DNA的分子结构DNA的复制及基因的本质2022年高考生物大一轮复习精讲课件

第2讲

DNA的分子结构、复制与基因的本质第六章基因的本质和表达解读课标能力层级素养目标1.通过掌握DNA分子的结构和功能，理解生命的延续和发展；理解能力生命观念2.通过DNA分子中的碱基数量和DNA复制的计算规律，培养归纳与概括、逻辑分析和计算能力；理解能力科学思维3.通过DNA复制方式的探究，培养实验设计及结果分析的能力实验探究能力科学探究DNA分子的结构DNA的复制基因是有遗传效应的DNA片段知识点一DNA分子的结构A脱氧核糖POC脱氧核糖POT脱氧核糖POG脱氧核糖POT脱氧核糖POA脱氧核糖POG脱氧核糖POC脱氧核糖PO1.1元素组成：1.2基本单位：1.3单体种类：C、H、O、N、P脱氧（核糖）核苷酸磷酸基团腺嘌呤脱氧（核糖）核苷酸胸腺嘧啶脱氧（核糖）核苷酸胞嘧啶脱氧（核糖）核苷酸鸟嘌呤脱氧（核糖）核苷酸P脱氧核糖含氮碱基DNA双螺旋模型构建(沃森和克里克)DNA分子的结构1.5DNA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。1.4结构特点

外侧：

交替连接，构成基本骨架，并按

方式排列成两条长链；平面结构内侧：两条链上的碱基通过

连成

，遵循

原则（A

,G

）空间结构：

结构（右旋）磷酸、脱氧核糖反向平行双螺旋氢键碱基对＝T≡C碱基互补配对多样特异稳定DNA分子的结构 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。DNA分子的结构易错明辨

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)，下列为几位同学对此图的评价，其中哪位同学的评价较合理？①甲认为该图没有什么物质和结构上的错误。②乙认为该图至少有3处错误，其中核糖应改为脱氧核糖，U应改为T，DNA单链中脱氧核苷酸的磷酸基团应与相邻脱氧核苷酸3′碳上的羟基脱水形成磷酸二酯键。③丙认为如果他画的是双链RNA分子，则该图就是正确的。【答案】提示：该同学要画的为DNA分子结构图，图中的错误有：①五碳糖应为脱氧核糖；②碱基不含尿嘧啶(U)；③磷酸与磷酸之间无化学键的连接，磷酸应与脱氧核糖交替连接。故乙同学评价较合理。DNA分子的结构延伸思考 DNA分子结构的“五、四、三、二、一”五种元素四种碱基或脱氧核苷酸三种物质二种长链一种结构C、H、O、N、PA、G、C、T磷酸基团、脱氧核糖、碱基两条脱氧核苷酸长链双螺旋结构DNA分子的结构1.6DNA分子的结构及相关计算①两种DNA结构模型解读DNA分子的结构1.6DNA分子的结构及相关计算①

两种DNA结构模型解读磷酸二酯键氢键解旋酶限制性核酸内切酶DNA连接酶DNA聚合酶DNA分子的结构②DNA单链有关的计算A1=

,T1=

,C1=

,G1=

。A1C1T1G11链DNA分子2链T2G2A2C2T2A2G2C2A=

,C=

,。TG③DNA双链有关的计算A+C=

=

=

=

,A+GT+CT+G50%DNA分子的结构1.6DNA分子的结构及相关计算A1C1T1G11链DNA分子2链T2G2A2C2DNA分子的结构③④（2021年广东卷）5.DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中，为该模型构建提供主要依据的是（

）①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制A.①②B.②③C.③④ D.①④【答案】B【详解】①赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染大肠杆菌的实验，证明了DNA是遗传物质，与构建DNA双螺旋结构模型无关，①错误；②沃森和克里克根据富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱，推算出DNA分子呈螺旋结构，②正确；③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等，沃森和克里克据此推出碱基的配对方式，③正确；④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制，是在DNA双螺旋结构模型之后提出的，④错误。故选B。（2021·广东高考真题）DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中，为该模型构建提供主要依据的是（）①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制A．①② B．②③ C．③④ D．①④【答案】B【详解】①赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染大肠杆菌的实验，证明了DNA是遗传物质，与构建DNA双螺旋结构模型无关，①错误；②沃森和克里克根据富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱，推算出DNA分子呈螺旋结构，②正确；③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等，沃森和克里克据此推出碱基的配对方式，③正确；④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制，是在DNA双螺旋结构模型之后提出的，④错误。故选B。（2020·浙江高考真题）某DNA片段的结构如图所示。下列叙述正确的是（）A．①表示胞嘧啶B．②表示腺嘌呤C．③表示葡萄糖D．④表示氢键【答案】D【详解】A、分析图示可知，A（腺嘌呤）与①配对，根据碱基互补配对原则，则①为T（胸腺嘧啶），A错误；B、②与G（鸟嘌呤）配对，则②为C（胞嘧啶），B错误；C、DNA分子中所含的糖③为脱氧核糖，C错误；D、DNA两条链中配对的碱基通过④氢键相连，D正确。故选D。（2021·福建三明市·高三三模）下列有关核酸的叙述，正确的是（）A．DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点分别在DNA和RNA上B．DNA分子的木骨架是由C、H、O、N、P五种元素组成的C．RNA中两个核糖核苷酸间可通过磷酸二酯、氢键连接D．转录时在解旋的作用下DNA双链解开，碱基得以暴露【答案】C知识点二DNA的复制2.1DNA分子复制方式的探究（假说——演绎法）（1）提出假说

假说一：全保留复制假说二：半保留复制（沃森和克里克）DNA的复制（2）演绎推理①检测方案（

法和

法）同位素标记密度梯度离心DNA的复制2.1DNA分子复制方式的探究（假说——演绎法）②全保留复制DNA的复制（2）演绎推理③半保留复制DNA的复制（2）演绎推理(3）检验推理15N/15N-DNA15N/14N-DNA14N/14N-DNA15N/14N-DNA重中轻中结果与半保留复制假说吻合假说成立DNA的复制实验过程实验结果（4）得出结论：DNA分子的复制方式为

。半保留复制DNA的复制

（1）过程（

复制）亲代DNA两条DNA母链解旋酶平面DNADNA聚合酶盘绕子代DNA氢键磷酸二酯键边解旋边双向解旋复制2.2DNA分子复制DNA的复制（2）条件：模板：亲代DNA分子中的

母链原料：游离的四种。酶：

酶和

酶能量：(3)原则：

原则每条脱氧核苷酸解旋DNA聚合ATP碱基互补配对2.2DNA分子复制DNA的复制(4)特点：(5)意义：使

从亲代传给子代，保持了遗传信息的

性。(6)精确复制的原因：①双螺旋结构为其提供

；②

原则及

复制使复制准确进行。半保留复制遗传信息连续精确模板碱基互补配对半保留2.2DNA分子复制DNA的复制（7）场所：真核生物：原核生物：DNA病毒：（8）时间：细胞核（主要）、线粒体、叶绿体拟核（主要）、细胞质（如：

）宿主细胞内主要

间期或

的间期（该过程中容易发生

）有丝分裂减数第一次分裂前基因突变质粒2.2DNA分子复制DNA的复制（1）同位素标记型（绘图法）2.3与DNA分子复制有关的计算DNA的复制（2）复制n次与第n次复制（设DNA分子中某碱基数为m）①复制n次共需要某碱基的数目=m∙（2n-1）②第n次复制需要某种碱基的数目=

m∙（2n-2n-1）=

m∙2n-12.3与DNA分子复制有关的计算DNA的复制(3)与染色体相关的计算（绘图法）1条染色体上的1个DNA1条染色体上的2个DNA1条染色单体上的1个DNA2.3与DNA分子复制有关的计算DNA的复制(4)与细胞分裂相关的计算（绘图法）①有丝分裂第一次有丝分裂用15N标记1对同源染色体上的2个DNA分子每条同源染色体上的每条染色体单体均带有标记分裂形成2个子细胞，每个子细胞中的每条染色体均带有标记2.3与DNA分子复制有关的计算DNA的复制①有丝分裂第二次有丝分裂分裂形成4个子细胞，子细胞类型有4种组合方式①①有

的子细胞带有标记②②③有

的子细胞带有标记④④

子细胞带有标记③1/23/4全部DNA的复制②减数分裂15N标记1对同源染色体上的两个DNA分子同源染色体分离姐妹染色单体分离分裂形成4个子细胞，全部子细胞中的每条染色体均带有标记。DNA的复制(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复制的外界条件知识延伸DNA的复制（2021年广东一模）11．图2是果蝇的核DNA复制模式图，箭头所指的泡状结构称为DNA复制泡，是DNA分子中正在复制的部分。下列有关分析，错误的是（）A．复制泡处以被解开的两条母链为模板B．形成复制泡不需要消耗能量C．复制泡的形成与解旋酶的作用有关D．一个核DNA分子复制时存在多个复制原点【答案】D【详解】复制泡是进行DNA的复制，DNA的复制是以打开的两条母链作为模板，A正确；DNA复制，先要解旋，破坏氢键需要消耗ATP的，B错误；复制泡就是类似于DNA的解旋，解旋是需要解旋酶的作用，C正确；DNA复制是多起点复制的，D正确。（2021·山东青岛市·高三三模）将两条单链均被32P标记的S基因导入某动物的精原细胞中（该细胞不含32P标记），选取染色体中插入2个S基因的精原细胞，再置于不含32P的培养液中培养，得到4个子细胞，检测子细胞中的标记情况。若不考虑交叉互换和染色体变异，则下列叙述错误的是（）A．可能出现2个子细胞中含32P，2个不含32P的情况B．可能出现3个子细胞中含32P，1个不含32P的情况C．若4个子细胞中均含32P，则精原细胞一定进行了减数分裂D．4个子细胞中被标记染色体的总条数最多为4条，最少为2条【答案】C【详解】A、若2个S基因可能插入到同一条染色体上，该精原细胞进行两次有丝分裂，考虑DNA的半保留复制和有丝分裂特点，第一次有丝分裂产生的两个子细胞均含有32P，经第二次有丝分裂，可能出现2个子细胞中含32P，2个不含32P的情况，A正确；BC、若两个S基因插入到两条非同源染色体中，该精原细胞进行两次有丝分裂，考虑DNA的半保留复制和有丝分裂特点，第一次有丝分裂产生的两个子细胞均含有32P，经第二次有丝分裂，由于姐妹染色单体分开后随机进入两个子细胞，可能出现4个子细胞中均含32P或3个子细胞中含32P，1个不含32P或2个子细胞中含32P，B正确，C错误；D、若两个S基因插入到两条染色体中，则共有4条DNA单链被标记，该精原细胞进行两次有丝分裂或减数分裂，含32P的染色体共有4条，则4个子细胞中被标记染色体的总条数为4条，若2个S基因插入到同一条染色体上，则4个子细胞中被标记染色体的总条数为2条，D正确。（2021·广东茂名市·高三三模）DNA甲基化是DNA分子内部碱基胞嘧啶发生甲基化（胞嘧啶连接甲基基团），甲基化的胞嘧啶仍能与鸟嘌呤互补配对（如图所示），但会抑制基因的表达。下列有关叙述错误的是（）A．被甲基化的DNA遗传信息保持不变，因此生物的表现型不变B．碱基序列不同的双链DNA分子，（A+C）/（G+T）比值一定相同C．DNA甲基化可能干扰了RNA聚合酶等对DNA部分区域的识别和结合D．DNA甲基化后碱基互补配对原则不变，仍可通过半保留复制遗传给后代【答案】A【详解】A、被甲基化的DNA遗传信息保持不变，但基因的表达会受到抑制，从而会影响生物的表现型，A错误；B、碱基序列不同的双链DNA分子，双链之间的碱基遵循碱基互补配对原则，即A与T配对，G与C配对，因此A与T的含量相等，G与C的含量相等，（A+C）/（G+T）比值一定相同，都为1，B正确；C、DNA甲基化会抑制基因的表达，基因表达包括转录和翻译两个阶段，转录需要RNA聚合酶的参与，因此DNA甲基化可能干扰了RNA聚合酶等对DNA部分区域的识别和结合，C正确；D、DNA甲基化后碱基互补配对原则不变，即A与T配对，G与C配对，仍可通过半保留复制遗传给后代，D正确。故选A。（2021·广东茂名市·高三二模）复制叉是复制时双链打开，分开成两股，各自作为模板，子链沿模板延长所形成的Y字型结构（如图），复制叉从复制起始点开始沿着DNA链有序移动。DNA甲基化会引起染色质结构．DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变。下列叙述正确的是（）A．解旋酶能使DNA两条螺旋的双链完全打开后再复制B．DNA聚合酶作用对象是氢键C．甲基化修饰DNA链不会影响复制叉的有序移动D．多起点双向复制可提高复制速率【答案】D【详解】A、DNA分子的复制特点是边解旋边复制，解旋酶能使DNA两条螺旋的双链打开，A错误；B、DNA聚合酶的作用对象是磷酸二酯键，B错误；C、由于DNA甲基化引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式发生了改变，甲基化修饰DNA链会直接停顿复制叉，C错误；D、多起点双向复制可以提高复制的速率，能在短时间内得到较多的DNA分子，D正确。故选D。（2020·浙江高三一模）羟胺可使胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶，导致DNA复制时与腺嘌呤发生错配。某细胞DNA片段上有若干个胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶，下列叙述正确的是（）A．该变化可发生在体内所有细胞内B．该变化一定会引起编码的蛋白质结构改变C．此片段复制形成的两个子代DNA分子具有相同的碱基序列D．此片段多次复制后的子代DNA中A—T碱基对的比例将上升【答案】D【详解】A、该变化可导致DNA复制时羟化胞嘧啶与腺嘌呤发生错配，并不是体内所有的细胞都能进行分裂，都能进行DNA复制，所以该变化不可能发生在体内所有细胞内，A错误；B、胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶属于基因突变，由于密码子的简并性等原因，基因突变不一定会引起编码的蛋白质结构改变，B错误；C、DNA的两条链上的碱基是互补的，两条链上的碱基序列是不同的，若某细胞DNA片段上有若干个胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶，根据DNA半保留复制可知，该片段复制后形成的两个子代DNA分子的碱基序列不同，C错误；D、由题可知，胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶后与腺嘌呤配对，而不是与鸟嘌呤配对，因此该片段多次复制后的子代DNA分子中A-T碱基对的比例将上升，D正确。故选D。知识点三

基因是有遗传效应的DNA片段染色体DNA是主要的

。蛋白质DNA基因脱氧核苷酸每个DNA分子含有

个基因基因是有

的DNA片段（本质）基因在染色体上呈

。基因是

的基本单位染色体是DNA的

。（DNA的载体还有

和

等）每条染色体含有

个DNA分子每个基因含有

个脱氧核苷酸脱氧核苷酸（碱基）的

代表遗传信息。主要载体线粒体叶绿体1个或2遗传物质多遗传效应线性排列决定生物性状成千上万排列顺序基因是有遗传效应的DNA片段（2021·全国高考真题）用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP，dA-Pα~Pβ~Pγ，)等材料制备了DNA片段甲（单链），对W基因在染色体上的位置进行了研究，实验流程的示意图如下。回答下列问题：（1）该研究人员在制备32p标记的DNA片段甲时，所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32p，原因是_______。（2）该研究人员以细胞为材料制备了染色体样品，在混合操作之前去除了样品中的RNA分子，去除RNA分子的目的是_______。（3）为了使片段甲能够通过碱基互补配对与染色体样品中的W基因结合，需要通过某种处理使样品中的染色体DNA_______。（4）该研究人员在完成上述实验的基础上，又对动物细胞内某基因的mRNA进行了检测，在实验过程中用某种酶去除了样品中的DNA，这种酶是_______。【答案】dATP脱去β、γ位上的两个磷酸基团后，则为腺嘌呤脱氧核苷酸，是合成DNA的原料之一防止RNA分子与染色体DNA的W基因片段发生杂交解旋DNA酶【详解】（1）dA-Pα~Pβ~Pγ脱去β、γ位上的两个磷酸基团后，则为腺嘌呤脱氧核苷酸，是合成DNA的原料之一。因此研究人员在制备32p标记的DNA片段甲时，所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32p。（2）RNA分子也可以与染色体DNA进行碱基互补配对，产生杂交带，从而干扰32p标记的DNA片段甲与染色体DNA的杂交，故去除RNA分子，可以防止RNA分子与染色体DNA的W基因片