高三生物一輪復(fù)習(xí)課件：DNA的復(fù)制和基因的本質(zhì)

高中生物學(xué)2025屆一輪復(fù)習(xí)課例第六單元

遺傳的分子基礎(chǔ)

第20講

DNA分子的復(fù)制與基因的本質(zhì)

考情分析新舊教材對比增：①DNA的結(jié)構(gòu)模式圖中標(biāo)明了五碳糖的碳原子位數(shù)及DNA兩條鏈的方向；②DNA全保留復(fù)制的觀點(diǎn)。改：①DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)不再是選學(xué)內(nèi)容；②基因的概念。刪：小鼠肥胖與基因相關(guān)的實(shí)例?？键c(diǎn)由高考知核心知識點(diǎn)預(yù)測DNA分子的結(jié)構(gòu)、復(fù)制與基因的本質(zhì)考點(diǎn)一：DNA分子的結(jié)構(gòu)（3年9考，全國卷3年0考）（2024·湖北）DNA分子結(jié)構(gòu)（2024·湖南）DNA分子結(jié)構(gòu)（2022·重慶）DNA分子結(jié)構(gòu)（2022·河北）DNA分子結(jié)構(gòu)（2022·浙江）DNA分子結(jié)構(gòu)（2022·廣東）DNA分子結(jié)構(gòu)（2024·浙江）DNA分子的復(fù)制（2023·山東）DNA分子的復(fù)制（2022·海南）DNA分子的復(fù)制題型：選擇題、解答題內(nèi)容：本專題知識難度較低、較高的兩級分化，要求基礎(chǔ)要扎實(shí)?？疾閷W(xué)生對相關(guān)實(shí)驗(yàn)的整體性的認(rèn)識,或結(jié)合一些情景信息或表格信息設(shè)置題目，考查學(xué)生的應(yīng)變能力、獲取信息和綜合分析能力?？键c(diǎn)二：DNA分子的復(fù)制（3年16考，全國卷3年1考）考點(diǎn)三：基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段（3年3考，全國卷3年0考）1.概述DNA由四種脫氧核苷酸構(gòu)成，通常由兩條堿基互補(bǔ)配對的反向平行長鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，堿基的排列順序編碼了遺傳信息2.概述DNA通過半保留方式進(jìn)行復(fù)制3.概述多數(shù)生物的基因是DNA的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上課標(biāo)要求導(dǎo)入情境創(chuàng)設(shè)

通過觀看鐮狀細(xì)胞貧血癥治療方案方案的視頻。思考以下問題：輸入患者體內(nèi)的干細(xì)胞在體內(nèi)通過有絲分裂增殖，增殖產(chǎn)生的子細(xì)胞的遺傳信息是否與親代細(xì)胞相同？是什么保證了親、子代間遺傳信息

的穩(wěn)定傳遞？正常的紅細(xì)胞(左)與鐮狀紅細(xì)胞(右)電鏡圖目錄考點(diǎn)二考點(diǎn)三梳理DNA復(fù)制的過程考點(diǎn)一探究DNA的復(fù)制方式尋找DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂的關(guān)系DNA復(fù)制中相關(guān)計(jì)算的應(yīng)用考點(diǎn)四探究DNA的復(fù)制方式考點(diǎn)一活動1、根據(jù)假說，演繹推理核心問題：DNA是如何精準(zhǔn)復(fù)制和傳遞信息的呢？提出假說：A同學(xué)認(rèn)為DNA是以半保留復(fù)制的方式(即新合成的DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈）來傳遞遺傳信息的。B同學(xué)認(rèn)為DNA是以全保留復(fù)制的方式(即新合成的DNA雙鏈都是新合成的）來傳遞遺傳信息的。C同學(xué)認(rèn)為DNA是以分散復(fù)制的方式來傳遞遺傳信息的。畫一畫：根據(jù)以上假說，選擇其中一種假說，嘗試畫出子一代和子二代的DNA分子。（用不同顏色的筆區(qū)分DNA的母鏈和子鏈）做實(shí)驗(yàn)時(shí)，該用什么方法區(qū)分DNA的母鏈和子鏈呢？①全保留復(fù)制：新復(fù)制出的分子直接形成，完全沒有舊的部分；②半保留復(fù)制：形成的分子一半是新的，一半是舊的；③彌散復(fù)制：新復(fù)制的分子中新舊都有，但分配是隨機(jī)組合的復(fù)制一次復(fù)制一次復(fù)制一次實(shí)驗(yàn)思路：設(shè)法通過實(shí)驗(yàn)區(qū)分親代和子代的DNA。實(shí)驗(yàn)方法：同位素標(biāo)記法、密度梯度離心法

資料：同位素分為放射性同位素與穩(wěn)定性同位素。放射性同位素會發(fā)生放射性衰變（如14C

、32P、3H

等），穩(wěn)定同位素則不會；15N和14N是N元素的兩種穩(wěn)定的同位素，這兩種同位素的相對原子質(zhì)量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大；想一想：標(biāo)記DNA中的哪種元素？CHONP用放射性同位素32P可以嗎？活動2、探究實(shí)驗(yàn)方法預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.假如用含有15NH4Cl的培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌，讓大腸桿菌繁殖若干代。2.再將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含有14NH4Cl的普通培養(yǎng)液中，復(fù)制2次，在圖上標(biāo)出親子代DNA每條鏈的標(biāo)記情況，進(jìn)行密度離心后，預(yù)測并畫出離心后試管中DNA所處的位置。半保留復(fù)制全保留復(fù)制1.試管中條帶的位置和寬度說明了什么？2.觀察結(jié)果，由此你得出了什么結(jié)論？

3.第幾代的試管結(jié)果可以區(qū)分半保留復(fù)制和全保留復(fù)制？4.將第一代DNA解旋成單鏈，結(jié)果還能區(qū)分全保留復(fù)制和半的保留復(fù)制嗎？

美國梅塞爾森和斯塔爾的大腸桿菌實(shí)驗(yàn)1.用含有15NH4Cl的培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌，讓大腸桿菌繁殖若干代。2.將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含有14NH4Cl的普通培養(yǎng)液中，在不同時(shí)刻收集大腸桿菌并提取DNA，進(jìn)行離心，記錄離心后試管中DNA的位置。DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證位置代表了含不同同位素的DNA,寬度代表了DNA的含量。第一代不能梳理DNA復(fù)制的過程考點(diǎn)二活動1、梳理基礎(chǔ)知識1.場所：2.時(shí)間：3.條件：細(xì)胞分裂前的間期①模板：②原料：③能量：④酶：DNA的兩條母鏈四種游離的脫氧核苷酸由ATP提供

解旋酶、DNA聚合酶等①DNA獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供精確的模板邊解旋邊復(fù)制、半保留復(fù)制細(xì)胞核（主要）、解旋→合成子鏈→形成子代DNA②堿基互補(bǔ)配對原則，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行4.復(fù)制過程：5.復(fù)制特點(diǎn)：6.準(zhǔn)確復(fù)制原因：線粒體、葉綠體、擬核活動2、嘗試描述DNA復(fù)制過程CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATAA5'ACGCAAGCTAGTCATTATATGCATGATCGAGCTT5'3'TAGCCGTATAGCCGATAT3'5'TTACGCGTATATATA5'3'合成方向：子鏈的

端→

端5'3'拓展延伸1解鏈方向3

5

3

5

3′5′3′5′3′5′前導(dǎo)鏈滯后鏈岡崎片段DNA的半不連續(xù)復(fù)制漢水丑生侯偉作品拓展延伸2DNA復(fù)制過程示意圖，該圖反映了DNA復(fù)制的哪些特點(diǎn)?真核生物的DNA復(fù)制是從單個(gè)起點(diǎn)開始還是從多個(gè)起點(diǎn)開始?多起點(diǎn)復(fù)制；、邊解旋邊雙向復(fù)制。多起點(diǎn)復(fù)制

DNA復(fù)制的示意圖果蠅DNA的電鏡照片知識遷移--體內(nèi)DNA復(fù)制與PCR的比較PCR細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制反應(yīng)場所解旋方式引物酶新鏈延伸結(jié)果解旋酶催化細(xì)胞內(nèi)(主要在細(xì)胞核內(nèi))兩條新鏈都連續(xù)延伸單鏈DNA高溫解旋細(xì)胞外(在PCR擴(kuò)增儀內(nèi))耐高溫的DNA聚合酶單鏈RNA解旋酶、普通DNA聚合酶等半不連續(xù)復(fù)制大量DNA片段整個(gè)DNA分子知識遷移--體內(nèi)DNA復(fù)制與PCR的比較生物體內(nèi)DNA復(fù)制只能以RNA分子作為引物的根本原因是什么?PCR技術(shù)為什么一般以DNA片段為引物，而不以RNA為引物？RNA是單鏈，而且容易被降解。機(jī)體選擇RNA做引物是為了避免錯(cuò)配，因?yàn)榧词挂颮NA的堿基序列出現(xiàn)差錯(cuò)，可以很容易被降解，然后通過DNA的修復(fù)功能即可復(fù)制出正確的序列，是一種保護(hù)機(jī)制。

DNA復(fù)制中所需要的引物是RNA聚合酶合成的一段長度不等，一般為10個(gè)核苷酸左右的的RNA分子。DNA復(fù)制過程中需要DNA聚合酶的參與，但是所有的DNA聚合酶都不能自主地發(fā)動DNA復(fù)制，只能利用已提供的核苷酸的3'-OH末端聚合dNMP，從而延伸DNA鏈，因此所有DNA復(fù)制的起始必須先期合成一段引物分子。

如果是DNA做引物則不容易被降解。我們體外對DNA進(jìn)行擴(kuò)增時(shí)則是使用的DNA引物，因?yàn)镈NA引物不容易被降解。DNA復(fù)制中相關(guān)計(jì)算的應(yīng)用考點(diǎn)三將普通的大腸桿菌（DNA種含14N）放在含15N的培養(yǎng)液培養(yǎng)，若親代DNA分子中含有腺嘌呤脫氧核苷酸m個(gè)。（1）1次復(fù)制需要該游離的脫氧核苷酸多少個(gè)？（2）2次復(fù)制呢需要該游離的脫氧核苷酸多少個(gè)？（3）n次復(fù)制呢需要該游離的脫氧核苷酸多少個(gè)？（4）第1次復(fù)制需要該游離的脫氧核苷酸多少個(gè)？（5）第2次復(fù)制呢需要該游離的脫氧核苷酸多少個(gè)？（6）第n次復(fù)制呢需要該游離的脫氧核苷酸多少個(gè)？m·(2n－1)m·2n－1活動2、尋找消耗脫氧核苷酸數(shù)的規(guī)律1.DNA分子復(fù)制過程中消耗的脫氧核苷酸數(shù)①若親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，經(jīng)過n次復(fù)制需要消耗該種脫氧核苷酸數(shù)為

。②第n次復(fù)制需要消耗該種脫氧核苷酸數(shù)為

。m·(2n－1)m·2n－1m個(gè)活動1、尋找DNA分子數(shù)、鏈數(shù)規(guī)律

將含有15N的DNA分子放在含有14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，復(fù)制n代(次)，則：2.子代DNA分子共有

個(gè)。含15N的DNA分子

個(gè)，比例

。只含15N的DNA分子___個(gè)。含14N的DNA分子

個(gè)，比例

。只含14N的DNA分子

個(gè)，比例____

____。3.子代脫氧核苷酸鏈共有

條含15N的脫氧核苷酸鏈

條，比例

。含14N的脫氧核苷酸鏈

條，比例

。2n212n-102n100%2n-212n-11-2n+1212n2n+1-212n1-方法：畫圖，注意無論復(fù)制多少次，親代DNA的2條鏈?zhǔn)冀K保存在2個(gè)子代DNA分子中。1.(2023·襄陽四中調(diào)研)一個(gè)雙鏈均被32P標(biāo)記的DNA由5000個(gè)堿基對組成，其中腺嘌呤占20%，將其置于只含31P的環(huán)境中復(fù)制3次。下列敘述不正確的是(

)

A.DNA復(fù)制是一個(gè)邊解旋邊復(fù)制的過程 B.第三次復(fù)制需要2.1×104個(gè)游離的胞嘧啶脫氧核苷酸 C.子代DNA分子中含32P的單鏈與含31P的單鏈之比為1∶7 D.子代DNA分子中含32P與含31P的分子數(shù)之比為1∶4B【特別提示】“DNA復(fù)制”相關(guān)題目的4點(diǎn)“注意”(1)注意“DNA復(fù)制了n次”和“第n次復(fù)制”的區(qū)別，前者包括所有的復(fù)制，但后者只包括第n次的復(fù)制。(2)注意堿基的單位是“對”還是“個(gè)”。(3)切記在DNA復(fù)制過程中，無論復(fù)制了幾次，含有親代脫氧核苷酸單鏈的DNA分子都只有兩個(gè)。(4)看清試題中問的是“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”，“含”還是“只含”等關(guān)鍵詞，以免掉進(jìn)陷阱。在含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)間期復(fù)制2個(gè)子DNA位置：在有絲后期或減II后期，著絲粒分裂，DNA隨單體分開，隨機(jī)分到每個(gè)細(xì)胞中。子DNA去向：著絲粒分裂復(fù)制后2個(gè)子DNA位于2條單體上，每個(gè)DNA有1條原來的母鏈和1條新合成的子鏈。

將在15NH4Cl的培養(yǎng)液培養(yǎng)的分生區(qū)細(xì)胞，轉(zhuǎn)移到含有14NH4Cl的普通培養(yǎng)液中，復(fù)制1次，請簡單畫出細(xì)胞分裂中，雙鏈DNA隨1條染色體的變化圖。15N15N15N15N14N14N15N14N15N14N2.（2024年貴州高考）類的雙眼皮基因?qū)窝燮せ蚴秋@性，位于常染色體上。一個(gè)色覺正常的單眼皮女性（甲），其父親是色盲；一個(gè)色覺正常的雙眼皮男性（乙），其母親是單眼皮。下列敘述錯(cuò)誤的是A.甲的一個(gè)卵原細(xì)胞在有絲分裂中期含有兩個(gè)色盲基因B.乙的一個(gè)精原細(xì)胞在減數(shù)分裂I中期含四個(gè)單眼皮基因C.甲含有色盲基因并且一定是來源于她的父親D.甲、乙婚配生出單眼皮色覺正常女兒的概率為1/4BDNA復(fù)制與細(xì)胞分裂繪制概念圖，構(gòu)建本節(jié)內(nèi)容框架1.(必修2第56頁“拓展應(yīng)用2”)真核細(xì)胞中DNA復(fù)制的速率一般為50~100bp/s,果蠅DNA的電鏡照片中有一些泡狀結(jié)構(gòu),叫作DNA復(fù)制泡,是DNA上正在復(fù)制的部分,果蠅DNA上形成多個(gè)復(fù)制泡,這說明

。提示果蠅的DNA有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn),可同時(shí)從不同起點(diǎn)開始DNA復(fù)制,由此加快DNA復(fù)制的速率,為細(xì)胞分裂做好物質(zhì)準(zhǔn)備

。2.(必修2第62頁“非選擇題1”)DNA分子雜交技術(shù)可以用來比較不同種生物DNA分子的差異。兩種生物的DNA分子的單鏈形成雜合雙鏈區(qū)的部位越多,說明這兩種生物的親緣關(guān)系越近,為什么?提示形成雜合雙鏈區(qū)的部位越多,兩種生物互補(bǔ)的堿基序列越多,DNA堿基序列的一致性越高,說明在生物進(jìn)化過程中,DNA堿基序列發(fā)生的變化越小,因此親緣關(guān)系越近。3.(必修2第55頁圖3-10)在細(xì)胞分裂過程中,DNA復(fù)制得到的兩個(gè)DNA分子一定相同嗎?。

理由是

。

不一定若是復(fù)制過程中發(fā)生了基因突變,會導(dǎo)致兩個(gè)DNA分子不同3.(2022·海南卷)科學(xué)家曾提出DNA復(fù)制方式的三種假說:全保留復(fù)制、半保留復(fù)制和分散復(fù)制。對此假說,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):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離心后試管中會出現(xiàn)1條中帶和1條輕帶D4.(2024·廣東廣州統(tǒng)考)真核細(xì)胞DNA的復(fù)制是一個(gè)復(fù)雜的過程,其邊解旋邊復(fù)制時(shí)會形成獨(dú)特的DNA復(fù)制泡結(jié)構(gòu),該過程需要多種酶的參與。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A.DNA聚合酶不能起始獨(dú)立合成新的DNA鏈B.DNA聚合酶催化脫氧核苷酸基團(tuán)加到延伸中的DNA鏈的—OH末端C.一條DNA復(fù)制時(shí)會形成多個(gè)復(fù)制泡,說明DNA復(fù)制是多起點(diǎn)復(fù)制D.在每個(gè)DNA復(fù)制泡中DNA復(fù)制都需要解旋酶和DNA聚合酶各一個(gè)D5.(2021·海南卷)已知5-溴尿嘧啶(BU)可與堿基A或G配對。大腸桿菌DNA上某個(gè)堿基位點(diǎn)已由A—T轉(zhuǎn)變?yōu)锳—BU,要使該位點(diǎn)由A—BU轉(zhuǎn)變?yōu)镚—C,則該位點(diǎn)所在的DNA至少需要復(fù)制的次數(shù)是(

)

A.1

B.2C.3 D.4B高中生物學(xué)2025屆一輪復(fù)習(xí)課例第六單元

遺傳的分子基礎(chǔ)

第20講

DNA分子的復(fù)制與基因的本質(zhì)

通過基因編輯，鐮狀細(xì)胞貧血癥患者被治愈“的視頻，醫(yī)生通過改變致病基因上的脫氧核苷酸序列后，患者的紅細(xì)胞由鐮刀狀變?yōu)檎５膱A餅狀，據(jù)此思考以下問題：什么是基因？基因、DNA、脫氧核苷酸之間有怎樣的關(guān)系？目錄考點(diǎn)三描述基因、DNA與染色體的關(guān)系考點(diǎn)二探尋DNA的結(jié)構(gòu)特性考點(diǎn)一探尋基因的本質(zhì)探尋基因的本質(zhì)考點(diǎn)一活動1、閱讀資料，分析問題生物體內(nèi)的DNA分子數(shù)目與基因數(shù)目相同么？生物體內(nèi)所有基因的堿基總數(shù)與DNA的堿基總數(shù)相同么？如果不同，說明了什么？根據(jù)資料1、資料2、資料3說明了什么？根據(jù)資料1、資料2、資料3：從DNA水平上給基因下一個(gè)定義，要求既能反映基因與DNA的關(guān)系，又能體現(xiàn)基因的作用。請閱讀課本P57-P58“分析基因與DNA的關(guān)系”，思考并討論后回答以下問題：基因是有遺傳效應(yīng)的DNA的片段不同，不同，說明基因是DNA的片段能夠編碼蛋白，控制生物性狀（表達(dá)遺傳效應(yīng)）活動2、探尋基因的本質(zhì)基因2間區(qū)間區(qū)基因3基因11、你認(rèn)為基因是堿基對隨機(jī)排列成的DNA片段嗎?為什么?2、嘗試描述DNA、基因和核苷酸、染色體間的關(guān)系。控制白眼性狀控制翅膀形狀控制翅膀顏色不是，基因是特定的DNA片段?！旧钔诮滩摹空妗⒃思?xì)胞基因的結(jié)構(gòu)區(qū)別1.生物體內(nèi)DNA分子數(shù)與基因數(shù)的關(guān)系:生物體的DNA分子數(shù)_______基因數(shù)。生物體內(nèi)所有基因的堿基總數(shù)_______DNA分子的堿基總數(shù)。這說明基因是DNA的片段,基因___________分布在DNA上的,而是由堿基序列將其分隔開的。小于小于不是連續(xù)2.物理學(xué)家薛定諤把遺傳物質(zhì)設(shè)定為一種_______分子,提出遺傳是遺傳信息的復(fù)制、_____________。信息傳遞與表達(dá)3.DNA鑒定個(gè)人身份的原理:在人類的DNA中,核苷酸序列的多樣性表現(xiàn)為每個(gè)人的DNA幾乎不可能完全相同,因此,DNA可以像指紋一樣用來鑒別身份。描述基因、DNA與染色體的關(guān)系考點(diǎn)二1、任何生物的基因都是有遺傳效應(yīng)的DNA片段嗎？有些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，如：HIV、SARS-CoV-2病毒(新冠病毒）。對這類病毒而言，基因就是有遺傳效應(yīng)的RNA片段?；虻谋举|(zhì)：基因就是有遺傳效應(yīng)的DNA或RNA片段?；蛲ǔＪ怯羞z傳效應(yīng)的DNA片段2、基因都在染色體上嗎？基因的分布：真核生物：核基因位于染色體上，質(zhì)基因位于細(xì)胞質(zhì)中的線粒體DNA上原核生物：基因位于細(xì)胞質(zhì)中擬核（大型環(huán)狀DNA）和質(zhì)粒中。易錯(cuò)辨析探究DNA的結(jié)構(gòu)特性考點(diǎn)三據(jù)此思考，有哪些實(shí)際的應(yīng)用利用了DNA的特性？5’3’3’5’穩(wěn)定性：磷酸與脫氧核糖交替連接形成的基本骨架不變，

堿基之間互補(bǔ)配對形成氫鍵方式不變等多樣性：堿基排列順序的的多種多樣。具

n個(gè)堿基對的DNA,有

種堿基對排列順序。遺傳信息就蘊(yùn)藏在堿基的排列順序中。4n特異性：堿基的特定的排列順序?；顒樱鹤屑?xì)觀察，尋找DNA的異同點(diǎn)DNA多樣性、蛋