第六单元　第30课时　DNA的结构与复制-2025年高中生物大一轮复习

第30课时DNA的结构与复制课标要求1.概述DNA分子是由4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盘旋成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息。2.概述DNA分子通过半保留方式进行复制。考情分析1.DNA结构模型的构建2022·重庆·T42022·河北·T82022·浙江6月选考·T1382021·广东·T52.DNA结构、特点与计算2023·海南·T132022·广东·T122021·北京·T42020·浙江7月选考·T33.DNA复制过程及计算2023·山东·T52022·海南·T112021·山东·T52021·浙江6月选考·T1482021·海南·T62021·辽宁·T44.DNA复制与细胞分裂2021·浙江6月选考·T222019·浙江4月选考·T25考点一DNA分子的结构与基因本质1．DNA双螺旋结构模型的构建(1)构建者：________________。(2)构建过程2．DNA的结构3．DNA结构特点多样性若DNA含有n个碱基对，则其可能有4n种碱基排列顺序特异性每个DNA分子都有特定的____________________稳定性两条主链上__________________交替排列的顺序不变，________________不变等归纳总结DNA双螺旋结构的热考点4．DNA中的碱基数量的计算规律设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。(1)A1＋A2＝____________；G1＋G2＝____________。即：双链中A＝________，G＝______，A＋G＝________＝__________＝__________＝eq\f(1,2)(A＋G＋T＋C)。规律一：双链DNA中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。(2)A1＋T1＝__________________；G1＋C1＝________________。eq\f(A1＋T1,N1)＝eq\f(A2＋T2,N2)＝eq\f(A＋T,N)(N为相应的碱基总数)，eq\f(C1＋G1,N1)＝eq\f(C2＋G2,N2)＝eq\f(C＋G,N)。规律二：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，简记为“补则等”。(3)eq\f(A1＋C1,T1＋G1)与eq\f(A2＋C2,T2＋G2)的关系是___________________________________________________。规律三：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒”。(4)若eq\f(A1,N1)＝a，eq\f(A2,N2)＝b，则eq\f(A,N)＝eq\f(1,2)(a＋b)。规律四：某种碱基在双链中所占的比例等于它在每一条单链中所占比例和的一半。5．基因本质基因通常是具有__________________。有些病毒的遗传物质是RNA，对于这些病毒而言，基因就是____________________。拓展延伸真、原核细胞基因的结构6．基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系(1)沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式()(2)某同学制作DNA双螺旋结构模型，在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基()(3)DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基()(4)某双链DNA分子中一条链上A∶T＝1∶2，则该DNA分子中A∶T＝2∶1()(5)人体内控制β－珠蛋白合成的基因由1700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41700种()(6)DNA分子的碱基对总数与所含有的基因的碱基对总数相等()考向一DNA的结构分析1．(2022·广东，12)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2．(2024·连云港高三期末)如图是某学生在“制作DNA双螺旋结构模型”活动中制作的一个模型，①②③④分别代表四种不同的碱基模型(①③代表嘌呤碱基，②④代表嘧啶碱基)。下列叙述正确的是()A．该模型可代表一个双链脱氧核糖核酸分子B．该模型表明每个脱氧核糖都与一个磷酸相连C．①②③④位于DNA双螺旋结构的外侧D．若要将此链和其互补链连接，则需要10个连接物代表氢键考向二DNA结构的相关计算3．(2023·承德高三联考)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，则另一条链中的碱基A所占比例也一定为aB．如果一条链上(A＋T)∶(G＋C)＝m，则另一条链上该比值也为mC．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∶2D．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4．如图表示不同DNA分子中各种碱基的比例关系，下列说法正确的是()A．若甲表示不同DNA分子一条单链中碱基G的比例变化，则乙可表示其互补链中C的比例变化B．若甲表示不同DNA分子一条单链中嘌呤碱基的比例，则乙可以表示其互补链中嘌呤碱基的比例C．若甲表示不同DNA分子一条单链中A＋T的比例，则乙可以表示其互补链中A＋T的比例D．若甲表示不同DNA分子一条单链中(A＋G)/(T＋C)，则乙可以表示其互补链中(A＋G)/(T＋C)归纳提升三步解决DNA分子中有关碱基比例的计算第一步：搞清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，并在图中标出已知的和所求的碱基。第三步：根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。考点二DNA的复制1．对DNA复制方式的推测(1)假说一：全保留复制在复制过程中新的DNA分子单链结合在一起，形成一条新的DNA双链，而亲本DNA双链仍然被保留在一起。(2)假说二：半保留复制①提出者：美国生物学家________和英国物理学家__________。②内容：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的________断裂，解开的两条单链作为复制的________，游离的______________依据______________原则，通过形成________结合到作为模板的单链上。③特点：______________________________________________________________________。(3)假说三：弥散型复制在复制过程中亲本DNA双链被切割成小片段，分散在新合成的两条DNA双链中。2．DNA半保留复制的实验(1)实验者：美国生物学家________________和____________。(2)研究方法：________________。(3)实验材料：大肠杆菌。(4)实验技术：__________________技术和离心技术。(5)实验背景：15N和14N是氮元素的两种________同位素，这两种同位素_________________，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有不同氮元素的DNA。(6)实验过程(7)实验预期(演绎推理)①图示分析：若亲代DNA分子完全被15N标记，请分别按照半保留复制、全保留复制和弥散型复制的假说，分析绘制15N标记的亲代DNA分子在含有14N的环境中连续复制所得子一代和子二代的DNA分子中的15N和14N的分布状态，实线表示15N标记，虚线部分表示14N标记。②请依据上述分析，预测离心后DNA在离心管中分布的位置。(8)实验结果①立即取出，提取DNA→离心→________________。②繁殖一代后取出，提取DNA→离心→________________。③繁殖两代后取出，提取DNA→离心→__________________(9)实验结论：DNA的复制是以____________的方式进行的。3．DNA的复制(1)概念、时间、场所(2)过程(3)结果：一个DNA分子形成了两个________________的DNA分子。(4)特点eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(,复制))(5)DNA准确复制的原因DNA具有独特的____________结构，为复制提供精确的模板，通过________________，保证了复制能准确地进行。(6)DNA复制的意义：DNA通过复制，将______________从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了________________的连续性。4．“图解法”分析DNA复制相关计算(1)将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养液中连续复制n次，则：①子代DNA共2n个eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(含15N的DNA分子：个,只含15N的DNA分子：个,含14N的DNA分子：个,只含14N的DNA分子：个))②脱氧核苷酸链共2n＋1条eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(含15N的脱氧核苷酸链：条,含14N的脱氧核苷酸链：,条))(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________________。②第n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为______________。热图解读真核生物和原核生物的DNA复制真核DNA分子复制是从多个起点开始的，但多起点并非同时进行；而原核生物的DNA是环状双链且只有一个复制起点，但其复制速度很快，弥补只有一个复制位点的不足。5．细胞分裂中标记染色体去向的分析(1)有丝分裂中染色体的标记情况用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行两次有丝分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)：(注：体细胞染色体为2n条)第一次有丝分裂中期第一次有丝分裂后期第二次有丝分裂中期第二次有丝分裂后期15N标记的染色体数15N标记的染色单体数1个细胞经两次有丝分裂产生的4个子细胞中有____________个细胞含有15N标记的染色体；每个子细胞含15N标记的染色体为__________条。(2)减数分裂中染色体的标记情况用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行正常减数分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)：由图可以看出，子细胞中的所有染色体都含__________。(3)先进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂细胞中染色体的标记情况用15N标记细胞的DNA分子，然后将其放到含14N的培养液中进行一次有丝分裂，再继续在含14N的培养液中进行正常减数分裂，情况如图所示(以一对同源染色体为例)：若该生物的正常体细胞的核DNA为2n，则经上述过程形成的子细胞中含15N标记DNA的个数为________个。(1)在DNA复制方式的探究实验中，若通过对第一代DNA解旋获得的DNA单链进行离心，其结果也可确定DNA复制的方式是全保留复制还是半保留复制()(2)DNA中氢键全部断裂后，以两条母链为模板各合成一条子链()(3)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。若复合物中的某蛋白质参与DNA复制，则该蛋白质一定是DNA聚合酶()(4)蛙的红细胞和哺乳动物成熟的红细胞中都可以发生DNA复制过程()(5)DNA双链被32P标记后，复制n次，子代DNA中有标记的占1/2n()(6)一个含有m个腺嘌呤的DNA分子经过n次复制，共需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸2n－1×m个()据图分析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)据图思考：DNA聚合酶不能从头合成DNA，而只能从3′－端以5′－端→3′－端方向催化延伸聚合子代DNA链(因此DNA复制需要引物，为DNA聚合酶提供3′－端)，但是DNA的两条链是反向平行的，那么DNA的两条链是如何同时作为模板合成其互补链的呢？DNA复制还需要什么酶？______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)通常DNA分子复制从一个复制起始点开始，有单向复制和双向复制，如图所示。放射性越高的3H－胸腺嘧啶脱氧核糖核苷(3H－脱氧胸苷)，在放射自显影技术的图像上，感光还原的银颗粒密度越高。①请利用放射性自显影技术、低放射性3H－脱氧胸苷和高放射性3H－脱氧胸苷，设计实验以确定大肠杆菌DNA复制的方向。______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________②预测实验结果并得出结论。______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(4)将发生癌变的小肠上皮细胞用含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液培养，一段时间后再移至普通培养液中培养，不同间隔时间取样，检测到被标记的癌细胞比例减少，解释出现上述结果的原因。______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(5)不进行细胞分裂的细胞中，还会发生DNA的复制吗？______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________考向三DNA复制过程及实验证据辨析5．单分子荧光测序技术原理如图所示。某种脱氧核糖核苷三磷酸(dNTP，N可代表碱基A、G、C、T)提供一个相应的脱氧核苷酸连接到DNA子链上的同时，会产生一分子的焦磷酸(PPi)，一分子的PPi可以通过一系列反应使荧光素发出一次荧光，通过检测荧光的有无可推测模板链上相应位点的碱基种类。下列说法错误的是()A．测序过程中dNTP可以为反应提供能量B．单分子荧光测序需要在DNA复制过程中进行C．测序时需要在反应体系中同时加入4种dNTPD．利用该技术测序时可能会连续多次出现荧光现象6．(2022·海南，11)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条轻带考向四DNA复制过程的有关计算7．如图为某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1/28．(2021·浙江6月选考，14)含有100个碱基对的一个DNA分子片段，其中一条链的A＋T占40%，它的互补链中G与T分别占22%和18%，如果连续复制2次，则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为()A．240个B．180个C．114个D．90个考向五DNA复制与细胞分裂的关系9．(2019·浙江4月选考，25)在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时，BrdU会取代胸苷掺入到新合成的链中，形成BrdU标记链。当用某种荧光染料对复制后的染色体进行染色，发现含半标记DNA(一条链被标记)的染色单体发出明亮荧光，含全标记DNA(两条链均被标记)的染色单体荧光被抑制(无明亮荧光)。若将一个细胞置于含BrdU的培养液中，培养到第三个细胞周期的中期进行染色并观察(以一条模板DNA观察)。下列推测错误的是()A．1/2的染色体荧光被抑制B．1/4的染色单体发出明亮荧光C．全部DNA分子被BrdU标记D．3/4的DNA单链被BrdU标记10．将某雄性动物细胞的全部DNA分子的两条链经32P标记(染色体数为2n)后，置于不含32P的培养基中培养。经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞，检测子细胞中的放射性情况。下列推断正确的是()A．若进行有丝分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1/2B．若进行减数分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1C．若子细胞中的染色体都含32P，则一定进行有丝分裂D．若子细胞中的染色体不都含32P，则一定进行减数分裂1．DNA只含有4种脱氧核苷酸，能够储存足够量遗传信息的原因是__________________。2．DNA复制的特点是______________________。DNA精确复制的原因：____________提供了复制的模板，______________保证了复制的精确进行。3．一个DNA连续复制n次后，DNA分子总数为__________。第n代的DNA分子中，含原DNA母链的有2个，占_____