2027年高考一轮生物学总复习（必修2）讲义-6.2+DNA分子的结构、复制与基因的本质

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知|识|巩|固1．DNA分子的双螺旋结构(1)DNA分子由两条脱氧核苷酸链组成，这两条链按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。(2)外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接，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对。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。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，排列顺序多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对，则其碱基对排列顺序最多有4n种。(2)特异性：每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。(3)稳定性：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。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4种碱基的排列顺序中，构成基因的碱基数小于(填“大于”“小于”或“等于”)DNA分子的碱基总数。思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)双链DNA中T占比越高，DNA热变性温度越高。()(2)沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。()(3)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。()(4)制作DNA双螺旋结构模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连。()(5)DNA每条链的5′端是羟基末端。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×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DNA分子的结构与特点(结构与功能观)》例1(2024·浙江6月选考)下列关于双链DNA分子结构的叙述，正确的是()A．磷酸与脱氧核糖交替连接构成了DNA的基本骨架B．双链DNA中T占比越高，DNA热变性温度越高C．两条链之间的氢键形成由DNA聚合酶催化D．若一条链的G＋C占47%，则另一条链的A＋T也占47%答案：A解析：DNA的外侧是由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架，内侧是由碱基通过氢键连接形成的碱基对，A正确；双链DNA中GC碱基对占比越高，DNA热变性温度越高，B错误；DNA聚合酶催化形成的是磷酸二酯键，C错误；若一条链的G＋C占47%，则另一条链的G＋C也占47%，A＋T占1－47%＝53%，D错误。》例2(2026·广东江门调研)某真核生物DNA片段的结构示意图如图，下列叙述错误的是()A．图中①可以用解旋酶或RNA聚合酶断裂，也可加热断裂B．图中G占的比例越高，DNA的热稳定性越强C．细胞周期末期时染色体变为染色质，图中DNA双螺旋解开D．此DNA中可能包含多个基因，且这些基因转录的模板链可能不同答案：C解析：有丝分裂末期染色体变为染色质的过程中，没有涉及DNA双螺旋解开，C错误。考向二DNA分子相关计算(科学思维)》例3(2026·济宁期中)某双链DNA分子中，A与T之和占全部碱基的36%，其中一条链中A碱基占26%，C碱基占33%，则另一条链中碱基A、C所占比例分别为()A．10%、31% B．31%、10%C．26%、33% D．33%、26%答案：A解析：A与T之和占全部碱基的36%，则G与C之和占全部碱基的64%，在数量上A＝T、G＝C，则A在DNA分子中占18%，C在DNA分子中占32%；双链DNA分子中两条链碱基数相等，DNA分子中某种碱基的比例等于该种碱基在每一单链中所占比例之和的一半，其中一条链中A占26%，则另一条链中A占18%×2－26%＝10%；其中一条链中C占33%，则另一条链中C占32%×2－33%＝31%，A符合题意。》例4(2025·黑龙江哈尔滨质检)下列有关双链DNA分子的叙述，正确的是()A．若DNA分子一条链中的碱基A所占比例为a，则另一条链的碱基C所占比例为1/2－aB．如果一条链上(A＋T)∶(G＋C)＝m，则另一条链上该比值也为mC．如果一条链上的A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3，则另一条链上该比值为3∶3∶2∶2D．由50个碱基对组成的DNA分子片段中至少含有氢键的数量为150个答案：B解析：在双链DNA分子中，互补碱基两两相等，即A＝T、C＝G，若DNA分子一条链中的碱基A所占比例为a，据此无法计算出另一条链的碱基C所占比例，A错误；DNA分子的一条单链中(A＋T)与(G＋C)的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值，如果一条链上(A＋T)∶(G＋C)＝m，则另一条链上该比值也为m，B正确；在双链DNA分子中，互补碱基两两相等，即A＝T、C＝G，如果一条链上的A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3，则另一条链上该比值也为2∶2∶3∶3，C错误；由50个碱基对组成的DNA分子片段中至少含有氢键的数量为50×2＝100(个)，最多含有氢键的数量为50×3＝150(个)，D错误。解答有关碱基计算题的“三步曲”考点二DNA分子的复制及相关计算知|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分子复制方式为半保留复制。(2)实验证据①实验方法：同位素示踪技术和离心技术。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。③实验假设：DNA以半保留的方式复制。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。⑤实验过程⑥过程分析立即取出，提取DNA→离心→全部重带。繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。繁殖两代后取出，提取DNA→离心→eq\f(1,2)轻带、eq\f(1,2)中带。⑦实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。教材隐含知识(必修2P56练习与应用)已知果蝇的基因组大小为1.8×108bp(bp表示碱基对)，真核细胞中DNA复制的速率一般为50～100bp/s。右图为果蝇DNA的电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因。真核生物中DNA的复制是从多个起点开始的，这种复制方式提高了复制效率。2．复制过程(1)概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。(2)时间：细胞有丝分裂前的间期和减数分裂Ⅰ前的间期。(3)图解(4)场所：真核生物在细胞核、线粒体和叶绿体；原核生物在拟核和细胞质。(5)特点：边解旋边复制。(6)方式：半保留复制。(7)结果：形成两个完全相同的DNA分子。3．DNA分子精确复制的原因(1)DNA分子的双螺旋结构提供精确的模板。(2)碱基互补配对原则保证复制准确进行。4．DNA分子复制的意义使遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)DNA半保留复制是以DNA双螺旋结构模型为理论基础的。()(2)DNA复制过程中子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3′端。()(3)DNA复制时DNA聚合酶的作用是打开DNA双链。()(4)细胞核中的DNA复制和转录都以DNA为模板。()答案：(1)√(2)√(3)×(4)√延|伸|探|究在细胞内，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：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(真核生物)。(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共2n个eq\b\lc\{\rc\(eq\a\vs4\al\co1(含15N的DNA分子：2个,只含15N的DNA分子：0个,含14N的DNA分子：2n个,只含14N的DNA分子：2n－2个))②脱氧核苷酸链共2n＋1条eq\b\lc\{\rc\(eq\a\vs4\al\co1(含15N的脱氧核苷酸链：2条,含14N的脱氧核苷酸链：2n＋1－2条))(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。精|准|命|题考向一结合DNA复制的过程分析，考查科学思维》例1(2025·怀化二模)复制叉是真核生物DNA复制过程中的基本结构，复制叉由“Y”字形DNA以及结合在该处的与DNA复制有关的蛋白质组成，如图所示。DNA甲基化会引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变。下列有关叙述正确的是()A．与DNA复制有关的蛋白质包括解旋酶(B)和DNA聚合酶(A)等B．a、b为新合成的子链，会相互结合形成子代DNAC．被甲基化修饰后，基因的碱基序列不发生改变D．合成a、b子链的原料相同，即四种核糖核苷酸答案：C解析：DNA复制相关蛋白质包括A(解旋酶：破坏氢键，使DNA双链变为单链)和B(DNA聚合酶：催化合成DNA子链)，A错误；a、b为新合成的子链，子代DNA由子链和对应的母链形成，B错误；DNA的甲基化并不改变基因的碱基序列，但影响基因的转录，进而影响生物的性状，C正确；a、b为新合成的DNA链，合成a、b子链的原料相同，即四种脱氧核苷酸，D错误。》例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条轻带答案：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。考向二结合DNA复制过程中的有关计算，考查科学思维》例3(2025·广东三市联考)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子(其中有腺嘌呤60个)，该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次。下列有关判断错误的是()A．含有15N的DNA分子有两个B．含有14N的DNA分子占总数的7/8C．第4次复制消耗胞嘧啶脱氧核苷酸320个D．复制共产生16个DNA分子答案：B解析：由于DNA分子的复制是半保留复制，亲代DNA分子的两条链始终存在于子代的两个DNA分子中，因此含有15N的DNA分子有两个，A正确；该DNA分子是在含14N的培养基中复制的，新形成的子链均含有14N，故DNA分子都含14N，比例为1，B错误；根据碱基互补配对原则，DNA分子中腺嘌呤有60个，则胞嘧啶有40个，第4次复制需消耗胞嘧啶脱氧核苷酸24－1×40＝320(个)，C正确；1个DNA分子经过4次复制，共产生24＝16(个)DNA分子，D正确。》例4(2021·浙江6月选考)含有100个碱基对的一个DNA分子片段，其中一条链的A＋T占40%，它的互补链中G与T分别占22%和18%，如果连续复制2次，则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为()A．240个 B．180个C．114个 D．90个答案：B解析：一条链的A＋T占40%，则它的互补链中A＋T也占40%，双链中A＋T也占40%，推出双链中G＋C占60%，G＝C，则DNA中C占30%，所以含有100个碱基对的一个DNA中C＝60(个)。连续复制2次，则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为(22－1)×60＝180(个)。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。|情境储备战高考|【情境储备】1．原核生物DNA复制的特点一般来讲，原核生物每个DNA只有一个复制起点。2．真核生物DNA复制的特点(1)DNA分子复制是从多个起点开始的，但多起点并非同时进行。复制环大小不同，表明并非同时进行。(2)DNA分子复制是边解旋边双向复制的。(3)真核生物的这种复制方式的意义在于提高了复制速率。【高考预测】(2026·山西吕梁模拟)如图表示大肠杆菌质粒DNA的复制过程，其中复制叉是DNA复制时在DNA链上形成的Y型结构。若该细菌的质粒DNA含有的碱基数目为m，胸腺嘧啶数目为a，下列叙述错误的是()A．该DNA复制的特点为边解旋边复制、双向复制B．该过程需要解旋酶和DNA酶的参与，且两种酶发挥作用时均消耗ATPC．该DNA复制n次，消耗鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目为(2n－1)×(m/2－a)D．该DNA复制一次，共形成m个磷酸二酯键答案：B解析：据图分析，图中有两个复制叉，部分解旋后开始进行复制，体现该DNA复制过程的特点是边解旋边复制、双向复制，A正确；该过程需要解旋酶和DNA聚合酶等的参与，不需要DNA酶，B错误；DNA分子中含有的碱基数目为m，含有T的数目为a，则该DNA分子中含有的G的数目是(m－2a)/2，因此复制n次共需要G的数目为(2n－1)×[(m－2a)/2]＝(2n－1)×(m/2－a)，C正确；据题意可知，图中DNA含有的碱基数为m，即含有的脱氧核苷酸数为m，因为该DNA为环状双链分子，磷酸二酯键数等于脱氧核苷酸数，因此复制过程形成2条环状的DNA链，故该DNA复制一次，形成的磷酸二酯键数目为m，D正确。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()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′端指向解旋方向答案：D解析：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。2．(2023·浙江6月选考)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，皮肤出现发炎等症状。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′到3′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，可用突变累积解释答案：C解析：修复过程中，限制酶识别特定的双链DNA序列并使DNA在特定位置断裂，DNA聚合酶以DNA链为模板合成新链，A正确；填补缺口时，新链合成与DNA复制相似，以5′到3′的方向进行，B正确；如果DNA有害损伤发生后，在细胞增殖后进行修复，可能有更多的细胞含有损伤的DNA，C错误；XP患者的核苷酸切除修复系统存在缺陷，不能修复紫外线引发的DNA损伤，随年龄增长，XP患者细胞积累的损伤DNA增多，进而发生皮肤癌，这可用突变累积解释，D正确。提能训练练案[22]A组一、选择题1．(2025·临沂模拟)某同学利用塑料片、曲别针、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等材料制作DNA双螺旋结构模型，以加深对DNA结构特点的认识和理解。下列操作或分析错误的是()A．一条链上相邻的两个碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接在一起B．制成的模型上下粗细相同，是因为A—T碱基对与G—C碱基对的形状和直径相同C．在构建的相同长度DNA分子中，碱基A和T的数量越多化学结构越稳定D．观察所构建模型中只连接一个五碳糖的磷酸基团位置，可看出DNA两条链方向相反答案：C解析：在构建的相同长度DNA分子中，碱基G和C的数量越多，形成的氢键越多，化学结构越稳定，C错误；DNA的两条链反向平行，具有游离磷酸基团的一端为该脱氧核苷酸链的5′端，所以观察所构建模型中只连接一个五碳糖的磷酸基团位置，可看出DNA两条链方向相反，D正确。2．(2024·广西南宁一模)科学家发现，现代人类的两个不同个体之间，基因的差异最多只有1.5%，这些DNA可能是现代人类真正区别的最重要线索。下列关于人体DNA的叙述，正确的是()A．DNA的脱氧核糖由C、H、O、N、P元素构成B．DNA的两条单链方向相反，链间的碱基以氢键连接C．DNA分子中的每一个磷酸基因都与两个脱氧核糖连接D．遗传信息鉴定检测的是特定基因的碱基种类答案：B解析：DNA的脱氧核糖由C、H、O元素构成，A错误；DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的，两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，B正确；DNA分子中的每条链都存在一端，其磷酸基团只连接一个脱氧核糖，C错误；基因的碱基种类相同，都是4种，遗传信息鉴定检测的是特定基因的脱氧核苷酸顺序，而不是特定基因的碱基种类，D错误。3．(2025·河南省驻马店市平舆县高三上学期一模)下列关于基因的叙述，不正确的是()A．具有遗传效应 B．是4种碱基的随机排列C．能够储存遗传信息 D．能控制蛋白质的合成答案：B解析：基因通常是具有遗传效应的DNA片段，A正确；基因通常是具有遗传效应的DNA片段，具有特定的碱基排列顺序，不是随机排列，B错误；基因中碱基的排列顺序能够储存遗传信息，C正确；基因通过转录和翻译控制蛋白质的合成，D正确。4．(2026·广东省湛江市高三上学期期末考试)DNA折纸术是近年来提出并发展起来的一种全新的DNA组装方法。首先，借助纳米仪绘制所需的图案，然后将DNA长链与设计好的短链放入特定的碱性溶液中加热，DNA长链会与多条短链自动结合，形成预先设计的图案，部分过程如图所示。下列叙述正确的是()A．上述图案中的短链与长链的碱基数目相同B．长链与短链的结合遵循碱基互补配对原则C．形成预设图案的长短链间形成了磷酸二酯键D．特定碱性溶液中还需加入耐高温的DNA聚合酶来催化氢键的形成答案：B解析：上述图案中的短链与长链的碱基数目不同，A错误；长链与短链的结合遵循碱基互补配对原则，即A—T、G—C，B正确；形成预设图案的长短链间通过氢键结合，氢键的形成不需要DNA聚合酶的催化，C、D错误。5．(2025·内蒙古赤峰市名校高三上学期期中联考)大肠杆菌在环境适宜的条件下，每20分钟就能分裂一次。科学家运用DNA紫外光吸收光谱的方法对其DNA复制方式进行研究，具体操作为：将DNA双链均被15N标记的大肠杆菌放入普通培养基中培养20分钟，提取大肠杆菌DNA并进行密度梯度离心，再测定溶液的紫外光吸收光谱(如甲图所示)；若培养时间为40分钟，则所得结果可能对应乙图中部分曲线。下列相关叙述正确的是()注：紫外光吸收光谱的峰值位置即离心管中DNA的主要分布位置，峰值越大，表明该位置的DNA数量越多。A．DNA是大肠杆菌的主要遗传物质，每20分钟复制一次B．大肠杆菌拟核的DNA分子中，并非每个脱氧核糖都连接两个磷酸基团C．若大肠杆菌DNA通过半保留方式复制，则40分钟后所得结果对应乙图中的e、f曲线D．大肠杆菌DNA复制过程中以四种游离的碱基为材料答案：C解析：大肠杆菌的遗传物质只有DNA，所以DNA是大肠杆菌的遗传物质，A错误；大肠杆菌拟核的DNA分子为环状，因此每个脱氧核糖都连接两个磷酸基团，B错误；若大肠杆菌DNA通过半保留方式复制，则40分钟复制两次，所得结果对应乙图中的e、f曲线，C正确；大肠杆菌DNA复制过程中需要以四种游离的脱氧核苷酸为材料，D错误。6．(2025·河南省开封市顺河回族区高三一模)如图为真核细胞中进行的某生理过程，下列有关叙述正确的是()A．该过程只发生在细胞核中B．最终形成的a、b、c、d四条链中(A＋T)/(G＋C)相等C．A是解旋酶，作用是打开核苷酸之间的磷酸二酯键D．B是DNA聚合酶，作用是将游离的核糖核苷酸连接成长链答案：B解析：图示过程表示DNA复制过程，主要发生在细胞核中，线粒体和叶绿体中也可以发生，A错误；a链和b链互补，c链和d链互补，a链和d链也互补，所以Aa＝Ac＝Tb＝Td、Ab＝Ad＝Ta＝Tc、Ga＝Gc＝Cb＝Cd、Gb＝Gd＝Ca＝Cc，所以a、b、c、d四条链中(A＋T)/(G＋C)相等，B正确；A是解旋酶，作用是打开碱基对之间的氢键，C错误；B是DNA聚合酶，作用是将游离的脱氧核糖核苷酸连接成长链，D错误。7．(2025·河北高三大联考)细胞中DNA分子复制时，在解旋酶的作用下DNA双链解开，DNA单链结合蛋白与解旋后的DNA单链结合，使单链呈伸展状态而有利于复制。如图是原核细胞中DNA复制过程的DNA单链结合蛋白示意图。下列有关分析正确的是()A．在真核细胞中，分裂间期DNA复制与染色体复制是分别独立进行的B．DNA是边解旋边复制，两条子链的合成都是连续的C．DNA能准确复制的原因是具有独特的双螺旋结构D．DNA单链结合蛋白能防止解旋的DNA单链重新配对答案：D解析：真核细胞中，DNA复制与染色体复制同步进行(染色体复制包括DNA复制和蛋白质合成)，A错误；DNA复制时，前导链连续合成，滞后链不连续合成(冈崎片段)，B错误；DNA准确复制的原因是双螺旋结构提供模板和碱基互补配对原则，C错误；DNA单链结合蛋白与解旋后的单链结合，可防止其重新配对，D正确。二、非选择题8．(2025·天津市滨海新区大港第八中学高三上学期12月期中)下图是某DNA分子的局部结构示意图，请据图回答。(1)写出下列图中序号代表的结构的中文名称：⑧________。(2)DNA分子的基本骨架由磷酸和________组成；DNA分子的两条链的碱基之间以________连接形成碱基对。(3)若将含14N的细胞放在只含15N的环境中培养，使细胞连续分裂n次，则最终获得的子代DNA分子中，含14N的有________个，这说明DNA的复制特点是________。(4)构成DNA分子的碱基只有四种，碱基互补配对的方式也只有两种，而不同生物的DNA分子携带的遗传信息不同，主要原因是________的排列顺序不同。答案：(1)胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸(2)脱氧核糖氢键(3)2半保留复制(4)碱基(或碱基对)解析：(1)据题图分析可知，图示是某DNA分子的局部结构示意图，其中①是胞嘧啶，②是腺嘌呤，③是鸟嘌呤，④是胸腺嘧啶，⑤是磷酸，⑥是含氮碱基，⑦是脱氧核糖，⑧是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，⑨是一条脱氧核苷酸链的片段。(2)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，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。(3)若将含14N的细胞放在只含15N的环境中培养，使细胞连续分裂n次，共产生2n个DNA分子，含14N的DNA分子有2个，含15N的占100%，这说明DNA的复制特点是半保留复制。(4)构成DNA分子的碱基只有四种，碱基互补配对的方式也只有两种，而不同生物的DNA分子携带的遗传信息不同，主要原因是碱基对的排列顺序不同。B组一、选择题1．(2026·广西壮族自治区河池市高三上学期1月期末)下列有关DNA分子结构的叙述，不正确的是()A．链状双链DNA分子中含有两个游离的磷酸基团B．双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的C．DNA分子的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过氢键连接D．嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定答案：C解析：链状双链DNA分子中含有两个游离的磷酸基团，分别位于DNA分子的两端，A正确；DNA的基本单位为脱氧核苷酸，其由1分子磷酸、1分子脱氧核糖和1分子碱基构成，故三者数目相等，B正确；DNA分子的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接，C错误；嘌呤碱基与嘧啶碱基之间通过氢键连接，它们的结合遵循碱基互补配对原则，这保证了DNA分子空间结构的相对稳定，D正确。2．(2025·广西壮族自治区北海市海城区两校高三联考一模)下列有关DNA的描述，错误的是()A．基因一定是有遗传效应的DNA片段B．碱基序列千变万化，构成了DNA的多样性C．碱基特定的排列顺序，构成了DNA的特异性D．一个DNA分子上含有许多个基因答案：A解析：对于以DNA为遗传物质的生物来说，基因是有遗传效应的DNA片段；而对于以RNA为遗传物质的病毒来说，基因是有遗传效应的RNA片段，A错误；所有DNA分子的外侧链都是一样的，即由磷酸和脱氧核糖交替连接而成，不同的是碱基的数量及排列顺序，所以碱基序列的千变万化，构成了DNA的多样性，对于每个DNA分子来说，具有特定的碱基排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性，B、C正确；一个基因只是DNA上的一个片段，一个DNA分子上有许多基因，D正确。3．(2025·河北省部分学校高三上学期12月阶段性测)某病毒具有蛋白质外壳，其遗传物质的碱基含量如下表所示，下列叙述错误的是()碱基种类ATGUC含量(%)20.631.418.8029.2A．该病毒的DNA不具备双螺旋结构B．该病毒属于逆转录病毒，可引起宿主的DNA变异C．病毒增殖需要的蛋白质在宿主细胞的核糖体合成D．该病毒复制合成的互补链中A＋C含量为50.2%答案：B解析：据表可知，该病毒遗传物质中含有T，不含U，为DNA病毒，且A的含量不等于T含量，C的含量不等于G的含量，故其DNA不是双链结构，不具备双螺旋结构，A正确；该病毒为DNA病毒，而逆转录病毒属于RNA病毒，B错误；病毒没有细胞结构，营寄生生活，故其增殖需要的蛋白质在宿主细胞的核糖体上合成，C正确；根据碱基互补配对原则可知，该病毒复制合成的互补链中A＋C含量与原DNA中T＋G含量一致，为31.4%＋18.8%＝50.2%，D正确。4．(2025·江苏省镇江市高三期中考试)下列关于生物体内DNA分子结构和复制的说法正确的是()A．DNA分子一条链上的嘌呤碱基数一定等于嘧啶碱基数B．DNA分子的两条链反向平行，有游离磷酸基团的一端是3′端C．DNA复制过程中需要解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶的参与D．DNA复制过程中新合成子链的延伸方向为3′端→5′端答案：C解析：DNA分子一条链上的嘌呤碱基数不一定等于嘧啶碱基数，但DNA分子两条互补链上的嘌呤碱基数一定等于嘧啶碱基数，A错误；DNA的一条单链具有两个末端，有游离磷酸基团的一端为5′端，B错误；DNA复制过程中需要解旋酶、DNA聚合酶，DNA两条链复制方式不同，其中一条链以冈崎片段的方式进行，需要DNA连接酶的参与，C正确；DNA的两条链是反向平行的，但复制时子链延伸的方向都为5′→3′，D错误。5．(2025·海南省三亚市高三上学期期末考试)下图为果蝇DNA的电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。下列相关叙述正确的是()A．由图中DNA复制泡可知复制方向为单向复制B．DNA复制过程中可能有碱基A与碱基U的配对C．图中复制泡大小的不同是由于起始时间不一样D．DNA聚合酶催化核糖核苷酸连接到核苷酸链上答案：C解析：由图中DNA复制泡可知复制方向为双向复制，A错误；DNA分子中不含有U，DNA复制过程中碱基A与碱基T配对，B错误；图中复制泡大小的不同是由于起始时间不一样，多起点复制，C正确；DNA聚合酶催化脱氧核糖核苷酸连接到核苷酸链上，D错误。6．(2025·河南省驻马店市平舆县高三上学期一模)真核生物的DNA分子中有多个复制起始位点，可以大大提高DNA复制速率。某科研团队通过研究揭示了一种精细的DNA复制起始位点的识别调控机制。下列叙述正确的是()A．DNA复制起始位点是解旋酶与DNA的初始结合位点B．DNA的两条链在复制起始位点解旋后都可以作为转录的模板C．DNA复制时只能是从复制起始位点开始同时向同一个方向进行D．将外源的尿嘧啶类似物掺入到新合成的DNA链中可鉴定复制起始位点答案：A解析：DNA解旋成为单链之后才能开始复制，而解旋酶的作用是使DNA双链中氢键打开，因此，DNA复制起始位点是解旋酶与DNA的初始结合位点，A正确；转录是以DNA的模板链为模板进行的，B错误；DNA复制时可能是从复制起始位点开始同时向两个方向进行，而且表现为多起点复制，进而提高了DNA分子的合成效率，C错误；尿嘧啶不是组成DNA的碱基，故不能将其类似物掺入新合成的DNA链中鉴定复制起始位点，D错误。7．(2025·江苏省南京市协同体七校高三上学期期中联合考试)细胞在含有3H—脱氧核苷培养液中培养，3H—脱氧核苷掺入到新合成的DNA链中，经特殊方法显色，可观察到双链都掺入3H—脱氧核苷的DNA区段显深色，仅单链掺入的显浅色，未掺入的不显色。现将某男子的精原干细胞进行掺入培养，DNA复制时局部示意图如图。不考虑变异，下列说法正确的是()A．第一次复制时，图示①②③一定是无色、浅色、浅色B．第二次复制时，图示①②③一定是浅色、深色、深色C．第三次复制时，每个细胞内有一半的DNA与第二次复制时显色情况相同D．可观察到在一个正在复制的细胞内有23个核DNA分子，且它们的显色情况相同答案：A解析：亲代DNA均无3H—脱氧核苷，①区域只含亲代DNA，所以为无色；第一次复制时，②③区域新合成的DNA单链中有3H—脱氧核苷而模板链中无，所以为浅色，A正确；DNA复制方式为半保留复制，第一次复制后产生的两个子代DNA中含有一条不含3H—脱氧核苷的链和一条含3H—脱氧核苷的链，第一次产生的DNA分子可以作为第二次复制的模板，所以图①一定是浅色，②③中一个是深色，一个是浅色，B错误；第二次复制后，每一对姐妹染色单体中一条会被染成浅色、一条被染成深色，姐妹染色单体分离后被纺锤丝牵引着移向细胞两极，但哪一种颜色的染色体被移向细胞的哪一极都是随机的，这导致一个子细胞中46个核DNA的染色情况可以出现多种情况，被染成浅色的核DNA数目为0～46(被染成深色的核DNA数目为0～46)，这样的细胞再进行第三次复制，产生的子细胞中DNA的显色情况更是多种多样，无法确定每个细胞内有多少的DNA与第二次复制时显色情况相同，C错误；若观察到一个细胞中含有23个核DNA分子，则该细胞为精细胞，精细胞不再进行细胞分裂，所以不会出现一个正在复制的细胞内仅有23个核DNA分子的情况，D错误。二、非选择题8．图甲为某链状DNA分子片段的结构图；图乙为DNA复制过程模式图。引发体是一类多酶复合物，位于复制叉的前端，主要成分为引物酶以及DNA解旋酶等。单链结合蛋白(SSB)可结合于解旋酶解开的单链区，待复制的各项条件具备后，SSB脱离单链区，子链开始合成。回答下列问题：(1)图甲所示DNA的基本骨架由____________________(填名称)交替排列构成。该DNA分子具有________个游离的磷酸基团。(2)图乙中参与DNA复制过程的酶有__________________等，其中参与形成磷酸二酯键的酶有____________________。若图甲中DNA分子共含有X个碱基，该DNA分子以含有32P标记的脱氧核苷酸为原料复制2次，则获得的所有DNA分子的平均相对分子质量比原来增加________。(3)图乙中SSB结合于解旋酶解开的单链区，可以防止核酸酶将解开的单链降解，也可以防止____________________，从而保证解旋后的DNA处于单链状态。DNA复制时，后随链的合成________(填“不需要引物”“需要一种引物”或“需要多种引物”)。(4)某小组为验证图乙DNA复制的方式为半保留复制，进行了如下操作：将普通大肠杆菌转移到含3H的培养基上繁殖一代，再将子代大肠杆菌的DNA处理成单链，然后进行离心处理。他们的实验结果________(填“能”或“不能”)证明DNA的复制方式是半保留复制而不是全保留复制，理由是____________________________________________________________________________________。答案：(1)脱氧核糖和磷酸2(2)解旋酶、DNA连接酶和DNA聚合酶(DNA聚合酶Ⅰ、DNA聚合酶Ⅲ)DNA连接酶和DNA聚合酶(DNA聚合酶Ⅰ、DNA聚合酶Ⅲ)3X/4(3)解旋的单链DNA重新配对形成双链需要多种引物(4)不能处理成单链后，无论是半保留复制还是全保留复制，含有标记和不含有标记的单链均各占一半解析：(2)分析图乙可知，在DNA复制时参与的酶有解旋酶、DNA连接酶和DNA聚合酶等。其中DNA连接酶和DNA聚合酶参与形成磷酸二酯键。若图甲中DNA分子共含有X个碱基，那么就含有X个磷酸基团，P的相对原子质量是31，该DNA分子在含有32P标记的培养液中复制2次，形成的4个DNA中，相当于新增加了3个DNA含32P，因此获得的DNA分子的平均相对分子质量比原来增加3X/4。(3)DNA复制时，后随链的合成是分段进行的，因此需要多种引物。(4)子代大肠杆菌的DNA处理成单链后，含有标记和不含有标记的单链均各占一半，因此他们的实验结果不能证明DNA的复制方式是半保留复制而不是全保留复制。微专题八DNA复制与细胞分裂中染色体标记专|题|整|合题型一减数分裂中染色体的标记情况分析1．过程图解(选取一对同源染色体)(1)字母含义：A与a是一对同源染色体。A1与A2是A复制之后形成的姐妹染色单体，中间通过着丝粒相连；a1和a2同理。(2)图形含义：一个圆角矩形代表一个细胞，里面的矩形代表染色体或染色单体，染色体或染色单体中的实线代表母链(原有链)，虚线代表子链(新合成链)。2．标记情况分析假设有一个细胞，DNA母链都被同位素标记，之后形成的子链都不含有同位素标记，因为减数分裂中DNA只复制一次，细胞分裂两次，所以产生的子细胞中每条染色体都有同位素标记。题型二有丝分裂中染色体的标记情况分析1．过程图解(选取一对同源染色体)2．标记情况分析(1)前提：有丝分裂过程中姐妹染色单体分离，形成的染色体随机移向细胞的两极，因此存在多种组合方式。假设有一个细胞，含有2n条染色体，DNA母链都被同位素标记，之后形成的子链都不含有同位素标记。(2)一次分裂：第一次有丝分裂后，每一个细胞的每一条染色体都含有标记。(3)两次分裂：进行两次有丝分裂后，形成的所有染色体中会有一半被标记，但因染色体的分配存在多种可能，故结果如下：被标记细胞数2或3或4细胞中被标记染色体数0～2n(可以是之间的任一整数，包括0和2n)题型三先有丝分裂后减数分裂中染色体的标记情况分析1．过程图解(选取一对同源染色体)2．标记情况分析(1)前提：假设有一个细胞，含有2n条染色体，DNA母链都被同位素标记，之后形成的子链都不含有同位素标记。(2)有丝分裂：先进行一次有丝分裂后，每一个细胞的每一条染色体都含有标记。(3)减数分裂Ⅰ：减数分裂Ⅰ同源染色体分离，产生的子细胞中每一条染色体都有标记。(4)减数分裂Ⅱ：减数分裂Ⅱ姐妹染色单体分离，形成的染色体随机移向细胞的两极，故结果如下：被标记细胞数4～8(可以是之间的任一整数，包括4和8)细胞中被标记染色体数0～n(可以是之间的任一整数，包括0和n)对|点|落|实1．(2024·河北省级联测)一个含有2n条染色体的生物体细胞，其染色体中DNA的两条链都被标记，在不含标记的原料中进行有丝分裂，下列叙述错误的是()A．第一次分裂的后期细胞中有4n条带标记的染色体B．第二次分裂的中期每个细胞中有2n条带标记的染色单体C．第二次分裂的后期每个细胞中有4n条带标记的染色体D．第二次分裂结束后有的子细胞中可能不带有标记答案：C解析：含有2n条染色体的生物体细胞，其染色体中DNA的两条链都被标记，在不含标记的原料中进行有丝分裂，根据DNA的半保留复制原理可知，第一次分裂后期的细胞中有4n条染色体，且均带标记，A正确；第一次分裂结束后，每条染色体的DNA分子中均为一条链带标记而另一条链不带标记，DNA复制后两条姐妹染色单体由一个着丝粒相连，因此第二次分裂中期每个细胞中有2n条带标记的染色单体，B正确；第二次分裂后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分离，形成的子染色体随机移向细胞两极，每个细胞中有2n条带标记的染色体，C错误；由于有丝分裂后期含有标记的姐妹染色单体分离形成的子染色体随机移向两极，故第二次分裂结束后有的子细胞中可能不带有标记，D正确。2．(2025·江苏海门期中)某果蝇精原细胞中8条染色体上的DNA已全部被15N标记，其中一对同源染色体上有基因A和a，现给此精原细胞提供含14N的原料让其连续进行两次分裂，产生四个子细胞，分裂过程中无基因突变和染色体变异发生。下列有关叙述错误的有()A．若子细胞中均含4条染色体，则一定有一半子细胞含有a基因B．若子细胞中均含8条染色体，则每个子细胞中均含1个A基因和1个a基因C．若子细胞中的核DNA均含15N，则每个子细胞均含8条染色体D．若子细胞中一半的核DNA含15N，则每个子细胞均含8条染色体答案：C解析：若四个子细胞中均含4条染色体(染色体数目是体细胞的一半)，则说明精原细胞进行的减数分裂，等位基因会发生分离，形成4个精细胞两两相同，故有一半子细胞含有a基因，A正确；若四个子细胞中均含8条染色体(染色体数目与体细胞相同)，则精原细胞进行的是有丝分裂，子细胞的基因型与体细胞相同，则每个子细胞中均只含有1个A基因和1个a基因，B正确；若四个子细胞中的核DNA均含15N，说明DNA只复制一次，则精原细胞进行的是减数分裂，产生的四个子细胞为精细胞，染色体数目是体细胞的一半，因此每个子细胞均含4条染色体，C错误；若四个子细胞中有一半核DNA含15N，说明DNA不止复制一次，则细胞进行的是有丝分裂，所以每个子细胞均含8条染色体，D正确。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知|识|巩|固1．DNA分子的双螺旋结构(1)DNA分子由两条脱氧核苷酸链组成，这两条链按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。(2)外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接，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对。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。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，排列顺序多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对，则其碱基对排列顺序最多有4n种。(2)特异性：每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。(3)稳定性：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。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4种碱基的排列顺序中，构成基因的碱基数小于(填“大于”“小于”或“等于”)DNA分子的碱基总数。思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)双链DNA中T占比越高，DNA热变性温度越高。()(2)沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。()(3)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。()(4)制作DNA双螺旋结构模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连。()(5)DNA每条链的5′端是羟基末端。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×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DNA分子的结构与特点(结构与功能观)》例1(2024·浙江6月选考)下列关于双链DNA分子结构的叙述，正确的是()A．磷酸与脱氧核糖交替连接构成了DNA的基本骨架B．双链DNA中T占比越高，DNA热变性温度越高C．两条链之间的氢键形成由DNA聚合酶催化D．若一条链的G＋C占47%，则另一条链的A＋T也占47%答案：A解析：DNA的外侧是由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架，内侧是由碱基通过氢键连接形成的碱基对，A正确；双链DNA中GC碱基对占比越高，DNA热变性温度越高，B错误；DNA聚合酶催化形成的是磷酸二酯键，C错误；若一条链的G＋C占47%，则另一条链的G＋C也占47%，A＋T占1－47%＝53%，D错误。》例2(2026·广东江门调研)某真核生物DNA片段的结构示意图如图，下列叙述错误的是()A．图中①可以用解旋酶或RNA聚合酶断裂，也可加热断裂B．图中G占的比例越高，DNA的热稳定性越强C．细胞周期末期时染色体变为染色质，图中DNA双螺旋解开D．此DNA中可能包含多个基因，且这些基因转录的模板链可能不同答案：C解析：有丝分裂末期染色体变为染色质的过程中，没有涉及DNA双螺旋解开，C错误。考向二DNA分子相关计算(科学思维)》例3(2026·济宁期中)某双链DNA分子中，A与T之和占全部碱基的36%，其中一条链中A碱基占26%，C碱基占33%，则另一条链中碱基A、C所占比例分别为()A．10%、31% B．31%、10%C．26%、33% D．33%、26%答案：A解析：A与T之和占全部碱基的36%，则G与C之和占全部碱基的64%，在数量上A＝T、G＝C，则A在DNA分子中占18%，C在DNA分子中占32%；双链DNA分子中两条链碱基数相等，DNA分子中某种碱基的比例等于该种碱基在每一单链中所占比例之和的一半，其中一条链中A占26%，则另一条链中A占18%×2－26%＝10%；其中一条链中C占33%，则另一条链中C占32%×2－33%＝31%，A符合题意。》例4(2025·黑龙江哈尔滨质检)下列有关双链DNA分子的叙述，正确的是()A．若DNA分子一条链中的碱基A所占比例为a，则另一条链的碱基C所占比例为1/2－aB．如果一条链上(A＋T)∶(G＋C)＝m，则另一条链上该比值也为mC．如果一条链上的A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3，则另一条链上该比值为3∶3∶2∶2D．由50个碱基对组成的DNA分子片段中至少含有氢键的数量为150个答案：B解析：在双链DNA分子中，互补碱基两两相等，即A＝T、C＝G，若DNA分子一条链中的碱基A所占比例为a，据此无法计算出另一条链的碱基C所占比例，A错误；DNA分子的一条单链中(A＋T)与(G＋C)的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值，如果一条链上(A＋T)∶(G＋C)＝m，则另一条链上该比值也为m，B正确；在双链DNA分子中，互补碱基两两相等，即A＝T、C＝G，如果一条链上的A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3，则另一条链上该比值也为2∶2∶3∶3，C错误；由50个碱基对组成的DNA分子片段中至少含有氢键的数量为50×2＝100(个)，最多含有氢键的数量为50×3＝150(个)，D错误。解答有关碱基计算题的“三步曲”考点二DNA分子的复制及相关计算知|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分子复制方式为半保留复制。(2)实验证据①实验方法：同位素示踪技术和离心技术。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。③实验假设：DNA以半保留的方式复制。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。⑤实验过程⑥过程分析立即取出，提取DNA→离心→全部重带。繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。繁殖两代后取出，提取DNA→离心→eq\f(1,2)轻带、eq\f(1,2)中带。⑦实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。教材隐含知识(必修2P56练习与应用)已知果蝇的基因组大小为1.8×108bp(bp表示碱基对)，真核细胞中DNA复制的速率一般为50～100bp/s。右图为果蝇DNA的电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分。请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因。真核生物中DNA的复制是从多个起点开始的，这种复制方式提高了复制效率。2．复制过程(1)概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。(2)时间：细胞有丝分裂前的间期和减数分裂Ⅰ前的间期。(3)图解(4)场所：真核生物在细胞核、线粒体和叶绿体；原核生物在拟核和细胞质。(5)特点：边解旋边复制。(6)方式：半保留复制。(7)结果：形成两个完全相同的DNA分子。3．DNA分子精确复制的原因(1)DNA分子的双螺旋结构提供精确的模板。(2)碱基互补配对原则保证复制准确进行。4．DNA分子复制的意义使遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)DNA半保留复制是以DNA双螺旋结构模型为理论基础的。()(2)DNA复制过程中子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3′端。()(3)DNA复制时DNA聚合酶的作用是打开DNA双链。()(4)细胞核中的DNA复制和转录都以DNA为模板。()答案：(1)√(2)√(3)×(4)√延|伸|探|究在细胞内，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：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(真核生物)。(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共2n个eq\b\lc\{\rc\(eq\a\vs4\al\co1(含15N的DNA分子：2个,只含15N的DNA分子：0个,含14N的DNA分子：2n个,只含14N的DNA分子：2n－2个))②脱氧核苷酸链共2n＋1条eq\b\lc\{\rc\(eq\a\vs4\al\co1(含15N的脱氧核苷酸链：2条,含14N的脱氧核苷酸链：2n＋1－2条))(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。精|准|命|题考向一结合DNA复制的过程分析，考查科学思维》例1(2025·怀化二模)复制叉是真核生物DNA复制过程中的基本结构，复制叉由“Y”字形DNA以及结合在该处的与DNA复制有关的蛋白质组成，如图所示。DNA甲基化会引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变。下列有关叙述正确的是()A．与DNA复制有关的蛋白质包括解旋酶(B)和DNA聚合酶(A)等B．a、b为新合成的子链，会相互结合形成子代DNAC．被甲基化修饰后，基因的碱基序列不发生改变D．合成a、b子链的原料相同，即四种核糖核苷酸答案：C解析：DNA复制相关蛋白质包括A(解旋酶：破坏氢键，使DNA双链变为单链)和B(DNA聚合酶：催化合成DNA子链)，A错误；a、b为新合成的子链，子代DNA由子链和对应的母链形成，B错误；DNA的甲基化并不改变基因的碱基序列，但影响基因的转录，进而影响生物的性状，C正确；a、b为新合成的DNA链，合成a、b子链的原料相同，即四种脱氧核苷酸，D错误。》例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条轻带答案：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。考向二结合DNA复制过程中的有关计算，考查科学思维》例3(2025·广东三市联考)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子(其中有腺嘌呤60个)，该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次。下列有关判断错误的是()A．含有15N的DNA分子有两个B．含有14N的DNA分子占总数的7/8C．第4次复制消耗胞嘧啶脱氧核苷酸320个D．复制共产生16个DNA分子答案：B解析：由于DNA分子的复制是半保留复制，亲代DNA分子的两条链始终存在于子代的两个DNA分子中，因此含有15N的DNA分子有两个，A正确；该DNA分子是在含14N的培养基中复制的，新形成的子链均含有14N，故DNA分子都含14N，比例为1，B错误；根据碱基互补配对原则，DNA分子中腺嘌呤有60个，则胞嘧啶有40个，第4次复制需消耗胞嘧啶脱氧核苷酸24－1×40＝320(个)，C正确；1个DNA分子经过4次复制，共产生24＝16(个)DNA分子，D正确。》例4(2021·浙江6月选考)含有100个碱基对的一个DNA分子片段，其中一条链的A＋T占40%，它的互补链中G与T分别占22%和18%，如果连续复制2次，则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为()A．240个 B．180个C．114个 D．90个答案：B解析：一条链的A＋T占40%，则它的互补链中A＋T也占40%，双链中A＋T也占40%，推出双链中G＋C占60%，G＝C，则DNA中C占30%，所以含有100个碱基对的一个DNA中C＝60(个)。连续复制2次，则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为(22－1)×60＝180(个)。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。|情境储备战高考|【情境储备】1．原核生物DNA复制的特点一般来讲，原核生物每个DNA只有一个复制起点。2．真核生物DNA复制的特点(1)DNA分子复制是从多个起点开始的，但多起点并非同时进行。复制环大小不同，表明并非同时进行。(2)DNA分子复制是边解旋边双向复制的。(3)真核生物的这种复制方式的意义在于提高了复制速率。【高考预测】(2026·山西吕梁模拟)如图表示大肠杆菌质粒DNA的复制过程，其中复制叉是DNA复制时在DNA链上形成的Y型结构。若该细菌的质粒DNA含有的碱基数目为m，胸腺嘧啶数目为a，下列叙述错误的是()A．该DNA复制的特点为边解旋边复制、双向复制B．该过程需要解旋酶和DNA酶的参与，且两种酶发挥作用时均消耗ATPC．该DNA复制n次，消耗鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目为(2n－1)×(m/2－a)D．该DNA复制一次，共形成m个磷酸二酯键答案：B解析：据图分析，图中有两个复制叉，部分解旋后开始进行复制，体现该DNA复制过程的特点是边解旋边复制、双向复制，A正确；该过程需要解旋酶和DNA聚合酶等的参与，不需要DNA酶，B错误；DNA分子中含有的碱基数目为m，含有T的数目为a，则该DNA分子中含有的G的数目是(m－2a)/2，因此复制n次共需要G的数目为(2n－1)×[(m－2a)/2]＝(2n－1)×(m/2－a)，C正确；据题意可知，图中DNA含有的碱基数为m，即含有的脱氧核苷酸数为m，因为该DNA为环状双链分子，磷酸二酯键数等于脱氧核苷酸数，因此复制过程形成2条环状的DNA链，故该DNA复制一次，形成的磷酸二酯键数目为m，D正确。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()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′端指向解旋方向答案：D解析：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。2．(2023·浙江6月选考)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，皮肤出现发炎等症状。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′到3′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，可用突变累积解释答案：C解析：修复过程中，限制酶识别特定的双链DNA序列并使DNA在特定位置断裂，DNA聚合酶以DNA链为模板合成新链，A正确；填补缺口时，新链合成与DNA复制相似，以5′到3′的方向进行，B正确；如果DNA有害损伤发生后，在细胞增殖后进行修复，可能有更多的细胞含有损伤的DNA，C错误；XP患者的核苷酸切除修复系统存在缺陷，不能修复紫外线引发的DNA损伤，随年龄增长，XP患者细胞积累的损伤DNA增多，进而发生皮肤癌，这可用突变累积解释，D正确。提能训练练案[22]A组一、选择题1．(2025·临沂模拟)某同学利用塑料片、曲别针、扭扭棒、牙签、橡皮泥、铁丝等材料制作DNA双螺旋结构模型，以加深对DNA结构特点的认识和理解。下列操作或分析错误的是()A．一条链上相邻的两个碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接在一起B．制成的模型上下粗细相同，是因为A—T碱基对与G—C碱基对的形状和直径相同C．在构建的相同长度DNA分子中，碱基A和T的数量越多化学结构越稳定D．观察所构建模型中只连接一个五碳糖的磷酸基团位置，可看出DNA两条链方向相反答案：C解析：在构建的相同长度DNA分子中，碱基G和C的数量越多，形成的氢键越多，化学结构越稳定，C错误；DNA的两条链反向平行，具有游离磷酸基团的一端为该脱氧核苷酸链的5′端，所以观察所构建模型中只连接一个五碳糖的磷酸基团位置，可看出DNA两条链方向相反，D正确。2．(2024·广西南宁一模)科学家发现，现代人类的两个不同个体之间，基因的差异最多只有1.5%，这些DNA可能是现代人类真正区别的最重要线索。下列关于人体DNA的叙述，正确的是()A．DNA的脱氧核糖由C、H、O、N、P元素构成B．DNA的两条单链方向相反，链间的碱基以氢键连接C．DNA分子中的每一个磷酸基因都与两个脱氧核糖连接D．遗传信息鉴定检测的是特定基因的碱基种类答案：B解析：DNA的脱氧核糖由C、H、O元素构成，A错误；DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的，两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，B正确；DNA分子中的每条链都存在一端，其磷酸基团只连接一个脱氧核糖，C错误；基因的碱基种类相同，都是4种，遗传信息鉴定检测的是特定基因的脱氧核苷酸顺序，而不是特定基因的碱基种类，D错误。3．(2025·河南省驻马店市平舆县高三上学期一模)下列关于基因的叙述，不正确的是()A．具有遗传效应 B．是4种碱基的随机排列C．能够储存遗传信息 D．能控制蛋白质的合成答案：B解析：基因通常是具有遗传效应的DNA片段，A正确；基因通常是具有遗传效应的DNA片段，具有特定的碱基排列顺序，不是随机排列，B错误；基因中碱基的排列顺序能够储存遗传信息，C正确；基因通过转录和翻译控制蛋白质的合成，D正确。4．(2026·广东省湛江市高三上学期期末考试)DNA折纸术是近年来提出并发展起来的一种全新的DNA组装方法。首先，借助纳米仪绘制所需的图案，然后将DNA长链与设计好的短链放入特定的碱性溶液中加热，DNA长链会与多条短链自动结合，形成预先设计的图案，部分过程如图所示。下列叙述正确的是()A．上述图案中的短链与长链的碱基数目相同B．长链与短链的结合遵循碱基互补配对原则C．形成预设图案的长短链间形成了磷酸二酯键D．特定碱性溶液中还需加入耐高温的DNA聚合酶来催化氢键的形成答案：B解析：上述图案中的短链与长链的碱基数目不同，A错误；长链与短链的结合遵循碱基互补配对原则，即A—T、G—C，B正确；形成预设图案的长短链间通过氢键结合，氢键的形成不需要DNA聚合酶的催化，C、D错误。5．(2025·内蒙古赤峰市名校高三上学期期中联考)大肠杆菌在环境适宜的条件下，每20分钟就能分裂一次。科学家运用DNA紫外光吸收光谱的方法对其DNA复制方式进行研究，具体操作为：将DNA双链均被15N标记的大肠杆菌放入普通培养基中培养20分钟，提取大肠杆菌DNA并进行密度梯度离心，再测定溶液的紫外光吸收光谱(如甲图所示)；若培养时间为40分钟，则所得结果可能对应乙图中部分曲线。下