人教版高中生物素材：DNA的分子结构、碱基数量及有关DNA复制的计算规律.docx

1、先说分子结构，对于 DNA 分子结构，老师主张按照“5、4、3、2、1:”的规则记忆，具体解释如下：5：物种元素 C、H、O、N、P；4：四种碱基 A、T、G、C；3：一分子脱氧核糖核苷酸由一分子含氮碱基、一分子磷酸以及一分子脱 氧核糖组成；2：一个 DNA 分子含有两条反向平行的单链组成；1：一个 DNA 分子是一个双螺旋结构。老师再说 DNA 分子在复制时候的碱基数量关系： 碱基配对原则：两条链之间的碱基配对时，A 与 T 配对、C 与 G 配对。双链 DNA 分子中，A=T，C=G(指数目)，A%=T%，C%=G%，可据此得出：、A+G=T+C：即嘌呤碱基数与嘧啶碱基数相等;、A+C(G

2、)=T+G(C)：即任意两不互补碱基的数目相等;、A%+C%=T%+G%=A%+G%=T%+C%=50%：即任意两不互补碱基含量之 和相等，占碱基总数的 50%; 、 (A1+T1)/(C1+G1)=(A2+T2)/(C2+G2)=(A+T)/(C+G)=A/C=T/G ： 即双链 DNA 及其任一条链的(A+T)/(C+G)为一定值; 、 (A1+C1)/(T1+G1)=(T2+G2)/(A2+C2)=1/(A2+C2)/(T2+G2) ： DNA 分 子 两 条 链 中 的 (A+C)/(T+G) 互 为 倒 数 ; 双 链 DNA 分 子 的 (A+C)/(T+G)=1。根据以上推论，结

3、合已知条件可方便的计算 DNA 分子中某种碱基的 数量和含量。另外，DNA 的复制方式属于半保留复制，即以 DNA 的任何一条链作为母链，利用四种脱氧核糖核苷酸作为原料，按照碱基互补配对原则，合成 一条子链，新和成的子链与母链在一起构成子代 DNA。假设有一个 DNA 分子，两条链均被 15N 标记，在含有 14N 的培养液中培 养，复制 n 次后：、对于子代 DNA 来说、消耗的脱氧核苷酸数（1）、若亲代 DNA 含有某种脱氧核苷酸的数量为 m，经过 n 次复制需 要消耗此种核苷酸的数量为 m（2n-1）；（2）、第 n 次复制需要这种核苷酸的数量是 m2n-1、子代 DNA 一共 2n 个

4、，其中含有 15N 的 DNA 分子有 2 个；只含有 15N 的 DNA 分子有 0 个；含有 14N 的 DNA 分子有 2n 个；只含有 14N 的 DNA 分子有2n-2 个。、子代中脱氧核苷酸一共是 2n+1 条，其中含 15N 的脱氧核苷酸链 2 条；含 14N 的脱氧核苷酸链 2n+1-2 条。注意：对于这几条规律在使用的时候，一定要看准是“含”、还是“只含”，是“DNA 分子数”还是“脱氧核苷酸链数”。【例 1】现将含有 2 对同源染色体且核 DNA 都已用 32P 标记的一个细胞， 放在不含 32P 的培养基中培养，若该细胞连续进行 4 次有丝分裂，则含 32P 的子 细胞数

5、量最少和最多分别是A2，16B2，8C4，8D4，16【解析】试题分析：2 对同源染色体有 4 个 DNA 分子，8 条脱氧核苷酸链，经过 4 次有丝分裂后形成 16 个子细胞，因为 DNA 的半保留复制，8 条被标记的脱氧核 苷酸链应分别到 8 个 DNA 分子中，最多分配到 8 个子细胞中，最少分配到 2 个 子细胞中，所以 B 正确，A、C、D 错误。考点：本题考查同位素标记和细胞分裂的相关知识，意在考查考生能理解 所学知识的要点，把握知识间的内在联系，形成知识网络的能力。【例 2】如果将含有 1 对同源染色体的精原细胞的 2 个 DNA 分子都用 15N 标记，并只供给精原细胞含 14

6、N 的原料，该细胞进行 1 次有丝分裂后再减数分 裂 1 次，产生的 8 个精细胞中(无交叉互换现象)，含 15N、14N 标记的 DNA 分子 的精子所占的比例依次是A50%、100%B25%、50%C25%、100%D50%、50%【解析】因为 DNA 是半保留复制，该精原细胞含有一对同源染色体，两个 DNA 分 子，所以精原细胞有丝分裂间期进行 DNA 复制形成的 4 个 DNA 分子均含有 15N 和 14N，则分裂形成的 2 个精原细胞中 DNA 分子含有 15N 和 14N。该细胞再进行减 数分裂，减数第一次分裂间期形成的初级精母细胞中，8 个 DNA 分子中一半含 有 15N14

7、N，一半含有 14N14N，且 15N14N 和 14N14N 位于一条染色体的两条姐妹染色单体上，减数第一次分裂过程中同源染色体分离，则形成的次级精母细胞中只含有一条染色体，DNA 组成是 15N14N 和 14N14N，减数第二次分裂后期，着丝点分裂， 姐妹染色单体分离，则形成的精子中，含 15N 占一半，全部含有 14N。答案 A考点：考查 DNA 复制以及有丝分裂和减数分裂的知识。【例 3】如果将含有一对同源染色体的精原细胞的 DNA 分子用 15N 标记， 并供给 14N 的原料，那么该细胞进行减数分裂产生的 4 个精子中，含有 15N 的精 子所占的比例为A. 25%B. 50%C

8、. 75%D. 100%【解析】根据 DNA 分子复制的过程可知，模板链含 15N，原料含 14N，复制一次后， 每个 DNA 分子的两条链，一条含有 15N，另一条含有 14N，因此减数分裂产生的 四个精子中，每一个精子中的所有 DNA 都是一条链含 15N，另一条链含 14N，即 所有的精子都含 15N故选 D【例 4】某生物细胞有 1 对同源染色体，将 1 个用 15N 同位素标记了 DNA 分子的体细胞加入含 14N 脱氧核苷酸的培养液中，并在适宜条件下进行同步 培养，当细胞经过连续 2 次有丝分裂后，产生含 15N 同位素标记 DNA 分子的 细胞个数不可能为A、2B、3C、4D、1

9、【解析】该细胞有 1 对同源染色体，有 2 个 DNA 分子。当进行第一次细胞分裂 时，产生的 2 个子细胞的 DNA 分子都是一条单链含 15N，另一条单链含 14N。 当进行第二次分裂时，对一个细胞而言，一条染色体上有 2 个姐妹染色单 体，一个染色单体上的 DNA 为 14N14N，另一个染色单体上的 DNA 为 15N14N。在细胞分裂后期，2 个姐妹染色单体分开分别成为 2 条染色体，随机地向两级移动。由于体细胞含有两条染色体，因此形成的子细胞有以下几种可能：2 个子细胞均为含有 14N14N 与 15N14N 的细胞；一个子细胞为含有 15N14N 与15N14N，另一个子细胞为

10、14N14N 与 14N14N。也就是能产生两种情况：一是产生 一个含 15N 的细胞和一个不含 15N 的细胞；二是产生 2 个含 15N 的子细胞。由 于第二次分裂是 2 个细胞的分裂，彼此有几种组合方式。因此产生以下 3 种情况：各产生个含 15N 的细胞，即总共产生 2 个含 15N 的细胞，各产生 2 个含 15N 的细胞，即总共产生 4 个含 15N 的细胞，分别产生个与 2 个含 15N 的细胞，即总共产生含 3 个 15N 的细胞。【例 5】某生物细胞内有 1 对同源染色体，将 200 个用 15N 同位素标记了 DNA 分子的体细胞加入含 14N 脱氧核苷酸的培养液中，并在适

11、宜条件下进行同步 培养（细胞分裂同步进行），某时刻测定培养液中细胞的总数目为 1600 个在 这 1600 个细胞中大约有多少个细胞内含有 15N 放射性？A、900B、800C、700D、400【解析】 根据题意，体细胞只能进行有丝分裂，解题时只需以一个细胞作为分析的样本即可每个标记的 DNA 分子中的两条链最终会分布在两个子代 DNA 分子中， 故 1 个细胞无论分裂多少次，都有两个子细胞中具有标记的 DNA 分子，后来的 这 1600 个细胞中共有 3200 个 DNA 分子，其中含有 15N 的 DNA 共有 800 个，在 全部 DNA 分子中占 1/4每个细胞中都有 2 个 DNA 分子，其中每个 DNA 不含有15N 的概率都是 3/4，所以每个细胞中不含有 15N 的概率为 9/16，含有 15N 的概率 当然就是 7/16 了故全部 1600 个细胞中含有 15N 的大约有 700 个故选：C