高考总复习生物（人教版）课件第五单元基因的本质及表达第15讲DNA的结构复制及基因的本质

基因的本质及表达第五单元第15讲DNA的结构、复制及基 因的本质1．DNA分子结构的主要特点(Ⅱ)。2.DNA的复制(Ⅱ)。3.基因的概念(Ⅱ)。栏目导航考点一DNA分子的结构及相关计算

考点二DNA分子的复制及基因的概念

1．DNA分子的化学组成(1)基本组成元素：______________________。(2)基本单位考点一DNA分子的结构及相关计算C、H、O、N、P2．DNA双螺旋结构的形成3．DNA分子的结构(1)主要特点①两条脱氧核苷酸长链________平行盘旋而成。②______________交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。③两条链上的碱基通过________连接成碱基对，即：反向脱氧核糖和磷酸氢键碱基互补配对规则的双螺旋结构4．DNA分子特性(1)________：磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧构成基本骨架。(2)________：碱基对多种多样的排列顺序。(3)________：每种DNA分子都有特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。稳定性多样性特异性利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子结构1．富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也作出了巨大的贡献。(2014·江苏卷，T4C)(

)命题来源于必修二教材P47～48DNA双螺旋结构模型的构建资料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。(2014·全国卷Ⅱ，T5C)(

)命题来源于必修二教材P49DNA分子的结构3．沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数。(2012·江苏卷，T2)(

)命题来源于必修二教材P47～48DNA双螺旋结构模型的构建√××1．DNA分子的结构(1)DNA分子中脱氧核苷酸数：脱氧核糖数：磷酸数：含氮碱基数＝1∶1∶1∶1。(2)DNA分子结构中的化学键①磷酸二酯键：是指相邻两个脱氧核苷酸之间，连接磷酸和脱氧核糖的化学键。磷酸二酯键形成需要DNA聚合酶或DNA连接酶，断裂时需要核酸(水解)酶或限制性核酸内切酶。②氢键：配对的碱基对之间形成的化学键，氢键形成不需要酶，而氢键断裂需解旋酶或加热处理。A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键，一般说来，氢键含量越多，DNA结构越稳定，越适应高温条件下生活。(3)DNA分子片段①除DNA末端的两个脱氧核糖外，其余每个脱氧核糖都连接着2个磷酸。每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。若在环状DNA中，则每个脱氧核糖都连接着2个磷酸，不存在游离的磷酸基团。②在DNA分子的一条单链中相邻的碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连。(1)DNA水解产物：初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。(2)氢键数目计算：若碱基对为n，则氢键数为2n～3n；若已知A有m个，则氢键数为3n－m。(3)不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即(A＋T)/(C＋G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。(4)若已知A占双链的比例＝c%，则A1单链的比例无法确定，但最大值可求出为2c%，最小值为0。1．判断正误(1)沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法。(

)(2)嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定。(

)(3)DNA的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构。(

)(4)DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。(

)(5)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。(

)(6)DNA上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则，即A＝U，G＝C。(

)√√×√√×2．(2017·翠屏期中)下列关于DNA分子结构的叙述正确的是(

)A．一个DNA分子一定有两个游离的磷酸基团B．双螺旋结构以及碱基间的氢键使DNA分子具有较强的特异性C．对于任意双链DNA而言，(A＋T)/(C＋G)的值在两条链中相等D．DNA分子排列中，两条长链上的脱氧核糖与磷酸排列千变万化C

解析：环状DNA没有游离的磷酸基团，A错误；DNA分子的特异性指的是其特定的碱基排列顺序，B错误；DNA分子一条链中A的数目与另一条链中T的数目相等，G、C的数目关系与A、T的情况相同，因此两条链中(A＋T)/(C＋G)的值相同，C正确；DNA分子中，两条链上脱氧核糖和磷酸交替排列的顺序是不变的，D错误。“三看法”判断DNA分子结构的正误3．(2016·全国卷Ⅱ)某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述错误的是(

)A．随后细胞中的DNA复制发生障碍B．随后细胞中的RNA转录发生障碍C．该物质可将细胞周期阻断在分裂中期D．可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用C

角度1围绕DNA的结构与特性考查理解能力解析：因为该物质可使DNA双链不能解开，DNA复制时需要解旋，所以若在细胞培养液中加入该物质，会导致细胞中DNA复制发生障碍，A正确；由于RNA主要是在细胞核中以DNA一条链为模板合成的，因此，RNA转录前需要DNA解旋，B正确；因为该物质使DNA复制不能完成，所以可将细胞周期阻断在分裂间期，C错误；该物质能抑制DNA复制，因此，可抑制癌细胞增殖，D正确。4．(2018·榆林模拟)1953年沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型，其重要意义在于(

)①证明DNA是主要的遗传物质②确定DNA是染色体的组成成分③发现DNA如何储存遗传信息④为DNA复制机制的阐明奠定基础A．①③

B．②③C．②④

D．③④D

解析：噬菌体侵染细菌的实验、肺炎双球菌的转化实验和烟草花叶病毒相关实验证明了DNA是主要的遗传物质，故①错误；沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型之前，就已经明确了染色体的组成成分，故②错误；根据DNA双螺旋结构模型中脱氧核苷酸的排列顺序，可以发现DNA是如何储存遗传信息的，故③正确；他们在构建了DNA双螺旋结构模型的基础上，也对DNA复制进行了描述，故④正确。5．(2014·山东卷)某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是(

)C

角度2借助碱基互补配对及相关计算考查获取信息的能力解析：设该单链中四种碱基含量分别为A1、T1、G1、C1，其互补链中四种碱基含量为A2、T2、C2、G2，DNA分子中四种碱基含量A、T、G、C。由碱基互补配对原则可知(A＋C)/(T＋G)＝1，A曲线应为水平，A项错误；(A2＋C2)/(T2＋G2)＝(T1＋G1)/(A1＋C1)，B曲线应为双曲线的一支，B项错误；(A＋T)/(G＋C)＝(A1＋A2＋T1＋T2)/(G1＋G2＋C1＋C2)＝(A1＋T1)/(G1＋C1)，C项正确；(A1＋T1)/(G1＋C1)＝(T2＋A2)/(C2＋G2)，D项错误。6．(2018·湖南月考)某种烷化剂芥子气能使鸟嘌呤转变为烷基化鸟嘌呤(mG)，mG不与胞嘧啶配对而与胸腺嘧啶配对，某双链DNA分子中T占碱基总数的20%，用芥子气使DNA分子中所有鸟嘌呤成为mG后进行复制一次，其中一个DNA分子T占碱基总数的30%，则另一个DNA分子中T占碱基总数的比例是(

)A．15%

B．20%C．30%

D．40%D

解析：某双链DNA分子中T占碱基总数的20%，则根据碱基互补配对原则可知A＝T＝20%，G＝C＝30%，A＋T＝40%，G＋C＝60%。则一条链中G＋C＝60%，又因为用芥子气使分子中所有鸟嘌呤成为mG，mG不与胞嘧啶配对而与胸腺嘧啶配对，所以复制一次得到的两个DNA(甲、乙)，已知甲DNA分子T占碱基总数的30%，则甲中mG占碱基总数的30%－20%＝10%，则乙中mG占碱基总数的30%－10%＝20%。所以乙中T占碱基总数的20%＋20%＝40%。1．DNA分子的复制(1)概念：以_____________为模板合成子代DNA的过程。(2)时间：_______________________________________。考点二DNA分子的复制及基因的概念亲代DNA有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期解旋后两条母链游离的4种脱氧核苷酸ATPDNA聚合酶解旋DNA聚合酶(5)方式：_______________。(6)特点：_________________。(7)意义：___________________________________________________。半保留复制边解旋边复制将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性2．观察下面的基因关系图，完善相关内容：1．真核细胞核DNA的复制发生在有丝分裂前期。(2011·海南卷，T25D)(

)命题来源于必修二教材P54DNA分子复制发生的时期×2．(2016·全国卷ⅠT29(3))将一个带有某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是__________________________________________________。提示：一个含有32P标记的双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子，因此在得到的n个噬菌体中只有两个带有标记。命题来源于必修二教材P54DNA分子复制的过程1．DNA复制的研究方法探究DNA复制是半保留复制还是全保留复制，可用同位素标记技术和离心处理技术，常用的标记元素为3H、15N、32P，根据复制后DNA分子在离心管中的位置即可确定复制方式。具体过程及结果分析如下：(1)用同位素标记大肠杆菌①若用14N标记大肠杆菌(普通大肠杆菌无放射性)，得到14N/14N的DNA分子，将该DNA分子离心处理，离心后位于试管的上部，即轻带(如图甲所示)。②若用放射性同位素15N标记大肠杆菌，得到15N/15N的DNA分子，将该DNA分子离心处理，离心后位于试管的下部，即重带(如图乙所示)。③若大肠杆菌的DNA分子中一条链被14N标记，另一条链被15N标记，离心处理后将会位于试管的中部，即中带(如图丙所示)。(2)追踪DNA的复制方式①将亲代含14N的大肠杆菌转移到含15N的培养基上增殖一代。②将亲代含15N的大肠杆菌转移到含14N的培养基上增殖一代。③分别对上述培养得到的大肠杆菌离心处理。(3)结果分析①若DNA的复制方式为全保留复制，则离心后出现如图甲所示结果，即1/2重带和1/2轻带(该复制方式实际上是不存在的)。②若DNA的复制方式为半保留复制，则离心后出现如图乙所示，即全部为中带。2．DNA分子复制中相关计算的规律方法DNA分子复制为半保留复制，若将一个被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：(2)DNA复制中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次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n－1)。②第n次复制所需该种脱氧核苷酸数为m·2n－1。1．判断正误(1)DNA初步水解的产物是4种脱氧核苷酸，彻底水解的产物有磷酸、脱氧核糖和碱基。(

)(2)DNA复制的场所不只是细胞核。(

)(3)DNA双螺旋全部解链后，开始DNA复制。(

)(4)单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接成子链，并且2条子链形成子代DNA分子。(

)(5)DNA的复制有可能出现“差错”。(

)(6)DNA复制就是基因表达的过程。(

)√√××√×2．(2017·历下区期末)下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是(

)A．基因是具有遗传效应的DNA片段B．基因是四种碱基对的随机排列C．一个基因含有许多个脱氯核苷酸，基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的D．染色体是DNA的主要载体，一条染色体上含有1个或2个DNA分子B

解析：基因是具有遗传效应的DNA片段，A正确；基因中碱基对的排列顺序是特定的，B错误；基因是有遗传效应的DNA片段，脱氧核苷酸特定的排列顺序决定了DNA的特异性，C正确；染色体是DNA的载体，主要成分是蛋白质和DNA分子，在没有复制时，一条染色体上含有1个DNA分子，在复制后着丝点没有分裂时，一条染色体上含有2个DNA分子，D正确。(1)DNA复制的类型在真核生物中，DNA复制一般是多起点复制。在原核生物中，DNA复制一般是一个起点。无论是真核生物还是原核生物，DNA复制大多数都是双向进行的。如图所示为真核生物DNA的多起点、双向复制：(2)影响DNA复制的外界条件

3．(2018·张家口月考)一个32P标记的噬菌体侵染在31P环境中培养的大肠杆菌，已知噬菌体DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个，以下叙述不正确的是(

)A．大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料和酶等B．噬菌体DNA含有2m＋n个氢键C．该噬菌体繁殖四次，子代中只有14个含有31PD．噬菌体DNA第四次复制共需要8(m－n)个腺嘌呤脱氧核苷酸C

角度1围绕DNA复制过程中的相关计算考查理解能力“DNA复制”相关题目的4点“注意”(1)注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，但后者只包括第n次的复制。(2)注意碱基的单位是“对”还是“个”。(3)切记在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。(4)看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”等关键词，以免掉进陷阱。4．(2018·甘肃模拟)某长度为1000个碱基对的双链环状DNA分子，其中含腺嘌呤300个。该DNA分子复制时，Ⅰ链首先被断开形成3′、5′端口。接着5′端与2链发生分离，随后DNA分子以2链为模板通过滚动从Ⅰ链的3′端开始延伸子链，同时还以分离山来的5′。端单链为模板合成另一条子链，其过程如图所示。下列关于该过程的叙述中正确的是(

)A．Ⅰ链中的碱基数目多于2链B．该过程是从两个起点同时进行的C．复制过程中2条链分别作模板，边解旋边复制D．若该DNA连续复制3次，则第二次共需鸟嘌呤4900个C

角度2依据DNA复制过程考查实验探究能力解析：环状双链DNA分子的两条链的碱基是互补配对的，所以1链和2链均含1000个碱基，A错误；该DNA分子的复制起始于断口处，由于只有一处断开，故只有一个复制起点，B错误；断开后两条链分别作模板，边解旋边复制，C正确；DNA分子含腺嘌呤300个，所以胸腺嘧啶也为300个，则胞嘧啶和鸟嘌呤均为700个，即第二次复制过程中，共需鸟嘌呤(22－1)×700－(21－1)×700＝1400个，D错误。5．(2017·祁阳期末)正常情况下细胞内可以自主合成组成核酸的核糖核苷酸和脱氧核苷酸，某细胞系由于发生基因突变而不能自主合成，必须从培养基中摄取。为验证“DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸”，现提供如下实验材料，请你完成实验方案。(1)实验材料：突变细胞系、基本培养基、12C－核糖核苷酸、14C－核糖核苷酸、12C－脱氧核苷酸、14C－脱氧核苷酸、细胞放射性检测技术等。(2)实验步骤：第一步：取基本培养基若干，随机分成两组，分别编号为甲组和乙组。第二步：在甲组培养基中加入适量的12C－核糖核苷酸和14C－脱氧核苷酸；在乙组培养基中加入_____________________________________________。等量的14C－核糖核苷酸和12C－脱氧核苷酸第三步：在甲、乙两组培养基中分别接种___________________，在5%CO2恒温培养箱中培养一段时间，使细胞增殖。第四步：分别取出甲、乙两组培养基中的细胞，检测细胞中出现放射性的部位。(3)预期结果：_______________________________________________________________________________________。(4)实验结论：________________________________________________________________。等量的突变细胞系甲组培养基中细胞的放射性部位主要在细胞核；乙组培养基中细胞的放射性部位主要在细胞质

DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸解析：(2)根据生物实验需要遵循对照原则和控制单一变量原则，可进行如下实验：实验步骤：第一步：编号。取基本培养基两个，编号为甲、乙，两组之间进行对照。第二步：设置对比实验。在培养基甲中加入适量的12C－核糖核苷酸和14C－脱氧核苷酸；在培养基乙中加入等量的14C－核糖核苷酸和12C－脱氧核苷酸。第三步：培养。在甲、乙培养基中分别接种等量的突变细胞系，放到适宜的相同环境中培养一段时间，让细胞增殖。第四步：观察、检测。分别取出培养基甲、乙中的细胞，用放射性探测显微仪探测观察细胞核和细胞质的放射性强弱。(3)预期结果：由于DNA主要分布在细胞核中，而RNA主要分布在细胞质中，所以甲组培养基中细胞的放射性部位主要在细胞核；乙组培养基中细胞的放射性部位主要在细胞质。(4)实验结论：DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸而不是核糖核苷酸。[网络构建·答题必备]

1.DNA的两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。2.DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。3.DNA上的碱基对严格遵循碱基互补配对原则，通过氢键连接。4.DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息。5.DNA复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点。6.DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶参与。7.基因是具有遗传效应的DNA片段。8.染色体是基因的主要载体，线粒体、叶绿体中也存在基因。1．(2017·海南卷)DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA分子中(A＋T)/(G＋C)与(A＋C)/(G＋T)两个比值的叙述，正确的是(

)A．碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值不同B．前一个比值越大，双链DNA分子的稳定性越高C．当两个比值相同时，可判断这个DNA分子是双链D．经半保留复制得到的DNA分子，后一比值等于1D

[探究高考·模拟演练]解析：双链DNA分子中，互补碱基两两相等，即A＝T，C＝G，则A＋C＝G＋T，即A＋C与G＋T的比值为1。因此，碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值相同，A错误；DNA分子中，C和G之间有3个氢键，A与T之间有2个氢键，则C与G的含量越高，DNA稳定性越高。因此，前一个比值越大，C与G的含量越低，双链DNA分子的稳定性越低，B错误；当两个比值相同时，这个DNA分子可能是双链，也可能是单链，C错误；经半保留复制得到的DNA分子，后一比值等于1，D正确。解析：

DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，每个DNA分子中通常都会含有4种脱氧核苷酸，A正确；在DNA分子中，一般情况下每个脱氧核糖上连接2个磷酸和1个碱基，B错误；1分子脱氧核苷酸由1分子碱基、1分子磷酸和1分子脱氧核糖组成，因此DNA中碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数，C正确；双链DNA分子中胞嘧啶与鸟嘌呤进行碱基互补配对，二者数量相同，因此该DNA分子片段上有40个鸟嘌呤，D正确。2．(2018·邯郸模拟)下面关于DNA分