届高考生物一轮复习第六单元遗传的分子基础第18讲DNA的结构复制及基因的本质学案文档格式.docx

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（2）图中的碱基对5和6是G—C、A—T还是A—U？

你的判断理由是什么？

____________________________________。

（3）每个DNA片段中有几个游离的磷酸基团？

________________________。

（4）图中a处为________键，用________酶可将其断裂，b处为________键，该键形成时需________酶参与，其断裂时需用________酶。

提示　

（1）脱氧核糖　胞嘧啶脱氧核苷酸或鸟嘌呤脱氧核苷酸

（2）A—T　5与6间有2个氢键，应为A—T对，而不是G—C对，而且DNA分子中无“U”

（3）2个

（4）氢　解旋　磷酸二酯　DNA聚合酶或DNA连接　限制性核酸内切

　DNA分子的结构及特点

1.（2017·

海南卷，24）DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。

下列关于生物体内DNA分子中（A＋T）/（G＋C）与（A＋C）/（G＋T）两个比值的叙述，正确的是（　　）

A.碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值不同

B.前一个比值越大，双链DNA分子的稳定性越高

C.当两个比值相同时，可判断这个DNA分子是双链

D.经半保留复制得到的DNA分子，后一比值等于1

解析　在双链DNA分子中，A、T之间形成2个氢键构成碱基对，G、C之间形成3个氢键构成碱基对，所以G、C对相对越多，DNA分子越稳定，B错误；

又因A＝T、G＝C，所以只要是双链DNA分子（A＋C）/（G＋T）都恒等于1，A错误，D正确；

单链DNA中，两个比值也可能相同，C错误。

答案　D

A.“噬菌体侵染细菌实验”证明DNA是主要的遗传物质

B.一个含n个碱基的DNA分子，转录出的mRNA分子的碱基数量是n/2

C.DNA的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过氢键连接

D.DNA分子互补配对的两条链中碱基序列一定不同

解析　“噬菌体侵染细菌实验”只证明了DNA是遗传物质，A错误；

一个含n个碱基的DNA分子，由于DNA中存在非编码区，故转录出的mRNA分子的碱基数量肯定小于n/2，B错误；

DNA的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过脱氧核糖一磷酸一脱氧核糖连接，C错误；

DNA分子互补配对的两条链中，碱基序列肯定不同，D正确。

（1）DNA分子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。

（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（环状DNA分子除外）。

（3）双螺旋结构并不是固定不变的，复制和转录过程中会发生解旋。

（4）在DNA分子中，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，后者恰恰反映了DNA分子的特异性。

（5）并非所有的DNA分子均具“双链”，有的DNA分子为单链。

原核细胞及真核细胞细胞器中的DNA分子为“双链环状”。

　DNA分子结构相关计算

【典例】（2014·

山东理综，5）某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是（　　）

[慧眼识图　获取信息]

答案　C

“归纳法”求解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，而且由任一条链转录来的mRNA分子中（A＋U）/（G＋C）仍为m（注：

不同DNA分子中m值可不同，显示特异性）。

（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一条链中

＝a，则在其互补链中

＝

，而在整个DNA分子中

＝1。

（注：

不同双链DNA分子中非互补碱基之和的比均为1，无特异性）　　　

【方法体验】

（2017·

河南洛阳检测）如图为DNA分子部分结构示意图，对该图的描述不正确的是（　　）

A.DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构

B.④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸，②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架

C.⑤⑥⑦⑧对应的碱基依次为A、G、C、T

D.若该DNA分子中A与T之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中G占该链碱基总数的22%，则另一条链中G占该链碱基总数的24%

解析　DNA分子由反向平行的两条链组成，A正确；

④由一分子磷酸，一分子胞嘧啶和一分子脱氧核糖构成，但①②③不能构成胞嘧啶脱氧核苷酸，②脱氧核糖和①磷酸交替排列，构成了DNA分子的基本骨架，B错误；

根据碱基互补配对原则，在DNA分子中A与T配对，G与C配对，C正确；

若该DNA分子中A与T之和占全部碱基数目的54%，则该DNA分子的一条链中A与T之和占该链碱基数目的54%，若一条链中G占该链碱基总数的22%，则该条链中C占24%，则互补链中G占该链碱基总数的24%，D正确。

答案　B

考点二　DNA分子的复制及基因的概念（5年13考）

1.DNA分子的复制

（1）概念、时间、场所

（2）过程

（3）特点

①过程：

边解旋边复制

②方式：

半保留复制

（4）准确复制的原因和意义

①原因：

DNA具有独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板，碱基互补配对原则，保证了复制能准确进行。

②意义：

DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。

巧记DNA分子的复制的“二、二、三、四”

2.观察下面的基因关系图，完善相关内容

　DNA分子的复制及相关计算

（2016·

全国卷Ⅱ，2）某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开。

若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述错误的是（　　）

A.随后细胞中的DNA复制发生障碍

B.随后细胞中的RNA转录发生障碍

C.该物质可将细胞周期阻断在分裂中期

D.可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用

解析　某物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能打开，说明该物质会阻碍DNA分子的解旋，因而会阻碍DNA分子的复制、转录和抑制细胞增殖，A、B、D三项均正确；

因DNA分子的复制发生在间期，所以该物质可将细胞周期阻断在分裂间期，C项错误。

1.DNA复制的类型：

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。

如图所示为真核生物DNA的多起点、双向复制：

图中显示多起点复制，但多起点并非同时进行，其意义在于提高复制速率。

2.DNA分子复制中的相关计算

DNA分子的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：

（1）DNA分子数

①子代DNA分子数＝2n个；

②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个；

③不含亲代DNA链的子代DNA分子数＝（2n－2）个。

（2）脱氧核苷酸链数

①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条；

②亲代脱氧核苷酸链数＝2条；

③新合成的脱氧核苷酸链数＝（2n＋1－2）条。

（3）消耗的脱氧核苷酸数

①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m·

（2n－1）个；

②第n次复制需该脱氧核苷酸数＝m·

（2n－2n－1）＝m·

2n－1个。

【即学即练】

河北省承德高三期中）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分子只有两个

B.含有14N的DNA分子占总数的

C.4次复制共消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸600个

D.复制共产生了16个DNA分子

解析　该DNA分子是在含14N的培养基中复制的，新形成的子链均为14N，故16个DNA分子都含14N，比例为100%，B错误；

含有100个碱基对200个碱基的DNA分子，其中有腺嘌呤60个，解得C＝40个，故4次复制共消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸：

（24－1）×

40＝600，C正确；

1个DNA经过4次复制，共产生24＝16个DNA分子，D正确。

　基因的本质

1.（2014·

海南卷，21）下列是某同学关于真核生物基因的叙述：

①携带遗传信息　②能转运氨基酸　③能与核糖体结合④能转录产生RNA　⑤每相邻三个碱基组成一个反密码子　⑥可能发生碱基对的增添、缺失、替换

其中正确的是（　　）

A.①③⑤B.①④⑥

C.②③⑥D.②④⑤

解析　基因是具有遗传效应的DNA片段，携带遗传信息，并能够将遗传信息通过转录传递到RNA，通过翻译表现为蛋白质特定的氨基酸序列和空间结构，基因中可能发生碱基对的增添、缺失或替换，即基因突变。

2.（2018·

江苏南通模拟）下列关于基因、DNA和染色体关系的叙述，错误的是（　　）

A.染色体主要由蛋白质和DNA组成

B.每条染色体上都有许多个DNA分子

C.一个DNA分子上有多个基因

D.基因是具有遗传效应的DNA片段

解析　染色体主要由DNA和蛋白质两种物质组成，A正确；

每条染色体含有一个或2个DNA分子，B错误；

基因是DNA上决定生物性状的小片段，一个DNA分子上有多个基因，C、D正确。

（1）针对遗传物质为DNA的生物而言，基因是指“有遗传效应的DNA片段”，但就RNA病毒而言，其基因为“有遗传效应的RNA片段”。

（2）并非所有DNA片段都是基因，基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将不同的基因分隔开的。

易错·

防范清零

[易错清零]

易错点1　误认为DNA分子中“嘌呤一定等于嘧啶”

点拨　DNA分子一般为“双螺旋结构”，双链DNA中嘌呤等于嘧啶，但注意一条链中嘌呤不一定等于嘧啶，单链DNA分子中嘌呤也不一定等于嘧啶。

易错点2　误认为DNA复制“只发生于”细胞核中

点拨　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。

易错点3　混淆DNA复制、“剪切”与“水解”中的四种酶

点拨　

（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成“链”；

（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。

易错点4　DNA结构与复制解题时的5个“注意”

点拨　

（1）注意不要将DNA分子中碱基对之间氢键的形成与断裂条件混淆，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。

（2）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。

（3）注意碱基的单位是“对”还是“个”。

（4）注意在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）注意看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”，是“含”还是“只含”等关键词，以免掉进陷阱。

[纠错小练]

1.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分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连

解析　绝大多数DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构，A错误；

DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖，且磷酸不与碱基直接相连，B错误；

DNA分子中，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，因此两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对，C正确；

DNA分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖相连，D错误。

2.（2017·

江西省高三联考）如图所示为DNA复制的较为详细的图解，据图分析，下列相关叙述，错误的是（　　）

A.仅在解旋酶和DNA聚合酶的催化下，DNA复制不能顺利进行

B.在DNA复制的过程中，可能会出现尿嘧啶与腺嘌呤互补配对现象

C.图示DNA复制的特点有边解旋边复制以及半保留复制等

D.复制完成后，前导链和随后链所在单链碱基排列顺序相同

解析　从图示信息可知，DNA复制需要拓扑异构酶Ⅱ、解旋酶、引物合成酶、聚合酶I和Ⅲ等多种酶的催化，A正确；

在DNA复制过程中，RNA引物能与模板链互补形成杂交链，该杂交链中可能含有碱基对A—U，B正确；

从图中信息可知，DNA复制的特点有边解旋边复制和半保留复制等，C正确；

从图中信息可知，前导链和随后链都是新合成的子链，而两条子链上碱基是互补的，D错误。

3.将一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌（拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶）放在含有32P标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到如图Ⅰ、Ⅱ两种类型的DNA（虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链）。

下列有关该实验的结果预测与分析，正确的是（　　）

A.DNA第二次复制产生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ两种类型，比例为1∶3

B.DNA复制后分配到两个子细胞时，其上的基因遵循基因分离定律

C.复制n次需要胞嘧啶的数目是（2n－1）

D.复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链数为2（n＋1）－2

解析　DNA分子具有半保留复制的特点，将一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌放在含有32P标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养，复制两次后，会形成4个DNA分子，Ⅰ、Ⅱ两种类型各2个，比例为1∶1，A错误；

真核生物在进行有性生殖时，核基因遵循基因的分离定律，原核生物大肠杆菌的基因在二分裂过程中，不遵循基因的分离定律，B错误；

DNA共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶，则1个DNA分子含有胞嘧啶的数目是（m－2a）/2，复制n次需要胞嘧啶的数目是（2n－1）×

（m－2a）/2，C错误；

该大肠杆菌复制n次，共形成2n个DNA分子，放射性脱氧核苷酸单链数为2（n＋1）－2，D正确。

课堂小结

思维导图

晨读必背

1.DNA分子两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。

2.科学家运用同位素标记技术，采用假说一演绎法，证实了DNA以半保留方式复制。

3.DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息。

4.DNA复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点，主要发生在细胞核中，需要有模板、原料、酶和能量。

5.DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶参与。

6.基因是有遗传效应的DNA片段，其主要载体是染色体，线粒体和叶绿体中也存在基因。

随堂·

真题&

预测

海南卷，23）下列关于真核生物遗传物质和性状的叙述，正确的是（　　）

A.细胞中染色体的数目始终等于DNA的数目

B.有丝分裂有利于保持亲代细胞和子代细胞间遗传性状的稳定

C.细胞中DNA分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和

D.生物体中，一个基因决定一种性状，一种性状由一个基因决定

解析　真核细胞的细胞核中，染色体复制之前，染色体数等于DNA数，复制后，染色体∶DNA＝1∶2，如果再加上细胞质中的DNA，染色体始终小于DNA数目，A错误；

有丝分裂的生物学意义就是有利于保持亲、子代细胞间遗传性状的稳定，B正确；

细胞中的DNA中，只有具遗传效应的片段才是基因，DNA中还有很多非基因序列，C错误；

生物体中，基因与性状之间并不是单纯的一对一关系，D错误。

2.（经典高考）某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是（　　）

解析　DNA的复制方式为半保留复制，复制后不存在亲代的DNA分子（双链均为白色），排除A、B项；

第二次复制后得到的4个DNA分子中，每个DNA分子各有1条链是第二次复制形成的（黑色），排除C项；

进一步分析可知D项符合题意。

3.（2019·

高考预测）下列关于DNA的叙述，正确的是（　　）

A.染色体解螺旋形成染色质时，DNA分子的双链没有解旋

B.DNA分子中每个脱氧核糖上均连着一个磷酸和一个碱基

C.将15N标记的细菌置于含14N的培养基中繁殖两代后，子代细菌DNA分子的两条链都是一条链含14N，另一条链含15N

D.DNA分子复制时解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用

解析　染色体解螺旋形成染色质发生在有丝分裂的末期，DNA的解旋发生在DNA复制和转录过程中，A正确；

在DNA分子中，除每条链顶端的脱氧核糖连接一个含氮碱基和一个磷酸外，其余每个脱氧核糖均连接一个含氮碱基和两个磷酸，B错误；

15N标记的细菌的DNA分子两条链都含15N，由于DNA分子的复制是半保留复制，依据这一特点来分析，DNA复制时的原料含14N，子一代DNA分子全部是一条链是15N，一条链是14N；

子一代继续培养，子二代DNA中一半DNA分子两条链都是14N，一半DNA分子是一条链是15N，一条链是14N，C错误；

DNA复制是边解旋边复制的过程，解旋酶与DNA聚合酶能同时发挥作用，D错误。

答案　A

4.（2019·

高考预测）研究发现rep蛋白可以将DNA双链解旋，结合蛋白可以和解旋的DNA单链结合，并随着子链的延伸而与DNA单链分离。

下列叙述正确的是（　　）

A.rep蛋白能使A与C、T与G之间的氢键断裂

B.低温处理DNA分子也可以使DNA双链解旋

C.DNA复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点

D.结合蛋白与DNA单链结合不利于DNA新链的形成

解析　因为rep蛋白可以将DNA双链解旋，则rep蛋白应为解旋酶，能破坏氢键，DNA双链碱基之间互补配对原则是A与T配对，C与G配对，即rep蛋白可破坏A与T、C与G之间形成的氢键，A错误；

高温处理DNA分子能使DNA双链解旋，B错误；

DNA复制的特点是边解旋边复制、半保留复制，C正确；

DNA结合蛋白缠绕在DNA单链上，可防止单链之间重新螺旋化，对DNA新链的形成有利，D错误。

教师独具

1.下列与真核细胞内DNA分子复制有关的叙述正确的是（　　）

A.复制过程中先全部解旋，再半保留复制

B.复制过程主要发生在有丝分裂前期

C.DNA连接酶催化两个游离的脱氧核苷酸之间的连接

D.复制后两个子代DNA分子的碱基序列可能不同

解析　DNA复制是边解旋边复制的，A错误；

复制的时间是有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期，B错误；

DNA连接酶催化两个DNA片段之间的脱氧核苷酸形成磷酸二酯键，C错误；

复制后两个子代DNA分子的碱基序列一般相同，但若发生基因突变，则形成的DNA分子碱基序列可能不同，D正确。

2.假如检测某DNA分子得知碱基A的比例为x%，又知该DNA的一条链所含的碱基中y%是鸟嘌呤，以下推断正确的有（　　）

A.DNA分子中碱基总数量为x/y

B.DNA分子中碱基U的数目为x%

C.另一条链中鸟嘌呤是（1－x%－y%）

D.DNA分子中碱基C的比例为50%－x%

解析　在DNA分子中A和T的数量是相等的，G和C的数量是相等的，A的比例是x%，只知道一条链中的G的比例，所以无法得出DNA分子的碱基总数，A错误；

DNA分子中没有U，B错误；

另一条链中鸟嘌呤应是[（1－2x%）/2]－y%，C错误；

碱基C的比例应是（1－2x%）/2，即50%－x%，D正确。

3.如图是DNA双螺旋结构模型的建构过程图解（1～5），请据图探讨相关问题：

（1）物质1是构成DNA的基本单位，与RNA的基本单位相比，两者成分方面的差别是____________；

____________________________________________。

（2）催化形成图2中的磷酸二酯键的酶有________（供选酶：

RNA聚合酶、DNA聚合酶、DNA解旋酶）。

（3）图3和图4中的氢键用于连接两条脱氧核苷酸链，如果DNA耐高温的能力越强，则________（填“G－C”或“A－T”）碱基对的比例越高。

（4）RNA病毒与DNA病毒相比更容易发生变异，请结合图5和有关RNA的结构说明其原因：

_____________________________________。

解析　

（1）DNA与RNA相比，主要区别是DNA中的五碳糖是脱氧核糖，特有的碱基是T，而RNA的基本单位中的五碳糖是核糖，特有的碱基是U。

（2）图2中磷酸二酯键是由脱氧核糖核苷酸脱水缩合形成，该过程需要DNA聚合酶催化。

（3）DNA分子中氢键越多，DNA分子越稳定，C－G之间有3个氢键，A－T之间有2个氢键。

（4）RNA是单链结构，DNA分子是双链螺旋结构，其结构稳定性较强，而单链RNA更容易发生变异。

答案　

（1）DNA中的五碳糖为脱氧核糖，RNA中的五碳糖为核糖　DNA特有碱基为T，RNA特有的碱基为U　

（2）DNA聚合酶　（3）G－C　（4）DNA双螺旋结构较稳定，RNA单链较不稳定

湖南长沙期中，15）如图为核苷酸模式图，下列说法正确的是（　　）

A.组成DNA与RNA的核苷酸只有③不同

B.在人的口腔上皮细胞中，①有1种，③有5种

C.RNA分子中，连接②和③的化学键的数目等于氢键的数目

D.在含有5对核苷酸的DNA片段中，连接①和②的化学键有12个

解析　组成DNA与RNA的核苷酸，②也不同，A错误；

人口腔上皮细胞中既有DNA也有RNA，因此③（碱基）有五种，磷酸一种，B正确；

RNA分子一般为单链，一般没有氢键（tRNA含有氢键），C错误；

5对核苷酸DNA片段，连接

①和②的键，应该是18个，D错误。

2.在DNA复制开始时，将大肠杆菌放在含低剂量3H标记的脱氧胸苷（3H－dT）的培养基中，3H－dT可掺入正在复制的DNA分子中，使其带有放射性标记。

几分钟后，将大肠杆菌转移到