2025届高考生物一轮复习：第28讲 DNA的结构、复制及基因的本质

一轮复习： DNA的结构、复制及基因的本质 1 2 DNA的结构 3 DNA的复制 基因通常是有遗传效应的DNA片段 考点一 DNA的结构及相关计算 1．DNA双螺旋结构模型的构建 教材P48-49 关于DNA单体的相关问题 脱氧核糖 胸腺嘧啶 DNA初步水解产物是：4种脱氧核糖核苷酸 DNA彻底水解产物是: 1种磷酸、1种脱氧核糖、4种碱基。 O 二号碳脱氧 脱氧 核糖 P A 脱氧 核糖 P C 脱氧 核糖 P G 脱氧 核糖 P T 脱氧 核糖 P T C 脱氧 核糖 P G 脱氧 核糖 P A 脱氧 核糖 P 5' 5' 3' 3' DNA的结构模式图 氢键 碱基对 2.DNA的结构（教材p50） （1）DNA由两条单链组成，按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。 （2）DNA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。 （3）两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对：A与T配对；G与C配对。（碱基互补配对原则） 注：DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称为5‘-端，另一端有一个羟基，称为3’-端。 氢键形成?氢键断裂？碱基对种类数量与热稳定性的关系？ 脱氧 核糖 P A 脱氧 核糖 P C 脱氧 核糖 P G 脱氧 核糖 P T 脱氧 核糖 P T C 脱氧 核糖 P G 脱氧 核糖 P A 脱氧 核糖 P 5' 5' 3' 3' DNA的结构模式图 氢键 碱基对 2.DNA的结构 （1）一个双链DNA分子有几个游离的磷酸基团？环状DNA呢？ （2）碱基之间通过什么相连？ 相邻的碱基在DNA分子的一条单链中通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接，在DNA的双链之间通过氢键相连接。 （3）脱氧核糖和几个磷酸基团相连？ 多数脱氧核糖都连接着两个磷酸基团，两条链各有一个3′-端的脱氧核糖连接着一个磷酸基团。 2个，0个。 巧记　利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子结构 五种元素： C、H、O、N、P 四种碱基： A、T、C、G 三种物质： 两条长链： 一种螺旋： 规则的双螺旋结构 磷酸、脱氧核糖、含氮碱基 两条反向平行的脱氧核苷酸链 氢键关系: A=T G≡C 3.DNA的结构特点 碱基对的排列顺序的千变万化。如：某DNA分子中含有n个碱基对，则其可能的排列顺序有4n种。 2）特异性： 碱基对的特定排列顺序。 3）稳定性： 具有规则的双螺旋结构（两条主链脱氧核糖和磷酸交替连接的顺序不变；两条链间碱基互补配对方式不变；碱基对的长度和间距固定不变）。 1）多样性： DNA的遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序中 4、DNA中碱基数量的计算规律 目录 D 2.(2024·河北唐山检测)某DNA部分片段结构如图所示，下列叙述正确的是(　　) A.③为磷酸二酯键，③的形成需要RNA聚合酶催化 B.①代表氢键，①的形成与断裂需要ATP提供能量 C.片段中碱基②与五碳糖构成的脱氧核苷与ATP中的腺苷相同 D.若该DNA一条链中碱基A与T之和占48%，则整个DNA中碱基C占26% A 3.(2024·厦门调研)质粒是一种在细菌中独立存在于拟核DNA之外，能够自主复制的小型双链环状DNA分子，也是微生物遗传、分子遗传、基因工程等研究领域常用的实验对象。某质粒中含有400个碱基，其中一条链上A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4。下列表述正确的是(　　) A.该质粒分子中的碱基数、脱氧核苷酸数与磷酸二酯键数相同 B.该质粒分子连续复制两次，共需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸320个 C.该质粒分子中4种碱基的比例为A∶G∶T∶C＝3∶4∶1∶2 D.该质粒分子中的携带的遗传信息蕴藏在4种碱基排列方式之中 5.(2021·浙江6月选考，14)含有100个碱基对的一个DNA分子片段，其中一条链的A＋T占40%，它的互补链中G与T分别占22%和18%，如果连续复制2次，则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为(　　) A.240个 B.180个 C.114个 D.90个 B 2．(2023·福建龙岩期末)若生物体内DNA分子中(G＋C)/(A＋T)＝a，(A＋C)/(G＋T)＝b，则下列有关两个比值的叙述中不正确的是(　) A．a值越大，双链DNA分子的稳定性越高 B．DNA分子一条单链及其互补链中，a值相同 C．碱基序列不同的双链DNA分子，b值不同 D．经半保留复制得到的DNA分子，b值等于1 C 小试牛刀 1．(2023·哈尔滨三中调研)在一个DNA分子中，腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占全部碱基的42%，若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的24%，胸腺嘧啶占30%，则在其互补链上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占(　　) A．12%和34% B．21%和24% C．34%和12% D．58%和30% C 目录 对DNA复制过程的推测（课本p53) 半保留复制： 新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链 全保留复制： DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的 分散复制： 新复制的DNA分子中新旧DNA都有，但分配是随机的 考点二 DNA的复制及基因的概念 同位素标记法 (1)放射性同位素：如14C、32P、3H、35S 检测方法：放射性出现的位置及时间先后顺序 (2)稳定同位素：15N、18O 检测方法：密度梯度离心法　　　　　 DNA半保留复制的实验证据（假说-演绎法）教材p53-54 梅塞尔森和斯塔尔 关键思路：区分亲代和子代的DNA 实验原理：15N和14N是氮元素的两种稳定同位素，这两种同位素的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有不同的氮元素的DNA。 目录 2 DNA的复制 大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代 提取DNA，离心 密度低 高 转移到含14NH4Cl的培养液中 第一代 提取DNA，离心 第二代 细胞再分裂一次 细胞分裂一次 提取DNA，离心 15N/15N-DNA 15N/14N -DNA 15N/14N DNA 15N/14N DNA 14N/14N DNA 14N/14N DNA 如果DNA复制是半保留复制 第一代会出现的结果是 第二代会出现的结果是 与实验结果符合 14N 14N 14N 2 DNA的复制 大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代 提取DNA，离心 密度低 高 转移到含14NH4Cl的培养液中 第一代 提取DNA，离心 第二代 细胞再分裂一次 细胞分裂一次 提取DNA，离心 15N/15N-DNA 14N 14N 14N 15N/15N DNA 14N/14N DNA 14N/14N DNA 14N/14N DNA 如果DNA复制是全保留复制 第一代会出现的结果是 第二代会出现的结果是 与实验结果不相符 15N/15N DNA 14N/14N DNA 2 DNA的复制 大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代 提取DNA，离心 密度低 高 转移到含14NH4Cl的培养液中 第一代 提取DNA，离心 第二代 细胞再分裂一次 细胞分裂一次 提取DNA，离心 15N/15N-DNA 14N 14N 14N 15N/14N DNA 15N/14N DNA 15N/14N DNA 15N/14N DNA 如果DNA复制是分散复制 第一代会出现的结果是 第二代会出现的结果是 与实验结果不相符 15N/14N DNA 15N/14N DNA 实验结论： DNA分子复制的方式是半保留复制。 2 DNA的复制 提出问题： 做出假说： 演绎推理： 验证验证： 得出结论： DNA是如何复制的？ 推测可能的复制方式 半保留复制 全保留复制 预测三种复制模式下得到的子代DNA的可能情况及可能的实验结果。 实验结果与半保留复制的预期相符。 DNA分子复制的方式是半保留复制。 DNA复制方式的探究历程 分散复制 1.(2022·海南卷，11)科学家曾提出DNA复制方式的三种假说：全保留复制、半保留复制和分散复制(图1)。对此假说，科学家以大肠杆菌为实验材料，进行了如下实验(图2)： 图1 图2 下列有关叙述正确的是(　　) A.第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带，说明DNA复制方式一定是半保留复制 B.第二代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带和1条轻带，说明DNA复制方式一定是全保留复制 C.结合第一代和第二代细菌DNA的离心结果，说明DNA复制方式一定是分散复制 D.若DNA复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带 D 2.DNA复制 (1)概念、时间、场所 间期 减数分裂前 细胞 核 考点二 DNA的复制及基因的概念 目录 （2）DNA复制的过程 解旋 脱 氧核苷酸 DNA聚合酶 碱基互补配对 课本p55 复制条件： 模板、原料、能量、酶 (3)不同类型生物DNA复制的特点： 多个 复制速率 单 （6） DNA复制的意义：DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。 （5）复制结果：生成两个完全相同的DNA分子 （4）复制准确进行的原因： 双螺旋结构为DNA复制提供了精确的模板。 碱基互补配对原则保证了复制的准确进行。 2 DNA的复制 复制1次 复制2次 复制3次 ①将含有15N的DNA放在含有14N的培养液中连续复制n次，则 (7)与DNA分子复制有关的计算 子代DNA共有2n个 含15N的DNA： 只含15N的DNA： 含14N的DNA： 只含14N的DNA： 2个 0个 2n个 （2n-2）个 脱氧核苷酸链共有2n＋1条 含14N的链： （2n＋1－2）条 含15N的链： 2条 2 DNA的复制 复制1次 复制2次 复制3次 ②复制n次与第n次复制 （设DNA分子中某碱基数为m） 复制n次共需要某碱基的数目= 第n次复制需要某种碱基的数目 (3)与DNA分子复制有关的计算 m∙（2n-1） = m∙（2n-2n-1） = m∙2n-1 2 DNA的复制 ③有丝分裂中染色体标记情况（绘图法） 1条染色体上的双链DNA 1条染色体上的 2条姐妹染色单体 (3)与DNA分子复制有关的计算 过程图解(一般只研究一条染色体) 复制一次(母链标记，培养液不含标记同位素)转至不含标记同位素的培养液中再培养一个细胞周期： 复制一次 着丝粒分裂 2条被标记的染色体 再复制一次 着丝粒分裂 只有1条单链被标记的2条姐妹染色单体 2条染色体中只有1条被标记 2 DNA的复制 ③有丝分裂中染色体标记情况（绘图法） 1条染色体上的双链DNA 1条染色体上的 2条姐妹染色单体 (3)与DNA分子复制有关的计算 复制一次 着丝粒分裂 2条被标记的染色体 再复制一次 着丝粒分裂 只有1条单链被被标记的2条姐妹染色单体 2条染色体中只有1条被标记 规律总结：若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记 2 DNA的复制 (3)与DNA分子复制有关的计算 复制 减数分裂Ⅰ 着丝粒分裂 ④减数分裂中染色体标记情况分析 过程图解：减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象 减数分裂Ⅱ 着丝粒分裂 规律总结： 由于减数分裂没有细胞周期，DNA只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记。 减数分裂Ⅱ 3.基因通常是有遗传效应的DNA片段 一个或两个 有遗传 效应的DNA片段 许多个基因 脱氧核苷 酸排列顺序 染色体 DNA 基因 蛋白质 FormatFactory : www.pcfreetime.com $$