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2023届高考生物二轮复习DNA的结构与DNA复制学案

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这是一份2023届高考生物二轮复习DNA的结构与DNA复制学案，共9页。

第二讲　DNA的结构与DNA复制

考纲导向·明目标

KAO GANG DAO XIANG MING MU BIAO

考纲要求

素养定位

1．DNA分子结构的主要特点(Ⅱ)。

2．基因的概念(Ⅱ)。

3．DNA分子的复制(Ⅱ)。

1．深入理解基因的本质，认识到DNA碱基序列的统一性和多样性，理解DNA中储存着丰富多样的遗传信息。理解DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础，也是生命延续的基础，从而进一步理解生命的本质。认识到DNA的双螺旋结构决定了DNA的稳定性，而稳定的结构适于储存遗传物质。理解DNA的双螺旋结构与其半保留复制方式也是相适应的。形成生命的信息观。(生命观念)

2．结合揭示DNA的结构和复制方式的科学史，理解科学家基于观察(或实验)提出假说、然后实验验证的过程。理解富兰克林拍摄的DNA衍射图谱、查哥夫对DNA碱基含量的测定，是沃森和克里克成功揭示DNA双螺旋结构的基础。掌握建构模型等科学方法。(科学思维)

3．“制作DNA双螺旋结构模型”“证明DNA半保留复制的实验”等科学探究活动，提高探究能力、动手能力与合作能力等。(科学探究)

4．通过离心等技术的了解，理解物理学和化学方法在生物学研究中的重要作用，进一步领悟多学科交叉的必要性。认同科学家的探索求真、交流合作等科学精神在科学研究中的重要性。(社会责任)

核心考点一　DNA分子的结构

核心知识·精解读

HE XIN ZHI SHI JING JIE DU

1．DNA分子的结构：(生命观念：结构与功能观)

(1)DNA分子双螺旋结构的形成：

(2)DNA的双螺旋结构内容。

DNA分子由__两条__脱氧核苷酸链组成，这两条链按__反向平行__方式盘旋成双螺旋结构。

①外侧：__脱氧核糖__和__磷酸__交替连接构成主链基本骨架。

②内侧：两条链上碱基通过__氢键__连接成__碱基对__。碱基互补配对遵循以下原则：A===T(两个氢键)、G≡C(三个氢键)。

(3)DNA的双螺旋结构中各组分之间的关系。

(4)利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子的结构。

2．DNA分子中的碱基数量的计算规律

(1)

考题解密

1．(2021·广东高考生物试题)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，为该模型构建提供主要依据的是(　B　)

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

A．①② B．②③

C．③④ D．①④

【解析】　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；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；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；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。

变式突破

变式一　掌握DNA分子的结构及特点

1．下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是(　C　)

A．DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构

B．DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基

C．DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对

D．DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连

【解析】　绝大多数DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构，A错误；DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖，且磷酸不与碱基直接相连，B错误；DNA分子中，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，因此两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对，C正确；DNA分子一条链上的相邻碱基通过—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—相连，D错误。

变式二　利用碱基互补配对原则掌握DNA分子结构的相关计算

2．(2022·太原联考)下列有关双链DNA分子的叙述，正确的是(　B　)

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)＝m，则另一条链上该比值也为m

C．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∶2

D．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；如果一条链上(A＋T)∶(G＋C)＝m，根据碱基互补配对原则，则另一条链上该比值也为m，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。

核心考点二　DNA分子的复制

核心知识·精解读

HE XIN ZHI SHI JING JIE DU

1．DNA分子复制方式的推测

(1)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__半保留复制__。

(2)实验证据。

①实验方法：__同位素示踪技术和离心技术__。

②实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。

③实验假设：__DNA以半保留的方式复制__。

④实验预期：离心后应出现3条DNA带。重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA；中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA；轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。

⑤实验过程

⑥过程分析

立即取出，提取DNA→离心→__全部重带__。繁殖一代后取出，提取DNA→离心→__全部中带__。繁殖两代后取出，提取DNA→离心→轻带、中带。

⑦实验结论：__DNA的复制是以半保留方式进行的__。

2．复制过程

(1)概念：以__亲代DNA__为模板合成__子代DNA__的过程。

(2)时间：细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。

(3)图解

(4)场所：真核生物在__细胞核__、__线粒体__和__叶绿体__；原核生物在__拟核__和细胞质。

(5)特点：__边解旋边复制__。

(6)方式：__半保留复制__。

(7)结果：形成__两个完全相同__的DNA分子。

(8)意义：DNA分子通过复制，将__遗传信息__从亲代传给了子代，从而保持了__遗传信息__的连续性。

(9)保障：__DNA分子独特的双螺旋结构__，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。

3．DNA分子的复制类型

(1)如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图：

①图中显示DNA分子复制是从多个起点开始的，但多起点并非同时进行；

②图中显示DNA分子复制是边解旋边双向复制的；

③真核生物的这种复制方式的意义在于提高了复制速率；

④一个细胞周期中每个起点一般只起始1次。

(2)原核生物DNA复制通常为单起点，双向复制。

考题解密

2．(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】　子链延伸时5′→3′合成，故游离的脱氧核苷酸添加到3′端，A正确；子链的合成过程需要引物参与，B错误；DNA每条链的5′端是磷酸基团末端，3′端是羟基末端，C错误；解旋酶的作用是打开DNA双链，D错误。

变式突破

变式一　探究DNA分子半保留复制的方式

3．某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl，a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是(　B　)

A．本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术

B．a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的

C．b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是15N—14N—DNA

D．实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制的

【解析】　本活动中有使用到14N和15N即采用了同位素示踪技术，3个离心管中的条带需经密度梯度离心，A正确；a管中只有重带，即15N－15N－DNA，表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的，B错误；b管中只有中带，即DNA都是15N－14N－DNA，C正确；c管中具有1/2中带为15N－14N－DNA，1/2轻带为14N－14N－DNA，综合a、b、c三支离心管实验结果可推测，a管中为亲代DNA：15N－15N－DNA，b管中为复制一代后的子代DNA：15N－14N－DNA，c管中为复制两代后的子代DNA：1/215N－14N－DNA、1/214N－14N－DNA，说明DNA分子的复制是半保留复制，D正确。

变式二　借助模式图分析DNA分子半保留复制的过程

4．(2022·常州模拟)如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是(　A　)

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分子复制过程中解旋酶作用于氢键

D．真核生物的这种复制方式提高了复制速率

【解析】　分析题图可知，图中的三个复制起点复制的DNA片段的长度不同，圈比较大的表示复制开始的时间较早，因此DNA分子复制的起始时间不同，故A错误；题图中DNA分子的复制过程是边解旋边双向复制的，故B正确；DNA分子的复制首先要在解旋酶的作用下使双链间的氢键断裂，故C正确；真核生物的DNA分子复制具有多个起点，这种复制方式加速了复制过程，提高了复制速率，故D正确。

变式三　掌握DNA分子复制过程中的相关计算

5．(2022·合肥一中模拟)如图为某DNA分子片段，假设该DNA分子中有碱基5 000对，A＋T占碱基总数的34%，若该DNA分子在含14N的培养基中连续复制2次，下列叙述正确的是(　B　)

A．复制时作用于③处的酶为DNA聚合酶

B．DNA分子复制2次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸9 900个

C．④处指的是腺嘌呤核糖核苷酸

D．子代中含15N的DNA分子占1/2

【解析】　复制时作用于③处的酶为解旋酶，A错误；由题意知，DNA分子中A＋T占碱基总数的34%，则C＋G占66%，DNA分子中G＝C＝5 000×2×66%÷2＝3 300(个)，该DNA分子复制2次增加了3个DNA分子，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸3 300×3＝9 900(个)，B正确；DNA分子的基本单位是脱氧核糖核苷酸，所以④处指的是腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，C错误；由题图可知，该DNA分子中的两条链一条含15N，一条含14N，若该DNA分子在含14N的培养基中连续复制2次，则形成的4个DNA分子中，只有一个含15N，即占1/4，D错误。