第26讲 DNA的结构、复制及基因的本质
复习目标 1.通过掌握DNA分子的结构和功能，理解生命的延续和发展； 2.通过掌握DNA分子中的碱基数量和DNA复制的计算规律，培养归纳与概括、逻辑分析和计算能力； 3.通过DNA复制方式的探究，培养实验设计及结果分析的能力。
@考点1 DNA的结构及相关计算
A基础知识重点疑难
1.DNA双螺旋结构模型的构建
2.DNA的结构
元素组成 C、H、O、N、P
小分子
单体 脱氧核苷酸(4种——含氮碱基不同)
平面结构
空间结构 两条长链按 反向平行 方式盘旋成双螺旋结构
提醒 (1)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。
(2)氢键的形成不需要酶，但断裂需解旋酶或加热处理；G—C碱基对比例越大，DNA热稳定性越高。
(3)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。
(4)不是所有的脱氧核糖都连接着两个磷酸基团，两条链各有一个5'端的脱氧核糖连接着一个磷酸基团。
(5)DNA分子的方向性由形成磷酸二酯键的磷酸基团和脱氧核糖上的羟基(—OH)决定，磷酸基团、羟基(—OH)分别连接在脱氧核糖的5‘－C和3’－C上，故DNA单链的磷酸基团端为5‘端，羟基(—OH)端为3’端。
3.DNA的结构特性
特性 必知要点
稳定性 DNA分子两条长链上的磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序和两条链之间碱基互补配对的方式是稳定不变的
多样性 DNA分子的多样性与其空间结构、碱基相互配对的方式无关，但碱基的排列顺序是千变万化的
特异性 每个特定的DNA分子都具有特定的 碱基 排列顺序，这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子的特异性
笔记：具有n个碱基对的DNA分子最多具有4n种碱基对排列顺序
B拆解真题情境推理
[判断正误]
1.(2024·浙江6月选考)磷酸与脱氧核糖交替连接构成了DNA的基本骨架。(√)
2.(2024·浙江6月选考)双链DNA中T占比越高，DNA热变性温度越高。(×)
3.(2022·广东卷)沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。(×)
4.(2022·浙江6月选考)某同学制作DNA双螺旋结构模型，在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基。(×)
5.(2022·浙江6月选考)制作DNA双螺旋结构模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连。(×)
6.(2021·辽宁卷)DNA每条链的5'端是羟基末端。(×)
7.(2023·河北卷)双螺旋DNA中互补配对的碱基所对应的核苷酸方向相反。(√)
8.(2022·河北卷)DNA分子的多样性、特异性及稳定性是DNA鉴定技术的基础。(√)
[情境推理]
1.(必修2 P51“探究·实践”)DNA只含有4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？ 。
提示：DNA虽然只含有4种脱氧核苷酸，但是碱基的排列顺序却是千变万化的。碱基排列顺序的千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息
2.(必修2 P51“探究·实践”拓展)在制作DNA双螺旋结构模型时，若有4种碱基塑料片共20个，其中4个C、6个G、3个A、7个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个，脱氧核糖塑料片40个，磷酸塑料片100个，代表氢键的连接物若干，脱氧核糖和碱基之间的连接物若干，则利用这些材料搭建出的DNA片段最多含有多少个碱基对？写出推理过程。 。
提示：4个。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3对，G—C有4对，脱氧核糖塑料片和磷酸塑料片都足够。设能搭建的DNA分子中含有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－1，两条链共需(2n－1)×2个，已知脱氧核糖和磷酸之间的连接物有14个，即n＝4，所以搭建出的DNA片段最多含有4个碱基对
C升华思维实战演练
DNA的结构及特点
1.(2024·浙江6月选考)下列关于双链DNA分子结构的叙述，正确的是( A )
A.磷酸与脱氧核糖交替连接构成了DNA的基本骨架
B.双链DNA中T占比越高，DNA热变性温度越高
C.两条链之间的氢键形成由DNA聚合酶催化
D.若一条链的G＋C占47％，则另一条链的A＋T也占47％
解析：DNA的外侧是由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架，内侧是碱基通过氢键连接形成的碱基对，A正确；双链DNA中G—C碱基对占比越高，DNA热变性温度越高，B错误；DNA聚合酶催化形成的是磷酸二酯键，C错误；互补的碱基在单链上所占的比例相等，若一条链的G＋C占47％，则另一条链的G＋C也占47％，A＋T占1－47％＝53％，D错误。
解题方法
DNA分子结构的“五、四、三、二、—”
五种元素:C、H、O、N、P
四种碱基:A、G、C、T,相应的有四种脱氧核苷酸
三种物质:磷酸、脱氧核糖、碱基
两条链:两条反向平行的脱氧核苷酸链
一种结构:规则的双螺旋结构
2.(2025·广东深圳调研)下图是制作DNA双螺旋结构模型的过程图，下列叙述错误的是( C )
A.图甲中②③交替连接构成DNA基本骨架
B.若一条链的下端是磷酸基团，则另一条链的上端也是磷酸基团
C.取两位同学制作的单链即可连接成DNA双链
D.丙到丁过程体现了DNA分子双螺旋的特点
解析：图甲中②磷酸和③脱氧核糖交替连接构成DNA基本骨架，A正确；由于DNA的两条链反向平行，若一条链的下端是磷酸基团，则另一条链的上端也是磷酸基团，B正确；DNA的两条链之间遵循碱基互补配对原则，因此取两位同学制作的单链不一定可连接成DNA双链，C错误；丙到丁过程体现了DNA分子双螺旋的特点，D正确。
溯源教材 找答案：DNA分子两条链间的碱基之间要遵循碱基互补配对原则，不是随机组合，故任意的两条DNA单链 不一定 能形成DNA双链，由以上可以推断C 错误 。
与DNA结构相关的计算
3.(2025·河南安阳期末)若生物体内DNA分子中(G＋C)/(A＋T)＝a，(A＋C)/(G＋T)＝b，则下列有关两个比值的叙述中不正确的是( D )
A.a值越大，双链DNA分子的稳定性越高
B.DNA分子一条单链及其互补链中，a值相同
C.经半保留复制得到的DNA分子，b值等于1
D.碱基序列不同的双链DNA分子，b值不同
解析：G与C之间通过三个氢键相连，A与T之间通过两个氢键相连，a值越大，(G＋C)所占比例越大，双链DNA分子的稳定性越高，A正确；DNA分子中互补碱基之和的比值即(G＋C)/(A＋T)＝a，则在每条单链中(G＋C)/(A＋T)＝a，B正确；DNA分子中非互补碱基之和的比值等于1，(A＋C)/(G＋T)＝b＝1，碱基序列不同的双链DNA分子，b值相同，C正确，D错误。
分步推理 找答案：DNA分子中， A 与T互补，C与 G 互补，故双链DNA分子中，(A＋C)/(G＋T)＝ 1 ，由以上可以推断C 正确 。
4.(2025·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( C )
A.12％和34％ B.21％和24％
C.34％和12％ 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％。
解题方法
1.DNA分子中碱基数量的计算规律
2.解答有关碱基计算题的“三步曲”
@考点2 DNA的复制及基因的概念
A基础知识重点疑难
1.DNA半保留复制的实验证据
实验者 美国生物学家 梅塞尔森 和 斯塔尔
材料 大肠杆菌
方法 同位素①标记技术和密度梯度离心法
原理 只含15N的双链DNA密度大，只含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
实验假设② DNA以半保留的方式复制
实验过程
实验结论 DNA的复制是以 半保留 的方式进行的
笔记：①同位素15N、18O不具有放射性 ②研究方法：假说—演绎法
2.DNA的复制
概念 以 亲代DNA 为模板合成子代DNA的过程
时间 有丝分裂前的 间期 和 减数分裂前 的间期(真核生物)
场所 主要是细胞核，线粒体和叶绿体中也存在(真核生物)
过程
特点 边解旋边复制、半保留复制
准确复 制的 原因 DNA具有独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板，通过碱基互补配对，保证了复制能准确进行
意义 DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，保持了遗传信息的连续性
笔记：原核生物DNA复制的场所在拟核、质粒，病毒DNA复制的场所在宿主细胞内
3.基因通常是有遗传效应的DNA片段
关系 内容(在DNA片段中)
基因与脱 氧核苷酸 脱氧核苷酸是基因的基本组成单位，基因中脱氧核苷酸的排列顺序称为 遗传信息
基因与 DNA 基因是有 遗传效应 的DNA片段，每个DNA分子上有很多个基因
基因与 染色体 基因在染色体上呈 线性 排列， 染色体 是基因的 主要载体
图示
笔记：有些病毒的遗传物质是RNA，对于这些病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段
4.图解法分析DNA复制的相关计算
(1)若将双链被15N标记的DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养，复制n(n≥1)次，其结果如下：
①DNA分子数分析
子代DNA共2n个
含15N的DNA分子：2个
只含15N的DNA分子：0个
含14N的DNA分子：2n个
只含14N的DNA分子：2n－2个
②脱氧核苷酸链分析
脱氧核苷酸链共2n＋1条
含15N的脱氧核苷酸链：2条
含14N的脱氧核苷酸链：2n＋1－2条
(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次复制需要消耗游离的该种脱氧核苷酸数为m·(2n－1)个。
②第n次复制需要消耗游离的该种脱氧核苷酸数为m·个。
笔记：据第n次复制可产生2n个DNA分子，得出第n次复制需新构子链2n条(每个子代DNA分子均有一条新生子链)，相当于2n/2＝2n－1个DNA分子
5.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和染色体的标记情况分析
有丝分裂过程中核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)。
由图可知，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和染色体的标记情况分析
在进行减数分裂之前，核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。
B拆解真题情境推理
[判断正误]
1.(2024·河北卷)DNA复制时，脱氧核苷酸通过氢键连接成子链。(×)
2.(2024·河北卷)DNA复制时，解旋酶使DNA双链由5‘端向3’端解旋。(×)
3.(2019·天津卷)用3H标记胸腺嘧啶后合成脱氧核苷酸，注入真核细胞，可用于研究DNA复制的场所。(√)
4.(2024·黑吉辽卷)甲基是DNA半保留复制的原料之一。(×)
5.(2021·辽宁卷)DNA聚合酶的作用是打开DNA双链。(×)
6.(2021·辽宁卷改编)DNA复制时，子链的合成过程不需要引物参与。(×)
7.(2021·辽宁卷改编)DNA复制时，子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3'端。(√)
8.(2023·河北卷)DNA在分裂间期边解旋边复制。(√)
[情境推理]
1.将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是 。
提示：一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个含有32P
2.(必修2 P55“图3－10”)在DNA复制过程中，两条子链延伸的方向相反的原因是 。
提示：DNA中两条母链是反向平行的
3.(必修2 P56“拓展应用2”)真核细胞中DNA复制的速率一般为50～100 bp/s，果蝇DNA的电镜照片中有一些泡状结构，叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分，果蝇DNA上形成多个复制泡，这说明了 。
提示：果蝇的DNA有多个复制起点，可同时从不同起点开始DNA复制，由此加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备
C升华思维实战演练
DNA复制过程及实验证据
1.(2025·河北张家口模拟)1953年，美国生物学家沃森和英国物理学家克里克共同构建的DNA双螺旋结构具有里程碑式的意义。下列相关叙述正确的是( C )
A.DNA分子的多样性与DNA空间结构和碱基排列顺序有关
B.DNA分子中一条链的嘌呤数一定等于另一条链的嘌呤数
C.DNA分子中任何一种碱基所占的比例是两条单链上该碱基所占比例的平均数
D.利用DNA分子杂交技术比较不同种生物DNA的差异，杂交环越多，说明差异越小，亲缘关系越近
溯源教材 找答案：DNA分子的多样性与DNA分子中脱氧核苷酸的 排列顺序 有关，与空间结构无关，由以上可以推断A 错误 。
2.(2025·河南焦作一模)复制叉是尚未解开螺旋的亲代双链DNA与新合成的两子代DNA的交界处，复制泡指两个邻近的复制叉之间形成的空间。真核细胞DNA复制时会形成多个复制泡。下列相关叙述错误的是( D )
A.DNA聚合酶和DNA连接酶都能催化磷酸二酯键的形成
B.DNA复制时有多个复制泡，说明DNA可以多起点复制
C.DNA合成时，两条子链的合成方向都是从子链的5‘端到3’端
D.若某DNA复制时形成了n个复制泡，则该DNA上应含有4n个复制叉
解析：DNA聚合酶和DNA连接酶都能催化磷酸二酯键的形成，其中DNA聚合酶可以连接单个的脱氧核苷酸，DNA连接酶可以连接脱氧核苷酸链的片段，A正确；一个DNA分子有多个复制泡，即有多个复制起点，可加快复制速率，B正确；子链的延伸方向是从5‘→3’端，且与模板链的关系是反向平行，C正确；一个复制泡有两个复制叉(复制泡的两端各一个)，则若某DNA复制时形成n个复制泡，则应有2n个复制叉，D错误。
解题方法
DNA分子复制的简记口诀
DNA复制的相关计算
3.(2025·黑龙江哈尔滨期中)某DNA分子中，共有碱基对m个，其中一条链中腺嘌呤占该链的20％，整个DNA分子中腺嘌呤占比25％。该DNA分子在第4次复制过程中，一个DNA分子的一条链中碱基A突变为碱基G，其他链的碱基未发生改变，下列叙述错误的是( B )
A.该DNA分子另一条链中，腺嘌呤占该链的30％
B.碱基突变之前，该DNA分子复制3次，共需要消耗游离的腺嘌呤4m个
C.突变后的DNA分子热稳定性增强
D.发生突变的DNA分子经过n次复制产生的子代DNA中，突变位点为G—C的DNA占1/2
解析：整个DNA分子中腺嘌呤A占比25％，则整个DNA中的胸腺嘧啶T占比是25％，则整个DNA中A和T占比是50％，由于整个DNA中A和T占比和单链中两者的占比相同，一条链中腺嘌呤占该链的20％，则该链中胸腺嘧啶T＝50％－20％＝30％，该DNA分子另一条链中，腺嘌呤与该链的胸腺嘧啶相等，比例是30％，A正确；该DNA分子中共有碱基对m个，即2m个碱基，DNA中腺嘌呤占25％，有腺嘌呤m/2个，碱基突变之前，该DNA片段复制3次，共需要消耗游离的腺嘌呤(23－1)×m/2＝7/2m＝3.5m个，B错误；DNA分子中A与T之间有2个氢键，G与C之间有3个氢键，一个DNA分子的一条链中碱基A突变为碱基G，突变后的DNA分子热稳定性增强，C正确；一个DNA分子的一条链中碱基A突变为碱基G，即出错后的DNA分子一条链发生了变化，另一条链并未发生变化，所以复制n次，变化的DNA和未改变的DNA各占一半，突变位点为G—C的DNA占1/2，D正确。
分步推理 找答案：DNA分子进行 半保留 复制，故突变的DNA分子n次复制产生的子代DNA分子中，变化的DNA和未改变的DNA各占 一半 ，由以上可以推断D 正确 。
4.(2025·湖北宜昌调研)将一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌(拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶)放在含有32P标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到如图Ⅰ、Ⅱ两种类型的DNA(虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链)。下列有关该实验的结果预测与分析，正确的是( D )
A.DNA第二次复制产生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ两种类型，比例为1∶3
B.DNA复制后分配到两个子细胞时，其上的基因遵循基因分离定律
C.复制n次需要胞嘧啶的数目是1/2(2n－1)(m－a)个
D.复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链为2n＋1－2条
解析：DNA复制为半保留复制，形成的子代DNA含有一条亲代链和一条新形成的子代链，所以DNA第二次复制产生的4个子代DNA分子中，2个为Ⅰ类型，2个为Ⅱ类型，比例为1∶1，A错误；大肠杆菌属于原核生物，不能进行减数分裂，细胞内的基因不遵循基因分离定律，B错误；拟核DNA中共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶，则A＝T＝a，G＝C＝1/2(m－2a)，复制n次需要胞嘧啶的数目是1/2(2n－1)(m－2a)，C错误；复制n次可以合成的DNA分子数为2n，共有2n＋1条链，只有两条母链不含放射性，所以形成的放射性脱氧核苷酸单链为2n＋1－2条，D正确。
分步推理 找答案：分离定律是真核生物进行 减数 分裂过程中发生的，大肠杆菌为 原核 生物， 不 遵循分离定律，由以上可以推断B 错误 。
5.(2025·河北沧州二模)某双链DNA片段中共有100对碱基，其中一条链上A所占比例为35％，整个DNA分子中G所占比例为20％。下列相关叙述正确的是( C )
A.该DNA分子其中一条链上的A所占比例与T所占比例一致
B.该DNA分子另一条链上A＋G的量在该链中所占比例为35％
C.若该DNA分子复制3次，则需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸280个
D.若该DNA发生碱基对缺失突变，则该DNA分子中嘌呤与嘧啶的比值下降
解析：整个双链DNA片段中，A＝T，G＝C，但DNA分子其中一条链上A所占比例与T所占比例不确定，A错误；该DNA片段有200个碱基，由于整个DNA片段中G所占比例为20％，则G＝C＝40，A＝T＝60，一条链上A＝35，则另一条链上A＝25，但每条单链上G与C数量未知，B错误；若该DNA片段复制3次，共有(23—1)＝7个DNA片段需要消耗原料，则所需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数为7×40＝280个，C正确；DNA中A＋G＝T＋C，即DNA片段中嘌呤数等于嘧啶数，二者比值是1，当DNA发生碱基对的缺失突变，缺失一个A，对应缺失一个T，即少一个嘌呤，对应会少一个嘧啶，该DNA分子中嘌呤与嘧啶的比值不变，D错误。
DNA复制与细胞分裂
6.(2024·浙江1月选考)大肠杆菌在含有3H－脱氧核苷培养液中培养，3H－脱氧核苷掺入到新合成的DNA链中，经特殊方法显色，可观察到双链都掺入3H－脱氧核苷的DNA区段显深色，仅单链掺入的显浅色，未掺入的不显色。掺入培养中，大肠杆菌拟核DNA第2次复制时，局部示意图如图。DNA双链区段①②③对应的显色情况可能是( B )
A.深色、浅色、浅色 B.浅色、深色、浅色
C.浅色、浅色、深色 D.深色、浅色、深色
解析：大肠杆菌在含有3H－脱氧核苷培养液中培养，DNA的复制方式为半保留复制，大肠杆菌拟核DNA第1次复制后产生的子代DNA的两条链一条被3H标记，另一条未被标记，大肠杆菌拟核DNA第2次复制时，以两条链中一条被3H标记，另一条未被标记的DNA分子为模板，结合题干显色情况，DNA双链区段①显浅色，②中两条链均含有3H，显深色，③中一条链含有3H一条链不含3H，显浅色，A、C、D错误，B正确。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共45张PPT)
第五单元 遗传的分子基础
第26讲 DNA的结构、复制及基因的本质
复习目标 1.通过掌握DNA分子的结构和功能，理解生命的延续和发展； 2.通过掌握 DNA分子中的碱基数量和DNA复制的计算规律，培养归纳与概括、逻辑分析和计算能 力； 3.通过DNA复制方式的探究，培养实验设计及结果分析的能力。
考点1 DNA的结构及相关计算
A基础知识重点疑难
1. DNA双螺旋结构模型的构建
2. DNA的结构
元素组成 C、H、O、N、P
小分子
单体 脱氧核苷酸(4种——含氮碱基不同)
元素组成 C、H、O、N、P
平面结构
空间结构
两条长链按 反向平行 方式盘旋成双螺旋结构
反向平行
提醒 (1)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。
(2)氢键的形成不需要酶，但断裂需解旋酶或加热处理；G—C碱基对比例越大，DNA 热稳定性越高。
(3)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。
(4)不是所有的脱氧核糖都连接着两个磷酸基团，两条链各有一个5'端的脱氧核糖连接 着一个磷酸基团。
(5)DNA分子的方向性由形成磷酸二酯键的磷酸基团和脱氧核糖上的羟基(—OH)决定， 磷酸基团、羟基(—OH)分别连接在脱氧核糖的5‘－C和3’－C上，故DNA单链的磷 酸基团端为5‘端，羟基(—OH)端为3’端。
3. DNA的结构特性
特性 必知要点
稳定性 DNA分子两条长链上的磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序和两条链之间碱 基互补配对的方式是稳定不变的
多样性 DNA分子的多样性与其空间结构、碱基相互配对的方式无关，但碱基的 排列顺序是千变万化的
特异性 每个特定的DNA分子都具有特定的 碱基 排列顺序，这种特定的碱基 排列顺序就构成了DNA分子的特异性
笔记：具有n个碱基对的DNA分子最多具有4n种碱基对排列顺序
碱基
√
×
×
×
×
×
√
√
[情境推理]
1. (必修2 P51“探究·实践”)DNA只含有4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的 遗传信息？ 。
提示：DNA虽然只含有4种脱氧核苷酸，但是碱基的排列顺序却是千变万化的。碱基 排列顺序的千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息
2. (必修2 P51“探究·实践”拓展)在制作DNA双螺旋结构模型时，若有4种碱基塑料片 共20个，其中4个C、6个G、3个A、7个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个，脱氧 核糖塑料片40个，磷酸塑料片100个，代表氢键的连接物若干，脱氧核糖和碱基之间的 连接物若干，则利用这些材料搭建出的DNA片段最多含有多少个碱基对？写出推理过 程。 。
提示：4个。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3对，G—C有4对，脱氧核糖塑料片和磷酸塑料片都足够。设能搭建的 DNA分子中含有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 －1，两条链共需(2n－1)×2个，已知脱氧核糖和磷酸之间的连接物有14个，即n＝ 4，所以搭建出的DNA片段最多含有4个碱基对
A. 磷酸与脱氧核糖交替连接构成了DNA的基本骨架
B. 双链DNA中T占比越高，DNA热变性温度越高
C. 两条链之间的氢键形成由DNA聚合酶催化
D. 若一条链的G＋C占47％，则另一条链的A＋T也占47％
解析：DNA的外侧是由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架，内侧是碱基通过氢 键连接形成的碱基对，A正确；双链DNA中G—C碱基对占比越高，DNA热变性温度越 高，B错误；DNA聚合酶催化形成的是磷酸二酯键，C错误；互补的碱基在单链上所占 的比例相等，若一条链的G＋C占47％，则另一条链的G＋C也占47％，A＋T占1－47 ％＝53％，D错误。
A
解题方法
DNA分子结构的“五、四、三、二、—”
五种元素:C、H、O、N、P
四种碱基:A、G、C、T,相应的有四种脱氧核苷酸
三种物质:磷酸、脱氧核糖、碱基
两条链:两条反向平行的脱氧核苷酸链
一种结构:规则的双螺旋结构
A. 图甲中②③交替连接构成DNA基本骨架
B. 若一条链的下端是磷酸基团，则另一条链的上端也是磷酸基团
C. 取两位同学制作的单链即可连接成DNA双链
D. 丙到丁过程体现了DNA分子双螺旋的特点
C
解析：图甲中②磷酸和③脱氧核糖交替连接构成DNA基本骨架，A正确；由于DNA的 两条链反向平行，若一条链的下端是磷酸基团，则另一条链的上端也是磷酸基团，B 正确；DNA的两条链之间遵循碱基互补配对原则，因此取两位同学制作的单链不一定 可连接成DNA双链，C错误；丙到丁过程体现了DNA分子双螺旋的特点，D正确。
不一定
错
误
A. a值越大，双链DNA分子的稳定性越高
B. DNA分子一条单链及其互补链中，a值相同
C. 经半保留复制得到的DNA分子，b值等于1
D. 碱基序列不同的双链DNA分子，b值不同
D
解析：G与C之间通过三个氢键相连，A与T之间通过两个氢键相连，a值越大，(G＋ C)所占比例越大，双链DNA分子的稳定性越高，A正确；DNA分子中互补碱基之和的 比值即(G＋C)/(A＋T)＝a，则在每条单链中(G＋C)/(A＋T)＝a，B正确；DNA分子中 非互补碱基之和的比值等于1，(A＋C)/(G＋T)＝b＝1，碱基序列不同的双链DNA分 子，b值相同，C正确，D错误。
A
G
1
正确
A. 12％和34％ B. 21％和24％
C. 34％和12％ 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％。
C
解题方法
1. DNA分子中碱基数量的计算规律
2. 解答有关碱基计算题的“三步曲”
考点2 DNA的复制及基因的概念
A基础知识重点疑难
1. DNA半保留复制的实验证据
实验者 美国生物学家 梅塞尔森 和 斯塔尔
材料 大肠杆菌
方法 同位素①标记技术和密度梯度离心法
原理 只含15N的双链DNA密度大，只含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
实验假设② DNA以半保留的方式复制
梅塞尔森
斯塔尔
实验过程
实验结论 DNA的复制是以 半保留 的方式进行的
半保留
笔记：①同位素15N、18O不具有放射性 ②研究方法：假说—演绎法
2. DNA的复制
概念 以 亲代DNA 为模板合成子代DNA的过程
时间 有丝分裂前的 间期 和 减数分裂前 的间期(真核生物)
场所 主要是细胞核，线粒体和叶绿体中也存在(真核生物)
过程
亲代DNA
间期
减数分裂前
特点 边解旋边复制、半保留复制
准确复
制的
原因 DNA具有独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板，通过碱基互补配 对，保证了复制能准确进行
意义 DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，保持了遗传信 息的连续性
笔记：原核生物DNA复制的场所在拟核、质粒，病毒DNA复制的场所在宿主细胞内
3. 基因通常是有遗传效应的DNA片段
关系 内容(在DNA片段中)
基因与脱
氧核苷酸 脱氧核苷酸是基因的基本组成单位，基因中脱氧核苷酸的排列顺序称 为 遗传信息
基因与
DNA 基因是有 遗传效应 的DNA片段，每个DNA分子上有很多个基因
基因与
染色体 基因在染色体上呈 线性 排列， 染色体 是基因的 主要载体
遗传信息
遗传效应
线性
染色体
主要载体
图示
笔记：有些病毒的遗传物质是RNA，对于这些病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA 片段
4. 图解法分析DNA复制的相关计算
(1)若将双链被15N标记的DNA分子(亲代)转移到含14N的培养液中培养，复制n(n≥1) 次，其结果如下：
①DNA分子数分析
子代DNA共2n个
含15N的DNA分子：2个
只含15N的DNA分子：0个
含14N的DNA分子：2n个
只含14N的DNA分子：2n－2个
②脱氧核苷酸链分析
脱氧核苷酸链共2n＋1条
含15N的脱氧核苷酸链：2条
含14N的脱氧核苷酸链：2n＋1－2条
5. 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和染色体的标记情况分析
有丝分裂过程中核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)。
由图可知，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和染色体的标记情况分析
在进行减数分裂之前，核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。
×
×
√
×
×
×
√
√
[情境推理]
1. 将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不 含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体 (n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是 。
提示：一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能 分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个含有32P
2. (必修2 P55“图3－10”)在DNA复制过程中，两条子链延伸的方向相反的原因 是 。
提示：DNA中两条母链是反向平行的
3. (必修2 P56“拓展应用2”)真核细胞中DNA复制的速率一般为50～100 bp/s，果蝇 DNA的电镜照片中有一些泡状结构，叫作DNA复制泡，是DNA上正在复制的部分，果 蝇DNA上形成多个复制泡，这说明了 。
提示：果蝇的DNA有多个复制起点，可同时从不同起点开始DNA复制，由此加快DNA 复制的速率，为细胞分裂做好物质准备
A. DNA分子的多样性与DNA空间结构和碱基排列顺序有关
B. DNA分子中一条链的嘌呤数一定等于另一条链的嘌呤数
C. DNA分子中任何一种碱基所占的比例是两条单链上该碱基所占比例的平均数
D. 利用DNA分子杂交技术比较不同种生物DNA的差异，杂交环越多，说明差异越 小，亲缘关系越近
C
排列顺序
错误
A. DNA聚合酶和DNA连接酶都能催化磷酸二酯键的形成
B. DNA复制时有多个复制泡，说明DNA可以多起点复制
C. DNA合成时，两条子链的合成方向都是从子链的5‘端到3’端
D. 若某DNA复制时形成了n个复制泡，则该DNA上应含有4n个复制叉
D
解析：DNA聚合酶和DNA连接酶都能催化磷酸二酯键的形成，其中DNA聚合酶可以连 接单个的脱氧核苷酸，DNA连接酶可以连接脱氧核苷酸链的片段，A正确；一个DNA 分子有多个复制泡，即有多个复制起点，可加快复制速率，B正确；子链的延伸方向 是从5‘→3’端，且与模板链的关系是反向平行，C正确；一个复制泡有两个复制叉 (复制泡的两端各一个)，则若某DNA复制时形成n个复制泡，则应有2n个复制叉，D 错误。
解题方法
DNA分子复制的简记口诀
A. 该DNA分子另一条链中，腺嘌呤占该链的30％
B. 碱基突变之前，该DNA分子复制3次，共需要消耗游离的腺嘌呤4m个
C. 突变后的DNA分子热稳定性增强
D. 发生突变的DNA分子经过n次复制产生的子代DNA中，突变位点为G—C的DNA占 1/2
B
解析：整个DNA分子中腺嘌呤A占比25％，则整个DNA中的胸腺嘧啶T占比是25％， 则整个DNA中A和T占比是50％，由于整个DNA中A和T占比和单链中两者的占比相 同，一条链中腺嘌呤占该链的20％，则该链中胸腺嘧啶T＝50％－20％＝30％，该 DNA分子另一条链中，腺嘌呤与该链的胸腺嘧啶相等，比例是30％，A正确；该DNA 分子中共有碱基对m个，即2m个碱基，DNA中腺嘌呤占25％，有腺嘌呤m/2个，碱 基突变之前，该DNA片段复制3次，共需要消耗游离的腺嘌呤(23－1)×m/2＝7/2m＝ 3.5m个，B错误；DNA分子中A与T之间有2个氢键，G与C之间有3个氢键，一个DNA 分子的一条链中碱基A突变为碱基G，突变后的DNA分子热稳定性增强，C正确；一个 DNA分子的一条链中碱基A突变为碱基G，即出错后的DNA分子一条链发生了变化， 另一条链并未发生变化，所以复制n次，变化的DNA和未改变的DNA各占一半，突变 位点为G—C的DNA占1/2，D正确。
半保留
一半
正
确
A. DNA第二次复制产生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ两种类型，比例为1∶3
B. DNA复制后分配到两个子细胞时，其上的基因遵循基因分离定律
C. 复制n次需要胞嘧啶的数目是1/2(2n－1)(m－a)个
D. 复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链为2n＋1－2条
D
解析：DNA复制为半保留复制，形成的子代DNA含有一条亲代链和一条新形成的子代 链，所以DNA第二次复制产生的4个子代DNA分子中，2个为Ⅰ类型，2个为Ⅱ类型，比 例为1∶1，A错误；大肠杆菌属于原核生物，不能进行减数分裂，细胞内的基因不遵 循基因分离定律，B错误；拟核DNA中共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶，则A＝ T＝a，G＝C＝1/2(m－2a)，复制n次需要胞嘧啶的数目是1/2(2n－1)(m－2a)，C错 误；复制n次可以合成的DNA分子数为2n，共有2n＋1条链，只有两条母链不含放射 性，所以形成的放射性脱氧核苷酸单链为2n＋1－2条，D正确。
减数
原核
不
错误
A. 该DNA分子其中一条链上的A所占比例与T所占比例一致
B. 该DNA分子另一条链上A＋G的量在该链中所占比例为35％
C. 若该DNA分子复制3次，则需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸280个
D. 若该DNA发生碱基对缺失突变，则该DNA分子中嘌呤与嘧啶的比值下降
C
解析：整个双链DNA片段中，A＝T，G＝C，但DNA分子其中一条链上A所占比例与T 所占比例不确定，A错误；该DNA片段有200个碱基，由于整个DNA片段中G所占比例 为20％，则G＝C＝40，A＝T＝60，一条链上A＝35，则另一条链上A＝25，但每条单 链上G与C数量未知，B错误；若该DNA片段复制3次，共有(23—1)＝7个DNA片段需要 消耗原料，则所需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数为7×40＝280个，C正确；DNA中A＋G ＝T＋C，即DNA片段中嘌呤数等于嘧啶数，二者比值是1，当DNA发生碱基对的缺失 突变，缺失一个A，对应缺失一个T，即少一个嘌呤，对应会少一个嘧啶，该DNA分子 中嘌呤与嘧啶的比值不变，D错误。
A. 深色、浅色、浅色 B. 浅色、深色、浅色
C. 浅色、浅色、深色 D. 深色、浅色、深色
B
解析：大肠杆菌在含有3H－脱氧核苷培养液中培养，DNA的复制方式为半保留复制， 大肠杆菌拟核DNA第1次复制后产生的子代DNA的两条链一条被3H标记，另一条未被 标记，大肠杆菌拟核DNA第2次复制时，以两条链中一条被3H标记，另一条未被标记 的DNA分子为模板，结合题干显色情况，DNA双链区段①显浅色，②中两条链均含有 3H，显深色，③中一条链含有3H一条链不含3H，显浅色，A、C、D错误，B正确。
