高三生物一轮复习课件遗传的分子基础：DNA的结构与复制

遗传的分子基础（2）

DNA的结构与复制2025届高考生物一轮复习课件

高考考情分析考查内容：亲代传递给子代的遗传信息主要储存在DNA分子上，这是此部分考题的主要落脚点。本专题主要考查内容是DNA的结构与复制。命题规律：常结合细胞中DNA分子的结构特点和半保留复制方式进行考查。备考趋势：（1）多以选择题形式考查。（2）高考试题结合DNA的双螺旋结构模型考查DNA的结构和特点以及DNA的复制等相关计算。考点一：DNA的结构

基础知识复习1.平面结构（1）碱基配对方式：A、T配对，G、C配对，A、T之间形成2个氢键，G、C之间形成3个氢键。（2）相邻碱基之间的连接方式

①两条链之间：以氢键相连。②一条单链上：以“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连。两条链的方向：相反，可由脱氧核糖的方向进行判断。2.空间结构3.制作DNA双螺旋结构模型（1）制作原理DNA分子由两条脱氧核苷酸链组成，这两条链按照反向平行的方式盘旋成双螺旋结构；DNA分子中的磷酸与脱氧核糖交替连接，排列在外侧；两条链的碱基之间依据碱基互补配对原则通过氢键连接成碱基对，排列在内侧。（2）材料用具曲别针、泡沫塑料、纸片、牙签、橡皮泥等常用物品都可用做模型制作的材料。（3）模型设计制作过程（4）注意事项

制作模型时应按结构层次从小到大、从简单到复杂的顺序依次完成。在选择、修剪各部件时，应注意各部件的大小比例。

制作含氮碱基时应保证腺嘌呤（A）和胸腺嘧啶（T）的接口吻合，鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）的接口吻合，且四种碱基的形状应具有差异性，同时两种配对模型的长度应相等，以保证DNA两条平行链之间各处的距离都相等。

两条互补链所包含的脱氧核苷酸个数应相等且互相对应，整体上两条链的走向应保证相反。考点一：DNA的结构

重点难点复习※DNA中的碱基计算规律——碱基互补配对原则：A与T配对，G与C配对以DNA双链为研究对象时碱基数量的关系（1）A、T、G、C的数量关系：A＝T，G＝C.（2）非互补碱基和之比：（A＋G）/（T＋C）＝（A＋C）/（T＋G）＝1.※结论：DNA中非互补碱基之和总相等。（3）互补碱基和之比：（A＋T）/（G＋C）不是定值。（4）碱基比例与DNA分子的共性和特异性：①共性的体现是（1）和（2）中的DNA中互补的碱基数量相等、非互补碱基之和总相等。②特异性的体现是（3）中的比值是不确定的。以DNA单链为研究对象时碱基数量的关系（1）A1＝T2，G1＝C2，C1＝G2，T1＝A2（2）若1链中（A1＋G1）/（T1＋C1）＝m，由（1）中的碱基关系推断，2链中（A2＋G2）/（T2＋C2）＝1/m。※结论：两链间非互补碱基和之比互为倒数。DNA双链和单链中碱基数量的联系（1）若在双链中（A＋T）/（G＋C）＝n，则在1链中（A1＋T1）/（G1＋C1）＝n，在2链中（A2＋T2）/（G2＋C2）＝n。※结论：在同一DNA中，双链和单链中互补碱基和之比相等。（2）若1链中A1占的比例为X1，2链中A2占的比例为X2，则整个DNA分子中A占的比例为（X1＋X2）/2.※结论：某碱基占双链DNA碱基总数的百分比等于相应碱基占相应单链比值和的一半。考点一：DNA的结构

典型例题复习例题1.下列有关双链DNA分子中相应数据的关系正确的是(

)A.双链DNA分子中一条链上的（A+T）/（G+C）与另一条链上的相应比值互为倒数B.双链DNA分子中一条链上的（A+G）/（T+C）与另一条链上的相应比值相等C.双链DNA分子中（A+T）/（C+G）的比值在不同个体间通常不同D.双链DNA分子若含有500个碱基，理论上其可能的碱基序列有4500种【答案】C【解析】A、由分析可知，双链DNA分子一条链上的(A+T)/(G+C)的比值与其互补链中该种比例的比值相等，A错误;B、由分析可知，双链DNA分子一条链上的(A+G)/(T+C)的比值与其互补链中该种比例的比值互为倒数，B错误;C、不同个体间的DNA一般不同，因此DNA上的碱基排列顺序也不同，故不同个体间双链DNA分子中(A+T)/(C+G)的比值通常不同，C正确;D、双链DNA分子若含有500个碱基，即该分子有500/2=250个碱基对，结合分析可知，该双链DNA分子理论上可能的碱基序列有4250种，例题2.某同学欲制作DNA双螺旋结构模型，已准备了足够的相关材料，下列叙述正确的是（

）A.在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基B.制作模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连C.制成的模型中，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和D.制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的内侧【答案】C【解析】本题考查DNA分子结构的有关知识。脱氧核糖上连接磷酸和碱基，碱基不与磷酸相连，A项错误；鸟嘌呤与胞嘧啶之间靠3个氢键连接，B项错误；在双链DNA分子中，腺嘌呤和胸腺嘧啶数量相等，胞嘧啶和鸟嘌呤数量相等，因此腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和，C项正确；磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的外侧，作为主链的基本骨架，D项错误。考点二：DNA分子的复制

基础知识复习1.对DNA复制的推测（1）提出者：沃森和克里克。（2）假说：

解旋：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂。

复制：解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。（3）特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式被称作半保留复制。2.DNA半保留复制的实验证据（1）实验方法：同位素标记技术和离心技术。（2）实验原理：DNA的两条链都用15N标记，那么这样的DNA分子密度最大，离心时应该在试管的底部。DNA的两条链都没有被15N标记，那么这样的DNA分子密度最小，离心时应该在试管的上部。DNA的两条链中只有一条单链被15N标记，那么这样的DNA分子离心时应该在试管的中部。（3）实验过程（4）实验结果

立即取出，提取DNA→离心→全部重带。

繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。

繁殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。（5）实验结果和预期的一致，说明DNA的复制是以半保留的1.DNA复制过程（1）概念：DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程（2）时间：主要发生在细胞分裂前的间期（3）场所：细胞核（主要）、线粒体和叶绿体以及原核细胞的细胞质（4）条件

模板：解旋后的两条单链。

原料：四种脱氧核苷酸

能量：细胞提供的能量（ATP）。

酶：解旋酶、DNA聚合酶等。（5）过程（6）特点

边解旋边复制：复制过程中不是两条母链完全解开才开始复制，而是边解旋边复制。

半保留复制：新合成的每个DNA分子中都保留了原来的DNA分子的一条链。

多起点复制：一个DNA分子上往往有多个复制起点，大大提高了复制的效率。考点二：DNA分子的复制

重点难点复习※DNA复制的相关计算从图中可以得到如下规律：（1）DNA分子数①子n代DNA分子总数为2n个。②含15N的DNA分子数为2个。③含14N的DNA分子数为2n个。④只含15N的DNA分子数为0个。⑤只含14N的DNA分子数为（2n－2）个。（2）脱氧核苷酸链数①子代DNA中脱氧核苷酸链数＝2n+1条。②亲代脱氧核苷酸链数＝2条。③新合成的脱氧核苷酸链数＝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，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m·（2n－1）个。②若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，在第n次复制时，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m·2n-1个。1个DNA分子复制的结果是形成2个一样的DNA分子，所以1个DNA分子复制n次后，得到的DNA分子数为2n个，复制n-1次后得到的DNA分子数为2n-1个。第n次复制增加的DNA分子数为2n-1个，需要该脱氧核苷酸数为m·2n-1个。考点二：DNA分子的复制

典型例题复习例题1.玉米条纹病毒的遗传物质是单链环状DNA分子，在复制时首先以亲代单链DNA为模板合成互补链，再以互补链为模板循环合成多条子代单链DNA，复制过程如图所示。下列说法正确是(

)A.合成互补链的过程需要解旋酶、DNA聚合酶等物质B.若该病毒DNA中A的含量为32%，则互补链中C的含量为18%C.若该病毒DNA中嘌呤的比例为m，则互补链中嘧啶的比例也为mD.若该病毒DNA中含有a个腺嘌呤，循环3次共消耗腺嘌呤脱氧核苷酸7a个【答案】C【解析】大肠杆菌增殖一代，拟核DNA只复制一次，A正确；该拟核DNA上基因不是连续分布的，B正确；等位基因位于同源染色体上，大肠杆菌细胞中不含染色体，C错误；该拟核DNA的两条链上含有多个基因，D正确。例题2.科学家曾提出DNA复制方式的三种假说：全保留复制、半保留复制和分散复制（图1）。对此假说，科学家以大肠杆菌为实验材料，进行了如下实验（图2）：下列有关叙述正确的是()A.第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带，说明DNA复制方式一定是半保留复制B.第二代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带和1条轻带，说明DNA复制方式一定是全保留复制C.结合第一代和第二代细菌DNA的离心结果，说明DNA复制方式一定是分散复制D.若DNA复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带【答案】D【解析】根据图示信息，只含15N标记的DNA离心后，试管中出现l条重带，将“N标记的大肠杆菌在含“N的培养基中培养一代，细胞分裂一次，DNA复制一次，如果第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带，说明DNA的复制方式为半保留复制或分散复制，DNA中的两条链均含有或分别含有15N和14N，A错误；第二代细菌DNA离心后，试管中出现中带和轻带，说明DNA的复制方式是半保留复制，处于中带的DNA的两条链分别含有15N和14N，处于轻带的DNA的两条链均含14N，B错误；结合第一代和第二代细菌DNA的离心结果，说明DNA复制方式为半保留复制，C错误；若为半保留复制，继续培养至第三代，得到的DNA分子中，1/4的DNA分子的两条链分别含有14N和15N，3/4的DNA分子的两条链只含14N，细菌DNA离心后，试管中出现一条中带和一条轻带，D正确。DNA分子的复制

基本方法与技能复习核心考法：同位素标记与DNA复制及细胞分裂情况分析（1）减数分裂中染色体标记情况分析

如果用3H标记细胞中的DNA分子，然后将细胞放在正常环境中培养，让其进行减数分裂，结果染色体中的DNA标记情况如图所示：

可知由图可知，减数分裂过程中细胞虽然连续分裂2次，但核DNA只复制1次，所以4个子细胞中所有核DNA分子均呈杂合状态，即3H/1H。（2）有丝分裂中染色体标记情况分析的如果用3H标记细胞中的DNA分子，然后将细胞放在正常环境中培养，连续进行2次有丝分裂（包含了2次DNA复制），结果染色体中的DNA标记情况如图所示：

由图可知，第一次有丝分裂形成的两个子细胞中所有DNA分子均呈杂合状态，即3H/1H，第二次有丝分裂经复制后的每条染色体上的两条姐妹染色单体中只有一条姐妹染色单体含有3H，即DNA分子为3H/1H，而另一条姐妹染色单体中只含有1H，即DNA分子为1H/1H。，在后期时两条姐妹染色单体的分离是随机的，所以最终形成的子细胞中含有3H的染色体条数是0~2n条（体细包中染色体数是2n），含有3H标记的染色体的细包有2、34个三种情况。例题：DNA复制时，5-溴尿嘧啶脱氧核苷（BrdU）可作为