新高考生物人教版一轮复习课件第6单元第2讲DNA分子的结构复制与基因的本质

第2讲DNA分子的结构、复制与基因的本质课标考情——知考向核心素养——提考能课标考点1．概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA上2．概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息3．概述DNA分子通过半保留方式进行复制生命观念DNA的结构决定其功能科学思维制作DNA分子双螺旋结构模型阐明DNA复制过程近年考情2018全国卷Ⅰ(2)、2018海南卷(15)、2019天津卷(1)科学探究探究DNA的半保留复制趋势分析1．考查方式：选择题2．广东命题趋势：重点考查DNA分子的结构和复制，尤其是DNA分子的结构特点、相关计算和DNA的半保留复制的过程及实验证据，题目难度中等自主学习·巩固基础知识点一DNA分子的结构1．DNA双螺旋模型构建者：沃森和克里克2．DNA的分子组成[自主学习]

【答案】①脱氧核苷酸②磷酸③脱氧核糖④双螺旋结构⑤碱基对⑥2

⑦33．DNA分子的结构特点(1)______性：如n个碱基对构成的DNA具有4n种碱基对排列顺序。(2)______性：如每个DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。(3)______性：如两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基对构成方式不变等。多样

特异

稳定

1．思考判断(1)分子大小相同、碱基含量相同的脱氧核苷酸分子所携带的遗传信息一定相同。

(

)(2)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的。

(

)(3)DNA分子的多样性和特异性主要与它的空间结构密切相关。

(

)[自主检测](4)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41

700种。

(

)(5)磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架。 (

)【答案】(1)×

(2)×

(3)×

(4)×

(5)√2．深挖教材沃森和克里克在构建模型过程中，利用他人的经验和成果有：①组成DNA分子的单位是______；DNA分子是由含__种碱基的________构成的；②英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的__________；③美国生物化学家鲍林揭示生物大分子结构的方法(1950年)，即按照X射线衍射分析的实验数据建立模型的方法；④奥地利著名生物化学家______的研究成果：腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量这一碱基之间的数量关系。【答案】提示：①脱氧核苷酸4脱氧核苷酸长链②DNA的X射线衍射图谱④查哥夫3．热图导析：分析DNA分子结构图像(1)一个双链DNA分子片段中有几个游离的磷酸基团，位置如何？(2)图中④能表示胞嘧啶脱氧核苷酸吗？(3)图中碱基之间是如何连接的？一条链上的脱氧核苷酸之间又是如何连接的？(4)解旋酶作用于图中哪个部位？限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于图中哪个部位？(5)DNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么？(6)若某双链DNA分子含有200个碱基，一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则该DNA分子碱基排列方式共有4100种，对吗？【答案】(1)提示：2个，分别位于DNA分子的两端。(2)提示：不能。①表示的磷酸不属于胞嘧啶脱氧核酸(3)提示：双链DNA中，反向平行的两条链之间的碱基通过氢键连接成碱基对，而同一条链上碱基之间是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连的；一条链上的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接。(4)提示：解旋酶作用于⑨，限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于⑩。(5)提示：初步水解的产物是4种脱氧核苷酸，彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。(6)提示：错。具体到一个DNA分子且比例固定，其中的碱基排列方式少于4100种。知识点二DNA的复制[自主学习]半保留

同位素

2．过程

【答案】能量解旋两条螺旋的双链母链脱氧核苷酸DNA聚合酶碱基互补配对双螺旋3．方式____________________。4．特点____________________。边解旋边复制5．意义将遗传信息________________________，从而保持了____________________。半保留复制

边解旋边复制

从亲代传给了子代

遗传信息的连续性

1．思考判断(1)DNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制。 (

)(2)在人体内，成熟的红细胞、浆细胞中不发生DNA的复制。 (

)(3)DNA必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链。 (

)(4)DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的两条子链形成新的DNA双链。 (

)(5)DNA聚合酶催化两个游离的脱氧核苷酸之间的连接。

(

)【答案】(1)×

(2)√

(3)×

(4)×

(5)×[自主检测]2．热图导析：分析DNA复制过程(1)图示中的解旋酶和DNA聚合酶各有什么作用？(2)蛙的红细胞和哺乳动物成熟的红细胞，是否都能进行图示过程呢？(3)上图所示DNA复制过程若发生在细胞核内，形成的两个子DNA位置如何？其上面对应片段中基因是否相同？两个子DNA将于何时分开？(4)现将含15N的大肠杆菌转移到氮源为14N的培养基中，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用密度梯度离心法分离，不同相对分子质量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。请预测并绘出若DNA的复制方式为下图所示的全保留方式或分散方式复制时，连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)的实验结果中各带的分布图像(重带、中带和轻带)。【答案】(1)提示：前者使氢键打开，DNA双链解旋；后者催化形成磷酸二酯键，从而形成新的子链。(2)提示：蛙的红细胞进行无丝分裂，可进行DNA分子的复制；哺乳动物成熟的红细胞已丧失细胞核，也无各种细胞器，不能进行DNA分子的复制。(3)提示：染色体复制后形成两条姐妹染色单体，刚复制产生的两个子DNA分子分别位于两条姐妹染色单体上，由着丝粒相连；其对应片段所含基因在无基因突变等特殊变异情况下应完全相同；两个子DNA分子将于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝粒分裂时，随两条姐妹染色单体的分离而分开，分别进入两个子细胞中。(4)提示：知识点三基因是有遗传效应的DNA片段[自主学习]

【答案】遗传效应线特定脱氧核苷酸序列1个或2个多4重难探究·素养达标DNA分子的结构及相关计算[深度讲解]1．两种DNA结构模型解读(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，③是氢键。解旋酶作用于③部位，限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于①部位。DNA分子结构的3点提醒(1)DNA在DNA酶作用下能够水解生成4种脱氧核苷酸；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)不是所有的脱氧核糖都连接着2个磷酸基团，2条链各有一个3′端的脱氧核糖连接着一个磷酸基团；DNA分子链的方向是从磷酸基团到脱氧核糖，2条链反向平行。

如图为某同学在学习了DNA分子的结构后画的含有2个碱基对的DNA分子片段(其中“○”代表磷酸基团)，图中有何错误？2．双链DNA分子中碱基的计算规律[考向预测](一)DNA分子的结构(素养目标：生命观念)1．如图表示双链DNA分子的结构，有关叙述正确的是 (

)A．①表示胸腺嘧啶脱氧核苷酸B．每个磷酸均连接着2个脱氧核糖C．DNA复制时，解旋酶断裂的是③处的化学键D．碱基C和G的比例越大，该DNA片段热稳定性越高【答案】D【解析】①由一个脱氧核苷酸的脱氧核糖、胸腺嘧啶与另一个脱氧核苷酸的磷酸构成，不能表示胸腺嘧啶脱氧核苷酸，A错误；位于每条链首端的磷酸只连接着一个脱氧核糖，B错误；DNA复制时，解旋酶断裂的是②处的氢键，C错误。“三看法”判断DNA分子结构的正误(二)DNA分子中有关碱基含量的分析与计算(素养

目标：科学思维)

2．下列有关双链DNA结构的描述，正确的是 (

)A．环状质粒DNA分子中，每条链上的脱氧核糖均与两个磷酸基团相连B．DNA每条链上的2个相邻碱基通过氢键相连，A含量越多，DNA结构越稳定C．一个核DNA分子中，一条链上A∶T∶C∶G＝1∶2∶3∶4，则另一条链上A∶T∶C∶G＝4∶3∶2∶1D．已知某核DNA分子一条链中，腺嘌呤占该链的24%，则其互补链中腺嘌呤占该链的26%【答案】A【解析】环状质粒DNA分子首尾相接，每条链上的脱氧核糖均与两个磷酸基团相连，A正确；DNA每条链上的两个相邻碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连，双链DNA中配对的G与C之间存在三个氢键，A与T之间存在两个氢键，故DNA分子中G－C碱基对所占比例越大，氢键越多，结构越稳定，B错误；依据碱基互补配对原则，一个双链DNA分子中一条链上的A与另一条链上的T数目相等，G与C之间的数量关系也是如此，则一个双链DNA一条链上A∶T∶C∶G＝1∶2∶3∶4，另一条链上T∶A∶G∶C＝1∶2∶3∶4，即A∶T∶C∶G＝2∶1∶4∶3,C错误；双链DNA分子一条链上的腺嘌呤含量与其互补链上的胸腺嘧啶含量相等，而这条链上胸腺嘧啶含量未知，故无法确定其互补链中腺嘌呤含量，D错误。DNA的复制[深度讲解]1．DNA分子复制的图示解读(1)研究DNA复制的常用方法：同位素标记法和离心法，常用的标记元素为3H、15N、32P，通过离心后标记元素出现在试管中不同的位置。(2)DNA复制的准确性。①一般情况下，DNA的双螺旋结构和碱基互补配对原则能使DNA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。(3)影响DNA复制的外界条件。2．DNA分子连续复制两次的图像及解读3．DNA分子复制方式的有关计算DNA分子复制为半保留复制，若将一个全部N原子被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DNA分子有2n个，只含14N的有(2n－2)个，解题时应看准是“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。解题时应看准是“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，则需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m×2n－1个。[考向预测](一)DNA复制的过程、条件和特点(素养目标：生命观念)1．如图所示为DNA复制的较为详细的图解，据图分析下列相关叙述错误的是(

)A．仅在解旋酶和DNA聚合酶的催化下，DNA复制不能顺利进行B．在DNA复制的过程中，可能会出现尿嘧啶与腺嘌呤互补配对现象C．图示DNA复制的特点有边解旋边复制以及半保留复制等D．复制完成后，前导链和随后链所在单链碱基排列顺序相同【答案】D【解析】从图示信息可知，DNA复制需要拓扑异构酶Ⅱ、解旋酶、引物合成酶、聚合酶Ⅰ、聚合酶Ⅲ等多种酶的催化，A正确；在DNA复制过程中，RNA引物能与模板链互补形成杂交链，该杂交链中可能含有碱基对A—U，B正确；从图中信息可知，DNA复制的特点有边解旋边复制和半保留复制等，C正确；从图中信息可知，前导链和随后链都是新合成的子链，而两条子链上的碱基是互补的，D错误。(二)DNA复制的相关计算(素养目标：科学思维)2．将一个没有被放射性同位素32P标记的大肠杆菌(拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶)放在含有32P－胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到如图Ⅰ、Ⅱ两种类型的DNA(虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链)。下列有关该实验的结果预测与分析，正确的是

(

)A．DNA第二次复制产生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ两种类型，比例为1∶3B．DNA复制后分配到2个子细胞中时，其上的基因遵循基因分离定律C．复制n次需要胞嘧啶的数目是(2n－1)·(m－a)/2D．复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链为2n＋1－2【答案】D【解析】DNA第二次复制后，子代DNA有4个，其中类型Ⅰ的DNA有2个，类型Ⅱ的DNA有2个，A错误；基因的分离定律适用于真核生物，B错误；DNA双链中嘧啶数等于嘌呤数，亲代DNA中胞嘧啶数为(m/2－a)个，复制n次，需要新增加(2n－1)个DNA分子，所以共需要胞嘧啶数目为(m/2－a)·(2n－1)，C错误；复制n次后，脱氧核苷酸单链有2n＋1条，不含放射性的单链有2条，因此有放射性的单链为2n＋1－2条，D正确。3．某DNA分子片段有100个碱基对，其中60个胞嘧啶脱氧核苷酸，连续复制n次共需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸数、第n次复制需要的鸟嘌呤脱氧核苷酸数分别为

(

)A．40n－1、60n－1 B．40n、60nC．40×2n－1、60×(2n－1) D．40×(2n－1)、60×2n－1【答案】D【解析】该DNA分子片段中，共有100个碱基对，胞嘧啶脱氧核苷酸为60个，则鸟嘌呤脱氧核苷酸为60个，腺嘌呤脱氧核苷酸为40个。连续复制n次，产生2n个子代DNA分子，故需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸数为40×(2n－1)，第n次复制时需要的鸟嘌呤脱氧核苷酸数为60×2n－1。(1)“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别：前者包括所有的复制，后者只指最后一次复制。(2)计算“复制n次需要某碱基的数目”时，该碱基数目是指DNA分子双链中的数量，而不是某条单链中的数量。(三)DNA半保留复制方式(素养目标：科学探究)4．1958年，科学家以大肠杆菌为实验材料进行实验(如图所示)，证实了DNA是以半保留方式复制的。试管②、③、④、⑤是模拟可能出现的结果。下列相关推论正确的是

(

)培养条件与实验方法：(1)将大肠杆菌在含15N的培养液中培养若干代，使其DNA双链均被15N标记(试管①)(2)转至含14N的培养液中培养，每30min繁殖一代。(3)取出每代DNA样本，并离心分层。A．该实验中运用了同位素标记法，出现试管④的结果至少需要90minB．试管③是转入含14N的培养液中复制一代的结果，试管②是复制两代的结果C．试管③④的结果对得到DNA以半保留方式复制的结论起关键作用D．若在试管④中加入解旋酶，一段时间后离心出现的结果如试管⑤所示【答案】C【解析】根据DNA半保留复制的特点，转入含14N的培养液中复制两代后所得DNA分子中，一半是两条链均含14N，另一半是一条链含15N，另一条链含14N，离心后分布在中带和轻带，即试管④的结果，而大肠杆菌每30min繁殖一代，因此出现试管④的结果至少需要60min，A错误；已知亲代DNA的两条链均被15N标记，根据DNA半保留复制的特点，亲代DNA在含14N的培养液中复制一代的结果如试管③所示，即转入含14N的培养液中复制一代后所得DNA分子都是一条链含15N，另一条链含14N，离心后都分布在中带，复制两代的结果如试管④所示，B错误；结合上述分析可知，试管③④的结果对得到DNA以半保留方式复制结论起关键作用，C正确；试管④中有中带，说明其中的DNA分子中含有15N，经解旋酶处理后应出现重带，而试管⑤中全为轻带，D错误。典题演练·破解高考1．(2019年天津卷)用3H标记胸腺嘧啶后合成脱氧核苷酸，注入真核细胞，可用于研究

(

)A．DNA复制的场所B．mRNA与核糖体的结合C．分泌蛋白的运输D．细胞膜脂质的流动【答案】A【解析】DNA复制需要DNA模板、原料脱氧核苷酸、能量ATP和DNA聚合酶，A正确；mRNA与核糖体的结合，开始翻译mRNA上的密码子，需要tRNA运输氨基酸，不需要脱氧核苷酸，B错误；分泌蛋白需要内质网的加工，形成囊泡运到高尔基体，加工、分类和包装，形成分泌小泡，运到细胞膜，胞吐出去，与脱氧核苷酸无关，C错误；细胞膜脂质的流动与物质跨膜运输有关，无需脱氧核苷酸，D错误。易错探因——思路不清由于胸腺嘧啶脱氧核苷酸是合成DNA特有的原料，所以标记该脱氧核苷酸可以研究能产生DNA的过程，例如DNA的复制或逆转录等。2．(2018年全国新课标Ⅰ卷)生物体内的DNA常与蛋白质结合，以DNA—蛋白质复合物的形式存在，下列相关叙述错误的是 (

)A．真核细胞染色体和染色质中都存在DNA—蛋白质复合物B．真核细胞的核中有DNA—蛋白质复合物，而原核细胞的拟核中没有C．若复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能是DNA聚合酶D．若复合物中正在进行RNA的合成，则该复合物中含有RNA聚合酶【答案】B【解析】真核细胞的染色质和染色体是同一物质在不同时期的两种存在形式，主要是由DNA和蛋白质组成，都存在DNA—蛋白质复合物，A正确；真核细胞的核中含有染色体或染色质，存在DNA—蛋白质复合物，原核细胞的拟核中也可能存在DNA—蛋白质复合物，如拟核DNA进行复制或者转录的过程中都存在DNA与酶(成分为蛋白质)的结合，也能形成DNA—蛋白质复合物，B错误；DNA复制需要DNA聚合酶、解旋酶等，因此复合物中的某蛋白可能是DNA聚合酶，C正确；若复合物中正在进行RNA的合成，属于转录过程，转录需要RNA聚合酶等，因此复合物中的某蛋白可能是RNA聚合酶，D正确。3．(2018年海南卷)现有DNA分子的两条单链均只含有14N(表示为14N14N)的大