2027创新设计一轮生物第24讲　DNA的结构、复制及基因的本质

第24讲DNA的结构、复制及基因的本质课标要求1.概述DNA分子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分子通过半保留方式进行复制。3.活动：制作DNA双螺旋结构模型。考情分析1.DNA的结构与基因的本质2025·湖北卷，14；2024·广西卷，4；2024·浙江6月选考,9；2024·湖北卷，7；2023·河北卷，6；2023·海南卷，132.DNA的复制过程及计算2025·北京卷，5；2025·山东卷，5；2024·河北卷，4；2024·黑吉辽卷，9；2023·辽宁卷，18；2023·浙江6月选考，16；2023·山东卷，51目

录DNA的结构与基因的本质2DNA的复制考点一DNA的结构与基因的本质核心要点·再研典型例题·深研1.DNA结构模型构建的主要探索成果(连线)2.图解DNA双螺旋结构提醒DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作5′端，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′端，两条单链走向相反，一条单链是从5′端到3′端的，另一条单链是从3′端到5′端的。反向平行脱氧核糖磷酸

碱基对3.DNA的结构特点4.染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系一个或两个

有遗传效应的DNA片段许多个基因

脱氧核苷酸排列顺序[创新拓展]

真、原核细胞基因的结构(1)沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。(2022·广东卷，5D)(

)提示沃森和克里克以DNA衍射图谱为基础推算出DNA呈螺旋结构。(2)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。(2022·浙江6月选考，13A)(

)提示在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基。(3)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。(2022·浙江6月选考，13B)(

)提示

G、C之间形成3个氢键。×××(4)DNA每条链的5′端是羟基末端。(2021·辽宁卷，4C)(

)提示

DNA每条链的5′端是磷酸基团末端，3′端是羟基(—OH)末端。(5)与RNA分子相比，DNA分子特有的碱基是U。(2017·浙江4月选考，6改编)(

)提示与RNA分子相比，DNA分子特有的碱基是T。××考向1

DNA分子的结构及特点[科学思维]1.(2024·广西卷，4)研究发现真核生物基因组DNA普遍存在5－甲基胞嘧啶和N6－甲基腺嘌呤，分别被称为DNA的第5、6个碱基。关于这两个碱基的说法，正确的是(

) A.均含有N元素

B.均含有脱氧核糖 C.都排列在DNA骨架的外侧 D.都不参与碱基互补配对A解析题述两个碱基中均含有N元素，A正确；碱基不含脱氧核糖，B错误；DNA中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧，C错误；DNA两条链上的碱基通过氢键进行碱基互补配对，D错误。2.(2021·广东卷，5)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.①④B解析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；DNA半保留复制机制是在DNA双螺旋结构模型建立之后提出的，故选B。考向2

DNA分子中碱基数量相关计算[科学思维]3.(2024·浙江6月选考，9)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%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；互补的碱基在单链上所占的比例相等，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。4.(2026·广东惠州调研)在一个DNA分子中，腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占全部碱基的42%，若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的24%，胸腺嘧啶占30%，则在其互补链上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占(

) A.12%和34% B.21%和24% C.34%和12% D.58%和30%

解析因为A＋T占全部碱基总数的42%，所以G＋C占全部碱基总数的58%;因为两种互补碱基之和在DNA分子中与在单链上所占比例相等，所以在两条链中A＋T、G＋C均分别占42%、58%；设链1上C1占24%，则链1上G1占34%，其互补链2上C2占34%；设链1上T1占30%，则链1上A1占12%，其互补链2上T2占12%，故选C。CDNA中碱基数量的计算规律考点二DNA的复制核心要点·再研典型例题·深研1.对DNA复制方式的探究2.DNA复制 (1)概念、时间、场所间期

细胞核(2)过程解旋

脱氧核苷酸DNA聚合酶碱基互补配对(3)结果一个DNA分子形成了两个__________的DNA分子。(4)DNA准确复制完全相同双螺旋碱基互补配对遗传信息遗传信息3.“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的培养液中连续复制n次，则：202n(2n－2)2(2n＋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次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为______________。m·(2n－1)m·2n－1[创新拓展]1.半不连续复制与冈崎片段 (1)据图可知，连续复制链(前导链)延伸方向与解旋方向相同，不连续复制链(后随链)延伸方向与解旋方向相反。(2)后随链合成过程中，先合成的小片段的引物被切除，切除引物留下的空隙由后合成的相邻片段继续延长来补充。各个片段由DNA连接酶将其连成一条完整的DNA子链。(3)DNA的复制需要引物：DNA聚合酶不能从头合成DNA，而只能从已存在的DNA链的3′端延长，因此DNA复制需要引物(在细胞中是一段与模板DNA互补配对的短单链RNA，PCR中的引物是短单链DNA)。2.双向复制：绝大多数DNA采取双向复制，少数DNA采取单向复制3.真核生物染色体DNA的复制特点①图中显示DNA复制是从多个起点开始的，但多个起点并非同时进行。②图中显示DNA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。④一个细胞周期中每个起点一般只起始1次。

4.环状DNA的复制方式分为滚环式复制，D环复制和θ型复制，如下图所示的θ型复制：单起点双向复制。(1)甲基是DNA半保留复制的原料之一。(2024·黑吉辽卷，9B)(

)提示

DNA复制的原料是四种脱氧核苷酸。(2)DNA分子复制时，子链的合成过程不需要引物参与。(2021·辽宁卷，4B)(

)提示子链的合成过程需要引物。(3)DNA聚合酶的作用是打开DNA双链。(2021·辽宁卷，4D)(

)提示解旋酶的作用是打开DNA双链。(4)烟草花叶病毒的RNA可通过复制将遗传密码传递给子代。(2020·浙江1月选考，21B)(

)提示烟草花叶病毒的RNA可通过复制将遗传信息传递给子代。××××考向1

DNA复制的过程[科学思维]1.(2024·河北卷，4)下列关于DNA复制和转录的叙述，正确的是(

)A.DNA复制时，脱氧核苷酸通过氢键连接成子链B.复制时，解旋酶使DNA双链由5′端向3′端解旋C.复制和转录时，在能量的驱动下解旋酶将DNA双链解开D.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D解析

DNA复制时，脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成子链，A错误；复制开始时，在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开，这个过程叫作解旋，由于DNA双链反向平行，故其中一条链由5′端向3′端解旋，另一条链则相反，B错误；在转录过程中，不需要解旋酶参与，C错误。2.(2025·北京卷，5)1958年，Meselson和Stah1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属于稳定同位素，不具有放射性，A错误；亲代大肠杆菌离心后出现一条DNA带(15N/15N－DNA)，位置靠近试管的底部；转移培养后第一代细菌的DNA离心后，试管中也只有一条DNA带(15N/14N－DNA)，位置居中；第二代细菌的DNA离心后，试管中出现两条带，一条带位置居中(15N/14N－DNA)，另一条带的位置更靠上(14N/14N－DNA)，因此得到的DNA带的位置有三个，证明了DNA的半保留复制，B正确；将DNA变成单链后再进行离心，只能得到15N－DNA和14N－DNA两条带，与实验结果不同，C错误；大肠杆菌易培养、繁殖快，因此选择大肠杆菌作为实验材料，D错误。考向2

DNA复制过程中的有关计算[科学思维]3.(2021·浙江6月选考，14)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

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)。B4.(2026·河北邢台调研)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。5.(2026·江西南昌模拟)哺乳动物的线粒体DNA是双