必修2第五单元第26讲DNA的结构、复制和基因的本质课件--《高考快车道》2026版高三一轮总复习生物学（不定项）

(共124张PPT)
必修2　遗传与进化
第五单元　遗传的分子基础
第26讲　DNA的结构、复制和基因的本质
　 　1．概述DNA分子是由4种脱氧核苷酸构成的，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息。　2．概述DNA分子通过半保留方式进行复制。
一、DNA的结构
1．DNA双螺旋结构模型的构建
(1)构建者：____和______。
考点1　DNA分子的结构和基因的本质
沃森
克里克
(2)构建过程
衍射图谱
A
T
G
C
螺旋
C
A＝T，G＝C
T
2．DNA双螺旋结构
(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，构成主链基本骨架。
(3)内侧：两条链上的碱基通过氢键连接成______，并且碱基配对具有一定的规律：A==T(两个氢键)、G≡C(三个氢键)。
反向平行
脱氧核糖
磷酸
碱基对
1．(人教版必修2 P50图3-8)DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作________，另一端有一个羟基(—OH)，称作________，两条单链走向________，一条单链是从5′端到3′端的，另一条单链是从3′端到5′端的。
提示：5′端　3′端　相反
2．(人教版必修2 P52科学·技术·社会)应用DNA指纹技术时，首先需要用____________________酶将待检测的样品DNA切成片段，然后用________的方法将这些片段按大小分开，再经一系列步骤形成DNA指纹图。
提示：合适的(或限制)　电泳
二、基因通常是有遗传效应的DNA片段
1．说明基因与DNA关系的实例
许多
部分
DNA
独立性
性状
遗传效应
有遗传效应的DNA
2．DNA片段中的遗传信息
(1)遗传信息：蕴藏在4种碱基的________之中。
(2)特点
①多样性：碱基________的千变万化。
②特异性：每一个DNA分子的碱基有特定的________。
(3)意义
DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的________。
排列顺序
排列顺序
排列顺序
物质基础
3．基因
基因通常是有遗传效应的__________。有些病毒的遗传物质是RNA，对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的______片段。
DNA片段
RNA
1．DNA结构的高考热点
(1)
[深化拓展]
(2)
(3)
(4)
2．真核细胞和原核细胞基因的结构
1．沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法。 (　　)
2．沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。 (　　)
提示：沃森和克里克主要以DNA衍射图谱为依据，推算出DNA呈螺旋结构，根据查哥夫的实验结果构建了DNA双螺旋结构模型。
√
×
3．磷酸与核糖交替连接排列在外侧构成了DNA的基本骨架。 (　　)
提示：磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧构成了DNA的基本骨架。
4．DNA中一条链的嘌呤数一定等于另一条链的嘌呤数。 (　　)
提示：DNA双链中嘌呤和嘧啶互补配对，DNA中一条链的嘌呤数一定等于另一条链中的嘧啶数。
×
×
5．DNA分子的多样性和特异性主要与它的空间结构密切相关。 (　　)
提示：DNA的空间结构都是双螺旋结构，与多样性和特异性无关。
6．DNA分子中G和C所占的比例越大，其稳定性越低。 (　　)
提示：G和C之间有三个氢键，A和T之间有两个氢键，因此，DNA分子中G和C所占的比例越大，稳定性越高。
×
×
7．基因研究最新发现表明，人与小鼠的基因约80%相同，则人与小鼠DNA碱基序列相同的比例也是80%。 (　　)
提示：基因通常是有遗传效应的DNA片段，DNA中还有大量的非基因序列，故无法确定DNA碱基序列相同的比例是多少。
×
1．某DNA片段的结构如图所示。
β链的碱基序列为5′-_______-3′。
提示：CGT
2．我国考古学家利用现代人的DNA序列设计并合成了一种类似磁铁的“引子”，成功将极其微量的古人类DNA从提取自土壤沉积物中的多种生物的DNA中识别并分离出来，用于研究人类起源及进化，思考回答下列相关问题：
(1)“引子”的彻底水解产物有____________________________，确定的依据是_____________________。
(2)设计“引子”的DNA序列信息仅来自核DNA吗？_____________
___________________________________________________________。
(3)设计“引子”前需要知道古人类的DNA序列吗？判断的依据是什么？_______________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
提示：(1)磷酸、脱氧核糖和四种含氮碱基，共6种产物　“引子”是一段DNA序列
(2)不是。由于线粒体中也含有DNA，因此设计“引子”的DNA序列信息还可以来自线粒体DNA
(3)不需要。根据题干信息“利用现代人的DNA序列设计并合成了一种类似磁铁的‘引子’”，说明设计“引子”前不需要知道古人类的DNA序列
1．(链接人教版必修2 P50图3-8)如图是DNA分子结构的部分示意图，下列说法不正确的是(　　)
DNA分子的结构特点及相关计算
A．图中1表示磷酸基团，2表示脱氧核糖
B．图中3与4是通过氢键连接起来的
C．DNA复制时，DNA聚合酶可催化两个游离的脱氧核苷酸连接起来
D．脱氧核苷酸中，磷酸基团和碱基分别连在脱氧核糖的5′-C和1′-C上
√
C　[图中1表示磷酸基团，2表示脱氧核糖，A正确。图中3与4表示含氮碱基，两者是通过氢键连接起来的，B正确。DNA复制时，DNA聚合酶可以催化游离的脱氧核苷酸连接到DNA子链上，而不是催化两个游离的脱氧核苷酸连接起来，C错误。脱氧核苷酸中，磷酸基团连在脱氧核糖的5′-C上，碱基连在脱氧核糖的1′-C上，D正确。]
2．(链接人教版必修2 P52概念检测T3变式)假如某DNA片段中碱基A的数目为x，其比例为y，下列推断正确的是(　　)
A．碱基总数为
B．碱基C的数目为
C．嘌呤数与嘧啶数之比为
D．碱基G的比例为
√
A　[根据题意可知，A＝x，所占比例为y，则碱基总数为，A正确；碱基总数为，A＝T＝x，则C＋G＝－2x，由于C＝G，故C＝G＝x，B错误；DNA片段中，嘌呤数等于嘧啶数，故嘌呤数与嘧啶数之比为1，C错误；根据以上分析，可知C＝G＝x，碱基总数为，故碱基G的比例为x÷＝－y，D错误。]
　DNA分子中碱基数量的计算规律
3．(链接人教版必修2 P51探究·实践)某同学欲制作DNA双螺旋结构模型，已准备了足够的相关材料。下列叙述错误的是(　　)
A．制成的模型中，嘌呤碱基之和等于嘧啶碱基之和
B．制作脱氧核苷酸时，磷酸和碱基连接在脱氧核糖上
C．制作模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用3个氢键连接物相连
D．制成的模型中，每个脱氧核糖都连接有2个磷酸
制作DNA分子模型
√
D　[DNA的两条链之间遵循碱基互补配对原则，即A＝T、C＝G，故腺嘌呤(A)与鸟嘌呤(G)之和等于胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)之和，A正确；根据脱氧核苷酸的结构图可知，在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基，B正确；制作模型时，腺嘌呤与胸腺嘧啶之间形成2个氢键，要用2个氢键连接物相连，鸟嘌呤与胞嘧啶之间形成3个氢键，要用3个氢键连接物相连，C正确；在制成的模型中，每条单链的末端的脱氧核糖只连接有1个磷酸，D错误。]
4．(链接人教版必修2 P51探究·实践)某同学欲制作长度为5个碱基对、内含两个腺嘌呤的DNA双螺旋结构模型。下列相关叙述错误的是(　　)
A．需要准备18个脱氧核糖和磷酸之间的连接物
B．需要准备13个碱基之间的连接物
C．能搭建出45种不同的DNA分子模型
D．制成的模型两条脱氧核苷酸链反向平行
√
C　[长度为5个碱基对，即需要10个脱氧核苷酸，10个脱氧核苷酸需要10个脱氧核糖和磷酸之间的连接物，而脱氧核苷酸之间连接时(脱氧核糖与磷酸连接)需要8个连接物(形成2条脱氧核苷酸链)，故共需要准备18个脱氧核糖和磷酸之间的连接物，A正确；碱基之间的连接物即氢键，两个腺嘌呤和两个胸腺嘧啶之间配对共需要4个氢键，剩余的3个碱基对需要3×3＝9(个)氢键，则共需要准备13个碱基之间的连接物，B正确；由于含有两个腺嘌呤，则能搭建出的DNA分子模型小于45种，C错误；DNA分子的两条链反向平行，制成的模型两条脱氧核苷酸链反向平行，D正确。]
5．(链接人教版必修2 P59正文)下列关于核苷酸、基因、核酸和染色体的说法错误的是(　　)
A．脱氧核苷酸在细胞中既是组成DNA的基本单位，也是组成基因的基本单位
B．真核细胞中染色体是基因的主要载体，基因在染色体上呈线性排列
C．染色体数目加倍时，组成染色体的DNA随之加倍
D．流感病毒的基因是有遗传效应的RNA片段，能控制遗传性状
基因的本质
√
C　[细胞生物的遗传物质是DNA，基因通常是有遗传效应的DNA片段，因此细胞中DNA和基因的基本单位都是脱氧核苷酸，A正确；染色体是基因的主要载体，基因在染色体上呈线性排列，B正确；着丝粒分裂导致染色体数目加倍，此时组成染色体的DNA数量不变，DNA在复制后数目加倍，C错误；流感病毒是RNA病毒，其基因是有遗传效应的RNA片段，能控制遗传性状，D正确。]
一、对DNA复制的推测
1．沃森和克里克的半保留复制假说
考点2　DNA的复制
氢键
碱基互补配对
氢键
半保留复制
2．遗传物质自我复制的其他假说
全保留复制是指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是________。
二、DNA半保留复制的实验证据
1．实验者：美国生物学家________________。
2．实验方法：同位素标记技术和________________。
新合成的
梅塞尔森和斯塔尔
密度梯度离心技术
3．实验原理
15N和14N是氮元素的两种__________，这两种同位素的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用离心技术可以在试管中分离开含有相对原子质量不同的氮元素的DNA。
两条链被标记情况 密度大小 离心位置
都是15N 最大 靠近试管的__部
一条15N，一条14N 居中 位置____
都是14N 最小 靠近试管的__部
稳定同位素
底
居中
上
4．实验过程
5．演绎推理
假设DNA复制方式是半保留复制，预期实验结果：
(1)立即取出，提取DNA，离心，获得________________。
(2)繁殖一代，提取DNA，离心，获得_________________。
(3)繁殖二代，提取DNA，离心，获得________________________。
15N/15N-DNA
15N/14N-DNA
15N/14N-DNA和14N/14N-DNA
6．实验结果
(1)提取亲代DNA→离心→位置靠近试管____。
(2)繁殖一代后，提取DNA→离心→位置____。
(3)繁殖二代后，提取DNA→离心→1/2位置____，1/2位置______。
7．实验结论：实验结果和假设DNA复制方式是半保留复制的预期结果一致，说明DNA的复制是以__________的方式进行的。
底部
居中
居中
更靠上
半保留复制
(人教版必修2 P55旁栏思考)第一代只出现一条居中的DNA条带，这个结果排除了__________复制方式。
提示：全保留
三、DNA复制的过程
1．时间
细胞分裂前的____。即______________________________________。
2．场所
(1)真核生物：主要在______内，______和______也可以进行。
(2)原核生物：主要在____。
(3)DNA病毒：活的宿主细胞内。
间期
有丝分裂前的间期和减数分裂(Ⅰ)前的间期
细胞核
线粒体
叶绿体
拟核
3．复制过程
解旋酶
解开的每一条母链
脱氧核苷酸
5′端→3′端
DNA聚合酶
4．复制结果
形成两个________的DNA分子。
5．准确复制的原因
(1)DNA独特的______结构，为复制提供了精确的模板。
(2)通过____________，保证了复制能够准确地进行。
6．意义
将____________从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了________________。
完全相同
双螺旋
碱基互补配对
遗传信息
遗传信息的连续性
“图解法”分析DNA复制相关计算
[深化拓展]
(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(如上图)，则：
①子代DNA分子共2n个
②脱氧核苷酸链共2n+1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次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n－1)个。
②第n次复制需要该种脱氧核苷酸数为m·2n-1个。
1．DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的DNA分子的两条链均是新合成的。 (　　)
提示：新合成的DNA分子的两条链有一条链是新合成的。
2．DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制。 (　　)
提示：DNA复制时是边解旋边复制。
×
×
3．DNA复制时，新子链合成的方向是3′→5′。 (　　)
提示：子链的合成方向是5′→3′。
4．复制后的两个子代DNA分子将在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂时，随染色单体分离而分开。 (　　)
×
√
早在1966年，日本科学家冈崎提出DNA半不连续复制假说：DNA复制形成互补子链时，一条子链是连续形成，另一条子链不连续即先形成短链片段(如图1)。为验证这一假说，冈崎进行了如下实验：让T4噬菌体在20 ℃时侵染大肠杆菌70 min后，将同位素3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，在2秒、7秒、15秒、30秒、60秒、120秒后，分离T4噬菌体DNA并通过加热使DNA分子变性、全部解螺旋，再进行密度梯度离心，以DNA单链片段分布位置确定片段大小(分子越小离试管口距离越近)，并检测相应位置DNA单链片段的放射性，结果如图2。
(1)以3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，最终在T4噬菌体DNA中检测到放射性，其原因是________________________
___________________________________________________________。
(2)图2中，与60秒结果相比，120秒结果中短链片段减少的原因是___________________________________________________________
___________________，该实验结果为冈崎假说提供的有力证据是___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(3)据此推断DNA复制时，除了需要解旋酶、DNA聚合酶外，还需要___________________酶。
提示：(1)标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，为T4噬菌体DNA复制提供原料，所以在T4噬菌体DNA中检测到放射性
(2)短链片段连接形成长片段，所以短链片段减少　在实验时间内，细胞中均能检测到较多的短链片段
(3)DNA连接
1．(链接人教版必修2 P53图3-9、P54思考·讨论)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)：
DNA复制方式的实验探究
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
√
D　[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，但不能确定是半保留复制还是分散复制，继续做第二代细菌DNA密度鉴定，第二代细菌DNA离心后出现1条中带和1条轻带，可以排除分散复制，同时确定是半保留复制，A、B、C错误；若DNA复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，形成的子代DNA有两种类型(两条链均为14N和一条链含有14N一条链含有15N)，因此第三代细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带，D正确。]
2．(链接人教版必修2 P55图3-10)如图为某真核细胞中DNA复制过程的模式图，据图分析下列说法错误的是(　　)
A．DNA复制是一个边解旋边复制的过程
B．该过程发生在细胞分裂前的间期
C．酶①是解旋酶，酶②是DNA聚合酶
D．酶①和酶②均作用于氢键
DNA复制的过程
√
D　[DNA复制的特点是边解旋边复制、半保留复制，A正确。题图为DNA复制过程的模式图，该过程可发生在细胞有丝分裂前的间期或减数分裂前的间期，B正确。分析题图可知，酶①能将DNA双螺旋的两条链解开，故其为解旋酶，作用于氢键；酶②以解开的每一条母链为模板，以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链，故酶②为DNA聚合酶，作用于磷酸二酯键，C正确，D错误。]
3．(链接人教版必修2 P56拓展应用T2变式)如图是果蝇DNA的电镜照片，图中泡状结构①、②和③是DNA复制过程中形成的复制泡。下列叙述不正确的是(　　)
A．多起点、边解旋边复制提高了复制效率
B．③复制起始的时间早于①和②
C．①②③中遵循碱基互补配对原则合成新链
D．参与DNA复制的酶有解旋酶和DNA聚合酶
√
B　[DNA复制时，多起点、边解旋边复制提高了复制效率，A正确；复制泡越大，说明复制起始的时间越早，③复制泡最小，说明其复制起始的时间晚于①和②，B错误；DNA复制时遵循碱基互补配对原则，C正确；DNA复制过程中需要解旋酶将双链解开，DNA聚合酶可催化合成DNA子链，D正确。]
4．(链接人教版必修2 P56概念检测T3变式)将一个双链都被15N标记的DNA放在含14N的培养基中连续复制4次，收集相关实验数据，下列叙述错误的是(　　)
A．含有14N的DNA占全部DNA的比例为7/8
B．含有15N的DNA占全部DNA的比例为1/8
C．含有15N的DNA单链占全部DNA单链的比例为1/16
D．含有14N的DNA单链占全部DNA单链的比例为15/16
DNA复制的相关计算
√
A　[将一个双链都被15N标记的DNA放在含14N的培养基中连续复制4次，共产生24＝16个DNA，因为DNA的复制为半保留复制，因此这16个DNA中有2个DNA是一条链含有15N，另一条链含有14N，剩下的14个DNA均是两条链都含有14N，因此含有14N的DNA占全部DNA的比例为1，含有15N的DNA占全部DNA的比例为2/16＝1/8，A错误，B正确；含有15N的DNA单链占全部DNA单链的比例为2/32＝1/16，C正确；含有14N的DNA单链占全部DNA单链的比例为(32－2)÷32＝15/16，D正确。]
体验真题　感悟高考·有章可循
1．(2024·浙江6月卷)下列关于双链DNA分子结构的叙述，正确的是(　　)
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%
√
A　[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GC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。]
2．(2024·浙江1月卷)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①、②、③对应的显色情况可能是
(　　)
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　[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为浅色，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。]
3．(2024·山东卷) 制备荧光标记的DNA探针时，需要模板、引物、DNA聚合酶等。在只含大肠杆菌DNA聚合酶、扩增缓冲液、H2O和4种脱氧核苷酸(dCTP、dTTP、dGTP和碱基被荧光标记的dATP)的反应管①～④中，分别加入如表所示的适量单链DNA，已知形成的双链DNA区遵循碱基互补配对原则，且在本实验的温度条件下不能产生小于9个连续碱基对的双链DNA区。能得到带有荧光标记的DNA探针的反应管有(　　)
A．①②　　　　　　　 B．②③
C．①④ D．③④
反应管 加入的单链DNA
① 5′—GCCGATCTTTATA—3′
3′—GACCGGCTAGAAA—5′
② 5′—AGAGCCAATTGGC—3′
③ 5′—ATTTCCCGATCCG—3′
3′—AGGGCTAGGCATA—5′
④ 5′—TTCACTGGCCAGT—3′
√
D　[分析反应管①～④中分别加入的适量单链DNA可知，①中两条单链DNA分子之间具有互补的序列，但双链DNA区之外的3′端无模板，因此无法进行DNA合成，不能得到带有荧光标记的DNA探针；②中单链DNA分子内具有自身互补的序列，由于在本实验的温度条件下不能产生小于9个连续碱基对的双链DNA区，故一条单链DNA分子不发生自身环化，但两条链可以形成双链DNA区，由于DNA合成的序列(5′—TCT—3′)中不含碱基A，不能得到带有荧光标记的DNA探针；③中两条单链DNA分子之间具有互补的序列，且双链
DNA区之外的5′端有模板和碱基T，因此进行DNA合成能得到带有荧光标记的DNA探针；④中单链DNA分子内具有自身互补的序列，一条单链DNA分子不发生自身环化，两条链可以形成双链DNA区，且双链DNA区之外的5′端有模板和碱基T，因此进行DNA合成能得到带有荧光标记的DNA探针。综上，能得到带有荧光标记的DNA探针的反应管有③④。]
4．(2023·山东卷)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(　　)
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
√
D　[据图分析，甲时新合成的单链①比②短，乙时①比②长，因此可以说明①和②延伸时均存在暂停现象，A正确；①和②两条链中碱基是互补的，甲时新合成的单链①比②短，但②中多出的部分可能不含有A、T，因此①中A、T之和与②中A、T之和可能相等，B正确；①和②两条链中碱基是互补的，丙为复制结束时的图像，新合成的单链①与②等长，丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等，C正确；①和②两条单链由一个双链DNA分子复制而来，其中一条母链合成子链时①的5′端指向解旋方向，那么另一条母链合成子链时②延伸方向为5′端至3′端，其模板链5′端指向解旋方向，D错误。]
5．(2022·广东卷)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(如图所示)，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
√
C　[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，不能决定线性DNA分子两端能够相连，A、B错误；据图可知，单链序列的碱基能够互补配对，决定线性DNA分子两端能够相连，C正确；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错误。]
6．(2022·广东卷)下列关于遗传学史上重要探究活动的叙述，错误的是(　　)
A．孟德尔用统计学方法分析实验结果发现了遗传规律
B．摩尔根等基于性状与性别的关联证明基因在染色体上
C．赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质
D．沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式
√
D　[孟德尔用统计学方法分析杂合子自交子代的表型及比例，发现了遗传规律，A正确；摩尔根等基于果蝇眼色与性别的关联，证明了基因在染色体上，B正确；赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记T2噬菌体DNA和蛋白质，通过对比两组实验结果，证明了DNA是遗传物质，C正确；沃森和克里克主要以DNA衍射图谱为依据，推算出DNA呈螺旋结构，根据查哥夫的实验结果构建了DNA双螺旋结构模型，D错误。]
7．(2021·辽宁卷)下列有关细胞内的DNA及其复制过程的叙述，正确的是(　　)
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
√
A　[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。]
8．(2021·海南卷)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
(　　)
A．1　　　　B．2　　　　C．3　　　　D．4
√
B　[根据题意可知：BU可以与A配对，又可以和G配对，由于大肠杆菌DNA上某个碱基位点已由A－T转变为A－BU，所以复制一次会得到G－BU，复制第二次会得到G－C，所以至少需要经过2次复制后，才能实现该位点由A－BU转变为G－C，B正确。]
1．(2024·连云港高三期末)如图是某学生在“制作DNA双螺旋结构模型”活动中制作的一个模型，①②③④分别代表四种不同的碱基模型(①③代表嘌呤碱基，②④代表嘧啶碱基)。下列叙述正确的是
(　　)
课时分层作业(二十六)　DNA的结构、复制和基因的本质
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
A．该模型可代表一个双链脱氧核糖核酸分子
B．该模型表明每个脱氧核糖都与一个磷酸相连
C．①②③④位于DNA双螺旋结构的外侧
D．若要将此链和其互补链连接，则需要10个连接物代表氢键
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
√
D　[该模型可代表一个单链脱氧核糖核酸分子，A错误；中间的脱氧核糖与两个磷酸相连，B错误；①②③④位于DNA双螺旋的内侧，C错误；①③代表嘌呤碱基，②④代表嘧啶碱基，因①②③④分别代表四种不同的碱基，故此链与其互补链连接，需要10个连接物代表氢键，D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
2．(2024·湖北名校联考)人体正常的肝细胞内，基因Ⅰ和基因Ⅱ在1号染色体DNA上的相对位置如下图所示，下列说法正确的是(　　)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
A．基因Ⅰ含有许多个脱氧核苷酸，其特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的
B．基因Ⅱ的1链和2链都可以作为转录时的模板链
C．基因Ⅰ和基因Ⅱ可以是一对等位基因
D．人体的每个细胞中基因Ⅰ和基因Ⅱ都会表达出相应的蛋白质
√
A　[基因通常是有遗传效应的DNA片段，是由脱氧核苷酸按一定序列聚合而成的，因此，基因Ⅰ含有许多个脱氧核苷酸，其特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的，A正确；对于某一基因只有一条链作模板，如果两条链都做转录的模板，形成的两条RNA链会互补配对形成双链结构，无法做翻译的模板，B错误；等位基因位于同源染色体相同的位置上，而基因Ⅰ和基因Ⅱ位于一条染色体的不同位置上，不是等位基因，C错误；细胞中的基因表达存在选择性，不一定在每个细胞都能表达，因此人体的每个细胞中基因Ⅰ和基因Ⅱ不一定会表达出相应的蛋白质，D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
3．(2024·广东茂名检测)复制叉是复制时双链打开，分开成两股，各自作为模板，子链沿模板延长所形成的Y字型结构(如图)，复制叉从复制起始点开始沿着DNA链有序移动。DNA甲基化会引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变。下列叙述正确的是(　　)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
A．解旋酶能使DNA两条螺旋的双链完全打开后再复制
B．DNA聚合酶作用对象是氢键
C．甲基化修饰DNA链不会影响复制叉的有序移动
D．多起点双向复制可提高复制速率
√
D　[DNA分子的复制特点是边解旋边复制，解旋酶能使DNA两条螺旋的双链打开，A错误；DNA聚合酶的作用对象是磷酸二酯键，B错误；由于DNA甲基化引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式发生了改变，甲基化修饰DNA链会直接停顿复制叉，C错误；多起点双向复制可以提高复制的速率，能在短时间内完成DNA复制，D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
4．(2024·山东日照期中)DNA半不连续复制假说认为：DNA复制时，一条子链的合成是连续的(产生大片段)，另一条子链的合成是不连续的(产生一条条小片段后再连接成大片段)，如图所示。为证明该假说，研究人员将细菌置于含3H标记胸苷的培养基培养，在不同时间(均小于细菌繁殖一代所需时间)提取并测定大、小片段的含量。下列说法正确的是(　　)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
A．上述实验也可以利用3H标记的腺苷进行
B．实验中培养时间越长，检测到的小片段会越多
C．据图可知，DNA解旋方向与大片段延伸方向一致
D．实验中抑制DNA聚合酶的活性会导致小片段积累
√
C　[3H标记的腺苷可能会标记RNA，而胸苷只标记DNA，因此上述实验不可以利用3H标记的腺苷进行，A错误；培养时间长，小片段可能会连接成大片段，检测出的小片段会越少，B错误；边解旋边复制，故DNA解旋方向与大片段延伸方向一致，C正确；连接DNA片段的是DNA连接酶，实验中抑制DNA连接酶的活性会导致小片段积累，D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
5．假设1个14N/14N-DNA的相对分子质量为a，1个15N/15N-DNA的相对分子质量为b。将15N/15N-DNA的亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基中，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，然后提取DNA并进行离心，离心后试管中DNA的位置如图所示。下列对此实验的叙述不正确的是
(　　)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
A．Ⅰ中DNA分子的一条链含14N，另一条链含15N
B．Ⅱ中含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/4
C．预计第三代大肠杆菌DNA分子的平均相对分子质量为(7a＋b)/8
D．上述实验结果可以证明DNA的复制方式为半保留复制
√
B　[亲代的DNA为15N/15N-DNA，其在含14N的培养基中连续繁殖两代，根据半保留复制特点可知，Ⅰ中所有DNA分子都是一条链含14N，另一条链含15N，Ⅱ中含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/2，A正确，B错误。由于1个14N/14N-DNA的相对分子质量为a，则其每条单链的相对分子质量为a/2；1个15N/15N-DNA的相对分子质量为b，则其每条单链的相对分子质量为b/2，故14N/15N-DNA的相对分子质量为(a/2＋b/2)，分析可知，繁殖三代后试管中的条带应为1/4中、3/4轻，因此，第三代大肠杆菌DNA分子的平均相对分子质量应为(1/4)×(a/2＋b/2)＋(3/4)×a＝(7a＋b)/8，C正确。该实验第一代的结果(全中)和第二代的结果(1/2中、1/2轻)证明了DNA的复制方式为半保留复制，D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
6．(不定项)(2024·山东潍坊五县联考)科学家以大肠杆菌为实验材料，设计实验探究DNA的复制方式，部分实验过程如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
A．该实验利用差速离心技术在试管中区分含有不同N元素的DNA
B．假设为半保留复制，演绎推理试管③中DNA一半居中，一半位于底部
C．欲判断DNA的复制方式，大肠杆菌转移至14NH4Cl培养液中至少培养两代
D．该实验还需设置“大肠杆菌在14NH4Cl培养液中培养若干代后的DNA离心实验”对照组
√
√
CD　[该实验利用密度梯度离心技术在试管中区分含有不同N元素的DNA，A错误；假设为半保留复制，试管③为培养的第二代大肠杆菌，DNA复制了两次，演绎推理试管③中DNA一半居中，一半位于上部，B错误；欲判断DNA的复制方式，大肠杆菌转移至14NH4Cl培养液中至少培养两代，若为半保留复制，培养两代之后的DNA一半居中，一半位于上部，C正确；实验的自变量为NH4Cl的种类，因此该实验还需设置“大肠杆菌在14NH4Cl培养液中培养若干代后的DNA离心实验”对照组，D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
7．(不定项)(2024·东北三校联考)用遗传学和生物化学的方法可确定大肠杆菌DNA复制起点在基因图谱上的位置。在一个增长的群体中几乎所有的DNA都在复制中，因此离复制起点越近的基因出现频率越高，越远的基因出现频率越低。图1为大肠杆菌基因图谱，图2为部分基因出现的频率。下列
有关叙述，正确的是(　　)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
A．大肠杆菌DNA复制的方向为逆时针
B．大肠杆菌DNA的复制起点位于ilv附近
C．大肠杆菌DNA只有一个复制起点
D．DNA双链解旋后，DNA聚合酶结合在复制起点上，子链开始延伸
√
√
BC　[由图2可知，以his为中轴线，两侧曲线对应的各基因出现的概率基本相等，如trp＝tyrA，结合图1各基因所在位置，可知大肠杆菌DNA的复制方向是双向的，A错误；由图2分析可知，ilv出现的频率较高即离复制起点比较近，B正确；由图2可知，只有ilv出现的频率最高，即只有一个复制起点在其附近，C正确；DNA的复制是边解旋边复制的，并不是双链解旋后再开始子链的延伸，D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
8．(12分)早期，科学家对DNA分子复制方式的预测如图甲所示，1958年，科学家以大肠杆菌为实验材料，设计了一个巧妙的实验，证实了DNA以半保留的方式复制。试管②③④⑤是模拟实验中可能出现的结果(如图乙)。回答下列问题：
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
培养过程：
Ⅰ．在含15N的培养液中培养若干代，使DNA双链均被15N标记(试管①)。
Ⅱ．转至含14N的培养液中培养，每30 min复制一代。
Ⅲ．取出每代DNA的样本离心，记录结果。
(1)本实验运用的主要技术为________________________________，步骤Ⅰ的目的是标记大肠杆菌中的________；至少需要______min才会出现试管④的结果。
同位素标记技术(和离心技术)
DNA
60
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
(2)30 min后离心只有1条中等密度带(如试管③所示)，则可以排除DNA复制的方式是__________________； 为进一步确定DNA复制的方式，科学家对结果③中的DNA分子用解旋酶处理后离心，若出现______________________，则DNA复制的方式为半保留复制。
(3)若某次实验的结果中，中带比以往实验结果所呈现的略宽，其原因可能是新合成的DNA单链中N仍有少部分为______。
全保留复制
重带和轻带两种条带
15N
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
[解析]　(1)本实验运用的主要技术为同位素标记技术(和离心技术)，步骤Ⅰ的目的是标记大肠杆菌中的DNA。出现试管④的结果至少需要DNA复制两次，每次复制的时间为30 min，因此至少需要60 min才会出现试管④的结果。(2)复制一代后离心只有1条中等密度带，说明DNA复制方式不是全保留复制。如果DNA的复制方式为分散复制，则每一条脱氧核苷酸链既保留母链部分又有子链部分，则可能出现不了清晰的条带，而半保留复制能出现清晰的重带和轻带两种条带。(3)若中带比以往实验结果所呈现的略宽，其原因可能是新合成的DNA单链中N仍有少部分为15N。
(教师用书独具)
1．下图是某DNA片段的结构示意图，下列叙述正确的是(　　)
A．图中①是氢键，②是脱氧核苷酸链的5′端，③是3′端
B．DNA分子中A＋T含量高时稳定性较高
C．DNA的两条按反向平行方式盘旋
D．a链、b链方向相同，a链与b链的碱基互补配对
√
C　[图中①是氢键，②是脱氧核苷酸链的3′端，③是5′端，A错误；碱基A和T之间有两个氢键，碱基G和C之间有三个氢键，因此G＋C含量高时DNA分子的稳定性较高，B错误；DNA的两条按反向平行方式盘旋，C正确；DNA分子的两条链反向平行，a链与b链反向平行且碱基互补配对，D错误。]
2．(2024·莱芜一中检测)用DNA测序仪测出的某生物的一个DNA分子片段上被标记的一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序(5′-TGCGTATTGG-3′)如图1所示，图2为某条脱氧核苷酸链的碱基序列示意图。下列相关分析错误的是(　　)
A．图1所示单链的互补链的碱基序列为3′-ACGCATAACC-5′
B．图2所示单链的互补链的碱基序列为5′-GGCGCACTGG-3′
C．图1所示DNA片段复制3次，需要35个鸟嘌呤脱氧核苷酸
D．与图2所示的DNA片段相比，图1所示的DNA片段耐高温的能力更强
√
D　[图1所示单链的碱基序列为5′-TGCGTATTGG-3′，其互补链的碱基序列为3′-ACGCATAACC-5′，A正确；根据图1脱氧核苷酸链的碱基排列顺序可知，图中碱基序列应从上向下读，且由左至右的顺序依次是ACGT，所以图2所示单链为5′-CCAGTGCGCC-3′，其互补链的碱基序列为5′-GGCGCACTGG-3′，B正确；图1所示DNA片段中有5个鸟嘌呤脱氧核苷酸，其复制3次需要鸟嘌呤脱氧核苷酸数目为5×(23－1)＝35个，C正确；图1所示DNA片段中碱基对C—G有5个，图2所示DNA片段中碱基对C—G有8个，所以图2所示的DNA片段耐高温能力更强，D错误。]
3．(2024·山东菏泽一模)下图为环状DNA分子的复制方式，被称为滚环复制。其过程是先打开其中一条单链a的一个磷酸二酯键，游离出一个3′-OH和一个5′-磷酸基末端，随后，在DNA聚合酶催化下，以b链为模板，从a链的3′-OH末端加入与b链互补的脱氧核苷酸，使链不断延长，新合成的子链随b链的滚动而延伸。与此同时，以伸展的a链为模板，合成新的子链。最后合成两个子代双链分子。下列说法正确的是(　　)
A．DNA甲需要DNA水解酶断裂磷酸二酯键打开缺口
B．滚环复制中，b链滚动方向为逆时针
C．每条子链的合成都需要合成引物
D．DNA乙和DNA丙中新合成链的碱基序列相同
√
B　[DNA甲需要特异的酶断裂磷酸二酯键打开缺口，DNA水解酶会将DNA水解，A错误；由图可知，以环状b链为模板，从a链的3′-OH末端加入与b链互补的脱氧核苷酸，使链不断延长，通过逆时针滚动而合成新的a链，B正确；滚环复制前亲代双链DNA的一条链在DNA复制起点处被切开，其5′端游离出来，此后开始复制，由于DNA复制过程中子链的延伸在3′-OH端，结合图示可知，滚环复制在3′-OH端开始以切开的该链为引物向前延伸，不需要合成引物，C错误；DNA乙(以b链为模板)和DNA丙(以a链为模板)中新合成链的碱基序列互补，D错误。]
4．(2024·重庆巴蜀中学期中)双脱氧核苷三磷酸(如图甲)在人工合成DNA体系中，可脱去两个磷酸基团形成焦磷酸和双脱氧核苷酸并释放能量，双脱氧核苷酸可使DNA子链延伸终止。在人工合成DNA体系中，有适量某单链模板、某一种双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)和四种正常脱氧核苷三磷酸(dNTP)，反应终止时对合成的不同长度子链进行电泳(结果如图乙)。下列说法正确的是(　　)
A．ddNTP和dNTP的区别是ddNTP的五碳糖上无氧原子
B．双脱氧核苷酸无法与模板链发生碱基互补配对，导致子链延伸终止
C．人工合成DNA体系中必须要加入ATP以供能
D．据图乙推测，模板链的碱基序列为3′-ATGATGCGAT-5′
√
D　[ddNTP和dNTP的区别是ddNTP的五碳糖的 3 号 C 上无氧原子，但五碳糖中仍然含有一个氧原子，A错误；双脱氧核苷酸仍然可以按照碱基互补配对原则与模板链上的碱基互补配对，但是子链结合上双脱氧核苷酸后无法再继续延伸，B错误；分析题意可知，双脱氧核苷三磷酸在人工合成DNA体系中，可脱去两个磷酸基团形成焦磷酸和双脱氧核苷酸并释放能量，故人工合成DNA体系中无需加入ATP提供能量，C错误；由于存在某一种双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)时则复制终止，其余情况能正常进行，则分子量越小，证明终止的越早，根据碱基互补配对原则模板链的碱基序列应为3′-ATGATGCGAT-5′，D正确。]
谢 谢 ！