必修2 第6单元 第2讲 DNA的结构、复制和基因的本质(课件PPT)-【新高考方案】2027年高考生物一轮总复习

该高中生物学高考复习课件聚焦“DNA的结构、复制和基因的本质”核心考点，依据高考评价体系明确结构特点分析、半保留复制验证、碱基计算等考查要求，通过近五年真题统计，梳理出“碱基数量计算”占30%、“复制实验分析”占25%的高频考点，归纳选择、填空、实验探究等常考题型。 课件亮点在于“真题情境+思维建模+易错警示”的备考策略，如结合2025贵州高考题解析DNA结构，用“三步法”突破碱基计算培养科学思维，通过同位素标记实验模型分析半保留复制强化探究实践。特设易错点如“游离磷酸基团”“引物作用”警示，助力学生掌握答题技巧，教师可据此精准复习，提升备考效率。

DNA的结构、复制和基因的本质 第2讲 明确目标 1.概述DNA分子是由4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.理解基因通常是有遗传效应的DNA片段的含义;　 3.概述DNA分子通过半保留方式进行复制;　 4.掌握有关DNA分子结构和复制的计算方法。 建构知识体系 目录 主题研习（一） 主题研习（二） DNA的结构和基因的本质 作业验收评价 DNA的复制及相关计算 主题研习（一） DNA的结构和基因的本质 厚基础 1.DNA双螺旋结构模型的构建 (1)构建者:_______________。 (2)构建过程(连线) 沃森和克里克 2.DNA结构 (1)图解DNA双螺旋结构 ①DNA由两条脱氧核苷酸链组成,这两条链按____________方式盘旋成双螺旋结构。 ②外侧:__________________交替连接,构成基本骨架。 反向平行 脱氧核糖和磷酸 氢键 (2)DNA的结构特点 稳定性 _________________交替连接,排列在外侧构成基本骨架 多样性 碱基排列顺序的千变万化,如某DNA分子中有n个碱基对,则其可能的排列顺序有______种 特异性 每种DNA分子都有特定的______排列顺序,代表了特定的遗传信息 磷酸和脱氧核糖 4n 碱基 3.基因的概念 (1)基因的本质:基因通常是有____________________。有些病毒的遗传物质是RNA,对于这些病毒而言,基因就是______________________。 遗传效应的DNA片段 有遗传效应的RNA片段 (2)染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系 有遗传 效应的DNA片段 一个或两个 核苷酸 排列顺序 基础盘查 1.微点判断——落实基本生命观念 (1)(2024·北京卷)科学家证明“尼安德特人”是现代人的近亲,依据的是DNA的空间结构。 ( ) (2)(2024·浙江卷)磷酸与脱氧核糖交替连接构成了DNA的基本骨架。 ( ) (3)(2024·浙江卷)双链DNA中T占比越高,DNA热变性温度越高。 ( ) (4)(2022·广东卷)沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。 ( ) (5)(2022·浙江卷)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。 ( ) (6)DNA每条链的5'端是羟基末端。 ( ) × √ × × × × 2.发掘教材——提升科学思维能力 (1)(人教版必修2 P51“探究·实践”问题分析)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_______________________________ ________________________________________________。 (2)(人教版必修2 P62“非选择题T1”问题分析)DNA分子杂交技术可以用来比较不同种生物DNA分子的差异。当两种生物的DNA单链形成杂合双链区的部位越多,说明这两种生物的亲缘关系越近,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变万化 形成杂合双链区的部位越多,两种生物互补的碱基序列越多,DNA碱基序列的一致性越高,说明在生物进化过程中,DNA碱基序列发生的变化越小,因此亲缘关系越近 析重难 重难点(一)　DNA的结构模型图分析 1.DNA结构的两种关系和两种化学键 2.与DNA有关酶的作用位点 [典例]　(2025·贵州高考)右图为核酸的部分结构及遗传信息传递过程的示意图。下列叙述正确的是 (　　) A.图中箭头所指碳原子上连接的基团是—OH B.甲链中相邻两个五碳糖通过磷酸二酯键连接 C.若图中序列编码一个氨基酸,则其密码子为UAC D.遗传信息可从甲链流向乙链,但不能从乙链流向甲链 √ [解析]　图中含有尿嘧啶和胸腺嘧啶,应该代表的是转录(或逆转录)过程,图中箭头所指碳原子为脱氧核糖的2号碳原子,其上连接的基团是—H,A错误;甲链中相邻两个五碳糖通过磷酸二酯键连接,即核酸中连接两个核苷酸的是磷酸二酯键,B正确;若图中序列编码一个氨基酸,即图示过程为转录过程,则其密码子为5'⁃CAU⁃3',因为密码子读取的方向是5'→3',C错误;遗传信息可通过转录过程从甲链流向乙链,还可通过逆转录过程从乙链流向甲链,D错误。 重难点(二)　双链DNA分子中碱基数量的计算 |情|境|探|究| 　　铁皮石斛具有良好的药用和保健价值,常见的石斛属植物有十多种,市场上有人用其他近缘物种假冒铁皮石斛。质检人员从市场上抽检部分商品,对这类植物中较为稳定的“matK基因”进行序列分析,得到四种碱基含量如下表。 组别 matK基因中碱基含量/% T C A G 样品1 37.4 17.4 29.5 15.7 样品2 37.5 17.1 29.8 15.6 样品3 37.6 16.9 30.0 15.5 样品4 37.3 17.4 29.6 15.7 铁皮石斛 37.5 17.1 29.8 15.6 (1)matK基因是__________________片段,其碱基排列顺序具有________。 (2)据表可知,质检人员检测的是该基因的________(填“双链”或“一条单链”),判断的理由是________________________________________________。 (3)与铁皮石斛的 matK基因中碱基含量比较,能初步确定抽检样品中_________为“假冒品”。 (4)仅依据上述信息,质检人员还无法判断样品 2 一定是铁皮石斛,理由是________________________________________________________________。 有遗传效应的DNA 特异性 一条单链 检测结果中A与T的含量不相等,C与G的含量不相等 1、3、4 样品2的matK基因与铁皮石斛的matK基因碱基的排列顺序可能不同 (5)假如铁皮石斛某细胞的某一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________。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__________、 _________ 。 40% 31.3% 18.7% |认|知|生|成|　 双链DNA分子中碱基的计算规律 研考向 题点(一)　DNA分子的结构及特点 1.(2026·山西师大附中模拟)如图为某生物的一个环状DNA分子(甲)和其中一个片段(乙)的结构模式图。据图分析,下列叙述错误的是(　　) A.甲中嘌呤碱基与嘧啶碱基数量相等 B.甲中每个磷酸基团连有2个脱氧核糖 C.乙中的脱氧核苷酸序列有多种可能 D.乙中的2条脱氧核苷酸链反向平行 √ 解析:某生物体内DNA中脱氧核苷酸的排列顺序是特定的,因此乙中的脱氧核苷酸序列是特定的,C错误。 2.(2026·青岛模拟)物理模型有助于直观地表达认识对象的特征。某学习小组打算构建脱氧核糖核苷酸和DNA等物质的物理模型。若4种碱基塑料片共32个,其中6个C、10个G、8个A、8个T,脱氧核糖和磷酸之间的连接物24个,脱氧核糖塑料片、磷酸塑料片、代表氢键的连接物、脱氧核糖和碱基之间的连接物等材料均充足,则下列对构建脱氧核糖核苷酸和DNA数量的描述,正确的是 (　) A.若构建脱氧核糖核苷酸,最多能够构建24个 B.若构建DNA分子,则最长为7个碱基对 C.构建DNA分子,最多需要34个氢键连接物 D.能搭建出424种不同的DNA分子模型 √ 解析:已知碱基塑料片共32个,脱氧核糖和磷酸之间的连接物有24个,脱氧核糖塑料片、磷酸塑料片、脱氧核糖和碱基之间的连接物等材料充足,因此若构建脱氧核糖核苷酸,最多能够构建24个;结合碱基塑料片有6个C、10个G、8个A、8个T可知,若构建DNA分子,则最长为6个碱基对(受24个脱氧核糖与磷酸之间的连接物限制),若6个碱基对全是G—C,最多需要6×3=18(个)氢键连接物,A正确,B、C错误。由于所搭建的DNA分子片段最长为6个碱基对,所以不可能搭建出424种不同的DNA分子模型,D错误。 [易错提醒]　有关DNA结构的几个易错点 ①一个链状双链DNA分子具有2个游离的磷酸基团,而环状DNA不存在游离的磷酸基团。 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热稳定性越强。 ③链状DNA分子中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。 　题点(二)　DNA分子中碱基数量相关计算 3.(2026·邢台模拟)某双链(α链和β链)DNA分子中鸟嘌呤与胞嘧啶的数量之和占全部碱基总数的56%,α链中腺嘌呤占28%。下列关于该DNA分子的叙述,错误的是(　　) A.β链中腺嘌呤与胸腺嘧啶的数量之和占该链碱基总数的44% B.α链中(G+C)/(A+T)=11/14,β链中(G+C)/(A+T)=14/11 C.α链中胸腺嘧啶所占的比例是16%,占双链DNA分子的比例是8% D.(A+T)/(G+C)的比值可体现不同生物DNA分子的特异性 √ 解析:DNA分子中G与C的数量之和占全部碱基总数的56%,则A与T的数量之和占全部碱基总数的44%,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,因此β链中A与T的数量之和也占该链碱基总数的44%,A正确;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,因此α链和β链中(G+C)/(A+T)相等,都是56%/44%=14/11,B错误;α链中胸腺嘧啶所占的比例是1-56%-28%=16%,占双链DNA分子的比例是16%÷2=8%,C正确;不同生物的DNA分子中互补碱基之和的比值一般不同,即(A+T)/(C+G)的比值体现了不同生物DNA分子的特异性,D正确。 4.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 √ 解析:DNA两条互补链中,(A+G)/(T+C)的量互为倒数,(G+T)/(A+C)的量互为倒数,均不符合甲曲线变化,A、B错误;根据碱基互补配对原则,DNA两条互补链中(A+T)/(G+C)的量是相等的,此情况符合乙曲线变化,C正确;双链DNA中嘌呤/嘧啶始终等于1,但DNA一条链中嘌呤/嘧啶的量不确定,故不符合乙曲线变化,D错误。 [思维建模] “三步”解决DNA分子中碱基比例的计算 题点(三)　基因的本质及基因与染色体、DNA的关系 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 解析:分子大小相同、碱基含量相同的基因的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。 √ 6.基因通常是具有遗传效应的DNA片段,下列关于基因的说法,错误的是 (　　) A.基因的遗传效应是指基因能直接或间接影响蛋白质的合成 B.基因的碱基排列顺序的多样性决定了基因的多样性 C.基因位于染色体上,基因在染色体上呈线性排列 D.DNA的转录过程是以基因为单位进行的,实质是基因的表达 解析:染色体是基因的主要载体,基因在染色体上呈线性排列,C错误。 √ 主题研习(二)　DNA的复制及相关计算 厚基础 1.证明DNA半保留复制的实验分析 (1)假说:DNA复制是半保留复制。 (2)材料:大肠杆菌。 (3)技术:______________技术、(密度梯度)离心技术。 同位素标记 (4)实验过程 (5)过程分析 ①提取亲代DNA→离心→___________; ②繁殖一代后提取DNA→离心→全部中带; ③繁殖两代后提取DNA→离心→_____________________。 (6)结论:DNA的复制是以________的方式进行的。 全部重带 1/2轻带、1/2中带 半保留 2.DNA复制的过程 (1)概念:以___________为模板合成_______________的过程。 (2)发生时期:在真核生物中,这一过程是在___________________,随着染色体的复制而完成的。 亲代DNA 子代DNA 细胞分裂前的间期 (3)过程 解开的每一条母链 脱氧核苷酸 DNA聚合酶 (4)场所:真核生物的_______________________;原核生物的_____和细胞质。 (5)结果:一个DNA分子形成了两个__________的DNA分子。 细胞核、线粒体和叶绿体 拟核 完全相同 3.DNA准确复制的原因和意义 双螺旋 碱基互补配对 遗传信息 遗传信息 基础盘查 1.微点判断——落实基本生命观念 (1)(2024·黑吉辽卷)甲基是DNA半保留复制的原料之一。 ( ) (2)(2024·河北卷)DNA复制时,脱氧核苷酸通过氢键连接成子链。 ( ) (3)DNA分子复制时,子链的合成过程不需要引物参与。 ( ) (4)DNA聚合酶的作用是打开DNA双链。 ( ) × × × × 2.发掘教材——提升科学思维能力 (1)(人教版必修2 P55“图3⁃10”拓展分析)在细胞分裂过程中,两个子代DNA分子位于两条姐妹染色单体中,在细胞分裂的__________________ ____________________分离。这两个DNA分子是否相同,请说明理由: ___________________________________________________________。 (2)(人教版必修2 P56“拓展应用T2”问题分析)真核细胞中DNA复制的速率一般为50~100 bp/s,果蝇DNA的电镜照片中有一些泡状结构,叫作DNA复制泡,是DNA上正在复制的部分,果蝇DNA上形成多个复制泡,这说明_________________________________________________________ ___________________________________________________________。 有丝分裂后期 或减数分裂Ⅱ后期 不一定,若是复制过程中发生了基因突变,会导致两个DNA分子不同 果蝇的DNA有多个复制起点,可同时从不同起点开始DNA复制,由此加快DNA复制的速率,为细胞分裂做好物质准备 析重难 重难点(一)　DNA复制的过程和特点 |情|境|探|究| 目前已知的DNA聚合酶都只能延长已存在的短单链,而不能从头合成DNA链,因此DNA复制需要引物(在细胞中是一段与模板DNA互补配对的短链RNA,PCR中的引物是DNA)。引物的3'羟基端作为新合成子链的起始点。如图为真核细胞DNA复制过程及结束阶段示意图,每条链5'→3'的方向由箭头指示,粗线代表母链(a链和b链),细线代表新生链(后随链和前导链)。 (1)图中,后随链延伸的方向和解旋酶的移动方向______ (填“相同”或“相反”),其合成需要______(填“一个”或“多个”)RNA引物。 (2)DNA复制结束后,需去除所有RNA引物,并由DNA片段继续延伸填补相应缺口。去除引物______(填编号)核苷酸链无法延伸,造成DNA缩短,理由可能是__________________________________________________ _____________________________ 。 相反 多个 ③ 由于子链的延伸方向为5'端→3'端,去除引物③后, 缺口无法填补,造成DNA缩短 (3)通常DNA分子复制从一个复制起点开始,有单向复制和双向复制,如图所示。放射性越高的3H⁃胸腺嘧啶脱氧核糖核苷(3H⁃脱氧胸苷),在放射自显影技术的图像上,感光还原的银颗粒密度越高。 提示:复制开始时,首先用含低放射性3H⁃脱氧胸苷的培养基培养大肠杆菌,一段时间后转移到含有高放射性3H⁃脱氧胸苷的培养基中继续培养,用放射自显影技术观察复制起点及其两侧银颗粒密度情况。 ①请利用放射自显影技术、低放射性3H⁃脱氧胸苷和高放射性3H⁃脱氧胸苷,设计实验以确定大肠杆菌DNA复制的方向。 ②预测实验结果并得出结论。 提示:若复制起点处银颗粒密度低,复制起点的一侧银颗粒密度高,则DNA分子复制为单向复制;若复制起点处银颗粒密度低,复制起点的两侧银颗粒密度高,则DNA分子复制为双向复制。 |认|知|生|成| 1.DNA的复制需要引物:DNA聚合酶不能从头合成DNA,而只能从已存在的短单链的3'端延长,因此DNA复制需要引物(在细胞中是一段与模板DNA互补配对的短链RNA,PCR中的引物是DNA)。 2.半不连续复制 (1)据图可知,连续复制链(前导链)延伸方向与解旋方向相同,不连续复制链(后随链)延伸方向与解旋方向相反。 (2)后随链合成过程中,先合成的小片段的引物被切除,切除引物留下的空隙由后合成的相邻片段继续延长来补充。各个片段由DNA连接酶将其连成一条完整的DNA子链。 (3)切除引物后,子链会比母链短一截,这就是端粒DNA在每次细胞分裂后缩短的原因,可由端粒酶延长。 3.双向复制:绝大多数DNA采取双向复制(如下图)的方式,少数DNA采取单向复制的方式。 4.几种环状DNA的复制 (1)θ复制:如大肠杆菌DNA复制,特点是单起点双向复制。 (2)D环复制:如线粒体或叶绿体DNA复制,特点是两条链复制不同步。 (3)滚环复制:如某些噬菌体单链DNA、环状质粒的复制。 重难点(二)　“图解法”分析DNA复制的相关计算 (1)将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基中连续复制n次(如上图),则: 子代DNA 分子共2n个 含15N的DNA分子:2个 只含15N的DNA分子:0个 含14N的DNA分子:2n个 只含14N的DNA分子:2n-2个 脱氧核苷酸链 共2n+1条 含15N的脱氧核苷酸链:2条 含14N的脱氧核苷酸链:2n+1-2条 (2)DNA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次复制共需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n-1)个。 ②第n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·2n-1个。 [例1]　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]　由于DNA分子的复制方式是半保留复制,亲代DNA分子的两条脱氧核苷酸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,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。 重难点(三)　细胞分裂中染色体和DNA的标记问题 　　[例2]　将果蝇精原细胞(2n=8)的核DNA分子用15N完全标记后置于含14N的培养基中培养,进行两次细胞分裂(两次有丝分裂或一次完整的减数分裂),检测分裂过程中和分裂后细胞核中DNA标记情况。关于这两次分裂过程, 下列推断正确的是(　　) A.若第一次分裂结束后,细胞中的染色体均含15N,则进行的是两次有丝分裂 B.若第二次分裂结束后细胞中含15N的染色体有4条,则进行的是一次完整的减数分裂 C.若分裂过程中出现含有16条被15N标记的染色体的细胞,则进行的是两次有丝分裂 D.若某细胞中,含15N的脱氧核苷酸链占总数的1/2,则进行的是一次完整的减数分裂 √ [解析]　 果蝇的精原细胞有8条染色体,精细胞中有4条染色体,题述两次细胞分裂可能是两次有丝分裂,也可能是一次完整的减数分裂。对两种情况分析如下:   有丝分裂 减数分裂 第一次后 (情况①) 第二次后 (情况②) 减Ⅰ后 (情况③) 减Ⅱ后 (情况④) 细胞中含15N的 染色体数(条) 8 0~8 4 4 细胞中含15N的 脱氧核苷酸链 数/总数(条) 8/16 (0~8)/16 8/16 4/8 若第一次分裂结束后,细胞中的染色体均含15N,则情况①和情况③符合,A错误;若第二次分裂结束后细胞中含15N的染色体有4条,则情况②和情况④均可能符合,B错误;若分裂过程中出现含有16条被15N标记的染色体的细胞,则该细胞处于第一次有丝分裂后期,说明进行的是两次有丝分裂,C正确;若某细胞中,含15N的脱氧核苷酸链占总数的1/2,则情况①③④都符合,②有可能也符合,D错误。 |认|知|生|成|　细胞分裂中的同位素标记问题 1.DNA分子半保留复制图像及解读 2.进行有丝分裂的细胞在细胞增殖过程中核DNA和染色体的标记情况分析 由图可以看出,第一次有丝分裂形成的 两个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条子链组成;第二次有丝分裂后最终形成的子细胞中含亲代DNA链的染色体条数是0~2n(以体细胞染色体数为2n为例)。 在进行有丝分裂之前,核DNA复制一次,有丝分裂过程中细胞分裂一次。如图为连续分裂两次的过程图(以一条染色体为例)。 3.进行减数分裂的细胞在分裂过程中核DNA和染色体的标记情况分析 由图可以看出,减数分裂过程中细胞 虽然连续分裂两次,但DNA只复制一次,所以四个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条利用新原料合成的子链组成。 在进行减数分裂之前,核DNA复制一次,减数分裂过程中细胞连续分裂两次。如图是一次减数分裂的结果(以一对同源染色体为例)。 研考向 题点(一)　DNA复制方式的实验探究 1.(2025·北京高考)1958年,Meselson和Stahl通过15N标记DNA的实验, 证明了DNA的半保留复制。关于这一经典实验的叙述,正确的是(　　) A.因为15N有放射性,所以能够区分DNA的母链和子链 B.得到的DNA带的位置有三个,证明了DNA的半保留复制 C.将DNA变成单链后再进行离心也能得到相同的实验结果 D.选择大肠杆菌作为实验材料是因为它有环状质粒DNA √ 解析:15N属于稳定同位素,不具有放射性,A错误。亲代大肠杆菌离心后出现一条DNA带(15N/15N⁃DNA),位置靠近试管的底部;转移培养后第一代细菌的DNA离心后,试管中也只有一条DNA带(15N/14N⁃DNA),位置居中;第二代细菌的DNA离心后,试管中出现两条带,一条带位置居中(15N/14N⁃DNA),另一条带的位置更靠上(14N/14N⁃DNA),因此得到的DNA带的位置有三个,证明了DNA的半保留复制,B正确。若将DNA变成单链后再进行离心,无论是全保留复制还是半保留复制,都是只有两条条带,不能证明DNA的半保留复制,C错误。大肠杆菌易培养、繁殖快,因此选择大肠杆菌作为实验材料,D错误。 2.(2025·临汾三模)科学家以大肠杆菌为实验材料证明DNA复制为半保留复制,进行了如图所示实验。下列有关叙述正确的是 (　　) A.本实验运用了放射性同位素标记技术和差速离心技术 B.第一代大肠杆菌DNA离心后的结果证明DNA复制不是全保留复制 C.第二代大肠杆菌DNA离心后的结果中14N/14N⁃DNA和15N/14N⁃DNA数量比为2∶1 D.若继续培养至第三代,则大肠杆菌DNA离心后的结果在试管中只会出现1条DNA带 √ 解析:本实验中科学家采用同位素标记技术和密度梯度离心技术区分不同的DNA,A错误;第一代细菌DNA离心后,试管中出现1条中带,可以证明DNA复制不是全保留复制(若为全保留复制,应有2条条带),B正确;第二代大肠杆菌DNA离心后的结果中14N/14N⁃DNA和15N/14N⁃DNA数量比为1∶1,C错误;DNA复制方式是半保留复制,若继续培养至第三代,则大肠杆菌DNA离心后,试管中出现1条中带和1条轻带,D错误。 题点(二)　DNA复制过程和相关计算 3.(2026·太原模拟)DNA复制时双链DNA从复制起点处解开螺旋成单链,复制起点呈现叉子形的复制叉。复制起始点的共同特点是含有丰富的AT序列,DNA复制从固定的起始点以双向等速方式进行,如图所示。下列有关叙述错误的是(　　) A.复制起始点含有丰富的AT序列的原因是该序列氢键少,更容易解旋 B.冈崎片段②先于①形成,酶c可将相邻两个冈崎片段连接起来 C.酶a催化DNA两条链之间氢键的断裂,该过程不需要消耗ATP D.酶b可将脱氧核苷酸聚合到前导链的3'端,形成磷酸二酯键 √ 解析:双链DNA的碱基A、T之间含有2个氢键,G、C之间含有3个氢键,故复制起始点含有丰富的AT序列的原因是该序列氢键少,更容易解旋,A正确;前导链的合成是连续的,解旋的方向应与前导链的合成方向一致,因此冈崎片段②先于①合成,酶c是DNA连接酶,可将相邻两个冈崎片段连接起来,B正确;据图可知,酶a为解旋酶,DNA复制时,解旋酶催化氢键断开,需要消耗ATP,C错误;酶b为DNA聚合酶,DNA聚合酶可将游离的脱氧核苷酸聚合到前导链的3'端,形成磷酸二酯键,D正确。 4.(2026·孝感模拟)某双链DNA分子共含有1 000个碱基对,其所含氮元素用15N标记,其中含腺嘌呤脱氧核苷酸m个,再将其置于氮元素仅为14N脱氧核苷酸的培养液中。该DNA复制n次,下列相关叙述错误的是 (　 ) A.第n代DNA分子中,含有15N的只有2个 B.该过程消耗的腺嘌呤脱氧核苷酸数为m·(2n-1)个 C.第n代DNA分子中都含有14N标记的碱基 D.第n次复制时,需消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为m·2n-1个 √ 解析:DNA复制为半保留复制,亲代DNA的两条链含有15N,放在氮元素仅为14N的培养基中复制后,第n代DNA分子中,含有15N的只有2个,A正确;该DNA分子含腺嘌呤脱氧核苷酸m个,所以该DNA分子复制n次需要消耗m·(2n-1)个腺嘌呤脱氧核苷酸,B正确;第n代DNA分子中都含有14N标记的碱基,其中有两个DNA只有一条链含有14N标记的碱基,C正确;已知具有1 000个碱基对的一个DNA分子片段中,含有m个腺嘌呤脱氧核苷酸,则A=T=m个,G=C=1 000-m个,所以第n次复制时,需消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为(1 000-m)·2n-1个,D错误。 5.(2026·广州模拟)真核生物线粒体基质内的DNA是双链闭合环状分子,外环为H链,内环为L链。该种DNA分子复制的大体过程:先以L链为模板,合成一段RNA引物(最后它会被切掉,用新合成的DNA片段来填补),然后在酶的作用下合成新的H链片段,当H链合成2/3时,新的L链开始合成,如图所示。下列关于线粒体DNA复制的叙述,正确的是 (　) A.DNA内外环的复制是不同步的,但子链都是从3'端向5'端延伸 B.DNA分子中的磷酸二酯键数目、脱氧核苷酸数目和DNA合成过程中脱水数相等 C.推测DNA复制时需要RNA聚合酶、DNA聚合酶和DNA连接酶等 D.用15N只标记亲代DNA,复制n次后含14N/15N的DNA占总数的1/2n √ 解析:根据题干信息可知,DNA内外环的复制是不同步的,但子链都是从5'端向3'端延伸,A错误;由于DNA分子是环状的,因此DNA分子中磷酸二酯键数目和脱氧核苷酸数目相同,但由于在该DNA复制过程中,先合成了一段RNA序列作为引物,利用核糖核苷酸合成RNA的过程中也要脱水,所以与DNA分子中的磷酸二酯键数目、脱氧核苷酸数目相比,DNA合成过程中的脱水数要多一些,B错误;DNA复制需要先合成一段RNA引物,所以需要RNA聚合酶,同时需要DNA聚合酶合成脱氧核苷酸长链,还需要DNA连接酶将DNA片段连接起来,C正确;用15N只标记亲代DNA,复制n次后,会得到2n个DNA分子,其中含14N/15N的DNA有2个,故14N/15N的DNA占总数的2/2n=1/2n-1,D错误。 　　[易错提醒] 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。 题点(三)　细胞分裂的核DNA(染色体)标记问题 6.一个含有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: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,根据DNA的半保留复制原理可知,第一次分裂前的间期DNA复制完成后,每条染色单体均带标记,则第一次分裂后期的细胞中有4n条带标记的染色体,A正确;第一次分裂结束后,每条染色体的DNA分子中均为一条链带标记而另一条链不带标记,DNA复制后两条姐妹染色单体由一个着丝粒相连,因此第二次分裂中期每个细胞中有2n条带标记的染色单体,B正确;第二次分裂后期着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,形成的子染色体随机移向细胞两极,每个细胞中有2n条带标记的染色体,C错误;由于有丝分裂后期含有标记的和不含有标记的姐妹染色单体分开,形成子染色体并随机移向细胞两极,故第二次分裂结束后有的子细胞中可能不带有标记,D正确。 7.(2026·武汉模拟)某二倍体生物(2n=4)精原细胞的一个染色体组中的每个DNA分子两条单链均被32P标记,置于不含32P的培养液中培养,得到4个子细胞,检测子细胞情况。若不考虑变异,则下列叙述正确的是 (　 ) A.若某个子细胞中的染色体都不含32P,则一定进行有丝分裂 B.若某个子细胞中有2条染色体含32P,则一定进行减数分裂 C.若每个子细胞中均只有1条染色体含32P,则一定进行有丝分裂 D.若进行减数分裂,则4个子细胞中含有32P的染色体数的可能性有1、1、1、1条或2、0、2、0条 √ 解析:由于精原细胞中只有一个染色体组被32P标记,因此若某个子细胞中的染色体都不含32P或某个子细胞中有2条染色体含32P,则可能进行了有丝分裂,也可能进行了减数分裂,A、B错误。若进行有丝分裂,则4个子细胞中含有32P的染色体数的可能性有0、1、1、2条或1、1、1、1条或2、0、2、0条;若进行减数分裂,则4个子细胞中含有32P的染色体数的可能性有1、1、1、1条或2、0、2、0条,C错误,D正确。 ［思维建模］ 细胞分裂中核DNA和染色体标记问题解答思路 作业验收评价 　标 的题目为推荐讲评题目，配有精品课件) (本作业电子文档配有难度升维题目,供学优生选用; 1 2 3 4 5 6 7 8 9 一、选择题 1.(2026·南宁模拟)在某基因测序实验室中,研究人员正在对一份古老生物样本的DNA进行分析。最终发现其碱基配对方式、空间结构及复制过程均呈现典型特征。下列关于DNA分子的叙述,正确的是(　　) A.DNA分子中碱基对的随机排列都能构成基因 B.脱氧核苷酸的磷酸上连接着脱氧核糖和碱基 C.每条单链一端有一个游离磷酸基团,这一端称作3'端 D.DNA聚合酶修复损伤的DNA时需要游离的脱氧核苷酸 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 解析:基因通常是具有遗传效应的DNA片段,并非所有碱基对的排列都构成基因,A错误;脱氧核苷酸的磷酸不直接连接碱基,B错误;每条单链一端有一个游离磷酸基团这一端称为5'端,C错误;DNA聚合酶修复损伤的DNA时,需要游离的脱氧核苷酸,D正确。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 2.(2026·秦皇岛模拟)轮状病毒为双链RNA病毒,是引起婴幼儿急性肠胃炎常见的病原体之一。下列关于该病毒的RNA的叙述,正确的是 (　　) A.磷酸和核糖交替排列形成的骨架是决定该RNA特异性的结构之一 B.若该RNA有m个碱基对,其中碱基A有n个,则碱基间氢键有3m-n个 C.双链RNA和其每条单链RNA中(A+U)/(C+G)的值不同 D.单链RNA中有羟基和磷酸基团的末端分别称为5'端和3'端 √ 1 5 6 7 8 2 3 4 9 解析:磷酸和核糖交替排列形成RNA的骨架,但骨架结构不具有特异性,特异性由碱基排列顺序决定,A错误;双链RNA中,A—U碱基对含2个氢键,C—G碱基对含3个氢键,总碱基对为m,A数目为n,则A—U碱基对为n,C—G碱基对为m-n,总氢键数为2n+3(m-n)=3m-n,B正确;双链RNA中(A+U)/(C+G)的值与单链中的相同,C错误;单链RNA中有羟基和磷酸基团的末端分别称为3'端和5'端,D错误。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 3.(2026·石家庄模拟)研究发现,嘌呤碱基具有再形成两个氢键的潜在位点,因此双螺旋DNA的大沟中在一定条件下可容纳第三条链,它通过与双螺旋中的一条链形成碱基对而形成稳定的三螺旋结构。下列有关DNA结构的说法,正确的是 (　　) A.沃森和克里克用X射线衍射技术发现DNA呈双螺旋结构 B.由题推测,三螺旋结构中每一条链的序列要么全是嘌呤要么全是嘧啶 C.威尔金斯发现DNA中嘌呤的数量总是等于嘧啶的数量 D.在DNA双螺旋结构中,若一条链中A+T占该链的56%,则双链中A+T占28% √ 1 5 6 7 8 2 3 4 9 解析:威尔金斯和富兰克林用X射线衍射技术研究DNA,沃森和克里克通过他们的照片推测出DNA呈螺旋结构,A错误;由题干可知,只有嘌呤碱基具有再形成两个氢键的潜在位点,故在三螺旋结构中,必须有一条链全是嘌呤,另外两条则全是嘧啶,B正确;查哥夫发现DNA中嘌呤的数量总是等于嘧啶的数量,C错误;在DNA双螺旋结构中,若一条链中A+T占该链的56%,则双链中A+T占56%,D错误。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 4.(2025·福州三模)大肠杆菌在环境适宜的条件下每20分钟就能分裂一次。科学家运用DNA紫外光吸收光谱的方法对其DNA复制方式进行研究,具体操作:将DNA双链均被15N标记的大肠杆菌放入普通培养基中培养20分钟,提取大肠杆菌DNA并离心,测定溶 注:紫外光吸收光谱的峰值位置即离心管中DNA的主要分布位置,峰值越大,表明该位置的DNA数量越多。 A.大肠杆菌拟核DNA分子中有两个游离的磷酸基团 B.大肠杆菌DNA分子复制过程中以四种游离核糖核苷酸为材料 C.提取大肠杆菌DNA后应在特定溶液中通过差速离心操作分离 D.若以半保留方式复制,则40 min后所得结果对应图乙的e、f曲线 液的紫外光吸收光谱(如图甲所示);若培养时间为40分钟,则所得结果可能对应图乙中部分曲线。下列相关叙述正确的是 (　　) √ 1 5 6 7 8 2 3 4 9 解析:大肠杆菌的拟核DNA是环状双链DNA,环状DNA分子中没有游离的磷酸基团,A错误;DNA复制需要脱氧核糖核苷酸,而非核糖核苷酸,B错误;提取大肠杆菌DNA后应在特定溶液中通过密度梯度离心操作分离,C错误;若大肠杆菌DNA通过半保留方式复制,则40分钟复制两次,所得结果对应图乙中的e、f曲线,D正确。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 5.(2025·甘肃定西三模)DNA复制时双螺旋被解开,会形成DNA复制叉。下图为DNA复制叉示意图,后随链合成过程中,会形成冈崎片段,冈崎片段是相对较短的DNA核苷酸序列,它们的合成是不连续的。下列 说法错误的是 (　　) A.除图中所示,解旋酶和DNA连接酶也参与DNA复制过程 B.冈崎片段的形成与DNA的子链只能从5'端向3'端合成有关 C.冈崎片段的合成需要遵循碱基互补配对原则 D.原核生物的双链DNA分子是环状的,DNA复制时不会产生冈崎片段 √ 1 5 6 7 8 2 3 4 9 解析:DNA复制过程中需要解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开;由于DNA复制的半不连续性,冈崎片段需要通过DNA连接酶连接形成一条完整的子链,A正确。DNA复制(包括原核生物的双链DNA分子)具有半不连续性,是因为DNA复制只能从5'端向3'端合成子链,形成两条子链的方向相反,因此后随链上产生了冈崎片段,B正确,D错误。DNA复制过程需按照碱基互补配对原则合成子链,C正确。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 6.(2026·长沙模拟)将果蝇(2n=8)一个精原细胞的核DNA分子双链都用32P标记,并在不含32P的培养基中培养,让其先进行一次有丝分裂,然后进行减数分裂。下列有关叙述错误的是 (　　) A.有丝分裂产生的2个精原细胞中,每条染色体都带有32P标记 B.减数分裂Ⅰ过程中,初级精母细胞内有8个被32P标记的核DNA C.在减数分裂Ⅱ后期,次级精母细胞内有4个被32P标记的核DNA D.产生的精子中,被32P标记的核DNA有4个 √ 1 5 6 7 8 2 3 4 9 解析:有丝分裂过程中DNA只复制一次,所以产生的2个精原细胞中,每条染色体都带有32P标记,A正确;有丝分裂DNA复制一次,减数分裂DNA又复制一次,所以减数分裂Ⅰ过程中,初级精母细胞内有8个被32P标记的核DNA,B正确;由于减数分裂Ⅰ过程中同源染色体分离,所以在减数分裂Ⅱ后期,次级精母细胞内有4个被32P标记的核DNA和4个未被标记的核DNA,C正确;由于在减数分裂Ⅱ后期,染色体平均分配到两极是随机的,所以产生的精子中,被32P标记的核DNA有0~4个,D错误。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 7.(2026·邢台模拟)M13噬菌体是一种单链DNA病毒(含有A、T碱基共180个)，在大肠杆菌细胞内的合成过程如图所示。下列相关叙述正确的是 (　　) 1 5 6 7 8 2 3 4 9 A.在噬菌体DNA的复制过程中SSB起DNA聚合酶的作用 B.过程①③均需先合成引物来引导子链延伸 C.过程②产生切口时复制型DNA中每个磷酸基团都会连接1或2个脱氧核糖 D.①~⑤整个过程中M13噬菌体DNA完成复制需要游离的A+T碱基共180个 √ 1 5 6 7 8 2 3 4 9 解析： SSB是单链DNA结合蛋白，SSB可防止解开的两条链重新形成双链，A错误；由题图可知，M13噬菌体进入大肠杆菌后，先形成复制型双链环状DNA分子，然后在M13噬菌体的双链DNA环状分子一条链(正链)上切一个切口，产生游离的3'端羟基作为延伸起点，最后在宿主细胞DNA聚合酶的催化下，以另一条单链(即负链)为模板不断地合成新的正链，此过程不需要新的引物，B错误；过程②产生切口时复制型DNA的一条核苷酸链由环变成链，每个磷酸基团都会连接1或2个脱氧核糖，C正确；M13噬菌体的DNA含有A、T碱基共180个，①~⑤整个过程中DNA经过2次复制，需要游离的A+T碱基共360个，D错误。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 8.(2026·临汾模拟)研究人员对某动物(2n=4)精原细胞甲和乙的核DNA双链全部用32P标记，并在含31P但不含32P的培养液中培养，每个精原细胞都产生了4个子细胞(进行两次有丝分裂或一次完整的减数分裂)。测定分裂产生的子细胞染色体总数和32P标记的染色体数情况，测定结果如表所示(不考虑变异和细胞异常分裂)。下列叙述正确的是 (　　) 精原细胞 子细胞(染色体总数,32P标记的染色体数) 细胞1 细胞2 细胞3 细胞4 甲 (4,2) (4,2) (4,0) X 乙 (2,2) (2,2) (2,2) Y A.精原细胞甲进行的是有丝分裂,X应为(4,0) B.精原细胞甲进行的是有丝分裂,X应为(4,2) C.精原细胞乙进行的是减数分裂,Y应为(2,2) D.精原细胞乙进行的是减数分裂,Y应为(2,0) √ 1 5 6 7 8 2 3 4 9 解析：由题表可知，精原细胞甲进行的是有丝分裂，第一次有丝分裂结束后，每个子细胞中的染色体上的DNA分子的一条链含有32P，染色体总数为4。第二次有丝分裂后期，姐妹染色单体分开，随机移向细胞两极，如果一个子细胞中染色体总数为4，标记的染色体数为2，则另一个子细胞中染色体总数为4，标记的染色体数为2；如果一个子细胞中标记的染色体数为0，则另一个子细胞中染色体总数为4，标记的染色体数为4，所以X应为(4，4)，A、B错误。由题表可知，精原细胞乙进行的是减数分裂，减数分裂Ⅱ结束后，得到4个子细胞，每个子细胞中的染色体总数为2，每条染色体的DNA分子的一条链被标记，所以Y为(2，2)，C正确，D错误。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 二、非选择题 9.(12分)图甲为某链状DNA分子片段的结构图;图乙为DNA复制过程模式图。单链结合蛋白(SSB)可结合于解旋酶解开的单链区,待复制的各项条件具备后, SSB脱离单链区,子链开始合成。回答下列问题: 1 5 6 7 8 2 3 4 9 (1)图甲所示DNA的基本骨架由__________________(填名称)交替排列构成。该DNA分子具有________个游离的磷酸基团。(2分) 脱氧核糖和磷酸 2 解析:图甲所示DNA的基本骨架由脱氧核糖和磷酸交替排列构成,该DNA 分子具有2个游离的磷酸基团。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 (2)图乙中参与DNA复制过程的酶有________________________________ 等,其中参与形成磷酸二酯键的酶有_______________________________。(4分) 解旋酶、DNA连接酶和DNA聚合酶 DNA连接酶和DNA聚合酶　 解析: 分析图乙可知,在DNA复制时参与的酶有解旋酶、DNA连接酶和DNA聚合酶等。其中DNA连接酶和DNA聚合酶参与形成磷酸二酯键。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 (3)图乙中SSB结合于解旋酶解开的单链区,可以防止核酸酶将解开的单链降解,也可以防止_________________________________,从而保证解旋后的DNA处于单链状态。DNA复制时,后随链的合成__________________ (填“不需要引物”“需要一种引物”或“需要多种引物”)。(3分) 解旋的单链DNA重新配对形成双链 需要多种引物 解析: 图乙中SSB结合于解旋酶解开的单链区,可以防止核酸酶将解开的单链降解,也可以防止解旋的单链DNA重新配对形成双链,从而保证解旋后的DNA处于单链状态。DNA复制时,后随链的合成是分段进行的,因此需要多种引物。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 (4)某小组为验证图乙DNA复制的方式为半保留复制,进行了如下操作: 将普通大肠杆菌转移到含3H的培养基上繁殖一代,再将子代大肠杆菌的DNA处理成单链,然后进行离心处理。他们的实验结果_____________ (填“能”或“不能”)证明DNA的复制方式是半保留复制而不是全保留复制,理由是_______________________________________________________ ______________________________________________________。(3分) 不能 子代大肠杆菌的DNA处理成单链后,无论是半保留复制还是全保留复制,含有标记和不含有标记的单链均各占一半 解析: 子代大肠杆菌的DNA处理成单链后,无论是半保留复制还是全保留复制,含有标记和不含有标记的单链均各占一半,因此他们的实验结果不能证明DNA的复制方式是半保留复制而不是全保留复制。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn ③内侧:两条链上碱基通过_______连接成碱基对。碱基互补配对遵循以下原则:AT(两个氢键)、G≡C(三个氢键)。 $