第六单元　第二十六课时　DNA的结构、复制和基因的本质-2027年高考生物一轮复习课件（含讲义及答案）

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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，5)
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)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，8)
考向一　DNA的结构分析1.(2021·山东，4)我国考古学家利用现代人的DNA序列设计并合成了一种类似磁铁的“引子”，成功将极其微量的古人类DNA从提取自土壤沉积物中的多种生物的DNA中识别并分离出来，用于研究人类起源及进化。下列叙述正确的是A.“引子”的彻底水解产物有两种B.设计“引子”的DNA序列信息只能来自核DNAC.设计“引子”前不需要知道古人类的DNA序列D.土壤沉积物中的古人类双链DNA可直接与“引子”结合从而被识别
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.(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%
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。(4)DNA准确复制
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
②脱氧核苷酸链共_____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________。
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.(2025·广东，7)Slexa测序是一种将PCR与荧光检测相结合的高通量测序技术。为了确保该PCR过程中，DNA聚合酶催化一个脱氧核苷酸单位完成聚合反应后，DNA链不继续延伸，应保护底物中脱氧核糖结构上的A.1′-碱基 B.2′-氢C.3′-羟基 D.5′-磷酸基团
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，下列叙述错误的是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
一、基础排查1.判断下列关于DNA分子结构的叙述(1)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(　　)
提示　沃森和克里克以威尔金斯和富兰克林提供的DNA衍射图谱推算出DNA分子呈螺旋结构。
(2)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(　　)
(3)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(　　)(4)DNA分子中磷酸基团总数与四种碱基的总和相等(　　)(5)DNA分子一条链上的(A＋T)/(G＋C)越大，热稳定性越强(　　)
提示　DNA中G＋C越多越稳定，因为G、C之间有三个氢键，所以(A＋T)/(G＋C)越小，热稳定性越强。
(6)DNA一条链上相邻的碱基以氢键连接(　　)
提示　DNA 一条链上相邻的碱基通过“—脱氧核糖—磷酸基团—脱氧核糖—”相连。
(7)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(　　)
提示　DNA分子是由两条脱氧核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋结构的。
(8)不同双链DNA分子中(A＋G)与(T＋C)的比值相同(　　)(9)某DNA分子中胞嘧啶占25%，则每条单链上的胞嘧啶占25～50% (　　)
提示　如果DNA分子中胞嘧啶占25%，胞嘧啶分布在两条DNA单链上，因此每条单链上胞嘧啶占0～50%。
(10)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%(　　)
(11)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(　　)
提示　环状DNA没有游离的磷酸基团。
(12)DNA分子中特有双螺旋结构代表了遗传信息(　　)
提示　DNA分子中碱基的排列顺序代表了遗传信息。
(13)DNA分子具有多样性的主要原因是碱基配对方式的不同(　　)
提示　DNA 分子具有多样性的原因是碱基的排列顺序千变万化。
2.判断下列关于DNA复制的叙述(1)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(　　)(2)DNA复制时将两条链完全解旋后作为模板合成子链(　　)
提示　DNA复制为边解旋边复制。
(3)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(　　)
提示　DNA复制时，其中一条链的复制是连续的，只需要一个引物，另一条链的复制是不连续的，形成多个子链DNA片段，所以需要多个引物，因此两条子链合成过程所需引物的数量不同，而复制叉的移动方向与其中一条子链延伸的方向相同。
(4)DNA复制时可形成多个复制泡，有利于提高复制效率(　　)(5)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(　　)
提示　DNA复制主要在细胞核内进行，对于真核生物来说，也可在线粒体和叶绿体中进行。
(6)脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链(　　)
提示　DNA酶的作用是促进DNA水解成脱氧核苷酸，促进单个脱氧核苷酸连接合成新的子链的酶是DNA聚合酶。
(7)DNA的复制有精确的模板，通常严格遵守碱基互补配对原则(　　)(8)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(　　)
提示　DNA的复制过程中可能会发生差错，导致基因突变，但不一定改变生物的性状。
(9)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(　　)
提示　第n次复制是针对n－1次来说的，其需要腺嘌呤脱氧核苷酸数为2n×m－2n－1×m＝m×2n－1(个)。
二、要语必背1.(必修2 P48)在对DNA 结构的探索中，于1953年摘取桂冠的是美国生物学家沃森和英国物理学家克里克，DNA双螺旋结构的揭示是划时代的伟大发现。2.(必修2 P48)DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这4种脱氧核苷酸分别含有 A、T、G、C 4种碱基。
3.(必修2 P50)DNA双螺旋结构的主要特点如下。(1)DNA 是由两条单链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。(2)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。(3)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对具有一定的规律：A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对；G(鸟嘌呤)一定与C(胞嘧啶)配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫作碱基互补配对原则。4.(必修2 P55)DNA的复制是以半保留的方式进行的。5.(必修2 P55)DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程：在真核生物中，这一过程是在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的。
6.(必修2 P56)DNA复制是一个边解旋边复制的过程，需要模板、原料、能量和酶等基本条件；DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。7.(必修2 P59)遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性；DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。8.(必修2 P59)DNA上分布着许多个基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段。9.(必修2 P59)有些病毒的遗传物质是RNA，如人类免疫缺陷病毒(艾滋病病毒)、流感病毒等；对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。
精练高频考点提升关键能力
(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.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.(2025·湖北八市联考)某生物兴趣小组准备制作一个由100个脱氧核苷酸构成的环状双链DNA结构模型，其中含胞嘧啶36个。该模型中所用材料的数量错误的是A.代表磷酸基团的硬纸片100个B.代表氢键的牙签136个C.代表脱氧核苷酸间连接键的订书钉98个D.代表腺嘌呤的塑料片14个
3.(2024·河北，5)某病毒具有蛋白质外壳，其遗传物质的碱基含量如表所示，下列叙述正确的是
A.该病毒复制合成的互补链中G＋C含量为51.2%B.病毒的遗传物质可能会引起宿主DNA变异C.病毒增殖需要的蛋白质在自身核糖体合成D.病毒基因的遗传符合分离定律
4.(2025·河南百师联盟联考)DNA折纸术借助DNA分子的独特性质与碱基互补配对规则，把一条长的DNA单链(脚手架链)特定区域折叠，并用短链(订书钉链)固定，形成预期结构，如图中的发夹结构。下列叙述错误的是A.图中发夹结构的形成过程涉及磷酸 二酯键的断裂与重新形成B.在发夹结构的双链互补区域中，a链 和b链的(G＋C)含量相等C.改变订书钉链的碱基序列，可能得到不同形状的DNA折纸结构D.高温可能破坏该发夹结构，因为高温会使碱基对之间的氢键断裂
5.(2025·北京，5)1958年，Meselsn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DNA
6.(2022·海南，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
7.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
8.(2021·辽宁，4)下列有关细胞内的DNA及其复制过程的叙述，正确的是A.子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3′端B.子链的合成过程不需要引物参与C.DNA每条链的5′端是羟基末端D.DNA聚合酶的作用是打开DNA双链
9.用一定方法可确定大肠杆菌DNA复制起点在基因图谱上的位置。在一个增长的群体中，几乎所有的DNA都在复制，离复制起点越近的基因出现频率越高，越远的基因出现频率越低。图1为大肠杆菌基因图谱，图2为部分基因出现的频率。下列叙述正确的是A.大肠杆菌DNA的复制起点位于ilv基因附近B.大肠杆菌DNA有多个复制起点C.大肠杆菌DNA复制的方向为顺时针D.DNA双链解旋后，DNA聚合酶结合在复制起点上，子 链开始延伸
10.许多抗肿瘤药物通过干扰DNA的合成及其功能抑制肿瘤细胞增殖，例如羟基脲能阻止脱氧核苷酸的合成、放线菌素D能抑制DNA的模板功能、阿糖胞苷能抑制DNA聚合酶的活性。下列叙述错误的是A.羟基脲处理后，肿瘤细胞中 DNA 复制和转录过程都出现原料匮乏B.放线菌素 D处理后，肿瘤细胞中DNA 复制和转录过程都受到抑制C.阿糖胞苷处理后，肿瘤细胞DNA 复制过程中，子链无法正常延伸D.将药物精准导入肿瘤细胞的技术可以减弱它们对正常细胞的副作用
11.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。下列叙述错误的是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
12.(2025·巴中二模)某双链DNA分子含有3 000个碱基对，其中一条链上A＋T的比例为40%。将该DNA分子放在含32P的培养基中连续复制3次，下列叙述错误的是A.该DNA分子中A＋T的比例为40%，则G＋C的比例为60%，其中G的数量为 1 800个B.复制3次后，含有32P的DNA分子占全部DNA分子的7/8，含有31P的DNA分子 占全部DNA分子的1/8C.复制过程中，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为原DNA分子中A数量的 7倍，即8 400个D.该DNA分子的另一条链上A＋T的比例也为40%，两条链中A＋T的比例相等， 是因为碱基互补配对原则
13.(2025·四川眉山中学模拟)真核生物线粒体基质内的DNA是双链闭合环状分子，外环为H链，内环为L链。其复制的大体过程为：先以L链为模板，合成一段RNA引物，然后在DNA聚合酶的作用下合成新的H链片段；当H链合成2/3时，新的L链以类似于新的H链的合成方式开始合成，示意图如下。下列关于线粒体DNA的叙述，错误的是A.DNA内外环的复制是不同步的，但子链都是 从5′端向3′端延伸B.线粒体DNA分子不复制时双链平行，所以并非双螺旋结构C.DNA复制时可能还需要RNA聚合酶和DNA连接酶D.该DNA分子连续复制2次共需要6个RNA引物
14.(2025·安徽部分学校调研)科学家设计了脉冲标记—追踪实验研究DNA复制的动态过程。在脉冲标记实验中，利用T4噬菌体侵染大肠杆菌，并分别进行不同时间的脉冲标记(dT指脱氧胸
腺嘧啶)，分离提取DNA后进行检测，结果表明新合成的DNA片段大小均为1 000～2 000个核苷酸。在脉冲追踪实验中，研究了这些小片段在复制过程中的发展，发现带标记的DNA不再是短片段，而是更大的片段，实验如图。
C.脉冲标记的目的是用放射性3H标记在特定时段内合成的DNAD.脉冲追踪后更大的片段是游离的脱氧核苷酸继续连接形成的
下列叙述正确的是A.该实验目的是证明T4噬菌体的DNA 半保留复制B.超离心是为了将相对分子质量不同 的DNA与蛋白质分离
二、非选择题15.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_______。
和DNA聚合酶(DNA 聚合酶Ⅰ、DNA聚合酶Ⅲ)
解旋酶、DNA 连接酶
(DNA聚合酶Ⅰ、DNA 聚合酶Ⅲ)
DNA连接酶和DNA 聚合酶
(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”)。
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_______________________________________________________________________________________。
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