第23讲　DNA的结构和复制

9/9第23讲DNA的结构和复制核心考点考题统计考情分析1.DNA的结构和基因的本质2024·浙江6月选考T92024·湖北卷T71.命题特点：试题以选择题为主，DNA复制是命题重点。2.备考重点：结合基因表达和DNA的结构考查DNA复制的过程；重视利用科技前沿或特殊现象为载体考查DNA复制2.DNA的复制过程及计算2025·北京卷T5 2025·湖北卷T142025·山东卷T5 2025·湖北卷T192024·河北卷T4 2024·黑吉辽卷T9考点一DNA的结构和基因的本质1.DNA结构模型构建的主要探索成果（连线）2.DNA双螺旋结构某DNA片段的结构如图所示。请判断下列叙述的正误：（1）DNA是由两条长链反向平行盘旋成的双螺旋结构。（）（2）核糖与磷酸交替连接，构成DNA的基本骨架。（）（3）①为胞嘧啶，碱基对之间通过④氢键相连。（）（4）该双链DNA片段中，含有2个游离的磷酸基团。（）（5）④的形成需要DNA聚合酶的催化。（）（6）②的形成只能发生在细胞核。（）（7）与RNA分子相比，DNA分子特有的碱基是U。（）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，称作5'端；另一端有一个羟基（—OH），称作3'端；DNA的两条单链走向相反。3.DNA的结构特点4.基因及其与DNA、染色体的关系（1）基因本质：基因通常是具有。有些病毒的遗传物质是RNA，对于这些病毒而言，基因就是。（2）基因与染色体、DNA、核苷酸的关系教材拾遗：〔必修2P51“探究·实践”〕DNA只有4种脱氧核苷酸，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。1.双链DNA中T占比越高，DNA热变性温度越高。（2024·浙江6月选考）（）2.沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。 （2022·广东卷）（）3.DNA每条链的5'端是羟基末端。 〔必修2P50“图3－8”〕（）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。 〔必修2P51“探究·实践”〕（）如图是DNA分子的结构示意图，其中①～④是DNA分子中的组成成分。（1）沃森和克里克通过构建物理模型法，利用X射线衍射技术，推算出DNA的空间结构是，其基本骨架是由构成。（2）组成该DNA分子的一个基本单位是（填图中序号）。该基本单位的中文名称是。（3）假如豌豆叶肉细胞的某一DNA分子中A含量占30％，则该分子一条链上G含量的最大值可占此链碱基总数的。若该DNA分子中，G与C之和占全部碱基的35.8％，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9％和17.1％，则它的互补链中T和C分别占该链碱基总数的比例是。1.明确DNA结构的两种关系和两种化学键2.DNA分子中的碱基数量的计算规律DNA的结构与特点1.（2025·河南新乡模拟）如图是某学生在“制作DNA双螺旋结构模型”活动中制作的一个模型，①②③④分别代表四种不同的碱基模型（①③代表嘌呤碱基，②④代表嘧啶碱基）。下列叙述正确的是（）A.该模型可代表一个双链脱氧核糖核酸分子B.该模型表明每个脱氧核糖都与一个磷酸相连C.①②③④位于DNA双螺旋结构的外侧D.若要将此链和其互补链连接，则需要10个连接物代表氢键2.（2025·河北秦皇岛模拟）生活中，手机的人脸识别解锁、购物时的刷脸支付等都运用了人脸识别技术，给我们的生活带来了极大的便利。下列说法错误的是（）A.DNA的多样性和特异性是人脸多样性和特异性的物质基础，决定人脸识别技术的可行性B.人体中相关基因的碱基排列顺序，决定了人脸特征的多样性C.面部特征都是相关基因通过控制酶的合成来实现的D.人脸识别技术是通过识别人面部多个性状实现的DNA分子中碱基数量相关计算3.（2025·河南郑州调研）从某生物组织中提取双链DNA进行分析，其四种碱基数的比例是鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）之和占全部碱基数的46％，又知DNA的一条链（H链）中含腺嘌呤（A）28％，与H链相对应的另一条链中腺嘌呤占该单链碱基数的比例为（）A.24％B.26％C.14％D.11％4.（2025·安徽合肥模拟）某双链（α链和β链）DNA分子中鸟嘌呤与胞嘧啶的数量之和占全部碱基总数的56％，α链中腺嘌呤占28％。下列关于该DNA分子的叙述，错误的是（）A.β链中腺嘌呤与胸腺嘧啶的数量之和占该链碱基总数的44％B.α链中（G＋C）/（A＋T）＝11/14，β链中（G＋C）/（A＋T）＝14/11C.α链中胸腺嘧啶所占的比例是16％，占双链DNA分子的8％D.（A＋T）/（G＋C）的值可体现不同生物DNA分子的特异性题后归纳：解答有关碱基计算题的“三步曲”考点二DNA的复制1.DNA半保留复制的实验证据2.DNA的复制（1）概念、时间、场所（2）过程（3）结果：一个DNA分子形成了两个的DNA分子。（4）特点：、。提醒：DNA复制的特点还包括双向复制、多起点复制、半不连续复制等。（5）DNA准确复制1.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。 〔必修2P54“思考·讨论”〕（）2.甲基是DNA半保留复制的原料之一。 （2024·黑吉辽卷）（）3.DNA复制时，脱氧核苷酸通过氢键连接成子链。（2024·河北卷）（）4.DNA分子复制时，子链的合成过程不需要引物参与。 （2021·辽宁卷）（）5.DNA聚合酶的作用是打开DNA双链。 （2021·辽宁卷）（）1.关于DNA分子复制机制，科学家用荧光染料给Rep（DNA解旋酶中作为引擎的那部分结构，驱动复制叉的移动）加上了绿色荧光蛋白从而获知被标记的分子相对于DNA分子的运动轨迹，结果如图所示，思考回答下列相关问题：（1）DNA分子的一条单链中，具有一个游离的磷酸基团的一端被称为（填“3'端”或“5'端”）。（2）Rep可以破坏DNA双链之间的氢键吗？并写出判断的依据。（3）据图推测DNA结合蛋白的作用是。2.图1为真核生物染色体上部分DNA分子复制过程示意图，图2为拟核或质粒复制过程示意图。据图回答下列问题。（1）在DNA复制过程中，DNA解旋酶的作用是。（2）图1生物的DNA复制方式的意义是。（3）将不含放射性的拟核放在含有3H胸腺嘧啶的培养基中培养，如果第一次复制时，图2中1、2处的放射性强度相同，证明DNA复制方式很可能是。（4）若图2中DNA在复制开始前的碱基总数是100个，其中T为20个，则复制一次需要游离的C个。1.真核生物与原核生物复制的类型2.“数学模型法”分析DNA复制的数量关系一个亲代DNA连续复制n次后，则：（1）子代DNA分子数：2n个①无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个。②含14N的DNA分子有2n个，只含14N的DNA分子有（2n－2）个。（2）子代DNA分子总链数：2n×2＝2n＋1条①无论复制多少次，含15N的链始终是2条。②含14N的链数是（2n＋1－2）条。（3）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，则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸数为m×（2n－1）个。②若进行第n次复制，则需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m×2n－1个。DNA复制的过程的分析1.（2022·海南高考11题）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2.（2025·河南郸城一高模拟）DNA复制时双螺旋会解开并形成复制叉。如图为DNA复制叉的结构示意图（仅图示部分结构，不完整），引物是一小段核糖核酸，后随链合成过程中，会形成冈崎片段，它们的合成是不连续的。结合所学知识分析，下列说法正确的是（）A.DNA聚合酶催化游离核苷酸与模板链之间按碱基互补配对形成氢键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.冈崎片段由引物酶催化合成，需要被连接起来以保持后随链的完整D.原核生物的DNA分子是环状的，复制过程中不会产生冈崎片段DNA复制的相关计算3.（2025·河南洛阳模拟）某DNA分子含2000个碱基对，其中C＋G所占的比例为40％，该DNA分子的两条链均含14N，现将其置于含15N的培养基中复制n代。下列叙述正确的是（）A.该DNA分子中（A＋T）/（C＋G）的值为1.2B.该DNA分子中一共含有1200个胸腺嘧啶C.若n为3，需消耗2800个鸟嘌呤脱氧核苷酸D.复制n代后子代DNA中含15N的有（2n－2）个4.（2025·安徽芜湖模拟）含50个碱基对的DNA分子片段的两条链分别为a链和b链，其中a链中（T＋A）/（G＋C）＝2/3；将该DNA分子片段用15N标记，然后在只含有14N的培养基中连续复制4次，则下列有关说法正确的是（）A.该DNA片段的b链中（G＋C）/（T＋A）的值为2/3B.该DNA片段中含有腺嘌呤脱氧核苷酸的数目为20个C.子代DNA中含14N的DNA分子的比例为7/8D.子代DNA中含15N的DNA单链的比例为1/32一、命题角度练角度一结合DNA的结构，考查生命观念及科学思维1.（2024·广西高考4题）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2.（2025·湖北高考14题）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角度二结合DNA的复制，考查科学思维和科学探究3.（2025·北京高考5题）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DNA4.（2025·广东高考