2026届高三生物一轮复习课件：第28讲 DNA的结构、复制及基因的本质

2026高考一轮复习 第28讲 DNA的结构、复制及基因的本质 2 1 DNA的结构 DNA的复制 基因通常是有遗传效应的DNA片段 3 目 录 contents DNA的结构 考点1 考点梳理 氧核苷酸 A＝T，G＝C T C 相反的 脱 1、DNA双螺旋结构模型的构建 考点1 DNA的结构 （1）构建者 沃森和克里克 （2）构建过程 考点1 DNA的结构 2、DNA的结构 C H O N P （1）元素组成：　　　　　　　　 　　 （2）小分子：　　　　　　　　 　　 O P CH2 OH O OH H OH H H H H 含N碱基 磷酸基团 脱氧核糖 5＇ 1＇ 2＇ 3＇ 4＇ A 腺嘌呤 G 鸟嘌呤 C 胞嘧啶 T 胸腺嘧啶 脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1'-C，与磷酸基团相连的碳叫作5'-C。 O HO HO 腺嘌呤脱氧核糖核苷酸 O HO HO 鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸 O HO HO O HO HO 胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸 胞嘧啶脱氧核糖核苷酸 A G C T 考点1 DNA的结构 脱氧核糖核苷酸（4种） （3）单体：　　　　　　　　 考点1 DNA的结构 （4）结构：　　　　　　　　　　 ①DNA分子是由两条链构成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。 ②DNA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；碱基对排列在内侧。 G G G C C T A C C T G A G 5' 3' 3' 5' 一条：5‘→3＇；另一条：3＇→5＇ 游离磷酸基团 羟基端 考点1 DNA的结构 G G G C C T A C C T G A G 5' 3' 3' 5' （4）结构：　　　　　　　　　　 ③两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。碱基配对的规律是：A与T配对，G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。 磷酸二酯键：连接单链中相邻两个脱氧核苷酸 氢键 G C比例越高，DNA的热稳定性越高 脱去H2O，形成磷酸二酯键 考点1 DNA的结构 ①一个双链DNA分子具有2个游离的磷酸基团，而环状DNA不存在。 ②氢键的形成不需要酶，但断裂需解旋酶或加热处理；G—C碱基对比例越大，DNA热稳定性越高。 ③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双链的碱基之间通过氢键相连接。 注意： 3′ 5′ 5′ 3′ 考点1 DNA的结构 ④不是所有的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。　　　 考点1 DNA的结构 3′ 5′ 5′ 3′ 考点1 DNA的结构 （5）DNA分子的特性 (1)稳定性：空间结构相对稳定。 ①两条主链上磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，排列在外侧构成基本骨架； ②两条链间的碱基互补配对方式稳定不变，总是A与T、G与C配对。碱基对及其侧链基团对维持DNA分子的空间结构的稳定有着重要的作用。 (2)多样性：碱基多种多样的排列顺序 若DNA含有n个碱基对，则其可能有4n种碱基排列顺序 (3)特异性：每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序，代表了特定的遗传信息。 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？ 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。 注意： 有n个碱基对，若未知碱基比例则DNA分子可能有4n种 若已知碱基比例，则DNA分子＜4n种 题型剖析 2．(2024·吉林松原高三期末)下图表示DNA分子的片段，下列相关叙述正确的是　 (　　)   A．构成DNA分子的基本单位是⑦ B．限制酶切断①②之间的化学键 C．复制时DNA聚合酶催化形成⑤ D．DNA分子中⑥的排序代表遗传信息 D 题型剖析 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 DNA双链中：A = T G = C DNA1： A 1 T 1 G1 C1 DNA2： A 2 T 2 G2 C2 汉水丑生侯伟作品 DNA一条链中：A1 = T1不成立 3、DNA的计算 考点1 DNA的结构 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 A=T，G=C A+G = A+C = 在整个双链DNA中： T+C = = 50% T+G ， 推论2： 推论1： （1）双链DNA中A=T、G=C，则A+G=T+C，即嘌呤碱基总数等于嘧啶总数；或A+C=T+G，任意两个不互补碱基之和恒等为总数的50%。 3、DNA的计算 考点1 DNA的结构 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 m m A2+C2+G2+T2 = A1+T1 A1+C1+G1+T1 T2+A2 = T+A 1链碱基数 m 2链碱基数 m A1 = T2，T1 = A2 在整个双链DNA中： A+C+G+T 双链碱基数 2m （2）双链DNA中，互补的两个碱基之和占全部碱基的比等于在任何一条单链中，这两个碱基之和占单链全部碱基数的比。 简记为:补则等 3、DNA的计算 考点1 DNA的结构 A1=T2 ,A2=T1 ,G1 = C2 ,G2 =C1；A = T,G = C A1+T1 G1+C1 = = A2+T2 G2+C2 A+T G+C （3）互补碱基之和之比在任意一条链及整个DNA分子中都相同 不同生物该比值不同，具有特异性 在整个双链DNA中： 3、DNA的计算 考点1 DNA的结构 简记为:补则等 A1+G1 T1+C1 = b A+G T+C = 1 （4）非互补碱基之和比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1 简记为:不补则倒 A2+G2 T2+C2 = 1/b 3、DNA的计算 考点1 DNA的结构 A1=T2 ,A2=T1 ,G1 = C2 ,G2 =C1；A = T,G = C 在整个双链DNA中： 若1链中A1所占比例为X1，2链中A2所占比例为X2，则整个DNA中A所占比例为： （X1＋X2） 2 3、DNA的计算 考点1 DNA的结构 （5）某碱基在双链DNA中所占比例等于他在每条单链中所占比例的平均值 在整个双链DNA中： 若1链中A所占比例为c，则整个DNA中A所占比例范围为： ~ [经典·基础·诊断] 3． (2024·福建龙岩高三质检)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，错误的是(　　) 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 题型剖析 考向2　DNA结构的相关计算 3．(2024·黑龙江哈尔滨高三期中)下列有关计算结果，错误的是(　　) A．若某DNA分子中，一条链中的A占该链的30%，另一条链的A占另一条链的20%，则DNA双链中A占双链的30% B．在某双链DNA分子的所有碱基中，鸟嘌呤占26%，则腺嘌呤占24% C．某DNA分子的一条单链中(A＋T)/(C＋G)＝0.4，其互补链中该碱基比例也是0.4 D．若某DNA分子中A占双链的比例为c%，则一条链中的A占该单链的比值为0到2c% A 题型剖析 4. (2024·河南名校联考)如图表示DNA分子中的部分关系，下列判断正确的是(　　) A．若x、y分别表示DNA两条互补链中(A＋G)/(T＋C) 的量，则符合甲曲线变化 B．若x、y分别表示DNA两条互补链中(G＋T)/(A＋C) 的量，则符合甲曲线变化 C．若x、y分别表示DNA两条互补链中(A＋T)/(G＋C)的量，则符合乙曲线变化 D．若x、y分别表示DNA一条链和整个DNA中嘌呤/嘧啶的量，则符合乙曲线变化 C 题型剖析 第一步 第二步 第三步 巧解DNA分子中有关碱基比例计算——“三步曲” 弄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 根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。 画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知的和所求的碱基。 考点1 DNA的结构 DNA的复制 考点2 考点梳理 1、 DNA半保留复制假说的提出(提出者：沃森和克里克） 半保留复制 ①解旋：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂。 ②复制：解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。 ③特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式被称作半保留复制。 考点2 DNA的复制 1、DNA半保留复制假说的提出(提出者：沃森和克里克） 半保留复制 全保留复制 分散复制 有人质疑 提出 考点2 DNA的复制 考点2 DNA的复制 2、DNA半保留复制的实验证据 （1）实验者： （2）研究方法： （3）实验材料： （4）实验技术： （5）实验原理： 【美】梅塞尔森和斯塔尔 大肠杆菌 假说-演绎法 同位素标记技术、密度梯度离心技术 只含15N的双链DNA密度大，离心时应该在试管的底部；只含14N的双链DNA密度小，离心时应该在试管的上部；一条链含15N，一条链含14N的双链DNA密度居中，离心时应该在试管的中部。 考点2 DNA的复制 （6）实验假设： （7）实验过程与结果： DNA以半保留的方式复制 ①让大肠杆菌在含15NH4Cl培养基中繁殖若干代，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N标记。 15NH4Cl 14N/ 14N -DNA 15N/ 15N -DNA （7）实验过程与结果： 15N/ 15N -DNA 14NH4Cl 再分裂一次 分裂一次 提取DNA 离心 提取DNA 离心 ？ ？ ？ 哪个位置 ？ ？ ？ 哪个位置 考点2 DNA的复制 ②将部分含15N标记的大肠杆菌移入14NH4Cl培养基中培养，在不同时刻抽取其DNA经密度梯度离心，记录其在试管中的位置。 考点2 DNA的复制 15N 14N 14N 15N 14N 14N 14N 14N 15N 14N 15N 14N P F1 F2 15N 15N 15N/15N 重带 15N/14N 14N/14N 15N/14N 轻带中带 中带 第二代 第一代 提出DNA离心 含14N的培养液 演绎推理 ①若DNA的复制是半保留复制 31 考点2 DNA的复制 第二代 含14N的培养液 第一代 15N 15N P F1 F2 14N 14N 提出DNA离心 重带 轻带重带 轻带 重带 15N 15N 15N 15N 14N 14N 14N 14N 14N 14N 15N/15N 14N/14N 15N/15N 14N/14N 15N/15N 演绎推理 ②若DNA的复制是全保留复制 考点2 DNA的复制 结论：证明DNA的复制是半保留复制 排除是全保留复制 排除是分散复制 亲 代 子一代 子二代 细胞再分裂一次 15N 14N 15N 15N 14N 14N 转移到含14NH4Cl的培养液中 细胞分裂一次 15N 14N 提出DNA离心 提出DNA离心 提出DNA离心 子一代只有一条中链 子二代有一条轻链 实验验证 提出问题 作出假设 得出结论 演绎推理 实验验证 DNA以什么样的方式复制？ DNA以半保留方式复制（全保留、分散） 推理、探究几种复制模式下得到子代DNA的可能情况，预测可能实验结果 DNA以半保留方式进行复制 证明DNA半保留复制的实验 假说演绎法 考点2 DNA的复制 概念 场所 时期 条件 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 真核生物：细胞核(主要)，线粒体、叶绿体(次要) 原核生物：拟核(主要)，细胞质(如质粒) 细胞分裂（有丝分裂或减数分裂）前的间期 模板 原料 酶 能量 亲代DNA分子中的两条母链 细胞中游离的4种脱氧核糖核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶等 ATP等 考点2 DNA的复制 3、DNA的复制 (1)解旋 在能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开，氢键断裂。 考点2 DNA的复制 解旋酶 (2)合成引物 在引物酶的作用下，产生一小段RNA作为引物，后期引物会被切除。 考点2 DNA的复制 解旋酶 引物1 引物2 引物酶 引物酶 因为DNA聚合酶只能识别3’端，只能从3’端开始合成子链。 引物为DNA聚合酶提供了游离的3′端，使DNA聚合酶从3′端延伸子链。 (3)合成子链 DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链。 考点2 DNA的复制 解旋酶 引物1 引物2 DNA聚合酶 合成方向： 子链的5'端→ 3'端 形成磷酸二酯键 (3)合成子链 前导链：DNA聚合酶可以沿5′→3′方向连续合成子链； 后随链：随着复制叉的移动会形成许多不连续的片段，即冈崎片段，最后这些冈崎片段在DNA连接酶的作用下被连接成一条完整的子链 考点2 DNA的复制 引物1 引物2 引物 引物 前导链（与复制叉移动方向相同） 后随链（与复制叉移动方向相反） (3)合成子链 a.新形成的DNA中所留下的RNA引物会被相关酶切除掉。 b.缺口被DNA聚合酶重新补上。 c.DNA连接酶补上片段间的缺口 考点2 DNA的复制 (4)重新螺旋 每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。 考点2 DNA的复制 原核生物：单起点双向复制。一般每个DNA只有一个复制起点 考点2 DNA的复制 单起点双向复制 真核生物：多起点不同时双向复制，出现大小不同的复制环。这种复制方式提高了DNA复制的效率。 考点2 DNA的复制 多起点双向复制不同时进行 复制泡越大的越早开始复制 特点 精确复制的原因 意义 方向 结果 ①半保留复制；②边解旋边复制； (双向复制；真核生物有多个复制起点) （1）DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；（2）碱基互补配对原则，保证了复制能够准确地进行。 DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持遗传信息的连续性。 形成两个完全相同的DNA分子 从子链的5'端向 3'端延伸 DNA复制的过程 考点2 DNA的复制 44 ④不含亲代DNA链的子代DNA分子数＝ 个。 4、DNA复制相关计算 (2n－2) ①子代DNA分子数＝2n 个； ②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝ 个； （1）DNA分子数 考点2 DNA的复制 ③含子代链的DNA分子数＝ 个； 2 2n ①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝ 条； 2n＋1 ②亲代脱氧核苷酸链数＝ 条； ③新合成的脱氧核苷酸链数＝ 条。 （2）脱氧核苷酸链数 4、DNA复制相关计算 考点2 DNA的复制 2 2n＋1-2 4、DNA复制相关计算 考点2 DNA的复制 ②第n次复制所需该脱氧核苷酸数为 个。 （3）消耗的脱氧核苷酸数 m·2n－1 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 个； m×(2n－1) [模型新命题点思考] 2．分析DNA复制过程并回答下列问题。 (1)图中的解旋酶和DNA聚合酶各有什么作用？ 前者使氢键打开，DNA双链解旋；后者催化形成磷酸二酯键，从而形成新的子链。 (2)蛙的红细胞和哺乳动物成熟的红细胞是否都能进行上图所示过程？ 蛙的红细胞进行无丝分裂，可进行DNA分子的复制；哺乳动物成熟的红细胞已丧失细胞核，也无各种细胞器，不能进行DNA分子的复制。 题型剖析 (3)上图所示DNA复制过程若发生在细胞核内，形成的两个子代DNA位置如何？其上面对应片段中基因是否相同？两个子代DNA将于何时分开？ 染色体复制后形成两条姐妹染色单体，刚复制产生的两个子代DNA分子分别位于两条姐妹染色体单体上，由着丝粒相连。其对应片段所含基因在无基因突变等特殊变异情况下应完全相同。两个子代DNA分子将于有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂时，随两条姐妹染色单体的分离而分开，分别进入两个子细胞中。 题型剖析 [经典·基础·诊断] 1．(2021·辽宁选择考)下列有关细胞内的DNA及其复制过程的叙述，正确的是(　　) A．子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3′端 B．子链的合成过程不需要引物参与 C．DNA每条链的5′端是羟基末端 D．DNA聚合酶的作用是打开DNA双链 A 题型剖析 考向2　DNA复制的相关计算 3. (2024·河北保定高三月考)某DNA分子片段中共含有3 000个碱基，其中腺嘌呤占35%。现将该DNA分子片段用15N 同位素标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次，将全部复制产物进行密度梯度离心，得到图甲结果；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到图乙结果。下列有关分析错误的是(　　)  A．X层与Y层中DNA分子质量比小于1∶3 B．Y层中含15N 标记的鸟嘌呤有3 600个 C．第二次复制结束时，含14N 的DNA分子占1/2 D．W层与Z层的核苷酸数之比是7∶1 B 题型剖析 4．将某种细菌培养在含有3H-胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基上一段时间，检测发现细菌的拟核中含有两种类型的DNA分子(如下图所示)，虚线表示含放射性的脱氧核苷酸链。下列说法正确的是(　　)  A．细菌拟核DNA第一次复制后产生的DNA分子为乙类型 B．细菌拟核DNA第三次复制后产生的DNA分子为甲、乙 两种类型，比例为3∶1 C．细菌拟核DNA复制n次产生的含有放射性脱氧核苷酸链的数目为2n＋1－2条 D．若该细菌拟核DNA含有的碱基数目为m，其中胸腺嘧啶的数目为a，则第n次复制需要鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目为[(2n－1)×(m－2a)]/2个 C 题型剖析 4．(2021·山东等级考)我国考古学家利用现代人的DNA序列设计并合成了一种类似磁铁的“引子”，成功将极其微量的古人类DNA从提取自土壤沉积物中的多种生物的DNA中识别并分离出来，用于研究人类起源及进化。下列说法正确的是(　　) A．“引子”的彻底水解产物有两种 B．设计“引子”的DNA序列信息只能来自核DNA C．设计“引子”前不需要知道古人类DNA序列 D．土壤沉积物中的古人类双链DNA可直接与“引子”结合从而被识别 C 题型剖析 基因通常是具有遗传效应的DNA片段 考点3 考点梳理 考点3 基因通常是具有遗传效应的DNA片段 1、基因与DNA的关系 （1）生物体内的DNA分子数目小于基因数目，生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数。这说明什么？ 说明基因是DNA的片段，DNA中存在非基因片段；基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将其分隔开的，DNA中存在大量的非基因片段。 （2）基因能够指导相应蛋白质的合成、控制生物体的性状，说明什么？ 基因具有特定的遗传效应。 【归纳总结】基因是____________的__________。 有遗传效应 DNA片段 考点3 基因通常是具有遗传效应的DNA片段 2、基因与染色体的关系 （1）基因在染色体上呈线性排列。 （2）染色体是基因的主要载体，但不是唯一载体，如线粒体、叶绿体中也有少量的DNA，也是基因的载体。 3、DNA上分布着许多个基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段。 有些病毒的遗传物质是RNA，如人类免疫缺陷病毒(艾滋病病毒)、流感病毒等。对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。 染色体 脱氧核苷酸 基因 DNA 染色体是DNA的主要载体 每个染色体上有1个或2个DNA 每个DNA分子上含有多个基因 是控制生物性状的结构功能单位 是主要的遗传物质 基本组成单位 基因通常是有遗传效应的DNA片段 考点3 基因通常是具有遗传效应的DNA片段 考点3 基因通常是具有遗传效应的DNA片段 4、DNA分子的多样性和特异性 遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性；DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。 生物界多样性的直接原因是蛋白质的多样性；生物界多样性的根本原因是核酸的多样性。 5、真核与原核细胞基因的结构 考点3 基因通常是具有遗传效应的DNA片段 $$