2024年高考生物一轮复习必修2第3章第2、3、4节DNA的结构、DNA的复制及基因通常是有遗传效应的DNA片段课件

这是一份2024年高考生物一轮复习必修2第3章第2、3、4节DNA的结构、DNA的复制及基因通常是有遗传效应的DNA片段课件，共60页。PPT课件主要包含了沃森和克里克，构建过程，衍射图谱，TCG，A＝TG＝C，反向平行，式盘旋成双螺旋结构，脱氧核糖，碱基对，着2个磷酸等内容，欢迎下载使用。
考点一 DNA 分子的结构及相关计算1.DNA 双螺旋结构模型构建者：________________。
3.DNA 的结构层次。
注：一个双链 DNA 分子具有 2 个游离的磷酸基团，而环状DNA 不存在。
4.DNA 的双螺旋结构内容。
(1)DNA 由两条脱氧核苷酸链组成，这两条链按__________方
(2)外侧：____________和______交替连接构成主链基本骨架。(3)内侧：两条链上碱基通过氢键连接成________。碱基互补配对遵循以下原则：A==T(两个氢键)、G≡C(三个氢键)。G≡C对越多，DNA 分子越稳定。此外，氢键的形成不需要酶，而断裂需要解旋酶或加热处理。
(1)DNA 初步水解产物是 4 种脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷
酸、脱氧核糖和 4 种含氮碱基。
(2)相邻的碱基在 DNA 分子的一条单链中通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接，在 DNA 的双链之间通过“氢键”相连接。
(3)除 DNA 末端的两个脱氧核糖外，其余每个脱氧核糖都连接
5.DNA 分子的结构解读。
(1)由图 1 可解读以下信息：
(2)图 2 是图 1 的简化形式，其中①是磷酸二酯键，②是氢键。解旋酶作用于②部位，限制性内切核酸酶和 DNA 连接酶作用于①
(3)DNA 分子的结构特性。①DNA 分子具有________：若一段 DNA 分子由 n 个碱基对组成，则共有 4n 种碱基排列顺序。②DNA 分子具有________：每个 DNA 分子都有其特定的碱基排列顺序，蕴藏着特定的遗传信息。
6.双链 DNA 分子中碱基的计算规律。(1)互补的两种碱基数量相等，即 A＝T，C＝G。(2)任意两个不互补的碱基数量之和占碱基总数的 50%，即嘌呤之和＝嘧啶之和＝总碱基数×50%，A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋
(3)在双链 DNA 分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个 DNA 分子中都相等。设在双链 DNA 分子中的一条链上 A1＋T1＝n%，因为 A1＝T2，A2＝T1，则在另一条链上 A2＋T2＝n%。所以在整个 DNA 分子中
A＋T＝A1＋A2＋T1＋T2＝
考点二 DNA 分子的复制及基因的概念1.DNA 分子的复制方式。
沃森和克里克提出遗传物质自我复制的假说：DNA 分子复制
方式为____________。
(2)DNA 半保留复制的实验证据①实验方法：假说—演绎法。②实验技术：___________________。
a.用含________的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，这时，大肠杆菌的 DNA 几乎都是________标记的。b.将大肠杆菌转移到含有____________的普通培养液中。c.在不同时刻收集大肠杆菌并提取 DNA。d.将提取的 DNA 进行离心，记录离心后试管中 DNA 的位置。
1/2 轻带、1/2 中带
⑤实验结果。a.亲代取出，提取 DNA→离心→___________。b.繁殖一代后取出，提取 DNA→离心→_____________。c.繁殖两代后取出，提取 DNA→离心→__________________。
2.DNA 分子的复制过程。(1)时间：________________。
(4)特点：边__________边复制，半保留复制。(5)准确复制的原因：①DNA 独特的________结构，为复制提供了精确的模板。②通过_________________，保证了复制能够准
(6)意义：将__________从亲代传给子代，保持了___________
___________。
3.与 DNA 复制相关的计算。
(1)将含有 15N 的 DNA 分子放在含有 14N 的培养基中连续复制n 次，则：
(2)DNA 分子复制过程中消耗的脱氧核苷酸数。①若亲代 DNA 分子含有某种脱氧核苷酸 m 个，经过 n 次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为 m·(2n－1)个。②第 n 次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为 m·2n-1 个。
4.基因与 DNA 的关系。
基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系
(1)对于 RNA 病毒来说，基因是有遗传效应的 RNA 片段。(2)基因可以是一段 DNA，但一段 DNA 不一定是基因。
【基础测评】1.易错诊断(1)细胞中 DNA 分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之
(2)DNA 复制时，双螺旋结构全部解旋后开始进行复制。(
(3)真核细胞基因中核糖核苷酸的排列顺序代表遗传信息。
(4)DNA 分子的多样性指的是碱基排列顺序千变万化。(
(5)DNA 分子复制过程中的解旋在细胞核中进行，复制在细胞
答案：(1)× (2)× (3)× (4)√
2.从某生物组织中提取 DNA 进行分析，其中鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的 46%，又知该 DNA 分子的一条链(H 链)所含的碱基中 28%是腺嘌呤，24%是胞嘧啶，则与 H 链相对应的另一
条链中，腺嘌呤、胞嘧啶分别占该链全部碱基数的(
B.24%、28%D.11%、14%
A.26%、22%C.14%、11%答案：A
3.如图为真核细胞 DNA 复制过程的模式图，据图分析，下列
A.由图示得知，DNA 复制的方式是半保留复制B.解旋酶能使双链 DNA 解开，且需要消耗 ATPC.从图中可以看出合成两条子链的方向都是 5′到 3′
D.DNA 聚合酶的作用位点为两条脱氧核苷酸链之间的氢键答案：D
4.下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正
A.在 DNA 结构中，与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸基团和一个碱基B.基因一般是具有遗传效应的 DNA 片段，一个 DNA 分子上可含有成百上千个基因C.一个基因含有许多个脱氧核苷酸，基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的D.染色体是 DNA 的主要载体，一条染色体上含有 1 个或 2 个DNA 分子答案：A
考向 1 DNA 分子的结构[典例 1](2021 年广东高考)DNA 双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中，为该模型构
①赫尔希和蔡斯证明 DNA 是遗传物质的实验②富兰克林等拍摄的 DNA 分子 X 射线衍射图谱③查哥夫发现的 DNA 中嘌呤含量与嘧啶含量相等④沃森和克里克提出的 DNA 半保留复制机制
解析：①赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染大肠杆菌的实验，证明了 DNA 是遗传物质，与构建 DNA 双螺旋结构模型无关，①错误；②沃森和克里克根据富兰克林等拍摄的 DNA 分子 X 射线衍射图谱，推算出 DNA 分子呈螺旋结构，②正确；③查哥夫发现的DNA 中嘌呤含量与嘧啶含量相等，沃森和克里克据此推出碱基的配对方式，③正确；④沃森和克里克提出的 DNA 半保留复制机制，是在 DNA 双螺旋结构模型之后提出的，④错误。
【考向集训】1.(2020 年浙江 7 月选考)某 DNA 片段的结构如图所示。下列
A.①表示胞嘧啶C.③表示葡萄糖
B.②表示腺嘌呤D.④表示氢键
解析：①与 A 配对，所以①为胸腺嘧啶，A 错误。②与 G 配对，所以②为胞嘧啶，B 错误。③表示脱氧核糖，C 错误。④表示氢键，D 正确。
2.(2022 年广东高考)λ噬菌体的线性双链 DNA 两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌后其 DNA 会自连环化(如
图)，该线性分子两端能够相连的主要原因是(
A.单链序列脱氧核苷酸数量相等B.分子骨架同为脱氧核糖与磷酸C.单链序列的碱基能够互补配对D.自连环化后两条单链方向相同
解析：单链序列脱氧核苷酸数量相等、分子骨架同为脱氧核糖与磷酸交替连接，不能决定该线性 DNA 分子两端能够相连，A、B 不符合题意。据图可知，单链序列的碱基能够互补配对，决定该线性 DNA 分子两端能够相连，C 符合题意。DNA 的两条链是反向的，因此自连环化后两条单链方向相反，D 不符合题意。
考向 2 DNA 结构的相关计算[典例 2](2021 年黑龙江哈尔滨三中调研)在一个 DNA 分子中，腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占全部碱基的 42%，若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的 24%，胸腺嘧啶占 30%，则在其互补链上，
胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占(A.12%和 34%C.34%和 12%
B.21%和 24%D.58%和 30%
解析：因为 A＋T 占全部碱基总数的 42%，所以 G＋C 占全部碱基总数的 58%；因为两种互补碱基之和在 DNA 分子中与在单链上的含量相等，所以在两条链中A＋T、G＋C均分别占42%、58%；设链 1 上 C1占 24%，则链 1上 G1占 34%，其互补链 2上 C2占 34%； 设链 1 上 T1占 30%，则链 1上 A1占 12%，其互补链 2上 T2占 12%， 故选 C。答案：C
三步解决 DNA 分子中有关碱基比例的计算
【考向集训】3.(2021 年北京高考)酵母菌的 DNA 中碱基 A 约占 32%，关于
酵母菌核酸的叙述错误的是(A.DNA 复制后 A 约占 32%B.DNA 中 C 约占 18%C.DNA 中(A＋G)/(T＋C)＝1D.RNA 中 U 约占 32%
解析：DNA 分子为半保留复制，复制时遵循 A—T、G—C 的配对原则，则 DNA 复制后的 A 约占 32%，A 正确。酵母菌的DNA中碱基A 约占 32%，则A＝T＝32%，G＝C＝(1－2×32%)/2＝18%，B 正确。DNA 遵循碱基互补配对原则，A＝T、G＝C，则(A＋G)/(T＋C)＝1，C 正确。由于 RNA 为单链结构，且 RNA 是以 DNA的一条单链为模板进行转录而来，故 RNA 中 U 不一定占 32%，D 错误。答案：D
4.下列有关双链 DNA 分子的叙述，正确的是(
A.若 DNA 分子一条链中的碱基 A 所占比例为 a，则另一条链
的碱基 C 所占比例为
B.如果一条链上(A＋T)∶(G＋C)＝n，则另一条链上该比值也为 nC.如果一条链上的 A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3，则另一条链上该比值为 3∶3∶2∶2D.由 50 个碱基对组成的 DNA 分子片段中至少含有氢键的数量为 150 个
解析：若 DNA 分子一条链中的碱基 A 所占比例为 a，据此无法计算出另一条链的碱基 C 所占比例，A 错误。若一条链上(A＋T)∶(G＋C)＝n，根据碱基互补配对原则，则另一条链上该比值也为 n，B 正确。如果一条链上的 A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3，则另一条链上该比值为 2∶2∶3∶3，C 错误。由 50 个碱基对组成的DNA 分子片段中至少含有氢键的数量为 50×2＝100(个)，最多含有氢键的数量为 50×3＝150(个)，D 错误。
考向 3 DNA 复制的过程及特点[典例 3](2021 年浙江 6 月选考)在 DNA复制时，5-溴尿嘧啶脱氧核苷(BrdU)可作为原料，与腺嘌呤配对，掺入新合成的子链。用 Giemsa 染料对复制后的染色体进行染色，DNA 分子的双链都含有 BrdU 的染色单体呈浅蓝色，只有一条链含有 BrdU 的染色单体呈深蓝色。现将植物根尖放在含有 BrdU 的培养液中培养，取根尖用 Giemsa 染料染色后，观察分生区细胞分裂中期染色体的着色
情况。下列推测错误的是(
A.第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体都呈深蓝色B.第二个细胞周期的每条染色体的两条染色单体着色都不同C.第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体均为
D.根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后，还能观察到深蓝
解析：根据分析，第一个细胞周期的每条染色体的染色单体都只有一条链含有 BrdU，故呈深蓝色，A 正确。第二个细胞周期的每条染色体复制之后，每条染色体上的两条染色单体均为一条
单体双链都含有 BrdU 呈浅蓝色，一条单体只有一条链含有 BrdU呈深蓝色，故着色都不同，B 正确。第二个细胞周期结束后，不同细胞中含有的带有双链都含有 BrdU 的染色体和只有一条链含有 BrdU 的染色体的数目是不确定的，故第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体比例不能确定，C 错误。 根尖分生区细胞可以持续进行有丝分裂，所以不管经过多少个细胞周期，依旧可以观察到一条链含有BrdU的染色单体，成深蓝色，D正确。
细胞分裂过程中的同位素标记问题(1)DNA 分子半保留复制图像及解读
(2)进行有丝分裂的细胞在细胞增殖过程中核 DNA 和染色体
细胞 DNA 复制一次细胞分裂一次，如图为连续分裂两次的过
程图(以一条染色体为例)。
由图可以看出，第一次有丝分裂形成的两个子细胞中所有核DNA 分子均由一条亲代 DNA 链和一条子链组成；第二次有丝分裂后最终形成的子细胞中含亲代 DNA 链的染色体条数是 0～ 2n
(3)进行减数分裂的细胞在分裂过程中核 DNA 和染色体的标
在进行减数分裂之前，DNA 复制一次，减数分裂过程中细胞连续分裂两次。如图是一次减数分裂的结果(以一对同源染色体为例)。
(以体细胞染色体数为 2n 为例)。
由图可以看出，减数分裂过程中细胞虽然连续分裂两次，但DNA 只复制一次，所以四个子细胞中所有核 DNA 分子均由一条亲代 DNA 链和一条利用原料合成的子链组成。
5.(2022 年海南高考 )科学家曾提出 DNA 复制方式的三种假说：全保留复制、半保留复制和分散复制(图 1)。对此假说，科学家以大肠杆菌为实验材料，进行了如图实验(图 2)：
下列有关叙述正确的是(
A.第一代细菌 DNA 离心后，试管中出现 1 条中带，说明 DNA复制方式一定是半保留复制B.第二代细菌 DNA 离心后，试管中出现 1 条中带和 1 条轻带，说明 DNA 复制方式一定是全保留复制C.结合第一代和第二代细菌 DNA 的离心结果，说明 DNA 复制方式一定是分散复制D.若 DNA 复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，细菌DNA 离心后试管中会出现 1 条中带和 1 条轻带
解析：第一代细菌 DNA 离心后，试管中出现 1 条中带，说明DNA 复制方式可能是半保留复制，也可能是分散复制，A 错误。第二代细菌 DNA 离心后，试管中出现 1 条中带和 1 条轻带，说明DNA 复制方式一定是半保留复制，B 错误。结合第一代和第二代细菌 DNA 的离心结果，说明 DNA 复制方式一定是半保留复制，C 错误。若 DNA 复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，细菌 DNA 离心后试管中会出现 1 条中带和 1 条轻带，D 正确。
6.下图为真核生物染色体上 DNA 分子复制过程示意图，有关
A.图中 DNA 分子复制是从多个起点同时开始的B.图中 DNA 分子复制是边解旋边双向复制的C.真核生物 DNA 分子复制过程需要解旋酶D.真核生物的这种复制方式提高了复制效率
解析：由图可看出，此段 DNA 分子有三个复制起点，但多个
复制起点并不是同时开始的。
考向 4 DNA 复制过程中的相关计算[典例 4](2021 年浙江 6 月选考)含有 100 个碱基对的—个 DNA分子片段，其中一条链的 A＋T 占 40%，它的互补链中 G 与 T 分别占 22%和 18%，如果连续复制 2 次，则需游离的胞嘧啶脱氧核
糖核苷酸数量为(A.240 个C.114 个
B.180 个D.90 个
解析：分析题意可知：该 DNA 片段含有 100 个碱基对，即每条链含有 100 个碱基，其中一条链(设为 1 链)的 A＋T 占 40%，即A1＋T1＝40 个，则 C1＋G1＝60 个；互补链(设为 2 链)中 G 与 T 分别占 22% 和 18% ，即 G2 ＝22 ，T2 ＝18 ，可知 C1 ＝22 ，则 G1 ＝60－22＝38＝C2，故该 DNA 片段中 C＝22＋38＝60。已知 DNA复制了 2 次，则 DNA 的个数为 22＝4，4 个 DNA 中共有胞嘧啶脱氧核苷酸的数量为 4×60＝240，原 DNA 片段中有 60 个胞嘧啶脱氧核糖核苷酸，则需要游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为240－60＝180，B 正确，A、C、D 错误。
【考向集训】7.(2022 年北京海淀区二模)将 DNA 双链都被 15N 标记的大肠杆菌放在以 14NH4Cl 为唯一氮源的培养基中培养，连续分裂 3 次。
下列相关叙述，不合理的是(
A.本实验利用 14N 和 15N 区分不同密度的 DNAB.DNA 的复制方式为半保留复制C.大肠杆菌的 DNA 复制遵循碱基互补配对原则D.分裂 3 次形成的子代 DNA 中有 1/8 不含 14N
解析：该实验运用了同位素标记法，利用14N 和15N 区分不同密度的 DNA，A正确。DNA的复制是半保留复制，即以亲代DNA分子的每条链为模板，合成相应的子链，子链与对应的母链形成新的 DNA 分子，这样一个 DNA 分子经复制形成两个子代 DNA分子，且每个子代 DNA 分子都含有一条母链，B 正确。DNA 复制遵循碱基互补配对原则，由于其复制是半保留复制，所以新合成的两条子链分别与母链通过碱基互补配对形成两个新的 DNA双链，C 正确。根据半保留复制方式，可推测复制三次形成的子代 DNA 分子中都含 14N，D 错误。
8.(2021 年甘肃部分重点校摸底)用 15N 标记含有 100 个碱基对的 DNA 分子，其中有胞嘧啶 60 个，该 DNA 分子在 14N 的培养基
中连续复制 4 次。下列有关判断正确的是(A.含有 14N 的 DNA 分子占 7/8B.含有 15N 的 DNA 分子占 1/16C.复制结果共产生 15 个 DNA 分子D.复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸 600 个