高三一轮复习生物：DNA分子的结构和复制课件

高中生物学2025届一轮复习第六单元

遗传的物质基础

第24讲

DNA分子的结构和复制

考情分析新旧教材对比增：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全保留复制的观点。改：①DNA半保留复制的实验证据不再是选学内容；②基因的概念。删：小鼠肥胖与基因相关的实例。考点由高考知核心知识点预测DNA分子的结构、复制与基因的本质考点一：DNA分子的结构（3年9考，全国卷3年0考）（2024·湖北）DNA分子结构（2024·湖南）DNA分子结构（2022·重庆）DNA分子结构（2022·河北）DNA分子结构（2022·浙江）DNA分子结构（2022·广东）DNA分子结构（2024·浙江）DNA分子的复制（2023·山东）DNA分子的复制（2022·海南）DNA分子的复制题型：选择题、解答题内容：本专题知识难度较低、较高的两级分化，要求基础要扎实。考查学生对相关实验的整体性的认识,或结合一些情景信息或表格信息设置题目，考查学生的应变能力、获取信息和综合分析能力。考点二：DNA分子的复制（3年16考，全国卷3年1考）考点三：基因通常是有遗传效应的DNA片段（3年3考，全国卷3年0考）1.概述DNA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2.概述DNA通过半保留方式进行复制3.概述多数生物的基因是DNA的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上课标要求导入情境创设

正常人的红细胞呈圆饼状，镰状细胞贫血症患者的红细胞呈镰刀状，因此会堆积在血管内，造成血管堵塞，阻碍氧气的正常运送，导致全身各处疼痛，严重会导致骨骼退化，中风、器官衰竭等问题。镰状细胞贫血症的致病基因及其等位基因位于11号染色体上其组成都是DNA。DNA有着怎样的结构？镰状细胞贫血症的致病基因和其等位基因的有什么区别呢？正常的红细胞(左)与镰状红细胞(右)电镜图

考点一

DNA分子的结构知识点一、DNA结构模型的构建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

为单位连接而成的长链,这4种脱氧核苷酸分别含有

4种碱基脱氧核苷酸A、T、G、C威尔金斯和富兰克林获得了DNAX射线的衍射图谱双螺旋和三螺旋结构模型构建模型1否定(碱基位于螺旋的外部,骨架在内部)双螺旋结构模型(磷酸—脱氧核糖骨架在外部,碱基在内部，且相同碱基进行配对)构建模型2否定查哥夫提出DNA分子碱基数量关系:

。A=T,G=C双螺旋结构模型(A与T配对,G与C配对,DNA分子稳定)构建模型3——标志生物学研究进入分子水平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中嘌呤含量与嘧啶含量相等

④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制A.①②

B.②③

C.③④

D.①④赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染大肠杆菌的实验，证明了DNA是遗传物质，与构建DNA双螺旋结构模型无关沃森和克里克根据富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱，推算出DNA分子呈螺旋结构查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等，沃森和克里克据此推出碱基的配对方式沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制。是在DNA双螺旋结构模型之后提出的B

基本单位：

考点一

DNA分子的结构知识点二、DNA（脱氧核糖核酸）的结构5种基本元素：C、H、O、N、P4种脱氧核苷酸3种小分子：一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基脱氧核糖含氮碱基磷酸1’2’3’4’5’A腺嘌呤G鸟嘌呤C胞嘧啶T胸腺嘧啶热门考点1：DNA的水解产物？彻底水解产物？（含氮碱基不同）DNA初步水解产物是脱氧核糖(4种)DNA彻底水解产物是磷酸(1种)、脱氧核糖(1种)、碱基(4种)。画一画：①画3个脱氧核苷酸形成1条DNA单链，标出磷酸二酯键、单链的5’-端、3’-端

。③再画出与你画的链互补的另1条链（含四对碱基)，并标出两条链的5’-端、3’-端。

考点一

DNA分子的结构知识点二、DNA（脱氧核糖核酸）的结构ACG1’2’3’4’5’2条链（一般）：TCG磷酸二酯键氢键5’端OH3’端3’端5’端热门考点2：每个DNA分子片段中，有几个游离的磷酸基团？2个热门考点3：一个磷酸基团可以连接几个脱氧核糖？1个或2个热门考点4：一条链上的碱基如何连接？通过脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖相连接热门考点5：两条链之间的碱基如何连接？通过氢键相连

考点一

DNA分子的结构知识点三、DNA的结构特点多样性不同的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。

排列顺序4n

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。稳定性碱基排列顺序①外部稳定的基本骨架——磷酸和脱氧核糖交替连接形成；②内部碱基对稳定——通过氢键连接，严格遵循碱基互补配对

原则，加强稳定性；③空间结构稳定——规则的双螺旋结构。意义：DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。

考点一

DNA分子的结构知识点四、巧解DNA分子中有关碱基比例计算——“三步曲”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。2.某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占18%，那么鸟嘌呤的分子数占_______。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____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_____、_____。240X2+760X3=276032%35%0.40.42.51

考点一

DNA分子的结构知识点四、巧解DNA分子中有关碱基比例计算——“三步曲”解题技巧第一步第二步第三步

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。根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知的和所求的碱基。巧解DNA分子中有关碱基比例计算——“三步曲”练习：完成三维设计P184T3、43.下图表示有关分子中的部分关系。下列判断正确的是()。A.若x、y分别表示DNA两条互补链中的值，(A+G)/(T+C)则符合甲曲线变化B.若x、y分别表示DNA两条互补链中(G+T)/(A+C)的值，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)的值，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/嘧啶的值，则符合乙曲线变化C1、(2024·广东广州联考)某双链(α链和β链)DNA分子中鸟嘌呤与胞嘧啶的数量之和占全部碱基总数的56%,α链中腺嘌呤占该链的28%。下列叙述错误的有(

)①β链中腺嘌呤与胸腺嘧啶的数量之和占该链碱基总数的44%②β链中鸟嘌呤与胞嘧啶所占的比例相等,均是28%③α链中胸腺嘧啶所占的比例是16%④α链中嘧啶所占的比例最多为72%⑤在不同DNA分子中(A+C)/(G+T)的比值不同,体现了DNA分子的特异性A.一项B.两项C.三项D.四项B

考点三

基因通常是有遗传效应的DNA片段知识点一、基因本质1.基因是通常是有遗传效应的DNA片段。理解：（1）基因通常是DNA的片段（2）基因是有遗传效应的片段2.有些病毒的遗传物质是RNA，对于这些病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。能编码蛋白质

考点三

基因通常是有遗传效应的DNA片段知识点二、不同生物的基因组测序（常考点）生物种类人类果蝇水稻玉米体细胞染色体数染色体组成基因组测序染色体数原因44＋XY44＋XX6＋XY6＋XX242024(22常＋X、Y)5(3常＋X、Y)1210X、Y染色体非同源区段基因不同雌雄同株，无性染色体22对常染色体+1对性染色体3对常染色体+1对性染色体12对常染色体10对常染色体

考点三

基因通常是有遗传效应的DNA片段知识点三、基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系染色体DNA是主要的

。蛋白质DNA基因脱氧核苷酸每个DNA分子含有

个基因基因通常是有

的DNA片段（本质）基因在染色体上呈

。基因是

的基本单位染色体是DNA的

。（DNA的载体还有

和

等）每条染色体含有

个DNA分子每个基因含有

个脱氧核苷酸脱氧核苷酸（碱基）的

代表遗传信息。主要载体线粒体叶绿体1个或2遗传物质多遗传效应线性排列决定生物性状许多个排列顺序阅读必修二教材P53-56内容，解决以下问题：(4min)1.DNA半保留复制假说的提出者？2.证明DNA半保留复制的实验：①实验者、选材、研究方法、用到的科学技术分别是什么？②区分亲代与子代的DNA的方法？③假设DNA是半保留复制，每次离心后DNA的位置是什么？3.DNA复制：时间、场所及发生时期？复制过程需要哪些条件？结果、特点？4.DNA准确复制的原因？DNA准确复制的意义？

考点二

DNA的复制知识点一、DNA半保留复制的实验证据一、探究DNA复制方式——假说—演绎法1.提出问题DNA以什么方式复制？2.作出假设①半保留复制②全保留复制③分散复制原理：用_____________技术和_______________技术，根据复制后DNA分子______________________即可确定复制方式。同位素标记密度梯度离心在试管中的位置提出者：沃森、克里克14N和15N是氮元素的两种稳定同位素，这两种同位素相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大；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。+++一、探究DNA复制方式——假说—演绎法3.演绎推理①若为半保留复制，离心后的DNA分布位置如下：15N14N15N15N高密度带中密度带低密度带中密度带15N14N15N14N14N14N14N14N15N14NP:F1:F2:细胞再

分裂一次转移到含14NH4Cl的培养液中细胞分裂一次提取DNA离心提出DNA离心提取DNA离心一、探究DNA复制方式——假说—演绎法3.演绎推理②若为全保留复制，离心后的DNA分布位置如下：P:F1:F2:高密度带高密度带低密度带高密度带低密度带15N15N15N15N14N14N15N15N14N14N14N14N14N14N细胞再

分裂一次转移到含14NH4Cl的培养液中细胞分裂一次提取DNA离心提出DNA离心提取DNA离心一、探究DNA复制方式——假说—演绎法3.演绎推理③若为分散复制，离心后的DNA分布位置如下：细胞再

分裂一次15N15N转移到含14NH4Cl的培养液中细胞分裂一次提取DNA离心提出DNA离心提取DNA离心高密度带中密度带15N-14N15N-14N15N-14N15N-14N15N-14N15N-14NP:F1:F2:中密度带一、探究DNA复制方式——假说—演绎法4.实验验证1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为材料排除全保留复制排除分散复制5.得出结论DNA复制方式为半保留复制。P:F1:F2:细胞再

分裂一次转移到含14NH4Cl的培养液中细胞分裂一次提取DNA离心提出DNA离心提取DNA离心以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。2.发生时期：3.场所：真核生物线粒体、叶绿体细胞核(主要)病毒：宿主细胞真核生物：细胞分裂前的间期(有丝分裂前的间期、减数第一次分裂前的间期)质粒原核生物拟核(主要)原核生物：进行二分裂生殖时。4.实质：遗传信息的复制。1.概念：

考点二

DNA的复制DNA聚合酶DNA解旋酶复制分叉子链DNA模板链DNA聚合酶DNA模板链子链DNA氢键4种脱氧核苷酸每条新链与其对应的母链盘绕成双螺旋结构。解旋合成子链重新螺旋DNA聚合酶碱基互补配对原则解开后的每一条母链游离的4种脱氧核苷酸③结果：①能量：②酶：①模板：②原料：③酶：④原则：⑤方向：5'端→3'端磷酸二酯键细胞提供能量解旋酶DNA双螺旋两条链解开5.DNA复制的过程：3’5’3’5’

考点二

DNA的复制半保留复制边解旋边复制7.DNA复制的特点：6.DNA复制所需条件：①模板②原料③酶④能量亲代DNA的两条链4种游离的脱氧核苷酸（或dNTP）解旋酶、DNA聚合酶等由细胞呼吸产生的ATP提供8.DNA分子精确复制的原因9.DNA分子复制的意义DNA独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板，通过碱基互补配对原则保证复制准确进行。将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。

考点二

DNA的复制均有以下特点：①某个DNA含有48502个碱基对，而子链延伸速率是105个碱基对每分钟，假设DNA分子从头到尾复制，则理论上此DNA分子复制约需30s，而实际上只需约16s，据图分析，这是因为_____________________。②延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA分子复制是_______________的。真核生物【拓展】真核生物与原核生物DNA复制的比较边解旋边复制复制是双向进行的区别：原核生物DNA的复制只有一个复制起点；真核生物DNA的复制从多个起点开始进行，使得复制能在较短时间内完成。意义：加快了DNA复制的速率，为细胞分裂做好准备。原核生物

例.（2023·山东·高考真题）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DNA半不连续复制和冈崎片段（P189）情境1D

考点二

DNA的复制知识点三、DNA半保留复制相关计算问题1.一个被15N标记的DNA转移到14N的培养基中培养，复制了n次：复制1次复制2次复制n次含15N的脱氧核苷酸链

条含14N的脱氧核苷酸链_________条22n+1-2脱氧核苷酸链共有______条2n+1

共产生子代DNA分子____个；

子代DNA分子中，含15N的DNA分子_____个；

子代DNA分子中，含14N的DNA分子_____个；

子代DNA分子中，只含15N的DNA分子_____个；

子代DNA分子中，只含14N的DNA分子______个。2n22n02n-22.DNA复制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)。②第n次复制需要该种脱氧核苷酸数为m·2n－1。复制1次复制2次复制n次

考点二

DNA的复制知识点三、DNA半保留复制相关计算问题(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。(2)注意碱基的单位是“对”还是“个”。(3)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。(4)看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”。【特别提醒】DNA复制过程的有关计算考向24.（2023·太原模拟）下图表示新型冠状病毒（RNA

病毒）核酸检测的基本流程，采用的是“实时荧光定量RT−PCR”技术，1~2h

内即可得到检测结果。其基本原理是DNA的复制，过程中加入与特定模板链互补的荧光探针，这样每新合成一条DNA

链，就会产生一个荧光分子，通过检测荧光信号即可确定是否为阳性。下列相关说法错误的是()。A.①②过程都需要加入四种游离的脱氧核糖核苷酸作为原料B.若样本被污染，RNA酶将病毒RNA

降解，检测结果可能为阴性C.若只考虑一个DNA，其复制了n次,则整个过程中可以检测到2n+1−2个荧光信号D.若样本RNA中A占碱基总数的20%，则通过①产生的DNA中T占碱基总数的20%D1.与染色体相关的计算（绘图法）1条染色体上的1个DNA1条染色体上的2个DNA1条染色单体上的1个DNA细胞分裂过程中的同位素标记问题①有丝分裂染色体标记问题1H培养基第1次有裂

100%子细胞含3H

1H培养基第2次有裂

第2次有裂

1H3H3H3H3H3H1H3H分裂形成4个子细胞，子细胞类型有4种组合方式：①有________的子细胞带有标记②有________的子细胞带有标记③________子细胞带有标记1/23/4全部2.与细胞分裂相关的计算（绘图法）细胞分裂过程中的同位素标记问题1.有丝分裂中子染色体标记情况（绘图法）（1）1条染色体（母链被15N标记，在含14N的培养基中培养）规律：复制一次，子染色体都带标记；

复制两次，子染色体一半带有标记。（2）2条染色体①②③④①②组合有

个子细胞带有标记①④组合有

个子细胞带有标记③④组合有

个子细胞带有标记234规律：复制一次，子细胞中每条染色体都带有标记；

复制两次，4个子细胞带有标记的有2、3、4个三种情况。细胞分裂过程中的同位素标记问题②减数分裂染色体标记问题MⅠMⅡ同源染色体分离姐妹染色单体分离2.与细胞分裂相关的计算（绘图法）1H培养基1H3H3H3H3H3H1H3HDAN复制与细胞分裂的关系情境2（2023·西安模拟）用15N标记某二倍体动物(2N=8)的精原细胞核DNA

双链，将其置于含14N的培养液中，让该精原细胞在特定的条件下进行一次有丝分裂或减数分裂。下列有关叙述正确的是()。A.有丝分裂中期与减数分裂Ⅱ中期细胞核DNA

数量相同B.有丝分裂后期细胞中的核DNA分子均含有15N标记C.减数分裂Ⅰ中期含14N的染色单体有8条D.分别对减数分裂产生的四个精细胞的核DNA进行密度梯度离心，其分布结果不同B1.（2023·浙江卷6月）紫外线引发的DNA损伤，可通过“核苷酸切除修复(NER)

”方式修复，机制如图所示。着色性干皮症(XP)患者的NER酶系统存在缺陷，受阳光照射后，皮肤出现炎症等症状。患者幼年发病，20岁后开始发展成皮肤癌。下列叙述错误的是()。A.修复过程需要限制酶和DNA

聚合酶B.填补缺口时，新链合成以5′端到3′端的方向进行C.DNA

有害损伤发生后，在细胞增殖后进行修复，对细胞最有利D.随年龄增长，XP患者几乎都会发生皮肤癌的原因可用突变累积解释C2.（2023·海南卷）噬菌体ΦX174的遗传物质为单链环状DNA

分子，部分序列如图。Met：甲硫氨酸；Val：缬氨酸；Arg：精氨酸；Glu：谷氨酸下列有关叙述正确的是()。

B3.（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(

)

。图1图2A.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D4.（2021·北京卷）酵母菌的DNA中碱基A约占32%，关于酵母菌核酸的叙述错误的是()。A.DNA复制后A约占32%

B.DNA中C约占18%C.DNA中(A+G)/(T+C)=1