2027届高三生物一轮复习课件：第6单元　第19讲　DNA的结构和复制、基因的本质

第19讲DNA的结构和复制、基因的本质课标要求1.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2.概述DNA分子通过半保留方式进行复制命题趋势1.DNA的结构与特点:重计算、联应用——DNA双螺旋结构的特点与碱基计算、DNA特性的前沿应用2.DNA的复制过程与机理:熟过程、析实验——DNA复制的过程与特点、经典实验的分析与启示3.冈崎片段与复制方向:明缘由、辨细节——冈崎片段的形成与作用、RNA引物的作用与去向4.基因的本质:探发展、理关系——基因的概念与发展、人类基因组计划考点一考点二目录索引

高考真题•演练考点一DNA的结构和基因的本质必备知识•精读教材1.DNA双螺旋结构模型的构建(1)构建者:

。

(2)构建过程沃森和克里克脱氧核苷酸A=T,G=CTC相反的2.DNA结构

C、H、O、N、P脱氧核苷酸磷酸脱氧核糖碱基A与T配对,G与C配对3.DNA的结构特点与特性

磷酸和脱氧核糖碱基互补配对4n碱基排列顺序

4.染色体、DNA、基因和核苷酸的关系

有一个或两个有遗传效应的DNA片段核苷酸排列顺序易错排查(1)双链DNA分子中磷酸与脱氧核糖交替连接构成了DNA的基本骨架。(2024·浙江卷)(

)(2)双螺旋模型的碱基互补配对原则解释了DNA分子具有稳定的直径。(2022·河北卷)(

)(3)沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。(2022·广东卷)(

)(4)某同学制作DNA双螺旋结构模型,在制作脱氧核苷酸时,需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基。(

)(5)DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基。(

)√√×××(6)某双链DNA分子中一条链上A∶T=1∶2,则该DNA分子中A∶T=2∶1。(

)(7)人体内控制β-珠蛋白合成的基因由1

700个碱基对组成,其碱基对可能的排列方式有41

700种。(

)(8)DNA分子的碱基对总数与所含有的基因的碱基对总数相等。(

)×××科学思维•教考衔接DNA中的碱基数量的计算规律

设DNA一条链为1链,互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知,A1=T2,A2=T1,G1=C2,G2=C1。(1)A1+A2=

;G1+G2=

。

即:双链中A=

,G=

,A+G=

=

=

=1/2(A+G+T+C)。

TT1+T2C1+C2CT+CA+C

T+G

互为倒数A2+T2G2+C2

28%1/2(a+b)

1/21关键能力•练透考法命题角度一

DNA分子的结构及特点1.(2025·陕西渭南二模)DNA鉴定技术被广泛用于遗传病风险评估、刑事案件的侦破、被拐卖人口寻亲、空难失踪人口身份确认等很多方面。这是因为DNA作为遗传物质,结构稳定而独特。下列有关DNA结构的叙述,错误的是(

)A.作为生物大分子,DNA由很多个脱氧核苷酸构成B.磷酸与脱氧核糖交替连接排列在外侧构成了基本骨架C.DNA的每条链中鸟嘌呤和胞嘧啶的数量总是相等的D.每个DNA中特定的脱氧核苷酸序列蕴含着特定的遗传信息C解析

脱氧核苷酸是DNA的基本单位,DNA是由很多个脱氧核苷酸构成的生物大分子,A项正确。磷酸与脱氧核糖交替连接排列在外侧,构成了DNA的基本骨架,B项正确。DNA中A=T,G=C,DNA中一条链中的鸟嘌呤与另一条链中的胞嘧啶数量相等,但DNA的每条链中鸟嘌呤和胞嘧啶的数量不一定相等,C项错误。DNA的特异性在于其碱基对的排列顺序,每个DNA中特定的脱氧核苷酸序列蕴含着特定的遗传信息,D项正确。2.(2026·河北石家庄模拟)研究发现,嘌呤碱基具有再形成两个氢键的潜在位点,被称为Hoogsteen面,如图所示。因此双螺旋DNA的大沟中在一定条件下可容纳第三条链,它通过与双螺旋中的一条链形成Hoogsteen碱基对而形成稳定的三螺旋结构。下列有关DNA结构的说法,正确的是(

)A.沃森和克里克用X射线衍射技术发现DNA呈双螺旋结构B.由题推测,三螺旋结构中每一条链的序列要么全是嘌呤要么全是嘧啶C.威尔金斯发现DNA中嘌呤的数量总是等于嘧啶的数量D.在DNA双螺旋结构中,若一条链中A+T占该链的56%,则双链中A+T占28%B解析

威尔金斯和富兰克林用X射线衍射技术研究DNA,沃森和克里克通过他们的照片推测出DNA呈螺旋结构,A项错误。由题可知,只有嘌呤碱基具有再形成两个氢键的潜在位点,故在三螺旋结构中,必须有一条链全是嘌呤,另外两条链则全是嘧啶,B项正确。查哥夫发现DNA中嘌呤的数量总是等于嘧啶的数量,C项错误。在DNA双螺旋结构中,若一条链中A+T占该链的56%,则双链中A+T占全部碱基也是56%,D项错误。【以题悟道】

DNA结构的两种关系和两种化学键

命题角度二

DNA分子结构相关计算3.(2026·江苏南通模拟)某双链DNA分子中,鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的比例为40%,其中一条链上腺嘌呤占该链全部碱基的比例为24%,则互补链中的腺嘌呤占该链全部碱基的比例为(

)A.48%

B.36%

C.18%

D.24%B解析

鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的比例为40%,所以腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)之和占全部碱基的比例为1-40%=60%,那么A占全部碱基的比例为30%。设该DNA分子的两条链分别为链1和链2,已知链1上腺嘌呤占该链全部碱基的比例为24%,因为整个DNA分子中A占全部碱基的30%,互补链(链2)中的腺嘌呤占该链全部碱基的比例为30%×2-24%=36%。考点二DNA的复制及相关计算必备知识•精读教材1.对DNA复制方式的推测

(1)假说一:全保留复制在复制过程中新的DNA分子单链结合在一起,形成一条新的DNA双链,而亲本DNA双链仍然被保留在一起。(2)假说二:半保留复制①提出者:美国生物学家

和英国物理学家

。

②内容:DNA复制时,DNA双螺旋解开,互补的碱基之间的

断裂,解开的两条单链分别作为复制的

,游离的

依据

原则,通过形成

结合到作为模板的单链上。

③特点:

。(3)假说三:分散复制在复制过程中亲本DNA双链被切割成小片段,分散在新合成的两条DNA双链中。沃森克里克氢键模板脱氧核苷酸碱基互补配对氢键新合成的每个DNA分子中,都保留了原来DNA分子中的一条链2.DNA半保留复制的实验证据

半保留同位素标记全部重带1/2轻带、1/2中带半保留复制3.DNA复制的过程(1)概念:以

为模板合成

的过程。

(2)发生时期:在真核生物中,这一过程是在

,随着染色体的复制而完成的。

亲代DNA

子代DNA

细胞分裂前的间期(3)过程

解旋酶解开的每一条母链脱氧核苷酸DNA聚合酶(4)类型

多个复制速率单(5)场所:真核生物的

;原核生物的

和细胞质。

(6)结果:一个DNA分子形成了两个

的DNA分子。

(7)意义:DNA通过复制,将

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。

细胞核、线粒体和叶绿体拟核完全相同遗传信息易错排查(1)DNA复制合成的子链和转录合成的RNA延伸方向均为由5'端向3'端。(2024·河北卷)(

)(2)细胞内DNA复制子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3'端。(2021·辽宁卷)(

)(3)在DNA复制方式的探究实验中,若通过对第一代DNA解旋获得的DNA单链进行离心,其结果也可确定DNA复制的方式是全保留复制还是半保留复制。(

)(4)DNA中氢键全部断裂后,以两条母链为模板各合成一条子链。(

)(5)生物体内的DNA常与蛋白质结合,以DNA-蛋白质复合物的形式存在。若复合物中的某蛋白质参与DNA复制,则该蛋白质一定是DNA聚合酶。(

)√√×××科学思维•教考衔接1.引物与冈崎片段

DNA聚合酶不能从头合成DNA,而只能从3'端以5'端→3'端方向催化延伸聚合子代DNA链(因此DNA复制需要引物,为DNA聚合酶提供3'端)。DNA复制过程中,当以a链为模板时,DNA聚合酶可以沿

方向连续合成新的互补链(称为前导链);以b链为模板时,DNA聚合酶也是沿

方向合成新链片段,但是与前导链的合成方向相反,最终合成的互补链(称为后随链)实际上是由许多沿5'端→3'端方向合成的DNA片段连接起来的。

5'端→3'端

5'端→3'端

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:202n

2n-222n+1-2(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

。

②第n次复制需要该种脱氧核苷酸数为

。

m·(2n-1)m·2n-1关键能力•练透考法命题角度一

DNA复制过程及实验证据辨析1.(2025·北京卷)1958年,Meselson和Stahl通过15N标记DNA的实验,证明了DNA的半保留复制。关于这一经典实验的叙述正确的是(

)A.因为15N有放射性,所以能够区分DNA的母链和子链B.得到的DNA带的位置有三个,证明了DNA的半保留复制C.将DNA变成单链后再进行离心也能得到相同的实验结果D.选择大肠杆菌作为实验材料是因为它有环状质粒DNAB解析

15N不具有放射性,A项错误。在实验过程中,两条链均被15N标记的亲代双链DNA离心后在离心管中出现一条带(重带),将第一代细菌的DNA离心后,在离心管中出现一条带(中带),将第二代细菌的DNA离心后,在离心管中出现两条带(中带与轻带)。该实验证明了DNA进行半保留复制,B项正确。将DNA变成单链后再进行离心时,亲代DNA在离心管中仅出现在重带区,第一代、第二代细菌的DNA在离心管中出现在重带区与轻带区,C项错误。本实验选择大肠杆菌作为实验材料是因为其拟核区DNA可进行复制,其DNA分子几乎不与组蛋白结合,利于研究,D项错误。2.(2025·甘肃定西三模)DNA复制时双螺旋被解开,会形成DNA复制叉。下图为DNA复制叉示意图,后随链合成过程中,会形成冈崎片段,冈崎片段是相对较短的核苷酸序列,它们的合成是不连续的。下列说法错误的是(

)A.除图中所示,DNA复制还需要解旋酶和DNA连接酶B.冈崎片段的形成与DNA的子链只能从5'端向3'端合成有关C.冈崎片段的合成需要遵循碱基互补配对原则D.原核生物的DNA分子是环状的,DNA复制时不会产生冈崎片段D解析

DNA复制过程中需要解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开;由于DNA复制的半不连续性,冈崎片段需要通过DNA连接酶连接形成一条完整的子链,A项正确。DNA复制具有半不连续性,是因为DNA复制只能从5'端向3'端合成子链,形成两条子链的方向相反,因此后随链上产生了冈崎片段,B项正确。DNA复制过程需按照碱基互补配对原则合成子链,C项正确。冈崎片段形成的原因是由于DNA复制只能从5'端向3'端合成子链,因此原核生物DNA复制时后随链同样会产生冈崎片段,D项错误。命题角度二

DNA复制的相关计算3.(2025·四川模拟)某双链DNA分子含有3000个碱基对,其中一条链上A+T的比例为40%。将该DNA分子放在含32P的培养基中连续复制3次,下列叙述错误的是(

)A.该DNA分子中A+T的比例为40%,则G+C的比例为60%,其中G的数量为1800个B.复制3次后,含有32P的DNA分子占全部DNA分子的7/8,含有31P的DNA分子占全部DNA分子的1/8C.复制过程中,需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为原DNA分子中A数量的7倍,即8400个D.该DNA分子的另一条链上A+T的比例也为40%,两条链中A+T的比例相等,是因为碱基互补配对原则B解析

双链DNA中,互补链的A+T比例相等,整个DNA分子中A+T占40%,则G+C占60%。总碱基数为3

000×2=6

000,G+C数目为6

000×60%=3

600,G数目为3

600÷2=1

800,A项正确。DNA复制为半保留复制,初始DNA两条链含31P,复制3次后得到8个DNA分子,其中2个含31P(各含一条母链),其余6个全为32P。因此,含32P的DNA占8/8=1(即100%),含31P的占2/8=1/4,B项错误。原DNA中A+T=40%,总A数目为(3

000×2×40%)÷2=1

200。复制3次相当于新合成7个DNA,所需A为1

200×7=8

400,C项正确。互补链的A+T比例由碱基互补配对原则决定,与原链相同(40%),D项正确。高考真题•演练1.(2025·湖北卷)大数据时代,全球每天产生海量数据,预计2040年需一百万吨硅基芯片才能储存全球一年产生的数据。为解决这一难题,科学家尝试运用DNA来储存数据。我国科学家已经将汉代拓片、熊猫照片等文化数据写入DNA,实现数据长期保存。下列叙述中,DNA可以作为存储介质的优点不包括(

)A.DNA具有可复制性,有利于数据的传播B.可通过DNA转录和翻译传递相应数据信息C.DNA长链中碱基排列的多样化,为大量数据的存储提供可能D.DNA作为存储介质体积小,为数据携带和保存节约了大量空间B解析

DNA的可复制性使得数据可以高效传递和备份是其作为存储介质的优点之一,A项不符合题意。DNA存储数据是利用碱基序列编码信息,而不是通过转录和翻译过程传递信息,不符合DNA作为存储介质的实际机制,B项符合题意。碱基排列的多样性使DNA能存储海量信息,这是其作为存储介质的核心优势之一,C项不符合题意。DNA分子密度极高,存储相同数据所需的物理空间远小于传统介质,这是其显著优点,D项不符合题意