高考一轮复习人教版DNA的结构复制和基因的本质教案

第2课DNA的结构、复制和基因的本质

«核心机公•自查必一必备知识

课标要求

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

概述DNA分子是由四种脱氧核甘酸构成，通常有两条碱基互补配对

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

概述DNA分子通过半保留方式进行复制

概念梳理」，

一、DNA的结构

双螺旋结构模型的构建：

(1)构建者:沃森和克里克。

⑵构建过程：

威尔金斯和富兰克林DNA的结构单位：4种脱氧核甘酸,

提供的DNA衍射图谱分别含有A.T.C.G四种碱基

沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋结构

尝试建\双螺旋

立模型I三螺旋

I

失败,一(查哥夫提出DNA分

J/〕子中A=T,G=C

重新构建模型：让A与工配对，G与g配对

形成DNA双螺旋结构模型

的结构:

号碳连

元素组成C、H、O、N、P5

磷酸基1号碳连

含碱基

团N

＜碱基基磷酸

P

小分子A、T、G、C脱氧核精

5'4'

脱氧核昔3'r

1一I--------2号碳连“-H”而不是“-0H”

单体-脱氧核苔酸(4种——含氮碱基不同)

磷酸与脱氧核糖交

替连接，排列在外

侧，构成基本骨架，

＞碱基排列在内侧,

通过氢健形成碱基

对，互补配对原则

是A与T、G与C配对

空间

结构/两条长链按反向平行方

、式盘旋成双螺旋结构

二、DNA的复制

半保留复制的实验证据：

⑴实验原理:味和味是N元素的两种稳定同位素，这两种同位素的

相对原子质量不同。含15N的DNA比含l4N的DNA密度大，因此，利

用离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNAO

(2)技术方法:同位素标记技术和离心技术。

⑶实验假设:DNA的复制方式为半保留复制。

(4)实验思路与预期结果：

①实验思路：

用d标记细菌的DNA

转入以,4N物质为唯一氮源的培养液中

1一段时间

收集细菌提取"A，进行密度梯度离心

②预期结果：

a.复制一次产生的DNA分子中，一条链含^N,另一条链含L5N,离心后

DNA分子处于试管中间。

b.复制两次产生的DNA分子中，有两个DNA分子双链均含也，另两

l4

个DNA分子中一条链含I5N,另一条链含No离心后DNA分子处

于试管上部和中间。

⑸实验结论:实际结果和预期结果一致,证明了DNA是以半保留的方

式进行复制的。

（6）假如全保留复制是正确的,实验预期将是:第一代离心结果为1/2的

14N/14N-DNA（轻带）和1/2的I5NP5N-DNA（重带）第二代离心结果为

1/4的15N/15N-DNA（重带）和3/4的^N/MN-DNA（轻带）。

复制的过程：

（1）时间:细胞分裂前的圆题。即有丝分裂前的间期和减数分裂前的间

go

（2）场所:

①真核生物:主要在继豳内，线粒体和吐绿体也可以进行。

②原核生物:主要在拟核。

③DNA病毒:活的宿主细胞内。

⑶复制过程：

③重新螺旋：每一条新链与其对应的

a.需要细胞提供虻a.模板:解开的每一段母链

b.需要解旋降的作用b.原料：游离的四种脱氧核昔设

c.结果:使两条螺旋的双链c.酶：DNA聚合薛尊一

解开d.原则:碱基互补配对原则

e.方向：子链合成从5'端到3'端

(4)复制结果:形成两个完全相同的DNAO

(5)准确复制的原因：

①DNA独特的双螺旋结构,为复制提供了精确的模板。

②通过减基孰配咫，保证了复制能够准确地进行。

(6)意义:将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。

三、基因通常是有遗传效应的DNA片段

1.说明基因与DNA关系的实例：

据教材［思考•讨论］1和3据教材［思考•讨论J2

基因中的碱基数目只是DNA绿色荧光性状与基因

分子碱基总数的一部分有关，且基因具有一

定的独立性

每个DNA分子只有•部分碱基

上有许多基因参与基因组成基因能控制生

物的性状

基因是DNA片段基因具有遗传效应

基因通常是有遗传效应的DNA片段

片段中的遗传信息:

⑴遗传信息:蕴藏在4种碱基的排列顺序之中。

(2)特点:

①多样性:碱基排列酶的千变万化。

②特异性:每一个DNA分子的碱基有特定的排列顺序。

⑶意义：

DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基胆

3.基因:通常是有遗传效应的DNA片段。有些病毒的遗传物质是

RNA,对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段.

概念辨析「r

L判断下列有关DNA的模型构建及DNA的结构叙述的正误：

⑴沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建数学模型的方

法。(x)

提示:沃森和克里克运用了构建物理模型的方法。

(2)DNA中有一个噫吟就会有一个与之相配对的口密咤。Z)

(3)DNA中一条链的喋岭数或口密咤数一定等于另一条链的噤岭数或嚏

咤数。(x)

分析:在DNA的双链中口票吟和嚓咤互补配对,DNA中一条链的D票岭数

或口密咤数一定等于另一条链的口密咤数或噤吟数。

(4)碱基配对具有一定的规律:A与T一定配对,G与C一定配对。

N)

⑸磷酸与核糖交替连接排列在外侧构成了DNA的基本骨架。(x)

分析:磷酸与脱氧核糖交替连接排列在夕M则，构成DNA分子的基本骨

架，碱基排列在内侧。

2.判断下列有关DNA复制叙述的正误：

(l)DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制。(x)

分析:DNA复制时边解旋边复制。

⑵在人体内，成熟的红细胞、浆细胞中不发生DNA的复制。W)

(3)单个脱氧核甘酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链。(x)

分析:在DNA聚合酶的作用下，单个脱氧核甘酸连接到DNA单链片

段上形成子链。

(4)新合成的每个DNA分子中都保留了原来DNA分子中的一条链，

另一条链需新合成。W)

⑸复制后的两个子代DNA分子将在有丝分裂后期或减数第二次分

裂后期着丝粒分裂时，随染色单体分离而分开,分别进入两个子细胞

中。N)

(6)DNA复制一旦完成，亲代DNA不再存在模板链依然存在。(力

3.判断下列有关基因的本质叙述的正误：

⑴基因和DNA是同一概念。(x)

分析:基因通常是有遗传效应的DNA片段，与DNA不是同一概念。

⑵真核细胞的基因只存在于细胞核中,而核酸并非仅存在于细胞核

中。(x)

分析:真核细胞的基因既存在于细胞核中也存在于细胞质中，真核细胞

有2种核酸,DNA主要存在于细胞核中,RNA主要存在于细胞质中。

(3)基因不只位于染色体上,染色体是基因的主要载体。W)

(4)基因中所含的碱基总数等于DNA分子中的碱基总数。(x)

分析:基因中所含的碱基总数要远远少于DNA分子中的碱基总数。

(5)DNA分子的多样性和特异性主要与它的空间结构密切相关。

(x)

分析:DNA的空间结构都是双螺旋结构，与多样性和特异性无关。

(6)HIV的基因是指具有遗传效应的RNA片段。(«)

«关键能力.进阶M提升3半

考点一DNA的结构

典例精研引领r

（2020•浙江7月选考）某DNA片段的结构如图所示。下列叙述正确

的

是（）

A.①表示胞口密咤B.②表示腺口票喘

C.③表示葡萄糖D.④表示氢键

教师专用@【名师授法解题】抓题眼练思维

关键能力理解能力

题眼信息DNA片段结构图

解题思维识别脱氧核甘酸一分析组成物质

【解析】选D。本题主要考查DNA分子的结构。根据图示分析，①

表示T（胸腺嚓D定）,②表示C（胞喀咤），③表示脱氧核糖,④表示氢键。

I【母题变式延伸】〈核心素养新命题

⑴若该DNA的G—C对较多，试分析该DNA的稳定性（科学思维:

分析与综合）

提示:较稳定。因为G—C对含有三个氢键，而A—T对含有两个氢键,

所以G—C对多的DNA较稳定。

⑵上题右边中间的磷酸与右下角的五碳糖及②是否构成胞口密咤脱氧

核甘酸，试分析原因（科学思维:批判性思维）

提示:不构成。DNA的两条链具有方向性，应该是右下角的磷酸与五

碳糖及②构成胞口密咤脱氧核甘酸。

知能素养提升，/

结构解读（生命观念:结构与功能观）：

,5

（P）

3',5'-磷酸<<

二酯键

、。，/

GAATTC

—

②F-II——I

CTTAAG

图2

⑴由图1可解读以下信息:

每个DNA分子片段中，游离磷酸基团有

2个

A-T碱基对有2个氢键,（：C碱基对有3

个氢键

」脱氧核糖数=磷酸数=含氮碱基数

单链中相邻碱基:通过脱氧核糖一磷酸

G位圜一一脱氧核糖连接

②关系一

^互补链中相邻碱基:通过氢键连接

图一二磷氢酸键:二连酯接键互:补连链接中单相链邻中碱相基邻的两化个学脱键氧

③

核甘酸的化学键

脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作上二c，

与磷酸基团相连的碳叫作5,一C

DNA的一条单链具有两个末端，一端有一

④个游离的磷酸基团，这一端称作5'端，另

一端有一个羟基（一（）H）,称作3,端

I）NA的两条单链走向相反，从双链的一

一端起始,一条单链是从5'端到3'端，另

一条单链则是从3'端到5'端

⑵图2是图1的简化形式,其中①是磷酸二酯键，②是氢键。解旋酶

作用于②部位,DNA聚合酶、限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用

于①部位。

的结构中的相关计算（注意是单链还是双链,碱基对数还是碱基个

数）（科学思维:归纳与演绎）：

⑴涉及DNA单链碱基计算的3个解题步骤：

」--------1-----------------------1-----------------------2链

T2A2G2C2

绘分子模式图（如

在图中标出已知和所求

析图

的碱基

（^）—结合上述规律分析计算

（2）以DNA双链为研究对象时碱基数量的关系:

①A、T、G、C的关系:A=T,G=C。

②DNA双链中，两个不互补的碱基之和相等，并为碱基总数的1/2,即

(A+G)=(T+C)=(A+C)=(T+G)=l/2x碱基总数。

③非互补碱基和之比：(A+G)/(T+C)=(A+C)/(T+G)=1。

结论:DNA双链中非互补碱基之和相等。

(3)以DNA单链为研究对象时碱基数量的关系：

①A1=T2,G1=C2,C1=G2,T1=A2O

②若1链中(A1+G1)/(T1+C1)=犯则2链中(A2+G2)/(T2+C2)=1/侬

结论:两链间非互补碱基和之比互为倒数。

(4)DNA双链和单链中碱基数量的关系：

①若双链DNA中的一条链上Ai+Ti=〃％,则

ULI、I

Al=T2)

TAnAi+Ti=A2+T2=〃％，所以

Ti=A2J

A+T=(A।+A2+T।+T2)/2=(〃％+〃％)/2=〃％o

结论:在同一DNA中，单链中某互补碱基之和所占的比例与双链中该

互补碱基之和所占的比例相等。

②若1链中A.所占比例为Xi,2链中A2所占比例为X2,则整个DNA

中A所占比例为(X+X2)/2。

结论:某碱基占双链DNA碱基总数的比例等于相应碱基占相应单链

比例之和的一半。

热点考向演练*

考向一DNA分子的结构及特性，考查生命观念的结构与功能观

1.（2021.日照模拟）下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是

（）

A.组成DNA分子的核糖核甘酸有4种

B.每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基

C.双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的

D.双链DNA分子中,A+T=G+C

【解析】选C。DNA分子的基本单位是脱氧核糖核甘酸;位于DNA

分子长链两端的脱氧核糖上只连着一个磷酸和一个碱基;双链DNA

分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的;双链DNA分子中，根

据碱基互补配对原则,A+G=T+C。

2.如图为某同学在学习DNA的结构后画的含有两个碱基对的DNA

片段（其中代表磷酸），下列为几位同学对此图的评价,其中正确的是

A.甲说:“该图没有什么物质和结构上的错误”

B.乙说:“该图有一处错误，就是U应改为T”

C.丙说:“该图有三处错误,其中核糖应改为脱氧核糖”

D.丁说:“如果说他画的是RNA双链则该图就是正确的”

【解析】选C。题图中有三处错误,错误一:组成DNA分子的五碳糖

应该是脱氧核糖，所以题图中的核糖应改为脱氧核糖;错误二:碱基应

为A、T、G、C四种,图中的U应改为T;错误三:单链中脱氧核甘酸

之间的连接形式不应该是磷酸与磷酸相连，而是磷酸与脱氧核糖相

连。

教师专用©【方法技巧】“三看法”判断DNA分子结构的正误

外侧链成键位置是否正确，正确的成键位置

二¥］一为一分子脱氧核糖5号碳原子上的磷酸基

团与相应脱氧核糖的3号碳原子之间

V

三看1—1外侧链是否反向平行

上I内侧链是否遵循碱基互补配对原则，即有无I

三看f

——“同配错配”现象

考向二DNA分子中的碱基配对规律及相关计算，考查科学思维能

力

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.前一个比值越小，双链DNA分子的稳定性越低

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1

【解析】选D。在双链DNA分子中,A、T之间形成2个氢键构成碱

基对,G、C之间形成3个氢键构成碱基对，所以G、C对相对越

多,DNA分子越稳定,B错误;又因A=T、G=C,所以只要是双链DNA

分子(A+C)/(G+T)都恒等于1,A错误,D正确;单链DNA中，两个比值

也可能相同,C错误。

4.某双链DNA分子中,A与T之和占整个DNA碱基总数的54%,其

中一条链上G占该链碱基总数的22%。求另一条链上G占其所在链

碱基总数的百分含

量()

A.20%B.24%C.30%D.75%

【解析】选B。法一:根据碱基互补配对原则,A=T,G=C，由此可计算

得G=23%O又因为其中一条链上Gi占该链碱基总数的22%,则另一

条链上G2占其所在链碱基总数的百分含量=23%X2-22%=24%。法

二:A+T=54%,所以G+C=46%,又因为G+C是互补的碱基之和，所以

Gi+G=46%,因为Gi=22%,所以CI=24%=G2=24%。

教师

专用

L据报道，英国剑桥大学科学家宣布在人体快速分裂的活细胞如癌细

胞中发现了DNA的四螺旋结构。形成该结构的DNA单链中富含G,

每4个G之间通过氢键等作用力形成一个正方形的“G-4平面”，继而

形成立体的“G-四联体螺旋结构”(如图)，下列有关叙述正确的是

()

oG(鸟嚓G)

—DNA单链

---氢键

①该结构是沃森和克里克首次发现的

②该结构由一条脱氧核甘酸链形成

③用DNA解旋酶可打开该结构中的氢键

④该结构中翟的值与DNA双螺旋结构中的比值相等

A.①②B.②③C.①③D.②④

【解析】选B。本题以“G-四联体螺旋结构”为素材，考查DNA分子

结构的主要特点，考查识记、理解与运用能力，难度适中。“G-四联体

螺旋结构”是由英国剑桥大学的科学家首先发现，而不是沃森和克里

克首次发现的，①错误;由图中实线可知,该结构由一条脱氧核甘酸链

形成，②正确;DNA解旋酶能打开碱基对之间的氢键,因此用DNA解

旋酶可打开该结构中的氢键，③正确;DNA双螺旋结构中篝的值始

终等于1,而该结构中震的值不一定等于1,因此该结构中鬻的值

与DNA双螺旋结构中的比值不一定相等，④错误。故选B。

2.某同学用纸片、细线等材料及剪刀、针等工具制作了一个DNA双

螺旋结构模型。回答下列与模型制作有关的问题：

⑴如图是该同学剪出来的一些小纸片，若C代表碱基，则A和B分别

代表和O

AC碱基

(2)如果用线段的条数表示碱基对之间氢键的数目，请用线条连接下列

碱基对。

E>五（HW

⑶请画出含三个脱氧核甘酸的DNA单链图。

【解析】(1)通常用圆圈表示磷酸，用五边形表示脱氧核糖，而4种碱

基的形状各不相同。

(2)G和C之间是通过3个氢键连接,A和T之间是通过2个氢键连

接。

⑶画图时要注意:脱氧核糖的1号碳原子上连碱基,5号碳原子上连磷

酸,3号碳原子上连另一个脱氧核甘酸的磷酸。

答案：(1)磷酸脱氧核糖

典例精研引领r

如图为某真核细胞中DNA复制过程的模式图，下列叙述错误的是

()

A.酶①和酶②均作用于氢键

B.该过程的模板链是a、b链

C该过程可发生在细胞分裂前的间期

复制的特点是半保留复制

教师专用@.【名师授法解题】抓题眼练思维

关键能力理解能力、解决问题的能力

题眼信息题眼1：DNA复制;题眼2:模板链

识图一数清模板链的条数一回忆酶①、酶②的作用原

解题思维

理及部位

【解析】选A。由题图可知，酶①（解旋酶）使氢键断裂,而酶②（DNA

聚合酶）催化形成磷酸二酯键,A错误;DNA复制过程的模板是亲代

DNA的两条链，即a、b链,B正确;DNA复制过程发生在细胞分裂前

的间期,C正确;由题图可知,新合成的两个DNA分子各保留亲代

DNA分子的一条链，新合成另一条链，即DNA复制的特点是半保留复

制,D正确。

I【母题变式延伸】〈核心素养新命题

（1）所有的真核细胞都存在核DNA复制吗?为什么?（科学思维:分析与

综合）

提示:不一定。如哺乳动物成熟的红细胞因为无细胞核和各种细胞器

而不能进行核DNA复制;不分裂的细胞不存在DNA复制。

（2）DNA复制时，子链的延伸方向如何?DNA复制时，新合成的子链与

其模板链的方向是相同的还是相反的?（科学思维:比较与分类）

提示：5端一3端相反的。

教师

专用【备选典例】

（2018•海南高考）现有DNA分子的两条单链均只含有UN（表示为

I4N4N）的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代,

再转到含有l4N的培养基中繁殖一代，则理论上DNA分子的组成类

型和比例分别是（）

A有KN、和伏呱两种，其比例为1：3

B.有,5N15N和14N14N两种，其比例为1：1

C有15N15N和14N14N两种，其比例为3：1

D.有用飞和飞弧两种，其比例为3：1

【解析】选D。本题考查DNA的复制特点。假设含有DNA分子为

l4N14N的一个大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代，根据半保留

复制的特点，第一代形成两个DNA分子全为i4N】5N,第二代形成4个

DNA分子,2个14N15N和2个I5W5N,若这些大肠杆菌在含有14N的

培养基中再繁殖一代，形成8个DNA分子，含2个14N14N和6个

,4I5

NNO所以小八和山N14N的比例为3：10

知能素养提升了

分子的复制类型（科学思维:分析与综合）：

⑴如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图。

复制起点

①图中显示DNA分子复制是从多个起点开始的，但多起点并非同时

进行；

②图中显示DNA分子复制是边解旋边双向复制的；

③真核生物的这种复制方式的意义在于提高了复制速率；

④一个细胞周期中每个起点一般只起始1次。

⑵原核生物DNA复制通常为单起点，双向复制。

分子复制过程中相关计算的规律（科学思维:归纳与演绎）：

若将双链被I5N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养，复制

〃（盛1）次,其结果如下：

亲代凶”

/、

子］代15N|；,4N14N；|15N

/\/\

子2代|：：：：：：|

子〃代II::II:……I：I：I:II

'----------------------------------------V----------------------------------------，

2”

（DDNA分子数分析：

子代DNA分子数V

含l5N的DNA分子数2

含l4N的DNA分子数2"

只含l4N的DNA分子数2〃-2

（2）脱氧核甘酸链数分析：

子代DNA中脱氧核甘酸链数空

含l5N的脱氧核甘酸链数2

含14N的脱氧核甘酸链数2n+1-2

⑶消耗的脱氧核昔酸数：

①若一亲代DNA含有某种脱氧核甘酸m个很!J经过n次复制需要消

耗游离的该脱氧核甘酸为讶(2"-1)个.

②若进行第n次复制厕需消耗游离的该脱氧核苗酸数为Wx(2"-D-

3.利用图示法理解细胞分裂与DNA复制的关系(双链都被标记的

DNA在无标记的培养基中培养，假设细胞中含有1对同源染色体)(科

学思维:建立模型):

第一次分裂形

成的子细胞

第二次分裂形

成的子细胞

规律总结:

(DDNA复制与细胞分裂中子细胞标记情况分析。

第二次分裂形成的4个子细胞有三种组合：

第一种情况：2个细胞是包至,2个细胞是®。

第二种情况:4个细胞都是O0

第三种情况：2个细胞是随）1个细胞是位修,1个细胞是

O

（2）DNA复制与细胞分裂中染色体标记情况分析: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。

热点考向演练了

考向一DNA半保留复制的实验分析,考查科学思维与科学探究能

力

1.（2021.日照模拟）研究人员将1个含14N-DNA的大肠杆菌转移到

15N-DNA培养液中，培养24h后提取子代大肠杆菌的DNA。将DNA

加热处理,即解开双螺旋，变成单链;然后进行密度梯度离心，试管中出

现的两种条带含量如图所示。下列说法正确的是（）

密度低

密度高

A.子代DNA分子共有8个，其中1个DNA分子含有l4N

B.该实验可用来探究DNA的半保留复制方式和细胞周期持续时间

C.解开DNA双螺旋的实质是破坏核甘酸之间的磷酸二酯键

D.若直接将子代DNA分子进行密度梯度离心,则相应的条带含量比

为1：3

【解析】选D。子代DNA分子共8个,其中有2个DNA分子含有

l4N,A错误;该实验不可用来探究DNA的周期性,B错误;解开DNA双

螺旋的实质就是破坏脱氧核甘酸之间的氢键,C错误;若直接将子代

DNA分子进行密度梯度离心,则相应条带含量比为1：3,D正确。

2.如图表示利用大肠杆菌探究DNA复制方式的实验,下列叙述正确

的是（）

在含"NH4cl0转移至晚"NH4cla

的培养液中的培养液中,继续培养,

生长若干代㊀细胞分裂1次,㊀细胞分裂1次O

提取DNA,提取DNA,

提取DNA,

密度梯度离心密度梯度离心(

密度梯度离心)

)

试管①试管②试管③)

)

A.可用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验

B.可用（NH4）2SO4、（NH4）232sO4分别代替15NH4。、14NH4cl进行

上述实验

C.试管③中b带的DNA的两条链均含有l4N

D.仅比较试管②和③的结果不能证明DNA复制为半保留复制

【解析】选D。噬菌体是病毒，不能用普通培养基培养,因此不能用噬

菌体代替大肠杆菌进行上述实验,A错误;S不是DNA的特征元素，因

1514

此不能用含有标记S的化合物代替NH4CkNH4C1进行上述实

验,B错误;试管③中a带的DNA的两条链均含有9N,而b带的DNA

的一条链含有l4N,一条链含有15N,C错误;需综合比较试管①②③

的结果才能证明DNA复制为半保留复制,D正确。

考向二DNA复制的过程和特点，考查生命观念的结构与功能观

3.如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析,下列相关叙述

不正确的

是（）

A.由图示得知,DNA复制的方式是半保留复制

B.解旋酶能使双链DNA解开，且需要消耗ATP

C从图中可以看出合成两条子链的方向都是5,端到3,端

聚合酶的作用位点为两条脱氧核甘酸链之间的氢键

【解析】选D。由图示可知,新合成的每个DNA中,都保留了原来

DNA中的一条链，因此DNA复制的方式是半保留复制,A正确;解旋

酶使DNA双链解开，该过程需要消耗ATP,B正确;DNA复制的时候

只能从5,端向3,端延伸,C正确;DNA聚合酶的作用位点为一条链中

相邻的两个脱氧核昔酸之间的磷酸二酯键,D错误。

教师专用可【知识总结】与DNA复制有关的酶

复制所需的酶是指一个酶系统,不仅仅是指解旋酶和DNA聚合酶，还

包括DNA连接酶等。

⑴解旋酶的作用是破坏碱基间的氢键。

(2)DNA聚合酶的作用是将单个游离的脱氧核甘酸缩合形成DNA链,

其实质是形成3,5f酸二酯键。

(3)DNA连接酶的作用是将DNA片段连接起来，其实质是形成31,51—

磷酸二酯键。

考向三DNA复制的相关计算，考查科学思维能力

4.(2021•天津河北区模拟)某DNA分子片段中共含有3000个碱基，其

中腺瞟吟占35%,现将该DNA分子片段用,5N同位素标记过的4种

游离脱氧核甘酸为原料复制3次，将全部复制产物进行密度梯度离心,

得到图甲结果;如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心厕得到

图乙结果。下列有关分析正确的是()

层与Y层中DNA分子质量比大于1:3

层中含15N标记的鸟瞟岭有3600个

C.第二次复制结束时，含14N的DNA分子占1/2

层与Z层的核昔酸数之比是4：1

【解析】选c。X层（2个DNA含有l4N和L5N）与Y层（6个DNA只

含15N）中DNA分子质量比小于1：3,A项错误;1个DNA中鸟口票岭

G=450个,Y层（6个DNA只含於N）中含15N标记的鸟D票聆

G=450x6=2700个,B项错误;第二次复制结束时得4个DNA分子，其

中2个含l4N和15N,2个只含叫,因此含l4N的DNA分子占1/2,C项

正确;W层（14个含有,5N的DNA单链）与Z层（2个含有l4N的DNA

单链）的核甘酸数之比是14:2=7：1,D项错误。

教师专用©【知识总结】准确把握DNA复制的相关计算问题

⑴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,后者只包括最后一次复制。

⑵碱基数目:碱基的数目单位是“对”还是“个二

⑶复制模板:在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核昔

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。

考向四DNA的复制与细胞分裂，考查科学思维能力

5.用32P标记了玉米体细胞（含20条染色体）的DNA分子双链。再将

这些细胞转入不含32P的培养基中培养,在第二次细胞分裂完成后每

个细胞中被32P标记的染色体条数是（）

条条

C.大于0条小于20条D.以上都有可能

【解析】选D。第一次细胞分裂完成后形成的细胞中,DNA双链均是

一条链含有32P,另一条链不含32p,第二次细胞分裂的间期，染色体复制

后每条染色体上都是一条染色单体含32P,一条染色单体不含32p,有丝

分裂后期，姐妹染色单体分离，如果含32P的20条染色体同时移向细

胞的一极，不含32P的20条染色体同时移向细胞的另一极很（J产生的

子细胞中被32P标记的染色体条数分别是20条和0条;如果移向细胞

两极的20条染色体中既有含32P的，也有不含32P的，则形成的子细胞

中被32P标记的染色体条数大于0条小于20条。

教师专用可【易错警示】本题易错选B。错因在于未能全面分析着

丝粒分裂后子染色体的移动情况。染色体着丝粒分裂后形成的两条

子染色体移向哪一极是“随机”的，故移向同一极的染色体其双链DNA

所带的放射性状况应由每条染色体的两条染色单体如何移动决定，不

要将所有染色体的染色单体移动“统一”看待。

教师

专用【加固训练拔高】

1.如图所示,a、b、c为3种DNA分子:a只含^N,b同时含14N和

15N,c只含味用中标记细菌的DNA分子，再将它们放入含l4N的

培养基中连续繁殖4代后，这3种DNA分子的比例正确的是

()

【解析】选Do假设亲代DNA分子为n个很［J繁殖4代后,DNA分子

总数为16〃,其中，只含l5N的DNA分子为0个,同时含l4N和叩的

DNA分子有2n个，只含l4N的DNA分子有14/?个，它们呈现的比例

为D选项所示。

2.用32P标记了果蝇精原细胞DNA分子的双链,再将这些细胞置于只

含31P的培养液中培养，发生了如图A-D和D-H的两个细胞分裂

过程。下列相关叙述正确的是（）

耳

3

V

Z

Q

-2/-

契

会

6

中

段细胞中一定有2条Y染色体

段细胞中可能有2条Y染色体

段细胞中含32P的染色体一定有8条

段细胞中含32P的染色体可能有8条

【解析】选C。分析图示可知,A-D表示有丝分裂过程,BC段包括

有丝分裂的前期、中期、后期，处于有丝分裂前期和中期的细胞中有

1条Y染色体，处于有丝分裂后期的细胞中有2条Y染色体,A项错

误;D-H表示减数分裂过程,EF段为减数第一次分裂，细胞中有1条

Y染色体,B项错误;果蝇的精原细胞中有8条染色体，依据DNA的半

保留复制方式可知，用32P标记了果蝇精原细胞DNA分子的双链，再

将这些细胞置于只含31P的培养液中培养，在A-D段完成一个细胞

周期后，每个子细胞中染色体上的核DNA分子均为1条链含32p』条

链含3R在D-E段的减数第一次分裂前的间期，每一个核DNA分子

经过复制后所形成的2个子代DNA分子中，有1个DNA分子的1条

链含32P,另1条链含3R另1个DNA分子的2条链都含有3R这2

个DNA分子分别位于1条染色体的2条姐妹染色单体上,所以在EF

段减数第一次分裂的细胞中含32P的染色体一定有8条,C项正确;FG

段表示减数第二次分裂过程，由于在减数第一次分裂过程中同源染色

体分离，分别进入不同的次级精母细胞中，因此FG段细胞中含32P的

染色体有4条,D项错误。

考点三基因通常是有遗传效应的DNA片段

典例精研引领8

（2021・石家庄模拟）如图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图，

有关叙述正确的是（）

黄身白眼截翅棒眼

<<——R>i।-<—S►1r*—N~~►!"<-。

•••'ATGT…CGAiGTC…ACAiGCTAC…AGTOQAGTGGGCA…TGCGGACC…TGAG…

1IIlilt

•••；TACA--GCT^AG--TGT；CGATG--TCAC；GTCACG；CGT---ACGG；CTCG---ACT；C---

基因中的全部脱氧核甘酸序列都能编码蛋白质

、S、N、O互为非等位基因

C.果蝇的每个基因都是由成百上千个核糖核甘酸组成的

D.每个基因中有一个碱基对的替换，都会引起生物性状的改变

教师专用目【名师授法解题】〈抓题眼练思维

关键能力理解能力、解决问题的能力

题眼信息题眼1：一条染色体;题眼2:几个基因

回忆非等位基因的概念一确定R、S、N、O是否是非等

位基因；

解题思维

一回忆密码子的简并一判断一个碱基的替换是否会引起生

物性状的改变

【解析】选B。R基因中的脱氧核甘酸序列不一定都能编码蛋白质，

如非编码区和内含子不能编码蛋白质,A错误;R、S、N、O控制果蝇

不同的性状，互为非等位基因,B正确;果蝇基因的基本组成单位是脱

氧核甘酸,C错误;基因中有一个碱基对的替换，由于密码子的简并，密

码子决定的氨基酸不一定变化。如果密码子所决定的氨基酸有所改

变，将导致蛋白质组成的变化以及其空间结构等的变化,但生物的表型

还与生物所处环境等外界因素有关，所以表型也不一定会变化,D错

误。

I【母题变式延伸】〈核心素养新命题

⑴这条染色体上的黄身基因（R）,其同源染色体上的相同位置上是什

么基因?若其同源染色体的相同位置上的基因是r,则R与r的区别是

什么?（科学思维:比较与分类）

提示:R或r;脱氧核甘酸（或碱基）的排列顺序不同。

⑵观察该染色体，基因S和R之间的区域，是否一定具有遗传效应?为

什么?（科学思维:批判性思维）

提示:不一定。基因是控制生物性状的最基本的单位,在基因S和R

之间的区域，可能还有新的基因，也可能是没有遗传效应的脱氧核甘酸

序列。

知能素养提升

1.全方位理解“基因”（生命观念:结构与功能观）：

（1）本质上，基因是有遗传效应的DNA（RNA病毒中是RNA）片段。

（2）结构上，基因是含有特定遗传信息的脱氧核甘酸（RNA病毒中是核

糖核甘酸）序列。

⑶功能上,基因是遗传物质的壁触转的基本单位。

（4）位置上，基因在染色体上呈辘排列。

2.基因与染色体、DNA、脱氧核昔酸之间的关系（科学思维:比较、归

纳）：

染色体

①染色体是DNA的主要载体

②一条染色体上含有一个或两个

DNA|DNA分子

①每个DNA分子上含有多个基因

②基因通常是有遗传效应的DNA片段

回

①每个基因中含有许多脱氧核昔酸

②脱氧核甘酸的排列顺序代表遗传信息

脱氧彳核昔酸

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考向一基因与DNA的关系，考查生命观念的结构与功能观

1.如图表示基因与染色体之间的关系，下列相关叙述错误的是

E基因|一旧,

向H染色体

是遗传物质的主要载体

的种类有五种

在H上呈线性排列

中的遗传信息在复制过程中严格遵循碱基互补配对原则

【解析】选Bo细胞核中的遗传物质全部分布在染色体上，但细胞质

中的遗传物质分布在线粒体和叶绿体中,所以说染色体是遗传物质的

主要载体;因为D是构成DNA的基本单位——脱氧核苗酸，所以

C（碱基）只有四种;基因是具有遗传效应的DNA片段，基因在染色体上

呈线性排列;基因在复制过程中要严格遵循碱基互补配对原则，以确保

遗传信息准确地传递给子代。

2.下列关于基因、DNA和染色体关系的说法中，错误的是（）

A.染色体是基因的主要载体

B.一条染色体上只有一个DNA分子

C.一个DNA分子上有许多个基因

D.基因中脱氧核甘酸的排列顺序蕴藏着遗传信息

【解析】选B。大多数基因位于细胞核的染色体上，少数位于细胞质

中，故染色体是基因的主要载体,A正确;一条染色体含有1个或2个

DNA分子，其上有多个基因,B错误、C正确;基因中脱氧核甘酸的排

列顺序蕴藏着遗传信息,D正确。

考向二DNA片段中的遗传信息，考查生命观念的结构与功能观

3.下列有关遗传信息的说法不正确的是（）

是细胞质中的遗传物质

B.细菌的遗传信息位于拟核和核糖体的DNA上

噬菌体的遗传信息蕴含在脱氧核糖核甘酸的排列顺序中

D.豌豆的高茎基因与矮茎基因贮存的遗传信息不同

【解析】选B。有细胞结构的生物含有DNA和RNA两种核酸，但细

胞核和细胞质中的遗传物质均为DNA,A正确核糖体上不存在DNA,

细菌的遗传信息位于拟核和质粒上,B错误;T2噬菌体的遗传信息蕴

含在脱氧核糖核甘酸的排列顺序中,C正确;豌豆的高茎基因与矮茎基

因是等位基因，等位基因控制的是相对性状，所贮存的遗传信息不同,D

正确。

4.基因I和基因H在某动物染色体DNA上的相对位置如图所示，下

列说法错误的是（）

演因H，基因壮一

IIII

A.基因I和基因n可以是一对等位基因

B.基因I的表达产物可能影响基因n的表达

C.基因I和基因H转录的模板链可能不在同一条DNA链上

D.基因I和基因n在结构上的主要区别是碱基的排列顺序不同

【解析】选A。等位基因是指位于一对同源染色体的相同位置上、

控制相对性状的基因，而基因I和基因II位于同一条染色体上，所以不

是一对等位基因,A错误;基因与基因、基因与基因产物、基因与环境

之间存在着复杂的相互作用，基因I的表达产物可能影响