2025版高考生物一轮总复习必修2第6单元遗传的分子基础第2讲DNA分子的结构复制与基因的本质课件

第2讲DNA分子的结构、复制与基因的本质考情研读·备考定位课标要求核心素养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分子是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。1．构建DNA分子双螺旋结构模型，阐明DNA分子作为遗传物质所具有的结构特点，阐明DNA分子通过复制传递遗传信息。(生命观念)2．掌握DNA复制过程，归纳DNA复制过程中相关数量计算，提高逻辑分析和计算能力；分析相关资料，得出基因通常是有遗传效应的DNA片段。(科学思维)3．运用假说—演绎法探究DNA分子的复制方式为半保留复制。(科学探究)考点一DNA的结构和基因的本质必备知识·夯实基础知|识|巩|固1．DNA分子的双螺旋结构(1)DNA分子由___条脱氧核苷酸链组成，这两条链按____________的方式盘旋成双螺旋结构。(2)外侧：____________和______交替连接，构成基本骨架。(3)内侧：两条链上的碱基通过氢键连接成_________。碱基互补配对遵循以下原则：A一定与T配对，G一定与C配对。两反向平行脱氧核糖磷酸碱基对2．DNA分子的特性(1)多样性：不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同，____________多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对，则其碱基对排列顺序最多有___种。

(2)特异性：每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的_____________________，代表了特定的遗传信息。(3)______性：两条链中磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基之间有氢键相连，使DNA分子具有稳定性。排列顺序4n碱基对排列顺序稳定3．基因的本质(1)染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系(2)基因与碱基的关系遗传信息蕴藏在____________的排列顺序中，构成基因的碱基数______(填“大于”“小于”或“等于”)DNA分子的碱基总数。4种碱基小于思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)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。(

)(2)DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基。(

)(3)DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连。(

)×××(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。(

)(5)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。(

)(6)DNA分子的多样性和特异性主要与它的空间结构密切相关。(

)×√×延|伸|探|究1．DNA分子是否都是由两条链构成的？提示：不是。大部分DNA以双螺旋结构存在，但一经热或碱处理就会变为单链状态。在某些种类的DNA病毒中存在单链环状或单链线状的DNA分子，如圆环病毒科、细小病毒科的病毒。2．分析DNA两条链反向平行的原因。提示：脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1′－C，与磷酸基团相连的碳叫作5′－C。DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作5′－端，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′－端。DNA的两条单链走向相反，从双链的一端起始，一条单链是从5′－端到3′－端的，另一条单链则是从3′－端到5′－端的。3．在现代刑侦领域中，DNA指纹技术发挥着越来越重要的作用。只需要一滴血、精液或是一根头发等样品，刑侦人员就可以进行DNA指纹鉴定。此外，DNA指纹技术还可以用于亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等。下图是DNA指纹图谱，根据下面的DNA指纹图谱判断，下列怀疑对象中谁是犯罪嫌疑人？提示：3号是犯罪嫌疑人。剖析难点·考点突破重|难|精|讲1．明确DNA结构的两种关系和两种化学键2．DNA分子中碱基数量的计算规律精|准|命|题考向一结合DNA分子的结构及特点，考查结构与功能观

(2024·福州一中质检)下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是(

)A．DNA分子中含有四种核糖核苷酸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例1C解析：DNA的基本单位为脱氧核苷酸，所以每个DNA分子一般都含有四种脱氧核苷酸，A错误；DNA分子每条链的3′端只连着一个磷酸，B错误；一分子脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成，所以每个DNA分子中，碱基、磷酸和脱氧核糖的数量都相等，C正确；双链DNA分子之间的碱基配对时，遵循碱基互补配对原则(A＝T、C＝G)，因此A＋G＝T＋C，但(A＋T)与(G＋C)不一定相等，D错误。〔变式训练1〕

(2024·广东深圳调研)下图是制作DNA双螺旋结构模型的过程图，下列叙述错误的是(

)A．图甲中②③交替连接构成DNA基本骨架B．若一条链的下端是磷酸基团，则另一条链的上端也是磷酸基团C．取两位同学制作的单链即可连接成DNA双链D．丙到丁过程体现了DNA分子双螺旋的特点C解析：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。考向二考查基因的本质

(2024·广东深圳调研)下列关于DNA、基因的叙述，错误的是(

)A．DNA复制以A、T、C、G四种游离的核糖核苷酸为原料B．DNA的遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中C．DNA上分布着许多个基因D．真核生物与原核生物的基因本质相同例2A解析：DNA复制以细胞中四种游离的脱氧核糖核苷酸为原料，A错误；DNA的遗传信息蕴藏在4种碱基特定的排列顺序之中，B正确；基因通常是有遗传效应的DNA片段，一个DNA上分布着许多个基因，C正确；真核生物与原核生物的遗传物质都是DNA，真核生物与原核生物的基因本质都是有遗传效应的DNA片段，D正确。真、原核细胞基因的结构和表达(1)基因的结构(2)基因表达遗传信息①原核生物基因②真核生物基因考向三结合DNA结构的相关计算，考查科学思维

(2024·黑龙江哈尔滨调研)在一个DNA分子中，腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占全部碱基的42%，若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的24%，胸腺嘧啶占30%，则在其互补链上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占(

)A．12%和34% B．21%和24%C．34%和12% D．58%和30%例3C解析：

因为A＋T占全部碱基总数的42%，所以G＋C占全部碱基总数的58%；因为两种互补碱基之和在DNA分子中与在单链上所占比例相等，所以在两条链中A＋T、G＋C分别占42%、58%；设链1上C1占24%，则链1上G1占34%，其互补链2上C2占34%；设链1上T1占30%，则链1上A1占12%，其互补链2上T2占12%，C正确。解答有关碱基计算题的“三步曲”〔变式训练2〕

(2024·福建龙岩期末)若生物体内DNA分子中(G＋C)/(A＋T)＝a，(A＋C)/(G＋T)＝b，则下列有关两个比值的叙述中不正确的是(

)A．a值越大，双链DNA分子的稳定性越高B．DNA分子一条单链及其互补链中，a值相同C．碱基序列不同的双链DNA分子，b值不同D．经半保留复制得到的DNA分子，b值等于1C解析：G与C之间通过三个氢键相连，A与T之间通过两个氢键相连，a值越大，(G＋C)所占比例越大，双链DNA分子的稳定性越高，A正确；DNA分子中互补碱基之和的比值即(G＋C)/(A＋T)＝a，则在每条单链中(G＋C)/(A＋T)＝a，B正确；DNA分子中非互补碱基之和的比值等于1，(A＋C)/(G＋T)＝b＝1，碱基序列不同的双链DNA分子，b值相同，C错误，D正确。考点二DNA分子的复制及相关计算必备知识·夯实基础知|识|巩|固1．DNA分子复制的研究(1)方式推测：沃森和克里克提出遗传物质自我复制的假说：DNA分子复制方式为_______________。(2)实验证据①实验方法：____________________________________。②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。半保留复制同位素示踪技术和离心技术③实验假设：____________________________________。④实验预期：离心后应出现3条DNA带。重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA；中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA；轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。DNA以半保留的方式复制⑤实验过程全部重带全部中带DNA的复制是以半保留方式进行的2．复制过程(1)概念：以_______________为模板合成_______________的过程。(2)时间：细胞有丝分裂的间期和减数分裂Ⅰ前的间期。(3)图解亲代DNA子代DNA(4)场所：真核生物在_________、_________和_________；原核生物在______和细胞质。(5)特点：__________________。(6)方式：_______________。(7)结果：形成__________________的DNA分子。细胞核线粒体叶绿体拟核边解旋边复制半保留复制两个完全相同3．DNA分子精确复制的原因(1)DNA分子的_________结构提供精确的模板。(2)________________________保证复制准确进行。4．DNA分子复制的意义使____________从亲代传给子代，保持了遗传信息的_________。双螺旋碱基互补配对原则遗传信息连续性思|维|辨|析易错整合，判断正误。(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。(

)(2)DNA分子复制时，解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用。(

)(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。(

)×××延|伸|探|究1．在细胞内，DNA的两条链都能作为模板，由于DNA分子的两条链是反向平行的，每条链都通过磷酸和脱氧核糖的3′、5′碳原子相连而成，因此每条链的两端是不同的，其中，一端是3′－端(3′羟基)，另一端是5′－端(5′磷酸基团)。在DNA复制中，DNA聚合酶催化合成的方向是5′→3′，而不是3′→5′。DNA复制又是边解旋边复制。请推测DNA聚合酶是如何催化DNA复制的？提示：DNA复制时，一条模板链是3′→5′走向，其互补链在5′→3′方向上连续合成，并称为前导链；另一条模板链是5′→3′走向，其互补链也是沿5′→3′方向合成，但是与前导链的合成方向正好相反，随着复制的进行会形成许多不连续的片段，最后不连续片段连成一条完整的DNA单链，称为后随链。如图所示：2．分析DNA复制过程(1)图示中的解旋酶和DNA聚合酶各有什么作用？提示：前者使氢键打开，DNA双链解旋；后者催化形成磷酸二酯键，从而形成新的子链。(2)蛙的红细胞和哺乳动物成熟的红细胞，是否都能进行图示过程？提示：蛙的红细胞进行无丝分裂，可进行DNA分子的复制；哺乳动物成熟的红细胞已丧失细胞核，也无各种细胞器，不能进行DNA分子的复制。(3)上图所示DNA复制过程若发生在细胞核内，形成的两个子DNA位置如何？其上面对应片段中基因是否相同？两个子DNA将于何时分开？提示：染色体复制后形成两条姐妹染色单体，刚复制产生的两个子DNA分子分别位于两条姐妹染色单体上，由着丝粒相连；其对应片段所含基因在无基因突变等特殊变异情况下应完全相同；两个子DNA分子将于有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂时，随两条姐妹染色单体的分离而分开，分别进入两个子细胞中。剖析难点·考点突破重|难|精|讲1．归纳概括DNA复制的五个问题(1)复制的场所：主要场所是细胞核，但在拟核、线粒体、叶绿体、细胞质基质(如质粒)中也可进行DNA复制。(2)外界条件对DNA复制的影响：在DNA复制的过程中，需要酶的催化和ATP供能，凡是影响酶活性的因素和影响细胞呼吸的因素，都会影响DNA的复制。(3)复制方式：半保留复制。新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链(模板链)。(4)过程特点：边解旋边复制；多起点解旋和复制。(5)DNA复制的准确性①一般情况下，DNA分子能准确地进行复制。原因是DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。②特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引发基因突变。2．“图解法”分析DNA复制相关计算(1)将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基中连续复制n次(如上图)，则：①子代DNA(2)DNA分子复制过程中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，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n－1)个。②第n次复制需要该种脱氧核苷酸数为m·2n－1个。考向一结合DNA复制的过程及实验证据，考查科学思维

(2024·陕西咸阳模拟)在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N—DNA(相对分子质量为a)和15N—DNA(相对分子质量为b)。将含15N的亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用离心方法分离得到的结果如图所示。下列对此实验的叙述正确的是(

)精|准|命|题例1C〔变式训练1〕关于DNA分子复制机制，科学家用荧光染料给Rep(DNA解旋酶中作为引擎的那部分结构，驱动复制叉的移动)加上了绿色荧光蛋白从而获知被标记的分子相对于DNA分子的运动轨迹，结果如图所示。下列相关叙述错误的是(

)AA．DNA分子的一条单链中，具有一个游离的磷酸基团的一端被称为3′－端B．Rep可以破坏DNA双链之间的氢键C．DNA结合蛋白可能具有防止DNA单链重新形成双链的作用D．根据材料推断Rep推动复制叉移动需要水解ATP提供能量解析：DNA分子的一条单链中，具有一个游离的磷酸基团的一端被称为5′－端，A错误；由题干可知，Rep是DNA解旋酶中作为引擎的那部分结构，能驱动复制叉的移动，使得双链打开，故Rep可以破坏DNA双链之间的氢键，B正确；DNA结合蛋白缠绕在DNA单链上，可防止DNA单链重新形成双链，C正确；DNA复制需要ATP提供能量，Rep推动复制叉移动需要通过水解ATP提供能量，D正确。考向二围绕DNA分子复制的相关计算，考查演绎推理能力

将一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌(拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶)放在含有32P标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到如图Ⅰ、Ⅱ两种类型的DNA(虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链)。下列有关该实验的结果预测与分析，正确的是(

)例2D有关DNA复制和计算的4点“注意”(1)DNA中氢键可由解旋酶催化断裂，同时需要ATP供能，也可加热断裂(体外)；而氢键是自动形成的，不需要酶和能量。(2)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。(3)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”，是“含”还是“只含”。(4)在真核生物中，DNA复制一般是多起点复制；在原核生物中，DNA复制一般是一个起点。无论是真核生物还是原核生物，DNA复制大多数都是双向进行的。〔变式训练2〕

(2024·襄阳四中调研)一个双链均被32P标记的DNA由5000个碱基对组成，其中腺嘌呤占20%，将其置于只含31P的环境中复制3次。下列叙述不正确的是(

)A．DNA复制是一个边解旋边复制的过程B．第三次复制需要2.1×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸C．子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7D．子代DNA分子中含32P与含31P的分子数之比为1∶4B解析：DNA分子中共有10000个碱基，其中胞嘧啶3000个，DNA第三次复制需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为(23－1)×3000－(22－1)×3000＝1.2×104(个)。素养提升·强化思维构|建|网|络|情境试题规范作答|阅读下列材料，回答下列问题：复制后拟核DNA分离的原理细菌分裂时，其拟核DNA以特定的一个部位特异性地结合在细胞膜的附着点上。拟核DNA复制形成的两个子DNA随着细胞膜的生长而分离，分别进入两个子细胞中①(如图)。(1)结合图示，从遗传稳定性的角度分析，细菌细胞膜的附着点在细菌细胞分裂中的意义是________________________________________________。有丝分裂时，动物细胞中与图示过程中细菌细胞膜的作用相似的结构是_________。将复制形成的两个DNA分子平均分到两个子细胞纺锤体(2)拟核DNA上的复制原点发生突变后，会影响拟核DNA与细胞膜的结合。推测拟核DNA通过复制原点与细胞膜附着点的蛋白质特异性结合②。为验证该推测，实验思路如下：①设法从拟核DNA与细胞膜结合的复合物上分离出与细胞膜结合的DNA片段，以__________________为探针，与该片段进行DNA分子杂交，若出现杂交带，则表明细菌拟核DNA与细胞膜结合的部位是其复制原点。复制原点片段②设法分离出拟核DNA与细胞膜结合的复合物中的膜蛋白a和脂质a、非结合部位的膜蛋白b和脂质c，用复制原点分别对它们进行专一性结合检测，若________________________________________，则表明细胞膜上与复制原点结合的是该结合部位的特定蛋白质。只有膜蛋白a能与复制原点进行专一性结合【解题策略】真|题|再|现1．(2023·山东卷)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苷酸的体系中进行复制。甲、乙和丙分别为复制过程中3个时间点的图像，①和②表示新合成的单链，①的5′端指向解旋方向，丙为复制结束时的图像。该DNA复制过程中可观察到单链延伸暂停现象，但延伸进行时2条链延伸速率相等。已知复制过程中严格遵守碱基互补配对原则，下列说法错误的是(

)DA．据图分析，①和②延伸时均存在暂停现象B．甲时①中A、T之和与②中A、T之和可能相等C．丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等D．②延伸方向为5′端至3′端，其模板链3′端指向解旋方向解析：DNA的双螺旋结构：DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基在内侧。两条链上的碱基通过氢键连接起来，形成碱基对且遵循碱基互补配对原则。DNA分子复制的特点：半保留复制；边解旋边复制，两条子链的合成方向是相反的。据图分析，图甲时新合成的单链①比②短，图乙时①比②长，因此可以说明①和②延伸时均存在暂停现象，A正确；①和②两条链中碱基是互补的，图甲时新合成的单链①比②短，但②中多出部分可能不含有A、T，因此①中A、T之和与②中A、T之和可能相等，B正确；①和②两条链中碱基是互补的，丙为复制结束时的图像，新合成的单链①与②等长，图丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等，C正确；①和②两条单链由一个双链DNA分子复制而来，其中一条母链合成子链①时的5′端指向解旋方向，那么另一条母链合成子链②时延伸方向为5′端至3′端，其模板链5′端指向解旋方向，D错误。故选D。2．(2022·海南卷)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)：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解析：第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带，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，继续做子代ⅡDNA密度鉴定，若子代Ⅱ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，同时肯定是半保留复制，A、B、C错误；若DNA复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，形成的子代DNA只有两条链均为14N，或一条链含有14N一条链含有15N两种类型，因此细菌DNA离心后试管中只会出现1条中带和1条轻带，D正确。3．(2022·浙江卷)某同学欲制作