2023届 一轮复习 人教版 DNA的结构、复制与基因的结构 学案

1、第19讲 DNA的结构、复制与基因的结构课标要求 概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成的,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,碱基的排列顺序代表遗传信息；概述DNA分子通过半保留方式进行复制。考点一 DNA分子的结构必备知识 整合1.DNA双螺旋结构1 ）DNA双螺旋结构模型构建者: 沃森 和 克里克 。2）DNA双螺旋结构的特点 DNA由两条单链组成，这两条链按 反向平行 方式盘旋成双螺旋结构。DNA的一条链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称作 5- 端 ，另一端有一个羟基OH ，称作 3- 端 ，DNA两条单链走向 相反 ，一条单链是从5- 端到3- 端的，另一条单

2、链是从3- 端到5- 端的。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。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。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作 碱基互补配对 原则。提醒 氢键的形成不需要酶，而断裂需解旋酶或加热处理。除双链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。每个双链DNA片段中，游离的磷酸基团有2个，而环状DNA不存在游离的磷酸基团。2.DNA分子的特性1）相对稳定性：DNA分子中 磷酸和脱氧核糖 交替连接的方

3、式不变，两条链间 碱基互补配对 的方式不变。2）多样性：不同的DNA分子中 脱氧核苷酸 的数目不同，排列顺序多种多样。若某DNA分子中有n 个碱基对，则排列顺序有 4n 种。3）特异性：每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的 碱基对排列顺序 ，代表了特定的遗传信息。教材基础诊断1. 沃森和克里克以威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱的有关数据为基础,推算出DNA分子呈螺旋结构。（必2 P48、49 思考讨论）( )2. 沃森和克里克提出腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量;鸟嘌呤的量等于胞嘧啶的量。（必2 P48、49 思考讨论）( )3. DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基。（

4、必2 P50图3-8）( )4. DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸脱氧核糖磷酸相连。（必2 P50图3-8）( )教材深度拓展1. （必2 P50图3-8）1） DNA中反向平行的两条链的碱基之间通过氢键连接;同一条链上碱基之间通过脱氧核糖磷酸脱氧核糖相连;一条链上的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接。2） DNA初步水解的产物是4种脱氧核苷酸,彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。2. （必2 P51探究实践）DNA只有4种脱氧核苷酸，能够储存足够量遗传信息的原因是构成DNA的4种脱氧核苷酸的数目成千上万，脱氧核苷酸的排列顺序千差万别。重难突破双链DNA分子中碱基的计算规律提醒 在

5、DNA分子单链中，嘌呤数不一定等于嘧啶数。关键能力 提升考向一 DNA的结构与特点（生命观念）1. 2019湖南常德期末下列关于DNA结构与功能的说法，错误的是( B )A. DNA分子中能储存大量的遗传信息B. 双链DNA分子中每个五碳糖上连接一个磷酸和一个含N 碱基C. DNA分子中G 与C 碱基对含量越高，其分子结构越稳定D. 若DNA分子的一条链中A+G/T+C1 ，则其互补链中该比例大于1解析DNA分子中碱基对的排列顺序蕴含着大量的遗传信息，A正确；除双链DNA末端的两个脱氧核糖外，其余每个脱氧核糖上都连接两个磷酸和一个含N 碱基，B错误；G 、C 碱基对间有3个氢键，A 、T 碱基

6、对间有2个氢键，故DNA分子中G 与C 碱基对含量越高，分子结构越稳定，C正确；DNA分子两条单链中的A+G/T+C 互为倒数，D正确。2. 2021辽宁大连期末如图为某链状DNA分子部分结构示意图，以下叙述正确的是( D )A. 是一个鸟嘌呤脱氧核苷酸B. DNA聚合酶可催化形成C. 解旋酶可断开，因此DNA的稳定性与无关D. A 链和B 链的方向相反，该DNA分子共具有2个游离的磷酸基团解析是胸腺嘧啶脱氧核苷酸中的磷酸，不是一个鸟嘌呤脱氧核苷酸的组成部分，A错误；DNA聚合酶催化磷酸二酯键的形成，B错误；是氢键，氢键是维持DNA结构稳定的因素之一，C错误；链状DNA分子两条链的末端各有一个

7、游离的磷酸基团，所以该DNA中共具有2个游离的磷酸基团，D正确。题后悟道归纳1 ）2 ）3）考向二 DNA结构的相关计算（科学思维）3. 2021黑龙江哈尔滨一中期中下列有关计算结果，错误的是( A )A. 若某DNA分子中，一条链中的A 占该链的30% ，另一条链的A 占另一条链的20% ，则DNA双链中A 占双链的30% B. 在某双链DNA分子的所有碱基中，鸟嘌呤占26% ，则腺嘌呤占24% C. 某DNA分子的一条单链中A+T/C+G=0.4 ，其互补链中该碱基比例也是0.4D. 若某DNA分子中A 占双链的比例为c% ，则一条链中的A 占该单链的比值为0到2c% 解析根据双链中A 占

8、双链的比例等于两条单链中A 占单链的比例之和的一半，可知答案应为25% ，A错误；在某双链DNA分子的所有碱基中，非互补配对的碱基之和占碱基总数的一半，因此鸟嘌呤的分子数占26% ，则腺嘌呤的分子数占24% ，B正确；某DNA分子的一条单链中A+T:C+G=0.4 ，根据碱基互补配对原则，其互补链中该碱基比例也是0.4，C正确；若DNA分子中A 占双链的比例为c% ，则一条链中的A 占该单链的比值范围为02c% ，D正确。4. 2021河南顶尖名校联考如图表示DNA分子中的部分关系，下列判断正确的是( C )A. 若x 、y 分别表示DNA两条互补链中A+G/T+C 的量，则符合甲曲线变化B.

9、 若x 、y 分别表示DNA两条互补链中G+T/A+C 的量，则符合甲曲线变化C. 若x 、y 分别表示DNA两条互补链中A+T/G+C 的量，则符合乙曲线变化D. 若x 、y 分别表示DNA一条链和整个DNA中嘌呤/嘧啶的量，则符合乙曲线变化解析DNA两条互补链中，A+G/T+C 的量互为倒数，G+T/A+C 的量互为倒数，均不符合甲曲线变化，A、B错误；根据碱基互补配对原则，DNA两条互补链中A+T/G+C 的量是相等的，此情况符合乙曲线变化，C正确；双链DNA中A+C=T+G ，即嘌呤/嘧啶始终等于1，但DNA一条链中嘌呤/嘧啶的量不确定，D错误。考点二 DNA的复制及基因的本质必备知识

10、 整合1.DNA复制的假说与证据1）沃森和克里克的假说： 半保留 复制。2）实验材料：大肠杆菌。3）实验方法： 同位素 标记法、密度梯度离心技术。4）实验过程5）实验结论：DNA分子复制的特点是 半保留复制 。2.DNA复制的过程1）概念：以 亲代DNA 为模板合成 子代DNA 的过程。2）时间：在真核生物中，这一过程发生在 细胞分裂前的间期 。3）图解答案见图中4）场所：真核生物在 细胞核 、 线粒体 和 叶绿体 ；原核生物在 拟核 和细胞质。5）特点： 边解旋边复制、半保留复制 。6）方向： 53 。7）意义：DNA分子通过复制，将 遗传信息 从亲代传给了子代，从而保持了 遗传信息 的连续

11、性。8 ）DNA分子精确复制的原因DNA分子的 双螺旋 结构提供精确的模板。 碱基互补配对原则 保证复制准确进行。3.基因的本质1）染色体、DNA和基因的关系答案见图中2）基因与碱基的关系遗传信息蕴藏在 4种碱基 的排列顺序中，构成基因的碱基数 小于 （填“大于”“小于”或“等于”）DNA分子的碱基总数。提醒 并非所有DNA片段都是基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段，不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将不同的基因分隔开。对于原核细胞来说，拟核中的DNA分子或者质粒DNA均是裸露的，没有与蛋白质一起构成染色体。教材基础诊断1. 将已被15N 标记了DNA的大肠杆菌在含14N 的培养基中

12、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2 P54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2 P55图3-10）( )3. 单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链。（必2 P55图3-10）( )4. 生物体内所有基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相同。（必2 P57思考讨论）( )5. 基因是碱基对随机排列成的DNA片段。（必2 P58思考讨论）( )6. 基因的遗传效应是指基因能够复制、传递和表达性状的过程。（必2 P59正文）( )7. 真核细胞基因中核糖核苷

13、酸的排列顺序代表遗传信息。（必2 P59正文）( )8. DNA分子的多样性和特异性主要与它的空间结构密切相关。（必2 P59正文）( )教材深度拓展1. （必2 P54思考讨论）若DNA的复制方式为如图所示的全保留方式或分散方式,绘出连续繁殖两代（和）的实验结果中各条带的分布图像（重带、中带和轻带）。2. （必2 P56拓展应用2）真核细胞中DNA复制的速率一般为50100 bp/s ，果蝇DNA的电镜照片中有一些泡状结构，叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分，果蝇DNA上形成多个复制泡，这说明果蝇的DNA有多个复制起点，可同时从不同起点开始DNA复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞

14、分裂做好物质准备。重难突破DNA复制过程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：1）第n 代DNA分子数：2n 无论复制多少次，含15N 的DNA分子始终是2个。含14N 的DNA分子有2n 个，只含14N 的DNA分子有2n-2 个，做题时应看准是“含 ”还是“只含”。2）第n 代DNA分子的总链数：2n2=2n+1 无论复制多少次，含15N 的单链始终是2条。做题时应看准是“DNA分子数”还是“单链数”。含14N 的单链是2n+1-2 条。3）消耗的脱氧核苷酸数若一亲代DNA分子含有某种脱氧

15、核苷酸m 个，则进行n 次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸m2n-1 个；进行第n 次复制，需消耗游离的该脱氧核苷酸m2n-1 个。关键能力 提升考向一 DNA复制的过程分析（科学思维）1. 2021广东高州二模复制叉是复制时双链打开，分开成两股，各自作为模板，子链沿模板延长所形成的Y 字形结构（如图），复制叉从复制起始点开始沿着DNA链有序移动。DNA甲基化会引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变。下列叙述正确的是( D )A. 解旋酶能使DNA两条螺旋的双链完全打开后再复制B. DNA聚合酶作用对象是氢键C. 甲基化修饰DNA链不会影响复制叉的有序移动D.

16、 多起点双向复制可提高复制速率解析DNA分子的复制特点是边解旋边复制，解旋酶能使DNA两条螺旋的双链打开，A错误；DNA聚合酶的作用对象是磷酸二酯键，B错误；由于DNA甲基化引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式发生了改变，故甲基化修饰DNA链会直接停顿复制叉，C错误；多起点双向复制可以提高复制的速率，能在短时间内得到较多的DNA分子，D正确。2. 2019山东日照期末如图为某原核细胞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 )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.

17、 DNA分子复制时，子链的延伸方向是相同的D. 解旋经过含GC 碱基对较多的区域时，消耗的能量相对较多解析由题图可知，该DNA分子复制方式为单起点双向复制，A错误；图示解旋酶能打开双链间的氢键，使双链DNA解旋，DNA分子复制还需要DNA聚合酶等，B正确；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，但延伸方向是相同的，C正确；GC 碱基对含有三个氢键，AT 碱基对含有两个氢键，故解旋经过含GC 碱基对较多的区域时，消耗的能量相对较多，D正确。考向二 DNA复制过程中的有关计算（科学思维）3. 2018海南，15，2分现有DNA分子的两条单链均只

18、含有14N （表示为14N14N ）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14N 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( D )A. 有15N14N 和14N14N 两种，其比例为1:3 B. 有15N15N 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15N14N 和14N14N 两种，其比例为3:1 解析将含有14N14N 的大肠杆菌置于含有15N 的培养基中繁殖两代后，由于DNA的半保留复制，得到的子代DNA为2个15N15N-DNA 和2个14N15N-DNA ，再将其

19、转到含有14N 的培养基中繁殖一代，会得到6个15N14N-DNA 和2个14N14N-DNA ，比例为3:1 ，D正确。4. 2021广东二模一个15N 标记的、含1 000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 的培养基中连复制3次，相关叙述正确的是 ( C )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2 800个G D. 经3次复制后，子代DNA分子中含14N 的比例为7/8 解析DNA分子片段的一条链中T+A 占一条链的30% ，根据碱基互补配对原则，另一

20、条链中T+A 占另一条链的30% ，A错误。根据碱基互补配对原则，该DNA分子一条链中T+A 占30% ，则整个DNA分子中T+A 占30% ，所以DNA分子中A=T=1 000230%2=300 （个），则鸟嘌呤G=1 000-300=700 （个）。第3次复制时需要消耗G=22700=2 800 （个），C正确，B错误。经3次复制后，8个子代DNA中都含14N ，故其比例为1，D错误。题后悟道易错注意“DNA复制了n 次”和“第n 次复制”的区别，前者包括所有的复制，后者只包括第n 次的复制。DNA复制计算时看清题中所给出的碱基的单位是“对”还是“个”；所问的是“DNA分子数”还是“链数”

21、，“含”还是“只含”。注意在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。考向三 DNA复制方式的实验探究（科学思维、科学探究）5. 2021河南部分学校开学考试早期，科学家对DNA分子复制方式的预测如图甲所示。1958年，科学家以大肠杆菌为实验材料，设计了一个巧妙的实验（如图乙所示），试管是模拟实验中可能出现的结果。下列相关叙述正确的是( B )甲乙A. 图乙实验运用的主要技术包括荧光标记和密度梯度离心B. 图乙中的目的是标记DNA，至少需要60 min 才会出现试管的结果C. 若培养30 min 后离心得到试管的结果，则可以确定DNA复制的方式是半保留复制D. 若为全保留复制，则复制n 代后15N/15N-DNA 所占比例为1/2n ，离心呈现结果解析图乙实验运用的主要技术为同位素标记和密度梯度离心，A错误；图乙中的目的是标记大肠杆菌的DNA，每30 min 复制一代，故至少需要60 min 才会出现试管的结果，B正确；若培养30 min 后离心得到试管的结果，只能排除全保留复制，还不能确定DNA复制的方式是分散复制还是半保留复制，C错误；若为全保留复制，则复制n 代后只有1个15N/15N-DNA ，其余全为14N/14N-DNA ，故15N/15N-DNA 所占比例为1/2n ，离心呈现结果为最上边和最下边两种条带