【备考2026】高考生物一轮复习资源：第6单元 第26课时 DNA的结构、复制和基因的本质（课件）

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1.概述DNA分子是由4种脱氧核苷酸构成的，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链盘旋成双螺旋结构，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。
考点一　DNA分子的结构与基因的本质
DNA分子的结构与基因的本质
1.DNA双螺旋结构模型的构建(1)构建者：_____________。(2)构建过程
源于必修2 P51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
DNA双螺旋结构的热考点
4.DNA中碱基数量的计算规律
5.基因的本质基因通常是有____________________。有些病毒的遗传物质是RNA，对于这些病毒而言，基因就是_____________________。
有遗传效应的RNA片段
6.基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系
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，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)某同学欲制作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，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)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(2022·河北·8D)(　　)
(6)某病毒具有蛋白质外壳，其遗传物质的碱基含量如下所示：A占比31.2%，C占比20.8%，G占比28.0%，U占比20.0%，则该病毒复制合成的互补链中G＋C含量为51.2%(2024·河北·5A)(　　)
提示　根据碱基互补配对原则可知，该病毒复制合成的互补链中G＋C含量与原RNA含量一致，为48.8%。
考向一　DNA的结构分析1.(2021·广东，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.①④
2.(2022·广东，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
3.(2021·北京，4)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＋G)/(T＋C)＝1D.RNA中U约占32%
1.DNA半保留复制的实验证据(假说—演绎法)
2.DNA的复制(1)概念、时间、场所
(2)过程(特点：_____________；半保留复制)(3)结果：一个DNA分子形成了两个________的DNA分子。
3.“图解法”分析DNA复制的相关计算(1)将DNA被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养液中繁殖n代，则：
①子代DNA共____个
含15N的DNA分子：__个只含15N的DNA分子：__个含14N的DNA分子：____个只含14N的DNA分子：_______个
②脱氧核苷酸链共______条
含15N的脱氧核苷酸链：____条含14N的脱氧核苷酸链：_________条
(2)DNA分子复制过程中消耗的脱氧核苷酸数①若亲代的DNA分子中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________。
(1)DNA分子复制时，子链的合成过程不需要引物参与(2021·辽宁，4B)(　　)
提示　子链的合成过程需要引物。
(2)DNA聚合酶的作用是打开DNA双链(2021·辽宁，4D)(　　)
提示　解旋酶的作用是打开DNA双链。
(3)DNA半保留复制是以DNA双螺旋结构模型为理论基础(　　)
DNA复制的拓展1.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互补配对的短链RNA，PCR中的引物是DNA)。
2.半不连续复制(1)据图可知，连续复制链(前导链)延伸方向与解旋方向_____，不连续复制链(后随链)延伸方向与解旋方向_____。
(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_________酶将其连成一条完整的DNA子链。
(3)切除引物后，子链会比母链短一截(如图中连续复制链)，这就是端粒DNA在每次细胞分裂后缩短的原因，可由端粒酶延长。
3.双向复制：绝大多数DNA采取双向复制，少数DNA单向复制
4.真核生物染色体DNA的复制特点
5.几种环状DNA的复制：θ复制、D环复制、滚环复制。(1) θ复制：如大肠杆菌DNA复制，特点是____起点____向复制。
(2)D环复制：如线粒体或叶绿体DNA复制，特点是两条链复制_______ (填“同步”或“不同步”)。
(3)滚环复制：如某些噬菌体单链DNA、环状质粒的复制。
考向二　DNA复制过程4.(2024·鄂州联考)如图为环状DNA分子的复制方式，被称为滚环复制，其过程是先打开其中一条单链a的一个磷酸二酯键，游离出一个3′－OH和一个5′－磷酸基团末端，随后，在DNA聚合酶催化下，以b链为模板，从a链的3′－OH末端加入与b链互补的脱氧核苷酸，使链不断延长，新
合成的子链随b链的滚动而延伸。与此同时，以伸展的a链为模板，合成新的子链，最后合成两个子代双链分子。下列说法正确的是
A.DNA甲需要DNA水解酶断裂磷酸二酯键打开缺口B.滚环复制中，b链滚动方向为逆时针C.每条子链的合成都需要合成引物D.DNA乙和DNA丙中新合成链的碱基序列相同
5.(2023·山东，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
6.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
1.下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是A.威尔金斯和富兰克林根据DNA衍射图谱的数据，推算出DNA呈螺旋结构B.查哥夫发现腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量，鸟嘌呤的量等于胞嘧啶的量C.沃森和克里克最先提出了DNA的双螺旋结构模型并最终确定双链DNA 分子中，磷酸和五碳糖交替连接排列在外侧，构成DNA的基本骨架D.DNA分子中磷酸基团总数与四种碱基的总和相等E.DNA分子一条链上的(A＋T)/(G＋C)越大，热稳定性越强F.DNA 一条链上相邻的碱基以氢键连接G.DNA分子是由两条核糖核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋结构的
H.不同双链DNA分子中(A＋G)与(T＋C)的比值相同I.某DNA分子中胞嘧啶占25%，则每条单链上的胞嘧啶占25～50%J.在DNA分子中，A＋T占碱基总数的M%，那么每条链中的A＋T占该链 碱基总数的M%K.若某环状DNA片段含有2 000个碱基，则该DNA同时含有2个游离的磷 酸基团L.DNA 分子中特有双螺旋结构代表了遗传信息M.DNA 分子具有多样性的主要原因是碱基配对方式的不同
2.下列关于DNA复制的叙述，正确的是A.细胞中DNA复制开始时，DNA双螺旋的解开需要解旋酶的参与，子链 延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3′端B.DNA复制时将两条链完全解旋后作为模板合成子链C.两条子链合成过程所需引物的数量不同但两条子链的延伸方向与复制 叉的推进方向相同D.DNA复制时可形成多个复制泡，有利于提高复制效率E.在细胞分裂前的分裂间期，可发生DNA的复制，DNA复制均在细胞核中F.脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链
G.DNA的复制有精确的模板，通常严格遵守碱基互补配对原则H.DNA的复制过程中可能会发生差错，这种差错一定能改变生物的性状I.含有m个腺嘌呤的DNA分子，第n次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸数为 m×(2n－1)个
(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
一、选择题1.(2025·长沙一中模拟)下列关于遗传科学史的叙述，正确的是A.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中，对自变量的控制遵循了“加法 原理”B.赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验中，用玻璃棒搅拌以促进噬菌 体外壳与细菌充分接触C.沃森和克里克运用概念模型构建法和X射线衍射技术提出DNA双螺旋 结构模型D.梅塞尔森和斯塔尔探究DNA的复制方式，运用了假说—演绎法、同位 素标记技术
2.(2024·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.在构建的不同长度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
3.(2024·武汉期末)科学家发现了单链DNA的一种四螺旋结构，一般存在于人体快速分裂的活细胞(如癌细胞)中。形成该结构的DNA单链中富含G，每4个G之间通过氢键等形成一个正方形的“G－4平面”，继而形成立体的“G－四联体螺旋结构”(如图)。下列叙述正确的是A.每个“G－四联体螺旋结构”中含有两个 游离的磷酸基团B.该结构中富含G－C碱基对C.该结构中(A＋G)/(T＋C)的值与双链DNA中不一定相等D.该“G－四联体螺旋结构”可以抑制癌细胞的分裂
4.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%
5.DNA的复制方式有三种假说：全保留复制、半保留复制、分散复制(子代DNA的每条链都由亲本链的片段与新合成的片段随机拼接而成)。某科研小组同学以细菌为材料，进行了如下两组实验探究DNA的复制方式。下列叙述错误的是实验一：将14N细菌置于15N培养基中培养一代并离心。实验二：将15N细菌置于14N培养基中连续培养两代并离心。A.若实验一离心结果为重带和轻带，则DNA的复制方式为全保留复制B.若实验一离心结果为中带，可确定DNA的复制方式是半保留复制C.若实验二离心结果为中带和轻带，则DNA的复制方式不是全保留复制D.若实验二改为连续培养三代并离心，结果只出现一个条带，则可能为分散复制
6.(2025·揭阳检测)条锈菌病毒PsV5是我国新发现的一种单链RNA 病毒，该病毒寄生在小麦条锈菌(专性寄生真菌)中。对PsV5 的研究为更好地认识和防治小麦条锈病提供了新思路。下列相关叙述正确的是A.条锈菌病毒PsV5 和小麦条锈菌的遗传物质元素组成相同B.条锈菌病毒PsV5 的基因通常是具有遗传效应的DNA 片段C.感染PsV5 病毒的小麦条锈菌会将病毒 RNA 遗传给子代D.PsV5 病毒和小麦条锈菌都营寄生生活，都没有独立代谢能力
7.(2024·潜江模拟)被15N标记的某DNA分子含有100个碱基对，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子以含14N标记的脱氧核苷酸为原料连续复制4次。下列有关判断正确的是A.含有15N的DNA分子占1/16B.复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸640个C.DNA分子中每个五碳糖上连接一个磷酸和一个含氮碱基D.复制结果共产生16个DNA分子
8.图1为真核细胞核DNA复制的电镜照片，其中泡状结构为复制泡。图2为DNA复制时，形成的复制泡的示意图，图中箭头表示子链延伸方向。下列说法错误的是A.图1过程发生在细胞分裂前的分 裂间期，以脱氧核苷酸为原料B.图1中复制泡大小不一，可能是因为多个复制起点并非同时启动C.图2中a端和b端分别是模板链的3′端和5′端D.DNA复制需要解旋酶、DNA聚合酶等
9.(2024·十堰模拟)DNA复制时，一条新子链可以进行连续复制，而另一条链只能先合成新链片段即冈崎片段(如图所示)。DNA聚合酶不能直接
起始DNA新链或冈崎片段的合成，需先借助引物酶以DNA为模板合成RNA引物，DNA聚合酶再在引物的末端上聚合脱氧核苷酸。当DNA整条单链合成完毕或冈崎片段相连后，DNA聚合酶再把RNA引物水解掉，换上相应的DNA片段。下列说法错误的是
A.引物酶属于RNA聚合酶B.DNA复制时，一条新子链按5′→3′ 方向进行，而另一条链复制方向相反， 按3′→5′方向进行C.DNA聚合酶既能催化磷酸二酯键形成 也能催化磷酸二酯键断裂D.对DNA进行标记时，标记物应在胸腺 嘧啶上
10.(2024·泉州质检)真核生物染色体末端的端粒是由非转录的短的重复片段(5′－GGGTTA－3′)及一些结合蛋白组成的。端粒DNA序列随细胞分裂次数增加而缩短，当短到一定程度时，端粒内侧的正常基因会受到损伤。端粒酶对端粒DNA序列的修复机制如图，下列相关叙述错误的是
A.过程②属于逆转录B.过程③需要DNA聚合酶的催化C.端粒酶RNA中与DNA重复片段互补 配对的序列是5′－CCCAAU－3′D.与胰岛B细胞相比，肿瘤细胞中端 粒酶的活性高
11.(2024·重庆八中检测)为了研究半保留复制的具体过程，以T4噬菌体和大肠杆菌为实验对象进行了实验探究：20 ℃条件下，用T4噬菌体侵染大肠杆菌，进入T4噬菌体DNA活跃复制期时，在培养基中添加含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸继续培养。然后在5 s、10 s、30 s、60 s时阻断DNA复制，分离出DNA并通过加热使DNA全部解旋为单链，再进行离心，检测离心管不同位置的放射性强度，结果如图所示(DNA片段越短，与离心管顶部距离越近)。关于该实验，下列说法错误的是A.T4噬菌体以培养基中3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸为原料 合成DNAB.如果抑制DNA连接酶的活性，则会检测到靠近离心管顶部 位置放射性增强C.为了节省实验时间，DNA可不变性处理成单链直接离心D.据图可知，30 s内大量合成短片段DNA并在30 s时出现短片段合成长片段
12.M13噬菌体是一种寄生于大肠杆菌的丝状噬菌体，其DNA为含有6 407个核苷酸的单链环状DNA。M13噬菌体增殖的部分过程如图所示，其中SSB是单链DNA结合蛋白。下列相关叙述正确的是A.M13噬菌体的遗传物质复制过程中不 需要先合成引物来引导子链延伸B.SSB的作用是防止解开的两条单链重 新形成双链，利于DNA复制C.过程⑥得到的单链环状DNA是过程②～⑤中新合成的DNAD.过程②～⑥需要断裂2个磷酸二酯键，合成6 407个磷酸二酯键
13.(2025·长沙一中调研)线粒体DNA(mtDNA)上有A、B两个复制起始区，当mtDNA复制时，A区首先被启动，以L链为模板合成H′链。当H′链合成了约2/3时，B区启动，以H链为模板合成L′链，最终合成两个环状双螺旋DNA分子，该过程如图所示。下列有关叙述错误的是A.mtDNA含有2个游离的磷酸基团， 能指导合成有氧呼吸酶B.mtDNA的复制方式是半保留复制， H′链和L′链的碱基能互补配对C.H链与L链的复制有时间差，当H′链全部合成时，L′链只合成了约1/3D.当一个复制周期完成时，由H链和L′链构成的子代DNA分子滞后形成
14.当细菌在慢生长(慢复制)时，其环状DNA从起点开始进行正常的双向复制。当进入快生长(快复制)时，细菌内DNA复制到一半以上时，在模板DNA和新合成的一半DNA这两段DNA的中间同时开始复制，与此同时，已经复制了一半以上的DNA继续完成复制过程。下列叙述错误的是A.细菌环状DNA分子中不含游离的磷酸基团B.营养充足时，大肠杆菌可利用快生长模式快速增殖C.细菌快生长时其拟核DNA上最多有4处正在发生解螺旋D.细菌慢生长、快生长过程都会形成蛋白质—DNA复合体
15.(2025·重庆市第一中学检测)部分双链DNA的一条链上碱基序列为ATCTAGCGAT(命名为 M), 由于 DNA 复制过程中出错，使得M变为了 ATCTCGCGAT(命名为N)，其他部分及其互补链均未发生变化。下列相关说法不正确的是A.复制前该DNA 片段含有的氢键数为24，以N为模板复制出的DNA 片段 热稳定性增强B.碱基改变之前，该DNA 片段复制3次，共需要消耗腺嘌呤42个C.出错后的DNA 片段经过n次复制， 突变位点为C—G 的DNA 占1/2D.以N为模板复制出的DNA 片段中C所占比例为30%，且该片段中嘧啶的 比例增加
二、非选择题16.(2024·新余期中)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
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)
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”)。
解旋的单链 DNA重新配对形成双链
(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______________________________________________________________________________________。
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