高考生物一輪復習精講課件2023年必修2

遺傳與進化第19講

DNA分子的結構、復制、基因的本質考點一

DNA分子的結構與基因的本質考點二

DNA分子的復制真題再現教材基礎診斷1.

沃森和克里克以威爾金斯和富蘭克林提供的DNA衍射圖譜的有關數據為基礎，推算出DNA分子呈螺旋結構。(

)√2.

沃森和克里克提出腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量；鳥嘌呤的量等于胞嘧啶的量。(

)×3.

DNA分子是由兩條核糖核苷酸長鏈反向平行盤旋成雙螺旋結構的。(

)×4.

DNA分子中的每個磷酸均連接著一個脫氧核糖和一個堿基。

(

)×5.

DNA分子的多樣性和特異性主要與它的空間結構密切相關。

(

)×考點一

DNA分子的結構與基因的本質6.

生物體內所有基因的堿基總數與DNA分子的堿基總數相同。(

)7.

基因的遺傳效應是指基因能夠復制、傳遞和表達性狀的過程。(

)×√知識梳理整合1.DNA雙螺旋結構的形成1）DNA雙螺旋結構模型構建者：_______和_________。2）圖解DNA分子結構沃森克里克3）DNA的雙螺旋結構內容并非所有的DNA均具“雙鏈”(1)DNA由兩條脫氧核苷酸鏈組成，這兩條鏈按__________方式盤旋成雙螺旋結構。反向平行(2)外側：__________和______交替連接構成基本骨架。脫氧核糖磷酸其形成不需要酶，而斷裂需解旋酶或加熱處理(3)內側：兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成________。堿基互補配對遵循以下原則：

A===T(兩個氫鍵)、G≡C(三個氫鍵)。堿基對G—C堿基對所占比例越大，DNA熱穩定性越強提醒一個雙鏈DNA分子具有2個游離的磷酸基團，而環狀DNA中則無。巧記利用數字“五、四、三、二、一”巧記DNA分子的結構4）DNA分子結構模型解讀1）數量關系每個DNA分子片段中，游離磷酸基團有2個；A—T堿基對有2個氫鍵，G—C堿基對有3個氫鍵；脫氧核糖數=磷酸數=含氮堿基數2）位置關系單鏈中相鄰堿基：通過—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—連接；互補鏈中相鄰堿基，通過氫鍵連接3）化學鍵氫鍵：連接互補鏈中相鄰堿基；磷酸二酯鍵：連接單鏈中相鄰兩個脫氧核苷酸2.DNA分子的特性堿基對3.基因的本質1）染色體、DNA和基因的關系2）基因與堿基的關系遺傳信息蘊藏在__________的排列順序中，構成基因的堿基數_______（填“大于”“小于”或“等于”）DNA分子的堿基總數。提醒

并非所有DNA片段都是基因，基因通常是有遺傳效應的DNA片段，不是連續分布在DNA上的，而是由堿基序列將不同的基因分隔開。4種堿基小于對于RNA病毒來說，基因是有遺傳效應的RNA片段4.堿基互補配對原則及相關計算

教材深挖拓展1.圖3-11中反向平行的兩條鏈的堿基之間通過_______連接；同一條鏈上堿基之間通過“______________________________”相連；一條鏈上的脫氧核苷酸之間通過_____________連接。氫鍵—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—磷酸二酯鍵2）

DNA初步水解的產物是________________，徹底水解的產物是______________________________。4種脫氧核苷酸磷酸、脫氧核糖和4種含氮堿基2.

（必修2

P58科學·技術·社會）如何獲得DNA指紋圖譜？該技術有哪些應用？提示：應用DNA指紋技術，首先需要用合適的酶將待檢測的樣品DNA切成片段，然后用電泳的方法將這些片段按大小分開，再經過一系列步驟，最后形成DNA指紋圖。此技術被廣泛應用于刑偵領域、親子鑒定、遺骸鑒定等。能力素養提升考向一

DNA分子的結構及特性1.

[2021廣東汕頭模擬考試]如圖所示為雙鏈DNA分子的平面結構模式圖。相關敘述正確的是(

)A.

圖示DNA片段中有15個氫鍵B.

沃森和克里克利用構建數學模型的方法，提出DNA的雙螺旋結構C.

只有在解旋酶的作用下圖示雙鏈才能解開D.

在雙鏈DNA分子中，每個磷酸基團連接1個脫氧核糖A[解析]

圖示的DNA片段共有6個堿基對，A—T有3對、G—C有3對，因A—T之間含2個氫鍵，G—C之間含3個氫鍵，所以該DNA片段共有15個氫鍵，A正確；沃森和克里克構建的是物理模型，B錯誤；要使DNA雙鏈解開，不僅可以用解旋酶，還可以高溫加熱解旋，C錯誤；在雙鏈DNA分子中，每條鏈中間的每個磷酸基團都分別連接2個脫氧核糖，每條鏈兩端的磷酸基團只連接1個脫氧核糖，D錯誤。2.

[2020遼寧沈陽聯考]從分子水平上對生物體具有多樣性或特異性的分析，錯誤的是(

)A.

堿基對排列順序的千變萬化，構成了DNA分子中基因的多樣性B.

堿基對特定的排列順序，構成了每一個基因的特異性C.

一個含2

000個堿基的DNA分子，其堿基對可能的排列方式有41

000種D.

（A+C）/（T+G）的堿基比例體現了DNA分子的特異性D[解析]

堿基對排列順序的千變萬化，構成了DNA分子中基因的多樣性，A正確；堿基對特定的排列順序，構成了基因的特異性，B正確；一個含2

000個堿基的DNA分子，其堿基對可能的排列方式有41

000種，C正確；DNA分子中（A+C）/（T+G）的堿基比例等于1，不能體現其特異性，D錯誤。題后悟道·歸納有關DNA結構的5點提醒1）DNA中并不是所有的脫氧核糖都連著兩個磷酸基團，兩條鏈各有一個脫氧核糖連著一個磷酸基團。2）雙鏈DNA中A與T分子數相等，G與C分子數相等，但A＋T的量不一定等于G＋C的量。3）DNA中，當（A＋G）/（T＋C）＝1時，可能是雙鏈DNA，也可能是單鏈DNA。4）并非所有的DNA分子均具“雙鏈”，有的DNA分子為單鏈。5）DNA的特異性是由堿基的排列順序決定的，而不是由配對方式決定的，配對方式只有四種：A—T、C—G、T—A、G—C。考向二

DNA分子中的堿基配對規律及相關計算

B

4.

某研究小組測定了多個不同雙鏈DNA分子的堿基組成，根據測定結果繪制了DNA分子的一條單鏈與其互補鏈、一條單鏈與其所在DNA分子中堿基數目比值的關系圖，下列正確的是(

)A.

B.

C.

D.

C[解析]

根據DNA分子的結構特點可知，若DNA分子雙鏈中（A+T）/（C+G）的值為m，則每條鏈中（A+T）/（C+G）的值均為m，C正確，D錯誤；DNA分子中（A+C）/（T+G）=1，而每條鏈中的（A+C）/（T+G）不能確定，但兩條鏈中（A+C）/（T+G）的值互為倒數，A、B錯誤。題后悟道·方法DNA分子中堿基比例的計算步驟第一步：搞清題中已知的和所求的堿基比例是占整個DNA分子堿基的比例，還是占DNA分子一條鏈上堿基的比例。第二步：畫一個DNA分子模式圖，并在圖中標出已知的和所求的堿基。第三步：根據堿基互補配對原則及其規律進行計算。考向三

基因的本質及與DNA和染色體的關系5.

[2021陜西西安模考]如圖為某植物細胞的一個DNA分子中a、b、c三個基因的分布狀況，圖中Ⅰ、Ⅱ為無遺傳效應的序列。有關敘述正確的是(

)A.

在植物的每個細胞中，a、b、c基因都會表達出相應蛋白質B.

a、b互為非等位基因，在親子代間傳遞時可自由組合C.

b中堿基對若發生了增添、缺失或替換，則發生了基因突變，但性狀不一定改變D.

基因在染色體上呈線性排列，基因一定位于染色體上C[解析]

在植物的不同細胞中a、b、c基因可能選擇性表達，A錯誤；a、b兩個基因為一條染色體上的非等位基因，在親子代間傳遞時不能進行自由組合，B錯誤；染色體是基因的主要載體，線粒體、葉綠體中也有少量DNA，D錯誤。6.

[2021云南兩校質量檢測]下列有關基因、DNA、染色體的說法，錯誤的是(

)A.

堿基特定的排列順序，構成了每一個DNA分子的特異性B.

對于細胞生物來說，基因是具有遺傳效應的DNA片段C.

在DNA分子結構中，與脫氧核糖直接相連的都是2個磷酸和一個堿基D.

一條染色體上含有1個或2個DNA分子C[解析]

DNA分子上堿基特定的排列順序，構成了每一個DNA分子的特異性，A正確；廣義的基因指的是遺傳物質，對于細胞生物來說，基因通常是具有遺傳效應的DNA片段，B正確；在鏈狀DNA中，首尾各有一個脫氧核糖只與一個磷酸和一個堿基相連，C錯誤；一條染色體上含有1個或2個DNA分子，D正確。教材基礎診斷1.

在一個細胞周期中，DNA復制過程中的解旋發生在兩條DNA母鏈之間。(

)√2.

DNA分子復制過程中的解旋在細胞核中進行，復制在細胞質中進行。(

)×3.

DNA聚合酶存在于真核細胞的細胞核，不存在于真核細胞的細胞質中。(

)×4.

某種物質插入DNA分子中使雙鏈不能解開，可將細胞周期阻斷在分裂中期。(

)×考點二

DNA分子的復制1.DNA半保留復制的實驗證據(1)研究方法：______________。(2)實驗技術：同位素示蹤法和密度梯度離心法。(3)實驗原理：含15N的雙鏈DNA密度大，含14N的雙鏈DNA密度小，一條鏈含14N、一條鏈含15N的雙鏈DNA密度居中。假說—演繹法(4)實驗假設：DNA以半保留的方式復制。沃森和克里克提出的知識梳理整合1.DNA分子的復制方式的實驗證據1）方式推測：沃森和克里克提出遺傳物質自我復制的假說——DNA分子復制方式為半保留復制。2）實驗證據①實驗方法：同位素示蹤技術和密度梯度離心。②實驗原理：含15N的雙鏈DNA密度大，含14N的雙鏈DNA密度小，一條鏈含14N、一條鏈含15N的雙鏈DNA密度居中。③實驗假設：DNA的復制是以半保留的方式進行的。知識梳理整合④實驗預期：離心后應出現3條DNA帶。重帶（密度最大）：兩條鏈都為15N標記的親代雙鏈DNA；中帶（密度居中）：一條鏈為14N標記，另一條鏈為15N標記的子代雙鏈DNA；輕帶（密度最小）：兩條鏈都為14N標記的子代雙鏈DNA。⑤實驗過程⑥過程分析立即取出，提取DNA→離心→全部重帶。繁殖一代后取出，提取DNA→離心→全部中帶。繁殖兩代后取出，提取DNA→離心→1/2輕帶、1/2中帶。⑦實驗結論：DNA的復制是以半保留方式進行的。2.DNA復制的過程(1)概念、時間、場所、實質間期減數第一次分裂前細胞核解旋脫氧核苷酸DNA聚合酶堿基互補配對(2)過程(3)特點：________邊復制(過程上)、半保留復制(結果上)。每個DNA分子都保留原DNA的一條鏈邊解旋(4)準確復制的原因和意義①原因：DNA分子具有獨特的________結構，為復制提供了精確的模板，通過______________，保證了復制能準確進行。②意義：DNA分子通過復制，將遺傳信息從親代傳給了子代，從而保持了遺傳信息的________。雙螺旋堿基互補配對連續性巧記DNA復制的“二、二、三、四”3.圖解法分析DNA復制的相關計算一個親代DNA連續復制n次后，則：(1)子代DNA分子數：2n個①無論復制多少次，含15N的DNA分子始終是2個做題時看準是“含”還是“只含”②含14N的DNA分子有2n個，只含14N的DNA分子有(2n－2)個做題時看準是“DNA分子數”還是“鏈數”(2)子代DNA分子總鏈數：2n×2＝2n＋1條①無論復制多少次，含15N的鏈始終是2條②含14N的鏈數是(2n＋1－2)條(3)消耗的脫氧核苷酸數①若親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，則經過n次復制需要消耗游離的該脫氧核苷酸數為m×(2n－1)個②若進行第n次復制，則需消耗游離的該脫氧核苷酸數為m×2n－1個4.細胞分裂過程中的同位素標記問題(1)DNA分子半保留復制圖像及解讀(2)進行有絲分裂的細胞在細胞增殖過程中核DNA和染色體的標記情況分析細胞DNA復制一次細胞分裂一次，如圖為連續分裂兩次的過程圖(以一條染色體為例)。由圖可以看出，第一次有絲分裂形成的兩個子細胞中所有核DNA分子均由一條親代DNA鏈和一條子鏈組成；第二次有絲分裂后最終形成的子細胞中含親代DNA鏈的染色體條數是0～2n(以體細胞染色體數為2n為例)。(3)進行減數分裂的細胞在分裂過程中核DNA和染色體的標記情況分析在進行減數分裂之前，DNA復制一次，減數分裂過程中細胞連續分裂兩次。如圖是一次減數分裂的結果(以一對同源染色體為例)。教材深挖拓展1.

探究DNA復制方式用什么樣的科學方法？涉及哪些生物學技術手段？具體檢測觀察指標是什么？提示：假說—演繹法；同位素示蹤技術和密度梯度離心技術；DNA帶在試管中所在的位置2.

DNA復制過程中需要_________________等細胞器的參與。復制完成后形成的兩個DNA分子，這兩個DNA分子的結構不一定相同，可能的原因是___________________________。在細胞分裂的__________________________________期分離開。核糖體、線粒體在復制過程中可能有絲分裂后期或減數第二次分裂后發生變異能力素養提升考向一

DNA復制的過程與實驗探究1.

[2021廣東佛山二模]真核生物的DNA分子中有多個復制起始位點,可以大大提高DNA復制速率。中科院李國紅團隊通過研究揭示了一種精細的DNA復制起始位點的識別調控機制,該成果入選2020年中國科學十大進展。下列敘述錯誤的是(

)A.

DNA復制起始位點是解旋酶與DNA的初始結合位點B.

DNA的兩條鏈在復制起始位點解旋后都可以作為復制模板C.

DNA復制時可能是從復制起始位點開始同時向兩個方向進行的D.

可將外源的尿嘧啶類似物摻入新合成的DNA鏈中來鑒定復制起始位點D[解析]

DNA中不含尿嘧啶，故DNA復制過程中不會利用外源的尿嘧啶類似物，D錯誤。2.

[2021黑龍江哈爾濱九中高三月考]真核細胞中DNA復制如圖所示，下列表述錯誤的是(

)A.

多起點雙向復制能保證DNA復制在短時間內完成B.

每個子代DNA都有一條核苷酸鏈來自親代C.

復制過程中氫鍵的破壞和形成都需要DNA聚合酶的催化D.

DNA分子的準確復制依賴于堿基互補配對原則C[解析]

多起點雙向復制能保證DNA復制在短時間內完成，提高復制效率，A正確；DNA為半保留復制，每個子代DNA都有一條核苷酸鏈來自親代，B正確；解旋酶破壞堿基對的氫鍵，使DNA雙鏈解旋，C錯誤；堿基對之間嚴格的堿基互補配對原則，保證遺傳信息準確從親代DNA傳向子代DNA，D正確。題后悟道·歸納有關DNA復制的2點“注意”1）DNA中氫鍵可由解旋酶催化斷裂，同時需要ATP供能，也可加熱斷裂（體外）；而氫鍵是自動形成的，不需要酶和能量。2）在真核生物中，DNA復制一般是多起點復制；在原核生物中，DNA復制一般是一個起點。無論是真核生物還是原核生物，DNA復制大多數都是雙向進行的。考向二

DNA半保留復制的相關計算與實驗探究3.

[2021黑龍江哈爾濱六中高三月考]某病毒的DNA分子共有堿基600個，其中一條鏈的堿基比例為A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，在侵染宿主細胞時共消耗了嘌呤類堿基2

100個，相關敘述錯誤的是(

)A.

該病毒DNA在宿主細胞中進行半保留復制B.

子代病毒的DNA中（A+T）/（C+G）＝7/3C.

該病毒DNA第3次復制需要360個腺嘌呤脫氧核苷酸D.

該病毒在宿主細胞內復制產生了8個子代DNAB[解析]

病毒DNA在宿主細胞中復制時遵循DNA分子半保留復制的原則，A正確；由A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4可知，該DNA分子中（A+T）/（C+G）＝3/7，根據堿基互補配對關系，子代病毒的DNA中（A+T）/（C+G）＝3/7，B錯誤；該病毒DNA第3次復制需要腺嘌呤脫氧核苷酸數目為（23-1）×90=360個，C正確；由題干信息可知，在侵染宿主細胞時共消耗嘌呤類堿基2

100個，應是復制了3次，則該病毒在宿主細胞內復制產生了8個子代DNA，D正確。4.

[2021河南部分學校高三開學考試]早期，科學家對DNA分子復制方式的預測如圖甲所示。1958年，科學家以大腸桿菌為實驗材料，設計了一個巧妙的實驗（如圖乙所示），試管②③④⑤是模擬實驗中可能出現的結果。下列相關敘述正確的是(

)甲乙A.

圖乙實驗運用的主要技術包括熒光標記和密度梯度離心B.

圖乙中Ⅰ的目的是標記DNA，至少需要60

min才會出現試管④的結果C.

若培養30

min后離心得到試管③的結果，則可以確定DNA復制的方式是半保留復制D.

若為全保留復制，則復制n代后15N/15N-DNA所占比例為1/2n，離心呈現結果②B[解析]

圖乙實驗運用的主要技術為同位素標記和密度梯度離心，A錯誤；圖乙中Ⅰ的目的是標記大腸桿菌的DNA，每30

min復制一代，故至少需要60

min才會出現14N/14N-DNA、14N/15N-DNA各兩個，即試管④的結果，B正確；若培養30

min后離心得到試管③的結果，則可以排除DNA復制的方式是全保留，但還不能確定DNA復制的方式是分散復制還是半保留復制，C錯誤；若為全保留復制，則復制n代后只有1個15N/15N-DNA，其余全為14N/14N-DNA，故15N/15N-DNA所占比例為1/2n，離心呈現結果為最上邊和最下邊兩種條帶，不是結果②，D錯誤。題后悟道·歸納1）注意“DNA復制了n次”和“第n次復制”的區別，前者包括所有的復制，后者只包括第n次的復制。2）DNA復制計算時看清題中所給出的堿基的單位是“對”還是“個”；所問的是“DNA分子數”還是“鏈數”，“含”還是“只含”。1.經典重組判斷正誤(1)細胞中DNA分子的堿基總數與所有基因的堿基數之和不相等(2020·全國卷Ⅲ，1C)(

)(2)子鏈延伸時游離的脫氧核苷酸添加到3′端(2021·遼寧卷4A)(

)(3)雙鏈DNA分子中一條鏈上的磷酸和核糖是通過氫鍵連接的(2014·全國卷Ⅱ，5C)(

)(4)DNA有氫鍵，RNA沒有氫鍵(2013·全國卷Ⅱ，1A)(

)√√××真題再現1.

[2021廣東，5，2分]DNA雙螺旋結構模型的提出是二十世紀自然科學的偉大成就之一。下列研究成果中，為該模型構建提供主要依據的是(

)①赫爾希和蔡斯證明DNA是遺傳物質的實驗②富蘭克林等拍攝的DNA分子X射線衍射圖譜③查哥夫發現的DNA中嘌呤含量與嘧啶含量相等④沃森和克里克提出的DNA半保留復制機制A.

①②

B.

②③

C.

③④

D.

①④B[解析]

沃森和克里克以威爾金斯和其同事富蘭克林提供的DNA衍射圖譜的有關數據為基礎，推算出DNA分子呈雙螺旋結構；從查哥夫那里得到腺嘌呤的量總是等于胸腺嘧啶的量，鳥嘌呤的量總是等于胞嘧啶的量，于是他們改變了堿基配對方式，讓A與T配對，G與C配對，構建出新的DNA模型。所以為該模型提供主要依據的是②③，故選B。真題再現2.

[2019天津，1，6分]用3H標記胸腺嘧啶后合成脫氧核苷酸，注入真核細胞，可用于研究(

)A.

DNA復制的場所

B.

mRNA與核糖體的結合C.

分泌蛋白的運輸

D.

細胞膜脂質的流動A[解析]

DNA復制需要模板DNA鏈、原料脫氧核苷酸、能量ATP以及DNA聚合酶，用3H標記胸腺嘧啶后合成脫氧核苷酸，注入真核細胞，可用于研究DNA復制的場所，A符合題意。3.

[2018海南，15，2分]現有DNA分子的兩條單鏈均只含有14N（表示為14N14N）的大腸桿菌，若將該大腸桿菌在含有15N