2023版高考生物一轮总复习第3章第2、3、4节DNA的结构DNA的复制及基因通常是有遗传效应的DNA片段课件

这是一份2023版高考生物一轮总复习第3章第2、3、4节DNA的结构DNA的复制及基因通常是有遗传效应的DNA片段课件，共58页。PPT课件主要包含了沃森和克里克，基本骨架，脱氧核糖，碱基对，多样性，特异性，稳定性，1方式推测，半保留复制，同位素标记技术等内容，欢迎下载使用。
考点一 DNA 分子的结构及相关计算
1.DNA 双螺旋结构模型构建者：______________。
2.DNA 分子的结构
注：一个双链 DNA 分子具有 2 个游离的磷酸基团，
而环状 DNA 不存在。
3.DNA 的双螺旋结构内容
(1)DNA 由两条脱氧核苷酸链组成，这两条链按____________方式盘旋成双螺旋结构。(2)外侧：__________和__________交替连接构成主链
(3)内侧：两条链上碱基通过氢键连接成________。碱基互补配对遵循以下原则：A==T(两个氢键)、G≡C(三个氢键)。G≡C 对越多，DNA 分子越稳定。此外，氢键的形成不需要酶，而断裂需要解旋酶或加热处理。
(1)DNA 初步水解产物是 4 种脱氧核苷酸，彻底水解
产物是磷酸、脱氧核糖和 4 种含氮碱基。
(2)相邻的碱基在 DNA 分子的一条单链中通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接，在 DNA 的双链之间通过“氢键”相连接。
(3)除 DNA 末端的两个脱氧核糖外，其余每个脱氧核
糖都连接着 2 个磷酸。
4.DNA 分子的结构解读
图 1(1)由图 1 可解读以下信息：
(2)图 2 是图 1 的简化形式，其中①是磷酸二酯键，②是氢键。解旋酶作用于②部位，限制性内切核酸酶和 DNA连接酶作用于①部位。
(3)DNA 分子的结构特性。①DNA 分子具有________：若一段 DNA 分子由 n 个碱基对组成，每一位置都有 A、T、C、G 四种可能性，则
共有 4n 种碱基排列顺序。
②DNA 分子具有________：每个 DNA 分子都有其特
定的碱基排列顺序，蕴藏着特定的遗传信息。
DNA 分子结构的“五、四、三、二、一”
5.双链 DNA 分子中碱基的计算规律(1)互补的两种碱基数量相等，即 A＝T，C＝G。(2) 任意两个不互补的碱基数量之和占碱基总数 的50%，即嘌呤之和＝嘧啶之和＝总碱基数×50%，A＋G＝
(3)在双链 DNA 分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个 DNA 分子中都相等。设在双链 DNA 分子中的一条链上 A1＋T1＝n%，因为A1＝T2，A2＝T1，则在另一条链上 A2＋T2＝n%。所以在整
考点二 DNA 分子的复制及基因的概念1.DNA 分子的复制方式
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)DNA 半保留复制的实验证据。
①实验方法：假说—演绎法。
②实验技术：_________________。
a.用含________的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，这时，大肠杆菌的 DNA 几乎都是________标记的。b.将大肠杆菌转移到含有____________的普通培养液中。c.在不同时刻收集大肠杆菌并提取 DNA。d.将提取的 DNA 进行离心，记录离心后试管中 DNA的位置。
a.亲代取出，提取 DNA→离心→____________。b.繁殖一代后取出，提取 DNA→离心→____________。c.繁殖两代后取出，提取 DNA→离心→____________
__________。
2.DNA 分子的复制过程(1)图解。
(3)特点：边__________边复制，半保留复制。
3.与 DNA 复制相关的计算
(1)将含有 15N 的 DNA 分子放在含有 14N 的培养基中连
(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 次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为
4.基因与 DNA 的关系
基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系
注：基因可以是一段 DNA，但一段 DNA 不一定是基
【基础测评】1.易错诊断(1)无丝分裂和原核细胞的分裂过程中也存在 DNA 复
(2)DNA 复制时，双螺旋结构全部解旋后开始进行复
(3)真核细胞基因中核糖核苷酸的排列顺序代表遗传
(4)基因只位于染色体上，所以染色体是基因的载体。
)(5)DNA 分子复制过程中的解旋在细胞核中进行，复
答案：(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)×
2.下列关于 DNA 分子结构的叙述，正确的是(
A.DNA 分子是以 4 种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构B.DNA 分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基C.DNA 分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对D.DNA 两条链的 3′—端各具有 1 个游离的磷酸基团，且一条链的脱氧核苷酸的磷酸与另一个脱氧核苷酸的 3′—C 连接答案：C
3.从某生物组织中提取 DNA 进行分析，其中鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的 46%，又知该 DNA 分子的一条链(H 链)所含的碱基中 28%是腺嘌呤，24%是胞嘧啶，则与 H 链相对应的另一条链中，腺嘌呤、胞嘧啶分别占该链
B.24%、28%D.11%、14%
全部碱基数的(A.26%、22%C.14%、11%答案：A
4.如图为真核细胞 DNA 复制过程的模式图，据图分
析，下列相关叙述不正确的是(
A.由图示得知，DNA 复制的方式是半保留复制B.解旋酶能使双链 DNA 解开，且需要消耗 ATPC.从图中可以看出合成两条子链的方向都是 5′到 3′D.DNA 聚合酶的作用位点为两条脱氧核苷酸链之间
5.若两条链都含 32P 的 DNA 分子的相对分子质量是M，两条链都不含 32P 的 DNA 分子的相对分子质量为 N。现将含 32P 的 DNA 的细菌放在不含 32P 的培养基上让其分
裂 a 次，则子代细菌的 DNA 的平均相对分子质量是(
6.下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，
A.在 DNA 结构中，与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸基团和一个碱基B.基因一般是具有遗传效应的 DNA 片段，一个 DNA分子上可含有成百上千个基因C.一个基因含有许多个脱氧核苷酸，基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的D.染色体是 DNA 的主要载体，一条染色体上含有 1个或 2 个 DNA 分子答案：A
考向 1 DNA 分子的结构[典例 1](2021 年广东高考)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
解析： ①赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染大肠杆菌的实验，证明了 DNA 是遗传物质，与构建DNA 双螺旋结构模型无关，①错误；②沃森和克里克根据富兰克林等拍摄的DNA 分子X 射线衍射图谱，推算出DNA 分子呈螺旋结构，②正确；③查哥夫发现的 DNA 中嘌呤含量与嘧啶含量相等，沃森和克里克据此推出碱基的配对方式，③正确； ④沃森和克里克提出的 DNA 半保留复制机制，是在 DNA 双螺旋结构模型之后提出的，④错误。
【考向集训】1.(2020 年浙江 7 月选考)某 DNA 片段的结构如图所
示。下列叙述正确的是(A.①表示胞嘧啶C.③表示葡萄糖
B.②表示腺嘌呤D.④表示氢键
解析： ①与A 配对，所以①为胸腺嘧啶，A 错误。②与 G 配对，所以②为胞嘧啶，B 错误。③表示脱氧核糖，C 错误。④表示氢键，D 正确。
2.(2021 年辽宁大连期末)如图为某链状 DNA 分子部分
结构示意图，以下叙述正确的是(
A.④是一个鸟嘌呤脱氧核苷酸B.DNA 聚合酶可催化⑥或⑦形成C.解旋酶可断开⑤，因此 DNA 的稳定性与⑤无关D.A 链和 B 链的方向相反，该 DNA 分子共具有 2 个游离的磷酸基团
解析： ①是胸腺嘧啶脱氧核苷酸中的磷酸，①②③不是一个鸟嘌呤脱氧核苷酸的组成部分，A 错误。DNA 聚合酶催化⑥的形成，不催化⑦的形成，B 错误。⑤是氢键，氢键是维持DNA 结构稳定的因素之一，C 错误。链状DNA分子两条链的末端各有一个游离的磷酸基团，所以该DNA中共具有 2 个游离的磷酸基团，D 正确。
考向 2 DNA 结构的相关计算[典例 2](2021 年黑龙江哈尔滨三中调研)在一个 DNA分子中，腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占全部碱基的 42%，若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的 24%，胸腺嘧啶占
30%，则在其互补链上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占(
A.12%和 34%C.34%和 12%
B.21%和 24%D.58%和 30%
解析：因为A＋T 占全部碱基总数的 42%，所以G＋C占全部碱基总数的 58%；因为两种互补碱基之和在 DNA分子中与在单链上的含量相等，所以在两条链中 A＋T、G＋C 均分别占42%、58%；设链 1 上 C1 占 24%，则链 1上G1 占 34%，其互补链 2 上 C2 占 34%；设链 1 上 T1 占30%，则链 1 上 A1 占 12%，其互补链 2 上 T2 占 12%，故选 C。
【考向集训】3.某双链 DNA 分子含有 200 个碱基对，其中一条链上A∶T∶G∶C ＝1∶2∶3∶4。下列关于该 DNA 分子的叙
A.共有 140 个鸟嘌呤脱氧核苷酸B.4 种碱基的比例为 A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7C.若该 DNA 分子中的这些碱基随机排列，可能的排列方式共有 4200 种D.若连续复制两次，则需要 180 个游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸
解析：双链 DNA 分子含有 200 个碱基对，说明每条链上含有 200 个碱基，其中一条链上 A∶T∶G∶C＝1∶2∶ 3∶4，则该链中A、T、G、C 分别为 20、40、60、80个，依据碱基互补配对原则，在该 DNA 分子中，C＝G＝140 个，A＝T＝60 个，故该 DNA 分子共有 140 个鸟嘌呤脱氧核苷酸，A 正确。该 DNA 分子中 4 种碱基的比例为A∶T∶G∶C＝60∶60∶140∶140＝3∶3∶7∶7，B 正确。因碱基数量比例已确定，故该 DNA 分子碱基可能的排列方式小于 4200 种，C 错误。若连续复制两次，则需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为(22－1)×60＝180 个，D 正确。
4.下列有关双链 DNA 分子的叙述，正确的是(
A.若 DNA 分子一条链中的碱基 A 所占比例为 a，则另
一条链的碱基 C 所占比例为
B.如果一条链上(A＋T)∶(G＋C)＝n，则另一条链上该比值也为 nC.如果一条链上的 A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3，则另一条链上该比值为 3∶3∶2∶2D.由 50 个碱基对组成的 DNA 分子片段中至少含有氢键的数量为 150 个
解析：若 DNA 分子一条链中的碱基 A 所占比例为 a，据此无法计算出另一条链的碱基 C 所占比例，A 错误。如果一条链上(A＋T)∶(G＋C)＝n，根据碱基互补配对原则，则另一条链上该比值也为 n ，B 正确。如果一条链上的A∶T∶G∶C ＝ 2∶2∶3∶3 ，则另一条链上该比值为2∶2∶3∶3，C 错误。由 50 个碱基对组成的 DNA 分子片段中至少含有氢键的数量为 50×2＝100(个)，最多含有氢键的数量为 50×3＝150(个)，D 错误。
考向 3 DNA 复制的过程及特点[典例 3](2021 年浙江高考)在 DNA 复制时，5­溴尿嘧啶脱氧核苷(BrdU)可作为原料，与腺嘌呤配对，掺入新合成的子链。用 Giemsa 染料对复制后的染色体进行染色，DNA 分子的双链都含有 BrdU 的染色单体呈浅蓝色，只有一条链含有 BrdU 的染色单体呈深蓝色。现将植物根尖放在含有 BrdU 的培养液中培养，取根尖用 Giemsa 染料染色后，观察分生区细胞分裂中期染色体的着色情况。下
A.第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体都呈
B.第二个细胞周期的每条染色体的两条染色单体着色
C.第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色
D.根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后，还能观察
解析：根据分析，第一个细胞周期的每条染色体的染色单体都只有一条链含有 BrdU，故呈深蓝色，A 正确。第二个细胞周期的每条染色体复制之后，每条染色体上的两条染色单体均为一条单体双链都含有 BrdU 呈浅蓝色，一条单体只有一条链含有 BrdU 呈深蓝色，故着色都不同，B 正确。第二个细胞周期结束后，不同细胞中含有的带有双链都含有 BrdU 的染色体和只有一条链含有 BrdU 的染色体的数目是不确定的，故第三个细胞周期的细胞中染色
单体着色不同的染色体比例不能确定，C 错误。 根尖分生区细胞可以持续进行有丝分裂，所以不管经过多少个细胞周期，依旧可以观察到一条链含有 BrdU 的染色单体，成深蓝色，D 正确。
明确 DNA 复制、 “剪接”与“水解”中的四种酶(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：用于切断 DNA 双链中主链上
的“3′，5′－磷酸二酯键”。
(4)DNA 水解酶：用于将 DNA 分子水解为脱氧核苷酸。
【考向集训】5.细菌在 15N 培养基中繁殖数代后，使细菌 DNA 的含氮碱基皆含有 15N，然后再移入 14N 培养基中培养，抽取亲代及子代的 DNA 经高速离心分离，下图①～⑤为可能的
结果，下列叙述错误的是(A.子一代 DNA 应为②C.子三代 DNA 应为④
B.子二代 DNA 应为①D.亲代的 DNA 应为⑤
解析：DNA 复制的特点是半保留复制，形成的子一代DNA 应为②，子二代 DNA 应为①，子三代 DNA 应为③，亲代的 DNA 应为⑤。
6.下图为真核生物染色体上 DNA 分子复制过程示意
图，有关叙述错误的是(
A.图中 DNA 分子复制是从多个起点同时开始的B.图中 DNA 分子复制是边解旋边双向复制的C.真核生物 DNA 分子复制过程需要解旋酶D.真核生物的这种复制方式提高了复制效率
解析：由图可看出，此段 DNA 分子有三个复制起点，
但多个复制起点并不是同时开始的。
考向 4 DNA 复制过程中的相关计算[典例 4](2021 年浙江高考)含有 100 个碱基对的—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C.114 个
B.180 个D.90 个
解析：分析题意可知：该 DNA 片段含有 100 个碱基对，即每条链含有 100 个碱基，其中一条链(设为 1 链)的A＋T 占 40%，即 A1＋T1＝40 个，则 C1＋G1＝60 个；互补链(设为 2 链)中 G 与T 分别占 22%和 18%，即G2＝22，T2＝18，可知C1＝22，则G1＝60－22＝38＝C2，故该DNA 片段中 C＝22＋38＝60。已知 DNA 复制了2 次，则 DNA的个数为22 ＝4，4 个 DNA 中共有胞嘧啶脱氧核苷酸的数量为4×60＝240，原 DNA 片段中有60 个胞嘧啶脱氧核糖核苷酸，则需要游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为240－60＝180，B 正确，A、C、D 错误。
【考向集训】7.(2020 年山东济宁一模)大肠杆菌拟核含有一个环状DNA 分子，细胞分裂前先进行 DNA 的复制。据如图分析，
A.上述过程需要解旋酶、DNA 聚合酶的参与B.把只含 14N 的甲放在含 15N 的培养液中复制三代，子代甲中不含 14N 的 DNA 占 75%
C.若甲总碱基数为 a，含有腺嘌呤 p 个，则鸟嘌呤的
D.上述过程提高复制效率的方式主要依靠两个起点同
解析：DNA 的复制需要解旋酶和 DNA 聚合酶，A 正确。一个只含14N 的 DNA 放在含15N 的培养液中复制三代，总的 DNA 分子有8 个，而含14N 的 DNA 分子有 2 个，所以不含14N 的 DNA 占75%，B 正确。根据碱基互补配对的
原则，A＝T，G＝C，所以总碱基数为 a，含有腺嘌呤 p个，则鸟嘌呤的数目为(a－2p)÷2＝a/2－p，C 正确。图中显示从 DNA 的一个复制起点开始进行双向复制提高复制的效率，D 错误。
8.(2021 年甘肃部分重点校摸底)用 15N 标记含有 100个碱基对的 DNA 分子，其中有胞嘧啶 60 个，该 DNA 分子在 14N 的培养基中连续复制 4 次。下列有关判断正确的
)A.含有 14N 的 DNA 分子占 7/8B.含有 15N 的 DNA 分子占 1/16C.复制结果共产生 15 个 DNA 分子D.复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸 600 个