2025届高三生物一轮复习课件第28讲：DNA的结构、复制及基因的本质

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DNA的结构及相关计算
DNA的复制及基因的概念
考点一 DNA的结构及相关计算
1.DNA双螺旋结构模型的构建
脱氧核苷酸
①一个双链DNA分子具有2个游离的磷酸基团，而环状DNA不存在。②氢键的形成不需要酶，但断裂需解旋酶或加热处理；G—C碱基对比例越大，DNA热稳定性越高。③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。④不是所有的脱氧核糖都连接着两个磷酸基团，两条链各有一个3′端的脱氧核糖连接着一个磷酸基团。　　　
3.DNA的结构特点(1)______ 性：具n个碱基对的DNA可能有4n种碱基对排列顺序。(2)______ 性：每种DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。　　　并不是碱基配对方式决定的(3)______ 性：如两条主链磷酸与脱氧核糖交替连接的顺序不变，碱基配对方式不变等。
(1)沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。(2022·广东卷，5D)( )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)( )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)( )G、C之间形成3个氢键。
(4)DNA每条链的5′端是羟基末端。(2021·辽宁卷，4C)( )DNA每条链的5′端是磷酸基团末端，3′端是羟基(—OH)末端。(5)与RNA分子相比，DNA分子特有的碱基是U。(2017·浙江4月选考，6改编)( )与RNA分子相比，DNA分子特有的碱基是T。(6)生物体内DNA分子中(A＋T)/(G＋C)的值越大，双链DNA分子的稳定性越高。(2017·海南卷，24B)( )G＋C含量越高，双链DNA分子越稳定。
根据下列DNA的两模型思考回答：
(1)由图1可知，每个DNA分子片段中，游离磷酸基团含有____个。单链中相邻碱基通过______________________________连接。互补链中相邻碱基通过______连接。(2)图2是图1的简化形式，其中①是___________，②是________。解旋酶作用于________部位，限制性内切核酸酶和DNA连接酶作用于________部位。
—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—
考向　结合DNA结构及相关计算，考查科学思维的能力1.(2022·广东卷，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
2.(2024·河北唐山检测)某DNA部分片段结构如图所示，下列叙述正确的是(　　)
A.③为磷酸二酯键，③的形成需要RNA聚合酶催化B.①代表氢键，①的形成与断裂需要ATP提供能量C.片段中碱基②与五碳糖构成的脱氧核苷与ATP中的腺苷相同D.若该DNA一条链中碱基A与T之和占48%，则整个DNA中碱基C占26%
DNA中碱基数量的计算规律
考点二　DNA的复制及基因的概念
1.DNA半保留复制的实验证据
2.DNA复制(1)概念、时间、场所
(4)结果　一个DNA分子形成了两个__________的DNA分子。(5)DNA准确复制
3.染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系
有遗传效应的DNA片段
脱氧核苷酸排列顺序
(1)DNA分子复制时，子链的合成过程不需要引物参与。(2021·辽宁卷，4B)( )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·辽宁卷，4D)( )解旋酶的作用是打开DNA双链。(3)烟草花叶病毒的RNA可通过复制将遗传密码传递给子代。(2020·浙江1月选考，21B)( )烟草花叶病毒的RNA可通过复制将遗传信息传递给子代。
(4)果蝇体细胞中核DNA分子通过转录将遗传信息传递给子代。(2020·浙江1月选考，21C)( )果蝇体细胞中核DNA分子通过复制将遗传信息传递给子代。(5)洋葱根尖细胞中DNA聚合酶主要在G2期通过转录和翻译合成。(2020·浙江1月选考，21D)( )洋葱根尖细胞中DNA聚合酶主要在G1期通过转录和翻译合成。
如图是人类某染色体DNA的片段，含有基因A、基因b和无遗传效应的片段M。请思考：
(1)基因A和b的本质区别是什么？不同基因的本质区别在于其脱氧核苷酸序列不同。(2)决定mRNA上终止密码子的碱基对是否位于M处？若M中插入若干个脱氧核苷酸对是否可引发基因突变？M为无遗传效应的非基因片段，故其无转录功能，当然不存在决定mRNA上终止密码子的碱基对，M中即使插入若干脱氧核苷酸对也不会引发基因突变。
(3)A复制时b是否也复制？A转录时，b是否也转录？其转录的模板链一定相同吗？DNA分子复制为全程复制，故A复制时b也复制，但基因表达却为“选择性表达”，故A转录时，b未必转录，即使都转录，其模板链也未必相同。
1.图解法分析DNA复制的相关计算
一个亲代DNA连续复制n次后，则：(1)子代DNA分子数：2n个①无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个②含14N的DNA分子有2n个，只含14N的DNA分子有(2n－2)个(2)子代DNA分子总链数：2n×2＝2n＋1条①无论复制多少次，含15N的链始终是2条②含14N的链数是(2n＋1－2)条(3)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，则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸数为m×(2n－1)个②若进行第n次复制，则需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m×2n－1个
2.细胞分裂过程中的同位素标记问题(1)DNA分子半保留复制图像及解读
(2)有丝分裂中子代DNA(染色体)标记情况分析若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。过程如下图(一般只研究一条染色体)复制一次(母链标记，培养液不含标记同位素)：
转至不含标记同位素培养液中再培养一个细胞周期：
(3)减数分裂中DNA(染色体)标记情况分析减数分裂没有细胞周期，DNA只复制一次，结果产生的子染色体都带有标记。过程如图(减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象)
考向1　结合DNA复制的过程分析，考查科学思维1.(2022·海南卷，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
2.(2024·广东惠州调研)如图为某原核细胞DNA分子的复制方式模式图，图中“→”表示复制方向。下列叙述错误的是(　　)
A.由图可知，该DNA分子复制方式为多起点双向复制B.除图示酶外，DNA分子复制还需DNA聚合酶等C.DNA分子复制时，子链的延伸方向是相同的D.解旋经过含G—C碱基对较多的区域时，消耗的能量相对较多
考向2　结合DNA复制过程中的有关计算，考查科学思维3.(2024·广东佛山调研)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
4.(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
考向3　围绕DNA半保留复制中标记染色体去向的分析，考查科学思维5.(2024·广东南粤名校联考)一个含有2n条染色体的生物体细胞，其染色体中DNA的两条链都被标记，在不含标记的原料中进行有丝分裂，下列叙述错误的是(　　)A.第一次分裂的后期细胞中有4n条带标记的染色体B.第二次分裂的中期每个细胞中有2n条带标记的染色单体C.第二次分裂的后期每个细胞中有4n条带标记的染色体D.第二次分裂结束后有的子细胞中可能不带有标记
6.(2024·江苏海门期中)某果蝇精原细胞中8条染色体上的DNA已全部被15N标记，其中一对同源染色体上有基因A和 a，现给此精原细胞提供含14N 的原料让其连续进行两次分裂，产生四个子细胞，分裂过程中无基因突变和染色体变异发生。下列有关叙述错误的有(　　)A.若子细胞中均含4条染色体，则一定有一半子细胞含有a基因B.若子细胞中均含8条染色体，则每个子细胞中均含1个A基因和1个a基因C.若子细胞中的核DNA均含15N，则每个子细胞均含8条染色体D.若子细胞中一半的核DNA含15N，则每个子细胞均含8条染色体
1.(2022·辽宁卷，4)选用合适的实验材料对生物科学研究至关重要。下表对教材中相关研究的叙述，错误的是(　　)
2.(2022·重庆卷，4)下列发现中，以DNA双螺旋结构模型为理论基础的是(　　)A.遗传因子控制性状 B.基因在染色体上C.DNA是遗传物质 D.DNA半保留复制
3.(2022·广东卷，5)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
4.(2021·辽宁卷，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
5.(2021·浙江6月选考，14)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