第2讲 DNA结构、复制及基因的本质-【创新教程】2025年高考生物总复习大一轮教师用书word（人教版 双选）

第2讲　DNA的结构、复制及基因的本质 知识体系——定内容 核心素养——定能力 生命 观念 通过掌握DNA分子的结构和功能，理解生命的延续和发展 科学 思维 通过DNA分子中的碱基数量和DNA复制的计算规律，培养归纳与概括、逻辑分析和计算能力 科学 探究 通过DNA复制方式的探究，培养实验设计及结果分析的能力 考点1　DNA分子的结构及相关计算 [必备知识·整合] 1．DNA分子结构模型的建立者及DNA的组成 (1)DNA双螺旋模型构建者：　　沃森　　和　　克里克　　。 (2)图解DNA分子双螺旋结构 ①DNA由两条脱氧核苷酸链组成，这两条链按　　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≡C(三个氢键)。 2．DNA的结构特点 1．双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的。( × ) 2．沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法。( √ ) 3．嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定。( √ ) 4．DNA分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的。( √ ) 5．分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同。 ( × ) 6．含有G、C碱基对比较多的DNA分子热稳定性较差。( × ) 1．(必修2P48“思考·讨论”)沃森和克里克在构建模型的过程中，利用了哪些他人的经验和成果？ 答案：当时科学界已经发现的证据有：①英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的DNA的X射线衍射图谱；②奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果。 2．(必修2P51“探究·实践”) (1)DNA只含有4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？ 答案：DNA虽然只含有4种脱氧核苷酸，但是碱基的排列顺序却是千变万化的。碱基排列顺序的千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息。 (2)DNA是如何维系它的遗传稳定性的？ 答案：①靠DNA碱基对之间的氢键维系两条链的偶联；②在DNA双螺旋结构中，由于碱基对平面之间相互靠近，形成了与碱基对平面垂直方向的相互作用力。 (情景探究)根据DNA分子结构图回答下列问题。 (1)基本单位：　　　　　　　　　　　　。 ①由磷酸、脱氧核糖、含氮碱基组成，三者之间的数量关系为　　　　　　　　　　。 ②每个DNA片段中，含2个游离的磷酸基团。 (2)水解产物：DNA的初步水解产物是　　　　　　　　　，彻底水解产物是　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)DNA分子中存在的化学键(分子间引力) ①氢键：碱基对之间的引力，可用　　　　　　　　断裂，也可加热断裂。 ②磷酸二酯键：磷酸和脱氧核糖之间的化学键，用　　　　　　　　　　　处理可切割，用　　　　　　　　　　　　处理可连接。 (4)碱基对数与氢键数的关系 ①若碱基对数为n，则氢键数为　　　　　　　　。 ②若n个碱基对中，A有m个，则氢键数为　　　　　　　　　。 答案：(1)脱氧核苷酸　1∶1∶1　(2)脱氧核苷酸　磷酸、脱氧核糖和含氮碱基　(3)解旋酶　限制性内切核酸酶　DNA连接酶　(4)2n～3n　3n－m [关键能力·提升] ◆[提升点1]　通过DNA分子结构考查理解能力和获取信息的能力 1．(2022·广东高考)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 解析：C　[单链序列脱氧核苷酸数量相等、分子骨架同为脱氧核糖与磷酸交替连接，不能决定该线性DNA分子两端能够相连，A、B错误；据题图可知，单链序列的碱基能够互补配对，决定该线性DNA分子两端能够相连，C正确；DNA的两条链是反向的，因此自连环化后两条单链方向相反，D错误。] 2．图为一个DNA分子片段的结构示意图，搭建一个DNA分子模型正确的顺序是(　　) ①多核苷酸双链　　　②1条多核苷酸链 ③脱氧核苷酸 ④双螺旋结构 A．①②④③ B．③②①④ C．③④②① D．④①②③ 解析：B　[通过DNA分子双螺旋结构构建过程可知：首先将脱氧核糖、磷酸、碱基连接起来，形成脱氧核苷酸；其次将单个脱氧核糖核苷酸连接起来形成1条多核苷酸链，然后再将两条脱氧核苷酸链连接起来，最后两条脱氧核苷酸链形成双螺旋结构，即③②①④，B正确，A、C、D错误。] 理清DNA分子结构中两种关系与两类化学键(引力) (1) ◆[提升点2]　通过DNA分子结构的相关计算考查科学思维能力和计算能力 3．在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基总数的54%。若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的22%，胸腺嘧啶占28%，则另一条链上，胞嘧啶、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的(　　) A．24%、26% B．22%、28% C．27%、23% D．20%、30% 解析：A　[已知双链DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的54%，即A＋T＝54%，则A＝T＝27%，C＝G＝50%－27%＝23%。又已知一条链上的胞嘧啶占该链碱基总数的22%、胸腺嘧啶占28%，即C1＝22%，T1＝28%，根据碱基互补配对原则，C＝(C1＋C2)÷2，所以C2＝24%，同理T2＝26%。] 4．下列有关双链DNA分子的叙述，正确的是(　　) A．若DNA分子一条链中的碱基A所占比例为a，则另一条链的碱基C所占比例为 B．如果一条链上(A＋T)∶(G＋C)＝m，则另一条链上该比值也为m C．如果一条链上的A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3，则另一条链上该比值为3∶3∶2∶2 D．由50个碱基对组成的DNA分子片段中至少含有氢键的数量为150个 解析：B　[若DNA分子一条链中的碱基A所占比例为a，据此无法计算出另一条链的碱基C所占比例，A错误；如果一条链上的A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3，则另一条链上该比值为2∶2∶3∶3，C错误；由50个碱基对组成的DNA分子片段中至少含有氢键的数量为50×2＝100(个)，最多含有氢键的数量为50×3＝150(个)，D错误。] 5．(不定项)(2024·江苏南京市模拟)科学家在人体快速分裂的细胞中发现了DNA的四螺旋结构，形成该结构的DNA单链中富含G，每4个G之间通过氢键等形成一个正方形的“G4平面”，继而形成立体的“G四联体螺旋结构”(如图)。下列叙述正确的是(　　) A．组成该结构的基本单位为脱氧核糖核苷酸 B．用DNA解旋酶可以打开该结构中的氢键 C．每个G四联体螺旋结构中含有一个游离的磷酸基团 D．该结构中(A＋G)/(T＋C)的值与双链DNA中相等 解析：ABC　[DNA的基本单位是由四种脱氧核苷酸组成，A正确；由题图可知DNA的四螺旋结构是由DNA单链螺旋而成，用DNA解旋酶可以打开该结构的氢键，B正确；DNA分子中“G－四联体螺旋结构”是一条单链形成的，该结构中含有1个游离的磷酸基团，C正确；DNA双螺旋中A＝T、C＝G，所以(A＋G)/(T＋C)的值始终等于1，而该结构只有一条DNA单链，所以其中(A＋G)/(T＋C)的值不一定相等，D错误。] DNA中的碱基数量的计算规律 设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。 (1)A1＋A2＝T1＋T2；G1＋G2＝C1＋C2。 即：双链中A＝T，G＝C，A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝(A＋G＋T＋C)。 规律一：双链DNA中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。 (2)A1＋T1＝A2＋T2；G1＋C1＝G2＋C2。 ＝＝(N为相应的碱基总数)， ＝＝。 规律二：互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等，简记为“补则等”。 (3)与的关系是互为倒数。 规律三：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒”。 (4)若＝a，＝b，则＝(a＋b)。 规律四：某种碱基在双链中所占的比例等于它在每一条单链中所占比例和的一半。 考点2　DNA的复制及基因的概念 [必备知识·整合] 1．对DNA复制的推测 (1)提出者：　　沃森和克里克　　。 (2)假说：半保留复制。 2．实验证据 (1)实验者：美国生物学家　　梅塞尔森　　和　　斯塔尔　　。 (2)研究方法：　　假说—演绎法　　。 (3)实验材料：大肠杆菌。 (4)实验技术：　　同位素标记　　技术和　　离心　　技术。 (5)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15N的双链DNA密度居中。 (6)实验过程与结果： (7)实验结论：DNA的复制是以　　半保留　　方式进行的。 3．DNA复制 (1)概念、时间、场所 (2)过程 (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 ①DNA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。 ②DNA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　　。 4．基因与DNA (1)遗传信息：遗传信息是指基因中的脱氧核苷酸的排列顺序。不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序不同，含有的遗传信息不同。 (2)DNA的特性 ①　　多样　　性：具有n个碱基对的DNA具有4n种碱基对排列顺序。 ②　　特异　　性：每种DNA分子都有其特定的碱基排列顺序。 ③　　稳定　　性：两条主链中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。 (3)基因通常是　　有遗传效应　　的　　DNA　　片段。 1．植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制。( √ ) 2．真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶和能量。( √ ) 3．在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在两条DNA母链之间。( √ ) 4．DNA复制时，严格遵循碱基互补配对原则。( √ ) 5．脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶的作用下才能连接形成子链。( √ ) 6．DNA分子复制是边解旋边双向复制的。( √ ) 1．(必修2P55“旁栏思考”)第一代只出现一条居中的DNA条带，这个结果排除了哪种复制方式？ 答案：第一代只出现一条居中的DNA条带，这个结果排除了全保留复制的方式。 2．(必修2P58“相关信息”)如何理解遗传物质是信息分子？ 答案：量子物理学奠基人薛定谔认为遗传是遗传信息的复制、传递与表达，遗传物质是一种信息分子。 (情景探究)科学家推测DNA复制可能有如图1所示的三种方式。为确定其复制方式，1958年，Meslson和Stahl进行如下实验：在氮源为14N的培养基中培养大肠杆菌若干代(对照)，在氮源为15N的培养基中培养大肠杆菌若干代(亲代)，将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代(子代Ⅰ和子代Ⅱ)，各组提取DNA后离心得到如图2所示的结果。请回答下列问题。 (1)本实验过程采用的方法有哪些？ (2)图2实验结果表明DNA分子复制的方式是哪种类型？ (3)若将复制后DNA加热解旋后进行离心，图1三种推测复制方式中，哪种复制方式与其他两种实验结果有较大差异？ 答案：(1)同位素标记法、密度梯度离心法 (2)半保留复制 (3)分散复制 [关键能力·提升] ◆[提升点1]　通过DNA复制过程考查信息提取能力、理解能力 1．如图所示为某DNA复制过程的部分图解，其中rep蛋白具有解旋的功能。下列相关叙述错误的是(　　) A．rep蛋白可破坏A与C、T与G之间形成的氢键 B．DNA结合蛋白可能具有防止DNA单链重新形成双链的作用 C．DNA复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点 D．随从链之间的缺口需要DNA连接酶将其补齐 解析：A　[rep蛋白具有解旋功能，破坏的是A与T、G与C之间的氢键；从题图中可看出有了DNA结合蛋白后，碱基对之间不能再形成氢键，可以防止DNA单链重新形成双链；DNA连接酶可以将随从链之间的缺口通过磷酸二酯键连接，从而形成完整的单链。] 2．如图为真核生物染色体上DNA复制过程示意图，下列有关叙述错误的是(　　) A．图中DNA复制是从多个起点同时开始的 B．图中DNA复制是边解旋边双向复制的 C．真核生物DNA复制过程中解旋酶作用于氢键 D．真核生物的这种复制方式提高了复制速率 解析：A　[分析题图可知，图中的三个复制起点复制的DNA片段的长度不同，圈比较大的表示复制开始的时间较早，因此DNA复制的起始时间不同，A错误；题图中DNA的复制过程是边解旋边双向复制的，B正确；DNA的复制首先要在解旋酶的作用下使双链间的氢键断裂，C正确；真核生物的DNA复制具有多个起点，这种复制方式加速了复制过程，提高了复制速率，D正确。] 明确DNA复制、“剪接”与“水解”中的四种酶 (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”。 (3)限制性内切核酸酶：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。 ◆[提升点2]　通过探究DNA复制的方式考查科学探究能力 3．如图表示利用大肠杆菌探究DNA复制方式的实验，下列叙述正确的是(　　) A．可用T2噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验 B．可用(NH4)2 35SO4、(NH4)2 32SO4分别代替15NH4Cl、14NH4Cl进行上述实验 C．试管③中b带的DNA的两条链均含有14N D．仅比较试管②和③的结果不能证明DNA复制为半保留复制 解析：D　[T2噬菌体是病毒，不能用普通培养基培养，不能用T2噬菌体代替大肠杆菌进行题述实验，A错误；DNA分子中不含S元素，不能用(NH4)2 35SO4、(NH4)2 32SO4分别代替15NH4Cl、14NH4Cl进行题述实验，B错误；试管③中a带的DNA的两条链均含有14N，而b带的DNA的一条链含有14N，另一条链含有15N，C错误；需综合比较试管①②③的结果才能证明DNA的半保留复制，D正确。] 4．(2021·全国甲卷)用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP，dA－Pα～Pβ～Pγ，)等材料制备了DNA片段甲(单链)，对W基因在染色体上的位置进行了研究，实验流程的示意图如下。 回答下列问题。 (1)该研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时，所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。 (2)该研究人员以细胞为材料制备了染色体样品，在混合操作之前去除了样品中的RNA分子，去除RNA分子的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)为了使片段甲能够通过碱基互补配对与染色体样品中的W基因结合，需要通过某种处理使样品中的染色体DNA　　　　 　　　。 (4)该研究人员在完成上述实验的基础上，又对动物细胞内某基因的mRNA进行了检测，在实验过程中用某种酶去除了样品中的DNA，这种酶是　　　　 　。 解析：(1)dA－Pα～Pβ～Pγ脱去β、γ位上的两个磷酸基团后，则为腺嘌呤脱氧核苷酸，是合成DNA的原料之一。因此研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时，所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P。 (2)RNA分子也可以与染色体DNA进行碱基互补配对，产生杂交带，从而干扰32P标记的DNA片段甲与染色体DNA的杂交，故去除RNA分子，可以防止RNA分子与染色体DNA的W基因发生片段杂交。 (3)DNA分子解旋后的单链片段才能与32P标记的DNA片段甲进行碱基互补配对，故需要使样品中的染色体DNA解旋。 (4)DNA酶可以水解DNA分子从而去除了样品中的DNA。 答案：(1)dATP脱去β、γ位上的两个磷酸基团后，则为腺嘌呤脱氧核苷酸，是合成DNA的原料之一　(2)防止RNA分子与染色体DNA的W基因发生片段杂交　(3)解旋　(4)DNA酶 “图解法”分析DNA复制过程中的数量关系 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； ②一个DNA分子复制n次后，得到的DNA分子数为2n个，复制(n－1)次后得到的DNA分子数为2n－1个。第n次复制增加的DNA分子数为2n－2n－1＝2n－1(个)，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为m·2n－1个。 ◆[提升点3]　科学思维和计算能力 5．一个双链均被32P标记的噬菌体DNA上有x个碱基对，其中腺嘌呤有m个。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出128个子代噬菌体。下列叙述正确的是(　　) A．该过程至少需要64(x－m)个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸 B．噬菌体增殖需要细菌提供原料、模板和酶等 C．只含31P与含32P的子代噬菌体的比例为63∶1 D．该DNA分子含有3×＋2m个氢键 解析：C　[根据题意分析，用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出128个子代噬菌体，相当于新合成了127个DNA分子，因此该过程至少需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数＝127×(x－m)＝127(x－m)，A错误；噬菌体增殖需要的模板是由其自身提供的，B错误；由于半保留复制，所以在释放出的128个子代噬菌体中，只含31P与含32P的子代噬菌体的比例为63∶1，C正确；该DNA分子含有的氢键数＝2m＋3(x－m)＝3x－m，D错误。] 6．(不定项)将一个没有放射性同位素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－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，错误的是(　　) 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)(m－a)×0.5 D．复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链为2n＋l－2 解析：ABC　[出现Ⅰ、Ⅱ两种类型的DNA表明至少复制了2次，DNA第二次复制产生的子代DNA共4个，有Ⅰ、Ⅱ两种类型，比例为1∶1，A错误；基因分离定律的实质是减数分裂过程中，等位基因随着同源染色体的分开而分离；而DNA复制后分配到两个子细胞属于着丝粒分裂，其上的基因是复制关系，不遵循基因分离定律，B错误；根据试题分析：拟核DNA中共含有C＝，复制n次需要胞嘧啶的数目是(2n－1)·，C错误；DNA分子是双链结构，一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌拟核DNA共2条链，所以复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链为2n＋l－2，D正确。] DNA复制相关计算的4个易错点 (1)复制次数：“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别：前者包括所有的复制，但后者只包括最后一次复制。 (2)碱基数目：注意碱基的数目单位是“对”还是“个”。 (3)复制模板：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。 (4)关键词语：看清是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”等关键词。 教师用书独具 [易错点1]　对DNA分子的结构认识不清 点拨　(1)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5′端的脱氧核糖连着一个磷酸基团(环状DNA分子除外)。 (2)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。 (3)DNA分子一般为“双螺旋结构”，双链DNA中嘌呤等于嘧啶，但细胞内的嘌呤不等于嘧啶，因为细胞内还有单链的RNA。 [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]　对基因的概念理解不清 点拨　(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。 1.DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。 2．DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程，复制需要模板、原料、能量和酶等基本条件。DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。 3．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。 4．DNA复制的场所并非只在细胞核，真核生物中，除细胞核外还有线粒体、叶绿体；而原核生物中，DNA分子复制的场所有拟核、细胞质。 5．遗传效应是指基因能够转录成mRNA，进而翻译成蛋白质，能够控制一定的性状。 6．DNA分子中还存在着不具有遗传效应的片段，在真核细胞中这部分片段所占比例很大，这些片段不是基因。 7．通常的基因是指双链DNA片段，而RNA病毒的基因是指具有遗传效应的RNA片段。 [真题研析]——浸润素养 [例](2023·海南高考)噬菌体ΦX174的遗传物质为单链环状DNA分子，部分序列如图。 下列有关叙述正确的是(　　 ) A．D基因包含456个碱基，编码152个氨基酸 B．E基因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列，其互补DNA序列是5′－GCGTAC－3′ C．噬菌体ΦX174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种核糖核苷酸 D．E基因和D基因的编码区序列存在部分重叠，且重叠序列编码的氨基酸序列相同 解析：B　[题图中的噬菌体DNA上，D基因起始区至终止区除了含有152个氨基酸的编码序列，还包含终止密码子的编码序列，故D基因的碱基数为152×3＋3＝459(个)，A错误；据题图可知，E基因编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列为5′－GTACGC－3′，根据互补DNA与原DNA反向平行及碱基互补配对原则可知，其互补DNA序列是5′－GCGTAC－3′，B正确；DNA复制的原料是4种脱氧核糖核苷酸，C错误；D基因和E基因编码区重叠但密码子的读取起点不一致，所以编码的氨基酸序列不相同，D错误。] [信息破题] 信息 信息转化能力 信息1 单链环状DNA分子 信息2 题图显示同一段DNA单链上可以存在两个不同的基因 [考向分析]　教师用书独具 23年已考考向 未考考向 1.DNA分子的结构和特点 1.DNA分子结构的相关计算 2.制作DNA双螺旋结构模型 2.不同生物中核酸、核苷酸和碱基的比较 3.探究DNA复制的过程 3.DNA复制过程、特点和意义 4.DNA复制的相关计算 [真题品悟]——厚积素养 [考向]　DNA分子的结构和特点 (2023·山东高考) 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，①和②表示新合成的单链，①的5′端指向解旋方向，丙为复制结束时的图像。该DNA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，①和②延伸时均存在暂停现象 B．甲时①中A、T之和与②中A、T之和可能相等 C．丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等 D．②延伸方向为5′端至3′端，其模板链3′端指向解旋方向 解析：D　[据题图分析，图甲时新合成的单链①比②短，图乙时①比②长，因此可以说明①和②延伸时均存在暂停现象，A正确；①和②两条链中碱基是互补的，图甲时新合成的单链①比②短，若②比①长的部分不含A和T，则①中A、T之和与②中A、T之和可能相等，B正确；①和②两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①与②等长，图丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等，C正确；①和②两条单链由一个双链DNA分子复制而来，其中一条母链合成子链时①的5′端指向解旋方向，那么另一条母链合成子链②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B。] [真题变式]——迁移能力 (不定项)(2023·辽宁高考)DNA在细胞生命过程中会发生多种类型的损伤。如损伤较小，RNA聚合酶经过损伤位点时，腺嘌呤核糖核苷酸会不依赖于模板掺入mRNA(如图1)；如损伤较大，修复因子Mfd识别、结合滞留的RNA聚合酶，“招募”多种修复因子、DNA聚合酶等进行修复(如图2)。下列叙述正确的是(　　 ) A．图1所示的DNA经复制后有半数子代DNA含该损伤导致的突变基因 B．图1所示转录产生的mRNA指导合成的蛋白质氨基酸序列可能不变 C．图2所示的转录过程是沿着模板链的5′端到3′端进行的 D．图2所示的DNA聚合酶催化DNA损伤链的修复，方向是从n到m 解析：AB　[根据半保留复制可知，图1所示的DNA经复制后有半数子代DNA含该损伤导致的突变基因，A正确；由题意可知，图1所示为损伤较小，RNA聚合酶经过损伤位点时，腺嘌呤核糖核苷酸会不依赖于模板掺入mRNA，因为密码子存在简并性，mRNA掺入腺嘌呤脱氧核苷酸之后，不同的密码子可能编码相同的氨基酸，B正确；转录时mRNA是由5′端到3′端进行的，模板链是由3′端到5′端进行的，C错误；损伤较大，修复因子Mfd识别、结合滞留的RNA聚合酶，“招募”多种修复因子、DNA聚合酶等进行修复，即修复因子Mfd识别在前，滞留的RNA聚合酶，多种修复因子、DNA聚合酶等修复在后，结合图示可知，DNA聚合酶催化DNA损伤链的修复，方向是从m到n，D错误。] ►[新情景] 1．(2023·浙江6月选考)紫外线引发的DNA损伤，可通过“核苷酸切除修复(NER)”方式修复，机制如图所示。着色性干皮症(XP)患者的NER酶系统存在缺陷，受阳光照射后，皮肤出现发炎等症状。患者幼年发病，20岁后开始发展成皮肤癌。下列叙述错误的是(　　) A．修复过程需要限制酶和DNA聚合酶 B．填补缺口时，新链合成以5′到3′的方向进行 C．DNA有害损伤发生后，在细胞增殖后进行修复，对细胞最有利 D．随年龄增长，XP患者几乎都会发生皮肤癌的原因，可用突变累积解释 解析：C　[由题图可知，修复过程中需要将损伤部位的序列切断，因此需要限制酶的参与；同时修复过程中，单个的脱氧核苷酸需要依次连接，要借助DNA聚合酶，A正确；填补缺口时，新链即子链的延伸方向为5′到3′的方向进行，B正确；DNA有害损伤发生后，在细胞增殖中进行修复，保证DNA复制的正确进行，对细胞最有利，C错误；癌症的发生是多个基因累积突变的结果，随年龄增长，XP患者几乎都会发生皮肤癌的原因，可用突变累积解释，D正确。] ►[改形式] 2．(2024·鹤壁二模)端粒DNA的复制是在端粒酶的作用下进行的，端粒酶是由蛋白质分子和RNA组成的。端粒酶在染色体末端催化DNA合成的过程如图所示。下列叙述错误的是(　　 ) A．端粒酶中起催化作用的是蛋白质分子 B．端粒DNA的复制由端粒酶和RNA聚合酶共同催化 C．端粒DNA是以端粒酶的RNA为模板合成的 D．端粒DNA合成时存在A与U的碱基配对方式 解析：B　[分析题意可知，端粒酶是由蛋白质分子和RNA组成的，端粒酶中起催化作用的是蛋白质分子，A正确；DNA复制所需的酶是解旋酶和DNA聚合酶，B错误；结合题图可知，端粒DNA是以端粒酶的RNA为模板合成的，C正确；由于端粒DNA合成时需要以RNA为模板，故DNA合成时存在A与U的碱基配对方式，D正确。] 学科网（北京）股份有限公司 $$