1、2021年生物高考总复习必修二-第六单元-第17讲-DNA的结构、复制及基因的本质(人教版)图解图解DNA分子结构分子结构考点一考点一DNA分子的结构及相关计算分子的结构及相关计算C、H、O、N、PA、T、G、C脱氧核糖脱氧核糖-H脱氧核苷酸脱氧核苷酸磷酸磷酸 脱氧核糖脱氧核糖碱基碱基反向平行反向平行助学巧记助学巧记1.巧记巧记DNA分子结构的分子结构的“五五四四三三二二一一”2.DNA分子的特性分子的特性1.高考重组判断正误高考重组判断正误(1)细胞核中的细胞核中的DNA复制和转录都以复制和转录都以DNA为模板为模板(2018海南卷，海南卷，13D)()(2)细胞中细胞中DNA分子的碱基对数
2、等于所有基因的碱基对数之和分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和(2017海南卷，海南卷，23C)()(3)双链双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的(2014全国卷全国卷，5C)()(4)DNA的的X光衍射实验证明了光衍射实验证明了DNA是遗传物质是遗传物质(2013全国卷全国卷，5C)()提示提示(1)(2)DNA分子除含基因片段外，还有许多无遗传效应的片段。分子除含基因片段外，还有许多无遗传效应的片段。(3)DNA一条链上磷酸和脱氧核糖通过磷酸二酯键相连。一条链上磷酸和脱氧核糖通过磷酸二酯键相连。(4)DNA的的X光衍射图谱实验为
3、光衍射图谱实验为DNA双螺旋结构模型建构提供了重要依据。双螺旋结构模型建构提供了重要依据。2.教材教材拓展拓展拾遗拾遗(1)(教材必修教材必修2 P48“旁栏思考题旁栏思考题”)沃森和克里克在构建沃森和克里克在构建DNA模型的过程中利用了他模型的过程中利用了他人的哪些经验和成果？人的哪些经验和成果？提示提示英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的DNA的的X射线衍射图谱；射线衍射图谱；美国生物化学家鲍森揭示生物大分子结构的方法美国生物化学家鲍森揭示生物大分子结构的方法(1950年年)，即按照，即按照X射线衍射分析射线衍射分析的实验数据建立模型的方法；的实验数据建立模
4、型的方法；奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果：腺嘌呤奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果：腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶的量总是等于胞嘧啶(C)的量这一碱基之间的数量关系。的量这一碱基之间的数量关系。(2)(教材必修教材必修2 P58科学科学技术技术社会社会)如果获得如果获得DNA指纹图谱？该技术有哪些应用？指纹图谱？该技术有哪些应用？提示提示应用应用DNA指纹技术，首先需要用合适的酶将待检测的样品指纹技术，首先需要用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段，然切成片段，然后用电泳的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列
5、步骤，最后形成后用电泳的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤，最后形成DNA指纹图；指纹图；由于每个人的由于每个人的DNA指纹图是独一无二的，所以我们可以根据分析指纹图的吻合程度指纹图是独一无二的，所以我们可以根据分析指纹图的吻合程度来帮助确认身份。因而此技术被广泛应用于刑侦领域、亲子鉴定、遗骸鉴定等。来帮助确认身份。因而此技术被广泛应用于刑侦领域、亲子鉴定、遗骸鉴定等。围绕围绕DNA分子的结构及特点考查结构与功能观分子的结构及特点考查结构与功能观1.(2019广东惠州检测广东惠州检测)如图是某如图是某DNA片段的结构示意图，下列叙述正确的是片段的结构示意图，下列叙述正确的是()A.DN
6、A复制时，解旋酶先将复制时，解旋酶先将全部切割，再进行复制全部切割，再进行复制B.DNA分子中分子中AT含量高时稳定性较高含量高时稳定性较高C.磷酸与脱氧核糖交替排列构成磷酸与脱氧核糖交替排列构成DNA分子的基本骨架分子的基本骨架D.a链、链、b链方向相同，链方向相同，a链与链与b链的碱基互补配对链的碱基互补配对解析解析DNA复制时边解旋边复制，复制时边解旋边复制，A错误；碱基错误；碱基A和和T之间有两个氢键，碱基之间有两个氢键，碱基G和和C之之间有三个氢键，因此间有三个氢键，因此GC含量高的含量高的DNA分子的相对稳定性较高，分子的相对稳定性较高，B错误；磷酸与脱氧错误；磷酸与脱氧核糖交替排
7、列构成核糖交替排列构成DNA分子的基本骨架，分子的基本骨架，C正确；正确；DNA分子的两条链方向相反，分子的两条链方向相反，a链链与与b链的碱基互补配对，链的碱基互补配对，D错误。错误。答案答案C(1)DNA分子中分子中A与与T间可形成间可形成2个氢键，个氢键，G与与C间可形成间可形成3个氢键个氢键故故GC对占比对占比例越高的例越高的DNA分子其稳定性越高。分子其稳定性越高。(2)并非所有的并非所有的DNA分子均具分子均具“双链双链”，有的，有的DNA分子为单链。分子为单链。(3)原核细胞及真核细胞细胞器中的原核细胞及真核细胞细胞器中的DNA分子为分子为“双链环状双链环状”。DNA分子结构相关
8、计算分子结构相关计算2.(2014山东理综，山东理综，5)某研究小组测定了多个不同双链某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测分子的碱基组成，根据测定结果绘制了定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是基数目比值的关系图，下列正确的是()慧眼识图获取信息慧眼识图获取信息答案答案C3.(2019河北石家庄模拟河北石家庄模拟)在一个双链在一个双链DNA分子中，碱基总数为分子中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为，腺嘌呤碱基数为n，G与与C之间形成之间形成3个氢键，个氢键，A与
9、与T之间形成之间形成2个氢键。则下列有关叙述正确的是个氢键。则下列有关叙述正确的是()脱氧核苷酸数磷酸数碱基数脱氧核苷酸数磷酸数碱基数m碱基之间的氢键数为碱基之间的氢键数为(3m2n)/2一条一条链中链中AT的数量为的数量为nG的数量为的数量为mnA.B.C.D.解析解析每个脱氧核苷酸分子含有一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子碱基，所以脱每个脱氧核苷酸分子含有一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子碱基，所以脱氧核苷酸数磷酸数碱基数氧核苷酸数磷酸数碱基数m，正确；因为正确；因为A和和T之间有之间有2个氢键、个氢键、C和和G之间有之间有3个氢键，根据碱基互补配对原则，个氢键，根据碱基互补配对原则，AT
10、n，则，则CG(m2n)/2，所以碱基之间的，所以碱基之间的氢键数为氢键数为2n3(m2n)/2(3m/2)n，正确；双链正确；双链DNA中，中，ATn，则根据碱基，则根据碱基互补配对原则，一条链中互补配对原则，一条链中AT的数量为的数量为n，正确；由正确；由中计算可知：中计算可知：G的数量的数量(m2n)/2，错误。错误。答案答案D“归纳法归纳法”求解求解DNA分子中的碱基数量的计算分子中的碱基数量的计算规律规律(1)在在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同，即双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同，即AGTC。1.DNA分子的复制分子的复制(1)过程归纳过程归纳考点二考点二DNA分子的复制及基因的本质
11、分子的复制及基因的本质亲代亲代DNA有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期解旋后两条母链解旋后两条母链游离的游离的4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸ATPDNA聚合酶聚合酶半保留复制半保留复制边解旋边复制边解旋边复制从亲代传给子代从亲代传给子代遗传遗传信息信息的连续性的连续性助学巧记助学巧记DNA复制之复制之“二、二、三、四二、二、三、四”(2)实验探究实验探究实验方法实验方法：_实验结果：实验结果：同位素示踪法和离心技术同位素示踪法和离心技术实验结论实验结论：_。全部重带全部重带全部中带全部中带1/2轻带、轻带、1/2中中带带DNA的复制是以半保留方式进行的的复制是
12、以半保留方式进行的2.染色体、染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系、基因和脱氧核苷酸的关系主要载体主要载体有遗传效应有遗传效应脱氧核苷酸脱氧核苷酸1个个或或2个个许多许多脱氧核苷酸排脱氧核苷酸排列列顺序顺序1.同源染色体上的同源染色体上的DNA分子之间除哪项外均可能不同？请说明理由。分子之间除哪项外均可能不同？请说明理由。碱基对碱基对的排列顺序的排列顺序磷酸二酯键的数目磷酸二酯键的数目提示提示同源染色体上的同源染色体上的DNA分子可能是相同的，也可能是不同的，如分子可能是相同的，也可能是不同的，如X、Y染染色体，所以构成色体，所以构成DNA的脱氧核苷酸数目就可能不同，连接两个脱氧核苷酸之间的
13、的脱氧核苷酸数目就可能不同，连接两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键的数目也就可能不同，碱基对的排列顺序不同；磷酸二酯键的数目也就可能不同，碱基对的排列顺序不同；DNA分子中分子中AT、CG，但，但(AT)/(CG)在不同的在不同的DNA分子中可能不同，而构成所有分子中可能不同，而构成所有DNA的脱氧核的脱氧核苷酸均只有苷酸均只有4种。种。2.如图是人类某染色体如图是人类某染色体DNA的片段，含有基因的片段，含有基因A、基因、基因b和无遗传效应的片段和无遗传效应的片段M。请思。请思考考：(1)基因基因A和和b的本质区别是什么？的本质区别是什么？(2)决定决定mRNA上终止密码子的碱基对是否位于上终止
14、密码子的碱基对是否位于M处？若处？若M中插入若干个脱氧核苷酸中插入若干个脱氧核苷酸对是否可引发基因突变？为什么？对是否可引发基因突变？为什么？(3)A复制时复制时b是否也复制？是否也复制？A转录时，转录时，b是否也转录？其转录的模板链一定相同吗？是否也转录？其转录的模板链一定相同吗？提示提示(1)不同基因的本质区别在于其脱氧核苷酸序列不同。不同基因的本质区别在于其脱氧核苷酸序列不同。(2)M为无遗传效应的非基因片段，故其无转录功能，当然不存在决定为无遗传效应的非基因片段，故其无转录功能，当然不存在决定mRNA上终止密上终止密码的碱基对，码的碱基对，M中即使插入若干脱氧核苷酸对也不会引发基因突变
15、。中即使插入若干脱氧核苷酸对也不会引发基因突变。(3)DNA分子复制为全程复制，故分子复制为全程复制，故A复制时复制时b也复制，但基因表达却为也复制，但基因表达却为“选择性表达选择性表达”，故故A转录时，转录时，b未必转录，即使都转录，其模板链也未必相同。未必转录，即使都转录，其模板链也未必相同。结合结合DNA分子的复制及相关计算考查科学思维能力分子的复制及相关计算考查科学思维能力1.2016全国卷全国卷，29(3)将一个某种噬菌体将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用分子的两条链用32P进行标记，并使进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若
16、得到的所有噬菌体双的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链链DNA分子都装配成噬菌体分子都装配成噬菌体(n个个)并释放，则其中含有并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为的噬菌体所占比例为2/n，原因是原因是_。答案答案一个含有一个含有32P标记的噬菌体双链标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有个噬菌体中只有2个带个带有标记有标记2.在氮源为在氮源为14N和和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其的培养基上生长的大肠杆菌，其D
17、NA分子分别为分子分别为14NDNA(相对相对分子质量为分子质量为a)和和15NDNA(相对分子质量为相对分子质量为b)。将亲代大肠杆菌转移到含。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养的培养基上，连续繁殖两代基上，连续繁殖两代(和和)，用离心方法分离得到的结果如图所示。下列对此实验，用离心方法分离得到的结果如图所示。下列对此实验的叙述正确的是的叙述正确的是()答案答案CDNA分子复制中有关计算分子复制中有关计算假设假设1个个DNA分子复制分子复制n次次(设该设该DNA分子中含某种脱氧核苷酸分子中含某种脱氧核苷酸m个个)点悟点悟：“DNA复制复制”相关题目的相关题目的4点点“注意注意”(1)注意注意
18、“DNA复制了复制了n次次”和和“第第n次复制次复制”的区别，前者包括所有的复制，但后的区别，前者包括所有的复制，但后者只包括第者只包括第n次的复制。次的复制。(2)注意碱基的单位是注意碱基的单位是“对对”还是还是“个个”。(3)切记在切记在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸单链的复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分分子都只有两个。子都只有两个。(4)看清试题中问的是看清试题中问的是“DNA分子数分子数”还是还是“链数链数”，是，是“含含”还是还是“只含只含”等关等关键词，以免掉进陷阱键词，以免掉进陷阱。围绕基因的本质考查结构与功能观围绕基因的本质考查
19、结构与功能观3.(2014海南卷，海南卷，21)下列是某同学关于真核生物基因的叙述：下列是某同学关于真核生物基因的叙述：携带遗传信息携带遗传信息能转运氨基酸能转运氨基酸能与核糖体能与核糖体结合结合能转录产生能转录产生RNA每相邻三个碱基组成一个反密码子每相邻三个碱基组成一个反密码子可能发生碱基对的增添、缺失、替换可能发生碱基对的增添、缺失、替换其中其中正确的是正确的是()A.B.C.D.解析解析基因是具有遗传效应的基因是具有遗传效应的DNA片段，携带遗传信息，并能够将遗传信息通过片段，携带遗传信息，并能够将遗传信息通过转录传递到转录传递到RNA，通过翻译表现为蛋白质特定的氨基酸序列和空间结构，
20、基因中，通过翻译表现为蛋白质特定的氨基酸序列和空间结构，基因中可能发生碱基对的增添、缺失或替换，即基因突变，故选可能发生碱基对的增添、缺失或替换，即基因突变，故选B。答案答案B4.(2019南昌调研南昌调研)下列关于基因、染色体、性状之间的关系的叙述中，正确的是下列关于基因、染色体、性状之间的关系的叙述中，正确的是()A.性状与基因之间都存在一一对应的关系性状与基因之间都存在一一对应的关系B.真核生物的基因都位于染色体上，呈线性排列真核生物的基因都位于染色体上，呈线性排列C.每条染色体上有许多个每条染色体上有许多个DNA分子，每个分子，每个DNA分子上有许多基因，每个基因中有许分子上有许多基因
21、，每个基因中有许多脱氧核苷酸多脱氧核苷酸D.染色体结构变异可能会使基因的数目或排列顺序发生改变染色体结构变异可能会使基因的数目或排列顺序发生改变解析解析性状与基因之间并不都存在一一对应的线性关系，有的性状受多个基因控性状与基因之间并不都存在一一对应的线性关系，有的性状受多个基因控制，有的基因同时控制多个性状，制，有的基因同时控制多个性状，A错误；真核生物的基因主要位于细胞核中的错误；真核生物的基因主要位于细胞核中的染色体上，也有部分基因位于线粒体、叶绿体中的染色体上，也有部分基因位于线粒体、叶绿体中的DNA上，上，B错误；每条染色体错误；每条染色体含有一个或含有一个或2个个DNA分子，分子，C
22、错误；染色体结构变异可能会使基因的数目或排列顺错误；染色体结构变异可能会使基因的数目或排列顺序发生改变，序发生改变，D正确。正确。答案答案D澄清易混易错澄清易混易错强化科学思维强化科学思维易易错易混错易混易错点易错点1误认为误认为DNA分子中分子中“嘌呤一定等于嘧啶嘌呤一定等于嘧啶”点拨点拨DNA分子一般为分子一般为“双螺旋结构双螺旋结构”，双链，双链DNA中嘌呤等于嘧啶，但其一条链中中嘌呤等于嘧啶，但其一条链中嘌呤不一定等于嘧啶，单链嘌呤不一定等于嘧啶，单链DNA分子中嘌呤也不一定等于嘧啶。分子中嘌呤也不一定等于嘧啶。易错点易错点2错将真核生物的错将真核生物的“染色体染色体”等同于等同于“遗
23、传物质遗传物质”或错将或错将“DNA”等同于等同于“基基因因”点拨点拨真核生物的遗传物质是真核生物的遗传物质是“DNA”，遗传物质的结构和功能单位是，遗传物质的结构和功能单位是“基因基因”它是它是DNA分子中分子中“有遗传效应有遗传效应”的片段，每个的片段，每个DNA分子有许多这样的片段。染色体分子有许多这样的片段。染色体则是则是DNA的的“主要载体主要载体”它主要由它主要由DNA和蛋白质组成和蛋白质组成(注：除染色体外，少数注：除染色体外，少数DNA还可存在于线粒体、叶绿体中还可存在于线粒体、叶绿体中)。其关系归纳如下：。其关系归纳如下：易错点易错点3混淆混淆DNA复制、复制、“剪切剪切”与
24、与“水解水解”中的四种酶中的四种酶点拨点拨(1)DNA聚合酶：需借助母链模板，依据碱基互补配对原则，利用细胞中游离聚合酶：需借助母链模板，依据碱基互补配对原则，利用细胞中游离的的4种脱氧核苷酸为原料，合成与母链互补的一段子链；种脱氧核苷酸为原料，合成与母链互补的一段子链；(2)DNA连接酶：将多个复制起点所复制出的连接酶：将多个复制起点所复制出的“DNA片段片段”“”“缝合缝合”起来形成磷酸二起来形成磷酸二酯键，即连接酯键，即连接“片段片段”；(3)限制性内切酶：用于切断限制性内切酶：用于切断DNA双链中主链上的双链中主链上的“3，5-磷酸二酯键磷酸二酯键”；(4)DNA水解酶：用于将水解酶：
25、用于将DNA分子水解为脱氧核苷酸。分子水解为脱氧核苷酸。易错点易错点4误认为误认为DNA复制只能从头开始复制只能从头开始点拨点拨如图为真核生物染色体上如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图。分子复制过程示意图。(1)图中显示图中显示DNA分子复制是从多个起点开始的，但多起点并非同时进行；分子复制是从多个起点开始的，但多起点并非同时进行；(2)图中显示图中显示DNA分子复制是边解旋边双向复制的；分子复制是边解旋边双向复制的；(3)真核生物的这种复制方式的意义在于提高了复制速率；真核生物的这种复制方式的意义在于提高了复制速率；(4)一个细胞周期中每个起点一般只起始一个细胞周期中每个起点一般
26、只起始1次。次。1.经过对某生物体内的核酸成分的化学分析得知，该生物体内的核酸中，嘌呤占经过对某生物体内的核酸成分的化学分析得知，该生物体内的核酸中，嘌呤占58%，嘧啶占嘧啶占42%，由此可以判断，由此可以判断()A.此生物体内的核酸一定是此生物体内的核酸一定是DNAB.该生物一定不含该生物一定不含DNA而只含而只含RNAC.若此生物只含若此生物只含DNA，则一定是单链的，则一定是单链的D.若此生物含若此生物含DNA，则一定是双链的，则一定是双链的解析解析因该生物核酸中嘌呤数和嘧啶数不等，故可能是只含有因该生物核酸中嘌呤数和嘧啶数不等，故可能是只含有RNA，或同时含有，或同时含有DNA和和RN
27、A，或只含单链，或只含单链DNA。答案答案C深度纠错深度纠错2.关于下面概念图的相关叙述，错误的是关于下面概念图的相关叙述，错误的是()A.D有四种，有四种，E在在H上呈线性排列上呈线性排列B.E通过控制通过控制G的合成来控制性状的合成来控制性状C.所有所有E的总和构成的总和构成F且且E在在F上的排列顺序代表遗传信息上的排列顺序代表遗传信息D.E是具有遗传效应的是具有遗传效应的F片段片段解析解析根据含氮碱基不同，根据含氮碱基不同，D脱氧核苷酸分为四种，脱氧核苷酸分为四种，E基因在基因在H染色体上呈线性排列，染色体上呈线性排列，A正确；正确；E基因通过控制基因通过控制G蛋白质的合成来控制性状，蛋
28、白质的合成来控制性状，B正确；除正确；除E外，外，F中还有无遗中还有无遗传效应的片段，遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，传效应的片段，遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，DNA上的非基因片段不上的非基因片段不包含遗传信息，包含遗传信息，C错误；错误；E基因是具有遗传效应的基因是具有遗传效应的DNA片段，片段，D正确。正确。答案答案C3.真核细胞中真核细胞中DNA复制如下图所示，下列表述错误的是复制如下图所示，下列表述错误的是()A.多起点双向复制能保证多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成复制在短时间内完成B.每个子代每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代都有一条核苷酸链来自亲代C.复制过程中氢键的破坏和形成都需要复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化聚合酶的催化D.DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则原则解析解析DNA复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化，但氢键的形成不需要酶的复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化，但氢键的形成不需要酶的催化，催化，C错误。错误。答案答案C
