第六單元　第30課時　DNA的結(jié)構(gòu)與復(fù)制-2025年高中生物大一輪復(fù)習(xí)

第30課時DNA的結(jié)構(gòu)與復(fù)制課標(biāo)要求1.概述DNA分子是由4種脫氧核苷酸構(gòu)成的，通常由兩條堿基互補配對的反向平行長鏈盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)，堿基的排列順序編碼了遺傳信息。2.概述DNA分子通過半保留方式進(jìn)行復(fù)制?？记榉治?.DNA結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建2022·重慶·T42022·河北·T82022·浙江6月選考·T1382021·廣東·T52.DNA結(jié)構(gòu)、特點與計算2023·海南·T132022·廣東·T122021·北京·T42020·浙江7月選考·T33.DNA復(fù)制過程及計算2023·山東·T52022·海南·T112021·山東·T52021·浙江6月選考·T1482021·海南·T62021·遼寧·T44.DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂2021·浙江6月選考·T222019·浙江4月選考·T25考點一DNA分子的結(jié)構(gòu)與基因本質(zhì)1．DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建(1)構(gòu)建者：________________。(2)構(gòu)建過程2．DNA的結(jié)構(gòu)3．DNA結(jié)構(gòu)特點多樣性若DNA含有n個堿基對，則其可能有4n種堿基排列順序特異性每個DNA分子都有特定的____________________穩(wěn)定性兩條主鏈上__________________交替排列的順序不變，________________不變等歸納總結(jié)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的熱考點4．DNA中的堿基數(shù)量的計算規(guī)律設(shè)DNA一條鏈為1鏈，互補鏈為2鏈。根據(jù)堿基互補配對原則可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。(1)A1＋A2＝____________；G1＋G2＝____________。即：雙鏈中A＝________，G＝______，A＋G＝________＝__________＝__________＝eq\f(1,2)(A＋G＋T＋C)。規(guī)律一：雙鏈DNA中嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)，任意兩個不互補堿基之和為堿基總數(shù)的一半。(2)A1＋T1＝__________________；G1＋C1＝________________。eq\f(A1＋T1,N1)＝eq\f(A2＋T2,N2)＝eq\f(A＋T,N)(N為相應(yīng)的堿基總數(shù))，eq\f(C1＋G1,N1)＝eq\f(C2＋G2,N2)＝eq\f(C＋G,N)。規(guī)律二：互補堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都相等，簡記為“補則等”。(3)eq\f(A1＋C1,T1＋G1)與eq\f(A2＋C2,T2＋G2)的關(guān)系是___________________________________________________。規(guī)律三：非互補堿基之和的比值在兩條互補鏈中互為倒數(shù)，簡記為“不補則倒”。(4)若eq\f(A1,N1)＝a，eq\f(A2,N2)＝b，則eq\f(A,N)＝eq\f(1,2)(a＋b)。規(guī)律四：某種堿基在雙鏈中所占的比例等于它在每一條單鏈中所占比例和的一半。5．基因本質(zhì)基因通常是具有__________________。有些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，對于這些病毒而言，基因就是____________________。拓展延伸真、原核細(xì)胞基因的結(jié)構(gòu)6．基因與染色體、DNA、脫氧核苷酸的關(guān)系(1)沃森和克里克用DNA衍射圖譜得出堿基配對方式()(2)某同學(xué)制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，在制作脫氧核苷酸時，需在磷酸上連接脫氧核糖和堿基()(3)DNA分子中每個脫氧核糖上均連接著一個磷酸和一個堿基()(4)某雙鏈DNA分子中一條鏈上A∶T＝1∶2，則該DNA分子中A∶T＝2∶1()(5)人體內(nèi)控制β－珠蛋白合成的基因由1700個堿基對組成，其堿基對可能的排列方式有41700種()(6)DNA分子的堿基對總數(shù)與所含有的基因的堿基對總數(shù)相等()考向一DNA的結(jié)構(gòu)分析1．(2022·廣東，12)λ噬菌體的線性雙鏈DNA兩端各有一段單鏈序列。這種噬菌體在侵染大腸桿菌后其DNA會自連環(huán)化(如圖)，該線性分子兩端能夠相連的主要原因是()A．單鏈序列脫氧核苷酸數(shù)量相等B．分子骨架同為脫氧核糖與磷酸C．單鏈序列的堿基能夠互補配對D．自連環(huán)化后兩條單鏈方向相同2．(2024·連云港高三期末)如圖是某學(xué)生在“制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”活動中制作的一個模型，①②③④分別代表四種不同的堿基模型(①③代表嘌呤堿基，②④代表嘧啶堿基)。下列敘述正確的是()A．該模型可代表一個雙鏈脫氧核糖核酸分子B．該模型表明每個脫氧核糖都與一個磷酸相連C．①②③④位于DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的外側(cè)D．若要將此鏈和其互補鏈連接，則需要10個連接物代表氫鍵考向二DNA結(jié)構(gòu)的相關(guān)計算3．(2023·承德高三聯(lián)考)下列有關(guān)雙鏈DNA分子的敘述，正確的是()A．若DNA分子一條鏈中的堿基A所占比例為a，則另一條鏈中的堿基A所占比例也一定為aB．如果一條鏈上(A＋T)∶(G＋C)＝m，則另一條鏈上該比值也為mC．如果一條鏈上的A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3，則另一條鏈上該比值為3∶3∶2∶2D．由50個堿基對組成的DNA分子片段中至少含有氫鍵的數(shù)量為150個4．如圖表示不同DNA分子中各種堿基的比例關(guān)系，下列說法正確的是()A．若甲表示不同DNA分子一條單鏈中堿基G的比例變化，則乙可表示其互補鏈中C的比例變化B．若甲表示不同DNA分子一條單鏈中嘌呤堿基的比例，則乙可以表示其互補鏈中嘌呤堿基的比例C．若甲表示不同DNA分子一條單鏈中A＋T的比例，則乙可以表示其互補鏈中A＋T的比例D．若甲表示不同DNA分子一條單鏈中(A＋G)/(T＋C)，則乙可以表示其互補鏈中(A＋G)/(T＋C)歸納提升三步解決DNA分子中有關(guān)堿基比例的計算第一步：搞清題中已知的和所求的堿基比例是占整個DNA分子堿基的比例，還是占DNA分子一條鏈上堿基的比例。第二步：畫一個DNA分子模式圖，并在圖中標(biāo)出已知的和所求的堿基。第三步：根據(jù)堿基互補配對原則及其規(guī)律進(jìn)行計算?？键c二DNA的復(fù)制1．對DNA復(fù)制方式的推測(1)假說一：全保留復(fù)制在復(fù)制過程中新的DNA分子單鏈結(jié)合在一起，形成一條新的DNA雙鏈，而親本DNA雙鏈仍然被保留在一起。(2)假說二：半保留復(fù)制①提出者：美國生物學(xué)家________和英國物理學(xué)家__________。②內(nèi)容：DNA復(fù)制時，DNA雙螺旋解開，互補的堿基之間的________斷裂，解開的兩條單鏈作為復(fù)制的________，游離的______________依據(jù)______________原則，通過形成________結(jié)合到作為模板的單鏈上。③特點：______________________________________________________________________。(3)假說三：彌散型復(fù)制在復(fù)制過程中親本DNA雙鏈被切割成小片段，分散在新合成的兩條DNA雙鏈中。2．DNA半保留復(fù)制的實驗(1)實驗者：美國生物學(xué)家________________和____________。(2)研究方法：________________。(3)實驗材料：大腸桿菌。(4)實驗技術(shù)：__________________技術(shù)和離心技術(shù)。(5)實驗背景：15N和14N是氮元素的兩種________同位素，這兩種同位素_________________，因此，利用離心技術(shù)可以在試管中分離開含有不同氮元素的DNA。(6)實驗過程(7)實驗預(yù)期(演繹推理)①圖示分析：若親代DNA分子完全被15N標(biāo)記，請分別按照半保留復(fù)制、全保留復(fù)制和彌散型復(fù)制的假說，分析繪制15N標(biāo)記的親代DNA分子在含有14N的環(huán)境中連續(xù)復(fù)制所得子一代和子二代的DNA分子中的15N和14N的分布狀態(tài)，實線表示15N標(biāo)記，虛線部分表示14N標(biāo)記。②請依據(jù)上述分析，預(yù)測離心后DNA在離心管中分布的位置。(8)實驗結(jié)果①立即取出，提取DNA→離心→________________。②繁殖一代后取出，提取DNA→離心→________________。③繁殖兩代后取出，提取DNA→離心→__________________(9)實驗結(jié)論：DNA的復(fù)制是以____________的方式進(jìn)行的。3．DNA的復(fù)制(1)概念、時間、場所(2)過程(3)結(jié)果：一個DNA分子形成了兩個________________的DNA分子。(4)特點eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(,復(fù)制))(5)DNA準(zhǔn)確復(fù)制的原因DNA具有獨特的____________結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供精確的模板，通過________________，保證了復(fù)制能準(zhǔn)確地進(jìn)行。(6)DNA復(fù)制的意義：DNA通過復(fù)制，將______________從親代細(xì)胞傳遞給子代細(xì)胞，從而保持了________________的連續(xù)性。4．“圖解法”分析DNA復(fù)制相關(guān)計算(1)將含有15N的DNA分子放在含有14N的培養(yǎng)液中連續(xù)復(fù)制n次，則：①子代DNA共2n個eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(含15N的DNA分子：個,只含15N的DNA分子：個,含14N的DNA分子：個,只含14N的DNA分子：個))②脫氧核苷酸鏈共2n＋1條eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(含15N的脫氧核苷酸鏈：條,含14N的脫氧核苷酸鏈：,條))(2)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，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______________。熱圖解讀真核生物和原核生物的DNA復(fù)制真核DNA分子復(fù)制是從多個起點開始的，但多起點并非同時進(jìn)行；而原核生物的DNA是環(huán)狀雙鏈且只有一個復(fù)制起點，但其復(fù)制速度很快，彌補只有一個復(fù)制位點的不足。5．細(xì)胞分裂中標(biāo)記染色體去向的分析(1)有絲分裂中染色體的標(biāo)記情況用15N標(biāo)記細(xì)胞的DNA分子，然后將其放到含14N的培養(yǎng)液中進(jìn)行兩次有絲分裂，情況如圖所示(以一對同源染色體為例)：(注：體細(xì)胞染色體為2n條)第一次有絲分裂中期第一次有絲分裂后期第二次有絲分裂中期第二次有絲分裂后期15N標(biāo)記的染色體數(shù)15N標(biāo)記的染色單體數(shù)1個細(xì)胞經(jīng)兩次有絲分裂產(chǎn)生的4個子細(xì)胞中有____________個細(xì)胞含有15N標(biāo)記的染色體；每個子細(xì)胞含15N標(biāo)記的染色體為__________條。(2)減數(shù)分裂中染色體的標(biāo)記情況用15N標(biāo)記細(xì)胞的DNA分子，然后將其放到含14N的培養(yǎng)液中進(jìn)行正常減數(shù)分裂，情況如圖所示(以一對同源染色體為例)：由圖可以看出，子細(xì)胞中的所有染色體都含__________。(3)先進(jìn)行一次有絲分裂再進(jìn)行一次減數(shù)分裂細(xì)胞中染色體的標(biāo)記情況用15N標(biāo)記細(xì)胞的DNA分子，然后將其放到含14N的培養(yǎng)液中進(jìn)行一次有絲分裂，再繼續(xù)在含14N的培養(yǎng)液中進(jìn)行正常減數(shù)分裂，情況如圖所示(以一對同源染色體為例)：若該生物的正常體細(xì)胞的核DNA為2n，則經(jīng)上述過程形成的子細(xì)胞中含15N標(biāo)記DNA的個數(shù)為________個。(1)在DNA復(fù)制方式的探究實驗中，若通過對第一代DNA解旋獲得的DNA單鏈進(jìn)行離心，其結(jié)果也可確定DNA復(fù)制的方式是全保留復(fù)制還是半保留復(fù)制()(2)DNA中氫鍵全部斷裂后，以兩條母鏈為模板各合成一條子鏈()(3)生物體內(nèi)的DNA常與蛋白質(zhì)結(jié)合，以DNA－蛋白質(zhì)復(fù)合物的形式存在。若復(fù)合物中的某蛋白質(zhì)參與DNA復(fù)制，則該蛋白質(zhì)一定是DNA聚合酶()(4)蛙的紅細(xì)胞和哺乳動物成熟的紅細(xì)胞中都可以發(fā)生DNA復(fù)制過程()(5)DNA雙鏈被32P標(biāo)記后，復(fù)制n次，子代DNA中有標(biāo)記的占1/2n()(6)一個含有m個腺嘌呤的DNA分子經(jīng)過n次復(fù)制，共需要消耗腺嘌呤脫氧核苷酸2n－1×m個()據(jù)圖分析DNA復(fù)制過程：(1)圖示中的解旋酶和DNA聚合酶各有什么作用？______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)據(jù)圖思考：DNA聚合酶不能從頭合成DNA，而只能從3′－端以5′－端→3′－端方向催化延伸聚合子代DNA鏈(因此DNA復(fù)制需要引物，為DNA聚合酶提供3′－端)，但是DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?，那么DNA的兩條鏈?zhǔn)侨绾瓮瑫r作為模板合成其互補鏈的呢？DNA復(fù)制還需要什么酶？______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)通常DNA分子復(fù)制從一個復(fù)制起始點開始，有單向復(fù)制和雙向復(fù)制，如圖所示。放射性越高的3H－胸腺嘧啶脫氧核糖核苷(3H－脫氧胸苷)，在放射自顯影技術(shù)的圖像上，感光還原的銀顆粒密度越高。①請利用放射性自顯影技術(shù)、低放射性3H－脫氧胸苷和高放射性3H－脫氧胸苷，設(shè)計實驗以確定大腸桿菌DNA復(fù)制的方向。______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________②預(yù)測實驗結(jié)果并得出結(jié)論。______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(4)將發(fā)生癌變的小腸上皮細(xì)胞用含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)液培養(yǎng)，一段時間后再移至普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)，不同間隔時間取樣，檢測到被標(biāo)記的癌細(xì)胞比例減少，解釋出現(xiàn)上述結(jié)果的原因。______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(5)不進(jìn)行細(xì)胞分裂的細(xì)胞中，還會發(fā)生DNA的復(fù)制嗎？______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________考向三DNA復(fù)制過程及實驗證據(jù)辨析5．單分子熒光測序技術(shù)原理如圖所示。某種脫氧核糖核苷三磷酸(dNTP，N可代表堿基A、G、C、T)提供一個相應(yīng)的脫氧核苷酸連接到DNA子鏈上的同時，會產(chǎn)生一分子的焦磷酸(PPi)，一分子的PPi可以通過一系列反應(yīng)使熒光素發(fā)出一次熒光，通過檢測熒光的有無可推測模板鏈上相應(yīng)位點的堿基種類。下列說法錯誤的是()A．測序過程中dNTP可以為反應(yīng)提供能量B．單分子熒光測序需要在DNA復(fù)制過程中進(jìn)行C．測序時需要在反應(yīng)體系中同時加入4種dNTPD．利用該技術(shù)測序時可能會連續(xù)多次出現(xiàn)熒光現(xiàn)象6．(2022·海南，11)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(圖1)。對此假說，科學(xué)家以大腸桿菌為實驗材料，進(jìn)行了如下實驗(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條輕帶考向四DNA復(fù)制過程的有關(guān)計算7．如圖為某DNA分子片段，假設(shè)該DNA分子中有5000對堿基，A＋T占堿基總數(shù)的34%。若該DNA分子在含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制2次，下列敘述正確的是()A．復(fù)制時作用于③處的酶為DNA聚合酶B．DNA分子復(fù)制2次需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸9900個C．④處指的是腺嘌呤核糖核苷酸D．子代中含15N的DNA分子占1/28．(2021·浙江6月選考，14)含有100個堿基對的一個DNA分子片段，其中一條鏈的A＋T占40%，它的互補鏈中G與T分別占22%和18%，如果連續(xù)復(fù)制2次，則需游離的胞嘧啶脫氧核糖核苷酸數(shù)量為()A．240個B．180個C．114個D．90個考向五DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂的關(guān)系9．(2019·浙江4月選考，25)在含有BrdU的培養(yǎng)液中進(jìn)行DNA復(fù)制時，BrdU會取代胸苷摻入到新合成的鏈中，形成BrdU標(biāo)記鏈。當(dāng)用某種熒光染料對復(fù)制后的染色體進(jìn)行染色，發(fā)現(xiàn)含半標(biāo)記DNA(一條鏈被標(biāo)記)的染色單體發(fā)出明亮熒光，含全標(biāo)記DNA(兩條鏈均被標(biāo)記)的染色單體熒光被抑制(無明亮熒光)。若將一個細(xì)胞置于含BrdU的培養(yǎng)液中，培養(yǎng)到第三個細(xì)胞周期的中期進(jìn)行染色并觀察(以一條模板DNA觀察)。下列推測錯誤的是()A．1/2的染色體熒光被抑制B．1/4的染色單體發(fā)出明亮熒光C．全部DNA分子被BrdU標(biāo)記D．3/4的DNA單鏈被BrdU標(biāo)記10．將某雄性動物細(xì)胞的全部DNA分子的兩條鏈經(jīng)32P標(biāo)記(染色體數(shù)為2n)后，置于不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)。經(jīng)過連續(xù)兩次細(xì)胞分裂后產(chǎn)生4個子細(xì)胞，檢測子細(xì)胞中的放射性情況。下列推斷正確的是()A．若進(jìn)行有絲分裂，則含32P染色體的子細(xì)胞比例一定為1/2B．若進(jìn)行減數(shù)分裂，則含32P染色體的子細(xì)胞比例一定為1C．若子細(xì)胞中的染色體都含32P，則一定進(jìn)行有絲分裂D．若子細(xì)胞中的染色體不都含32P，則一定進(jìn)行減數(shù)分裂1．DNA只含有4種脫氧核苷酸，能夠儲存足夠量遺傳信息的原因是__________________。2．DNA復(fù)制的特點是______________________。DNA精確復(fù)制的原因：____________提供了復(fù)制的模板，______________保證了復(fù)制的精確進(jìn)行。3．一個DNA連續(xù)復(fù)制n次后，DNA分子總數(shù)為__________。第n代的DNA分子中，含原DNA母鏈的有2個，占_____