专题18 DNA分子的结构、复制及基因的本质（串讲）（解析版）.docx

1、专题18 DNA分子的结构、复制及基因的本质考点分布重点难点备考指南1.DNA分子的结构2.DNA分子的特性3.基因的本质4.DNA和染色体的关系5.DNA分子的复制1.DNA分子结构的主要特点2.基因的概念3.DNA分子的复制理解并掌握DNA分子的结构和特性。掌握基因的本质。明确DNA和染色体的关系掌握DNA分子的复制过程和相关计算。考点一DNA分子的结构及相关计算1DNA分子的元素组成：C、H、O、N、P。DNA的基本骨架是磷酸和脱氧核糖，DNA的空间结构是由两条脱氧核苷酸链组成，这两条链按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。碱基互补配对遵循以下原则：A一定

2、与T配对，G一定与C配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫做碱基互补配对原则。2DNA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4n种。特异性：每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的碱基排列顺序，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AGTC。(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

3、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，AT含两个氢键，GC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

4、，但AT的量不一定等于GC的量。（4）DNA中当（AG）/（TC）（AC）/（GT）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：AT、CG、TA、GC。（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CT2噬菌体的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸D

5、在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数【答案】C【解析】在DNA分子中，一般情况下每个脱氧核糖上连接2个磷酸和1个碱基，A错误；每个DNA分子中碱基数磷酸数脱氧核糖数，B错误；T2噬菌体的遗传物质为DNA，其水解可产生4种脱氧核苷酸，C正确；在DNA双螺旋结构中嘧啶数等于嘌呤数，D错误。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()A32.9%,17.1% B31.3%,18.7%C18.7%,31.3% D17.1%,32.9%【答案】B【解析】互补的碱基之和的

6、比例在DNA的任何一条链中及整个DNA分子中都相等，由G与C之和占全部碱基总数的35.8%，T和C分别占一条链碱基总数的32.9%和17.1%，可知A占这条链碱基总数的135.8%32.9%31.3%，G占这条链碱基总数的35.8%17.1%18.7%，根据碱基互补配对原则，它的互补链中T、C的比例分别为31.3%、18.7%。考点二DNA分子的复制及基因的概念1DNA分子的复制(1)DNA分子复制方式为半保留复制。(2)实验假设：DNA以半保留的方式复制。实验方法：同位素示踪技术和密度梯度离心技术。实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15

7、N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15N标记的子代双链DNA；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离心全部重带。繁殖一代后取出，提取DNA离心全部中带。繁殖两代后取出，提取DNA离心轻带、中带。实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的。(3)复制过程概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。时间：细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。过程：解旋合成子链子链延伸亲子链复旋。特点：边解旋边复制。方式：

8、半保留复制。结果：形成两个完全相同的DNA分子。精确复制：独特的双螺旋结构提供模板，碱基互补配对原则。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.“图解法”分析DNA复制相关计算(1)将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养液中连续复制n次，则：子代DNA共2n个脱氧核苷酸链共2n1条(2)DNA分子复制过程中消耗的脱氧核苷酸数若亲代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(2n1)。第n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m2n1。3.有关“DNA复制”的6个易错点（1）细胞生物中凡存在DNA分子

9、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

10、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：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（2n1）。第n次复制需要该种脱氧核苷

11、酸数为m2n1。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()Aa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DNADNAD植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生该过程【答案】B【解析】由题图可知，a链和b链螺旋形成新的DNA分子，因此a、b链是反向的，a、c链都与d链互补，因此a链与c链的碱基序列相同，A项正确；酶1是解旋酶，作用是使氢键断裂，使双链DNA分子解旋，B项错误；分析题图可知，DNA分子的复制是半保留复制，通过DNA分子的复制，遗传信息从DNA流向DNA，C项正确；植物细

12、胞的线粒体和叶绿体中都含有少量DNA，可以发生DNA分子的复制过程，D项正确。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，AT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复制时作用于处的酶为DNA聚合酶BDNA分子复制2次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸9 900个C处指的是腺嘌呤核糖核苷酸D子代中含15N的DNA分子占【答案】B【解析】复制时作用于处的酶为解旋酶，A错误；由题意知，DNA分子中AT占碱基总数的34%，则CG占66%，DNA分子中GC5 000266%23 300(个)，该DNA分子复制2次增加3个DNA分子，需要

13、游离的胞嘧啶脱氧核苷酸3 30039 900(个)，B正确；DNA分子的基本单位是脱氧核糖核苷酸，所以处指的是腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，C错误；由题图可知，该DNA分子中的两条链一条含有15N，一条含有14N，若该DNA分子在含14N的培养基中连续复制2次，则形成的4个DNA分子中，只有一个含有15N，即占，D错误。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表示胞嘧啶 B表示腺嘌呤C表示葡萄糖 D表示氢键【答案】D【解析】图中表示胸腺嘧啶，表示胞嘧啶，表示脱氧核糖，表示氢键，D项正确。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（）

14、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【答案】A【解析】A、摩尔根通过假说演绎法利用果蝇杂交遗传实验证明了基因位于染色体上，A错误；B、孟德尔描述的“遗传因子”实质是基因，基因是有遗传效应的DNA片段，格里菲思提出的“转化因子”是DNA，两者化学本质相同，B正确；C、肺炎双球菌体外转化实验利用酶解法去掉DNA或者DNA蛋白质，噬菌体浸染细菌实验利用同位素标记法区分DNA和蛋白质

15、，两者均采用了能区分DNA和蛋白质的技术，C正确；D、DNA两条链上的碱基由氢键连接形成碱基对，且遵循A与T配对、G与C配对的碱基互补配对原则，使DNA分子具有稳定的直径，D正确。故选A。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【答案】C【解析】A、在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基，A错误；B、鸟嘌呤和胞

16、嘧啶之间由3个氢键连接，B错误；C、DNA的两条链之间遵循碱基互补配对原则，即A=T、C=G，故在制作的模型中A+C=G+T，C正确；D、DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基在内侧，D错误。故选C。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【答案】D【解析】A、孟德尔用统计学方法分析杂合子自交子代的表现型及比例，发现了遗传规律，A正确；B、摩尔根等

17、基于果蝇眼色与性别的关联，证明了基因在染色体上，B正确；C、赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记T2噬菌体DNA和蛋白质，通过对比两组实验结果，证明了DNA是遗传物质，C正确；D、沃森和克里克用DNA衍射图谱得出了DNA的螺旋结构，D错误。故选D。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（）ADNA复制后A约占32%BDNA中C约占18%CDNA中（A+G）/（T+C）=1DRNA中U约占32%【答案】D【解析】A、DNA分子为半保留复制，复制时遵循A-T、G-C的配对原则，则DNA复制后的A约占32%，A正确；B、酵母菌的DNA中碱基A约

18、占32%，则A=T=32%，G=C=（1-232%）/2=18%，B正确；C、DNA遵循碱基互补配对原则，A=T、G=C，则（A+G）/（T+C）=1，C正确；D、由于RNA为单链结构，且RNA是以DNA的一条单链为模板进行转录而来，故RNA中U不一定占32%，D错误。故选D。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（）赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制ABCD【答案】B【解析

19、】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，错误；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，正确；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，正确；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，错误。故选B。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，和表示新合成的单链，的5端指向解旋方向，丙为复制结束时的图像。该D

20、NA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，和延伸时均存在暂停现象B甲时中A、T之和与中A、T之和可能相等C丙时中A、T之和与中A、T之和一定相等D延伸方向为5端至3端，其模板链3端指向解旋方向【答案】D【解析】A、据图分析，图甲时新合成的单链比短，图乙时比长，因此可以说明和延伸时均存在暂停现象，A正确；B、和两条链中碱基是互补的，图甲时新合成的单链比短，但中多出的部分可能不含有A、T，因此中A、T之和与中A、T之和可能相等，B正确；C、和两条链中碱基是互补的，丙为复制结束时的图像，新合成的单链

21、与等长，图丙时中A、T之和与中A、T之和一定相等，C正确；D、和两条单链由一个双链DNA分子复制而来，其中一条母链合成子链时的5端指向解旋方向，那么另一条母链合成子链时延伸方向为5端至3端，其模板链5端指向解旋方向，D错误；故选D。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（）AN 的每一个细胞中都含有 T-DNABN 自交，子一代中含 T-DNA 的植株占 3/

22、4CM 经 n（n1）次有丝分裂后，脱氨基位点为 A-U 的细胞占 1/2nDM 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【答案】D【解析】A、N是由M细胞形成的，在形成过程中没有DNA的丢失，由于T-DNA 插入到水稻细胞 M 的某条染色体上，所以M细胞含有T-DNA，因此N的每一个细胞中都含有 T-DNA，A正确；B、N植株的一条染色体中含有T-DNA，可以记为+，因此N植株关于是否含有T-DNA的基因型记为+-，如果自交，则子代中相关的基因型为+-=121，有 3/4的植株含 T-DNA ，B正确；C、M中只有1个DNA分子上的单链上的一个 C 脱去氨

23、基变为 U，所以复制n次后，产生的子细胞有2n个，但脱氨基位点为 A-U 的细胞的只有1个，所以这种细胞的比例为1/2n，C正确；D、如果M 经 3 次有丝分裂后，形成子细胞有8个，由于M细胞 DNA 分子单链上的一个 C 脱去氨基变为 U，所以是G和U配对，所以复制三次后，有4个细胞脱氨基位点为C-G，3个细胞脱氨基位点为A-T，1个细胞脱氨基位点为U-A，因此含T-DNA 且脱氨基位点为 A-T 的细胞占 3/8，D错误。故选D。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

24、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1/4D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【答案】C【解析】A、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；B.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；C.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； D.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。故选C。