2027届高考生物人教版一轮复习课件第18讲 DNA的结构、复制及基因的本质

该高中生物学高考复习课件聚焦“DNA的结构、复制及基因的本质”核心专题，依据课标要求概述DNA双螺旋结构和半保留复制两大考查要点，结合2023-2025年浙江、河北等多省高考真题，明确DNA结构与复制的高频考点分布，通过“五四三二一”结构模型、碱基数量关系公式等系统梳理考点，对接高考评价体系。 课件亮点在于“真题演练+方法突破”的备考设计，如通过梅塞尔森-斯塔尔实验培养科学思维，用“三步曲”破解碱基计算难题，结合2024浙江T9、河北T4等真题解析DNA结构稳定性及复制方向等易错点，帮助学生掌握答题技巧，教师可据此精准把握考向，提升复习效率。

DNA的结构、复制及基因的本质 高中生物·一轮复习·第18讲 SW生老师 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。 考情 分析 DNA的结构与基因的本质 ①2024浙江T9　 ②2023河北T6　 　　　　　　　　 DNA的复制 ①2025山东T5②2025北京T5 ③2025浙江T13④2024河北T4 ⑤2024黑吉辽T9⑥2023辽宁T18 ⑦2023浙江T16⑧2023山东T5 DNA的结构 PART 01 一、DNA双螺旋结构模型的构建 脱氧核苷酸 A=T,G=C T C 相反的 C T T G A C A G 5’ 5’ 3’ 3’ （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’ O CH2 OH H 磷酸基团 碱基 3′ 2′ H H 1′ 4′ 5′ H H 3',5'-磷酸二酯键 有一个游离的磷酸基团，称作5′-端 有一个羟基(-OH)，称作3′-端 二、DNA的结构 磷酸 A T A T T A G G G C C A T C （2）外侧：___________和______交替连接，构成基本骨架；内侧:______ 碱基 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 T C 碱基互补配对原则 碱基对 碱基对 氢键 DNA组成和结构的“五四三二一” 五种元素： 四种碱基： 三种物质： 两条长链： 一种螺旋： C、H、O、N、P A、G、C、T，组成四种脱氧核苷酸 规则的双螺旋结构 两条反向平行的脱氧核苷酸长链 磷酸、脱氧核糖、碱基 提醒　DNA双螺旋结构的考点 1、多样性 ①DNA分子中碱基对排列顺序多种多样； ②每个碱基对有4种可能性； ③n个碱基对的排列顺序是4n种。 eg. 100个碱基对的排列顺序是4100种 2、特异性 每种DNA有区别于其他的DNA的特定的碱基排列顺序。 三、DNA结构的特性 3、稳定性 ①DNA分子的结构相对稳定，一般不容易改变； ②DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替排列的顺序稳定不变，碱基对的数量和排列顺序稳定不变。 ③两条链间碱基互补配对的方式不变。 由于A、T碱基对之间有两个氢键，C、G碱基对之间有三个氢键，所以C、G的比例越高，双螺旋结构越稳定，热稳定性越强。 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 注意： A1＝T2、T1＝A2、G1＝C2、C1＝G2 1、双链DNA分子中，互补碱基两两相等，即A＝T、C＝G，且嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。 2、DNA双链中，两个不互补的碱基之和占碱基总数的比值相等，并为碱基总数的，即(A＋G)/(A＋G＋T＋C)＝(T＋C)/(A＋G＋T＋C)＝(A＋C)/(A＋G＋T＋C)＝(T＋G)/(A＋G＋T＋C)＝。 五、DNA分子结构中的数量关系 3、双链DNA分子中，任意两个不互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，双链中为1。即： 一条链上：(A1＋C1)/(T1＋G1)＝a 互补链上：(A2＋C2)/(T2＋G2)＝1/a 双链中：(A＋C)/(T＋G)＝1 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 注意： A1＝T2、T1＝A2、G1＝C2、C1＝G2 4、双链DNA分子中，任意两个互补碱基之和的比值在任意一条链及整个DNA分子中都相等。即： 一条链上：(A1＋T1)/(C1＋G1)＝b 互补链上：(A2＋T2)/(C2＋G2)＝b 双链中：(A＋T)/(C＋G)＝b A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 注意： A1＝T2、T1＝A2、G1＝C2、C1＝G2 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 注意： A1＝T2、T1＝A2、G1＝C2、C1＝G2 5、不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即（A＋T）/（C+G）的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 注意： A1＝T2、T1＝A2、G1＝C2、C1＝G2 6、若＝b%，则＝% 7、若已知A在双链中所占的比例为c%，则A1在单链中所占的比例无法确定，但最大值为2c%，最小值为0。 8、DNA 双链中氢键总数=A-T 碱基对数目×2+C-G 碱基对数目×3 解答有关碱基计算题的“三步曲” DNA的复制 PART 02 （1）半保留复制 （2）全保留复制 1、提出问题： 2、提出假说： DNA以什么方式复制？ + + 子代DNA的双链都是新合成的 子代DNA中保留了亲代DNA分子中的一条链 一、对DNA复制的推测 半保留复制 全保留复制 1953年，James Watson和Francis Crick于Nature杂志上发表了关于DNA双螺旋模型的研究论文，在文末，他们又提示了一种遗传物质可能的复制机制：双螺旋的两条链先解旋，每一条作为合成互补链的模板，即半保留复制模型，每个新的DNA分子含有一条来自亲本分子的链和一条新合成的链。 这一假说提出后，也有人持不同观点，提出全保留复 制等不同假说。全保留复制是指DNA复制以DNA双链为模 板，子代DNA的双链都是新合成的。到底哪种假说正确呢? 1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，运用___________技术，设计了一个巧妙的实验。 同位素标记 15N和14N是N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__________________可以在试管中区分含有不同N元素的DNA。 密度梯度离心技术 轻带 中带 重带 实验原理 ： 二、DNA半保留复制的实验证据 实验过程： （1）用含15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，培养若干代，得到DNA被15N标记的大肠杆菌。 （2）将大肠杆菌转移至的含14N普通培养基中培养，在不同时刻收集大肠杆菌，提取DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。 15N 14N 14N 15N 14N 14N 14N 14N 15N 14N 15N 14N P: F1: F2: 15N 15N 演绎推理： 15N/15N 重带 15N/14N 14N/14N 15N/14N 轻带、 中带 中带 ①若为半保留复制 细胞再分裂一次 细胞分裂一次 提出DNA离心 提出DNA离心 提出DNA离心 含14N的培养基 细胞再分裂一次 含14N的培养液中 细胞分裂一次 提出DNA离心 提出DNA离心 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 ②若为全保留复制 得出结论 实验结果与预期相符，证明DNA的复制是以半保留的方式进行的。 假说—演绎法 提出假说 演绎推理 实验验证 提出问题 得出结论 DNA以什么方式进行复制？ 推理、演练该复制模式下得到子代DNA的可能情况，预测可能实验结果 假设可能的复制方式 DNA以半保留方式进行复制。 证明DNA半保留复制的实验 1.概念： 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 2.时间： 真核细胞：细胞核（主要）、线粒体和叶绿体； 原核细胞：拟核（主要）、质粒； 病毒：宿主细胞中（如：噬菌体侵染大肠杆菌）。 细胞分裂前的间期。 3.场所： 三、DNA复制的过程 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。 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 4.过程： ②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。 新合成的子链 DNA聚合酶 DNA聚合酶 DNA解旋酶 游离的脱氧核苷酸 从子链的5' 端向 3' 端延伸 复制方向（子链合成方向）: ③重新螺旋：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' 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 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' 四种脱氧核苷酸 解旋酶（使氢键断裂） DNA聚合酶（连接磷酸二酯键） 氢键的形成是自发的，不需要能量和酶 ATP(主要由有氧呼吸提供) 亲代DNA的两条链(两条母链) （1）模板： （2）原料： （3）能量： （4）酶： 5.条件： （1）半保留复制 （2）边解旋边复制 高效 （3）双向复制 （4）真核生物有多起点复制 6.特点： ①二条母链的碱基顺序是否相同？ ②二条子链的碱基顺序是否相同？ ③新合成的二个DNA碱基顺序是否相同？ 不同，互补 相同 不同，互补 结果:形成两个完全相同的DNA分子。 7.结果： 将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，保持遗传信息的连续性，使本物种保持相对稳定和延续。 ①DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板。 ②碱基具有互补配对的能力，保证了复制能够准确地进行。 8.意义： 9.DNA准确复制的原因： 10.染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系 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 核心突破 1.“图解法”分析DNA复制相关计算 (1)将含有15N的DNA放在含有14N的培养基中连续复制n次,则: (2)DNA复制过程中消耗的脱氧核苷酸数。 ①若亲代DNA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m·(2n-1)。 ②第n次复制需要该种脱氧核苷酸数为m·2n-1。 (3)有关DNA复制和计算的4点“注意”。 ①DNA中氢键可由解旋酶催化断裂,同时需要ATP供能,也可加热断裂 (体外);而氢键是自动形成的,不需要酶和能量。 ②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,后者只包括第n次的复制。 ③DNA复制计算时看清题中所给出的碱基的单位是“对”还是“个”;所问的是“DNA分子数”还是“链数”,是“含”还是“只含”。 ④在真核生物中,DNA复制一般是多起点复制;在原核生物中,DNA复制一般是一个起点。无论是真核生物还是原核生物,DNA复制大多数都是双向进行的。 2.细胞分裂过程中同位素标记问题 (1)DNA分子半保留复制图像及解读。 (2)有丝分裂中染色体标记情况分析。 过程 图解 复制一次(母链标记,培养液不含标记同位素): 转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期: 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 (3)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,如下图(母链标记,培养液不含标记同位素): 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 能力提升 PART 03 一．教材知识链接 1. DNA分子的双螺旋结构 (1)两条链 平行。(2) 和 交替连接形成主链的基本骨架，排列在主链的 。 (3)碱基通过 连接成碱基对，排列在 。 2．在DNA分子中，含 碱基对越多的DNA分子相对越稳定。 3．双链DNA分子中，嘌呤碱基数＝嘧啶碱基数，A＋G＝ 。 4．互补碱基之和的比例在DNA的任何一条链及整个DNA分子中都 。 反向 脱氧核糖 磷酸基团 氢键 内侧 外侧 G—C T＋C 相等 45 5．非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为 ，而在整个DNA分子中比值为 6.DNA复制发生在细胞分裂 期。DNA复制需要DNA模板、 做原料以及酶和能量。 7.DNA复制的特点是 和 。 8.DNA分子独特的 结构，为复制提供了精确的模板；通过 ，保证了复制能够准确地进行。 间 4种脱氧核苷酸 边解旋边复制 半保留复制 碱基互补配对 双螺旋 倒数 46 二．长句表达强化 1．DNA只含有4种脱氧核苷酸，却能够储存足够量的遗传信息的原因：寄生在活细胞中，依靠细胞中的物质来合成自身需要的物 。 2．果蝇DNA形成多个复制泡的原因：结构，但病毒必须寄生在活细胞中，依靠细胞中的物质来合成自身需要的物，离开了细 胞，病毒 。 3．DNA精确复制的原因：必须寄生在活细胞中，依靠细胞中的物质来合成自身需要的物，离开了细胞，病毒 。 4．DNA分子复制的意义：但病毒必须寄生在活细胞中，依靠细胞中的物质来合成自身需要的物，离开了细胞，病毒。 碱基的排列顺序千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息 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，加快了DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备 DNA的双螺旋结构为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 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 47 真题练习 PART 04 1．(2024·浙江6月选考)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% A 2．(2024·河北等级考)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 D 3．(2023·山东等级考)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 D 4．(2023·浙江6月选考)紫外线引发的DNA损伤，可通过“核苷酸切除修复(NER)”方式修复，机制如图所示。着色性干皮症(XP)患者的NER酶系统存在缺陷，受阳光照射后，皮肤出现发炎等症状。患者幼年 发病，20岁后开始发展成皮肤癌。下列叙述错误的是(　　)   A．修复过程需要限制酶和DNA聚合酶 B．填补缺口时，新链合成以5′到3′的方向进行 C．DNA有害损伤发生后，在细胞增殖后进行修复，对细胞最有利 D．随年龄增长，XP患者几乎都会发生皮肤癌的原因，可用突变累积解释 C $