2025年新高考生物一轮复习：DNA分子的结构、复制与基因的本质（讲义）（学生版+解析）

第20讲DNA分子的结构、复制与生态的本质

目录

01考情透视•目标导航................................................2

02知识导图•思维领航................................................3

03考点突破•考法探究................................................3

考点一DNA分子的结构.......................................................3

知识点1DNA结构模型的构建..........................................................3

知识点2DNA（脱氧核糖核酸）的结构..................................................4

知识点3DNA的结构特点..............................................................5

知识点4巧解DNA分子中有关碱基比例计算一一“三步曲”.............................6

考向1结合DNA结构及相关计算，考查科学思维的能力..................................9

考点二DNA的留复制........................................................10

知识点1DNA半保留复制的实验证据..................................................10

知识点2DNA半保留复制相关计算问题................................................12

知识点3DNA复制的过程.............................................................14

考向1结合DNA复制的过程分析，考查科学思维.......................................15

考向2结合DNA复制过程中的有关计算，考查科学思维.................................15

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....................16

考点三生态通常是有遗传效应的DNA片段.....................................16

知识点1生态本质....................................................................16

知识点2不同生物的生态组测序（常考点）.............................................17

知识点3生态与染色体、DNA、脱氧核甘酸的关系......................................18

考向1围绕生态与染色体、DNA、脱氧核甘酸的关系，考查科学思维.....................18

04真题练习・命题洞见（含2024年高考真题）..........................19

05长句分析-规范作答...............................................20

一、教材知识链接.........................................................................20

二、教材深挖拓展.........................................................................20

三、长句规范作答.........................................................................21

考情清视•目标导航

考点由高考知核心知识点预测

（•湖北）分子结构

考点一：DNA分子的结构2024DNA

（•湖南）分子结构题型：选择题、解答题

（3年9考，全国卷3年0考）2024DNA

（2024•浙江）DNA分子结构内容：本专题知识难度较低、

考点二：DNA分子的复制

DNA分子的（2022•重庆）DNA分子结构较高的两级分化，要求基础要

（3年16考，全国卷3年1考）

结构、复制（2022•河北）DNA分子结构扎实。考查学生对相关实验的

与生态的本（2022•浙江）DNA分子结构整体性的认识，或结合一些情

考点三：生态通常是有遗传效应

质（2022•广东）DNA分子结构景信息或表格信息设置题目，

的DNA片段

（2024•浙江）DNA分子的复制考查学生的应变能力、获取信

（3年3考，全国卷3年。考）

（2023•山东）DNA分子的复制息和综合分析能力。

（2022•海南）DNA分子的复制

1.概述DNA由四种脱氧核甘酸构成，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

课标要求

2.概述DNA通过半保留方式进行复制

3.概述多数生物的生态是DNA的功能片段，有些病毒的生态在RNA分子上

增：①DNA的结构模式图中标明了五碳糖的碳原子位数及DNA两条链的方向；②DNA全保留复制

新旧教材对的观点。

比改：①DNA半保留复制的实验证据不再是选学内容；②生态的概念。

册U：小鼠肥胖与生态相关的实例。

通过讨论分析DNA的结构复制，形通过DNA复制方式的探究，培养

实验设计及结构分析的能力

通过构建模型，了解现代遗传

学研究方法，形成科学态度和

方法

㈤3

考点突破.考法探究

考点一DNA分子的结构

知识JJ

知识点1DNA结构模型的构建——标志生物学研究进入分子水平

1.模型构建者：1953年，美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。

2.模型构建过程

DNA是以4种为单位连接威尔金斯和富兰克林

而成的长链，这4种脱氧核甘酸分别含获得了DNAX射线的衍

有4种碱基射图谱

构建模型1双螺旋和三螺旋结构模型（碱基位于螺旋的

不一I外部,骨架在内部）

构建模型2双螺旋结构模型在外部，碱基在内部，

否定一一且相同碱基进行配对）

查哥夫提出DNA分子碱基数量

关系：。

构建模型3|双螺旋结构模型（A与T配对,G与C配对,

----------DNA分子稳定）

【考点训练】

1.DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中，为该模型构建提供

主要依据的是（）

①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验

②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱

③查哥夫发现的DNA中喋吟含量与喀咤含量相等

④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制

A.①②B.②③C.③④D.①④

知识点2DNA（脱氧核糖核酸）的结构

1.5种基本元素：C、H、O、N、Po

2.3种小分子：一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基。

热门考点1：DNA的水解产物？彻底水解产物？

3.4种基本单位：脱氧核甘酸（含氮碱基不同）

A腺瞟聆

G鸟瞟吟

C胞喀嚏

T胸腺嚓咤

4.2条链（一般）：反向平行

磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧一构成基本骨架，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A=T,C=G,C=G碱基对的比例越高，DNA分子越稳定。

磷

酸

二

酯

键

门3一基可连几脱核？

热考点：个磷酸团以接个氧糖

考条上基何？

热门点4：一链的碱如连接

门5的基连？

热考点：两条链之间碱如何接

Z

隐识D个端一有个离磷基另一

【教材性知】NA的一条单链具有两末，端一游的酸团，称作5-端；端有一

羟基一H,3'；单走相。

个（0）称作-端两条链向反

5空构规则构

.1种间结：的双螺旋结

D

知识点3NA的构特点

结

相A分______交接

对DN子中___________替连

稳定性「式条间

1的方不变，两链的

D

N

方变

式不

A的

不NA子____数不

结同的D分中__________目

性若某NA

构多样卜同,排列顺序多种多样。D分子中

碱基序有种

特有〃个对，则排列顺

点

D分子都有区N

每种NA别于其他DA的特定

1

（了特定

特性卜，代表的遗传

异

信息

遗息存碱核酸排。

注意：传信储在基（脱氧甘）的列顺序中

【教性知

材隐识】

1.隐】修5038分两条链反向

【教材性知识教材必2P图-析DNA平行的原因

2.【教材隐性知识】教材必修2P50DNA分子的结构具有稳定性的原因是

3.【教材隐性知识】源于必修2P50模型建构：DNA只有4种脱氧核苜酸，能够储存足够量遗传信息的原因

是O

【易错辨析】

1.DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基。（必修2P50图3-8）（）

2.DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸一脱氧核糖一磷酸相连。（必修2P50图3-8）（）

3.分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同。（必修2P59正文）（）

4.真核细包生态中核糖核甘酸的排列顺序代表遗传信息。（必修2P59正文）（）

5.真核细包的生态只存在于细包核中，而核酸并非仅存在于细包核中。（必修2P59正文）（）

知识点4巧解DNA分子中有关碱基比例计算—“三步曲"

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。

问题：

1.一个DNA分子有1000个碱基对，其中A=240个，该DNA分子中含有一个氢键。

2.某生物细包DNA分子的碱基中，腺喋吟的分子数占18%,那么鸟喋吟的分子数占。

3.某DNA中A+T占整个DNA碱基总数的44%,其中一条链上的G占该链碱基总数的21%,那么，对应的

另一条互补链上的G占该链碱基总数的比例是—o

4.DNA的一个单链中（A+T）/（G+C）=0.4,上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是、。

5.DNA的一个单链中（A+C）/（G+T）=0.4,上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是、。

规律一：氢键数目：A与T之间两个氢键，C与G之间三个氢键，其中CG对数（或相对含量）越多，DNA

分子越稳定。

例题1：一个DNA分子有1000个碱基对，其中A=240个，该DNA分子中含有个氢键。

打二240；

io。。个碱基r

对共有2000|A+f=

480氢键数

个碱基=240X2+760X3=2760

G+C=1520

A=240G=C=760

规律二：双链DNA中,A=T、C=G,则喋吟碱基总数等于口密咤总数；或任意两个不互补碱基之和恒等,

即A+G=T+C=A+C=T+G,为总数的50%o

A,T,GG,

1链

2链

T2A2G2C2

推论1：A+G=T+CA+C=T+G

推论2：(A+G)/(A+G+T+C)=(T+C)/(A+G+T+C)=50%

例题2：某生物细包DNA分子的碱基中，腺喋吟的分子数占18%,那么鸟喋吟的分子数占

在双链DNA中，

A+G=T+C=A+C=T+G=50%;

32%

A=18%i

规律三：双链DNA中，互补的两个碱基之和占全部碱基的比等于在任何一条单链中这两个碱基之和占单链

全部碱基数的比（简记为：补则等）。

DNA双链

A1--T2

T1-A2

G1-C2

C1--G2

1链2链

mm

在整个双链DNA中:AI=T2,TFAZ

AMT2+A2T+A

1链碱基数2链碱基数双链碱基数

mm2m

设毋A产=nA+T

22n

A-)+T-)+G-,+C-)A2+T2+G2+C2

例题3：某DNA中A+T占整个DNA碱基总数的44%,其中一条链上的G占该链碱基总数的21%,那么,

对应的另一条互补链上的G占该链碱基总数的比例是

在双链DNA中G+C=56%根据碱基互

在双链DNA中:在一链DNA中：.补配对原则

T在一链DNA中G+C=56%r沁

A+7=44%=35%在另一链DNA

在一链DNA中G=21%中G=35%

规律四：互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同。

DNA双链

12

A1T2

T1A2

G1C2

C1G2

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,A2T1fG1—C2,G2=C1O在DNA双链中：A=T,G=Co

、几Ai+T1A2+T2A+T

设------m,求一m-m

G1+C1'G2+C2G+C

例题4：DNA的一个单链中(A+T)/(G+C)=0.4,上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是.

;在DNA的另一个单链中

在DNA的一个单链中|:(A+T)/(G+C)=0.4

(A+T)/(G+C)=0.4:蓑DNA盔双链,

:(A+T)/(G+G)=0.4

规律五：非互补碱基之和比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1(简记为：不补则倒)。

DNA双链

12

A1-T2

T1A2

G1C2

C1G2

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：AI=T2,A2=TI，GI=C2,G2=Cio在DNA双链中：A=T,G=C。

A[+G]A2+G2A+G

设=b，求--------=1/b---------=1

T2+C2T+C

例题5：DNA的一个单链中(A+C)/(G+T)=0.4,上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是

:在DNA的另一个单链中

在DNA的一个单链中:(A+C)/(G+T)=2.5

(A+C)/(G+T)=0.4;雇DNA鬲双港市

:(A+C)/(G+T)=1

考向洞察」

考向1结合DNA结构及相关计算，考查科学思维的能力

例1.九噬菌体的线性双链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.单链序列脱氧核甘酸数量相等

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

【变式训练】1.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音与ATP中的腺首相同

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%

【变式训练】2.20世纪50年代初，查哥夫对多种生物DNA做了碱基定量分析，发现(A+T)/(C+G)的值如

下表。结合所学知识，你认为能得出的结论是()

DNA来源大肠杆菌小麦鼠猪肝猪胸腺猪脾

(A+T)/(C+G)1.011.211.211.431.431.43

A.小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息相同

B.猪的DNA结构比大肠杆菌DNA结构更稳定一些

C.同一生物不同组织的DNA碱基组成相同

D.小麦DNA中(A+T)数量是鼠DNA中(C+G)数量的1.21倍

【变式训练】3.某双链(a链和p链)DNA分子中鸟喋吟与胞喀咤的数量之和占全部碱基总数的56%,a链中

腺嘿吟占28%。下列关于该DNA分子的叙述，错误的是()

A.p链中腺喋吟与胸腺嚏咤的数量之和占该链碱基总数的44%

B.a链中(G+C)/(A+T)=11/14,p链中(G+C)/(A+T)=14/11

C.a链中胸腺嚅咤所占的比例是16%,占双链DNA分子的8%

D.(A+T)/(G+C)的比值可体现不同生物DNA分子的特异性

考点二DNA的留复制

7---------------CHHTD-u.

f知识固本」

知识点1DNA半保留复制的实验证据

1.对DNA分子复制的猜测

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；

9+

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

如何验证这个假说呢？关键思路是？

关键思路：通过实验区分亲代和子代的DNA

问题1：DNA是肉眼看不可见的，如何做区分亲代和子代的DNA呢？

提示：同位素标记技术

2.实验者：美国生物学家和。

3.研究方法：假说一演绎法

4.实验材料：大肠杆菌

5.实验技术：同位素标记法和密度梯度离心法

6.实验原理：含4的双链DNA密度大，含右的双链DNA密度小，一条链含为、一条链含上的双链DNA

密度居中。

14N/14N轻带

14N/15N中带

1515

N/N重带

7.DNA复制方式的探究：

(1)若为半保留复制，离心后的DNA分布位置如下:

（3）若为弥散复制，离心后的DNA分布位置如下

培狒过程：

I.在畲"N的塔葬液中塔邦

_1栉千代.使D、A双M均被，，、

标回试许4

Ju笊至含呻的嫡养液中培

万#,每302复制一代

'HI.取出播代DNA的样本离

全保留复制半保留复制分散复制心.记我功累

如果子代I只有一条中密度带：则可以排除全保留复制，但不能肯定是半保留复制或分散复制。

如果子代I只有一条中密度带，再继续做子代IIDNA密度鉴定：若子代H可以分出一条中密度带和一条轻密

度带，则可以排除分散复制，同时肯定半保留复制；如果子代n不能分出中、轻密度两条带，则排除半保

留复制，同时确定为弥散复制。

8.实验验证及结果：实验结果与半保留推理结果相同。

在含

15

NH4CI转移到含

的培养液1NHCI

-4^细胞再

中生长若培养基中

干代、分裂1次

提取DNA］离心

14N/14N1

14N/15N

1W15N七---

得出结论：DNA复制方式为半保留复制。

知识点2DNA半保留复制相关计算问题

将普通的大肠杆菌（DNA种含14N）放在含15N的培养液培养，若亲代DNA分子中含有腺喋吟脱氧核普

酸m个。

（1）1次复制需要该游离的脱氧核昔酸多少个？

（2）2次复制呢需要该游离的脱氧核甘酸多少个？

（3）n次复制呢需要该游离的脱氧核甘酸多少个？

（4）第1次复制需要该游离的脱氧核甘酸多少个？

（5）第2次复制呢需要该游离的脱氧核甘酸多少个？

（6）第n次复制呢需要该游离的脱氧核甘酸多少个？

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:

15N[[15N

亲代II_____________15N

1514।141514N

复制1次

复制2次1514141414141415

IIIIIIII

I

复制3次1514141414141414141Z

IIIIIIIIII

复制n次

1.分子数目计算:

(1)共有DNA分子个

(2)含15N的分子个

⑶只含平的分子个

(4)含14N的分子个

(5)只含"N的分子个

2.脱氧核甘酸链数计算:

(1)脱氧核昔酸链共条

⑵含15N的链条

⑶含虫的链条

3.碱基个数计算：假设在亲代DNA中含有腺喋吟m个

第1次复制需要腺嗯吟m个

第2次复制需要腺喋吟2m个

第3次复制需要腺喋吟4m个

第n次复制需要腺喋吟mX2»i个

复制n次共需要腺喋吟mXQ11-1)个

1-2。一新合成的DNA分子共2n-l

【特别提示】“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。

⑵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，含有亲代脱氧核苔酸单链的DNA分子都只有两个。

⑷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。

知识点3DNA复制的过程

1.DNA的复制

（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）场所：主要是在细包核（次要在线粒体、叶绿体）。

（3）时期：细包分裂（有丝分裂或减数分裂）前的间期。

（4）条件：

模板亲代DNA分子中的两条母链

原料以细包中游离的4种脱氧核甘酸

酶解旋酶、DNA聚合酶等

能量ATP等

（一）解旋：在ATP的驱动下，解旋酶将DNA部分双螺旋的两条链解开。

（二）合成子链：

①游离的4种脱氧核甘酸按碱基互补配对原则随机地与两条母链的碱基配对（形成氢键），确定子链的脱氧

核甘酸排列顺序。

②在DNA聚合酶的催化下从子链的5,端把子链的脱氧核甘酸聚合成脱氧核昔酸链（脱氧核甘酸之间脱水形

成磷酸二酯键）。

子链合成方向：子链的5,端一3,端

（三）形成子代DNA分子：每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。

2.DNA复制的过程

（1）特点：①半保留复制；②边解旋边复制；③双向复制；④真核生物有多个复制起点。

（2）精确复制的原因：①DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；②碱基互补配对原则，

保证了复制能够准确地进行。

（3）方向：从子链的5,端向3,端延伸。

（4）结果：一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子。

（5）意义：将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性。

【易错辨析】

1.将已被15N标记了DNA的大肠杆菌在含14N的培养基中培养繁殖一代，若子代大肠杆菌的DNA分子

中既含有14N,又含有15N,则可说明DNA的复制为半保留复制。（必修2P54思考•讨论）（）

2.DNA分子复制时，解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用。（必修2P55图3-10）（）

3.DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的DNA分子中两条链均是新合成的。（必修2P55图3-10）（）

4.单个脱氧核甘酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链。（必修2P55图3-10）（）

考向洞察」

考向1结合DNA复制的过程分析，考查科学思维

例1.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l）o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）：

大肠杆菌培养密度梯度离心

在含15NH,C1的培养八提取DNAH

液中生长若干代—喜7-一

转移到含ENH4clI

的培养液中‘

细胞分裂一次I

提取DNA

第一代中带

离心

细胞再分裂一次I

提取DNA轻带

第二代

离心'中带

复制复制复制

图1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

4+4-

市

【变式训练】如图为某原核细包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

()

复制起点

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

考向2结合DNA复制过程中的有关计算，考查科学思维

例2.用15N标记含有100个碱基对的DNA分子（其中有腺喋吟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7/8

C.第4次复制消耗胞喀咤脱氧核甘酸320个

D.复制共产生16个DNA分子

【变式训练】一个&N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MN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G

D.经3次复制后，子代DNA分子中含14N的比例为7/8

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

例3.一个含有2〃条染色体的生物体细包，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包中有4〃条带标记的染色体

B.第二次分裂的中期每个细包中有2n条带标记的染色单体

C.第二次分裂的后期每个细包中有4«条带标记的染色体

D.第二次分裂结束后有的子细包中可能不带有标记

【变式训练】某果蝇精原细包中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生态A

和a,现给此精原细包提供含14N的原料让其连续进行两次分裂，产生四个子细包，分裂过程中无生态突

变和染色体变异发生。下列有关叙述错误的有（）

A.若子细包中均含4条染色体，则一定有一半子细包含有a生态

B.若子细包中均含8条染色体，则每个子细包中均含1个A生态和1个a生态

C.若子细包中的核DNA均含15N,则每个子细包均含8条染色体

D.若子细包中一半的核DNA含15N,则每个子细包均含8条染色体

考点三生态通常是有遗