高三生物一轮复习课件第20讲 DNA的结构与复制及基因的本质

2026第20讲DNA的结构、复制

及基因的本质必修二第六单元

遗传的物质基础课标要求1、通过掌握DNA的结构特点和功能，理解生命的延续和发展2、通过假说-演绎法探究DNA的半保留复制。3、概述多数生物的基因是DNA分子额功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上。目录PART01DNA分子的结构及基因的本质PART02DNA的复制PART03真题精练PART04DNA中碱基数量的计算规律DNA分子的结构及基因的本质01一、DNA双螺旋结构模型的构建威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱DNA的结构单位：四种脱氧核苷酸，分别含有A、G、C、T四种碱基沃森和克里克推算出DNA呈螺旋结构，尝试建构模型：双螺旋、三螺旋失败（配对违反化学规律）查哥夫提出在DNA中A=T，G=C沃森和克里克重新构建模型，让A和T配对，G和C配对，形成DNA双螺旋结构模型C、H、O、N、P脱氧核苷酸二、DNA的结构A与T配对，G与C配对磷酸碱基脱氧核糖二、DNA的结构三、DNA的结构特点多样性特异性稳定性碱基排列顺序的千变万化每一个DNA分子都有特定的碱基排列顺序磷酸与脱氧核糖交替连接形成的基本骨架不变，

碱基之间互补配对形成氢键方式不变DNA的变性：碱基对的氢键断裂，双链变成单链DNA的复性：变性DNA在适当条件下，使两条彼此分开的链恢复到双螺旋结构热变性DNA一般经缓慢冷却后即可复性，此过程称之为"退火"解旋酶、RNA聚合酶、90-95℃55-60℃DNA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a.一个磷酸可与1或2个脱氧核糖相连；b.每个DNA分子片段中，有2个游离的磷酸基团；c.脱氧核糖数=磷酸数=含氮碱基数；d.A一T间有2个氢键，G—C间有3个氢键；DNA双螺旋结构的热门考点2、位置关系1、数量关系：a.单链中相邻碱基通过脱氧核糖一磷酸一脱氧核糖连接；b.互补链中相邻碱基通过氢键相连；【注意】DNA分子中氢键越多，越稳定。解旋酶DNA酶限制酶DNA聚合酶DNA连接酶3、连接方式a.氢键：连接互补链中的互补配对的碱基；b.磷酸二酯键:连接单链中相邻的两个脱氧核苷酸；4、酶的作用位点打开氢键，使DNA双链解开打开磷酸二酯键，水解DNA；识别双链DNA分子中的某种特定核苷酸序列，并使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开；形成磷酸二酯键，使子链延伸；形成磷酸二酯键，连接DNA片段；DNA双螺旋结构的热门考点四、基因通常是有遗传效应的DNA片段本质上：结构上：功能上：位置上：基因通常是有遗传效应的DNA片段对于RNA病毒，基因是有遗传效应的RNA片段基因是含有特定遗传信息的核苷酸序列基因是遗传物质的结构和功能的基本单位基因通常在染色体上呈线性排列五、基因与染色体、DNA的关系1个或2个有遗传多个脱氧核苷酸排列顺序效应A.R基因中的全部脱氧核苷酸序列都能编码蛋白质B.R、S、N、O互为非等位基因C.果蝇的每个基因都是由成百上千个核糖核苷酸组成的D.每个基因中有一个碱基对的替换，都会引起生物性状的改变下图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图，下列有关叙述正确的是（

）B在人类的基因组中，编码蛋白质的基因序列只占人类基因组全长的2%，其余98%的序列都是非编码序列。研究表明，这些非编码序列也具有重要功能，如内含子序列，基因与基因之间的间隔区序列，都能转录为非编码RNA。它们虽然不能被翻译为蛋白质，但是发挥着重要的生理和生化功能。有科学家建议将这些转录生成此类非编码RNA的DNA片段称为RNA基因。下列有关说法正确的是()A.RNA基因的基本单位是核糖核苷酸B.tRNA是由DNA的非编码序列转录形成的C.生物遗传信息的多样性仅由基因的编码区决定D.人体细胞内的DNA是主要的遗传物质B噬菌体的基因组比较小，但又必须要编码一些维持其生命和复制所必需的基因，在选择的压力下，形成了重叠基因。重叠基因是指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列的不同可读框，编码不同的蛋白质。重叠基因有多种重叠方式，例如，大基因内包含小基因（如图）；前后两个基因首尾重叠；几个基因的重叠等。近年来，在果蝇和人中也存在重叠基因，例如人类神经纤维病I型基因内含子中含有3个小基因（由互补链编码）。下列叙述错误的是（

）A．同一个基因的编码区中可能存在多个起始密码子B．基因的重叠可能对基因表达具有调控作用C．重叠基因的转录方向可能不是一致的D．这是一种充分利用碱基资源的机制A六、原核基因和真核基因1、基因的结构2、基因的表达差异

不同生物的基因组测序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对常染色体人(44＋XY44＋XX)果蝇(6＋XY6＋XX)家蚕(54＋ZW54＋ZZ)玉米(20♀♂同株)基因组22＋X＋Y（24条）3＋X＋Y（5条）27＋Z＋W（29条）10条染色体组22＋X(或Y)＝23条3＋X(或Y)＝4条27＋Z(或W)＝28条10基因组和染色体组中的染色体的区别染色体组:细胞中的一组非同源染色体,它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长、发育、遗传和变异的全部信息。02DNA的复制一、探究DNA复制的方式1、实验材料：大肠杆菌2、实验方法：3、实验原理：4、研究方法：同位素标记技术、密度梯度离心技术15N和14N是氮元素的两种稳定同位素，这两种同位素的相对原子质量不同。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。假说演绎法DNA的复制方式为半保留复制1提出问题2作出假设密度梯度离心是一种利用梯度介质（如氯化铯）在离心力场中分离颗粒的物理技术。不同颗粒之间存在沉降系数差时，在一定离心力作用下，颗粒各自以一定速度沉降，在密度梯度不同区域上形成区带的方法。1提出问题2作出假设3演绎推理半保留复制15N14N14N14N15N14NP:F1:F2:15N15N14N复制全保留复制15N15N15N15N14N14N14N14N15N15N14N复制14N复制14N复制细胞再

分裂一次转移到含14NH4Cl的培养液中细胞分裂一次提出DNA离心提出DNA离心提出DNA离心排除DNA的复制是全保留复制排除DNA的复制是全保留复制1提出问题2作出假设3演绎推理4实验验证5实验结论DNA的复制方式是半保留复制15N14N14N14N15N14NP:F1:F2:15N15N14N复制14N复制二、DNA复制的过程1.概念：以亲代DNA分子为模版合成子代DNA分子的过程2.DNA复制场所（1）真核细胞：主要在

中，但在

也有DNA的复制；（2）原核细胞：主要在

中，在质粒处也有DNA的复制。（3）DNA病毒：活的宿主细胞内3.发生时期(真核生物)

细胞分裂前的

。间期(有丝分裂前的间期、减数分裂前的间期)细胞核线粒体、叶绿体拟核二、DNA复制的过程4.过程解旋酶解开的2条母链脱氧核苷酸DNA聚合酶①②③5.结果一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子。二、DNA复制的过程6.DNA复制的特点（1）边解旋边复制

(从过程上看)（2）半保留复制

(从结果上看)加快复制速度，减少DNA突变可能保证复制的准确进行（3）半不连续复制（4）多起点双向复制（真核生物染色体DNA）DNA双链的反向平行结构和DNA聚合酶只能沿着5’向3’的方向合成新的脱氧核苷酸链真核生物(多起点、边解旋边双向、半不连续)①图中显示DNA复制是从多个起点开始的，但多起点并非同时进行真核生物的这种复制方式的意义在于提高了复制速率DNA的复制方向②DNA分子复制时不是随机起始的，而是从特定的位点开始的，这一特定的位点叫做复制原点复制原点处的A和T特别多，相对氢键少，不稳定，DNA容易解旋。原核生物、真核生物中线粒体、叶绿体DNA(单起点、双向、半不连续)DNA的复制方向03DNA中碱基数量的计算规律一、DNA分子中的碱基数量的计算规律根据碱基互补配对原则可知：A1=T2

，T1=A2，G1=C2

，

C1=G2，在双链DNA中：A=T，G=CA＋G=A+C=T+G=T+C=碱基总数的50%规律一：双链DNA中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，任意两个不互补碱基之和相等，并为碱基总数的50%不是所有DNA分子中嘌呤碱基总数一定等于嘧啶碱基总数因为部分DNA呈单链结构，在此类DNA分子中嘌呤数与嘧啶数可能相等也可能不等。一、DNA分子中的碱基数量的计算规律根据碱基互补配对原则可知：A1=T2

，T1=A2，G1=C2

，

C1=G2，在双链DNA中：A=T，G=CA+TG+CA1+T1G1+C1A2+T2G2+C2==A1+T1（A+T）12==A2+T2（G+C）12G1+C1G2+C2==规律二：互补碱基之和所占比例在任意一条链与整个DNA分子中都相等简记为“补则等”不同生物的DNA分子中，互补配对的碱基之和的比值不同，即（A+T）/（G+C）的值不同，该比值体现了不同生物的DNA分子的特异性。一、DNA分子中的碱基数量的计算规律根据碱基互补配对原则可知：A1=T2

，T1=A2，G1=C2

，

C1=G2，在双链DNA中：A=T，G=C规律三：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数简记为“不补则倒”A1+G1T1+C1=aT2+C2A2+G2=1/aA+GT+C=1一、DNA分子中的碱基数量的计算规律根据碱基互补配对原则可知：A1=T2

，T1=A2，G1=C2

，

C1=G2，在双链DNA中：A=T，G=C规律四：某碱基在双链DNA中所占比例等于它在每条单链比值之和的一半=nA2A2+T2+G2+C2=mA1A1+T1+G1+C1AA+T+G+C=m+n2若已知A%为m%，求A1%是无法确定的，但可推测A1%的最大值为2m%，最小值为0.已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%。则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的（

）

A.32.9%，17.1%

B.31.3%，18.7%

C.18.7%，31.3%

D.17.1%，32.9%B（2014.山东）某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子