第5单元 第27讲 DNA的结构、复制和基因的本质(Word学案)-【高考快车道】2026年高考生物大一轮专题复习总复习

该高中生物学高考复习学案系统覆盖DNA结构、复制、复制与细胞分裂的同位素标记及基因本质四大核心考点，以“结构-功能-应用”逻辑架构知识网络，通过“精梳攻教材”梳理基础、“自测强化”诊断漏洞、“思维探究”构建模型，引导学生自主形成从分子机制到细胞行为的整体认知。 亮点在于问题驱动的科学思维培养和分层诊断设计，如“自测强化”含辨易错（6道DNA结构判断题）和练表达（教材原文填空）助自主诊断，“思维探究”通过半保留复制实验分析、碱基数量计算模型构建等活动发展科学思维与探究实践素养，教师可依学情数据精准指导，助力个性化备考提升。

第27讲　DNA的结构、复制和基因的本质 课程标准解读 知识网络概览 【课标要求】 1.概述DNA分子由四种脱氧核苷酸构成,通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构,碱基的排列顺序编码了遗传信息。 2.概述DNA分子通过半保留方式进行复制。 【能力要求】 1.理解能力:以碱基互补配对原则为基础,厘清分子中的碱基数量关系,形成比较与分类、模型与建模的科学思维能力。 2.实验探究能力:通过DNA复制方式的探究,提升实验设计及结果分析的能力。 考点一　DNA的结构 精梳　攻教材 1.DNA双螺旋结构模型的构建: 2.DNA的结构: (1)DNA分子的结构层次: (2)DNA结构解读: ① ② ③ ④ (3)DNA的方向解读: ①脱氧核糖上与碱基相连的碳称作1'-C,与磷酸基团相连的碳叫作5'-C。 ②DNA的一条单链具有两个末端,一端有一个游离的磷酸基团,这一端称作5'端,另一端有一个羟基(—OH),称作3'端。 ③DNA的两条单链走向相反,从双链的一端起始,一条单链是从5'端到3'端的,另一条单链则是从3'端到5'端的。 【名师点睛】 生物中的基本骨架或支架 (1)有机大分子基本骨架:碳链。 (2)细胞骨架:蛋白质纤维。 (3)细胞膜基本支架:磷脂双分子层。 (4)DNA双螺旋结构基本骨架:脱氧核糖和磷酸。 【自测强化】 1.辨易错 (1)沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。 (×) 分析:沃森和克里克以DNA衍射图谱为基础推算出DNA呈螺旋结构。 (2)某同学制作DNA双螺旋结构模型,在制作脱氧核苷酸时,需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基。 (×) 分析:在制作脱氧核苷酸时,需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基。 (3)DNA每条链的5'端是羟基末端。 (×) 分析:DNA每条链的5'端是磷酸基团末端,3'端是羟基(—OH)末端。 (4)DNA分子一条链上的相邻碱基通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”相连。 (×) 分析: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。 (5)DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基。 (×) 分析:DNA的每条脱氧核苷酸链除3'端的脱氧核糖外,其余的脱氧核糖都是连接着两个磷酸和一个碱基。 (6)维持基因结构稳定的键主要是磷酸二酯键和氢键。 (√) 2.练表达 (1)(必修2 P50正文)DNA分子的结构具有稳定性的原因:外侧的脱氧核糖和磷酸交替排列的方式稳定不变,内侧碱基配对方式稳定不变。 (2)(必修2 P51“探究·实践”讨论T1)DNA能够储存足够量的遗传信息的原因: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,使DNA储存了大量的遗传信息。 【精研　强思维】 【思维探究】 下图是DNA分子的结构示意图,其中①~④是DNA分子中的组成成分。 (1)(生命观念)沃森和克里克通过构建物理模型法,利用X射线衍射技术,推算出DNA的空间结构是什么?其基本骨架是什么? 提示:规则的双螺旋结构。脱氧核糖和磷酸交替连接。 (2)(科学思维)组成该DNA分子的一个基本单位是②③④(填图中序号)。该基本单位的中文名称是什么? 提示:胞嘧啶脱氧核苷酸。 (3)(科学思维)假如豌豆叶肉细胞的某一DNA分子中A含量占 30%,则该分子一条链上G含量的最大值可占此链碱基总数的多少?若该DNA分子中,G与C之和占全部碱基的35.8%,其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%,则它的互补链中T和C分别占该链碱基总数的比例是多少? 提示:40%　31.3%　18.7%。  【思维建构】 DNA分子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。 精练　提能力 1.(2024·浙江6月高考)下列关于双链DNA分子结构的叙述,正确的是(　　) A.磷酸与脱氧核糖交替连接构成了DNA的基本骨架 B.双链DNA中T占比越高,DNA热变性温度越高 C.两条链之间的氢键形成由DNA聚合酶催化 D.若一条链的G+C占47%,则另一条链的A+T也占47% 【解析】选A。本题考查DNA分子的结构。DNA的外侧是由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架,内侧是碱基通过氢键连接形成的碱基对,A正确;双链DNA中,GC碱基对含有3个氢键,GC碱基对占比越高,DNA热变性温度越高,B错误;DNA聚合酶催化形成的是磷酸二酯键,而不是氢键,C错误;互补的碱基在单链上所占的比例相等,若一条链的G+C占47%,则另一条链的G+C也占47%,A+T占1-47%=53%,D错误。 借题发挥|规律方法 解答有关碱基计算题的“三步曲” 2.(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】选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,不能决定线性DNA分子两端能够相连,A、B错误;据图可知,单链序列的碱基能够互补配对,决定线性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。 3.(2025·连云港模拟)如图是某学生在“制作DNA双螺旋结构模型”活动中制作的一个模型,①②③④分别代表四种不同的碱基模型(①③代表嘌呤碱基,②④代表嘧啶碱基)。下列叙述正确的是(　　) A.该模型可代表一个双链脱氧核糖核酸分子 B.该模型表明每个脱氧核糖都与一个磷酸相连 C.①②③④位于DNA双螺旋结构的外侧 D.若要将此链和其互补链连接,则需要10个连接物代表氢键 【解析】选D。该模型只有一条单链,不可代表一个双链脱氧核糖核酸分子,A错误;该模型中有三个脱氧核糖都与两个磷酸相连,有一个脱氧核糖与一个磷酸相连,B错误;①②③④是碱基,位于DNA双螺旋结构的内侧,磷酸和脱氧核糖交替连接,排列在外侧,C错误;若要将此链和其互补链连接,其中的A-T之间有2个氢键,C-G之间有3个氢键,图中A-T碱基对有2个,C-G碱基对有2个,则需要2×2+2×3=10(个)连接物代表氢键,D正确。 【加固训练】 (2024·秦皇岛模拟)真核生物体内的DNA分子长期以来一直被认为主要以线性的形式存在于细胞核中,直至1965年发现了一种存在于染色体外的环状DNA分子——染色体外环状DNA(eccDNA),如图为eccDNA的结构示意图。下列相关叙述正确的是(　　) A.eccDNA分子的基本骨架由脱氧核糖和碱基交替连接形成 B.eccDNA分子中含C—G碱基对越多,其热稳定性就越差 C.eccDNA分子中每条链上的嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数 D.若eccDNA分子有n个碱基对,其中T有m个,则其氢键有(3n-m)个 【解析】选D。eccDNA分子的基本骨架由脱氧核糖和磷酸交替连接形成,A错误;热稳定性与氢键数有关,C与G之间有三个氢键相连,A与T之间为两个氢键,eccDNA分子中含C—G碱基对越多,其热稳定性就越强,B错误;eccDNA分子中每条链上的嘌呤碱基数与嘧啶碱基数不一定相等,但由于双链之间通过碱基互补配对,故eccDNA分子中嘌呤碱基数与嘧啶碱基数一定相等,C错误;若eccDNA分子有n个碱基对,其中T有m个,则G和C有(2n-2m)个,G=C=n-m,A与T之间有两个氢键相连,C与G之间有三个氢键相连,故该DNA分子中共有氢键3×(n-m)+2m=(3n-m)个,D正确。 考点二　DNA的复制 精梳　攻教材 1.对DNA复制方式的推测: (1)假说一:全保留复制 新的DNA分子单链结合在一起,形成一条新的DNA双链,而亲本DNA双链仍然被保留在一起。 (2)假说二:半保留复制 ①提出者:沃森和克里克。 ②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。 (3)假说三:弥散型复制 亲本DNA双链被切割成小片段,分散在新合成的两条DNA双链中。 2.DNA半保留复制的实验: (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)实验技术:同位素标记法、密度梯度离心技术。 (4)实验过程: (5)实验预期——(演绎推理): 若亲代DNA分子完全被15N标记,请分别按照半保留复制、全保留复制和弥散型复制的假说,分析绘制15N标记的亲代DNA分子在含有14N的环境中连续复制所得子一代和子二代的DNA分子中的15N和14N的分布状态,实线表示15N标记,虚线部分表示14N标记。 依据上述分析,预测离心后DNA在离心管中分布的位置如下: (6)实验结果: ①立即取出,提取DNA→离心→全部重带。 ②繁殖一代后取出,提取DNA→离心→全部中带。 ③繁殖两代后取出,提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。 (7)实验结论:DNA的复制是以半保留的方式进行的。 3.DNA的复制: (1)概念、时间、场所: (2)过程: (3)复制结果:形成两个完全相同的DNA。 (4)特点 (5)准确复制的原因: ①DNA独特的双螺旋结构,为复制提供了精确的模板。 ②通过碱基互补配对,保证了复制能够准确地进行。 (6)意义:将遗传信息从亲代传给子代,保持了遗传信息的连续性。 【自测强化】 1.辨易错 (1)DNA复制时,严格遵循A—T、C—G的碱基互补配对原则。 (√) (2)单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链。 (√) (3)在DNA复制方式的探究实验中,若通过对第一代DNA解旋获得的DNA单链进行离心,其结果也可确定DNA复制的方式是全保留复制还是半保留复制。 (×) 分析:两种复制方式得到的第一代DNA分子解旋后再离心所得的条带一样,无法区分其复制方式。 (4)DNA聚合酶的作用是打开DNA双链。 (×) 分析:解旋酶的作用是打开DNA双链。 (5)DNA分子复制时,子链的合成过程不需要引物参与。 (×) 分析:子链的合成过程需要引物。 (6)洋葱根尖细胞中DNA聚合酶主要在G2期通过转录和翻译合成。 (×) 分析:洋葱根尖细胞中DNA聚合酶主要在G1期通过转录和翻译合成。 2.练表达 (1)(必修2 P54“思考·讨论”)确定DNA分子半保留复制方式的实验研究方法是假说—演绎法,运用的技术手段是同位素标记技术和密度梯度离心技术。 (2)(必修2 P56“拓展应用”2延伸)果蝇DNA形成多个复制泡的原因:说明果蝇的DNA有多个复制起点,可同时从不同起点开始DNA的复制,由此加快DNA复制的速率,为细胞分裂做好物质准备。 【精研　强思维】 【思维探究】 图1为真核生物染色体上部分DNA分子复制过程示意图,图2为拟核或质粒复制过程示意图。 据图回答下列问题。 (1)(科学思维)在DNA复制过程中,DNA解旋酶的作用是什么? 提示:打开DNA分子碱基对之间的氢键,形成两条单链。 (2)(生命观念)图1生物的DNA复制方式的意义是什么? 提示:提高复制速率。 (3)(科学探究)将不含放射性的拟核放在含有3H胸腺嘧啶的培养基中培养,如果第一次复制时,图2中1、2处的放射性强度相同,证明DNA复制方式很可能是什么? 提示:半保留复制。 (4)(科学思维)若图2中DNA在复制开始前的碱基总数是100个,其中T为20个,则复制一次需要游离的C为多少个? 提示:30。 【思维建构】 “数学模型法”分析DNA复制的数量关系 一个亲代DNA连续复制n次后,则: (1)子代DNA分子数:2n个 ①无论复制多少次,含15N的DNA分子始终是2个。 ②含14N的DNA分子有2n个,只含14N的DNA分子有(2n-2)个。 (2)子代DNA分子总链数:2n×2=条 ①无论复制多少次,含15N的链始终是2条。 ②含14N的链数是(-2)条。 (3)消耗的脱氧核苷酸数 ①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸数为m×(2n-1)个。 ②若进行第n次复制,则需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m×个。 精练　提能力 1.(2025·佛山模拟)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子(其中有腺嘌呤60个),该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次。下列有关判断错误的是(　　) A.含有15N的DNA分子有两个 B.含有14N的DNA分子占总数的7/8 C.第4次复制消耗胞嘧啶脱氧核苷酸320个 D.复制共产生16个DNA分子 【解析】选B。由于DNA分子的复制是半保留复制,亲代DNA分子的两条链始终存在于子代的两个DNA分子中,因此含有15N的DNA分子有两个,A正确;该DNA分子是在含14N的培养基中复制的,新形成的子链均含有14N,故DNA分子都含14N,比例为1,B错误;根据碱基互补配对原则,DNA分子中腺嘌呤有60个,则胞嘧啶有40个,第4次复制需消耗胞嘧啶脱氧核苷酸×40=320(个),C正确;1个DNA分子经过4次复制,共产生24=16(个)DNA分子,D正确。 2.(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】选D。本题主要考查DNA的半保留复制的过程。据图分析,图甲时新合成的单链①比②短,图乙时①比②长,图丙时①和②一样长,可以说明①和②延伸时均存在暂停现象,A正确。由于①和②表示新合成的单链,所以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,但②中多出的部分可能不含有A、T,因此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和②等长,因此丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等,C正确。DNA分子复制时,延伸方向都是由子链的5'端→3'端,所以②延伸方向为5'端至3'端。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①时,子链①的5'端指向解旋方向,那么另一条母链合成子链②时,其模板链5'端指向解旋方向,D错误。 3.(2024·长春模拟)DNA复制时两条子链的合成方式存在一定差异,其中一条新链可以连续合成,这条链称为前导链,而另一条不能连续合成的新链称为滞后链,具体过程如下图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A.由冈崎片段连接形成的滞后链和前导链的合成方向都为5'→3' B.前导链连续复制时需要的酶①为解旋酶、酶②为DNA聚合酶 C.引物酶、DNA聚合酶和DNA连接酶均催化磷酸二酯键形成 D.合成RNA引物与合成冈崎片段时碱基互补配对方式完全相同 【解析】选D。由冈崎片段连接形成的滞后链和前导链的合成方向都为5'→3',即DNA单链合成的方向是5'→3',A正确;前导链连续复制时需要的酶①为解旋酶、酶②为DNA聚合酶,进而实现了DNA复制过程,B正确;引物酶催化引物的合成,引物是一小段RNA片段、DNA聚合酶使单个的脱氧核苷酸连接成长链,而DNA连接酶能将DNA片段连接起来,它们均催化磷酸二酯键形成,C正确;合成RNA引物与合成冈崎片段时碱基互补配对方式不完全相同,因为RNA引物的合成过程需要DNA和RNA之间碱基配对,而冈崎片段的合成需要在DNA之间实现碱基配对,D错误。 【加固训练】 (2024·菏泽模拟)放射自显影技术可用于区分DNA复制的方向,复制开始时,首先用低放射性的3H脱氧胸苷作原料进行培养,一定时间后转移到含有高放射性的原料中进行培养,在放射自显影图像上观察比较放射性标记的强度,结果如图甲和图乙。图丙和图丁分别表示不同DNA复制过程模式图。下列说法错误的是(　　) A.图甲、图乙分别对应图丙、图丁代表的DNA复制方式 B.若解旋酶移动速率恒定,图丙表示的复制方式比图丁表示的复制方式效率高 C.⑤⑥复制完成后,两条完整子链中G与C含量之和相等 D.②③⑤是不连续复制,其模板链的3'端都指向解旋方向 【解析】选A。由图可知,图丙表示双向复制,复制起始点区域利用低放射性原料,其放射性低,两侧的新合成区域利用高放射性原料,其放射性高,图丁表示单向复制,复制起始点区域利用的是低放射性原料,因此放射性低,右侧的新合成区域利用的是高放射性原料,因此放射性高,故图甲、图乙分别对应图丁、图丙代表的DNA复制方式,A错误;由图可知,图丙表示双向复制,图丁表示单向复制,若解旋酶移动速率恒定,图丙表示的复制方式比图丁表示的复制方式效率高,B正确;⑤⑥复制完成后两条链互补,所以两条完整子链中G与C含量之和相等,C正确;由图可知,②③⑤是不连续复制,由于DNA聚合酶只能从5'向3'方向延伸子链,因此每条子链延伸的方向都是从5'向3'其模板链的3'端都指向解旋方向,D正确。 考点三　DNA复制与细胞分裂中染色体的同位素标记 【精研　强思维】 【思维探究】 在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时,BrdU会取代胸苷掺入新合成的链中,形成BrdU标记链。若将一个玉米体细胞(含20条染色体)置于含BrdU的培养液中进行连续两次相同分裂方式产生4个子细胞(不考虑突变和互换) (1)(科学思维)在第一次细胞分裂中期,1个细胞中被标记的染色单体条数是多少条? 提示: 40。  (2)(科学思维)在第二次细胞分裂中期,核DNA中被标记的DNA链所占的比例是多少? 提示:3/4。 (3)(科学思维)在第二次分裂完成后,形成的4个子细胞中可能有几个细胞核含亲代DNA链? 提示: 2、3或4个。  (4)(科学思维)在第二次分裂完成后,形成的4个子细胞中未被标记的染色体的条数是多少? 提示:0。 【思维建构】 “模型法”分析复制及标记情况 1.DNA分子复制后的存在位置与去向 (1)DNA分子半保留复制: (2)子代DNA去向: 在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期,当着丝粒分裂时,姐妹染色单体分开成为两条子染色体,分别移向细胞两极,此时子代DNA随染色单体分开而随机分开。 2.有丝分裂中核DNA标记情况分析 (1)过程图解(以2条染色体为例): 复制一次(母链标记,培养液不含标记同位素): 转至不含放射性的培养液中再培养一个细胞周期: (2)规律总结: 根据上图,1个细胞连续分裂2次,最后形成的4个子细胞有3种情况: 项目 细胞类型及数目 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 总结:1个细胞经两次有丝分裂产生的4个子细胞中有2或3或4个细胞含有15N标记的染色体。 3.减数分裂中染色体标记情况分析 (1)过程图解:减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象,如图(母链标记,培养液不含标记同位素): (2)规律总结: 由于减数分裂过程中细胞虽然连续分裂2次,但DNA只复制一次,因此产生的子染色体都带有标记,四个子细胞均为,细胞中所有DNA分子均呈杂合状态。 精练　提能力 1.一个含有2n条染色体的生物体细胞,其染色体中DNA的两条链都被标记,在不含标记的原料中进行有丝分裂,下列叙述错误的是(　　) A.第一次分裂的后期细胞中有4n条带标记的染色体 B.第二次分裂的中期每个细胞中有2n条带标记的染色单体 C.第二次分裂的后期每个细胞中有4n条带标记的染色体 D.第二次分裂结束后有的子细胞中可能不带有标记 【解析】选C。 A(√) 第一次分裂的后期所有染色体都带标记,即4n条(染色体数目已经加倍) B(√) 第二次分裂的中期有一半的染色单体带标记,即2n条 C(×) 第二次分裂的中期有2n条染色单体带标记,则后期2n条染色体带标记 D(√) 2.(2025·淮安模拟)用15N标记某基因型为AaXbY的动物精原细胞甲(2n=10)的所有DNA双链,将甲放在不含15N的培养基中进行培养,发现了一个含XY的异常精子,若无其他变异发生,则下列叙述不正确的有(　　) A.与异常精子同时产生的另外三个精子的基因型可能是aXbY、A、a B.产生该异常精子的初级精母细胞中被标记的染色体不会多于10条 C.产生该异常精子的次级精母细胞中被标记的核DNA分子最多有12个 D.若在某初级精母细胞中发现含15N的DNA分子占一半,说明甲至少进行了一次有丝分裂 【解析】选A。A和a位于常染色体上,b位于X染色体上,减数分裂Ⅰ后期基因自由组合,异常精子中同时含有X染色体和Y染色体,是减数分裂Ⅰ后期同源染色体没有分离移向细胞的同一极造成的,故与异常精子同时产生的另外三个精子的基因型可能是AXbY、a、a或者aXbY、A、A,A错误;初级精母细胞中染色体与体细胞中染色体数目相同,即10条,故产生该异常精子的初级精母细胞中被标记的染色体不会多于10条,B正确;正常情况下,次级精母细胞中核DNA为10个,产生该异常精子的次级精母细胞多了一条染色体,故被标记的核DNA分子最多有12个,C正确;根据DNA半保留复制的特点可知,甲进行一次有丝分裂,此时所有的DNA分子都含有15N和14N,再进行一次复制形成的初级精母细胞中发现含15N的DNA分子占一半,D正确。 3.目的基因两条链均被32P标记后导入动物精原细胞,并整合到染色体DNA中,选择含有2个目的基因的精原细胞在不含放射性的培养基中培养,经过两次连续分裂得到4个子细胞。对子细胞放射性进行检测,若不考虑变异,下列判断正确的是(　　) A.单个子细胞中被放射性标记的染色体条数最少有2条,最多有4条 B.若子细胞中有3个细胞具有放射性标记,则精原细胞进行的一定是减数分裂 C.若进行两次有丝分裂,只有两个子细胞有放射性,则两个基因位于一条染色体上 D.若进行减数分裂,有两个子细胞有放射性且每个细胞中放射性染色体条数为两条,则两个基因位于非同源染色体上 【解析】选D。2个目的基因可能插入同一条染色体上,若该精原细胞进行减数分裂,由于同源染色体分离,可能出现2个子细胞中不含32P,2个含有32P的情况,故单个子细胞中被放射性标记的染色体条数最少为0条,A错误;若2个基因插入两条染色体中,DNA进行半保留复制,若该精原细胞进行两次连续的有丝分裂,第一次分裂产生的子细胞中标记的染色体所含有的DNA均为一条链被标记,进行第二次分裂中期时一条染色体中一个DNA被标记,一个DNA未被标记,着丝粒分开后,姐妹染色单体分开,随即移向细胞两极,产生的四个子细胞中可能有2、3、4个细胞带有32P,B、C错误;若该精原细胞进行减数分裂,DNA复制一次,若标记的染色体减数分裂Ⅰ时进入细胞的同一极,即两个基因位于非同源染色体上可进入同一个子细胞中,产生的四个子细胞中有2个细胞带有32P,D正确。 【加固训练】 某动物(2N=4)的一个精原细胞所有核DNA分子的一条链被32P标记,另一条链无放射性标记。将该细胞放在不含放射性的培养液中完成减数分裂,得到4个精细胞。下列有关这4个精细胞放射性含量及其原因的分析,错误的是(　　) A.若只有1个精细胞有放射性,可能是减数分裂Ⅰ后期一对同源染色体移向同一极 B.若只有2个精细胞有放射性,可能是减数分裂Ⅱ后期2个次级精母细胞含有32P标记的2条染色体均移向同一极 C.若只有3个精细胞有放射性,可能是减数分裂Ⅱ后期1个次级精母细胞含有32P标记的2条染色体移向同一极 D.若4个精细胞均有放射性,可能是减数分裂Ⅰ前期一对同源染色体发生了互换 【解析】选A。一个精原细胞经过分裂形成4个精细胞,说明该精原细胞经过一次完整的减数分裂,DNA复制一次,即从(虚线表示32P标记)变成,若减数分裂Ⅰ后期有一对同源染色体移向同一极,两个次级精母细胞都含放射性,所以至少有2个精细胞有放射性,A错误。减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离,得到的两个次级精母细胞中都有一条姐妹染色单体含有32P标记,正常情况下减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂,得到的四个精细胞中含有标记的情况不一定:若只有2个精细胞有放射性,可能是减数分裂Ⅱ后期2个次级精母细胞中含有32P标记的2条染色体均移向同一极;若只有3个精细胞有放射性,可能是减数分裂Ⅱ后期1个次级精母细胞含有32P标记的2条染色体移向同一极;若4个精细胞均有放射性,可能是减数分裂Ⅰ前期一对同源染色体发生了互换,B、C、D正确。 考点四　基因通常是有遗传效应的DNA片段 精梳　攻教材 1.遗传信息: 蕴藏在4种碱基的排列顺序之中。 2.全方位理解基因: (1)本质上,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,对这类病毒而言,基因就是有遗传效应的RNA片段。 (2)结构上,基因是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列(RNA病毒中是核糖核苷酸序列)。 (3)功能上,基因是遗传物质的结构和功能的基本单位。 (4)位置上,基因通常在染色体上呈线性排列。 3.基因、DNA、染色体之间的关系: 4.DNA分子的结构特点: (1)多样性:具n个碱基对的DNA具有4n种碱基对排列顺序。 (2)特异性:如每种DNA分子都有其特定的碱基排列顺序。 (3)稳定性:如两条主链磷酸与脱氧核糖交替连接的顺序不变,碱基对构成方式不变等。 【自测强化】 1.辨易错 (1)细胞中组成一个基因的嘌呤碱基与嘧啶碱基数量一定相等。 (√) (2)DNA分子中脱氧核糖和磷酸的排列方式代表了遗传信息。 (×) 分析:脱氧核苷酸(碱基对)的排列顺序代表了遗传信息。 (3)基因不一定都是DNA片段,对于RNA病毒来说,基因也可以是有遗传效应的RNA片段。 (√) (4)染色体是基因的唯一载体。 (×) 分析:除染色体外,真核细胞的线粒体、叶绿体也是基因的载体,原核细胞的拟核和质粒也是基因的载体。 (5)DNA分子中某一个片段不一定是一个基因。 (√) 2.练表达 (1)(必修2 P57“问题探讨”)转基因鲤鱼生长速度更快的原因:外源生长激素基因整合到转基因鲤鱼的DNA中,并发挥了促进生长激素合成的功能,而生长激素可使鲤鱼的生长速度加快。 (2)(必修2 P59“拓展应用2”延伸)人脸识别技术具有可行性的原因是:每个人都有独特的面部特征,而这些都是由基因决定的,这说明了基因的特异性。 精练　提能力 1.(2025·黄冈模拟)在下列生物中,哪一种生物的基因是有遗传效应的RNA片段(　　) A.蓝细菌 B.奶牛 C.艾滋病病毒 D.果蝇 【解析】选C。蓝细菌是原核生物,遗传物质是DNA,基因是有遗传效应的DNA片段,A错误;奶牛是真核生物,遗传物质是DNA,基因是有遗传效应的DNA片段,B错误;艾滋病病毒遗传物质是RNA,其基因是有遗传效应的RNA片段,C正确;果蝇是真核生物,遗传物质是DNA,基因是有遗传效应的DNA片段,D错误。 2.“基因是有遗传效应的DNA或RNA片段”,对这一概念的理解正确的是(　　) A.所有基因均具有双螺旋结构 B.所有基因中“A+G=T+C”恒成立 C.基因中的碱基序列决定其特异性 D.所有基因均位于染色体上 【解析】选C。DNA具有双螺旋结构,若基因为RNA,一般为单链,不具有双螺旋结构,A错误;对于双链的DNA分子,由于A=T,G=C,故A+G=T+C成立,对于RNA分子不成立,B错误;不同的基因,不论是DNA还是RNA,其碱基的排列方式各不相同,这就是基因的特异性,C正确;染色体是基因的主要载体,除此之外,线粒体、叶绿体和RNA病毒的RNA中也有基因存在,D错误。 3.(2025·辽宁名校联盟模拟)基因通常是有遗传效应的DNA片段。下列不能作为支持该论点的论据是(　　) A.DNA由核苷酸组成,其结构具有多样性和特异性 B.大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子,在DNA分子上分布着大约4 400个基因 C.有些病毒的遗传物质是RNA,对这类病毒而言,基因是有遗传效应的RNA片段 D.导入了外源生长激素基因的转基因鲤鱼的生长速率比野生鲤鱼的快 【解析】选A。DNA由核苷酸组成,其结构具有多样性和特异性,这说明DNA可以携带遗传信息,但不能说明DNA上具有遗传效应的片段就是基因,A符合题意;大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子,在DNA分子上分布了大约4 400个基因,说明基因通常是有遗传效应的DNA片段,B不符合题意;部分病毒的遗传物质是RNA,对这类病毒而言,基因是有遗传效应的RNA片段,能间接说明基因通常是有遗传效应的DNA片段,C不符合题意;导入了外源生长激素基因的转基因鲤鱼的生长速率比野生鲤鱼的快,说明基因能控制生物的性状即基因通常是有遗传效应的DNA片段,D不符合题意。 【加固训练】 (2024·天津模拟)部分基因在果蝇X染色体上的相对位置如图所示,下列说法错误的是(　　) A.基因Ⅰ和基因Ⅱ不同的主要原因是脱氧核糖核苷酸排列顺序不同 B.在减数分裂四分体时期,基因Ⅰ和基因Ⅱ发生互换 C.一般情况下,基因Ⅰ和基因Ⅱ不是等位基因 D.雄性X染色体上的基因来自其雌性亲本 【解析】选B。基因Ⅰ和基因Ⅱ都是由脱氧核苷酸构成的,不同的基因含的遗传信息不同,遗传信息是指基因中脱氧核苷酸的排列顺序,因此基因Ⅰ和基因Ⅱ不同的原因是脱氧核糖核苷酸排列顺序不同,A正确;在减数分裂四分体时期,同源染色体上的非姐妹染色单体之间可以发生互换,而一条染色体上的基因Ⅰ和基因Ⅱ之间不可能发生互换,B错误;基因Ⅰ和基因Ⅱ位于同一条染色体的不同位置上,属于非等位基因,C正确;雄性X染色体上的基因来自其雌性亲本,Y染色体来自雄性亲本,D正确。 【从教材走向高考】 【体验高考　链接教材】 1.(2022·浙江6月高考)→(必修2 P51图)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与胸腺嘧啶之和 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 【解析】选C。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,鸟嘌呤与胞嘧啶之间用3个氢键连接物相连,B错误。由碱基互补配对原则可知,制成的模型中,腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤与胸腺嘧啶之和,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,D错误。 2.(2022·海南高考)→(必修2 P54图)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 【解析】选D。第一代细菌DNA离心后,试管中出现1条中带,则可以排除全保留复制,但不能确定是半保留复制还是分散复制,继续做第二代DNA密度鉴定,若第二代DNA可以分出一条中带和一条轻带,则可以排除分散复制,同时肯定是半保留复制,A、B、C错误;若DNA复制方式是半保留复制,继续培养至第三代,形成的子代DNA只有两条链均为14N,或一条链含有14N、一条链含有15N两种类型,因此细菌DNA离心后试管中只会出现1条中带和1条轻带,D正确。 【深研教材　预测高考】 3.(必修2 P52“概念检测”T2改编)下图为DNA分子的部分结构模式图,下列叙述错误的是(　　) A.由①②④构成的脱氧核苷酸是DNA的基本单位之一 B.⑤和⑥之间有三个氢键,可能是碱基对C-G C.①和②交替连接排列在DNA外侧,构成DNA的基本骨架 D.DNA和RNA在化学组成上的区别在于②和④的不同 【解析】选A。DNA的基本单位是由②③④构成的脱氧核苷酸,A错误;两条链之间的碱基配对方式为A与T配对,G与C配对,G与C之间有三个氢键,B正确;DNA分子的①磷酸和②脱氧核糖交替排列于外侧,构成DNA的基本骨架,碱基对位于内侧,C正确;DNA和RNA在化学组成上的区别在于②五碳糖和④含氮碱基的不同,构成DNA的五碳糖为脱氧核糖,构成RNA的五碳糖为核糖,DNA特有的碱基为T,RNA特有的碱基为U,D正确。 - 19 - 学科网（北京）股份有限公司 $