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58页。PPT课件主要包含了沃森和克里克，反向平行，脱氧核糖，碱基对，多样性，特异性，稳定性，半保留复制，同位素标记技术，NH4Cl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___________
方式盘旋成双螺旋结构。
(2)外侧：____________和___________交替连接构成主链基本
(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。
考点二 DNA 分子的复制及基因的概念1.DNA 分子的复制方式。(1)方式推测。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
(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)若将处于 G1 期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含 3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，培养至第二次分裂中期，每条染色
体均只有一个 DNA 分子的两条脱氧核苷酸链含 3H。(　　)
(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)√ 　(5)×
2.如图为一个 DNA 分子片段，下列有关叙述正确的是(
A.DNA 分子中的每个五碳糖都同时连接 2 个磷酸基团
B.图中有 4 种核苷酸，烟草花叶病毒的核酸中只含其中 3 种
C.DNA 发生初步水解的过程中，发生断裂的键是②④D.DNA 分子中的氮元素，分布在其基本骨架上答案：C
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.双微体(DMs)是染色体外成对出现的无着丝粒的环状 DNA分子，存在于各种类型的癌细胞中，大小不一，可自主复制，经
常携带癌基因和耐药基因扩增。下列叙述错误的是(A.DMs 上含有遗传效应片段B.成对存在的 DMs 参与构成同源染色体C.DMs 中每个脱氧核糖均连接两个磷酸基团D.肿瘤恶性程度可能与癌细胞中 DMs 含量有关答案：B
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.(2023 年 广东河源期末 ) 已 知某个完整 DNA 分 子中共 有6×106 个碱基对，其中 A 占全部碱基的 30%，图为该 DNA 分子
的结构模式图(部分片段)。下列说法正确的是(
A.该 DNA 分子中磷酸基团总数与四种碱基的总和相等
　　B.④⑤⑥组成的脱氧核糖核苷酸是 DNA 分子的基本单位之一　　C.碱基①和碱基②之间通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”相连接　　D.该 DNA 分子在第三次复制时需要消耗胞嘧啶的数量为
解析：DNA 分子的基本单位是脱氧核苷酸，而一分子脱氧核苷酸由一分子脱氧核糖、一分子磷酸和一分子含氮碱基组成，所以DNA 中磷酸基团总数与四种碱基的总和是相等的，A 正确。由图可知，④⑤⑦组成一个脱氧核糖核苷酸，⑥则是相邻脱氧核糖核苷酸的磷酸基团，B错误。由图可以看出，碱基①和碱基②之间通过“-脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖-”相连接，C 错误。该 DNA 分子在第三次复制时，DNA 只复制了一次，由 4 个 DNA 变为 8 个 DNA，相当于需要合成 4 个新的 DNA，而每个 DNA 中(A＋C)占全部碱基的 50%，而 A 占全部碱基的 30%，所以胞嘧啶(C)占全部碱基的 20%，故需要消耗胞嘧啶的数量为 6×106×2×20%×4＝9.6×106，D 错误。
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](2023 年四川德阳模拟)某双链 DNA 分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的比例为 a，其中一条链上鸟嘌呤占该链全部碱基的比例为 b，则互补链中鸟嘌呤占整个 DNA 分子碱基的
A.(a－b)/2C.(a－b)/(1－a)
B.a－bD.(b－a)/2
解析：该双链 DNA 分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的比例为 a，而双链 DNA 分子中鸟嘌呤与胞嘧啶相等，所以双链中鸟嘌呤 G 占 a/2；又因为一条链上鸟嘌呤占该链全部碱基的比例为 b，则占双链的比例是 b/2，所以其互补链中鸟嘌呤占整个 DNA分子碱基的比例为 a/2－b/2＝(a－b)/2。
三步解决 DNA 分子中有关碱基比例的计算
【考向集训】3.(2023 年河北一模)在搭建 DNA 分子结构模型的实验中，若4 种碱基塑料片共 30 个，其中 6 个 C，10 个 G，6 个 A，8 个 T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物 18 个，脱氧核糖塑料片、磷酸塑料片、代表氢键的连接物、脱氧核糖和碱基之间的连接物等材料均
A.能搭建出 30 个脱氧核苷酸B.所搭建的 DNA 分子最长为 5 个碱基对C.能搭建出 415 种不同的 DNA 分子模型D.能搭建出一个 12 个碱基对的 DNA 分子片段
解析：在双链 DNA 中，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，即 A＝T、G＝C，则 A＝T 有 6 对，G＝C 有 6 对。设能搭建的 DNA 分子含有 n 个碱基对，则每条链需要脱氧核糖和磷酸之间的连接物的数目为 2n－1，共需(2n－1)×2 个，已知脱氧核糖和磷酸之间的连接物有 18 个，则 n＝5，所以只能搭建出一个 5 个碱基对的 DNA 分子片段，只能搭建出一个 10 个脱氧核苷酸的 DNA分子片段，最多能搭建出 45 种不同的 DNA 分子模型。
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(以体细胞染色体数为 2n 为例)。
(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)。
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。
【考向集训】4.(2023 年山东高考)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
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：由于延伸进行时 2 条链延伸速率相等，对比甲和乙可知，②链延伸存在暂停现象，再对比乙和丙可知，①链延伸也存在暂停现象，A 正确。甲时①链和②链不等长，①中 A、T 之和与②中 A、T 之和可能相等，B 正确。丙时①链和②链等长，根据碱基互补配对原则，①中 A、T 之和与②中 A、T 之和一定相等，C正确。①的 5′端指向解旋方向，则②链的 3′端指向解旋方向，其模板链 5′端指向解旋方向，D 错误。
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】5.(2023 年重庆三模)科学家将大肠杆菌置于含15N的培养液中培养若干代，使其 DNA 双链均被15N标记，再转至含14N的培养
液中培养，每 30 min 繁殖一代，下列有关叙述错误的是(　　)
A.若 DNA 是全保留复制，90 min 后含 15N 标记的 DNA 占 1/8B.若 DNA 是半保留复制，90 min 后含 15N 标记的 DNA 占 1/4C.大肠杆菌的 DNA 复制过程需要 DNA 聚合酶、脱氧核苷酸等物质参与D.大肠杆菌的拟核 DNA 中有两个游离的磷酸基团，且嘌呤数等于嘧啶数