备考2024届高考生物一轮复习讲义第六章遗传的分子基础课时2DNA分子的结构复制及基因的本质考点2DNA的复制和基因的本质

这是一份备考2024届高考生物一轮复习讲义第六章遗传的分子基础课时2DNA分子的结构复制及基因的本质考点2DNA的复制和基因的本质，共6页。

1.假说—演绎法分析DNA半保留复制的实验证据
2.DNA的复制
3.图解法分析DNA复制的相关计算
（1）将一个双链均被15N标记的DNA分子放在只含有14N的培养基上培养，复制n次，则
子代DNA共2n个含 15N的DNA分子:[12] 2 个只含 15N的DNA分子:[13] 0 个含 14N的DNA分子:[14] 2n 个只含 14N的DNA分子:[15] 2n－2 个
脱氧核苷酸链共2n＋1条含 15N的脱氧核苷酸链:[16] 2 条含 14N的脱氧核苷酸链:[17] 2n+1－2 条
（2）DNA复制中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：
①经过n次复制需要消耗游离的该种脱氧核苷酸数为[18] m·（2n－1） 。
②第n次复制所需游离的该种脱氧核苷酸数为[19] m·2n－1 。
提醒在DNA复制的相关计算中，要注意碱基的数目单位是“对”还是“个”。另外，还要看清是“DNA分子数”还是“脱氧核苷酸链数”，“含”还是“只含”等关键词。
4.染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸之间的关系
提醒（1）对于RNA病毒来说，基因是有遗传效应的RNA片段。
（2）基因是一段DNA，但一段DNA不一定是基因。
基础自测
1.植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制。（ √ ）
2.解旋酶破坏碱基对间的氢键，DNA聚合酶催化形成磷酸二酯键。（ √ ）
3.DNA分子复制时，解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用。（× ）
4.DNA中氢键全部断裂后，以两条母链为模板各合成一条子链。（× ）
5.单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下相互连接合成新的子链。（× ）
提示 DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸加到已有的DNA片段的3'端。
6.DNA复制时，严格遵循A—U、C—G的碱基互补配对原则，并且新合成的DNA分子中两条链均是新合成的。（× ）
7.DNA分子上有基因，基因都在染色体上。（× ）
8.细胞中DNA的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和。（× ）
9.以DNA双螺旋结构模型为理论基础的是DNA半保留复制[2022重庆，T4改编]。（ √ ）
深度思考
1.DNA能够准确复制的原因是什么？
提示 DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
2.蛙的红细胞和哺乳动物成熟的红细胞，是否都能进行DNA的复制过程？
提示 否。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.影响DNA复制的外界条件可能有哪些？
提示 在DNA复制过程中，需要酶的催化和ATP供能，凡是影响酶活性的因素、影响细胞呼吸的因素，都会影响DNA的复制。
4.据图思考：生物细胞内所有的DNA聚合酶都只能催化DNA子链从5'→3'方向延伸，但是DNA的两条链是反向平行的，那么DNA的两条链是如何同时作为模板合成其互补链的？DNA复制还需要什么酶？
提示 DNA复制过程中，当以a链为模板时，DNA聚合酶可以沿5'→3'方向连续合成新的互补链（称为前导链）；以b链为模板时，DNA聚合酶也是沿5'→3'方向合成新链片段，但是与前导链的合成方向相反，最终合成的互补链（称为后随链）实际上是由许多沿5'→3'方向合成的DNA片段连接起来的。因此，还需要DNA连接酶将相邻冈崎片段连接起来。可见，DNA复制除DNA聚合酶外，还需要解旋酶、DNA连接酶等的参与。
5.DNA复制形成的两个子代DNA上对应片段中基因是否相同？两个子代DNA将于何时分开？
提示 在不产生错误的情况下，DNA复制产生的两个子代DNA分子应完全相同。两个子代DNA分子于有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂时，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。
研透高考 明确方向
命题点1 DNA复制的过程分析
1.[2021辽宁]下列有关细胞内的DNA及其复制过程的叙述，正确的是（A ）
A.子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3'端
B.子链的合成过程不需要引物参与
C.DNA每条链的5'端是羟基末端
D.DNA聚合酶的作用是打开DNA双链
解析 在DNA复制过程中，DNA聚合酶从引物的3'端延伸子链，即子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3'端，A正确；DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3'端延伸DNA链，因此，子链的合成过程需要引物参与，B错误；通常将DNA的羟基末端称为3'端，而磷酸基团末端称为5'端，C错误；细胞内的DNA进行复制时需解旋酶打开DNA双链，DNA聚合酶的作用是催化合成DNA子链，D错误。
2.[2023山东]将一个双链DNA分子的一端固定于载玻片上，置于含有荧光标记的脱氧核苷酸的体系中进行复制。甲、乙和丙分别为复制过程中3个时间点的图像，①和②表示新合成的单链，①的5'端指向解旋方向，丙为复制结束时的图像。该DNA复制过程中可观察到单链延伸暂停现象，但延伸进行时2条链延伸速率相等。已知复制过程中严格遵守碱基互补配对原则，下列说法错误的是（D ）
A.据图分析，①和②延伸时均存在暂停现象
B.甲时①中A、T之和与②中A、T之和可能相等
C.丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等
D.②延伸方向为5'端至3'端，其模板链3'端指向解旋方向
解析 由题中信息知，①和②表示新合成的单链，DNA复制过程中可观察到单链延伸暂停现象，且延伸进行时2条链延伸速率相等。据图分析，甲时②链比①链长，乙时①链比②链长，丙时两条链等长，说明①和②延伸时均存在暂停现象，A正确。甲时②链比①链长，两者等长的部分可发生碱基互补配对，等长的两条链中A、T之和相等。②链比①链多出来的单链区段，可能不含有A、T碱基，也可能含有A、T碱基，因此甲时①中A、T之和与②中A、T之和可能相等也可能不相等，B正确。丙时DNA复制结束，两条链等长，①链与②链可发生碱基互补配对，故丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等，C正确。DNA两条链反向平行，由于①的5'端指向解旋方向，则②的3'端指向解旋方向，进而推出②的模板链5'端指向解旋方向，D错误。
命题点2 DNA复制的相关计算
3.[2021海南]已知5－溴尿嘧啶（BU）可与碱基A或G配对。大肠杆菌DNA上某个碱基位点已由A—T转变为A—BU，要使该位点由A—BU转变为G—C，则该位点所在的DNA至少需要复制的次数是（B ）
A.1 B.2 C.3 D.4
解析 根据题意可知，BU既可以与碱基A配对，又可以和碱基G配对，又知大肠杆菌DNA上某个碱基位点已由A—T转变为A—BU，则该位点所在的DNA复制一次，该位点可能会变为G—BU，再复制一次，该位点可能会变为G—C，即该位点所在的DNA至少需要复制2次才能使该位点由A—BU转变为G—C，B正确。
命题变式
[条件改变型]已知5－溴尿嘧啶（BU）可与碱基A或G配对，酵母菌的某DNA中碱基A占32％。第一次复制后该DNA上某个碱基位点已由A—T转变为A—BU。下列相关叙述正确的是（D ）
A.突变前酵母菌DNA的两条链中，C＋G所占的比例均为68％
B.BU掺入DNA复制，可能使子代DNA分子结构的稳定性降低
C.A—BU转变为G—C的过程中，该位点复制至少需要2个胞嘧啶
D.复制n次后，DNA分子中嘌呤数与嘧啶数仍然相等
解析 DNA分子中，A＝T、G＝C，由题可知突变前酵母菌DNA碱基A占32％，故G＋C所占比例＝100％－32％×2＝36％，A错误；若BU掺入DNA复制，可能使DNA分子某位点上发生碱基对A—T到G—C的替换，G—C之间有3个氢键，因此DNA分子的稳定性可能会增强，B错误；A—BU第一次复制可能出现BU—G，第二次复制可能出现G—C，A—BU转变为G—C的过程中最少需要1个胞嘧啶，C错误；根据碱基互补配对原则可知，复制n次后，DNA分子中嘌呤数仍等于嘧啶数，D正确。
4.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5次。下列有关判断错误的是（C ）
A.含有15N的DNA分子有2个
B.只含有14N的DNA分子占15/16
C.复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸1280个
D.复制第四次时需胞嘧啶脱氧核苷酸480个
解析 DNA复制为半保留复制，不管复制几次，形成的子代DNA中都有2个DNA分子保留了亲代DNA的一条母链，故最终有2个子代DNA含15N，A正确；一个DNA分子复制5次会产生25（即32）个子代DNA，由于DNA分子是半保留复制，最终只有2个子代DNA各含1条15N链、1条14N链，其余30个DNA都只含14N，故只含有14N的DNA分子占30/32＝15/16，B正确；该DNA有200个碱基，其中C＝G＝60个，则A＝T＝40个，故复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸数＝（25－1）×40＝1240（个），C错误；复制第四次时需胞嘧啶脱氧核苷酸数＝24－1×60＝480（个），D正确。
命题点3 DNA复制方式的实验探究
5.[2022海南]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，进行了如下实验（图2）。下列有关叙述正确的是（D ）
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 由题意和题图可知，第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带，则可以排除全保留复制，但不能肯定是半保留复制或分散复制，第二代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带和1条轻带，则可以排除分散复制，同时肯定是半保留复制，A、B、C错误；若DNA复制方式为半保留复制，继续培养至第三代，得到的8个子代DNA分子离心后，试管中会出现1条中带和1条轻带，D正确。