高考生物一轮复习第六单元基因的本质基因的表达第2讲DNA的结构 DNA的复制 基因通常是有遗传效应的DNA片段课件

第2讲DNA的结构DNA的复制基因通常是有遗传效应的DNA片段课标考情——知考向核心素养——提考能课标要求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上2.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，碱基的排列顺序编码了遗传信息3.概述DNA分子通过半保留方式进行复制生命观念DNA的结构决定其功能科学思维制作DNA分子双螺旋结构模型阐明DNA复制过程科学探究探究DNA的半保留复制目录1自主学习·巩固基础2重难探究·素养达标3典题演练·破解高考知识点一DNA分子的结构［自主学习］1.DNA双螺旋模型构建者：沃森和克里克2.DNA的分子组成C、H、O、N、P脱氧核苷酸磷酸脱氧核糖碱基A与T配对，C与G配对3.DNA分子的结构特点(1)

性：如n个碱基对构成的DNA具有4n种碱基对排列顺序。

(2)

性：如每个DNA分子都有其特定的碱基排列顺序。

(3)

性：如两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基对构成方式不变等。

多样特异稳定［自主检测］1.思考判断(1)分子大小相同、碱基含量相同的脱氧核苷酸分子所携带的遗传信息一定相同。(

)(2)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的。(

)(3)DNA分子的多样性和特异性主要与它的空间结构密切相关。(

)(4)人体内控制β-珠蛋白的基因由1700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41

700种。(

)(5)磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架。(

)××××√2.深挖教材沃森和克里克在构建模型过程中，利用他人的经验和成果有：①组成DNA分子的单位是

；DNA分子是由含

种碱基的

_______________构成的；②英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的

；③奥地利著名生物化学家

的研究成果：在DNA中，腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量。

提示：脱氧核苷酸4

脱氧核苷酸长链DNA的X射线衍射图谱查哥夫3.热图导析：分析DNA分子结构图像(1)图中④能表示胞嘧啶脱氧核苷酸吗？____________________________________________________________。(2)解旋酶作用于图中哪个部位？限制性内切核酸酶和DNA连接酶作用于图中哪个部位？______________________________________________________________。(3)DNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么？_____________________________________________________________________________________________________。

提示：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种含氮碱基提示：不能。①表示的磷酸不属于胞嘧啶脱氧核苷酸提示：解旋酶作用于⑨，限制性内切核酸酶和DNA连接酶作用于⑩(4)若某双链DNA分子含有200个碱基，一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4，则该DNA分子碱基排列方式共有4100种，对吗？

_______________________________________________________________________________________。提示：不对。具体到一个DNA分子且碱基比例固定，其中的碱基排列方式少于4100种知识点二DNA的复制［自主学习］间期间期半保留复制双螺旋结构能量解旋两条螺旋的双链母链脱氧核苷酸DNA聚合酶碱基互补配对模板链DNA分子的复制的“二、二、三、四”［自主检测］1.思考判断(1)DNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制。(

)(2)在人体内，成熟的红细胞、浆细胞中不发生DNA的复制。(

)(3)DNA必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链。(

)(4)DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的两条子链形成新的DNA双链。(

)(5)DNA聚合酶催化两个游离的脱氧核苷酸之间的连接。(

)××××√2.热图导析：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呢？_____________________________________________________________________________________________________________________________。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)如图所示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第二次分裂后期着丝粒分裂时，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知识点三基因通常是有遗传效应的DNA片段［自主学习］

遗传效应线

特定脱氧核苷酸序列

1个或2个多4DNA分子的结构及相关计算［深度讲解］1.两种DNA结构模型解读(1)由图甲可解读以下信息。(2)图乙是图甲的简化形式，其中①是磷酸二酯键，③是氢键。解旋酶作用于③部位，限制性内切核酸酶和DNA连接酶作用于①部位。DNA分子结构的三点提醒(1)DNA在DNA酶作用下能够水解生成4种脱氧核苷酸；脱氧核苷酸彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。(2)相邻的碱基在DNA分子的一条单链中通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接，在DNA的双链之间通过氢键相连接。(3)不是所有的脱氧核糖都连接着2个磷酸基团，2条链各有一个3'端的脱氧核糖连接着一个磷酸基团；DNA分子链的方向是从磷酸基团到脱氧核糖，2条链反向平行。2.双链DNA分子中碱基的计算规律

［考向预测］(一)DNA分子的结构(素养目标：生命观念)1.如图表示双链DNA分子的结构，有关叙述正确的是(

)A.①表示胸腺嘧啶脱氧核苷酸B.每个磷酸均连接着两个脱氧核糖C.DNA复制时，解旋酶断裂的是③处的化学键D.该片段中，碱基C和G的比例越大，该DNA热稳定性越高D

【解析】①由一个脱氧核苷酸的脱氧核糖、胸腺嘧啶与另一个脱氧核苷酸的磷酸构成，不能表示胸腺嘧啶脱氧核苷酸，A错误；位于每条链首端的磷酸只连接着一个脱氧核糖，B错误；DNA复制时，解旋酶断裂的是②处的氢键，C错误。“三看法”判断DNA分子结构的正误(二)DNA分子中有关碱基含量的分析与计算(素养目标：科学思维)

2.(2023年河南新乡名校期中)某双链DNA分子中，一条单链中(A+T)/(C+G)=a，且(A+C)占该链的比例为b，则其互补链中(A+T)/(C+G)的值及(A+C)占该互补链的比例分别是(

)A.a，b B.1/a，bC.1/a，1-b

D.a，1-bD

【解析】某双链DNA分子中，一条单链(设为1链)。其互补链(设为2链)。已知1链中(A1+T1)/(C1+G1)=a，根据碱基互补配对原则，A1=T2，C1=G2，T1=A2，G1=C2，故2链中(A2+T2)/(C2+G2)=(T1+A1)/(G1+C1)=a。已知1链中(A1+C1)占l链的比例为b，由于T1=A2，G1=C2，故2链中(A2+C2)占2链的比例等于1链中(T1+G1)占1链的比例，即1-b。A、B、C错误，D正确。DNA的复制［深度讲解］1.DNA分子复制的图示解读(1)研究DNA复制的常用方法：同位素标记法和离心法，常用的标记元素为3H、15N、32P，观察离心后标记元素在试管中出现的位置。(2)DNA复制的准确性。①一般情况下，DNA的双螺旋结构和碱基互补配对原则能使DNA准确地进行复制。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，引起基因突变。(3)影响DNA复制的外界条件。2.DNA分子连续复制两次的图像及解读3.DNA分子复制方式的有关计算DNA分子复制为半保留复制，若将一个全部N原子被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)子代DNA分子数：2n个。①无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个。②含14N的DNA分子有2n个，只含14N的有(2n-2)个，解题时应看准是“含”还是“只含”。(2)子代DNA分子的总链数：2n×2=2n+1条。①无论复制多少次，含15N的链始终是2条。解题时应看准是“DNA分子数”还是“链数”。②含14N的链数是(2n+1-2)条。(3)消耗的脱氧核苷酸数。①若一亲代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为m×(2n-1)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m×2n-1个。［考向预测］(一)DNA复制的过程、条件和特点(素养目标：生命观念)A.仅在解旋酶和DNA聚合酶的催化下，DNA复制不能顺利进行B.在DNA复制的过程中，可能会出现尿嘧啶与腺嘌呤互补配对的现象C.图示DNA复制的特点有边解旋边复制以及半保留复制等D.复制完成后，前导链和随后链所在单链碱基排列顺序相同1.如图所示为DNA复制的较为详细的图解，据图分析，下列相关叙述错误的是(

)D

【解析】从图示信息可知，DNA复制需要拓扑异构酶Ⅱ、解旋酶、引物合成酶、聚合酶Ⅰ、聚合酶Ⅲ等多种酶的催化，A正确；在DNA复制过程中，RNA引物能与模板链互补形成杂交链，该杂交链中可能含有碱基对A—U，B正确；从图中信息可知，DNA复制的特点有边解旋边复制和半保留复制等，C正确；从图中信息可知，前导链和随后链都是新合成的子链，而两条子链上的碱基是互补的，D错误。(二)与DNA复制相关的碱基数量计算(素养目标：科学思维)2.(2023年山东泰安统考期末)某DNA分子片段中共含有2000个碱基，其中腺嘌呤占30%。现用15N标记的四种游离脱氧核苷酸为原料复制该DNA分子3次，将全部复制产物进行密度梯度离心，得到图甲结果；再将全部复制产物高温变性解旋为单链后，再进行密度梯度离心，得到图乙结果。下列叙述错误的是(

)A.第二次复制结束时，含14N的DNA单链占总单链数的1/4B.X层与Y层中DNA分子质量之比等于1∶3C.Y层中含15N标记的鸟嘌呤有2400个D.W层与Z层的核苷酸数之比是7∶1B

【解析】第二次复制结束时，一共有4个DNA分子，其中2个含有14N和15N，2个只含15N，因此含14N的DNA单链占总单链数的2/(4×2)=1/4，A正确；X层(2个DNA含有14N和15N)与Y层(6个DNA只含15N)中DNA分子质量比小于1∶3，B错误；1个DNA中鸟嘌呤G有2

000×(50%-30%)=400个，Y层(6个DNA只含15N)中含15N标记的鸟嘌呤有6×400=2

400个，C正确；W层(14个含有15N的DNA单链)与Z层(2个含有14N的DNA单链)的核苷酸数之比是14∶2=7∶1，D正确。(三)DNA半保留复制的实验证据(素养目标：科学思维)A.热变性处理导致DNA分子中的磷酸二酯键断裂B.根据条带的位置和数目可以判断DNA的复制方式C.根据实验结果推测x分钟内大肠杆菌细胞最多分裂一次D.未经热变性处理的子代DNA进行密度梯度离心后也能出现两个条带3.(2023年广东广州统考三模)研究人员将含15N-DNA的大肠杆菌转移到含14NH4Cl的培养液中，培养x分钟后提取子代大肠杆菌的DNA进行热变性处理，然后进行密度梯度离心，离心管中出现的两个条带分别对应图中的两个峰。下列分析正确的是(

)C

【解析】热变性处理导致DNA分子中的氢键断裂，A错误；试管中分别是15N-DNA单链、14N-DNA单链，不能看出子代DNA的结构，不能说明DNA复制是半保留复制还是全保留复制，B错误；从15N-DNA单链、14N-DNA单链的含量相等可知，DNA只复制了一次，DNA在细胞分裂的间期进行复制，因此细胞最多分裂一次，C正确；未进行热变性处理的子代DNA分子两条链由氢键相连，所以密度梯度离心后在离心管中只出现一个条带(中带)，D错误。1.(2023年山东卷)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(

)A.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D

【解析】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中多出的部分可能不含有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时①的5'端指向解旋方向，那么另一条母链合成子链时②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。2.(2022年广东卷)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

【解析】孟德尔统计学方法分析杂合子自交子代的表型及比例，发现了遗传规律，A正确；摩尔根等基于果蝇眼色与性别的关联，证明了基因在染色体上，B正确；赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记T2噬菌体DNA和蛋白质，通过对比两组实验结果，证明了DNA是遗传物质，C正确；沃森和克里克用DNA衍射图谱得出了DNA的螺旋结构，D错误。3.(2022年广东卷)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(

)A.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C【解析】单链序列脱氧核苷酸数量相等、分子骨架同为脱氧核糖与磷酸交替连接，不能决定该线性DNA分子两端能够相连，A、B错误；据图可知，单链序列的碱基能够互补配对，决定该线性DNA分子两端能够相连，C正确；DNA的两条链是反向的，因此自连环化后两条单链方向相反，D错误。4.(2022年海南卷)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(如图1)。对此假说，科学家以大肠杆菌为实验材料，进