知识清单15 DNA的结构、复制以及基因的本质（3大考点+4个易错点）高考生物一轮复习知识清单

知识清单15DNA的结构、复制以及基因的本质内容概览知识导图：感知全局，了解知识要点考点清单：3大考点总结，梳理必背知识、归纳重点易混易错：4个错混点梳理，高效查漏补缺真题赏析：感知真题、知识链接、知己知彼考点1DNA的结构1．DNA双螺旋结构模型的构建：1953年，美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。2．构建依据(1)DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C4种碱基。(2)威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱表明DNA分子呈螺旋结构。(3)奥地利生物化学家查哥夫测定DNA的分子组成，发现在不同物种中四种碱基的含量不同，但是A和T的含量总是相等的，C和G的含量也相等。3．DNA分子的结构层次4．DNA空间结构特点(1)DNA是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。(2)DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，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氢键连接成碱基对，并且碱基配对具有一定的规律：A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对；G(鸟嘌呤)一定与C(胞嘧啶)配对。5．DNA的特性(1)稳定性：DNA分子有独特而稳定的双螺旋结构。教材拾遗：DNA的一条单链具有两个末端，游离磷酸基团的一端，称作5′－端，羟基一端（—OH），称作3′－端，两条单链反向平行。(2)多样性：碱基对的排列顺序多种多样。(3)特异性：每一个DNA分子都具有特定的碱基序列，不同的DNA分子，其碱基排列顺序是不同的。6．DNA分子的碱基互补配对原则及相关计算(1)碱基互补配对原则：A一定与T配对，G一定与C配对。(2)四个计算规律①规律一：一个双链DNA分子中，A＝T、C＝G，则A＋G＝C＋T，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。②规律二：在双链DNA分子中，互补的两碱基之和(如A＋T或C＋G)占全部碱基的比值等于其任何一条单链中该种碱基比例的比值，且等于其转录形成的mRNA(T换为U)中该种碱基比例的比值。③规律三：在DNA双链中，一条单链的(A1＋G1)/(T1＋C1)的值与其互补单链的(A2＋G2)/(T2＋C2)的值互为倒数关系。但在整个DNA分子中该比值等于1。④规律四：在DNA双链中，一条单链的(A1＋T1)/(G1＋C1)的值，与该互补链的(A2＋T2)/(G2＋C2)的值是相等的，与整个DNA分子中的(A＋T)/(G＋C)的值是相等的。考点2DNA的复制1．DNA复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。2．DNA复制的时间：在真核生物中，在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的。3．DNA复制的场所：真核生物的细胞核(主要)线粒体叶绿体及原核生物的拟核。4．DNA复制的过程拓展延伸：DNA聚合酶从5′→3′的方向合成互补的子链，这条新合成的子链称为前导链(1)解旋：DNA利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，两条脱氧核苷酸链中配对的碱基从氢键处断裂，于是两条螺旋的双链解开，此过程叫作解旋。(2)合成子链：以解开的每一条母链(模板链)为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，以细胞中游离的四种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链(3)形成子代DNA：随着模板链解旋过程的进行，新合成的子链也在不断延伸。同时，每条新链与其对应的母链互相盘绕成双螺旋结构。这样，复制结束后，个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子。5．DNA复制的条件：DNA的复制需要模板(亲代DNA分子的两条链)、原料(四种游离的脱氧核苷酸)、能量和酶(解旋酶，DNA聚合酶，DNA连接酶)等基本条件。6．DNA复制结果：形成两个与亲代DNA分子完全相同的子代DNA分子。7．DNA复制特点：边解旋边复制；半保留复制。8．DNA复制的意义：将遗传信息从亲代传递给子代，保持了遗传信息的连续性。9．DNA分子的复制相关计算：DNA分子的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：(1)脱氧核苷酸链数①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝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。(2)消耗的脱氧核苷酸数。当以另一条链为模板时则不能连续合成子链。这时，DNA聚合酶会催化合成一段段小的新链片段，这些片段被称为冈崎片段。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第n次复制需该脱氧核苷酸数＝2n个DNA分子中该脱氧核苷酸数－2n－1个DNA分子中该脱氧核苷酸数＝2n·m－m·2n－1＝m·(2n－2n－1)＝m·2n－1。考点3考点3基因通常是有遗传效应的DNA片段1．基因与DNA的关系(1)从数量上看，每个DNA分子上有多个基因。(2)从功能上看，基因是有遗传效应的DNA片段，能控制生物的性状。(3)基因的位置，染色体是基因的主要载体，每个染色体含有1(或2)个DNA分子，每个DNA分子含有多个基因，基因在染色体上呈线性排列。2．DNA片段中的遗传信息：遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性。3．基因与脱氧核苷酸、DNA和染色体之间的关系易错点1DNA分子结构的易错辨析(1)DNA分子中每个脱氧核糖均连一个碱基，而除3，端的脱氧核糖只连一个磷酸外，其他部位的脱氧核糖均连两个磷酸。(2)在脱氧核苷酸链中，并不是每个磷酸都与两个脱氧核糖相连，如链的一端游离的磷酸只与一个脱氧核糖相连(3)每个DNA片段中，游离约磷酸基团有2个，它们代表每条链的5’端(4)并不是所下的DNA分子中都有A=T，G=C，有的DNA分子是单链结构。易错点2DNA分子结构中两类化学键的辨析易错点3DNA复制相关计算时四个易错点(1)复制次数：“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别：前者包括所有的复制，但后者只包括最后一次复制。(2)碱基数目：注意碱基的数目单位是“对”还是“个”。(3)复制模板：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)关键词语：看清是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”等关键词。易错点4基因通常是有遗传效应的DNA片段的理解(1)有些病毒的遗传物质是RNA，如人类免疫缺陷病毒(艾滋病病毒)流感病毒等。对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。(2)并不是所有的DNA片段都是基因，基因必须是有遗传效应的DNA片段。(3)并不是所有的基因都位于染色体上，叶绿体和线粒体也是基因的载体。1．(2024·河北·高考真题)某病毒具有蛋白质外壳，其遗传物质的碱基含量如表所示，下列叙述正确的是(

)碱基种类ACGTU含量(％)31.220.828.0020.0A．该病毒复制合成的互补链中G＋C含量为51.2％B．病毒的遗传物质可能会引起宿主DNA变异C．病毒增殖需要的蛋白质在自身核糖体合成D．病毒基因的遗传符合分离定律[答案]B．[解析]A、由表可知，该病毒为RNA病毒，根据碱基互补配对原则可知，该病毒复制合成的互补链中G＋C含量与原RNA含量一致，为48.8％，A错误；B、逆转录病毒经逆转录得到的DNA可能整合到宿主细胞的DNA上，引起宿主DNA变异，B正确；C、病毒增殖需要的蛋白质在宿主细胞的核糖体上合成，C错误；D、必需是进行有性生殖的真核生物的细胞核基因遗传才遵循基因的分离定律，病毒基因的遗传不符合分离定律，D错误。故选B。知识链接：病毒的遗传物质只有DNA或者RNA，该病毒遗传物质中含有U，不含T，即该病毒为RNA病毒。病毒必需寄生在活细胞内才能完成正常的生命活动。2．(2024·北京·高考真题)科学家证明“尼安德特人”是现代人的近亲，依据的是DNA的(

)A．元素组成 B．核苷酸种类 C．碱基序列 D．空间结构[答案]C．[解析]A、DNA的元素组成都是C、H、O、N、P，A不符合题意；B、DNA分子的核苷酸种类只有4种，B不符合题意；C、每种DNA的碱基序列不同，“尼安德特人”与现代人的DNA碱基序列有相似部分，证明“尼安德特人”与现代人是近亲，C符合题意；D、DNA的空间结构都是规则的双螺旋结构，D不符合题意。故选C。知识链接：DNA分子的多样性主要表现为构成DNA分子的四种脱氧核苷酸的排列顺序千变万化；特异性主要表现为每个DNA分子都有特定的碱基序列。3．(2024·湖北·高考真题)模拟实验是根据相似性原理，用模型来替代研究对象的实验。比如“性状分离比的模拟实验”(实验一)中用小桶甲和乙分别代表植物的雌雄生殖器官，用不同颜色的彩球代表D、d雌雄配子；“建立减数分裂中染色体变化的模型”模拟实验(实验二)中可用橡皮泥制作染色体模型，细绳代表纺锤丝；DNA分子的重组模拟实验(实验三)中可利用剪刀、订书钉和写有DNA序列的纸条等模拟DNA分子重组的过程。下列实验中模拟正确的是(

)A．实验一中可用绿豆和黄豆代替不同颜色的彩球分别模拟D和d配子B．实验二中牵拉细绳使橡皮泥分开，可模拟纺锤丝牵引使着丝粒分裂C．实验三中用订书钉将两个纸条片段连接，可模拟核苷酸之间形成磷酸二酯键D．向实验一桶内添加代表另一对等位基因的彩球可模拟两对等位基因的自由组合[答案]C．[解析]A、实验一中小球的大小、质地应该相同，使抓摸时手感一样，以避免人为误差，而绿豆和黄豆的大小、手感不同，A错误；B、实验二中牵拉细绳使橡皮泥分开，可模拟纺锤丝牵引姐妹染色单体分离形成染色体，而着丝粒的分裂不是纺锤丝牵引的，是酶在起作用，B错误；C、DNA连接酶是连接两个DNA片段，形成磷酸二酯键，实验三中用订书钉将两个纸条片段连接，可模拟核苷酸之间形成磷酸二酯键，C正确；D、向实验一桶内添加代表另一对等位基因的彩球可模拟雌雄配子的自由组合，D错误。故选C。知识链接：用甲乙两个小桶分别代表雌雄生殖器官，甲乙两小桶内的彩球分别代表雌雄配子，用不同彩球的随机结合，模拟生物在生殖过程中，雌雄配子的随机组合。4．(2024·浙江·高考真题)下列关于双链DNA分子结构的叙述，正确的是(

)A．磷酸与脱氧核糖交替连接构成了DNA的基本骨架B．双链DNA中T占比越高，DNA热变性温度越高C．两条链之间的氢键形成由DNA聚合酶催化D．若一条链的G+C占47%，则另一条链的A+T也占47%[答案]A．[解析]A、DNA的外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架，内侧是碱基通过氢键连接形成的碱基对，A正确；B、双链DNA中GC碱基对占比越高，DNA热变性温度越高，B错误；C、DNA聚合酶催化形成的是磷酸二酯键，C错误；D、互补的碱基在单链上所占的比例相等，若一条链的G+C占47%，则另一条链的G+C也占47%，A+T占1-47%=53%，D错误。故选A。知识链接：DNA分子结构的主要特点：DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的双螺旋结构；DNA的外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架，内侧是碱基通过氢键连接形成的碱基对，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则(A-T、C-G)5．(2024·浙江·高考真题)某二倍体动物(2n=4)精原细胞DNA中的P均为32P，精原细胞在不含32P的培养液中培养，其中1个精原细胞进行一次有丝分裂和减数第一次分裂后，产生甲~丁4个细胞。这些细胞的染色体和染色单体情况如下图所示。不考虑染色体变异的情况下，下列叙述正确的是(

)A．该精原细胞经历了2次DNA复制和2次着丝粒分裂B．4个细胞均处于减数第二次分裂前期，且均含有一个染色体组C．形成细胞乙的过程发生了同源染色体的配对和交叉互换D．4个细胞完成分裂形成8个细胞，可能有4个细胞不含32P[答案]C．[解析]A、图中的细胞是一个精原细胞进行一次有丝分裂和减数第一次分裂后产生的，据图所示，这些细胞含有染色单体，说明着丝粒没有分裂，因此该精原细胞2次DNA复制，1次着丝粒分裂，A错误；B、四个细胞还没有进入减数第二次分裂后期(着丝粒分裂)，因此可能处于减数第一次分裂末期、减数第二次分裂前期、中期，且均含有一个染色体组，B错误；C、精原细胞进行一次有丝分裂后，产生的子细胞每个DNA上有一条链含有32P，减数分裂完成复制后，每条染色体上有1个单体含有32P，另一个单体不含32P，减数第一次分裂结束，每个细胞中应该含有2条染色体，四个染色单体，其中有两个单体含有放射性，但乙细胞含有3个染色单体含有放射性，原因是形成乙的过程中发生了同源染色体的配对和交叉互换，C正确；D、甲、丙、丁完成减数第二次分裂至少产生3个含32P的细胞，乙细胞有3个单体含有32P，完成减数第二次分裂产生的2个细胞都含有32P，因此4个细胞完成分裂形成8个细胞，至多有3个细胞不含32P，D错误。故选C。知识链接：DNA中的P均为32P的精原细胞在不含32P的培养液中培养，进行一次有丝分裂后，产生的每个细胞的每条DNA都有一条链含有32P，继续在不含32P的培养液中培养进行减数分裂，完成复制后，8条染色单体中有4条含有32P，减数第一次分裂完成后，理论上，每个细胞中有2条染色体，四条染色单体，其中有2条单体含有32P。6．(2023·山东·高考真题)将一个双链DNA分子的一端固定于载玻片上，置于含有荧光标记的脱氧核