2026届高考生物一轮总复习必修2第6单元遗传的分子基础第2讲DNA分子的结构复制与基因的本质课件

这是一份2026届高考生物一轮总复习必修2第6单元遗传的分子基础第2讲DNA分子的结构复制与基因的本质课件，共60页。PPT课件主要包含了或2个，许多个，碱基对的排序，遗传效，脱氧核苷酸，DNA聚合酶，双螺旋结构等内容，欢迎下载使用。
第2讲　DNA分子的结构、复制与基因的本质
考点一　DNA的结构和基因的本质
必备知识 · 夯实基础
知|识|巩|固1．DNA分子的双螺旋结构
(1)DNA分子由___条脱氧核苷酸链组成，这两条链按____________的方式盘旋成双螺旋结构。(2)外侧：____________和______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，____________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______种。 (2)特异性：每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的_________ _________，代表了特定的遗传信息。(3)______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____________的排列顺序中，构成基因的碱基数______(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)沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。(　　)(2)DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基。 (　　)(3)某双链DNA分子中一条链上A∶T＝1∶2，则该DNA分子中A∶T＝2∶1。(　　)(4)人体内控制β—珠蛋白合成的基因由1 700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41 700种。(　　)
(5)DNA分子的碱基对总数与所含有的基因的碱基对总数相等。 (　　)答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
延|伸|探|究1．DNA分子是否都是由两条链构成的？提示：不是。大部分DNA以双螺旋结构存在，但一经热或碱处理就会变为单链状态。在某些种类的DNA病毒中存在单链环状或单链线状的DNA分子，如圆环病毒科、细小病毒科的病毒DNA。
2．分析DNA两条链反向平行的原因。提示：脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1′－C，与磷酸基团相连的碳叫作5′－C。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。DNA的两条单链走向相反，从双链的一端起始，一条单链是从5′－端到3′－端的，另一条单链则是从3′－端到5′－端的。
剖析难点 · 考点突破
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
考向一　结合DNA分子的结构及特点，考查结构与功能观 (2022·浙江卷)某同学欲制作DNA双螺旋结构模型，已准备了足够的相关材料，下列叙述正确的是(　　)A．在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基B．制作模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连C．制成的模型中，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和D．制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的内侧
答案：C解析：在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基，A错误；鸟嘌呤和胞嘧啶之间由3个氢键连接，B错误；DNA的两条链之间遵循碱基互补配对原则，即A＝T、C＝G，故在制作的模型中A＋C＝G＋T，C正确；DNA分子中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，D错误。
〔变式训练1〕　(2022·广东卷)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(如图所示)，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答案：C
解析：单链序列脱氧核苷酸数量相等和分子骨架同为脱氧核糖与磷酸都不是该线性DNA分子两端能够相连的原因，A、B错误；据图可知，单链序列的碱基能够互补配对，这是该线性DNA分子两端能够相连的主要原因，C正确；该线性DNA分子自连环化后两条单链方向相反，D错误。
考向二　考查DNA结构的相关计算 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＋G)/(T＋C)＝1D．RNA中U约占32%答案：D
解析：酵母菌为真核生物，细胞中含有DNA和RNA两种核酸；其中DNA分子为双链结构，A＝T、G＝C，RNA分子为单链结构。DNA分子为半保留复制，复制时遵循A—T、G—C的配对原则，则DNA复制后的A约占32%，A正确；酵母菌的DNA中碱基A约占32%，则A＝T＝32%，G＝C＝(1－2×32%)/2＝18%，B正确；DNA遵循碱基互补配对原则，A＝T、G＝C，则(A＋G)/(T＋C)＝1，C正确；由于RNA为单链结构，且RNA是以DNA的一条单链为模板进行转录而来，DNA的一条单链中碱基A不一定占32%，故RNA中U不一定占32%，D错误。
解答有关碱基计算题的“三步曲”
〔变式训练2〕　如图表示不同DNA分子中各种碱基的比例关系，下列说法正确的是(　　)A．若甲表示不同DNA分子一条单链中碱基G的比例变化，则乙可表示其互补链中C的比例变化B．若甲表示不同DNA分子一条单链中嘌呤碱基的比例，则乙可以表示其互补链中嘌呤碱基的比例C．若甲表示不同DNA分子一条单链中A＋T的比例，则乙可以表示其互补链中A＋T的比例D．若甲表示不同DNA分子一条单链中(A＋G)/(T＋C)，则乙可以表示其互补链中(A＋G)/(T＋C)
答案：B解析：DNA分子两条链中的G与C互补，二者含量相同，若甲表示不同DNA分子一条单链中碱基G的比例变化，则甲也可表示其互补链中C的比例变化，A错误；DNA分子单链中，嘌呤比例＋嘧啶比例＝1，若甲表示不同DNA分子一条单链中嘌呤碱基的比例，则乙可以表示其互补链中嘌呤碱基的比例，B正确；DNA分子中，一条链中的A＋T与另一条链中的T＋A相等，若甲表示不同DNA分子一条单链中A＋T的比例，则甲也可表示其互补链中A＋T的比例，C错误；非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，若甲表示不同DNA分子一条单链中(A＋G)/(T＋C)，则乙不可以表示其互补链中(A＋G)/(T＋C)，D错误。
考向三　基因的本质及基因与DNA、染色体的关系 (2025·广东广州模拟)下列有关基因、DNA、染色体的说法，错误的是(　　)A．碱基特定的排列顺序构成了每一个DNA分子的特异性B．随着细胞质基因的发现，基因与染色体的关系可概括为染色体是基因的主要载体C．分子大小相同、碱基含量相同的基因所携带的遗传信息一定相同D．一条染色体上含有1个或2个DNA分子
答案：C解析：分子大小相同、碱基含量相同的基因的碱基排列顺序可能不同，所携带的遗传信息可能不同，C错误。
〔变式训练3〕　基因通常是具有遗传效应的DNA片段，下列关于基因的说法，错误的是(　　)A．基因的遗传效应是指基因能直接或间接影响蛋白质的合成B．基因的碱基对排列顺序的多样性决定了基因的多样性C．基因位于染色体上，基因在染色体上呈线性排列D．DNA的转录过程是以基因为单位进行的，实质是基因的表达答案：C解析：基因绝大多数在染色体上，染色体是基因的主要载体，基因在染色体上呈线性排列，C错误。
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_______________。(2)实验证据①实验方法：______________________________。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。
同位素示踪技术和离心技术
③实验假设：______________________________。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。
DNA以半保留的方式复制
DNA的复制是以半保留方式进行的
(必修2 P56练习与应用)已知果蝇的基因组大小为1.8×108 bp(bp表示碱基对)，真核细胞中DNA复制的速率一般为50～100 bp/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_______________为模板合成_____________的过程。(2)时间：细胞有丝分裂的间期和减数分裂Ⅰ前的间期。(3)图解
(4)场所：真核生物在_________、_________和_________；原核生物在______和细胞质。(5)特点：_________________。(6)方式：_______________。(7)结果：形成__________________的DNA分子。
3．DNA分子精确复制的原因(1)DNA分子的_________结构提供精确的模板。(2)______________________保证复制准确进行。4．DNA分子复制的意义使____________从亲代传给子代，保持了遗传信息的_________。
思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)在DNA复制方式的探究实验中，若通过对第一代DNA解旋获得的DNA单链进行离心，其结果也可确定DNA复制的方式是全保留复制还是半保留复制。(　　)(2)DNA中氢键全部断裂后，以两条母链为模板各合成一条子链。 (　　)(3)生物体内的DNA常与蛋白质结合，以DNA—蛋白质复合物的形式存在。若复合物中的某蛋白质参与DNA复制，则该蛋白质一定是DNA聚合酶。(　　)
(4)蛙的红细胞和哺乳动物成熟的红细胞中都可以发生DNA复制过程。(　　)(5)DNA双链被32P标记后，复制n次，子代DNA中有标记的占1/2n。(　　)(6)一个含有m个腺嘌呤的DNA分子经过n次复制，共需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸2n－1×m个。(　　)答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×
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：
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。(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：
(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。
考向一　结合DNA复制的过程及实验证据，考查科学思维 (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。
〔变式训练1〕(多选)(2025·百师联盟高三联考)如图表示细胞中DNA复制的部分过程，图中虚线表示复制起点，该位置一般A、T含量较高。泡状结构叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分，下列分析正确的是(　　)
A．复制起点一般A、T含量较高，氢键数量较少，易解旋B．图中表示3′端的是b，判断的理由是子链只能由5′端向3′端延伸C．图示过程中需要DNA聚合酶的参与，该酶的作用是打开DNA双链D．图中过程具有多个DNA复制泡，可提高DNA复制的效率答案：ABD
解析：A与T之间有2个氢键，G与C之间有3个氢键，复制起点一般A、T含量较高，氢键数量较少，易解旋，A正确；DNA分子复制时，子链只能由5′端向3′端延伸，且模板链与子链反向平行，据图中箭头DNA子链延伸方向可知，表示3′端的是b，B正确；图示过程中需要DNA聚合酶的参与，该酶的作用是催化磷酸二酯键的形成，打开DNA双链需要解旋酶，C错误；图中过程具有多个DNA复制泡，多起点复制，可提高DNA复制的效率，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 (2025·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。
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。
〔变式训练2〕　(2024·广东东莞调研)一个15N标记的、含1 000个碱基对的DNA分子片段，其中一条链中T＋A占30%，若将该DNA分子放在14N的培养基中连续复制3次，相关叙述正确的是(　　)A．该DNA分子的另一条链中T＋A占70%B．该DNA分子中含有A的数目为400个C．该DNA分子第3次复制时需要消耗2 800个GD．经3次复制后，子代DNA分子中含14N的比例为7/8答案：C
解析：DNA分子片段的一条链中T＋A占此条链的30%，根据碱基互补配对原则，另一条链中T＋A占另一条链的30%，A错误；根据碱基互补配对原则，该DNA分子一条链中T＋A占30%，则整个DNA分子中T＋A占30%，所以DNA分子中A＝T＝1 000×2×30%÷2＝300(个)，则鸟嘌呤G＝1 000－300＝700(个)，第3次复制时需要消耗G＝22×700＝2 800(个)，B错误，C正确；经3次复制后，8个子代DNA中都含14N，故其比例为1，D错误。
素养提升 · 强化思维
|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，表明并非同时进行的。(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】　(2025·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(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：DNA的双螺旋结构：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。两条链上的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。DNA分子复制的特点：半保留复