高三生物一輪復(fù)習(xí)課件遺傳的分子基礎(chǔ)：DNA的結(jié)構(gòu)與復(fù)制

遺傳的分子基礎(chǔ)（2）

DNA的結(jié)構(gòu)與復(fù)制2025屆高考生物一輪復(fù)習(xí)課件

高考考情分析考查內(nèi)容：親代傳遞給子代的遺傳信息主要儲(chǔ)存在DNA分子上，這是此部分考題的主要落腳點(diǎn)。本專(zhuān)題主要考查內(nèi)容是DNA的結(jié)構(gòu)與復(fù)制。命題規(guī)律：常結(jié)合細(xì)胞中DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和半保留復(fù)制方式進(jìn)行考查。備考趨勢(shì)：（1）多以選擇題形式考查。（2）高考試題結(jié)合DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型考查DNA的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)以及DNA的復(fù)制等相關(guān)計(jì)算?？键c(diǎn)一：DNA的結(jié)構(gòu)

基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)習(xí)1.平面結(jié)構(gòu)（1）堿基配對(duì)方式：A、T配對(duì)，G、C配對(duì)，A、T之間形成2個(gè)氫鍵，G、C之間形成3個(gè)氫鍵。（2）相鄰堿基之間的連接方式

①兩條鏈之間：以氫鍵相連。②一條單鏈上：以“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”相連。兩條鏈的方向：相反，可由脫氧核糖的方向進(jìn)行判斷。2.空間結(jié)構(gòu)3.制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型（1）制作原理DNA分子由兩條脫氧核苷酸鏈組成，這兩條鏈按照反向平行的方式盤(pán)旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)；DNA分子中的磷酸與脫氧核糖交替連接，排列在外側(cè)；兩條鏈的堿基之間依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則通過(guò)氫鍵連接成堿基對(duì)，排列在內(nèi)側(cè)。（2）材料用具曲別針、泡沫塑料、紙片、牙簽、橡皮泥等常用物品都可用做模型制作的材料。（3）模型設(shè)計(jì)制作過(guò)程（4）注意事項(xiàng)

制作模型時(shí)應(yīng)按結(jié)構(gòu)層次從小到大、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的順序依次完成。在選擇、修剪各部件時(shí)，應(yīng)注意各部件的大小比例。

制作含氮堿基時(shí)應(yīng)保證腺嘌呤（A）和胸腺嘧啶（T）的接口吻合，鳥(niǎo)嘌呤（G）和胞嘧啶（C）的接口吻合，且四種堿基的形狀應(yīng)具有差異性，同時(shí)兩種配對(duì)模型的長(zhǎng)度應(yīng)相等，以保證DNA兩條平行鏈之間各處的距離都相等。

兩條互補(bǔ)鏈所包含的脫氧核苷酸個(gè)數(shù)應(yīng)相等且互相對(duì)應(yīng)，整體上兩條鏈的走向應(yīng)保證相反?？键c(diǎn)一：DNA的結(jié)構(gòu)

重點(diǎn)難點(diǎn)復(fù)習(xí)※DNA中的堿基計(jì)算規(guī)律——堿基互補(bǔ)配對(duì)原則：A與T配對(duì)，G與C配對(duì)以DNA雙鏈為研究對(duì)象時(shí)堿基數(shù)量的關(guān)系（1）A、T、G、C的數(shù)量關(guān)系：A＝T，G＝C.（2）非互補(bǔ)堿基和之比：（A＋G）/（T＋C）＝（A＋C）/（T＋G）＝1.※結(jié)論：DNA中非互補(bǔ)堿基之和總相等。（3）互補(bǔ)堿基和之比：（A＋T）/（G＋C）不是定值。（4）堿基比例與DNA分子的共性和特異性：①共性的體現(xiàn)是（1）和（2）中的DNA中互補(bǔ)的堿基數(shù)量相等、非互補(bǔ)堿基之和總相等。②特異性的體現(xiàn)是（3）中的比值是不確定的。以DNA單鏈為研究對(duì)象時(shí)堿基數(shù)量的關(guān)系（1）A1＝T2，G1＝C2，C1＝G2，T1＝A2（2）若1鏈中（A1＋G1）/（T1＋C1）＝m，由（1）中的堿基關(guān)系推斷，2鏈中（A2＋G2）/（T2＋C2）＝1/m?！Y(jié)論：兩鏈間非互補(bǔ)堿基和之比互為倒數(shù)。DNA雙鏈和單鏈中堿基數(shù)量的聯(lián)系（1）若在雙鏈中（A＋T）/（G＋C）＝n，則在1鏈中（A1＋T1）/（G1＋C1）＝n，在2鏈中（A2＋T2）/（G2＋C2）＝n?！Y(jié)論：在同一DNA中，雙鏈和單鏈中互補(bǔ)堿基和之比相等。（2）若1鏈中A1占的比例為X1，2鏈中A2占的比例為X2，則整個(gè)DNA分子中A占的比例為（X1＋X2）/2.※結(jié)論：某堿基占雙鏈DNA堿基總數(shù)的百分比等于相應(yīng)堿基占相應(yīng)單鏈比值和的一半。考點(diǎn)一：DNA的結(jié)構(gòu)

典型例題復(fù)習(xí)例題1.下列有關(guān)雙鏈DNA分子中相應(yīng)數(shù)據(jù)的關(guān)系正確的是(

)A.雙鏈DNA分子中一條鏈上的（A+T）/（G+C）與另一條鏈上的相應(yīng)比值互為倒數(shù)B.雙鏈DNA分子中一條鏈上的（A+G）/（T+C）與另一條鏈上的相應(yīng)比值相等C.雙鏈DNA分子中（A+T）/（C+G）的比值在不同個(gè)體間通常不同D.雙鏈DNA分子若含有500個(gè)堿基，理論上其可能的堿基序列有4500種【答案】C【解析】A、由分析可知，雙鏈DNA分子一條鏈上的(A+T)/(G+C)的比值與其互補(bǔ)鏈中該種比例的比值相等，A錯(cuò)誤;B、由分析可知，雙鏈DNA分子一條鏈上的(A+G)/(T+C)的比值與其互補(bǔ)鏈中該種比例的比值互為倒數(shù)，B錯(cuò)誤;C、不同個(gè)體間的DNA一般不同，因此DNA上的堿基排列順序也不同，故不同個(gè)體間雙鏈DNA分子中(A+T)/(C+G)的比值通常不同，C正確;D、雙鏈DNA分子若含有500個(gè)堿基，即該分子有500/2=250個(gè)堿基對(duì)，結(jié)合分析可知，該雙鏈DNA分子理論上可能的堿基序列有4250種，例題2.某同學(xué)欲制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，已準(zhǔn)備了足夠的相關(guān)材料，下列敘述正確的是（

）A.在制作脫氧核苷酸時(shí)，需在磷酸上連接脫氧核糖和堿基B.制作模型時(shí)，鳥(niǎo)嘌呤與胞嘧啶之間用2個(gè)氫鍵連接物相連C.制成的模型中，腺嘌呤與胞嘧啶之和等于鳥(niǎo)嘌呤和胸腺嘧啶之和D.制成的模型中，磷酸和脫氧核糖交替連接位于主鏈的內(nèi)側(cè)【答案】C【解析】本題考查DNA分子結(jié)構(gòu)的有關(guān)知識(shí)。脫氧核糖上連接磷酸和堿基，堿基不與磷酸相連，A項(xiàng)錯(cuò)誤；鳥(niǎo)嘌呤與胞嘧啶之間靠3個(gè)氫鍵連接，B項(xiàng)錯(cuò)誤；在雙鏈DNA分子中，腺嘌呤和胸腺嘧啶數(shù)量相等，胞嘧啶和鳥(niǎo)嘌呤數(shù)量相等，因此腺嘌呤與胞嘧啶之和等于鳥(niǎo)嘌呤和胸腺嘧啶之和，C項(xiàng)正確；磷酸和脫氧核糖交替連接位于主鏈的外側(cè)，作為主鏈的基本骨架，D項(xiàng)錯(cuò)誤?？键c(diǎn)二：DNA分子的復(fù)制

基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)習(xí)1.對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)（1）提出者：沃森和克里克。（2）假說(shuō)：

解旋：DNA復(fù)制時(shí)，DNA雙螺旋解開(kāi)，互補(bǔ)的堿基之間的氫鍵斷裂。

復(fù)制：解開(kāi)的兩條單鏈作為復(fù)制的模板，游離的脫氧核苷酸依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，通過(guò)形成氫鍵，結(jié)合到作為模板的單鏈上。（3）特點(diǎn)：新合成的每個(gè)DNA分子中，都保留了原來(lái)DNA分子中的一條鏈，這種復(fù)制方式被稱(chēng)作半保留復(fù)制。2.DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)（1）實(shí)驗(yàn)方法：同位素標(biāo)記技術(shù)和離心技術(shù)。（2）實(shí)驗(yàn)原理：DNA的兩條鏈都用15N標(biāo)記，那么這樣的DNA分子密度最大，離心時(shí)應(yīng)該在試管的底部。DNA的兩條鏈都沒(méi)有被15N標(biāo)記，那么這樣的DNA分子密度最小，離心時(shí)應(yīng)該在試管的上部。DNA的兩條鏈中只有一條單鏈被15N標(biāo)記，那么這樣的DNA分子離心時(shí)應(yīng)該在試管的中部。（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果

立即取出，提取DNA→離心→全部重帶。

繁殖一代后取出，提取DNA→離心→全部中帶。

繁殖兩代后取出，提取DNA→離心→1/2輕帶、1/2中帶。（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)果和預(yù)期的一致，說(shuō)明DNA的復(fù)制是以半保留的1.DNA復(fù)制過(guò)程（1）概念：DNA的復(fù)制是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過(guò)程（2）時(shí)間：主要發(fā)生在細(xì)胞分裂前的間期（3）場(chǎng)所：細(xì)胞核（主要）、線(xiàn)粒體和葉綠體以及原核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)（4）條件

模板：解旋后的兩條單鏈。

原料：四種脫氧核苷酸

能量：細(xì)胞提供的能量（ATP）。

酶：解旋酶、DNA聚合酶等。（5）過(guò)程（6）特點(diǎn)

邊解旋邊復(fù)制：復(fù)制過(guò)程中不是兩條母鏈完全解開(kāi)才開(kāi)始復(fù)制，而是邊解旋邊復(fù)制。

半保留復(fù)制：新合成的每個(gè)DNA分子中都保留了原來(lái)的DNA分子的一條鏈。

多起點(diǎn)復(fù)制：一個(gè)DNA分子上往往有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，大大提高了復(fù)制的效率。考點(diǎn)二：DNA分子的復(fù)制

重點(diǎn)難點(diǎn)復(fù)習(xí)※DNA復(fù)制的相關(guān)計(jì)算從圖中可以得到如下規(guī)律：（1）DNA分子數(shù)①子n代DNA分子總數(shù)為2n個(gè)。②含15N的DNA分子數(shù)為2個(gè)。③含14N的DNA分子數(shù)為2n個(gè)。④只含15N的DNA分子數(shù)為0個(gè)。⑤只含14N的DNA分子數(shù)為（2n－2）個(gè)。（2）脫氧核苷酸鏈數(shù)①子代DNA中脫氧核苷酸鏈數(shù)＝2n+1條。②親代脫氧核苷酸鏈數(shù)＝2條。③新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)＝2n+1－2條。（3）消耗的脫氧核苷酸數(shù)①若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，經(jīng)過(guò)n次復(fù)制需要消耗該脫氧核苷酸數(shù)為m·（2n－1）個(gè)。②若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，在第n次復(fù)制時(shí)，共需消耗游離的該脫氧核苷酸m·2n-1個(gè)。1個(gè)DNA分子復(fù)制的結(jié)果是形成2個(gè)一樣的DNA分子，所以1個(gè)DNA分子復(fù)制n次后，得到的DNA分子數(shù)為2n個(gè)，復(fù)制n-1次后得到的DNA分子數(shù)為2n-1個(gè)。第n次復(fù)制增加的DNA分子數(shù)為2n-1個(gè)，需要該脫氧核苷酸數(shù)為m·2n-1個(gè)?？键c(diǎn)二：DNA分子的復(fù)制

典型例題復(fù)習(xí)例題1.玉米條紋病毒的遺傳物質(zhì)是單鏈環(huán)狀DNA分子，在復(fù)制時(shí)首先以親代單鏈DNA為模板合成互補(bǔ)鏈，再以互補(bǔ)鏈為模板循環(huán)合成多條子代單鏈DNA，復(fù)制過(guò)程如圖所示。下列說(shuō)法正確是(

)A.合成互補(bǔ)鏈的過(guò)程需要解旋酶、DNA聚合酶等物質(zhì)B.若該病毒DNA中A的含量為32%，則互補(bǔ)鏈中C的含量為18%C.若該病毒DNA中嘌呤的比例為m，則互補(bǔ)鏈中嘧啶的比例也為mD.若該病毒DNA中含有a個(gè)腺嘌呤，循環(huán)3次共消耗腺嘌呤脫氧核苷酸7a個(gè)【答案】C【解析】大腸桿菌增殖一代，擬核DNA只復(fù)制一次，A正確；該擬核DNA上基因不是連續(xù)分布的，B正確；等位基因位于同源染色體上，大腸桿菌細(xì)胞中不含染色體，C錯(cuò)誤；該擬核DNA的兩條鏈上含有多個(gè)基因，D正確。例題2.科學(xué)家曾提出DNA復(fù)制方式的三種假說(shuō)：全保留復(fù)制、半保留復(fù)制和分散復(fù)制（圖1）。對(duì)此假說(shuō)，科學(xué)家以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)材料，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)（圖2）：下列有關(guān)敘述正確的是()A.第一代細(xì)菌DNA離心后，試管中出現(xiàn)1條中帶，說(shuō)明DNA復(fù)制方式一定是半保留復(fù)制B.第二代細(xì)菌DNA離心后，試管中出現(xiàn)1條中帶和1條輕帶，說(shuō)明DNA復(fù)制方式一定是全保留復(fù)制C.結(jié)合第一代和第二代細(xì)菌DNA的離心結(jié)果，說(shuō)明DNA復(fù)制方式一定是分散復(fù)制D.若DNA復(fù)制方式是半保留復(fù)制，繼續(xù)培養(yǎng)至第三代，細(xì)菌DNA離心后試管中會(huì)出現(xiàn)1條中帶和1條輕帶【答案】D【解析】根據(jù)圖示信息，只含15N標(biāo)記的DNA離心后，試管中出現(xiàn)l條重帶，將“N標(biāo)記的大腸桿菌在含“N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一代，細(xì)胞分裂一次，DNA復(fù)制一次，如果第一代細(xì)菌DNA離心后，試管中出現(xiàn)1條中帶，說(shuō)明DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制或分散復(fù)制，DNA中的兩條鏈均含有或分別含有15N和14N，A錯(cuò)誤；第二代細(xì)菌DNA離心后，試管中出現(xiàn)中帶和輕帶，說(shuō)明DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制，處于中帶的DNA的兩條鏈分別含有15N和14N，處于輕帶的DNA的兩條鏈均含14N，B錯(cuò)誤；結(jié)合第一代和第二代細(xì)菌DNA的離心結(jié)果，說(shuō)明DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制，C錯(cuò)誤；若為半保留復(fù)制，繼續(xù)培養(yǎng)至第三代，得到的DNA分子中，1/4的DNA分子的兩條鏈分別含有14N和15N，3/4的DNA分子的兩條鏈只含14N，細(xì)菌DNA離心后，試管中出現(xiàn)一條中帶和一條輕帶，D正確。DNA分子的復(fù)制

基本方法與技能復(fù)習(xí)核心考法：同位素標(biāo)記與DNA復(fù)制及細(xì)胞分裂情況分析（1）減數(shù)分裂中染色體標(biāo)記情況分析

如果用3H標(biāo)記細(xì)胞中的DNA分子，然后將細(xì)胞放在正常環(huán)境中培養(yǎng)，讓其進(jìn)行減數(shù)分裂，結(jié)果染色體中的DNA標(biāo)記情況如圖所示：

可知由圖可知，減數(shù)分裂過(guò)程中細(xì)胞雖然連續(xù)分裂2次，但核DNA只復(fù)制1次，所以4個(gè)子細(xì)胞中所有核DNA分子均呈雜合狀態(tài)，即3H/1H。（2）有絲分裂中染色體標(biāo)記情況分析的如果用3H標(biāo)記細(xì)胞中的DNA分子，然后將細(xì)胞放在正常環(huán)境中培養(yǎng)，連續(xù)進(jìn)行2次有絲分裂（包含了2次DNA復(fù)制），結(jié)果染色體中的DNA標(biāo)記情況如圖所示：

由圖可知，第一次有絲分裂形成的兩個(gè)子細(xì)胞中所有DNA分子均呈雜合狀態(tài)，即3H/1H，第二次有絲分裂經(jīng)復(fù)制后的每條染色體上的兩條姐妹染色單體中只有一條姐妹染色單體含有3H，即DNA分子為3H/1H，而另一條姐妹染色單體中只含有1H，即DNA分子為1H/1H。，在后期時(shí)兩條姐妹染色單體的分離是隨機(jī)的，所以最終形成的子細(xì)胞中含有3H的染色體條數(shù)是0~2n條（體細(xì)包中染色體數(shù)是2n），含有3H標(biāo)記的染色體的細(xì)包有2、34個(gè)三種情況。例題：DNA復(fù)制時(shí)，5-溴尿嘧啶脫氧核苷（BrdU）可作為