高三一轮复习生物：DNA的结构、复制及基因的本质课件

2.3

基因工程的应用1.28DNA的结构、复制及基因的本质(1)概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。(2)概述DNA分子由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息。(3)概述DNA分子通过半保留方式进行复制。(4)活动：制作DNA双螺旋结构模型。课标内容一、DNA双螺旋结构模型的构建1.构建者：

沃森和克里克

——标志生物学研究进入分子水平2.构建过程：

脱氧核苷酸A＝T，G＝CTC相反的考点一DNA的结构及相关计算教材P49二、DNA（脱氧核糖核酸）的结构5种基本元素：C、H、O、N、P4种脱氧核苷酸基本单位(单体）：3种小分子：一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基脱氧核糖含氮碱基磷酸1’2’3’4’5’A腺嘌呤G鸟嘌呤C胞嘧啶T胸腺嘧啶易错考点1：DNA的水解产物？彻底水解产物？（含氮碱基不同）考点一DNA的结构及相关计算OHHO教材P504种脱氧核苷酸6种5种元素：C、H、O、N、P4种基本单位：3种分子：一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基ACG1’2’3’4’5’2条链（一般）：TCG磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧—构成基本骨架碱基排列在内侧，通过氢键相连构成碱基对，遵循碱基互补配对原则

碱基对的比例越高，DNA分子越稳定磷酸二酯键氢键脱氧核苷酸教材P50氢键的形成不需要酶，但断键需要解旋酶或加热处理5种元素：C、H、O、N、P4种脱氧核苷酸基本单位：3种分子：一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基ACG1’2’3’4’5’2条链（一般）：TCG磷酸二酯键氢键5’端OH3’端DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称作5′－端；教材隐性知识另一端有一个羟基(—OH)，称作3′－端；3’端5’端反向平行两条单链走向相反教材P505种元素：C、H、O、N、P4种脱氧核苷酸基本单位：3种分子：一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基ACG1’2’3’4’5’5’2条链（一般）：TCG磷酸二酯键氢键5’端OH3’端3’端5’端反向平行易错考点2：每个双链DNA分子片段中，有几个游离的磷酸基团？环状DNA分子呢？2个易错考点3：一个磷酸基团可以连接几个脱氧核糖？1个或2个0个5种元素：C、H、O、N、P4种脱氧核苷酸基本单位：3种分子：一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基ACG1’2’3’4’5’5’2条链（一般）：TCG磷酸二酯键氢键5’端OH3’端3’端5’端反向平行易错考点4：一条链上的相邻碱基如何连接？通过—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—连接易错考点5：两条链之间的碱基如何连接？通过氢键相连大本P168ACG1’2’3’4’5’5’TCG磷酸二酯键氢键5’端OH3’端3’端5’端

反向平行（平面结构）易错考点6：一条链上的脱氧核糖连接几个磷酸基团？大本P1682个或1个DNA分子具有什么空间结构？规则的双螺旋结构每个DNA分子都有特定的_________________三、DNA的结构特点碱基排列顺序若DNA含有n个碱基对，则其可能有

种碱基排列顺序4n多样性特异性遗传信息储存在碱基（脱氧核苷酸）的排列顺序中两条主链上磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基配对方式不变等稳定性①DNA病毒、细胞的遗传信息：

分子中

的排列顺序。②RNA病毒的遗传信息:

分子中

的排列顺序。DNA

(碱基对)脱氧核苷酸RNA(碱基)核糖核苷酸教材P58-59连接单个脱氧核苷酸，形成磷酸二酯键，使子链延伸DNA分子结构中涉及到有关酶的作用位点1.解旋酶：2.限制酶：3.DNA聚合酶：4.DNA连接酶：断开氢键，解开DNA双链识别双链DNA分子中的某种特定核苷酸序列，并使特定的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开连接两个DNA片段，形成磷酸二酯键。(1)沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。(2022·广东卷，5D)(

)

(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。(2022·浙江6月选考，13A)(

)

(3)制作DNA双螺旋结构模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连。(2022·浙江6月选考，13B)(

)

×××大本P168沃森和克里克以DNA衍射图谱为基础推算出DNA呈螺旋结构。在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基。G、C之间形成3个氢键。(4)DNA每条链的5′端是羟基末端。(2021·辽宁卷，4C)(

)

(5)与RNA分子相比，DNA分子特有的碱基是U。(2017·浙江4月选考，6改编)(

)

与RNA分子相比，DNA分子特有的碱基是T。(6)生物体内DNA分子中(A＋T)/(G＋C)的值越大，双链DNA分子的稳定性越高。(2017·海南卷，24B)(

)

×××大本P169DNA每条链的5′端是磷酸基团末端，3′端是羟基(—OH)末端。G＋C含量越高，双链DNA分子越稳定。根据下列DNA的两模型思考回答：(1)由图1可知，每个DNA分子片段中，游离磷酸基团含有____个。单链中相邻碱基通过______________________________连接。互补链中相邻碱基通过______连接。(2)图2是图1的简化形式，其中①是___________，②是________。解旋酶作用于________部位，限制性内切核酸酶和DNA连接酶作用于________部位。2—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—氢键磷酸二酯键氢键②①大本P169考向

结合DNA结构及相关计算，考查科学思维的能力1.(2022·广东卷，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(

)CA.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大本P169单链序列的碱基能够互补配对，决定线性DNA分子两端能够相连DNA的两条链是反向平行的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D3.(2022·广东卷，5)下列关于遗传学史上重要探究活动的叙述，错误的是(

)A.孟德尔用统计学方法分析实验结果发现了遗传规律B.摩尔根等基于性状与性别的关联证明基因在染色体上C.赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质D.沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式D关键.真题必刷大本P173森和克里克用DNA衍射图谱推算出DNA呈双螺旋结构设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＝

＝

＝

＝T＋C)。T1＋T2C1＋C2TCT＋CA＋CT＋G四、DNA中碱基数量的计算规律推理1：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。大本P169(2)A1＋T1＝_______；G1＋C1＝_______。推理2：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”。A2＋T2G2＋C2推理2：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”。互为倒数推理4：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。2.(2024·河北唐山检测)某DNA部分片段结构如图所示，下列叙述正确的是（

）A.③为磷酸二酯键，③的形成需要RNA聚

合酶催化B.①代表氢键，①的形成与断裂需要ATP

提供能量C.片段中碱基②与五碳糖构成的脱氧核苷

与ATP中的腺苷相同D.若该DNA一条链中碱基A与T之和占48%，则整个DNA中碱基C占26%D

DNA聚合酶推理2：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”。氢键的形成不需要消耗能量构成脱氧核苷的五碳糖是脱氧核糖，而构成腺苷的五碳糖是核糖大本P169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B5.(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

B关键.真题必刷一条链的A＋T占40%，则它的互补链中A＋T也占40%，双链中A＋T也占40%。双链中G＋C占60%，G＝C，则DNA中C占30%，所以含有100个碱基对的一个DNA中C＝60(个)。连续复制2次，则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为(22－1)×60＝180(个)大本P1736.(2021·北京卷，4)酵母菌的DNA中碱基A约占32%，关于酵母菌核酸的叙述错误的是(

) A.DNA复制后A约占32%

B.DNA中C约占18% C.DNA中(A＋G)/(T＋C)＝1

D.RNA中U约占32%D关键.真题必刷大本P173A＝T＝32%，G＝C＝(1－2×32%)/2＝18%RNA为单链结构，且RNA是以DNA的一条单链为模板转录而来，故RNA中U不一定占32%①全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分；②半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；③弥散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的复制一次复制一次复制一次一、对DNA分子复制的推测考点二DNA的复制及基因的概念假设亲代为一个DNA分子，用15N标记，放在不含标记的培养液中培养两代，分别画出三种推测复制两次的子代DNA图二、DNA半保留复制的实验证据2.研究方法：假说-演绎法4.实验材料：大肠杆菌(只有一个DNA分子)5.实验技术：同位素标记法和密度梯度离心技术1.实验者：美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔

3.实验假设：DNA以半保留的方式复制6.实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小；一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。（重：15N/15N—DNA）（轻：14N/14N—DNA）（中：14N/15N—DNA）考点二DNA的复制及基因的概念教材P54注意：15N，18O为稳定性元素，不具有放射性7.实验过程①用同位素15N标记大肠杆菌的DNA分子②将15N的大肠杆菌放在14N的培养基中培养③提取DNA，离心④观察试管中DNA的位置预期实验结果亲代DNA位于下部（15N/15N）第一代DNA位于中部（15N/14N）第二代DNA一半位于中部，一半位于上部（14N/14N和15N/14N）重带中带轻带重带中带轻带重带中带轻带教材P55考点二DNA的复制及基因的概念14N14N14N15N亲代DNA子一代DNA子二代DNA重带中带轻带重带中带轻带重带中带轻带15N15N15N14N14N14N15N14N14N14N15N14N14N15N结论：DNA分子的复制方式：半保留复制8.演绎推理考点二DNA的复制及基因的概念全部重带全部中带教材P54考向1

结合DNA复制的过程分析，考查科学思维1.(2022·海南卷，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)：图1图2大本P172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D也可以是分散复制半保留复制半保留复制二、DNA的复制1.概念：以亲代DNA为模板，合成子代DNA的过程。2.时间：细胞分裂前的间期3.场所：真核：主要在细胞核，也可以在线粒体、叶绿体原核：拟核（环状DNA）、细胞质（质粒环装DNA）DNA病毒：在宿主细胞中考点二DNA的复制及基因的概念实质是遗传信息的复制大本P170解旋酶解开4.过程：解旋酶解开双

螺

旋

结

构母链脱氧核苷酸DNA聚合酶碱基互补配对4.过程：两条子链

合成方向是相反的（每条子链的合成方向均从自身5'端→3'端）由于DNA聚合酶不能从头合成DNA，只能从3‘端延伸DNA链，因此复制过程还需要两种RNA引物与模板链结合解旋酶解开双

螺

旋

结

构母链脱氧核苷酸DNA聚合酶碱基互补配对4.过程：ATCGATAGCTATCGATAGCTTAGCTATCGA1个DNA分子2个完全相同的DNA分子(碱基排列顺序相同)5.结果：考点二DNA的复制及基因的概念4.(2021·辽宁卷，4)下列有关细胞内的DNA及其复制过程的叙述，正确的是(

)A.子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3′端B.子链的合成过程不需要引物参与C.DNA每条链的5′端是羟基末端D.DNA聚合酶的作用是打开DNA双链

A大本P173关键.真题必刷解旋酶的作用是打开DNA双链子链延伸方向为5′端→3′端，故游离的脱氧核苷酸添加到3′端子链的合成过程需要引物参与3′端是羟基末端连接单个脱氧核苷酸，形成磷酸二酯键，使子链延伸6.特点：多个复制速率单半保留复制（方式）、边解旋边复制、多起点（真核）、双向A2.(2024·广东惠州调研)如图为某原核细胞DNA分子的复制方式模式图，图中“→”表示复制方向。下列叙述错误的是(

)A.由图可知，该DNA分子复制方式为多起点双向复制B.除图示酶外，DNA分子复制还需DNA聚合酶等C.DNA分子复制时，子链的延伸方向是相同的D.解旋经过含G—C碱基对较多的区域时，消耗的能量相对较多大本P172图中原核生物DNA只有一个复制起点，不能说明该DNA分子复制方式为多起点双向复制DNA分子两条链是反向平行的，而复制的时候只能从5′端向3′端延伸，所以两条子链合成方向相反，但子链的延伸方向是相同的7.DNA精准复制的原因：①DNA独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板。②通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。8.DNA复制的意义：DNA通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，从而保证了物种的相对稳性，保持了遗传信息的连续性，使得种族得以延续。教材P561.(2022·辽宁卷，4)选用合适的实验材料对生物科学研究至关重要。下表对教材中相关研究的叙述，错误的是(

)B选项实验材料生物学研究A小球藻卡尔文循环B肺炎链球菌DNA半保留复制C枪乌贼动作电位原理DT2噬菌体DNA是遗传物质关键.真题必刷大本P1732.(2022·重庆卷，4)下列发现中，以DNA双螺旋结构模型为理论基础的是(

) A.遗传因子控制性状

B.基因在染色体上 C.DNA是遗传物质

D.DNA半保留复制

关键.真题必刷D孟德尔利用假说－演绎法萨顿根据基因与染色体的平行关系，得出结构模型为理论基础艾弗里、赫尔希和蔡斯等科学家，证明了DNA是遗传物质沃森和克里克成功构建DNA双螺旋结构模型，并进一步提出了DNA半保留复制的假说，DNA半保留复制以DNA双螺旋结构模型为理论基础大本P173三、图解法分析DNA复制相关计算只含14N

的分子__________个将含有15N标记的DNA分子（亲代）放到含14N的培养液中连续复制n次15N15N15N14N亲代复制1次15141415复制2次1514141414141415

复制3次15141414141414151414141414141414......复制n次共有DNA分子

个2n含15N

的分子__________个2含14N

的分子__________个2n只含15N

的分子__________个2n-201.分子数目计算：三、DNA复制相关计算将含有15N标记的DNA分子（亲代）放到含14N的培养液中连续复制n次15N15N15N14N亲代复制1次15141415复制2次1514141414141415

复制3次15141414141414151414141414141414......复制n次脱氧核苷酸链共

条2n+1含15N

的链__________条2含14N

的链__________条2n+1-22.脱氧核苷酸链数计算：三、DNA复制相关计算15N15N15N14N亲代复制1次15141415复制2次1514141414141415

复制3次15141414141414151414141414141414......复制n次将含有15N标记的DNA分子（亲代）放到含14N的培养液中连续复制n次3.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，则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸数为

个②若进行第n次复制，则需消耗游离的该脱氧核苷酸数为

个m×(2n－1)m×2n－1考向2结合DNA复制过程中的有关计算，考查科学思维3.(2024·广东佛山调研)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子(其中有腺嘌呤60个)，该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次。下列有关判断错误的是(

)A.含有15N的DNA分子有两个B.含有14N的DNA分子占总数的7/8C.第4次复制消耗胞嘧啶脱氧核苷酸320个D.复制共产生16个DNA分子B大本P1724.(2024·广东东莞调研)一个15N标记的、含1000个碱基对的DNA分子片段，其中一条中T＋A占30%，若将该DNA分子放在14N的培养基中连续复制3次，相关叙述正确的是(

)A.该DNA分子的另一条链中T＋A占70%B.该DNA分子中含有A的数目为400个C.该DNA分子第3次复制时需要消耗2800个GD.经3次复制后，子代DNA分子中含14N的比例为7/8C大本P172在解决这类问题时，先画出细胞分裂中染色体行为变化，再画DNA，再补全染色体，染色体中只要有一条脱氧核苷酸单链被标记，则认为该染色体含有放射性标记。“四步法”解决

细胞分裂中染色体标记问题大本P171过程图解复制一次(母链标记，培养液不含标记同位素)：转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期：

规律总结(1)有丝分裂中染色体标记情况若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记大本P171过程图解减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象，如下图(母链标记，培养液不含标记同位素)：

规律总结(2)减数分裂中染色体标记情况分析由于减数分裂没有细胞周期，DNA只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记考向3围绕DNA半保留复制中标记染色体去向的分析，考查科学思维5.(2024·广东南粤名校联考)一个含有2n条染色体的生物体细胞，其染色体中DNA的两条链都被标记，在不含标记的原料中进行有丝分裂，下列叙述错误的是(

)A.第一次分裂的后期细胞中有4n条带标记的染色体B.第二次分裂的中期每个细胞中有2n条带标记的染色单体C.第二次分裂的后期每个细胞中有4n条带标记的染色体D.第二次分裂结束后有的子细胞中可能不带有标记C6.(2024·江苏海门期中)某果蝇精原细胞中8条染色体上的DNA已全部被15N标记，其中一对同源染色体上有基因A和a，现给此精原细胞提供含14N的原料让其连续进行两次分裂，产生四个子细胞，分裂过程中无基因突变和染色体变异发生。下列有关叙述错误的有(

)A.若子细胞中均含4条染色体，则一定有一半子细胞含有a基因B.若子细胞中均含8条染色体，则每个子细胞中均含1个A基因和1个a基因C.若子细胞中的核DNA均含15N，则每个子细胞均含8条染色体D.若子细胞中一半的核DNA含15N，则每个子细胞均含8条染色体C大本P173基因基因基因1.基因本质：基因通常是具

。有些病毒的遗传物质是RNA，对于这些病毒而言，基因就是

。遗传效应的DNA片段有遗传效应的RNA片段基因和DNA的关系图：AAAGGTCGATTCAGCTATCGAATTCGGATCAATTGCATCGGCTATTTCCAGCTAAGTCGATAGCTTAAGCCTAGTTAACGTAGCCGAT非基因片段非基因片段非基因片段mRNA转录翻译蛋白质四、基因通常是有遗传效应的DNA片段教材P572.染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系①对于RNA病毒来说，基因是有遗传效应的RNA片段。②基因可以是一段DNA，但一段DNA不一定是基因。一个或两个有遗传效应的DNA片段许多个基因碱基排列顺序大本P170如图是人类某染色体DNA的片段，含有基因A、基因b和无遗传效应的片段M。请思考：(1)基因A和b的本质区别是什么？不同基因的本质区别在于其脱氧核苷酸序列不同。(2)决定mRNA上终止密码子的碱基对是否位于M处？若M中插入若干个脱氧核苷酸对是否可引发基因突变？M为无遗传效