新高考生物通用版总复习一轮课件必修2第3章第234节DNA分子的结构DNA的复制及基因是有遗传效应的DNA片段

第2、3、4节DNA分子的结构、DNA的复制及基因是有遗传效应的DNA片段考点一DNA分子的结构及相关计算

[考点梳理]1.DNA分子的结构(1)DNA分子由两条脱氧核苷酸链组成，这两条链按_____________的方式盘旋成双螺旋结构。反向

(2)外侧：__________和______交替连接，构成基本骨架。

(3)内侧：两条链上的碱基通过氢键连接成________。碱基互补配对遵循以下原则：A一定与T配对，G一定与C配对。脱氧核糖磷酸碱基对平行(1)DNA初步水解产物是4种脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。

(2)相邻的碱基在DNA

分子的一条单链中通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接，在DNA的双链之间通过“氢键”相连接。

(3)除DNA

末端的两个脱氧核糖外，其余每个脱氧核糖都连接着2个磷酸。每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。2.DNA分子的结构解读图1图2(1)由图1可解读以下信息：

(2)图2是图1的简化形式，其中①是磷酸二酯键，②是氢键。解旋酶作用于②部位，限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于①部位。(3)DNA分子的结构特性

①DNA分子具有________：若一段DNA分子由n个碱基对组成，每一位置都有A、T、C、G四种可能性，则共有4n种碱基排列顺序。 ②DNA分子具有________：每个DNA分子都有其特定的碱基排列顺序，蕴藏着特定的遗传信息。多样性特异性稳定性DNA分子结构的“五、四、三、二、一”

3.双链DNA分子中碱基的计算规律

(1)互补的两种碱基数量相等，即A＝T，C＝G。

(2)任意两个不互补的碱基数量之和占碱基总数的50%，即嘌呤之和＝嘧啶之和＝总碱基数×50%，A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝(A＋T＋C＋G)×50%，A＋G T＋C＝A＋CT＋G＝1。n%＋n%

(3)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，则在另一条链上A2＋T2＝n%。所以在整个DNA分子中A＋T＝A1＋A2＋T1＋T2＝2＝n%。简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。

[易错诊断]1.DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基。()答案：×2.双链DNA分子同时含有2个游离的磷酸基团，其中嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数。()答案：√3.相对分子质量大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携)带的遗传信息一定相同。(

答案：×4.DNA分子的多样性是指一个DNA分子上有许多个基因。(

)答案：×5.人体内控制β­珠蛋白的基因由1700个碱基对组成，其)碱基对可能的排列方式有41700种。(

答案：×[基础测评]1.下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是()

A.DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构

B.DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基

C.DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对

D.DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连

答案：C2.下图为DNA分子部分结构示意图，以下叙述正确的是()

A.解旋酶可以断开⑤键，因此DNA的稳定性与⑤无关

B.④是一个鸟嘌呤脱氧核苷酸

C.DNA连接酶可催化⑥或⑦键形成

D.A链、B链的方向相反，磷酸和脱氧核糖交替连接构成基本骨架

答案：D考点二DNA分子的复制及基因的概念

[考点梳理]1.DNA分子的复制方式(1)方式推测同位素示踪技术和离心技术

沃森和克里克提出遗传物质自我复制的假说：DNA分子复制方式为____________。

(2)实验证据 ①实验方法：____________________________。半保留复制

②实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。DNA以半保留的方式复制

③实验假设：______________________________。 ④实验预期：离心后应出现3条DNA带。重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA；中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA；轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。⑤实验过程全部重带全部中带⑥过程分析DNA的复制是以半保留方式进行的

立即取出，提取DNA→离心→__________。繁殖一代后取出，提取DNA→离心→___________。繁殖两代后取出，提取DNA→离心→一半轻带、一半中带。 ⑦实验结论：________________________________。2.DNA分子的复制过程亲代DNA子代DNA

(1)概念：以__________为模板合成__________的过程。

(2)时间：细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。(3)图解DNA聚合酶碱基互补配对解旋螺旋双链脱氧核苷酸(4)场所

(5)意义：DNA分子通过复制，将__________从亲代传给了子代，从而保持了__________的连续性。巧记DNA分子的复制的“二、二、三、四”细胞核线粒体叶绿体遗传信息遗传信息3.与DNA复制相关的计算(1)将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基中连续复制n次，则：

(2)DNA分子复制过程中消耗的脱氧核苷酸数 ①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n－1)个。

②第n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·2n－1个。4.基因与DNA的关系有关DNA复制的4点“注意”

(1)DNA中氢键可由解旋酶催化断裂，同时需要ATP供能，也可加热断裂(体外)；而氢键是自动形成的，不需要酶和能量。

(2)注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，后者只包括第n次的复制。

(3)DNA复制计算时看清题中所给出的碱基的单位是“对”还是“个”；所问的是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”。

(4)在真核生物中，DNA

复制一般是多起点复制；在原核生物中，DNA复制一般是一个起点。无论是真核生物还是原核生物，DNA复制大多数都是双向进行的。

[易错诊断]1.DNA复制时，严格遵循A—U、C—G的碱基互补配对原则，并且新合成的DNA分子中两条链均是新合成的。()答案：×2.DNA分子复制时，解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用。()答案：×3.在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在两条)DNA母链之间。(

答案：√4.DNA分子复制过程中的解旋在细胞核中进行，复制在细胞质中进行。()答案：×5.等位基因位于同一个DNA分子的两条脱氧核苷酸链上。(

)答案：×6.细胞中组成一个基因的嘌呤碱基与嘧啶碱基数量不一定相等。()答案：×

[基础测评]1.真核细胞中DNA复制如下图所示，下列表述错误的是()

A.多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成

B.每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代

C.复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化

D.DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则

答案：C

2.某双链DNA分子，含有m个碱基，其中胸腺嘧啶占a%，下列有关此DNA连续复制时所需的鸟嘌呤脱氧核苷酸数量的叙述，错误的是()A.第一次复制时，需要m×(1/2－a%)B.第二次复制时，需要2m×(1/2－a%)C.第n次复制时，需要(2n－2n－1)×m×(1/2－a%)D.复制n次，共需要2n×m×(1/2－a%)答案：D考向1DNA分子的结构

[典例1]在双螺旋DNA模型搭建实验中，使用代表氢键的订书钉将代表四种碱基的塑料片连为一体。为了逼真起见，A与T之间以及C与G之间最好分别钉()A.2和2个钉C.3和2个钉B.2和3个钉D.3和3个钉

[解析]A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键，由此可推知A与T之间最好钉2个钉，C与G之间最好钉3个钉。

[答案]B

[考向预测] 1.下图为某同学在学习DNA的结构后画的含有两个碱基对的DNA片段(“○”代表磷酸基团)，下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是()A.甲说：“物质组成和结构上没有错误。”B.乙说：“只有一处错误，就是U应改为T。”C.丙说：“至少有三处错误，其中核糖应改为脱氧核糖。”D.丁说：“如果说他画的是RNA双链则该图应是正确的。”

解析：图中有三处错误：①五碳糖应为脱氧核糖，而不是核糖；②DNA不含碱基U，而是含碱基T；③两个相邻核苷酸之间的磷酸二酯键连接不正确，应是前一个核苷酸的脱氧核糖与后一个核苷酸的磷酸基团连接形成磷酸二酯键，A、B、D错误，C正确。答案：C2.(2020年江苏徐州模拟)下面关于DNA分子结构的叙述中，错误的是()

A.每个双链DNA分子一般都含有4种脱氧核苷酸

B.每个脱氧核糖上均连接着1个磷酸和1个碱基

C.每个DNA分子的碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数

D.双链DNA分子中的一段若含有40个胞嘧啶，就一定会同时含有40个鸟嘌呤

解析：DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，每个DNA分子中通常都会含有4种脱氧核苷酸，A正确；在DNA分子中，一般情况下每个脱氧核糖上连接2

个磷酸和1个碱基，B错误；1分子脱氧核苷酸由1分子碱基、1分子磷酸和1分子脱氧核糖组成，因此DNA中碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数，C正确；在双链DNA分子中A＝T，C＝G，D正确。答案：B考向2双链DNA分子中碱基的计算规律

[典例2]DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA分子中(A＋T)/(G＋C)与(A＋C)/(G＋T)两个比值的叙述，正确的是()A.碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值不同B.前一个比值越大，双链DNA分子的稳定性越高C.当两个比值相同时，可判断这个DNA分子是双链D.经半保留复制得到的DNA分子，后一比值等于1

[解析]由于双链DNA碱基A数目等于T数目，G数目等于C数目，故(A＋C)/(G＋T)为恒值1，A错误；A和T碱基对含2个氢键，C和G碱基对含3个氢键，故(A＋T)/(G＋C)中，(G＋C)数目越多，氢键数越多，双链DNA分子的稳定性越高，B错误；(A＋T)/(G＋C)与(A＋C)/(G＋T)两个比值相等，这个DNA分子可能是双链，也可能是单链，C错误；经半保留复制得到的DNA分子是双链DNA，(A＋C)/(G＋T)＝1，D正确。[答案]D有关碱基计算的“三步曲”

第一步：注意题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例，还是占DNA分子一条链上碱基的比例。 第二步：画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知和所求的碱基。第三步：根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。

[考向预测] 3.(2018年安徽皖江联考)已知某双链DNA分子(非环状)的一条单链中(A＋C)/(T＋G)＝m，下列相关叙述中错误的是(

)A.该DNA分子中(A＋C)/(A＋C＋T＋G)＝B.该DNA分子中游离的磷酸基团位于DNA分子的两端C.该DNA分子中的(A＋C)/(T＋G)＝1D.该DNA分子的特异性取决于碱基的种类及其比例

解析：在双链DNA

分子中，A＝T，C＝G，因此该DNA分子中(A＋C)/(A＋C＋T＋G)＝，A正确；每个链状DNA分子含有2个游离的磷酸基团，分别位于DNA分子的两端，B正确；整个双链DNA分子中，A＝T，G＝C，所以(A＋C)/(T＋G)＝1，C正确；DNA分子的特异性取决于碱基对的排列顺序，D错误。

答案：D

4.某双链DNA分子含有200个碱基对，其中一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4。下列关于该DNA分子的叙述，错误的是()

A.共有140个鸟嘌呤脱氧核苷酸

B.4种碱基的比例为A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7 C.若该DNA分子中的这些碱基随机排列，可能的排列方式共有4200

种

D.若连续复制两次，则需要180个游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸

解析：双链DNA

分子含有200个碱基对，说明每条链上含有200个碱基，其中一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则该链中A、T、G、C分别为20、40、60、80个，依据碱基互补配对原则，在该DNA分子中，C＝G＝140个，A＝T＝60个，故该DNA分子共有140个鸟嘌呤脱氧核苷酸，A正确；该DNA分子中4种碱基的比例为A∶T∶G∶C＝60∶60∶140∶140＝3∶3∶7∶7，B正确；因碱基数量比例已确定，故该DNA分子碱基可能的排列方式小于4200

种，C错误；若连续复制两次，则需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为(22－1)×60＝180个，D正确。

答案：C5.下列有关双链DNA分子的叙述，正确的是()A.若DNA分子一条链中的碱基A所占比例为a，则另一条链的碱基C所占比例为

12－a

B.如果一条链上(A＋T)∶(G＋C)＝n，则另一条链上该比值也为n

C.如果一条链上的A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3，则另一条链上该比值为3∶3∶2∶2 D.由50个碱基对组成的DNA分子片段中至少含有氢键的数量为150个

解析：若DNA

分子一条链中的碱基A所占比例为a，据此无法计算出另一条链的碱基C

所占比例，A错误；如果一条链上(A＋T)∶(G＋C)＝n，根据碱基互补配对原则，则另一条链上该比值也为n，B正确；如果一条链上的A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3，则另一条链上该比值为2∶2∶3∶3，C错误；由50个碱基对组成的DNA分子片段中至少含有氢键的数量为50×2＝100(个)，最多含有氢键的数量为50×3＝150(个)，D错误。答案：B考向3DNA复制的过程及特点

[典例3](2018年浙江卷)某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如右下图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是

14NH4Cl或

15NH4Cl，a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是()

A.本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术

管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的

管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是15N－14N－DNA

D.实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制的

[解析]本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术，A正确；14N的相对分子质量小于

15N，故下沉的是在含

15NH4Cl的培养液中培养的，B错误；b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是15N－14N－DNA，C正确；实验结果能够说明DNA分子的复制是半保留复制的，D正确。

[答案]B[考向预测]6.真核细胞中某生理过程如下图所示，下列叙述错误的是()

A.a链和b链的方向相反，a链与c链的碱基序列相同

B.酶1可使磷酸二酯键断裂，酶2可催化磷酸二酯键的形成

C.该图表示DNA半保留复制过程，遗传信息传递方向是DNA→DNA D.植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生该过程

解析：由题图可知，a链和b链螺旋形成新的DNA分子，因此a、b链是反向的，a、c链都与d链互补，因此a链与c链的碱基序列相同，A正确；酶1是解旋酶，作用是使氢键断裂，使双链DNA分子解旋，B错误；分析题图可知，DNA分子的复制是半保留复制，通过DNA分子的复制，遗传信息从DNA流向DNA，C正确；植物细胞的线粒体和叶绿体中都含有少量DNA，可以发生DNA分子的复制过程，D正确。答案：B

7.某基因(14N)含有3000个碱基，腺嘌呤占35%。若该DNA分子以15N同位素标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次，将全部复制产物进行密度梯度离心，得到如图1结果；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到如图2结)果。下列有关分析正确的是(

图1图2A.X层全部是仅含14N的基因B.W层中含15N标记的胞嘧啶6300个C.X层中含有氢键数是Y层的1/3D.W层与Z层的核苷酸数之比是1∶4

解析：X层应全部是含14N­15N

的基因，A错误；W层中含15N标记的胞嘧啶数为3000×(1－2×35%)÷2×6＝2700个，B错误；复制得到的DNA分子与亲代DNA分子的碱基序列相同，则两者的氢键数也应该是相等的，X层有2个DNA，Y层有6个DNA，故X层与Y层的氢键数之比为1∶3，C正确；W层与Z层的核苷酸数之比应为3∶1，D错误。答案：C

8.细菌在15N培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入14N培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA经高速离心分离，下图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是()A.子一代DNA应为②C.子三代DNA应为④B.子二代DNA应为①D.亲代的DNA应为⑤

解析：DNA复制的特点是半保留复制，形成的子一代DNA应为②，子二代DNA应为①，子三代DNA应为③，亲代的DNA应为⑤。

答案：C9.下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是()

A.图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的

B.图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的

C.真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶

D.真核生物的这种复制方式提高了复制效率

解析：由图可看出，此段DNA分子有三个复制起点，但多个复制起点并不是同时开始的。

答案：A

考向4DNA复制过程中的相关计算

[典例4](2019年安徽合肥高三调研)下图为某DNA分子片段，假设该DNA分子中有5000对碱基，A＋T占碱基总数的34%，若该DNA分子在含14N的培养基中连续复制2次，下列叙述正确的是()A.复制时作用于③处的酶为DNA聚合酶B.DNA分子复制2次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸9900个C.④处指的是腺嘌呤核糖核苷酸D.子代中含15N的DNA分子占12

[解析]复制时作用于③处的酶为DNA解旋酶，A错误；由题意知，DNA分子中A＋T占碱基总数的34%，则C＋G占66%，DNA分子中G＝C＝5000×2×66%÷2＝3300(个)，该DNA分子复制2次增加3个DNA分子，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸3300×3＝9900(个)，B正确；DNA分子的基本单位是脱氧核糖核苷酸，所以④处指的是腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，C错误；由题图可知，该DNA分子中的两条链一条含有15N，一条含有14N，若该DNA分子在含14N的培养基中连续复制2次，则形成的4个DNA分子中，只有一个含有15N，即占14，D错误。[答案]B巧借模式图解答与DNA复制有关的问题学会画DNA分子半保留复制图解有助于理解DNA的相关计算规律，如下图所示。

[考向预测] 10.(2018年安徽黄山八校联考)用

32P标记的一个噬菌体侵染用15N标记的大肠杆菌，一段时间后大肠杆菌裂解释放出100个子代噬菌体。下列有关叙述不正确的是()A.所有子代噬菌体的蛋白质外壳中都含15NB.所有子代噬菌体的核酸中都含15NC.含32P的子代噬菌体占所有子代噬菌体的1/50D.所有子代噬菌体只含15N不含32P

解析：噬菌体增殖的模板是由噬菌体自身提供的，细菌提供了原料、酶、场所等，所以所有子代噬菌体的蛋白质外壳中都含15N，A正确；核酸的组成元素有C、H、O、N、P，且原料都来自细菌，所以所有子代噬菌体的核酸中都含15N，B正确；由于释放出的100个子代噬菌体中，含32P的有2个，所以含32P的子代噬菌体占所有子代噬菌体的1/50，C正确；所有子代噬菌体都含15N，只有2个子代噬菌体含32P，D错误。

答案：D

11.(2019年山东青岛模拟)下图为某DNA复制过程的部分图解，其中rep蛋白具有解旋的功能。下列相关叙述错误的是()

A.rep蛋白可破坏A与C、T与G之间形成的氢键

B.DNA结合蛋白可能具有防止DNA单链重新形成双链的作用

C.DNA复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点

D.随从链之间的缺口需要DNA连接酶将其补齐

解析：rep蛋白具有解旋功能，破坏的是A与T、G与C之间的氢键，A错误；从题图中可看出有了DNA结合蛋白后，碱基对之间不能再形成氢键，可以防止DNA单链重新形成双链，B正确；DNA连接酶可以将随从链之间的缺口通过磷酸二酯键连接，从而形成完整的单链，D正确。答案：A考向5DNA复制与细胞分裂综合考查

[典例5](2016年新课标Ⅱ卷)某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述错误的是(

)A.随后细胞中的DNA复制发生障碍B.随后细胞中的RNA转录发生障碍C.该物质可将细胞周期阻断在分裂中期D.可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用

[解析]该物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开