专题18 DNA分子的结构、复制及基因的本质（串讲）-备战2024年高考生物一轮复习串讲精练（新高考专用）（原卷版）

专题18 DNA分子的结构、复制及基因的本质

考点一　DNA分子的结构及相关计算

1．DNA分子的元素组成：            。DNA的基本骨架是            ，DNA的空间结构是由   条脱氧核苷酸链组成，这两条链按            的方式盘旋成            结构。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：                        。碱基之间的这种一一对应的关系，叫做            原则。

2．DNA分子的多样性：不同的DNA分子中具有碱基对数目不同，排列顺序多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有   种。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。

1.DNA分子的双螺旋结构

2.DNA分子中的碱基数量的计算规律

(1)在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同，即A＋G＝T＋C。

(2)互补碱基之和的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同，即若在一条链中＝m，在互补链及整个DNA分子中＝m。

(3)非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，即若在DNA分子的一条链中＝a，则在其互补链中＝，而在整个DNA分子中＝1。

　DNA双螺旋结构的热考点

三步解决DNA分子中有关碱基比例的计算

第一步：搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例，还是占DNA分子一条链上碱基的比例。

第二步：画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知的和所求的碱基。

第三步：根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。

有关“DNA结构”的易错点

（1）DNA中两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，A—T含两个氢键，G—C含三个氢键。

（2）DNA中并不是所有的脱氧核糖都连着两个磷酸基团，两条链各有一个3′端的脱氧核糖连着一个磷酸基团。

（3）双链DNA中A与T分子数相等，G与C分子数相等，但A＋T的量不一定等于G＋C的量。

（4）DNA中当（A＋G）/（T＋C）＝（A＋C）/（G＋T）时 ，可能是双链DNA，也可能是单链DNA。

（5）并非所有的DNA分子均具“双链”，有的DNA分子为单链。

（6）DNA的特异性是由碱基对的排列顺序决定的，而不是由配对方式决定的，配对方式只有四种：A—T、C—G、T—A、G—C。

（7）并非所有DNA片段都是基因，基因是有遗传效应的DNA片段，不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将不同的基因分割开的。

典例1.下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是(　　)

A．每个核糖上均连接着1个磷酸和1个碱基

B．每个DNA分子中碱基数＝磷酸数＝核糖数

C．T2噬菌体的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸

D．在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数

典例2.已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%。则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的(　　)

A．32.9%,17.1%   B．31.3%,18.7%

C．18.7%,31.3%   D．17.1%,32.9%

考点二　DNA分子的复制及基因的概念

1．DNA分子的复制

(1)DNA分子复制方式为            。

(2)实验假设：            的方式复制。

实验方法：            技术和            技术。

实验原理：含15N的双链DNA     大，含14N的双链DNA     小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。

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                        ；轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。

实验过程

过程分析

立即取出，提取DNA→离心→            。繁殖一代后取出，提取DNA→离心→            。繁殖两代后取出，提取DNA→离心→轻带、中带。

实验结论：                                    。

(3)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   期和减数第一次分裂前的   期。

③过程：解旋→合成子链→子链延伸→亲子链复旋。

④特点：            。

⑤方式：半保留复制。

⑥结果：形成                        。

⑦精确复制：独特的            提供模板，            原则。

⑧意义：DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，从而保持了遗传信息的连续性。

1．基因与DNA的关系

2.有关“DNA复制”的6个易错点

（1）细胞生物中凡存在DNA分子的场所均可进行DNA分子的复制，其场所除细胞核外，还包括叶绿体、线粒体、原核细胞的拟核及质粒。

（2）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。

（3）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，但后者只包括第n次的复制。

（4）在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。

（5）DNA复制计算时看清试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”，“含”还是“只含”。

（6）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。

1.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。

(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。

2.DNA分子复制中相关计算的规律

（1）DNA分子复制为半保留复制，若将一个被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养（复制）若干代，其结果分析如下：

①子代DNA共2n个

（2）DNA分子复制过程中消耗的某种脱氧核苷酸数

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）。

②第n次复制需要该种脱氧核苷酸数为m·2n－1。

典例1.真核细胞中某生理过程如图所示，下列叙述错误的是(　　)

A．a链和b链的方向相反，a链与c链的碱基序列相同

B．酶1可使磷酸二酯键断裂，酶2可催化磷酸二酯键的形成

C．该图表示DNA半保留复制过程，遗传信息传递方向是DNA→DNA

D．植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生该过程

典例2.如图为某DNA分子片段，假设该DNA分子中有5 000对碱基，A＋T占碱基总数的34%，若该DNA分子在含14N的培养基中连续复制2次，下列叙述正确的是(　　)

A．复制时作用于③处的酶为DNA聚合酶

B．DNA分子复制2次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸9 900个

C．④处指的是腺嘌呤核糖核苷酸

D．子代中含15N的DNA分子占

1.(2020·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   B．②表示腺嘌呤

C．③表示葡萄糖   D．④表示氢键

2.（2022·河北·统考高考真题）关于遗传物质DNA的经典实验，叙述错误的是（　　）

A．摩尔根依据果蝇杂交实验结果首次推理出基因位于染色体上

B．孟德尔描述的“遗传因子”与格里菲思提出的“转化因子”化学本质相同

C．肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体浸染细菌实验均采用了能区分DNA和蛋白质的技术

D．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

3.（2022·浙江·高考真题）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

4.（2022·广东·高考真题）下列关于遗传学史上重要探究活动的叙述，错误的是（    ）

A．孟德尔用统计学方法分析实验结果发现了遗传规律

B．摩尔根等基于性状与性别的关联证明基因在染色体上

C．赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质

D．沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式

5.（2021·北京·统考高考真题）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）=1 D．RNA中U约占32%

6.（2021·广东·统考高考真题）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

7.（2023·山东·高考真题）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

8.（2021·山东·统考高考真题）利用农杆菌转化法，将含有基因修饰系统的 T-DNA 插入到水稻细胞 M 的某条染色体上，在该修饰系统的作用下，一个 DNA 分子单链上的一个 C 脱去氨基变为 U，脱氨基过程在细胞 M 中只发生一次。将细胞 M 培育成植株 N。下列说法错误的是（  ）

A．N 的每一个细胞中都含有 T-DNA

B．N 自交，子一代中含 T-DNA 的植株占 3/4

C．M 经 n（n≥1）次有丝分裂后，脱氨基位点为 A-U 的细胞占 1/2n

D．M 经 3 次有丝分裂后，含T-DNA 且脱氨基位点为 A-T 的细胞占 1/2

9.（2021·浙江·统考高考真题）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。下列推测错误的是（　　）

A．第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体都呈深蓝色

B．第二个细胞周期的每条染色体的两条染色单体着色都不同

C．第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体均为1/4

D．根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后，还能观察到深蓝色的染色单体