1、第2讲DNA分子的结构、复制及基因的本质考情研读备考定位考点展示核心素养1DNA分子结构的主要特点。2DNA分子的复制。3基因的概念。1生命观念通过掌握DNA分子的结构和功能，理解生命的延续和发展。2理性思维通过DNA分子中的碱基数量和DNA复制的计算规律，培养归纳与概括、逻辑分析和计算能力3科学探究通过DNA复制方式的探究，培养实验设计与结果分析的能力。考点一DNA分子的结构及相关计算自主回顾素养储备基础梳理1图解DNA分子结构巧学妙记：巧记DNA分子结构的“五四三二一”2DNA分子的特性思维辨析易错整合，判断正误。(1)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的 ()(2)双链D
2、NA分子中嘌呤数等于嘧啶数 ()(3)沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法 ()(4)嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定 ()(5)DNA分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的 ()(6)分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同 ()(7)含有G、C碱基对比较多的DNA分子热稳定性较差 ()(8)富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也作出了巨大的贡献 ()延伸探究分析DNA分子结构图像1一个双链DNA分子片段中有几个游离的磷酸基团，位置如何？提示2个，分别位于DNA分子的两端。2图中C能表示胞嘧啶脱氧核
3、苷酸吗？提示不能。3图中碱基之间是如何连接的？一条链上的脱氧核苷酸之间又是如何连接的？提示双链DNA中，反向平行的两条链之间的碱基通过氢键连接成碱基对，而同一条链上碱基之间是通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”相连的；一条链上的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接。4解旋酶作用于图中哪个部位？限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于图中哪个部位？提示解旋酶作用于，限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于。5DNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么？提示初步水解的产物是4种脱氧核苷酸，彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。6若某双链DNA分子含有200个碱基，一条链上ATGC1234，则该DNA分子碱
4、基排列方式共有4100种，对吗？提示错。剖析难点考点突破重难精讲“归纳法”求解DNA分子中的碱基数量(1)在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同，即AGTC。(2)“互补碱基之和”的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同，即若在一条链中m，在互补链及整个DNA分子中m，而且由任一条链转录来的mRNA分子中(AU)/(GC)仍为m(注：不同DNA分子中m值可不同，显示特异性)。(3)非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，即若在DNA一条链中a，则在其互补链中，而在整个DNA分子中1(注：不同双链DNA分子中非互补碱基之和的比均为1，无特异性)。(1)脱氧核苷酸聚合形
5、成长链的过程中产生水，即脱氧核苷酸DNAH2O。(2)DNA分子结构可简记为5种元素，4种碱基(脱氧核苷酸)，3种小分子，2条长链，1个双螺旋。(3)DNA分子中，脱氧核苷酸数脱氧核糖数磷酸数含氮碱基数1111。(4)DNA分子彻底水解时得到的产物是脱氧核苷酸的基本组分，即脱氧核糖、磷酸、含氮碱基。(5)对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体；线粒体和叶绿体也是基因的载体。(6)对于原核细胞来说，拟核中的DNA分子或者质粒DNA均是裸露的，没有与蛋白质一起构成染色体。(7)位于染色体上的基因随着染色体传递给子代，其遗传遵循孟德尔遗传规律。位于线粒体和叶绿体中的基因随线粒体和叶绿体传给子代，是
6、控制细胞质遗传的基因，特点是母系遗传。(8)“三看法”判断DNA分子结构的正误精准命题突破点DNA分子的结构及特点典例剖析例1(2021徐州模拟)下面关于DNA分子结构的叙述中，不正确的是(B)A每个双链DNA分子一般都含有4种脱氧核苷酸B每个核糖上均连接着1个磷酸和1个碱基C每个DNA分子的碱基数磷酸数脱氧核糖数D双链DNA分子中的一段若含有40个胞嘧啶，就一定会同时含有40个鸟嘌呤解析DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，每个DNA分子中通常都会含有4种脱氧核苷酸，A正确；在DNA分子中，一般情况下每个脱氧核糖上连接2个磷酸和1个碱基，B错误；1分子脱氧核苷酸由1分子碱基、1分子磷酸和1分
7、子脱氧核糖组成，因此DNA中碱基数磷酸数脱氧核糖数，C正确；在双链DNA分子中AT，CG，D正确。技巧点拨 (1)DNA分子的特异性是由碱基对的排列顺序决定的，而不是由配对方式决定的，配对方式只有四种：AT、CG、TA、GC。(2)DNA中并不是所有的脱氧核糖都连着两个磷酸基团，两条链各有一个3端的脱氧核糖连着一个磷酸基团(环状DNA分子除外)。(3)双螺旋结构并不是固定不变的，复制和转录过程中会发生解旋。(4)在DNA分子中，A与T分子数相等，G与C分子数相等，但AT的量不一定等于GC的量，后者恰恰反映了DNA分子的特异性。(5)并非所有的DNA分子均具“双链”，有的DNA分子为单链。原核细
8、胞及真核细胞细胞器中的DNA分子为“双链环状”。 对应训练1(2020河北衡水中学五调)2018年是DNA分子双螺旋结构被发现的第65年。下列关于DNA分子的叙述，错误的是(C)ADNA分子中G和C所占的比例越高，DNA分子的热稳定性越高BDNA分子互补配对的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构C不同生物的DNA分子中，(AT)/(GC)的值越接近，亲缘关系越近DDNA分子发生碱基对替换后，不会改变DNA分子中嘧啶碱基所占的比例解析生物的遗传信息蕴藏在碱基对的排列顺序中，而与DNA分子中碱基的比例没有直接关系。突破点与DNA分子结构相关的计算典例剖析例2(2021宿州期末)在一个DNA分子中，
9、腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基总数的54%。若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的22%，胸腺嘧啶占28%，则另一条链上，胞嘧啶、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的(A)A24%、26%B22%、28%C27%、23%D20%、30%解析已知双链DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的54%，即AT54%，则AT27%，CG50%27%23%。又已知一条链上的胞嘧啶占该链碱基总数的22%、胸腺嘧啶占28%，即C122%，T128%，根据碱基互补配对原则，C(C1C2)2，所以C224%，同理T226%。技巧点拨“三步法”解决DNA分子中有关碱基比例的计算第一步：搞清题中已知的和所求的碱基比例是占
10、整个DNA分子碱基的比例，还是占DNA分子一条链上碱基的比例。第二步：画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知的和所求的碱基。第三步：根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。对应训练2(2020临沂模拟)某双链DNA分子中含有200个碱基，一条链上ATGC1234，则该DNA分子(B)A四种含氮碱基ATGC4477B若该DNA中A为p个，占全部碱基的n/m(m2n)，则G的个数为pm/2npC碱基排列方式共有4200种D含有4个游离的磷酸基团解析该DNA分子中ATGC3377；若该DNA分子中A为p个，其占全部碱基的n/m，则全部碱基数为pm/n，所以G的个数为(pm/n2p)2，即pm/2np
11、；对于某种特定的DNA分子其碱基的排列方式是特定的，只有一种；一个DNA分子含有2个游离的磷酸基团。考点二DNA分子的复制、相关计算及基因的本质自主回顾素养储备基础梳理1DNA的复制2染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系思维辨析易错整合，判断正误。(1)植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制()(2)真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶和能量()(3)在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在两条DNA母链之间()(4)DNA复制时，严格遵循碱基互补配对原则()(5)DNA复制时，两条脱氧核苷酸链均可作为模板()(6)脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶的作用下才能连接形成子链()(7)
12、DNA分子复制是边解旋边双向复制的()延伸探究热图导析：分析DNA复制过程(1)图示中的解旋酶和DNA聚合酶各有什么作用？(2)蛙的红细胞和哺乳动物成熟的红细胞，是否都能进行图示过程？(3)上图所示DNA复制过程若发生在细胞核内，形成的两个子DNA位置如何？其上面对应片段中基因是否相同？两个子DNA将于何时分开？提示(1)前者使氢键打开，DNA双链解旋；后者催化形成磷酸二酯键，从而形成新的子链。(2)蛙的红细胞进行无丝分裂，可进行DNA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DNA分子的复制。(3)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DNA分子分别
13、位于两条姐妹染色单体上，由着丝点相连；其对应片段所含基因在无基因突变等特殊变异情况下应完全相同；两个子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时，随两条姐妹染色单体的分离而分开，分别进入两个子细胞中。剖析难点考点突破重难精讲1DNA复制方式探究(1)实验方法探究DNA复制的方式，采用的是同位素示踪技术和离心处理，根据试管中DNA的分布位置确定复制方式。(2)实验过程(如下图)(1)子代DNA分子中模板链与另一DNA分子中新合成的子链碱基序列完全相同。(2)影响细胞呼吸(ATP供给)的所有因素都可能影响DNA复制。(3)体外也可进行，即PCR扩增技术，除满足上述条件外(不需解旋酶
14、)，还应注意温度、pH的控制及引物的加入。(4)在特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引发基因突变。(5)复制可简记为“1个主要场所(细胞核)，2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DNA)，4个条件(模板、酶、原料和能量)”。(6)关于DNA分子复制的早期推测关于DNA分子是如何复制的，在早期的研究中，科学家们提出了三个模型，它们是全保留复制模型、弥散复制模型和半保留复制模型。如图所示。2DNA复制的有关计算DNA复制为半保留复制，若将亲代DNA分子复制n代，其结果分析如下：(1)子代DNA分子数为2n个含有亲
15、代链的DNA分子数为2个；不含亲代链的DNA分子数为(2n2)个；含子代链的DNA有2n个。(2)子代脱氧核苷酸链数为2n1条亲代脱氧核苷酸链数为2条；新合成的脱氧核苷酸链数为(2n12)条。(3)消耗的脱氧核苷酸数若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m(2n1)个；第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m2n1个。(1)将15N标记的DNA分子转移到含有14N的培养基中培养，无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个。若复制n次，则含15N的DNA分子占总DNA分子数的比例为2/2n。 做题时看准是“含”还是“只含”。(2)子代DNA分子的链中：总链数为
16、2n22n1。含15N的链始终是2条，占总链数的比例为2/2n11/2n。做题时应看准是“DNA分子数”还是“链数”。精准命题突破点考查DNA复制的过程和特点典例剖析例3(2020河北衡水中学五调)正常情况下，DNA分子在复制时，DNA单链结合蛋白能与解旋后的DNA单链结合，使单链呈伸展状态而有利于复制。如图是大肠杆菌DNA复制过程的示意图，下列有关分析错误的是(B)A在真核细胞中，DNA复制可发生在细胞分裂的间期BDNA复制时，两条子链复制的方向是相反的，且都是连续形成的C如图所示过程可发生在大肠杆菌的拟核中，酶和酶都是在核糖体上合成的DDNA单链结合蛋白能防止解旋的DNA单链重新配对解析D
17、NA分子的两条链是反向平行的，从图中可以看出，在复制的过程中，子链的形成是由片段连接而成的。对应训练31958年，科学家以大肠杆菌为实验材料进行实验(如图所示)，证实了DNA是以半保留方式复制的，、试管是模拟可能出现的结果，下列相关推论正确的是(C)A该实验运用了同位素标记法，出现的结果至少需要90分钟B是转入14N培养基中复制一代的结果，是复制二代的结果C对得到DNA以半保留方式复制结论起关键作用的是试管D给试管中加入解旋酶一段时间后离心出现的结果如试管所示解析该实验运用了同位素标记法，根据DNA半保留复制特点可知，是复制二代的结果，因此出现的结果至少需要60分钟，A项错误；根据DNA半保留
18、复制特点可知，是转入14N培养基中复制一代的结果，是复制二代的结果，B项错误；对得到DNA以半保留方式复制结论起关键作用的是试管，C项正确；给试管中加入解旋酶一段时间后离心出现的结果应该是出现重带和轻带，与试管所示不符，D项错误。突破点DNA复制的相关计算典例剖析例4(2020河北衡水中学四调)一个双链均被32P标记的DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占20%，将其置于只含31P的环境中复制3次。下列叙述不正确的是(B)ADNA复制是一个边解旋边复制的过程B第三次复制需要2.1104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸C子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为17D子代DNA分子中含3
19、2P与含31P的分子数之比为14解析DNA分子中共有10 000个碱基，其中胞嘧啶3 000个，DNA第三次复制需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为(231)3 000(221)3 0001.2104(个)。对应训练4(2021和平区期末)若以1分子含500个碱基对的DNA(不含放射性)为模板，在含15N的环境中进行复制n次，下列相关叙述正确的是(D)A复制过程中，需要消耗(2n1)1 000个核糖核苷酸B子代DNA中，两条链均含有15N的DNA分子有(2n1)个C细胞内DNA复制主要发生在细胞核、线粒体和核糖体中D植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制、转录和翻译解析复制过程中，需要消耗(
20、2n1)1 000个脱氧核糖核苷酸，A错误；根据DNA半保留复制特点，子代DNA中，两条链均含有15N的DNA分子有(2n2)个，B错误；细胞内DNA复制主要发生在细胞核，此外在线粒体和叶绿体中也能发生，C错误；植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制、转录和翻译，D正确。突破点考查基因的本质及与DNA和染色体的关系典例剖析例5(2020重庆一模)下列有关基因的叙述，错误的是(A)A摩尔根将孟德尔的“遗传因子”这一名词重新命名为“基因”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一个DNA分子上有多个基因，基因是有遗传效应的DNA片段D研究表明，基因与性状的
21、关系并不都是简单的线性关系解析摩尔根运用假说演绎法证明基因在染色体上，约翰逊给“遗传因子”起了一个新名字为“基因”；DNA主要存在于染色体上，少量存在于细胞质中，故染色体是基因的主要载体；基因是有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上有多个基因；生物的性状是由基因和环境共同决定的，基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。对应训练5(2020河北衡水金卷)如图表示细胞内与基因有关的物质或结构，其中i是遗传物质的主要载体。下列相关叙述正确的是(B)元素(a)e基因(f)giA碱基对数目的差异是不同f携带信息不同的主要原因Bf在i上呈线性排列，f与性状不是简单的一一对应关系Ce为核糖核苷酸，h为蛋白
22、质D若g中(GC)/(AT)0.5，则A占g中总碱基数的比例为1/2解析f为基因，不同基因携带信息不同的主要原因是碱基对的排列顺序不同；i为染色体，基因在染色体上呈线性排列，基因与性状不是简单的一一对应关系；e为基因的基本组成单位脱氧核糖核苷酸，h为组成染色体的成分蛋白质；若g中(GC)/(AT)0.5，假设GCn，则AT2n，故A占g中总碱基数的比例为1/3。课末总结 知识导图思维缕析 学科素养核心释疑1DNA分子具有多样性的原因是由于不同的DNA分子中碱基排列顺序是千变万化的；DNA分子具有特异性的原因是由于每个DNA分子具有特定的碱基排列顺序。DNA分子的结构具有稳定性的原因是外侧的脱氧
23、核糖和磷酸的相间排列方式稳定不变，内侧碱基配对的方式稳定不变。2DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程，复制需要模板、原料、能量和酶等基本条件。3保证DNA分子精确复制的原因有：(1)DNA分子独特的双螺旋结构，能够为复制提供精确的模板；(2)通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。4分别以不同生物的DNA为模板合成的各个新DNA分子之间(AC)(TG)的比值相同的原因是因为所有DNA双链中，A与T的数目相同，C与G的数目相同。分别以不同生物的DNA为模板合成的各个新DNA之间存在差异是碱基的数目、比例和排列顺序不同。5每个DNA片段中有两个游离的磷酸基团，分别在两条链的其中一端；DNA
24、双链分子中磷酸、脱氧核糖和碱基之间的数量比为111。6DNA的复制方式是半保留复制，其意义是保持了遗传信息的连续性。 探究高考明确考向1(2020全国，1)关于真核生物的遗传信息及其传递的叙述，错误的是(B)A遗传信息可以从DNA流向RNA，也可以从RNA流向蛋白质B细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽C细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等D染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子解析本题考查真核生物的遗传信息及其传递。中心法则的基本内容指出遗传信息可以从DNA流向RNA，也可以从RNA流向蛋白质，A正确；真核细胞中以DNA的一条链为模板转录
25、得到的RNA需要进一步修饰加工，只有外显子部分转录得到的mRNA才能编码多肽，B错误；基因是有遗传效应的DNA片段，故细胞中DNA的碱基总数大于所有基因的碱基总数，C正确；一个DNA分子上有多个基因，可以转录出不同的RNA分子，D正确。2(2017海南卷，24)DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA分子中(AT)/(GC)与(AC)/(GT)两个比值的叙述，正确的是(D)A碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值不同B前一个比值越大，双链DNA分子的稳定性越高C当两个比值相同时，可判断这个DNA分子是双链D经半保留复制得到的DNA分子，后一比值等于1解析由于双链DNA中碱基A数目等于T数目，G数目等于C数目，故(AC)/(GT)为恒值1，A错。A和T碱基对含2个氢键，C和G碱基对含3个氢键，故(AT)/(GC)中，(GC)数目越多，氢键数越多，双链DNA分子的稳定性越高，B错。(AT)/(GC)与(AC)/(GT)两个比值相等，这个DNA分子可能是双链，也可能是单链，C错。经半保留复制得到的DNA分子，是双链DNA，(AC)/(GT)1，D正确。