＋G2)/(T2＋C2)=1/e
(双链)(A＋G)/(T＋C)=1
规律4：DNA分子一条链中(A＋T)/(C＋G)的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。(配对的碱基之和的比值在两条单链和双链中比值都相等)
A链B链
(A链)(A1＋T1)/(G1＋C1)＝ (B链)(A2＋T2)/(G2＋C2)＝ (双链)(A＋T)/(G＋C)
不同的生物该比值不同体现了不同生物DNA分子的特异性。
1．从某生物组织中提取DNA进行分析，其四种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的46％，又知该DNA的一条链(H链)所含的碱基中28％是腺嘌呤，问与H链相对应的另一条链中腺嘌吟占该链全部碱基数的（ ）
A．26％ B．24％
C．14％ D．11％
A
第3节 DNA的复制
1 最早提出的DNA复制模型有三种；
一、对DNA复制的推测
1、全保留复制：新复制出
的分子直接形成，完全
没有旧的部分；
2、半保留复制：形成的分子
一半是新的，一半是旧的；
3、分散复制：新复制的分子
中新旧都有，但分配是随
机组合的；
沃森和克里克推测是半保留复制模型
亲代DNA
子代DNA
2 :DNA半保留复制的实验证据：
实验材料：
实验方法：
实验过程：
实验预测：
同位素标记法和密度梯度离心法
3H、15N、32P
假说-演绎法
大肠杆菌
用含15NHCl的培养基培养大肠杆菌，再把标记15N的大肠杆菌放在14N的培养基中培养，分代提取DNA，并离心记录其在试管中的位置。
离心后出现三条DNA带（一条带是15N/15N的DNA 其密度最大最靠近试管底部，一条是15N/14N的DNA其密度居中位置也居中，还一条是14N/14N 的DNA其密度最小离试管底部最远）
二、DNA半保留复制的实验证据（见教材）
实验结果：

实验结论：
与预期相同
DNA的复制方式为半保留复制
二、DNA分子的复制
1．概念：

2．复制时间：

3．复制场所：
4、复制方式：
5、复制特点：
DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的。
边解旋边复制、多个复制位点
真核细胞：主要在细胞核，线粒体和叶绿体中也有
原核细胞：拟核和细胞质中的质粒
半保留复制
6．复制条件
(1)模板：
(2)原料：
(3)能量：
(4)酶：
7．过程：

8．结果：
DNA分子解开的两条母链
四种游离的脱氧核苷酸
ATP
解旋酶、DNA聚合酶
形成两个完全相同的DNA分子
体外复制：适宜的温度、PH和引物
如：PCR技术
9．DNA复制能准确进行的原因：

10．复制意义：
1、独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；2、严格的碱基互补配对保证了复制准确的进行。
①DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的连续性。
②因复制差错而出现基因突变，可为生物进化提供原材料。
11、影响DNA复制的因素：
温度等影响细胞呼吸的因素都能影响DNA的复制
(1)一个DNA分子复制n代，生成的DNA分子数：

(4)一个DNA分子复制n代，第n代生成的DNA分子数：

(2)一个DNA分子复制n代，不含亲代链的子代DNA分子数：
三、 与DNA复制有关的计算
2n
2n－2。
(3) DNA双链中，含某碱基x个，复制n次，则需添加该碱基的脱氧核苷酸分子数
(2n－1)x
2n-1
1．具有100个碱基对的1个DNA分子区段，内含40个胸腺嘧啶，如果连续复制两次，则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸(　　)
A．60个 B．80个
C．120个 D．180个
答案：D
解析：根据碱基互补配对原则：A＝T，G＝C，得出：G＝1/2(2×100－2T)＝60个，则该DNA分子复制一次，每一个DNA分子各需要60个胞嘧啶脱氧核苷酸。所以题中所述的一个DNA分子经两次复制，共需(60＋2×60)个胞嘧啶脱氧核苷酸。
2 某一DNA分子中，A为200个，复制数次后消耗周围环境中含A的脱氧核苷酸3000个，该DNA分子已经复制了几次(　　)
A．4次　　　　B．3次　　　　
C．5次　　　　D．6次
答案：A
C
答案：B
D
5． DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基(设为P)变成了尿嘧啶。该DNA连续复制两次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为U－A、A－T、G－C、C－G。推测“P”可能是 ( )
A．胸腺嘧啶
B．腺嘌呤
C．胸腺嘧啶或腺嘌呤
D．胞嘧啶
D
第四节：基因是有遗传效应的DNA片段
资料1
大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4 700 000个碱基对，在DNA分子上分布着大约4 400个基因，每个基因的平均长度约为1 000个碱基对。
带有纤毛的大肠杆菌
一、证明基因与DNA关系的实例
大肠杆菌一个DNA上含有多个基因。说明基因是DNA分子上的一个片段。
资料2
生长在太平洋西北部的一种海蛰能发出绿色荧光，这是因为海蛰的DNA分子上有一段长度为5 170个碱基对的片段---绿色荧光蛋白基因。转基因实验表明，转入了海蛰的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能象海蛰一样发光。
推理 基因是特定的DNA片段，可切除，可拼接
基因有遗传的功能
资料3
人类基因组计划测定的是24条染色体（22条染色体+X+Y）上的DNA的碱基序列。其中，每条染色体上有一个DNA分子。这24个DNA分子大约有31.6亿个碱基对，其中，构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。
并不是随便一段DNA就称为基因。基因
是一段DNA，但是一段DNA不一定是基因
--ATGCATGCATCCATGCTAGCCATCCCTAAGGACAG---
--TACGTACGTAGGTACGATCGGTAGGGATTCCTGTC---
非基因片段
资料4
不少人认为，人和动物的胖瘦是由基因决定的。近来的科学研究发现，小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关。具有HMGIC基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组的小鼠变得十分肥胖，而具有HMGIC基因缺陷的实验鼠体重仍然保持正常。
没有HMGIC基因，就没有肥胖的表现，有HMGIC基因就有肥胖表现。说明基因能控制生物的性状。
－－具有遗传效应（基因的功能）
综合上述资料，基因的定义为：
概念：基因是有遗传效应的DNA片段
是生物遗传的功能和结构单位
二、遗传信息
遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序中；指基因的脱氧核苷酸(碱基对)的排列顺序。
因而：
基因是有遗传效应的DNA片段
是指DNA分子中有遗传效应的脱氧核苷酸序列
染色体
DNA
基因
脱氧核苷酸
染色体是DNA的主要载体
每个染色体上有一个或二个DNA分子
基因是有遗传效应的DNA片断
每个DNA分子
上有许多基因
基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息
每个基因由许多脱氧核苷酸组成
DNA是主要的
遗传物质
三、染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸之间的关系
分析下面的概念图，回答有关问题：
（1）图中B是 ，F是 ，G是 。

（2 ）1个A与C有两种比例关系： 和 。

（3 ）每个C含有 个D，每个D中可以由 个
E 组成。
蛋白质
含N碱基
脱氧核糖
1：1
1：2
很多
成百上千
（4 ）D 和A的位置关系： 。

（5 ）从分子水平看D和C的关系是 。

（6）C的基本组成单位是图中的 。

（7 ）在E构成的链中，与一分子G相连接的有 分子F和
分子H。

（8）遗传信息是D中 的排列顺序。
D位于A上
基因（D）是有遗传效
应的DNA（C）片断
E
1
2
E（脱氧核苷酸）
分析下面的概念图，回答有关问题：
二:DNA片段如何蕴藏遗传信息?

4种碱基的排列顺序蕴
藏着遗传信息.
三:DNA的特点:稳定性、多样性、特异性。
假如决定脸型的一个基因
只有17个碱基对组成，那
么这种排列有多少种可能？
417种。大约为172亿种。
基因中脱氧核苷酸的排列顺序就代表着遗传信息，
而基因中脱氧核苷酸的排列顺序又导致了控制不同性状
的基因之间的差别。归根到底，生物性状的遗传就
是基因通过四种脱氧核苷酸的序列来传递和
表达信息的。
基因和遗传信息的关系？
①从基因在染色体(染色质)上的关系看：基因在染色体上具有一定的位置，并且呈线性排列。基因与染色体的行为具有一致性。
基因与染色体(染色质)、DNA、性状、
遗传信息的关系？
小结：
②从基因与DNA的关系看：每个DNA分子上有许多基因，基因是有遗传效应的DNA片段(DAN片段不一定是基因) 。
③从基因与性状的关系看：基因是控制生物性状的结构和功能单位。
④从基因与遗传信息的关系看：基因的脱氧核苷酸的排列顺序包含着遗传信息。对于某个基因来说，其“顺序”是固定的，而不同的基因，其脱氧核苷酸的顺序又是各不相同的。
染色体是DNA的
主要载体
每个染色体上有一个DNA分子
基因是有遗传效应
的DNA片断
每个DNA分子
上有许多基因
基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息
每个基因由许多脱氧核苷酸组成
DNA是主要的
遗传物质
1．下列关于DNA、基因、染色体的叙述错误的是
A 基因是有遗传效应的DNA片段
B DNA是遗传信息的主要载体
C DNA分子在染色体上成念珠状排列
D DNA的相对稳定性决定染色体的相对稳定性

2．下列有关DNA与基因关系的叙述中，正确的是
A 基因是碱基对随机排列而成的DNA片段
B 一个DNA分子上有许多个基因
C DNA的碱基排列顺序就代表基因
D 组成不同的基因的碱基数量一定不同
C
B
巩固练习：
3．DNA分子结构多样性的原因是
A 碱基配对方式的多样性
B 磷酸和脱氧核糖排列顺序的多样性
C 螺旋方向的多样性
D 碱基对排列次序的多样性

4．DNA指纹技术也可以帮助人们确认亲子关系，
这是因为
A 每个人的指纹大多相同
B 每个人的指纹是不同的
C 不同的个体的相同的组织中的DNA指纹是相同的
D DNA技术是检测DNA上碱基种类
D
B
若已知DNA分子中碱基A数量为m，碱基总数为a，则DNA分子连续复制n代需要游离的碱基A 个，G 个。复制第n代所需的A 个。
(2n－1)m
(2n－1)(1/2－m/a)a
2（n-1）×m
例2　(2011·天津六校联考)将大肠杆菌置于含15N的培养基上培养。这样，后代大肠杆菌细胞中的DNA双链均被15N标记。然后将被15N标记的大肠杆菌作为亲代转到普通培养基中，繁殖两代。亲代、第一代、第二代大肠菌DNA的状况如图所示：
(1)第一代大肠杆菌DNA贮存的遗传信息与亲代大肠杆菌DNA贮存的遗传信息完全相同的原因是____ ____________________。

(2)如果将第二代大肠杆菌的DNA分子总量作为整体1，其中，带有15N的第二代大肠杆菌DNA分子约占总量的________%。
(3)如果将第二代大肠杆菌的DNA含量(DNA单链总量)作为整体1，其中第二代大肠杆菌的DNA中被15N标记的DNA含量(脱氧核苷酸单链)约占总量的________%。
以亲代15N标记的DNA分子为模板，通过碱基互补配对原则合成
50
25
4. (2010·北京高考)科学家以大肠杆菌为实验对象，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。
请分析并回答：
(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________是惟一氮源。
(2)综合分析本实验的DNA离心结果，第________组结果对得到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________。
(3)分析讨论：
①若子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两种密度带，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________(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。
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________，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DNA单链中的N尚有少部分为________。
解析：本题以图表为信息载体，综合考查微生物培养及DNA复制的有关知识。(1)DNA的复制方式是半保留复制，即子代DNA中总有一条链来自亲代DNA，复制的代数越多，含亲代DNA母链的DNA分子比例越低，因此，要想获得DNA被全部标记的大肠杆菌，必须经过多代培养(至少第二代中才出现)；由表可知，所供物质中惟一的氮源是15NH4Cl。(2)由于第一组是A完全含14N的DNA，第二组B是经多代培养后完全被15N标记的DNA，而第三组是第二组B经过一次复制形成的子代DNA，其离心结果显示，新合成的DNA全部为中带，即一条链含被标记的15N，一条链含为被标记的14N。
在得到结论时，必须是将第一组的A(全部轻带)与第二组的B(全部重带)进行比较，才能说明B的子一代的全部中带的获得方式是半保留复制。(3)①若子Ⅰ代出现两条带，分别是轻带和重带，则重带DNA只能来自B被15N标记的DNA，轻带只能来自新合成的DNA，因此，可推测DNA的复制方式不是一条链来自亲代DNA一条链新合成的半保留复制，而称为全保留；②若将子一代DNA双链分开，则离心结果也会出现轻带和重带两条带，但不能判断DNA的复制方式；③若将子Ⅱ代继续培养，则子n代离心，密度带仍为中带和轻带两条，仍是中带具有放射性，放射性强度发生变化的位置在轻带，放射性衰减；
④若实验结果中子Ⅰ代中带略宽，其最可能的原因是新合成的DNA单链中仍有部分被15N标记。
答案：(1)多 15NH4Cl (2)3 1 2 半保留复制 (3)①B 半保留 ②不能 ③没有变化 轻 ④15N
基因是有遗传效应的DNA片断
(1)基因是DNA上一个个特定的 ，一个DNA分子上有 个基因。

(2)基因与DNA结构一样，也是由四种 按一定顺序排列而成的，也是 结构。
一、基因概念的理解
1.从结构上看
片段
许多
脱氧核苷酸
双螺旋
回顾课本P55-56，资料1和3
DNA分子数目 基因数目
基因的碱基总数 DNA分子的碱基总数
<
<
思考：基因的基本骨架和内侧分别是什么？
基因与DNA分子一样具有 性
稳定
(3)每个基因的脱氧核苷酸数目及排序是 的。
特定
基因与DNA分子一样具有 性
特异
DNA探针（快速检测病原体 如：病毒 、大肠杆菌等）
DNA指纹技术（亲子鉴定、死者遗骸的鉴定、侦察罪犯等）
例：在人类染色体DNA不表达的碱基对中，有一部分是串联重复的短序列，它们在个体之间具有显著的差异性，这种短序列可用于（ ）
A 侦察罪犯 B 生产基因工程药物
C 基因治疗 D 遗传病的产前诊断
A
(4)基因中的 ，
代表遗传信息。基因中储存的遗传信息最多 种。
碱基对排列顺序(或脱氧核苷酸的排列顺序)
4n
基因与DNA分子一样具有 性
多样
DNA分子
生物
DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。
2．从功能上看 回顾课本P55-56，资料2和4
基因能控制生物的 ，即基因具有遗传效应。
性状
基因有复制、转录、翻译、重组和突变的功能。
巩固练习：课本P58基础题2、步步高P129题组二4、
分别是什么时期？
例、下列哪一项不是基因“遗传效应”的含义( )。
A．能控制一种生物性状的表现
B．能控制一种蛋白质的生物合成
C．能在蛋白质合成中决定一种氨基酸的位置
D．能转录一种信使RNA
C
二、基因、脱氧核苷酸、遗传信息、DNA、染色体、蛋白质、生物性状之间的关系
1．基因与脱氧核苷酸的关系
基因由成百上千的 组成。
是基因的基本单位。
脱氧核苷酸
脱氧核苷酸
2．基因与遗传信息的关系
基因中脱氧核苷酸（碱基对）的排列顺序代表 。
遗传信息
判断：DNA中所有的脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息。（ ）
错
3．基因与DNA的关系
基因是有遗传效应的 片断。
一个DNA上有许多个 。
DNA
基因
判断：任意一个DNA片断都有遗传效应。（ ）
错
4．基因与染色体的关系
基因在染色体上呈 排列。
染色体是基因的 。
线性排列
主要载体
小结：基因、脱氧核苷酸、DNA和染色体的关系
一或两
思考：1、基因都在染色体上吗？基因的载体还有哪些？

2、染色体上的基因遗传遵循遗传定律吗？细胞质中的基因遗传遵循遗传定律吗？
染色体上的基因都遵循孟德尔的遗传定律，
真核生物细胞质中的基因遵循细胞质遗传（母系遗传）。
例：对于真核生物细胞核中的染色体、DNA、基因三者之间关系的叙述中，错误的是（ ）
A 每条染色体