2024版高考生物总复习：DNA的结构DNA的复制基因通常是有遗传效应的DNA片段课件

第2讲DNA的结构DNA的复制基因通常是有遗传效应的DNA片段课标考情——知考向核心素养——提考能课标要求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的，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复制过程科学探究探究DNA的半保留复制知识点一DNA分子的结构[自主学习]1.DNA双螺旋模型构建者：沃森和克里克2.DNA的分子组成C、H、O、N、P脱氧核苷酸磷酸脱氧核糖碱基A与T配对，C与G配对3.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[自主检测]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。(

)(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。(

)××××√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奥地利著名生物化学家______的研究成果：在DNA中，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。

脱氧核苷酸4脱氧核苷酸长链DNA的X射线衍射图谱查哥夫3.热图导析：分析DNA分子结构图像(1)图中④能表示胞嘧啶脱氧核苷酸吗?____________________________________________________________。

【答案】提示：不能。①表示的磷酸不属于胞嘧啶脱氧核苷酸(2)解旋酶作用于图中哪个部位?限制性内切核酸酶和DNA连接酶作用于图中哪个部位?_______________________________________________。

【答案】提示：解旋酶作用于⑨，限制性内切核酸酶和DNA连接酶作用于⑩(3)DNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么?____________。

【答案】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(4)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】提示：不对。具体到一个DNA分子且碱基比例固定，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]间期间期半保留复制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模板链双螺旋结构DNA分子的复制的“二、二、三、四”[自主检测]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。(

)×√×××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?____________________________________________________________。

【答案】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)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?_____________________________________________________________。

【答案】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)如图所示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?____________________________________________________________。

【答案】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知识点三基因通常是有遗传效应的DNA片段[自主学习]线

特定脱氧核苷酸序列1个或2个多4遗传效应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)由图甲可解读以下信息。(2)图乙是图甲的简化形式，其中①是磷酸二酯键，③是氢键。解旋酶作用于③部位，限制性内切核酸酶和DNA连接酶作用于①部位。DNA分子结构的三点提醒(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。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.每个磷酸均连接着两个脱氧核糖C.DNA复制时，解旋酶断裂的是③处的化学键D.该片段中，碱基C和G的比例越大，该DNA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.已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%。则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的(

)A.32.9%，17.1%B.31.3%，18.7%C.18.7%，31.3%D.17.1%，32.9%【答案】B

【解析】互补的碱基之和的比例在DNA的任何一条链中及整个DNA分子中都相等，由G与C之和占全部碱基总数的35.8%，T和C分别占一条链碱基总数的32.9%和17.1%，可知A占这条链碱基总数的1－35.8%－32.9%＝31.3%，G占这条链碱基总数的35.8%－17.1%＝18.7%，根据碱基互补配对原则，它的互补链中T、C的比例分别为31.3%、18.7%。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，观察离心后标记元素在试管中出现的位置。(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的现象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)与DNA复制相关的碱基数量计算(素养目标：科学思维)2.(2022年广东湛江模拟)一个被15N标记的、含1000个碱基对的DNA分子片段，其中一条链中T+A占30%，若将该DNA分子放在含14N的培养基中连续复制3次，相关叙述正确的是(

)A.该DNA分子的另一条链中T+A占70%B.该DNA分子中含有A的数目为400个C.该DNA分子第3次复制时需要消耗2800个GD.经3次复制后，子代DNA分子中含14N的比例为7/8【答案】C

【解析】DNA分子片段的一条链中T+A占30%，根据碱基互补配对原则，另一条链中T+A也为30%，A错误；根据题意分析可知，该DNA分子中含有A的数目为(1

000×2×30%)/2＝300(个)，B错误；根据题意分析可知，G＝C＝700，该DNA分子第3次复制时需要消耗G的数量＝22×700＝2

800个，C正确；经3次复制后，8个子代DNA分子中都含14N，故比例为1，D错误。(三)DNA半保留复制的实验证据(素养目标：科学思维)3.(2022年北京丰台模拟)14N和15N是氮元素的两种稳定同位素，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。为探究DNA复制的方式，科学家先用含有15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，繁殖若干代得到的大肠杆菌，其DNA几乎都被15N标记；再将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的普通培养液中培养。收集不同时期的大肠杆菌，提取DNA并进行离心处理，离心后试管中DNA的位置如图所示。下列推测不合理的是(

)A.子代DNA的两条链可能都含有15NB.1号带中的DNA的氮元素都是14NC.实验结果证明DNA复制方式为半保留复制D.3号带的DNA为亲代大肠杆菌的DNA【答案】A

【解析】由于DNA分子的复制方式为半保留复制，培养液中含有14NH4Cl，所以子代DNA的两条链不可能都含有15N，A错误；1号带中的DNA的氮元素都是14N，相对质量最轻，离心后分布在试管上端，B正确；3号带分布在试管的下端，说明DNA分子的两条链都是15N，为亲代大肠杆菌的DNA，D正确。1.(2022年广东卷)下列关于遗传学史上重要探究活动的叙述，错误的是(

)A.孟德尔用统计学方法分析实验结果发现了遗传规律B.摩尔根等基于性状与性别的关联证明基因在染色体上C.赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质D.沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式【答案】D

【解析】孟德尔用统计学方法分析杂合子自交子代的表型及比例，发现了遗传规律，A正确；摩尔根等基于果蝇眼色与性别的关联，证明了基因在染色体上，B正确；赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记T2噬菌体DNA和蛋白质，通过对比两组实验结果，证明了DNA是遗传物质，C正确；沃森和克里克用DNA衍射图谱得出了DNA的螺旋结构，D错误。2.(2022年广东卷)λ噬菌体的线性双链DNA两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌后其DNA会自连环化(如图)，该线性分子两端能够相连的主要原因是(

)A.单链序列脱氧核苷酸数量相等B.分子骨架同为脱氧核糖与磷酸C.单链序列的碱基能够互补配对D.自连环化后两条单链方向相同【答案】C

【解析】单链序列脱氧核苷酸数量相等、分子骨架同为脱氧核糖与磷酸交替连接，不能决定该线性DNA分子两端能够相连，A、B错误；据图可知，单链序列的碱基能够互补配对，决定该线性DNA分子两端能够相连，C正确；DNA的两条链是反向的，因此自连环化后两条单链方向相反，D错误。3.(2022年浙江卷)某同学欲制作DNA双螺旋结构模型，已准备了足够的相关