1、版生物高考新素养总复习中图版讲义第16讲DNA的结构及复制Word版含答案第16讲DNA的结构及复制考纲考情 知考向核心素养一一提考能最新考纲1.DNA分子结构的主要特点(n)2.DNA分子的复制(n )生命观念DNA的结构决定其功能科学思维建立DNA分子双螺旋结构模型阐明DNA复制过程近三年考情2018全国卷I (2)、2016全国卷n (2)科学探究探究DNA的半保留复制考点一 DNA分子的结构及相关计算I考点自主梳理I1.DNA双螺旋模型构建者：沃森和克里克。2.DNA双螺旋结构的形成DNA収摞庞姑构 DNA艰玦1 -jiliffl构3.DNA的双螺旋结构内容(1)DNA由两条脱氧核苷酸
2、链组成，这些链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。(2)外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接构成主链基本骨架。(3)内侧：两链上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=T(两个氢键)、G三C(三个氢键)。4.DNA分子的结构特点机崔性:磷酸和脱轲核糠交脊连隧倩列在外测构成基本骨架多样性碱甚对參种多样的拙列腕库如某DMA分子中冇“个昵圧旺则酬网噸序Th种址性诲种ON彫卜子鄙冇特定的礙施对扌IE列顺序, 代左了牯定的逍传信息.教材VS高考1.真题重组判断正误(1)细胞中DNA分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和 (2017海南卷，23C)()双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连
3、接的 (2014全国卷U,5C)()DNA有氢键，RNA没有氢键(2013全国卷II , 1A)( )(4)大肠杆菌细胞中只有 A、T、C、G四种碱基(2012海南卷，5C)( )提示(1)X 基因是DNA分子中有遗传效应的片段。(2)X 双链DNA分子中一条链上的磷酸和脱氧核糖是通过磷酸二酯键连接。X tRNA中也有氢键。X 还有U。2边角拾遗 (中图版必修2 P58 “相关链接”)DNA的X射线衍射图如图是一张DNA的X射线衍射图，沃森和克里克就是根据对 DNA的X射线衍射 结果，以及对DNA分子不同碱基之间数量关系的分析，提出了 DNA分子的双螺 旋结构模型。|应试|对接高割 感悟高考找
4、规徉H 结合DNA分子的结构及特点，考查结构与功能观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 =
5、 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 D2.(2019湖南雅礼中学联考)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 一脱氧核糖一磷酸相连解析 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；DN
6、A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。答案 CI题后归纳I(1)DNA初步水解产物是4种脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和 4种含氮碱基。(2)相邻的碱基在 DNA分子的一条单链中通过 “一脱氧核糖一磷酸一脱氧核糖 ”相连接，在DNA的双链之间通过“氢键”相连接。(3)除DNA末端的两个脱氧核糖外，其余每个脱氧核糖都连接着 2个磷酸。每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。3.（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
7、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4.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 C5.（2019山东潍坊一中月考）在一个双链DNA分子中，碱基总数为 m,腺嘌呤碱基 数为n，G与C之间形成3个氢键，A与T之间形成2个氢键。则下列有关叙述 正确的是（ ）脱氧核苷酸数=磷酸数=碱基数= m 碱基之间的氢键数为（3m 2n）/2一 条链中A + T的数量为nG的数量为m nA. B.C. D.解析 每个脱氧核苷酸分子含有一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子碱基，所 以脱氧核苷酸数=磷酸数=碱基数= m，正确；因为A和T之间有2个氢键、C和
8、G之间有3个氢键，根据碱基互补配对原则， A = T = n,则C= G = (m 2n)/2,所以碱基之间的氢键数为 2n + 3(m 2n)/2= (3m2n)/2,正确；双链DNA中， A = T = n,则根据碱基互补配对原则，一条链中 A + T的数量为n,正确；由 中计算可知：G的数量=(m 2n)/2,错误。答案 DI技法点拨I“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 + Co“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A + T A + T链中= m,在互补链及整个 DNA分子中
9、 = m,而且由任一条链转录来的G+ C G + CmRNA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)o(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 一条链中莘拦二a,则在其互补链中牛拦二丄 而在整个DNA分子中I十C I十C aA + g= 1o (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)考点二 DNA分子的复制|考点自主梳理| 务基固本提精华DNA分子的复制1.概念、时间、场所号-以亲代DNA沟模板合成子代DNA的过程更囚一型迥一有塑井裂间仙和减数第一沈分裂前的间期懸匚卜:吗
10、眉帥胞届,线粒许利叶绿体屮也徉在2.过程:需要细胞提供能吐需要輕悔的作圮杠订谿果：解开两茶摞旋的取链 气打模板：懈开的毎段你链 住）用料：游离的四种腕钝核廿駿酶；DNA聚汴酶等山打原则：盹革互补配对帀则卜4贞新螺旄：毎-条新链与H：对应的模板 K 链盘绕成取解廉給构U-DNA橐合酶3.特点：边解旋边复制（过程上）、半保留复制（结果上）。4准确复制的原因和意义（1）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。保持了遗传信息的连续性DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代,助学巧记巧记DNA分子的复制的“二、二、三、四应试对接高考| 感悟禹老找
11、规律GF K1围绕DNA复制过程与特点，考查演绎与推理能力1.（2019福建省泉州市调研）下图表示DNA复制的过程，结合图示判断，下列有关 叙述不正确的是（ ）冈崎片段 辽制艮 移动的方向A.DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏 DNA双链间的氢键，使两条链解开B.DNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链方向相反C.DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成 DNA片段D.DNA的两条子链都是连续合成的 解析 由图可知，两条子链中，一条是连续合成的，另一条是不连续合成的。答案 D2.（2019湖南衡阳八中质检）科学家们揭开了关于染色质中 DNA的世纪之谜，首次 在人类活细胞
12、的细胞核中实现了 3 D基因组成像。这项研究即将改写教科书上关 于DNA复制的相关描述。下列相关叙述正确的是（ ）A.染色质是由DNA和蛋白质构成的，是控制生物性状的基本单位B.DNA中脱氧核苷酸的数目和排列顺序决定了 DNA分子的多样性C.若双链DNA分子一条链中G : T = 1 : 2,则其互补链中C : A = 2 : 1D.沃森和克里克运用建构物理模型的方法研究 DNA分子复制的方式解析染色质主要是由DNA和蛋白质构成的，基因是控制生物性状的基本单位，A错误；若双链DNA分子一条链中G : T = 1 : 2,则其互补链中C : A = 1 : 2, C 错误；沃森和克里克运用建构物
13、理模型的方法研究了 DNA分子的结构，D错误。 答案 BI题后归納IDNA分子的多起点、双向复制一个DNA分子可以由多个复制起点同时（或先后）复制。下图中，从3个复制起点 进行双向复制，明显提高了 DNA分子复制的速率；图中的复制环大小不一，因此 它们的复制时间有先后，右侧最早，左侧最晚。结合DNA分子的复制的相关计算，考查科学思维能力3.（2018海南卷，15）现有DNA分子的两条单链均只含有 碁 俵示为14N“N）的大 肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有15n的培养基中繁殖两代，再转到含有14n的培养 基中繁殖一代，则理论上 DNA分子的组成类型和比例分别是（ ）A.有15N14N和14N14N
14、两种，其比例为1 : 3B.有15N15N和14N14N两种，其比例为1 : 1C.有15N15N和14N14N两种，其比例为3 : 1D.有N N和N N两种，其比例为3 : 1解析 大肠杆菌14N14N在含有15N的培养基中繁殖，其中子一代大肠杆菌的DNA 分子共2个，均为1条链含14N、1条链含15N，子二代大肠杆菌的DNA分子共4 个，其中2个DNA分子为1条链含14N、1条链含15N，另外2个DNA分子为2 条链均含15N ;再转到含有14N的培养基中繁殖一代，子三代大肠杆菌的 DNA分14子共8个，其中2个DNA分子为2条链均含 N，其余6个DNA分子为1条链 含14N、1条链含1
15、5N，所以15N14N和14N14N两种分子的比例为3 ： 1。答案 D4.（2019河北定州中学质检）将14N DNA（轻）、15N DNA（重）以及15N、14N DNA（中）分别离心处理，其结果如图所示。现将15N DNA转移到只含14N的环境 中，再使DNA分子连续复制两次（I和U ）后，将所得DNA采用同样的方法进行 离心处理，则结构最可能是图中的（ ）解析 将15N DNA转移到含14N的培养基上，繁殖一代（I ）所得的DNA都是一 条链为14N DNA，一条链为15N DNA，所以离心处理后都为中；再繁殖一代， 所得的DNA中有2个DNA仍是一条链为14N DNA，一条链为15N
16、 DNA，另 外2个DNA都是14N DNA，所以离心处理后2个DNA位于中，2个DNA位于轻，C正确 答案 C5.（2019湖北省八校联考）用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧 啶60个。该DNA分子在14N培养基中连续复制4次，其结果可能是（ ）A.含有14N的DNA分子占100%B.复制过程中需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸 640个C.含15N的链占1/8D.子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是 2 : 32过程中消耗A = 40X (241)= 600(个), B错误；每个DNA分子中嘌呤和嘧啶互补解析 在14N培养基中连续复制4次，得到24= 16个DNA分子，32条链，其中
17、含14N的DNA分子占100%,含15N的链有2条，占1/16, A正确，C错误；根 据已知条件，每个DNA分子中腺嘌呤脱氧核苷酸有100X 2 60X 2二40(个)，复制相等，两者之比是1 : 1, D错误。答案 AI归纳提升IDNA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:-处制一 口制网抚 亲代DNA子ft DNA 子i-代DNA(1)DNA分子数1子代DNA分子数二2n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二2n+1条；2亲代脱氧
18、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二m (2n 2n1)= m 2n 1个。澄清易错易混强化科学思维易错易混易错点1明确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 苷酸连接到已有的链上；(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”；限制性内切酶：用于切断 DNA双链中主链上的“3,
19、 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2 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。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
20、含” 等关键词，以免掉进陷阱。深度纠错1.(2019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U、解旋酶、引物合成酶、聚 合酶I和川等多种酶的催化，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，
21、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。答案 D2.（2018山东泰安期末）下列关于真核细胞DNA复制的说法，正确的是（ ）A.新的子链由4种脱氧核苷酸聚合而成，脱氧核苷酸的聚合过程需要 DNA连接酶B.构成DNA子链的4种脱氧核苷酸聚合时，ATP为降低反应活化能提供能量C.DNA分子在解旋酶的作用下，先完成解旋后再进行复制D.DNA复制过程中若出现错误，生物出现的新性状可能适应环境也可能不适应环 境解析 脱氧核苷酸的聚合需要 DNA聚合酶的催化，A错误；构成DNA子链的4 种脱氧核苷酸聚合时，
22、ATP为其提供能量，降低反应活化能的为 DNA聚合酶，B 错误；DNA分子的复制为边解旋边复制，C错误；DNA复制过程中若出现错误， 则出现的新性状可能适应环境也可能不适应环境， D正确。答案 D3.(2019广东佛山市质检)某双链DNA分子，含有M个碱基，其中胸腺嘧啶占a% , 下列有关此 DNA连续复制时所需的鸟嘌呤脱氧核苷酸数量的叙述，错误的是()A.第一次复制时，需要 M X (1/2 - a%)B.第二次复制时，需要 2M X (1/2-a%)C.第 n 次复制时，需要(2n- 2n-1)x M X (1/2- a%)D.复制n次时，需要2nx M x (1/2- a%)解析 A +
23、 G占总碱基的一半，T占a%,G占1/2- a%,复制一次，产生2个DNA， 复制2次，产生4个DNA，用数学归纳法不难得出：第n次复制，产生2n个DNA 分子，除去原DNA链，需要的鸟嘌呤脱氧核苷酸数目是(2n- 2n-1)X M X (1/2- a%); 同理复制n次时，需要(2n- 1)X M X (1/2 a%)。答案 D随堂真题&预测1.(2018全国卷I , 2)生物体内的DNA常与蛋白质结合，以DNA 蛋白质复合物 的形式存在。下列相关叙述错误的是()A.真核细胞染色体和染色质中都存在 DNA -蛋白质复合物B.真核细胞的核中有DNA 蛋白质复合物，而原核细胞的拟核中没有C.若复
24、合物中的某蛋白参与 DNA复制，则该蛋白可能是DNA聚合酶D.若复合物中正在进行RNA的合成，则该复合物中含有 RNA聚合酶解析 真核细胞染色体和染色质主要由 DNA和蛋白质组成，因此都存在 DNA - 蛋白质复合物，A正确；原核细胞的拟核含一个裸露的环状 DNA分子，该DNA的复制及转录都需要酶催化，故拟核中存在由 DNA和酶构成的DNA 蛋白质复合物，B错误；DNA复制需要DNA聚合酶的作用，DNA聚合酶的化学本质是蛋 白质，故复合物中参与DNA复制的蛋白质可能是DNA聚合酶，C正确；如果复 合物中正在进行RNA的合成，则复合物中必须含有RNA聚合酶，因为RNA中核 糖核苷酸之间的连接需要
25、 RNA聚合酶的催化，D正确。答案 B2.(2018经典高考)下列关于DNA和RNA的叙述，正确的是( )A.原核细胞内DNA的合成都需要DNA片段作为引物B.真核细胞内DNA和RNA的合成都在细胞核内完成C.肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的 DNA和RNA都是遗传物质D.原核细胞和真核细胞中基因表达出蛋白质都需要 DNA和RNA的参与解析 原核细胞内DNA的合成需要RNA片段作为引物，A错误；真核细胞内DNA 和RNA可在细胞核、线粒体、叶绿体中合成，B错误；肺炎双球菌转化实验只能 证明DNA是遗传物质，C错误；原核细胞和真核细胞中基因的表达都包括转录和 翻译过程，都需要DNA和RNA参与，
26、D正确。答案 D3.（2017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
27、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。答案 B4.（2020高考预测）某种病理性近视（相关基因为H、h）与基因HLA有关，若HLA 基因位于常染色体且含有3 000个碱基，其中胸腺嘧啶900个，下列说法错误的是（）A.女性携带者进行正常减数分裂，H和H基因分离发生在减数第二次分裂B.HLA基因复制两次则需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸 1 200个C.HLA基因利用标记的核苷酸复制n次，则不含放射性的DNA分子为0D.该病在男性和女性群体中的发病率相同解析 女性携带者基因型为Hh,正常情况下，减数分裂过程中H和H基因位于姐 妹染色单体上，其
28、分离发生在减数第二次分裂，A正确；该基因中，A = T、C= G， 故HLA基因含有 A = T = 900（个），其复制两次，需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸900X （221） = 2 700（个）, B错误；利用标记的核苷酸复制 n次，所有子代DNA 均含标记的核苷酸，不含放射性的 DNA分子为0, C正确；基因位于常染色体的 疾病在男性和女性群体中的发病率相同，D正确。答案 B课后分层训练（时间：35分钟）基甦练拜A碳定生备观念族庭础1.（2019中原名校质量考评）下列有关链状DNA分子的结构和复制的相关叙述，正 确的是（）A.DNA双螺旋结构使DNA分子具有较强的特异性B.DNA分子一条链中
29、相邻两个碱基通过氢键相连接C.DNA聚合酶催化两个游离的脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键D.复制后产生的两个子代DNA分子共含有4个游离的磷酸基团解析 DNA分子的碱基排列顺序使其具有较强的特异性， A错误；DNA分子两条 链中碱基依据碱基互补配对原则通过氢键连接， DNA 一条链上相邻碱基通过脱氧核糖一磷酸一脱氧核糖相连，B错误；DNA聚合酶催化游离的脱氧核苷酸与 DNA 链上的脱氧核苷酸之间的连接，C错误；由于每个DNA分子中均含有2个游离的 磷酸基团，因此复制后产生的两个子代 DNA分子共含有4个游离的磷酸基团，D 正确。答案 D2.（2019山西大同市质检）下列关于基因的说法，正确的是（
30、）A.DNA是染色体的唯一成分，一个 DNA分子上只有一个基因B.非等位基因仅位于非同源染色体上，其遗传都遵循自由组合定律C.性染色体上基因的遗传不遵循分离定律，而表现伴性遗传的特点D.人体基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息解析 染色体的主要成分是 DNA和蛋白质，基因在染色体上呈线性排列，一个 DNA分子上有若干个基因，A错误；非等位基因既可位于非同源染色体上，也可 位于同源染色体上，位于同源染色体上的非等位基因的遗传不遵循自由组合定律，B错误；性染色体上基因的遗传也遵循分离定律，C错误；人体基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息，D正确。答案 D3.（2019江西抚州市调研）若一果蝇精原细胞中8条染色体上的全部DNA已被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的原料让其进行连续分裂两次产生四个子细胞（不考虑突变和交叉互换）。下列叙述中正确的A.若四个子细胞中均含B.若四个子细胞中均含8条染色体，则每个子细胞中的核 DNA均含15N4条染色体，则每个子细胞中有一半核 DNA含15NC.若四个子细胞中均含8条染色体，则每个子细胞中均含 2个A基因D.若四个子细胞中均含4条染色体，则有一半子细胞含有 a基因解析若四个子细胞中均含8条染色体，则此精原细胞进行的是两次有丝分裂,则每个子细胞中均含1个A基因和1个a基因，但有丝分裂后
