第2讲DNA的结构、复制及基因的本质

第2讲DNA的结构、复制及基因的本质考点定标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。考情解码1.DNA的结构与特点2025·四川卷·T7;2025·湖北卷·T14;2024·浙江6月卷·T9；2023·河北卷·T6;2023·海南卷·T132.DNA的复制过程及计算2025·北京卷·T5;2024·河北卷·T4;2024·黑吉辽卷·T9；2023·辽宁卷·T18;2023·浙江6月卷·T16;2023·山东卷·T53.基因的结构及功能2024·北京卷·T6;2023·重庆卷·T5考点一DNA的结构与基因的本质 1.任务驱动·问题引领夯双基任务一教考衔接——真题重组引领，整合建构落实教材双基一、真题重组判断类（1）（河北卷·8D）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。（）（2）（广东卷，5D）沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。（）（3）（浙江6月卷，13A）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）（浙江6月卷，13B）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）（辽宁卷，4C）DNA每条链的5′端是羟基末端。（）（6）（浙江4月卷，6改编）与RNA分子相比，DNA分子特有的碱基是U。（）二、必备整合——教材双基梳理网络化1．DNA双螺旋结构模型的构建（1）构建者：沃森和克里克。（2）构建过程2．DNA的结构[巧学助记]利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子结构3．DNA的结构特点性若DNA含有n个碱基对，则其可能有4n种碱基排列顺序性每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序稳定性两条主链上磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基配对方式不变等4.DNA结构的两种关系和两种维系DNA结构的关键作用师说解惑DNA的结构易错提醒DNA分子结构中两个认识误区误区一：误认为DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数时一定为双链。DNA分子一般为“双螺旋结构”，但也有些DNA分子呈“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相等。误区二：误认为DNA分子中碱基对之间氢键的形成与断裂条件相同。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。5．DNA碱基互补配对原则的有关计算师说解惑“三步法”解决DNA分子中有关碱基比例的计算6．基因的本质基因通常是。有些病毒的遗传物质是RNA，对于这些病毒而言，基因就是。7．基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系师说解惑1．基因通常是有遗传效应的DNA片段2．真、原核细胞基因的结构任务二教材深挖——课标概念引领，挖掘拓展深化课标重要概念一、教材隐性知识，边角知识显性化1．（必修2P50图3-8）DNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是4种，磷酸、、4种含氮碱基。2．（必修2P51“探究·实践”讨论T1）DNA能够储存足够量的遗传信息的原因是构成DNA的4种的数目成千上万，的排列顺序千差万别。3．（必修2P50图3-8）DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称作，另一端有一个羟基（—OH），称作，两条单链走向，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。4．（必修2P57“问题探讨”）转基因鲤鱼生长速率更快的原因：外源生长激素基因整合到转基因鲤鱼的DNA中，并发挥了促进合成的功能，而生长激素可使鲤鱼的生长速率加快。5．（必修2P59“拓展应用”T2延伸）人脸识别技术具有可行性的原因是，而这些都是由基因决定的，这说明了基因的特异性。二、教材知识深化拓展，创设情境提素能（必修2P51“探究·实践”拓展应用）某同学用卡片构建DNA平面结构模型，提供的卡片类型和数量如表所示，以下说法正确的是（）卡片类型脱氧核糖磷酸碱基ATGC卡片数量10102332A.最多构建4种脱氧核苷酸，5个脱氧核苷酸对B.构成的双链DNA片段最多有10个氢键C.DNA中每个脱氧核糖均与1分子磷酸相连D.可构建44种不同碱基序列的DNA2.过程评价·考向题组练经典考向1结合DNA分子的结构及特点，考查科学思维1．（2024·浙江6月卷，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%2．（广东卷，12）λ噬菌体的线性双链DNA两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌后其DNA会自连环化（如图），该线性分子两端能够相连的主要原因是（）A.单链序列脱氧核苷酸数量相等B.分子骨架同为脱氧核糖与磷酸C.单链序列的碱基能够互补配对D.自连环化后两条单链方向相同考向2结合DNA分子中碱基数量相关计算，考查科学思维3.（北京卷，4）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+GT+C＝D.RNA中U约占32%考向3结合基因的本质考查生命观念4．（2023·河北卷，6）关于基因、DNA、染色体和染色体组的叙述，正确的是（）A.等位基因均成对排布在同源染色体上B.双螺旋DNA中互补配对的碱基所对应的核苷酸方向相反C.染色体的组蛋白被修饰造成的结构变化不影响基因表达D.一个物种的染色体组数与其等位基因数一定相同考点二DNA的复制及相关计算 1.任务驱动·问题引领夯双基任务一教考衔接——真题重组引领，整合建构落实教材双基一、真题重组判断类（1）（2024·黑吉辽卷，9B）甲基是DNA半保留复制的原料之一。（）（2）（2024·河北卷，4A）DNA复制时，脱氧核苷酸通过氢键连接成子链。（）（3）（辽宁卷，4B）DNA分子复制时，子链的合成过程不需要引物参与。（）（4）（辽宁卷，4D）DNA聚合酶的作用是打开DNA双链。（）（5）（浙江1月卷，21B）烟草花叶病毒的RNA可通过复制将遗传密码传递给子代。（）（6）（浙江1月卷，21C）果蝇体细胞中核DNA分子通过转录将遗传信息传递给子代。（）________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________二、必备整合——教材双基梳理网络化1．DNA半保留复制的实验证据（假说—演绎法）师说解惑DNA复制实验探究相关示意图2．DNA的复制师说解惑明确DNA“复制”“剪切”与“水解”中的四种酶DNA复制过程（1）DNA聚合酶：需借助母链模板，依据碱基互补配对原则，将单个脱氧核苷酸连接到已有的链上。（2）DNA连接酶：将多个复制起点所复制出的“DNA片段”“缝合”起来形成磷酸二酯键，即连接“片段”。（3）限制性内切核酸酶：用于切割DNA双链中主链上的“3′，5′－磷酸二酯键”。（4）DNA酶：用于将DNA分子水解为脱氧核苷酸。3．DNA复制类型4．DNA准确复制5．“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的培养液中复制n次，则：①②（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。师说解惑有关DNA复制和计算的3点“注意”（1）注意“DNAn次复制”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。（2）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”，“含”还是“只含”。（3）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。任务二教材深挖——课标概念引领，挖掘拓展深化课标重要概念一、教材隐性知识，边角知识显性化1．（必修2P53“问题探讨”T1改编）碱基互补配对原则与DNA复制机制的关系：碱基互补配对原则是指两条链的碱基之间有准确的一一对应关系，暗示DNA的复制可能需要先，然后通过碱基互补配对合成互补链。2．（必修2P55图3-10）在DNA复制过程中，两条子链延伸的方向相反的原因是。3．（必修2P56“拓展应用”T2延伸）果蝇DNA形成多个复制泡的原因：说明果蝇的DNA有多个，可同时从不同起点开始DNA的复制，由此加快，为细胞分裂做好物质准备。4．（必修2P62“非选择题”T1探究思考）DNA分子杂交技术可以用来比较不同种生物DNA分子的差异。当两种生物的DNA分子的单链形成杂合双链区的部位越多，说明这两种生物的亲缘关系越近，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。二、教材知识深化拓展，创设情境提素能（必修2P56“拓展应用”T2变式训练）大多数真核生物的DNA在复制时会出现多个复制泡，每个复制泡的两端有2个复制叉，复制叉的延伸方向如图所示。已知复制时DNA聚合酶只能沿模板链的3′→5′方向移动，下列说法错误的是（）A.图中DNA的复制为双向半保留复制B.多起点复制加快了DNA的复制速度C.复制泡3的DNA复制早于复制泡1D.子链的延伸方向与复制叉的推进方向相同2.过程评价·考向题组练经典考向1结合DNA复制的过程分析，考查科学思维1．（海南卷，11）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（图甲）。对此假说，科学家以大肠杆菌为实验材料，进行了如下实验（图乙）：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2．（2023·山东卷，5）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′端指向解旋方向考向2结合DNA复制过程中的有关计算，考查科学思维3.将一个不含有放射性同位素标记的大肠杆菌（其拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶）放在含有32P-胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中，培养一段时间后，检测到如图所示的Ⅰ、Ⅱ两种类型的拟核DNA（虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链）。下列实验结果的分析，错误的是（）A.该拟核DNA分子中每个脱氧核糖都与2分子磷酸基团相连B.第二次复制产生的子代拟核DNA分子中Ⅰ、Ⅱ两种类型的比例为1∶3C.复制n次需要胞嘧啶的数目是（2n－1）(D.拟核DNA分子经复制后分配到两个细胞时，其上的基因的遗传不遵循基因的分离定律课堂评价过教材过真题实战演练一、过教材——判断正误并找到课本原话1．（必修2P50图3－8）DNA中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基。（）2．（必修2P50图3－8）DNA一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连。（）3．（必修2P54“思考·讨论”）将已被15N标记了DNA的大肠杆菌在含14N的培养基中培养繁殖一代，若子代大肠杆菌的DNA分子中既含有14N，又含有15N，则可说明DNA的复制为半保留复制。（）4．（必修2P55图3－10）DNA复制时，解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用。（）5．（必修2P55图3－10）DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的DNA中两条链均是新合成的。（）6．（必修2P55图3－10）单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链。（）7．（必修2P59正文）分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同。（）8．（必修2P59正文）真核细胞基因中核糖核苷酸的排列顺序代表遗传信息。（）二、过真题——真题真做测达标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DNA2．