1、第第18讲讲DNA的结构、复制及基因的本质的结构、复制及基因的本质最新考纲最新考纲1.DNA分子结构的主要特点（分子结构的主要特点（）。）。2.DNA分子的分子的复制（复制（）。）。3.基因的概念（基因的概念（）。）。考点一考点一DNADNA分子的结构及相关计算（分子的结构及相关计算（5 5年年1212考）考）1.图解图解DNA分子结构分子结构C、H、O、N、PA、T、G、C脱氧核糖脱氧核糖脱氧核苷酸脱氧核苷酸磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖磷酸与脱氧核糖交磷酸与脱氧核糖交替连接替连接碱基碱基氢键氢键A与与T、G与与C配对配对反向平行反向平行2.DNA分子的特性分子的特性（1）性性：磷酸和脱氧核糖交替
2、连接，排列在外侧构成：磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧构成基本骨架。基本骨架。（2）性性：碱基对多种多样的排列顺序，如某：碱基对多种多样的排列顺序，如某DNA分子分子中有中有n个碱基对，则排列顺序有个碱基对，则排列顺序有 种（其中种（其中n代表碱基对数）。代表碱基对数）。（3）性性：每种：每种DNA分子都有特定的分子都有特定的对排列对排列顺序，代表了特定的遗传信息。顺序，代表了特定的遗传信息。稳定稳定多样多样4n特异特异碱基碱基巧记巧记DNA分子结构的分子结构的“五五四四三三二二一一”1.真题重组判断正误真题重组判断正误（1）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分子中一条
3、链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的的（2014课标课标，5C）（）（2）富兰克林和威尔金斯对）富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也作双螺旋结构模型的建立也作出了巨大的贡献出了巨大的贡献（2014江苏高考，江苏高考，4C）（）（3）沃森和克里克提出在）沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数呤数（2012江苏高考，江苏高考，2C）（）（4）DNA有氢键，有氢键，RNA没有氢键没有氢键（2013全国卷全国卷，1A）（）以上内容主要源自教材必修以上内容主要源自教材必修2 P4850，把握，把握DNA双螺旋结构模双螺旋结构模型构建历程及型构建历程及DN
4、A双螺旋结构内涵是解题关键。双螺旋结构内涵是解题关键。2.（必修（必修2 P49图图311改编）改编）下面是对大肠杆菌下面是对大肠杆菌DNA分子图示，分子图示，分析并回答下列问题。分析并回答下列问题。（1）图中）图中2是核糖还是脱氧核糖？是核糖还是脱氧核糖？。1、2、3构成了一构成了一个完整的脱氧核苷酸分子，据图推测其中文名称是个完整的脱氧核苷酸分子，据图推测其中文名称是。（2）图中的碱基对）图中的碱基对5和和6是是GC、是、是AT还是还是AU？。你的判断理由是什么？你的判断理由是什么？_。（3）每个）每个DNA片段中有几个游离的磷酸基团？片段中有几个游离的磷酸基团？_。（4）图中）图中a处为
5、处为键，用键，用酶可将其断裂，酶可将其断裂，b处为处为键，其构建时需键，其构建时需酶参与，其断裂时可用酶参与，其断裂时可用酶，若 连 接 两酶，若 连 接 两 DNA片 段 也 需 重 建 此 类 键，则 需片 段 也 需 重 建 此 类 键，则 需酶参与。酶参与。提示提示（1）脱氧核糖胞嘧啶脱氧核苷酸或鸟嘌呤脱氧核苷酸）脱氧核糖胞嘧啶脱氧核苷酸或鸟嘌呤脱氧核苷酸（2）AT5与与6间有间有2个氢键，应为个氢键，应为AT对，而不是对，而不是GC对，对，而且而且DNA分子中无分子中无“U”（3）2个个（4）氢解旋磷酸二酯）氢解旋磷酸二酯DNA聚合限制性内切聚合限制性内切DNA连接连接DNA分子的结
6、构及特点分子的结构及特点1.（2013广东，广东，2）1953年年Watson和和Crick构建了构建了DNA双螺旋结双螺旋结构模型，其重要意义在于（）构模型，其重要意义在于（）证明证明DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质确定确定DNA是染色体的组成是染色体的组成成分成分发现发现DNA如何储存遗传信息如何储存遗传信息为为DNA复制机制的复制机制的阐明奠定基础阐明奠定基础A.B.C.D.解析解析DNA分子双螺旋结构模型中，碱基排列在内侧，碱基对分子双螺旋结构模型中，碱基排列在内侧，碱基对的排列顺序代表遗传信息，的排列顺序代表遗传信息，正确；正确；DNA复制的特点是边解旋复制的特点是边解旋边复制
7、和半保留复制，边复制和半保留复制，DNA分子双螺旋结构模型为分子双螺旋结构模型为DNA复制复制机制的阐明奠定基础，机制的阐明奠定基础，正确。正确。答案答案D2.（2016淄博调研）淄博调研）如图表示一个如图表示一个DNA分子的片段，下列有关分子的片段，下列有关表述正确的是（）表述正确的是（）A.代表的物质中储存着遗传信息代表的物质中储存着遗传信息B.不同生物的不同生物的DNA分子中分子中的种类无特异性的种类无特异性C.转录时该片段的两条链都可作为模板链转录时该片段的两条链都可作为模板链D.DNA分子中分子中A与与T碱基对含量越高，其结构越稳定碱基对含量越高，其结构越稳定解析解析遗传信息蕴藏在遗
8、传信息蕴藏在4种脱氧核苷酸的排列顺序之中，单个核种脱氧核苷酸的排列顺序之中，单个核苷酸则不能储存遗传信息，苷酸则不能储存遗传信息，A错误；不同生物的错误；不同生物的DNA均由均由4种脱种脱氧核苷酸（包括氧核苷酸（包括）组成，）组成，B正确；转录时以其中的一条链为模正确；转录时以其中的一条链为模板，板，C错误；由于错误；由于CG碱基对含碱基对含3个氢键，所以个氢键，所以CG碱基对含碱基对含量越高，量越高，DNA越稳定，越稳定，D错误。错误。答案答案B（1）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。（2）原核细胞及真核细胞细胞器中的）原核细胞
9、及真核细胞细胞器中的DNA分子为分子为“双链环双链环状状”。DNA分子结构相关计算分子结构相关计算【典例】【典例】（2014山东理综，山东理综，5）某研究小组测定了多个不同双某研究小组测定了多个不同双链链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是（）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C已知某已知某DNA分子中的一条单链中（分子中的一条单链中（AC）/（TG）m，则（）则（）A.它
10、的互补链中的这个比值也是它的互补链中的这个比值也是mB.以它为模板转录出的信使以它为模板转录出的信使RNA上（上（AC）/（UG）1/mC.该该DNA分子中的（分子中的（AC）/（TG）mD.当当m1时，这条单链中的时，这条单链中的ACTG【对点小练】【对点小练】解析解析根据碱基互补配对原则可知，在双链根据碱基互补配对原则可知，在双链DNA分子中，分子中，AT，CG，因此这条单链的互补链中（，因此这条单链的互补链中（AC）/（TG）1/m，整个双链整个双链DNA分子中（分子中（AC）/（TG）1，以它为模板转录，以它为模板转录出的信使出的信使RNA上（上（AC）/（UG）1/m，故，故A项、项
11、、C项错误，项错误，B项正确。当项正确。当m1时，只能说明时，只能说明ACTG，并不能说明这条，并不能说明这条单链上的单链上的4种碱基的数量相等。种碱基的数量相等。答案答案B“归纳法归纳法”求解求解DNA分子中的碱基数量的计算规律分子中的碱基数量的计算规律考点二考点二DNADNA分子的复制及基因的概念（分子的复制及基因的概念（5 5年年1313考）考）1.DNA分子的复制分子的复制（1）概念：以）概念：以 为模板合成子代为模板合成子代DNA的过程。的过程。（2）时间：）时间：。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
12、的游离的4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸ATPDNA聚合酶聚合酶解旋解旋DNA聚合酶聚合酶（5）方式：）方式：。（6）特点：）特点：。（7）意义：将遗传信息）意义：将遗传信息，保持了，保持了。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信息的连续性遗传信息的连续性2.观察下面的基因关系图，完善相关内容：观察下面的基因关系图，完善相关内容：染色体染色体一个或两个一个或两个有遗传效应有遗传效应线性线性遗传信息遗传信息下图为染色体上下图为染色体上DNA分子的复制过程。分子的复制过程。细胞核细胞核解旋酶解旋酶脱氧核苷酸脱氧核苷酸碱基互补配对碱基互补配对模板链模板链双螺旋结构双
13、螺旋结构着丝着丝点点（1）请解读图右侧空白处内容（提示见图示）。）请解读图右侧空白处内容（提示见图示）。（2）蛙的红细胞和哺乳动物成熟红细胞，是否都能进行）蛙的红细胞和哺乳动物成熟红细胞，是否都能进行DNA分分子的复制？子的复制？提示提示蛙的红细胞进行无丝分裂，可进行蛙的红细胞进行无丝分裂，可进行DNA分子的复制；哺分子的复制；哺乳动物成熟的红细胞已丧失细胞核，也无各种细胞器，不能进行乳动物成熟的红细胞已丧失细胞核，也无各种细胞器，不能进行DNA分子的复制。分子的复制。（3）上图所示）上图所示DNA复制过程中形成的两个子复制过程中形成的两个子DNA位置如何？其位置如何？其上面对应片段中基因是否
14、相同？两个子上面对应片段中基因是否相同？两个子DNA将于何时分开？将于何时分开？提示提示染色体复制后形成两条姐妹染色单体，刚复制产生的两个染色体复制后形成两条姐妹染色单体，刚复制产生的两个子子DNA分子即位于两姐妹染色单体中，由着丝点相连，其对应分子即位于两姐妹染色单体中，由着丝点相连，其对应片段所含基因在无突变等特殊变异情况下应完全相同，两子片段所含基因在无突变等特殊变异情况下应完全相同，两子DNA分子将于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂分子将于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时，随两单体分离而分开，分别进入两个子细胞中。时，随两单体分离而分开，分别进入两个子细胞中。DN
15、A分子的复制及相关计算分子的复制及相关计算1.（2016全国课标卷全国课标卷，2）某种物质可插入某种物质可插入DNA分子两条链的分子两条链的碱基对之间，使碱基对之间，使DNA双链不能解开。若在细胞正常生长的培养双链不能解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述错误的是（）液中加入适量的该物质，下列相关叙述错误的是（）A.随后细胞中的随后细胞中的DNA复制发生障碍复制发生障碍B.随后细胞中的随后细胞中的RNA转录发生障碍转录发生障碍C.该物质可将细胞周期阻断在分裂中期该物质可将细胞周期阻断在分裂中期D.可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用解
16、析解析某物质可插入某物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使分子两条链的碱基对之间，使DNA双双链不能打开，说明该物质会阻碍链不能打开，说明该物质会阻碍DNA分子的解旋，因而会阻碍分子的解旋，因而会阻碍DNA分子的复制、转录和抑制细胞增殖，分子的复制、转录和抑制细胞增殖，A、B、D三项均正确；三项均正确；因因DNA分子的复制发生在间期，所以该物质可将细胞周期阻断分子的复制发生在间期，所以该物质可将细胞周期阻断在分裂间期，在分裂间期，C项错误。项错误。答案答案C2.2016全国课标卷全国课标卷，29（3）将一个某种噬菌体将一个某种噬菌体DNA分子的分子的两条链用两条链用32P进行标记，并使其感
17、染大肠杆菌，在不含有进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都分子都装配成噬菌体（装配成噬菌体（n个）并释放，则其中含有个）并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比的噬菌体所占比例为例为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后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，分子中，因此在得到的因此在得到的n个噬菌体中只有个噬菌体中只有2个带有标记个带有标
18、记3.如图为某真核细胞中如图为某真核细胞中DNA复制过程模式图，下列分析错误的是复制过程模式图，下列分析错误的是（）（）A.酶酶和酶和酶均作用于氢键均作用于氢键B.该过程可发生在细胞有丝分裂间期该过程可发生在细胞有丝分裂间期C.该过程的模板链是该过程的模板链是a、b链链D.DNA复制的特点是半保留复制复制的特点是半保留复制解析解析酶酶是解旋酶，酶是解旋酶，酶是是DNA聚合酶，前者作用于氢键，聚合酶，前者作用于氢键，后者作用于磷酸二酯键；该过程需要后者作用于磷酸二酯键；该过程需要a、b链分别作模板，链分别作模板，c、d链链分别是以分别是以a、b链为模板合成的子链；细胞有丝分裂间期会发生链为模板合
19、成的子链；细胞有丝分裂间期会发生DNA复制；复制；DNA分子复制具有半保留复制的特点。分子复制具有半保留复制的特点。答案答案A1.DNA复制可简记为复制可简记为“2大特点（半保留复制、边解旋边复大特点（半保留复制、边解旋边复制），制），2种时期（有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期），种时期（有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期），3个步骤（解旋、合成新链、形成子代个步骤（解旋、合成新链、形成子代DNA），），4个条件（模个条件（模板、酶、原料和能量）板、酶、原料和能量）”。2.DNA分子复制中的相关计算分子复制中的相关计算DNA分子的复制为半保留复制，一个分子的复制为半保留复制，一个DNA分
20、子复制分子复制n次，次，则有：则有：（1）DNA分子数分子数子代子代DNA分子数分子数2n个；个；含有亲代含有亲代DNA链的子代链的子代DNA分子数分子数2个；个；不含亲代不含亲代DNA链的子代链的子代DNA分子数（分子数（2n2）个。）个。（2）脱氧核苷酸链数）脱氧核苷酸链数子代子代DNA分子中脱氧核苷酸链数分子中脱氧核苷酸链数2 n1条；条；亲代脱氧核苷酸链数亲代脱氧核苷酸链数2条；条；新合成的脱氧核苷酸链数（新合成的脱氧核苷酸链数（2n12）条。）条。（3）消耗的脱氧核苷酸数）消耗的脱氧核苷酸数若一亲代若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过个，经过n次复制次
21、复制需要消耗该脱氧核苷酸数为需要消耗该脱氧核苷酸数为m（2n1）个）个 ；n次复制需该脱氧核苷酸数次复制需该脱氧核苷酸数m2n个，个，n1次复制需该脱氧次复制需该脱氧核苷酸数核苷酸数m2n1个，则第个，则第n次复制需该脱氧核苷酸数次复制需该脱氧核苷酸数2nmm2n1m（2n2n1）m2n1个。个。基因的本质基因的本质1.（2014海南单科，海南单科，21）下列是某同学关于真核生物基因的下列是某同学关于真核生物基因的叙述：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结合能与核糖体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
22、碱基对的增添、缺失、替换可能发生碱基对的增添、缺失、替换其中正确的是（）其中正确的是（）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，并片段，携带遗传信息，并能够将遗传信息通过转录传递到能够将遗传信息通过转录传递到RNA，通过翻译表现为蛋白，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，故选增添、缺失或替换，即基因突变，故选B。答案答案B2.下列关于真核细胞内染色体、下列关于真核细胞内染色体、DNA和基因的叙述中，错误的是和基因的叙述中，错误的是
23、（）（）A.染色体是细胞核内染色体是细胞核内DNA的唯一载体的唯一载体B.同源染色体上基因的数目不一定相等同源染色体上基因的数目不一定相等C.倒位后的染色体与其同源染色体不能发生联会倒位后的染色体与其同源染色体不能发生联会D.染色体变异时染色体变异时DNA分子结构不一定改变分子结构不一定改变解析解析细胞核内的细胞核内的DNA都存在于染色体上，都存在于染色体上，A正确；异型同源正确；异型同源染色体上的基因数目可能不同，如染色体上的基因数目可能不同，如X、Y染色体，染色体，B正确；倒位正确；倒位后的染色体在减数分裂时可以与其同源染色体联会，后的染色体在减数分裂时可以与其同源染色体联会，C错误；错误
24、；染色体数目变异时，染色体数目变异时，DNA结构不变，数目改变，结构不变，数目改变，D正确。正确。答案答案C（1）针对遗传物质为）针对遗传物质为DNA的生物而言，基因是指的生物而言，基因是指“有遗传效应有遗传效应的的DNA片段片段”，但就，但就RNA病毒而言，其基因为病毒而言，其基因为“有遗传效应的有遗传效应的RNA片段片段”。（2）并非所有）并非所有DNA片段都是基因，基因不是连续分布在片段都是基因，基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将不同的基因分割开的。上的，而是由碱基序列将不同的基因分割开的。易错易错防范清零防范清零易错清零易错清零易错点易错点1误认为误认为DNA分子都是双链的
25、或认为分子都是双链的或认为DNA分子中分子中“嘌呤一定等于嘧啶嘌呤一定等于嘧啶”或认为嘌呤嘧啶时一定为双链或认为嘌呤嘧啶时一定为双链DNA分子。分子。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”，但也有些，但也有些DNA分子呈分子呈“单链单链”结构，在此类结构，在此类DNA分子中嘌呤与嘧啶可能相等也可分子中嘌呤与嘧啶可能相等也可能不相等。由此可见，双链能不相等。由此可见，双链DNA分子中嘌呤分子中嘌呤“AG”固然固然等于等于“TC”或（或（AC）/（TG）1，但存在该等量或，但存在该等量或比例关系时，未必一定是双链比例关系时，未必一定是双链DNA分子。分子。易错点易错点2误认为误
26、认为DNA复制复制“只发生于只发生于”细胞核中细胞核中点拨点拨细胞生物中凡存在细胞生物中凡存在DNA分子的场所均可进行分子的场所均可进行DNA分子分子的复制，其场所除细胞核外，还包括叶绿体、线粒体、原核的复制，其场所除细胞核外，还包括叶绿体、线粒体、原核细胞的拟核及质粒。细胞的拟核及质粒。需特别注意的是需特别注意的是DNA病毒虽有病毒虽有DNA分子，但其不能独立完成分子，但其不能独立完成DNA分子的复制分子的复制病毒的病毒的DNA复制必须借助寄主细胞完成，复制必须借助寄主细胞完成，在其在其DNA复制时，病毒只提供复制时，病毒只提供“模板链模板链”，其他一切条件，其他一切条件（包括场所、原料、酶
27、、能量）均由寄主细胞提供。（包括场所、原料、酶、能量）均由寄主细胞提供。易错点易错点3混淆混淆DNA复制、复制、“剪切剪切”与与“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，依据碱基互补聚合酶：需借助母链模板，依据碱基互补配对原则，将单个脱氧核苷酸连接成配对原则，将单个脱氧核苷酸连接成“链链”；（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片片段段”“”“缝合缝合”起来形成磷酸二酯键，即连接起来形成磷酸二酯键，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
28、二酯键磷酸二酯键”；（4）DNA水解酶：用于将水解酶：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，但多起分子复制是从多个起点开始的，但多起点并非同时进行；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
29、）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只起始1次（若为转录时次（若为转录时解旋，则每个起点可起始多次）。解旋，则每个起点可起始多次）。规范答题规范答题回答与图回答与图1、图、图2相关的问题：相关的问题：（1）由图）由图1得知，得知，1个个DNA分子复制出分子复制出A、B2个个DNA分子，其方分子，其方式是式是（2）图）图1中的酶中的酶1可使可使断裂，酶断裂，酶2可催化可催化的形成。的形成。脱氧核苷酸必须在脱氧核苷酸必须在酶的作用下才能形成与模板链酶的作用下才能形成与模板链的链。的链。（3）图）图2中限制性核酸内切酶作用于中限制性核酸内切酶作用于（填字母）部位，（填字母）
30、部位，DNA解旋酶作用于解旋酶作用于（填字母）部位，（填字母）部位，DNA连接酶作用连接酶作用于于（填字母）部位。（填字母）部位。（4）细胞中）细胞中DNA复制的场所是复制的场所是；在复制完成后，；在复制完成后，A、B分开的时期为分开的时期为。若该若该DNA分子中，含有分子中，含有a个胸腺嘧啶，则第个胸腺嘧啶，则第n次复制需要游离的次复制需要游离的胸腺嘧啶胸腺嘧啶个。个。（5）真核细胞中）真核细胞中DNA复制如下图所示，则图示信息表明了复制如下图所示，则图示信息表明了DNA复制具有复制具有的特点，从而能保证的特点，从而能保证DNA复制在短时间内完复制在短时间内完成。成。答卷采样答卷采样原处纠错原处纠错纠错依据纠错依据混淆复制混淆复制“方式方式”与复制与复制“过程过程”混淆解旋酶、混淆解旋酶、DNA连接酶、连接酶、DNA聚合酶聚合酶及限制酶的作用部位及限制酶的作用部位忽略了细胞质中也有忽略了细胞质中也有DNA未关注题干中未关注题干中“从而能保证从而能保证DNA复制复制在短时间内完成在短时间内完成”这一信息这一信息
