2025年人教版高考生物一輪復(fù)習(xí)：DNA的結(jié)構(gòu)與復(fù)制

第30課時(shí)DNA的結(jié)構(gòu)與復(fù)制

1.概述DNA分子是由4種脫氧核甘酸構(gòu)成的，通常由兩條堿基互補(bǔ)配對(duì)的反向

課標(biāo)要求平行長(zhǎng)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。

2022?重慶―T42022?河北-T82022?浙江6月選

1.DNA結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

考口超2021?廣東-T5

2023?海南-T132022?廣東-T122021?北京-T4

2.DNA結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)與計(jì)算

2020?浙江7月選考-T3

考情分析

2023?山東-T52022?海南―T112021?山東-T5

3.DNA復(fù)制過程及計(jì)算2021?浙江6月選考-T142021-海南-T6

2021?遼寧-T4

4.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(diǎn)一DNA分子的結(jié)構(gòu)與基因本質(zhì)

■整合必備知識(shí)

1.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

(1)構(gòu)建者：沃森和克里克。

(2)構(gòu)建過程

DNA的結(jié)構(gòu)單位：4種

威爾金斯和富蘭克林脫氧核昔酸，分別含有

提供的DNA衍射圖譜A.G.￡、T四種堿基

沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu)

)［堿基位于螺旋的外部

J雙螺旋［敏脫氧核糖一磷酸骨架

器型f三螺旋，點(diǎn)在外，堿基在內(nèi)，且

大雙〔相同堿基進(jìn)行配對(duì)

.查哥夫提出DNA分子堿基

.的數(shù)量特點(diǎn)：A=T、G=C

重新構(gòu)

建模型：讓A與T配對(duì)，G與C配對(duì)

「脫氧核糖一磷酸骨架

在外部，堿基在內(nèi)部,

形成DNA雙螺

旋結(jié)構(gòu)模型,；A與T配對(duì),G與C配

對(duì)，DNA兩條鏈方向

.相反

模型與基于X射線衍射圖推算

出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)相符

2.DNA的結(jié)構(gòu)

年素組成：C、H、O、N、P

A:腺喋吟

T：胸腺喘咤

C:胞哪咤

G:鳥瞟吟

劇:脫氧核昔酸（4種含氮堿基不同）

磷酸與脫氧核糖

］交替連接，排列

平在外側(cè)，構(gòu)成基

面本骨架，堿基排

結(jié)

構(gòu)冽在內(nèi)側(cè)，通過

氫鍵連接成堿基

對(duì)，堿基互補(bǔ)配

,對(duì)原則是A與T

空配對(duì),G與C配對(duì)

間

結(jié)不“不俗兩條長(zhǎng)鏈按反向平行方

構(gòu)

D/XIM/式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)

3.DNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

多樣性若DNA含有n個(gè)堿基對(duì)，則其可能有4?種堿基排列順序

特異性每個(gè)DNA分子都有特定的堿基排列順序

穩(wěn)定性兩條主鏈上磷酸與脫氧核糖交替排列的順序不變，堿基配對(duì)方式不變等

【歸納總結(jié)】DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的熱考點(diǎn)

一個(gè)磷酸可與1或2個(gè)脫氧核糖相連

每個(gè)DNA分子片段中，有2個(gè)游離的

數(shù)量

⑴磷酸基團(tuán)

關(guān)系

脫氧核糖數(shù)=磷酸數(shù)=含氮堿基數(shù)

A—T間有2個(gè)氫鍵,G—C間有3個(gè)氫鍵

單鏈中相鄰堿基通過“脫氧核糖一磷

酸一脫氧核糖”連接

⑵ristr

互補(bǔ)鏈中相鄰堿基通過氫鍵相連

國(guó)基r氫鍵：連接互補(bǔ)鏈中互補(bǔ)配對(duì)的堿基

⑶

竺磷酸二酯鍵：連接單鏈中相鄰的兩個(gè)

脫氧核甘酸

f解旋酶：打開氫鍵，使DNA雙鏈解開

fDNA酶：打開磷酸二酯鍵，水解DNA

限制酶：識(shí)別雙鏈DNA分子的特定核甘酸

4

—序列，并使每條鏈中特定部位的兩個(gè)核甘酸

之間的磷酸二酯鍵斷開

—DNA聚合酶：形成磷酸二酯鍵，使子鏈延伸

—DNA連接酶：形成磷酸二酯鍵，連接DNA

片段

4.DNA中的堿基數(shù)量的計(jì)算規(guī)律

1鏈4————0——乂]

設(shè)DNA一條鏈為1鏈，互補(bǔ)鏈為2鏈。根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可知，AI=T2,A2=TI,GI

=C2,G2=C1O

(l)Ai+A2=TI+T2；GI+G2—CiH-C20

即：雙鏈中A=LG=C,A+G=T+C=A+C=T±G=!(A+G+T+C)o

規(guī)律一常雙鏈DNA中喋吟堿基總數(shù)等于喀咤堿基總數(shù)，任意兩個(gè)不互補(bǔ)堿基之和為堿基總

數(shù)的一半。

(2)Ai+「=A2+T2；G1+C1—G2+C20

&土口=至土至=白±1為相應(yīng)的堿基總數(shù)Ci+Gi=C2±Gg=C+Go

MN2NNIN2N

規(guī)律二:互補(bǔ)堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個(gè)DNA分子中都相等，簡(jiǎn)記為“補(bǔ)則等”。

與Af的關(guān)系是互為倒數(shù)。

Ti+GiT2+G2

規(guī)律三：非互補(bǔ)堿基之和的比值在兩條互補(bǔ)鏈中互為倒數(shù)，簡(jiǎn)記為“不補(bǔ)則倒”。

弋”則刊…。

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)

基因通常是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。有些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA,對(duì)于這些病毒而言,

基因就是有遺傳效應(yīng)的RNA片段。

【拓展延伸】真、原核細(xì)胞基因的結(jié)構(gòu)

（編碼區(qū)上游）（編碼區(qū)下游）

非編碼區(qū)一P——編碼區(qū)一》］一非編碼區(qū)

原核基

因結(jié)構(gòu)

（連續(xù)）終!E子

啟動(dòng)子

（RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)，（提供轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)）

提供轉(zhuǎn)錄開始信號(hào)）

（王連區(qū)）I］

外顯子內(nèi)含子

（能編碼蛋白質(zhì)的序列）（不能編碼蛋白質(zhì)的序歹（I）

6.基因與染色體、DNA、脫氧核甘酸的關(guān)系

［染.體）

染色體是DNA的每條染色體上含有1個(gè)

主要載體或2個(gè)DNA分子

（DNA卜是主要的遺傳物質(zhì)

基因通常是有遺傳每個(gè)DNA分子含有許多個(gè)

效應(yīng)的DNA片段基因

基因在染色體上呈」是決定生物性狀的

線性排列基本單位

基因的脫氧核

每個(gè)基因中含有成百上千

甘酸排列順序

個(gè)脫氧核甘酸

代表遺傳信息

I脫氧核昔酸）

學(xué)J斷正誤】

（1）沃森和克里克用DNA衍射圖譜得出堿基配對(duì)方式（X）

提示沃森和克里克以DNA衍射圖譜為基礎(chǔ)推算出DNA呈螺旋結(jié)構(gòu)。

（2）某同學(xué)制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，在制作脫氧核音酸時(shí)，需在磷酸上連接脫氧核糖和堿

基（X）

提示在制作脫氧核甘酸時(shí)，需在脫氧核糖上連接磷酸和堿基。

（3）DNA分子中每個(gè)脫氧核糖上均連接著一個(gè)磷酸和一個(gè)堿基（X）

提示DNA的每條脫氧核甘酸鏈除了3'端的脫氧核糖外，其余的脫氧核糖都是連接著兩個(gè)

磷酸。

（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（X）

提示該DNA分子為雙鏈，其中A與T互補(bǔ)配對(duì)，即A=T,則該DNA分子中A：T=1：lo

（5）人體內(nèi)控制（3—珠蛋白合成的基因由1700個(gè)堿基對(duì)組成，其堿基對(duì)可能的排列方式有十7。。

種（X）

提示人體內(nèi)控制B—珠蛋白合成的基因由1700個(gè)堿基對(duì)組成，其堿基對(duì)的排列順序是特定

的。

（6）DNA分子的堿基對(duì)總數(shù)與所含有的基因的堿基對(duì)總數(shù)相等（X）

提示基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，所以DNA分子的堿基對(duì)總數(shù)大于所含有的基因

的堿基對(duì)總數(shù)。

■評(píng)價(jià)遷移應(yīng)用

考向一DNA的結(jié)構(gòu)分析

1.（2022?廣東，12爪噬菌體的線性雙鏈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(huì)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.單鏈序列脫氧核甘酸數(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(bǔ)配對(duì)

D.自連環(huán)化后兩條單鏈方向相同

答案C

解析單鏈序列脫氧核甘酸數(shù)量相等、分子骨架同為脫氧核糖與磷酸交替連接，不能決定線

性DNA分子兩端能夠相連，A、B不符合題意；據(jù)圖可知，單鏈序列的堿基能夠互補(bǔ)配對(duì)，

決定該線性DNA分子兩端能夠相連，C符合題意；DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪虻?，因此自連環(huán)化

后兩條單鏈方向相反，D不符合題意。

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(dòng)中制作的一個(gè)

模型，①②③④分別代表四種不同的堿基模型（①③代表喋吟堿基，②④代表喀咤堿基）。下

列敘述正確的是（）

A.該模型可代表一個(gè)雙鏈脫氧核糖核酸分子

B.該模型表明每個(gè)脫氧核糖都與一個(gè)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(bǔ)鏈連接，則需要10個(gè)連接物代表氫鍵

答案D

解析該模型只有一條單鏈，不可代表一個(gè)雙鏈脫氧核糖核酸分子，A錯(cuò)誤；該模型中有三

個(gè)脫氧核糖都與兩個(gè)磷酸相連，有一個(gè)脫氧核糖與一個(gè)磷酸相連，B錯(cuò)誤；①②③④是堿基，

位于DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)，磷酸和脫氧核糖交替連接，排列在外側(cè)，C錯(cuò)誤；若要將此

鏈和其互補(bǔ)鏈連接，其中的A—T之間有2個(gè)氫鍵，C—G之間有3個(gè)氫鍵，圖中A—T堿基

對(duì)有2個(gè)，C—G堿基對(duì)有2個(gè)，則需要2X2+2X3=10（個(gè)）連接物代表氫鍵，D正確。

考向二DNA結(jié)構(gòu)的相關(guān)計(jì)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a

B.如果一條鏈上(A+T)：(G+C)=m,則另一條鏈上該比值也為m

C.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3：3：2：2

D.由50個(gè)堿基對(duì)組成的DNA分子片段中至少含有氫鍵的數(shù)量為150個(gè)

答案B

解析若DNA分子一條鏈中的堿基A所占比例為a,據(jù)此無法計(jì)算出另一條鏈的堿基A所

占比例，A錯(cuò)誤；如果一條鏈上(A+T)：(G+C)=m,根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，則另一條鏈

上該比值也為m,B正確；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2：2：3：3,C錯(cuò)誤；由50個(gè)堿基對(duì)組成的DNA分子片段中至少含有氫鍵的數(shù)量為

50X2=100(個(gè))，最多含有氫鍵的數(shù)量為50X3=150(個(gè))，D錯(cuò)誤。

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()

(

屋

*

?

?

林

要

\

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(bǔ)鏈中C的比

例變化

B.若甲表示不同DNA分子一條單鏈中喋吟堿基的比例，則乙可以表示其互補(bǔ)鏈中喋吟堿基

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(bǔ)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(bǔ)鏈中(A+G)/(T

+Q

答案B

解析DNA分子兩條鏈中的G與C互補(bǔ)，二者含量相同，若甲表示不同DNA分子一條單鏈

中堿基

G的比例變化，則甲也可表示其互補(bǔ)鏈中C的比例變化，A錯(cuò)誤；DNA分子單鏈中，喋吟

比例+喀唳比例=1,若甲表示不同DNA分子一條單鏈中喋吟堿基的比例，則乙可以表示其

互補(bǔ)鏈中喋吟堿基的比例，B正確；DNA分子中，一條鏈中的A+T與另一條鏈中的T+A

相等，若甲表示不同DNA分子一條單鏈中A+T的比例，則甲也可表示其互補(bǔ)鏈中A+T的

比例，C錯(cuò)誤；非互補(bǔ)堿基之和的比值在兩條互補(bǔ)鏈中互為倒數(shù)，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(bǔ)鏈中(T+C)/(A+G),D錯(cuò)誤。

【歸納提升】三步解決DNA分子中有關(guān)堿基比例的計(jì)算

第一步：搞清題中已知的和所求的堿基比例是占整個(gè)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(gè)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(bǔ)配對(duì)原則及其規(guī)律進(jìn)行計(jì)算。

考點(diǎn)二DNA的復(fù)制

■整合必備知識(shí)

1.對(duì)DNA復(fù)制方式的推測(cè)

雙鏈DNA分子

全保留復(fù)制半保留復(fù)制分散復(fù)制

(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(guó)生物學(xué)家沃森和英國(guó)物理學(xué)家克里克。

②內(nèi)容：DNA復(fù)制時(shí)，DNA雙螺旋解開，互補(bǔ)的堿基之間的氫鍵斷裂,解開的兩條單鏈作

為復(fù)制的模板,游離的脫氧核/酸依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,通過形成氫鍵結(jié)合到作為模板的

單鏈上。

③特點(diǎn)：新合成的每個(gè)DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈。

(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(shí)驗(yàn)

(1)實(shí)驗(yàn)者：美國(guó)生物學(xué)家梅塞爾森和斯塔爾。

⑵研究方法：假說一演繹法。

⑶實(shí)驗(yàn)材料：大腸桿菌。

(4)實(shí)驗(yàn)技術(shù)：同位素標(biāo)記技術(shù)和離心技術(shù)。

(5)實(shí)驗(yàn)背景：ON和MN是氮元素的兩種穩(wěn)定同位素，這兩種同位素相對(duì)原子質(zhì)量不同，含

噸的DNA比含呱的DNA的密度大,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(shí)驗(yàn)過程

轉(zhuǎn)移到含1&NH4cl的

培養(yǎng)液中

立即取出繁殖一代繁殖二代

I后取出后取出

提取DNA,離心，記錄試管中DNA的位置

(7)實(shí)驗(yàn)預(yù)期(演繹推理)

①圖示分析：若親代DNA分子完全被UN標(biāo)記，請(qǐng)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UN和MN的分布狀態(tài)，實(shí)線表示UN標(biāo)記，虛線部分表示MN

本小I己。

②請(qǐng)依據(jù)上述分析，預(yù)測(cè)離心后DNA在離心管中分布的位置。

含呸歸4cl-轉(zhuǎn)移到含“NH4cl

的培養(yǎng)液'的培養(yǎng)液中，細(xì)繼續(xù)培養(yǎng)

中生長(zhǎng)若軍胞分裂1次、細(xì)胞分裂1次

千代］提戢DNA密提取DNA^P提取DNA密

」塔梯度離心度梯度離心度梯度離心：|

全保留---------------------------------------------

復(fù)制

半保留

復(fù)制

彌散式

復(fù)制

提示如圖所示

全保留

復(fù)制

半保留

復(fù)制

彌散式

復(fù)制

(8)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

①立即取出，提取DNAf離心一全部重帶。

②繁殖一代后取出，提取DNAf離心f全部中帶。

③繁殖兩代后取出，提取DNAf離心f1/2輕帶、1/2中帶。

⑼實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA的復(fù)制是以坐保國(guó)的方式進(jìn)行的。

3.DNA的復(fù)制

(1)概念、時(shí)間、場(chǎng)所

概念以親代DNA為模板合成子代DNA的

一過程

DNA3時(shí)間細(xì)胞分裂前的迪

復(fù)制

主要是細(xì)胞核，真核生物還在線麴

如體和葉綠體;原核生物在擬核和細(xì)

胞質(zhì)

⑵過程

(

③每條新鏈與其

①.需要細(xì)胞提供能量重

新對(duì)應(yīng)的模板鏈

解:需要解旋酶的作用

施螺盤繞成雙螺旋

「結(jié)果：將DNA的雙螺旋旋

.結(jié)構(gòu)

的兩條鏈解開」

如內(nèi)另嚏碗趣DN好A以堿母鏈金為互模補(bǔ)板配進(jìn)對(duì)

解旋酶

?模板：解開的每一條母鏈

原料：游離的4種脫氧核甘酸

[②合成子鏈卜

;酶：DNA聚合酶等

原則：堿基互補(bǔ)配對(duì)原則(A-T、

T-A、G-C、C-G)

.方向：5，-端--3，-端

(3)結(jié)果：一個(gè)DNA分子形成了兩個(gè)完全相同的DNA分子。

邊解旋邊復(fù)制

(4)特點(diǎn)

半保留復(fù)制

(5)DNA準(zhǔn)確復(fù)制的原因

DNA具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu),為復(fù)制提供精確的模板，通過堿基互補(bǔ)配對(duì),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，將遺傳信息從親代細(xì)胞傳遞給子代細(xì)胞,從而保持了

遺傳信息的連續(xù)性。

4.“圖解法”分析DNA復(fù)制相關(guān)計(jì)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,貝U：

含&N的DNA分子：爰個(gè)

①子代DNA共2?個(gè)只含15N的DNA分子：Q個(gè)

含14N的DNA分子：￡個(gè)

只含14N的DNA分子：(2"-2)個(gè)

含&N的脫氧核甘酸鏈：2_條

②脫氧核甘酸鏈共2，計(jì)1條

含"N的脫氧核甘酸鏈：(2"+i—2)條

(2)DNA分子復(fù)制過程中消耗的脫氧核甘酸數(shù)

①若親代DNA分子含有某種脫氧核甘酸比個(gè)，經(jīng)過"次復(fù)制需要消耗該種脫氧核甘酸數(shù)為

m-(2n—l)o

②第n次復(fù)制需要消耗該種脫氧核甘酸數(shù)為型22。

【熱圖解讀】真核生物和原核生物的DNA復(fù)制

—表示不連續(xù)復(fù)制

—?表示連續(xù)復(fù)制

真核DNA分子復(fù)制是從多個(gè)起點(diǎn)開始的，但多起點(diǎn)并非同時(shí)進(jìn)行；而原核生物的DNA是環(huán)

狀雙鏈且只有一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，但其復(fù)制速度很快，彌補(bǔ)只有一個(gè)復(fù)制位點(diǎn)的不足。

5.細(xì)胞分裂中標(biāo)記染色體去向的分析

|第一步:確定細(xì)胞分裂方式

|第1步.確定標(biāo)記過程中DNA復(fù)制次數(shù)和在本標(biāo)記

I培養(yǎng)液中細(xì)胞分裂次數(shù)(時(shí)期)

［第三步)一畫細(xì)胞分裂過程示意圖

(1)有絲分裂中染色體的標(biāo)記情況

用&N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(duì)同源染色體為例)：

第一次有絲第一次有絲第二次有絲第二次有絲

(注:體細(xì)胞染色體為2〃條)

分裂中期分裂后期分裂中期分裂后期

15N標(biāo)記的染色體數(shù)2n4〃2n2n

15N標(biāo)記的染色單體數(shù)4〃02n0

1個(gè)細(xì)胞經(jīng)兩次有絲分裂產(chǎn)生的4個(gè)子細(xì)胞中有2或3或4個(gè)細(xì)胞含有15N標(biāo)記的染色體;

每個(gè)子細(xì)胞含15N標(biāo)記的染色體為0?2〃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i，N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(duì)同源染色體為例)：

細(xì)胞中的減數(shù)

染色體分裂I

每條染色體IIII

中的DNA1口㈣同

注：|表示小標(biāo)記的DNA鏈,表示“N標(biāo)記的DNA鏈。

由圖可以看出，子細(xì)胞中的所有染色體都含塾。

(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"N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(duì)同源染色體為例):

細(xì)胞中仆

的染色QI

體」

每條染“

色體中||||

的DNA

注：|表示i$N標(biāo)記的DNA鏈，|表示"N標(biāo)記的DNA鏈。

若該生物的正常體細(xì)胞的核DNA為2〃，則經(jīng)上述過程形成的子細(xì)胞中含15N標(biāo)記DNA的個(gè)

數(shù)為0?〃個(gè)。

學(xué)J斷正誤】

(1)在DNA復(fù)制方式的探究實(shí)驗(yàn)中，若通過對(duì)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(X)

提示因?yàn)閮煞N復(fù)制方式得到的第一代DNA分子解旋后再離心所得的條帶一樣，無法區(qū)分

其復(fù)制方式。

(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(X)

提示DNA復(fù)制是一個(gè)邊解旋邊復(fù)制的過程，而非完全解開后再?gòu)?fù)制。

(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(X)

提示該蛋白質(zhì)也有可能是解旋酶。

(4)蛙的紅細(xì)胞和哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞中都可以發(fā)生DNA復(fù)制過程(X)

提示蛙的紅細(xì)胞進(jìn)行無絲分裂，可進(jìn)行DNA分子的復(fù)制；哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞沒有細(xì)

胞核，也無各種細(xì)胞器，不能進(jìn)行DNA分子的復(fù)制。

(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1/2”X)

提示子代DNA中有標(biāo)記的只有2個(gè)，占1/2門。

(6)一個(gè)含有m個(gè)腺喋吟的DNA分子經(jīng)過n次復(fù)制，共需要消耗腺喋吟脫氧核甘酸2^Xm

個(gè)(X)

提示n次復(fù)制共需要消耗腺喋吟脫氧核昔酸(2"-1)X機(jī)個(gè)。

■提升關(guān)鍵能力

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？

提示解旋酶使氫鍵打開，將DNA雙螺旋的兩條鏈解開；DNA聚合酶催化形成磷酸二酯鍵,

將單個(gè)游離的脫氧核甘酸加到DNA鏈上，從而形成新的子鏈。

(2)據(jù)圖思考：DNA聚合酶不能從頭合成DNA,而只能從3'一端以5’一端一3'一端方向

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3'一端)，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(shí)作為模板合成其互補(bǔ)鏈的呢？

DNA復(fù)制還需要什么酶？

3，

5前號(hào)鏈的連續(xù)合成

復(fù)制叉移動(dòng)方向---------------5'a

------------3'b

岡崎片

3'/少嚏隨鏈的不連續(xù)合成

提示DNA復(fù)制過程中，當(dāng)以a鏈為模板時(shí)，DNA聚合酶可以沿5'—端一3'一端方向連

續(xù)合成新的互補(bǔ)鏈(稱為前導(dǎo)鏈)；以b鏈為模板時(shí)，DNA聚合酶也是沿5,—端一3'一端

方向合成新鏈片段，但是與前導(dǎo)鏈的合成方向相反，最終合成的互補(bǔ)鏈(稱為后隨鏈)實(shí)際上

是由許多沿5'一端一3'一端方向合成的DNA片段連接起來的。DNA復(fù)制還需要解旋酶等

的參與。

(3)通常DNA分子復(fù)制從一個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)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—胸腺嗓咤脫氧核糖核昔(3H—脫氧胸背)，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。

復(fù)制起點(diǎn)

復(fù)制起點(diǎn)

單向復(fù)制雙向復(fù)制

①請(qǐng)利用放射性自顯影技術(shù)、低放射性3H一脫氧胸背和高放射性3H—脫氧胸背，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

以確定大腸桿菌DNA復(fù)制的方向。

提示復(fù)制開始時(shí)，首先用含低放射性3H—脫氧胸昔培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，一段時(shí)間后轉(zhuǎn)移

到含有高放射性3H—脫氧胸昔的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)，用放射自顯影技術(shù)觀察復(fù)制起點(diǎn)和復(fù)制

起點(diǎn)兩側(cè)銀顆粒密度情況。

②預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果并得出結(jié)論。

提示若復(fù)制起點(diǎn)處銀顆粒密度低，復(fù)制起點(diǎn)的一側(cè)銀顆粒密度高，則DNA分子復(fù)制為單

向復(fù)制；若復(fù)制起點(diǎn)處銀顆粒密度低，復(fù)制起點(diǎn)的兩側(cè)銀顆粒密度高，則DNA分子復(fù)制為

雙向復(fù)制。

(4)將發(fā)生癌變的小腸上皮細(xì)胞用含3H標(biāo)記的胸腺喀咤脫氧核甘酸的培養(yǎng)液培養(yǎng)，一段時(shí)間

后再移至普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)，不同間隔時(shí)間取樣，檢測(cè)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。

提示依據(jù)DNA半保留復(fù)制的特點(diǎn)，移到普通培養(yǎng)液中的被標(biāo)記的癌細(xì)胞，隨著細(xì)胞增殖

次數(shù)的增加，不被標(biāo)記的癌細(xì)胞開始出現(xiàn)并不斷增多，故被標(biāo)記的癌細(xì)胞比例減少。

(5)不進(jìn)行細(xì)胞分裂的細(xì)胞中，還會(huì)發(fā)生DNA的復(fù)制嗎？

提示會(huì)發(fā)生DNA的復(fù)制。葉綠體和線粒體之中也含有DNA,它們自我復(fù)制增殖時(shí)會(huì)進(jìn)行

DNA的自我復(fù)制，但細(xì)胞此時(shí)不一定處于分裂狀態(tài)。

遷移應(yīng)用

考向三DNA復(fù)制過程及實(shí)驗(yàn)證據(jù)辨析

5.單分子熒光測(cè)序技術(shù)原理如圖所示。某種脫氧核糖核甘三磷酸(dNTP,N可代表堿基A、

G、C、T)提供一個(gè)相應(yīng)的脫氧核甘酸連接到DNA子鏈上的同時(shí)，會(huì)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(cè)熒光的有無可推測(cè)模板

鏈上相應(yīng)位點(diǎn)的堿基種類。下列說法錯(cuò)誤的是()

DNA聚合酶

A.測(cè)序過程中dNTP可以為反應(yīng)提供能量

B.單分子熒光測(cè)序需要在DNA復(fù)制過程中進(jìn)行

C.測(cè)序時(shí)需要在反應(yīng)體系中同時(shí)加入4種dNTP

D.利用該技術(shù)測(cè)序時(shí)可能會(huì)連續(xù)多次出現(xiàn)熒光現(xiàn)象

答案C

解析測(cè)序過程中的能量來自dNTP水解釋放的能量，A正確；單分子熒光測(cè)序時(shí)dNTP提

供一個(gè)脫氧核甘酸作為DNA復(fù)制的原料，B正確；每一輪測(cè)序中只加入1種dNTP,C錯(cuò)誤;

在連續(xù)的位置可能出現(xiàn)相同堿基，則會(huì)連續(xù)多次出現(xiàn)熒光現(xiàn)象，D正確。

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(duì)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）。

雙鏈DNA分子

全保留復(fù)制半保留復(fù)制分散復(fù)制

圖1

大腸桿菌培養(yǎng)密度梯度離心

在含i，NH4cl的培養(yǎng)提取DNA

液中生長(zhǎng)若干代離心

?重帶

轉(zhuǎn)移到含“NH4cl的培養(yǎng)液中

細(xì)胞分裂一次|

提取DNA

第一代中帶

離心

細(xì)胞再分裂一次|

提取DNA輕帶

第二代

離心中帶

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(huì)出現(xiàn)1

條中帶和1條輕帶

答案D

解析第一代細(xì)菌DNA離心后，試管中出現(xiàn)1條中帶，則可以排除全保留復(fù)制，但不能肯

定是半保留復(fù)制或分散復(fù)制，繼續(xù)做子二代DNA密度鑒定，若子二代可以分出一條中帶和

一條輕帶，則可以排除分散復(fù)制，同時(shí)肯定是半保留復(fù)制，A、B、C錯(cuò)誤；若DNA復(fù)制方

式是半保留復(fù)制，繼續(xù)培養(yǎng)至第三代，形成的子代DNA有兩條鏈均為i，N,或一條鏈為"N、

一條鏈為15N兩種類型，因此細(xì)菌DNA離心后試管中會(huì)出現(xiàn)1條中帶和1條輕帶，D正確。

考向四DNA復(fù)制過程的有關(guān)計(jì)算

7.如圖為某DNA分子片段，假設(shè)該DNA分子中有5000對(duì)堿基，A+T占?jí)A基總數(shù)的34%。

若該DNA分子在含NN的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制2次，下列敘述正確的是（）

①②

---V---G--A---A--T--------15N

IIII

?-CTTA

A.復(fù)制時(shí)作用于③處的酶為DNA聚合酶

B.DNA分子復(fù)制2次需游離的胞喀咤脫氧核甘酸9900個(gè)

C.④處指的是腺喋吟核糖核甘酸

D.子代中含15N的DNA分子占1/2

答案B

解析復(fù)制時(shí)作用于③（氫鍵）處的酶為解旋酶而不是DNA聚合酶，A錯(cuò)誤；由題干信息可知,

G+C=1—34%=66%,則G=C=3300（個(gè)），則復(fù)制2次需要游離的胞喀喘脫氧核甘酸為3

300X（22—1）=9900（個(gè)），B正確；DNA分子的基本單位是脫氧核甘酸，所以④處指的是腺

喋吟脫氧核甘酸，C錯(cuò)誤；圖示DNA分子只有一條鏈含&N,根據(jù)DNA的半保留復(fù)制特點(diǎn),

連續(xù)復(fù)制2次后，形成的4個(gè)DNA分子，只有1個(gè)DNA分子含有&N,因此子代中含

的DNA分子占1/4,D錯(cuò)誤。

8.（2021?浙江6月選考，14）含有100個(gè)堿基對(duì)的一個(gè)DNA分子片段，其中一條鏈的A+T

占40%,它的互補(bǔ)鏈中G與T分別占22%和18%,如果連續(xù)復(fù)制2次，則需游離的胞嚏咤

脫氧核糖核甘酸數(shù)量為（）

A.240個(gè)B.180個(gè)C.114個(gè)D.90個(gè)

答案B

解析分析題意可知，該DNA片段含有100個(gè)堿基對(duì)，即每條鏈含有100個(gè)堿基，其中一

條鏈（設(shè)為1鏈）的A+T占40%,即Ai+Ti=40（個(gè)），則Ci+Gi=60（個(gè)）；互補(bǔ)鏈（設(shè)為2鏈）

中G與T分別占22%和18%,即G2=22,T2=18,可知CI=22,則GI=60—22=38=C2,

故該DNA片段中C=22+38=60（個(gè)）。已知DNA復(fù)制了2次，則DNA分子的個(gè)數(shù)為22=

4（個(gè)），4個(gè)DNA分子中共有胞喀唉脫氧核糖核昔酸的數(shù)量為4X60=240（個(gè)），原DNA片段

中有60個(gè)胞喀噫脫氧核糖核甘酸，則需要游離的胞喀"定脫氧核糖核甘酸數(shù)量為240—60=

180（個(gè)）,B符合題意。

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(shí)，BrdU會(huì)取代胸背摻

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(duì)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(gè)細(xì)胞置于含BrdU的培養(yǎng)液中，培養(yǎng)到第三個(gè)

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(cè)錯(cuò)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

答案D

解析第一個(gè)細(xì)胞周期結(jié)束，每條染色體DNA都是一條鏈為舊鏈，一條鏈為新鏈，發(fā)熒光；

第二個(gè)細(xì)胞周期結(jié)束時(shí)，有一半染色體的DNA兩條鏈都是新鏈，熒光被抑制（記作甲類型），

有一半染色體DNA一條鏈?zhǔn)桥f鏈、一條鏈?zhǔn)切骆?，發(fā)熒光（記作乙類型）；這樣的染色體再次

進(jìn)入下一個(gè)細(xì)胞周期，在中期時(shí)，甲類型的染色體上有一條染色單體發(fā)熒光，一條應(yīng)該被抑

制；乙類型的染色體上兩條染色單體都是熒光被抑制，所以有一半的染色體熒光被抑制，A

正確；染色單體發(fā)出明亮熒光比例為1/2義1/2=1/4,B正確；所有DNA分子都含有新合成

的DNA鏈，所以全部DNA分子被BrdU標(biāo)記，C正確；親本單鏈占的比例為1/8,所以新

合成單鏈被BrdU標(biāo)記比例為1-1/8=7/8,D錯(cuò)誤。

10.將某雄性動(dòng)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2"）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(gè)子細(xì)胞，檢測(cè)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1/2

B.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1

C.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

答案B

解析若子細(xì)胞中的染色體都含32p,說明DNA只復(fù)制一次，則一定進(jìn)行減數(shù)分裂，C錯(cuò)誤；

若子細(xì)胞中的染色體不都含32p,則一定進(jìn)行的是有絲分裂，D錯(cuò)誤。

五分鐘查落實(shí)

1.DNA只含有4種脫氧核甘酸，能夠儲(chǔ)存足夠量遺傳信息的原因是構(gòu)成DNA的4種堿基（脫

氧核七酸）的排列順序千變?nèi)f化。

2.DNA復(fù)制的特點(diǎn)是邊解旋邊復(fù)制、半保留復(fù)制。DNA精確復(fù)制的原因：DNA雙螺旋結(jié)

構(gòu)提供了復(fù)制的模板，堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保證了復(fù)制的精確進(jìn)行。

3.一個(gè)DNA連續(xù)復(fù)制〃次后，DNA分子總數(shù)為然。第〃代的DNA分子中，含原DNA母

鏈的有2個(gè)，占1/2,廠1。若某DNA分子中含堿基T為a,則連續(xù)復(fù)制〃次，所需游離的胸腺

嗓陡脫氧核甘酸數(shù)為aX（2"-1）；第n次復(fù)制時(shí)所需游離的胸腺喀咤脫氧核昔酸數(shù)為aX2￡l?

4.果蠅DNA形成多個(gè)復(fù)制泡的原因：果蠅的DNA有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，可從不同起點(diǎn)開始DNA

的復(fù)制，由此加快了DNA復(fù)制的速率，為細(xì)胞分裂做好準(zhǔn)備。

5.某哺乳動(dòng)物體細(xì)胞中的DNA分子展開長(zhǎng)2m左右，預(yù)測(cè)復(fù)制完成至少需要8h,而實(shí)際

上只需約6h。據(jù)圖分析，最可能的原因是DNA復(fù)制是多個(gè)起點(diǎn)、雙向復(fù)制。

6.研究表明，在DNA分子加熱解鏈時(shí)，DNA分子中G+C的比例越高，解鏈需要的溫度越

高，原因是DNA分子中G+C的比例越高，氫鍵數(shù)越多，DNA分子結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。

7.將一個(gè)帶有某種噬菌體DNA分子的兩條鏈用32P進(jìn)行標(biāo)記，并使其侵染大腸桿菌，在不

含有32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時(shí)間。若得到的所有噬菌體雙鏈DNA分子都裝配成噬菌體（n

個(gè)）并釋放，則其中含有32P的噬菌體所占比例為2/n,原因是一個(gè)含32P標(biāo)記的噬菌體雙鏈

DNA分子經(jīng)半保留復(fù)制后，標(biāo)記的兩條單鏈分配到2個(gè)噬菌體的雙鏈DNA分子中，因此得

到的n個(gè)噬菌體中，只有2個(gè)帶標(biāo)記。

8.用一段由放射性同位素標(biāo)記的DNA片段可以確定