第六单元 第29讲 DNA分子的结构、复制和基因的本质（复习讲义）-【优学精研】2026年高考生物一轮总复习学用word

第29讲　DNA分子的结构、复制和基因的本质 课程标准 1.概述DNA分子是由4种脱氧核苷酸构成的，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链盘旋成双螺旋结构，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。 考点一　DNA分子的结构和基因的本质 1.DNA双螺旋结构模型的构建 （1）构建者：沃森和克里克。 （2）构建过程 2.DNA的结构 【教材拾遗】 （必修2 P50图3－8）DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，称作5'端，另一端有一个羟基（—OH），称作3'端，两条单链方向相反，一条单链是从5'端到3'端的，另一条单链是从3'端到5'端的。 提醒 ①同样长度下，DNA中G—C对比例越高，DNA的稳定性越高。 ②相邻碱基在DNA的一条单链中通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”相连，在DNA的双链间通过氢键相连。 3.DNA的结构特点 提醒 DNA只有4种脱氧核苷酸，能够储存足够量遗传信息的原因是构成DNA的4种脱氧核苷酸的数目成千上万，脱氧核苷酸的排列顺序千差万别。 4.基因的概念 （1）基因本质：基因通常是具有　　　　　　　　　　　　　。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　　　　　　。 （2）基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系 1.（必修2 P48～49思考·讨论）威尔金斯和富兰克林通过对DNA衍射图谱的有关数据进行分析，得出DNA分子呈螺旋结构。（　　） 2.（必修2 P50图3－8）DNA分子一条链上的相邻碱基通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”相连。（　　） 3.（必修2 P50图3－8）双链DNA分子同时含有2个游离的磷酸基团，其中嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数。（　　） 4.（必修2 P50图3－8）DNA分子是由两条核糖核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋结构。（　　） 5.（必修2 P59黑体）基因就是具有遗传效应的DNA片段。（　　） 6.（必修2 P59正文）人体内控制β-珠蛋白合成的基因由1 700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41 700种。（　　） 1.（2025·广东选择考）DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中，为该模型构建提供主要依据的是（　　） ①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验　②富兰克林等拍摄的DNA衍射图谱　③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等　④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制 A.①② B.②③ C.③④ D.①④ 2.（2025·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％ 3.（2025·辽宁凤城二中高三月考）DNA熔解温度（Tm）是使DNA双螺旋结构解开一半时所需要的温度，不同种类DNA的Tm值不同。如图表示DNA分子中（G＋C）含量（占全部碱基的比例）与Tm的关系。下列有关叙述错误的是（　　） A.一般来说，在一定范围内，DNA分子的Tm值与（G＋C）含量呈正相关 B.DNA双螺旋结构有利于维持DNA的稳定性 C.Tm值相同的DNA分子中（G＋C）数量也相同 D.若DNA分子中（G＋C）/（A＋T）＝1，则G与C之间的氢键总数比A与T之间多 4.（2025·福建宁德期中）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％ 5.下列有关基因、DNA、染色体的说法，错误的是（　　） A.碱基特定的排列顺序构成了每一个DNA分子的特异性 B.随着细胞质基因的发现，基因与染色体的关系可概括为染色体是基因的主要载体 C.分子大小相同、碱基含量相同的基因所携带的遗传信息一定相同 D.一条染色体上含有1个或2个DNA分子 考点二　DNA分子的复制和相关计算 1.证明DNA半保留复制的实验 提醒 证明DNA半保留复制所用的15N是不具有放射性的稳定的同位素，研究分泌蛋白的合成与分泌所用的3H是具有放射性的不稳定的同位素。 2.DNA复制 （1）概念、时间、场所 （2）过程 （3）类型 （4）结果 一个DNA分子形成了两个完全相同的DNA分子。 （5）DNA准确复制的原因及意义 【教材拾遗】 （必修2 P55图3－10）在DNA复制过程中，两条子链延伸的方向相反的原因是DNA中两条母链是反向平行的。 3.“图解法”分析DNA复制相关计算 （1）将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养液中连续复制n次，则： ①子代DNA 共2n个 ②脱氧核苷酸 链共2n＋1条 （2）DNA分子复制过程中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，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为　　　　　　。 ②第n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为　　　　　　。 1.（必修2 P55正文）单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链。（　　） 2.（必修2 P55正文）DNA复制时，严格遵循A—U、C—G的碱基互补配对原则。（　　） 3.（必修2 P55正文）生物体内的DNA常与蛋白质结合，以DNA—蛋白质复合物的形式存在。若复合物中的某蛋白质参与DNA复制，则该蛋白质一定是DNA聚合酶。（　　） 4.（必修2 P56正文）DNA中氢键全部断裂后，以两条母链为模板各合成一条子链。（　　） 1.某生物兴趣小组将大肠杆菌在含15N的培养基中繁殖数代后，使大肠杆菌DNA的含氮碱基都含有15N。然后再将其转入含14N的培养基中培养，提取亲代及子代的DNA，离心分离，如图①～⑤为可能的结果。下列有关叙述错误的是（　　） A.实验过程中，所使用的研究方法是同位素标记法、密度梯度离心法 B.根据含14N或15N的DNA离心后的位置，⑤为亲代、②为子一代 C.若出现图中③的结果（带宽比3∶1），则亲代DNA进行了3次复制 D.若将DNA处理成单链后再离心，也可以证明DNA的复制为半保留复制 2.（2025·河北高三大联考）细胞中DNA分子复制时，在解旋酶的作用下DNA双链解开，DNA单链结合蛋白与解旋后的DNA单链结合，使单链呈伸展状态而有利于复制。下图是原核细胞中DNA复制过程的DNA单链结合蛋白示意图。下列有关分析正确的是（　　） A.在真核细胞中，分裂间期DNA复制与染色体复制是分别独立进行的 B.DNA是边解旋边复制，两条子链的合成都是连续的 C.DNA能准确复制的原因是具有独特的双螺旋结构 D.DNA单链结合蛋白能防止解旋的DNA单链重新配对 题后归纳 DNA复制的半不连续性 　　DNA两条链反向平行，一条链为5'→3'，另一条链为3'→5'，DNA子链的合成方向只能是5'→3'，故DNA复制时，以3'→5'链为模板时，子链可以沿5'→3'方向连续复制；以另一条链为模板时，每解旋至足够长度，子链再沿5'→3'方向复制，复制合成的DNA片段，再通过DNA连接酶连接起来。 3.（2025·山西吕梁模拟）如图表示大肠杆菌质粒DNA的复制过程，其中复制叉是DNA复制时在DNA链上形成的Y型结构。若该细菌的质粒DNA含有的碱基数目为m，胸腺嘧啶数目为a，下列叙述错误的是（　　） A.该DNA复制的特点为边解旋边复制、双向复制 B.该过程需要解旋酶和DNA酶的参与，且两种酶发挥作用时均消耗ATP C.该DNA复制n次，消耗鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目为（2n－1）×（m/2－a） D.该DNA复制一次，共形成m个磷酸二酯键 4.（2025·河北邢台调研）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 1.（2024·浙江6月选考9题）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％ 溯源教材 （1）DNA中的脱氧核糖与磷酸交替连接，排列在外侧，构成了DNA的基本骨架。（见必修2 P50正文） （2）双链DNA中A—T含2个氢键，G—C含3个氢键。（见必修2 P50图3－8） 2.（2024·河北高考4题）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 3.（2022·广东高考12题）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（如图所示），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 4.（2022·浙江6月选考13题）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 　（1）沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。 （2022·广东高考）（　　） （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。 （2022·浙江6月选考）（　　） （3）DNA每条链的5'端是羟基末端。 （2021·辽宁高考）（　　） （4）DNA分子复制时，子链的合成过程不需要引物参与。 （2021·辽宁高考）（　　） （5）DNA聚合酶的作用是打开DNA双链。 （2021·辽宁高考）（　　） 提示：完成课后作业　第六单元　第29讲 8 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $ 第29讲　DNA分子的结构、复制和基因的本质 【破考点·抓必备】 考点一 知识梳理夯基 1.（2）脱氧核苷酸　A＝T，G＝C　相反的 2.􀀁C、H、O、N、P　􀀂磷酸　􀀃脱氧核糖　􀀄碱基 3.碱基对 4.（1）遗传效应的DNA片段　RNA片段　（2）染色体　线性　遗传信息 概念检测 1.×　提示：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.×　提示：相邻碱基在DNA分子的一条单链上通过“脱氧核糖—核糖—脱氧核糖”相连。 3.√　4.×　5.× 6.×　提示：人体内控制β-珠蛋白合成的基因由1 700个碱基对组成，其碱基对的排列顺序是特定的。 典题演练应用 1.B　赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染大肠杆菌的实验，证明了DNA是遗传物质，与构建DNA双螺旋结构模型无关，①不符合题意；沃森和克里克根据富兰克林等拍摄的DNA衍射图谱，推算出DNA呈螺旋结构，②符合题意；查哥夫发现DNA中腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量，鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量，为沃森和克里克构建正确的碱基配对方式提供了依据，③符合题意；沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制未能为DNA双螺旋结构模型的构建提供依据，④不符合题意。 2.D　③为磷酸二酯键，③的形成需要DNA聚合酶催化，A错误；①代表氢键，氢键的形成不需要消耗能量，B错误；构成脱氧核苷酸的五碳糖是脱氧核糖，而构成腺苷的五碳糖是核糖，C错误；由于DNA分子中碱基互补配对，A＝T，G＝C，所以若该DNA一条链中碱基A与T之和占48％，则整个DNA分子中碱基A与T之和占48％，G和C之和占1－48％＝52％，所以整个DNA中碱基C占26％，D正确。 3.C　据图可知，在一定范围内，DNA分子的Tm值与G＋C含量呈正相关，A正确；DNA碱基配对严格遵循碱基互补配对原则，有利于维持DNA分子结构的稳定性，体现结构与功能的统一性，B正确；两DNA分子若Tm值相同，则它们所含（G＋C）比例相同，但（G＋C）的数量不一定相同，C错误；由于C—G碱基对之间有3个氢键，A—T碱基对之间有2个氢键，因此若DNA分子中G＋C/A＋T＝1，则G与C之间的氢键总数比A与T之间多，D正确。 4.C　因为A＋T占全部碱基总数的42％，所以G＋C占全部碱基总数的58％；因为两种互补碱基之和在DNA分子中与在单链上的占比相等，所以在两条链中A＋T、G＋C均分别占42％、58％；设链1上C1占24％，则链1上G1占34％，其互补链2上C2占34％；设链1上T1占30％，则链1上A1占12％，其互补链2上T2占12％。 5.C　分子大小相同、碱基含量相同的基因中碱基排列顺序可能不同，所携带的遗传信息可能不同，C错误。 考点二 知识梳理夯基 1.同位素标记 2.（1）间期　线粒体　叶绿体　（2）􀀁解旋酶　􀀂母链　􀀃DNA聚合酶　􀀄碱基互补配对　（3）多个　复制速率　单　（5）双螺旋　碱基互补配对 3.（1）①2　0　2n　2n－2　②2　2n＋1－2　（2）①m·（2n－1）　②m·2n－1 概念检测 1.×　2.× 3.×　提示：该蛋白质也有可能是解旋酶。 4.×　提示：DNA复制是一个边解旋边复制的过程，而非完全解开后再复制。 典题演练应用 1.D　验证DNA半保留复制的实验过程中要用到同位素标记法和密度梯度离心法，A正确。根据题干信息，亲代DNA的含氮碱基都含有15N，离心后属于重带，即图中⑤，再将其转入含14N的培养基中培养，形成的子一代DNA一条链是15N，一条链是14N，离心后属于中带，即图中②，B正确。亲代DNA进行3次复制，形成了8个DNA，其中2个DNA一条链是15N，一条链是14N，另外6个DNA两条链都是14N，离心后会出现图中③的结果（带宽比3∶1），C正确。一个DNA分子形成两个DNA分子，如果是全保留复制，其中一个是亲代的DNA分子，而另一个则是新形成的DNA分子，DNA处理成单链后再离心，出现重带和轻带，带宽比为1∶1；如果是半保留复制，则新形成的两个DNA分子，一条链是15N，一条链是14N，DNA处理成单链后再离心，也会出现重带和轻带，带宽比为1∶1，无法证明DNA的复制为半保留复制，D错误。 2.D　真核细胞中DNA复制与染色体复制是同步进行的，A错误；DNA分子的两条链是反向平行的，从题图可以看出，在复制的过程中，其中一条子链的形成是不连续的，B错误；DNA能准确复制的原因是双螺旋结构提供了精确的模板，复制过程遵循了碱基互补配对原则，C错误；DNA单链结合蛋白与解旋后的DNA单链结合，可避免两条单链间相互配对而复旋，D正确。 3.B　据题图分析，图中有两个复制叉，部分解旋后开始进行复制，体现该DNA复制过程的特点是边解旋边复制、双向复制，A正确；该过程需要解旋酶和DNA聚合酶的参与，且两种酶发挥作用时均消耗ATP，B错误；DNA分子中含有的碱基数目为m，含有T的数目为a，则一个DNA分子中含有的碱基G数目是（m－2a）/2，因此该DNA复制n次共需要G的数目为（2n－1）×（m－2a）/2，C正确；据题意可知，图中DNA含有的碱基数为m，即含有的脱氧核苷酸数为m，因为该DNA为环状双链分子，磷酸二酯键数等于脱氧核苷酸数，因此复制过程形成2条环状的DNA链，故形成的磷酸二酯键个数为m，D正确。 4.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24－1×40＝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。 【研真题·扣教材】 1.A　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G—C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，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。 2.D　DNA复制时，脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成子链，A错误；复制开始时，在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开，这个过程叫作解旋，由于DNA双链反向平行，故其一条链由5'端向3'端解旋，另一条链由3'端向5'端解旋，B错误；在转录过程中，不需要解旋酶参与，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。 3.C　单链序列脱氧核苷酸数量相等和分子骨架同为脱氧核糖与磷酸都不是该线性DNA分子两端能够相连的原因，A、B错误；据图可知，单链序列的碱基能够互补配对，这是该线性DNA分子两端能够相连的主要原因，C正确；该线性DNA分子自连环化后两条单链方向相反，D错误。 4.C　在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接碱基和磷酸，A错误；鸟嘌呤与胞嘧啶之间用3个氢键连接物相连，B错误；制成的模型中，A和T、C和G的分子数分别相等，所以A＋C的量等于T＋G的量，C正确；磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的外侧，D错误。 真题重组练 （1）×　提示：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）×　提示：在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基。 （3）×　提示：DNA每条链的5'端是磷酸基团末端，3'端是羟基（—OH）末端。 （4）×　提示：子链的合成过程需要引物。 （5）×　提示：解旋酶的作用是打开DNA双链。 学科网（北京）股份有限公司 $