2026届高三生物一轮复习课件20 DNA的结构和复制

该高中生物学高考一轮复习课件聚焦“DNA的结构和复制”核心考点，严格对接高考评价体系，系统梳理DNA双螺旋结构模型构建、碱基互补配对计算规律、半保留复制实验验证及相关计算等高频考点，结合典型例题分析命题趋势，明确碱基比例计算、复制标记分析等常考题型的考查权重，体现复习的系统性与针对性。 课件亮点在于“知识框架-规律提炼-真题突破”的备考体系，如通过碱基计算“三步曲”和半保留复制同位素标记实验分析，培养学生科学思维与探究实践素养，特设复制次数与标记链数计算等易错点提示，帮助学生掌握解题技巧，教师可据此精准定位考点，提升复习效率，助力学生高效备战高考。

DNA的结构和复制 高考一轮复习 1 知识框架 一、DNA双螺旋结构模型的建构 1．模型构建者 1953年，美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。 2．模型构建过程 DNA是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链， 这4种脱氧核苷酸分别含有A、T、G、C4种碱基 威尔金斯和富兰克林获得了DNAX射线的衍射图谱 双螺旋和三螺旋结构模型 构建模型1 否定 (碱基位于螺旋的外部，骨架在内部) 双螺旋结构模型 (磷酸—脱氧核糖骨架在外部，碱基在内部，且相同碱基进行配对) 构建模型2 否定 查哥夫提出DNA分子碱基数量关系：A=T，G=C 。 双螺旋结构模型 (A与T配对，G与C配对， DNA分子稳定) 构建模型3 知识点一 DNA的结构及基因的本质 知识梳理 3 回顾对DNA的认识： 1．DNA的基本单位 脱氧核苷酸 2．脱氧核苷酸的组成 一分子磷酸 一分子脱氧核糖 一分子含氮碱基 C 胞嘧啶 T 胸腺嘧啶 A 腺嘌呤 G 鸟嘌呤 O P CH2 OH O OH H OH H H H H 碱基 磷酸 5’ 1’ 2’ 3’ 4’ 3．元素组成 C、H、O、N、P 知识点一 DNA的结构及基因的本质 O OH H H2O 磷酸二酯键 DNA链是由脱氧核苷酸脱水缩合连接而成的长链。 4．DNA链的形成 知识点一 DNA的结构及基因的本质 二、DNA分子的结构 5’ A T G C T A C G 3’ 5’ 3’ 磷酸二酯键 1．由 条单链按_________方式盘旋成__ _____结构。 反向平行 双螺旋 2 5’ 3’ 5’ 3’ 知识点一 DNA的结构及基因的本质 6 和 _____ 交替连接，构成基本骨架； A T A T T A G G G C C A T C 磷酸 2．外侧 碱基对 内侧 脱氧核糖 3．碱基互补配对原则 两条链上的碱基通过 连接形成 ，且A只和 配对、G只和 配对，碱基之间的一一对应的关系，就叫作 。 氢键 氢键 T C 碱基互补配对原则 碱基对 碱基对 知识点一 DNA的结构及基因的本质 7 A T A T T A G G G C C A T C 4．总结 五种元素： C、H、O、N、P 四种碱基： A、T、C、G 三类物质： 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 知识点一 DNA的结构及基因的本质 8 三、DNA分子的结构特性 9 在生物体内，一个最短DNA分子也大约有4000个碱基对，碱基对有：A—T、T—A、G—C、C—G。请同学们计算DNA分子有多少种？ 44000 2．特异性 碱基对的特定排列顺序。 3．稳定性 1．多样性 ①外部稳定的基本骨架——磷酸和脱氧核糖交替连接形成； ②内部碱基对稳定——通过氢键连接，严格遵循碱基互补配对 原则，加强稳定性； ③空间结构稳定——规则的双螺旋结构。 碱基对的数量不同、排列顺序的千变万化。 遗传信息：DNA分子中的碱基对的排列顺序。 知识点一 DNA的结构及基因的本质 9 第一步 第二步 第三步 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 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。 4．巧解DNA分子中有关碱基比例计算——“三步曲” 知识点一 DNA的结构及基因的本质 规律一：氢键数目 A与T之间两个氢键，C与G之间三个氢键，其中CG对数(或相对含量)越多，DNA分子越稳定。 例题1：一个DNA分子有1000个碱基对，其中A=240个，该DNA分子中含有_____个氢键。 1000个碱基对共有2000个碱基 A=240 氢键数=240×2+760×3=2760 G+C= 1520 A+T= 480 T=240 G=C= 760 4．巧解DNA分子中有关碱基比例计算——“三步曲” 知识点一 DNA的结构及基因的本质 规律二： A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 A=T，C=G A+G = ?+? A+C = ?+? 在整个双链DNA中： T+C 50% T+G = 推论2： 推论1： 双链DNA中，A=T、C=G，则嘌呤碱基总数等于嘧啶总数；或任意两个不互补碱基之和恒等，即A+G=T+C=A+C=T+G，为总数的50%。 例题2：某生物细胞DNA分子的碱基中，腺嘌呤的分子数占18%，那么鸟嘌呤的分子数占_______。 在双链DNA中，A+G=T+C=A+C=T+G= 50% A = 18% G = 32% 知识点一 DNA的结构及基因的本质 规律三： 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 A1+T1 设 ，求 =？ A+T A+T+G+C = n A1+T1+ G1+C1 A2+T2 =？ A2+T2+ G2+C2 n n 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 知识点一 DNA的结构及基因的本质 规律三： 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。 例题3：某DNA中A+T占整个DNA碱基总数的44%，其中一条链上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链上的G占该链碱基总数的比例是____ 在双链DNA中A +T=44% 在双链DNA中G+C=56% 在一链DNA中G+C=56% 在一链DNA中G=21% 在一链DNA中C=35% 根据碱基互补配对原则在另一链DNA中G=35% 知识点一 DNA的结构及基因的本质 规律四： 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。 在DNA双链中： A = T ， G = C A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1 2 A2+T2 G2+C2 A1+T1 G1+C1 = m 设 ，求 =？ A+T G+C =？ m m 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 简记为：补则等 知识点一 DNA的结构及基因的本质 规律四： 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 例题4：DNA的一个单链中（A+T）/（G+C）=0.4，上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是_____、_____。 在DNA的一个单链中 （A+T）/（G+C）=0.4 在DNA的另一个单链中 （A+T）/（G+C）=0.4 在DNA的双链中 （A+T）/（G+C）=0.4 知识点一 DNA的结构及基因的本质 规律五： 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。 在DNA双链中： A = T ， G = C A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1 2 A2+G2 T2+C2 A1+G1 T1+C1 = b 设 ，求 =？ A+G T+C =？ 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 1/b 1 知识点一 DNA的结构及基因的本质 规律五： 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 例题5：DNA的一个单链中（A+C）/（G+T）=0.4，上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别是_____、_____。 在DNA的一个单链中 （A+C）/（G+T）=0.4 在DNA的另一个单链中 （A+C）/（G+T）=2.5 在DNA的双链中 （A+C）/（G+T）=1 知识点一 DNA的结构及基因的本质 1．基因本质 （1）基因是通常是有遗传效应的DNA片段。 理解：①基因通常是DNA的片段 ②基因是有遗传效应的片段 （2）有些病毒的遗传物质是RNA，对于这些病毒而言，基因就是有遗传效 应的RNA片段。 能编码蛋白质或功能RNA 四、基因通常是有遗传效应的片段 知识点一 DNA的结构及基因的本质 真、原核细胞基因的结构区别 知识点一 DNA的结构及基因的本质 2．基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系 染色体 DNA是主要的 。 蛋白质 DNA 基因 脱氧核苷酸 每个DNA分子含有 个基因 基因通常是有 的DNA片段（本质） 基因在染色体上呈_______________。 基因是 的基本单位 染色体是DNA的 。 （DNA的载体还有 和 等） 每条染色体含有 个DNA分子 每个基因含有 个脱氧核苷酸 脱氧核苷酸（碱基）的 代表遗传信息。 主要载体 线粒体 叶绿体 1个或2 遗传物质 多 遗传效应 线性排列 决定生物性状 许多 排列顺序 知识点一 DNA的结构及基因的本质 一、DNA复制的推测——假说-演绎法 2．作出假说 推测可能的复制方式。 1．提出问题 DNA是如何复制的？ （1）半保留复制 （2）全保留复制 （3）分散复制 3．演绎推理 （1）关键思路：通过实验区分亲代和子代的DNA。 标记亲代DNA链，然后观察它们在子代DNA中如何分布。 知识点二 DNA的复制及相关计算 22 1958年，美国生物学家梅塞尔森（M．Meselson）和斯塔尔（F．Stahl）以大肠杆菌为材料，利用15N和14N进行同位素标记，将亲代DNA全部标记为15N，并将其放入14N的环境中培养。15N和14N是N元素的两种稳定的同位素，这两种同位素的相对原子质量不同，因此，利用离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA。 （2）科学方法 同位素标记法、密度梯度离心法 知识点二 DNA的复制及相关计算 23 3．演绎推理 (1)若为半保留复制，离心后的DNA分布位置如下： 知识点二 DNA的复制及相关计算 3．演绎推理 (2)若为全保留复制，离心后的DNA分布位置如下： 知识点二 DNA的复制及相关计算 3．演绎推理 （3）若为分散复制，离心后的DNA分布位置如下： 知识点二 DNA的复制及相关计算 实验结果与半保留推理结果相同。 得出结论： DNA复制方式为半保留复制。 4．实验验证，得出结论 知识点二 DNA的复制及相关计算 27 概念 场所 时期 条件 DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 主要是在细胞核(次要在线粒体、叶绿体) 细胞分裂（有丝分裂或减数分裂）前的间期 DNA的复制 模板 原料 酶 能量 亲代DNA分子中的两条母链 以细胞中游离的4种脱氧核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶等 ATP等 二、DNA的复制 知识点二 DNA的复制及相关计算 28 （1）解旋：在ATP的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开。 C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A C G T A T A C G G C T A G C C G T A 3' 5' C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A 3' 5' ATP 解旋酶 DNA的复制过程： 知识点二 DNA的复制及相关计算 29 （2）合成子链：游离的脱氧核苷酸按碱基互补配对原则随机地与两条母链的碱基配对，确定子链的脱氧核苷酸排列顺序。 C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A 3' 5' A C G C A A G C T A G T C A T T A T A T G C A T G A T C G A G C T T 形成氢键 知识点二 DNA的复制及相关计算 30 C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A 3' 5' A C G C A A G C T A G T C A T T A T A T G C A T G A T C G A G C T T （3）合成子链：在DNA聚合酶的催化下从母链的3'端把子链的脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链。 合成方向：子链的5'端→ 3'端 形成磷酸二酯键 A C G C A A G C T A G T C A T T A DNA聚合酶 5' 3' T A T G C A T G A T C G A G C T T 5' 3' 能量 能量 知识点二 DNA的复制及相关计算 31 （4）形成子代DNA分子：每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。 C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A A 3' A C G C A A G C T A G T C A T T A T A T G C A T G A T C G A G C T T 5' 3' T A G C C G T A T A G C C G A T A T 3' 5' T T A C G C G T A T A T A T A 5' 3' 知识点二 DNA的复制及相关计算 32 二、DNA的复制 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； ③双向复制；④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。 将遗传信息从亲代传给子代，从而保持遗传信息的连续性。 一个DNA分子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 知识点二 DNA的复制及相关计算 33 （5）只含14N 的分子_______个 将含有15N标记的DNA分子（亲代）放到含14N的培养液中连续复制n次 15N 15N 15N 14N 亲代 复制1次 15 14 14 15 复制2次 15 14 14 14 14 14 14 15 复制3次 15 14 14 14 14 14 14 15 14 14 14 14 14 14 14 14 复制n次 （1）共有DNA分子 个 2n （2）含15N 的分子____个 2 （4）含14N 的分子_____个 2n （3）只含15N 的分子___个 2n -2 0 1．分子数目计算： 三、DNA复制的有关计算 知识点二 DNA的复制及相关计算 将含有15N标记的DNA分子（亲代）放到含14N的培养液中连续复制n次 15N 15N 15N 14N 亲代 复制1次 15 14 14 15 复制2次 15 14 14 14 14 14 14 15 复制3次 15 14 14 14 14 14 14 15 14 14 14 14 14 14 14 14 复制n次 （1）脱氧核苷酸链共____条 2n+1 （2）含15N 的链____条 2 （3）含14N 的链_______条 2n+1 -2 2．脱氧核苷酸链数计算： 三、DNA复制的有关计算 知识点二 DNA的复制及相关计算 15N 15N 15N 14N 亲代 复制1次 15 14 14 15 复制2次 15 14 14 14 14 14 14 15 复制3次 15 14 14 14 14 14 14 15 14 14 14 14 14 14 14 14 复制n次 第1次复制需要腺嘌呤m个 3．碱基个数计算： 假设在亲代DNA中含有腺嘌呤m个 第2次复制需要腺嘌呤2m个 第3次复制需要腺嘌呤4m个 第n次复制需要腺嘌呤 m×2n-1 个 复制n次共需要腺嘌呤 个 m×(2n -1) 1→ 2n 新合成的DNA分子共2n -1 知识点二 DNA的复制及相关计算 “DNA复制”相关题目的4点“注意” (1)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。 (2)注意碱基的单位是“对”还是“个”。 (3)切记在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)看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”等关键词，以免掉进陷阱。 知识点二 DNA的复制及相关计算 A C T T G A C G A T G A A C T G C T 复制 染色体数目不变 DNA数目加倍 复制产生的两个子代DNA分子位于一条染色体的两条姐妹染色单体上，由着丝粒连在一起，在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝粒分裂时分开，分别进入两个子细胞中。 A C T T G A C G A T G A A C T G C T A C T T G A C G A T G A A C T G C T 四、有丝分裂与减数分裂中染色体标记情况分析 知识点二 DNA的复制及相关计算 38 1．有丝分裂中染色体标记情况分析 第 一 次 有 丝 分 裂 用15N标记1对同源染色体上的2个DNA分子 每条同源染色体上的 每条染色单体均带有标记 分裂形成2个子细胞，每个子细胞中的每条染色体均带有标记 以一个细胞中的所有DNA的两条链被标记为例 知识点二 DNA的复制及相关计算 39 第 二次 有 丝 分 裂 分裂形成4个子细胞，子细胞类型有4种组合方式。 ① ①有 的子细胞带有标记 ② ②③有 的子细胞带有标记 ④ ④ 子细胞带有标记 ③ 1/2 3/4 全部 1．有丝分裂中染色体标记情况分析 知识点二 DNA的复制及相关计算 40 以一个细胞中的所有DNA的两条链被标记为例 2．减数分裂中染色体标记情况分析 15N标记1对同源染色体上的两个DNA分子 同源染色体分离 姐妹染色单体分离 分裂形成4个子细胞，全部子细胞中的每条染色体均带有标记。 知识点二 DNA的复制及相关计算 41 1．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 典型例题 【答案】C 【详解】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；制作模型时，腺嘌呤和胸腺嘧啶之间用2个氢键连接物相连，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用3个氢键连接物相连，B错误；制成的DNA双螺旋结构模型遵循碱基互补配对原则，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和，C正确；制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的外侧，碱基位于主链内侧，D错误。 42 2．下列关于DNA复制和转录的叙述，正确的是（ 　) A．DNA复制时，脱氧核苷酸通过氢键连接成子链 B．复制时，解旋酶使DNA双链由5'端向3'端解旋 C．复制和转录时，在能量的驱动下解旋酶将DNA双链解开 D．DNA复制合成的子链和转录合成的RNA延伸方向均为由5'端向3'端 【答案】 D 【详解】DNA复制时，脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成子链，A错误；复制时，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开，其并不是从5'端到3'端的单向解旋，B错误；转录时不需要解旋酶，RNA聚合酶即可完成解旋，C错误；DNA复制合成的子链和转录合成的RNA延伸方向均为由5'端向3'端，D正确。 43 3．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 【答案】D　 【详解】据题干信息，延伸进行时2条链延伸速率相等，甲时①比②短，说明①在此前延伸时暂停过，而乙时①比②长，说明②在延伸时暂停过，A正确；甲时①和②等长的部分两条链中A和T是互补的，这段区间①中A、T之和与②中A、T之和相等，若②比①长的部分不存在A和T，那么两条链A、T之和是相等的，B正确；丙时复制结束，①和②作为该DNA的两条子链等长而且互补，按照碱基互补配对原则，①中A、T之和与②中A、T之和一定相等，C正确；DNA子链延伸的方向都是5'端到3'端，①和②是一个DNA复制产生的两条子链，二者反向平行，②又和其模板链反向平行，所以②的模板链和①方向相同，都是5'端指向解旋方向，D错误。 44 4．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)：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 图1 图2 45 【答案】D　 【详解】第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带，说明DNA复制方式一定不是全保留复制，可能为半保留复制或分散复制，A错误；若DNA复制方式为全保留复制，则第二代细菌DNA离心后，4个子代DNA分子中，1个为15N15N，3个为14N14N，会在试管中出现1条重带和1条轻带，与题图信息不符，B错误；若第一代和第二代细菌DNA离心后，试管中只出现1条中带，则可说明DNA复制方式为分散复制，与题图信息不符，C错误；若DNA复制方式为半保留复制，继续培养至第三代，得到的8个子代DNA分子中，2个为15N14N，6个为14N14N，细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带，D正确。 46 再 见 Thank you 47 $