2025届高考生物一轮总复习必修2第六单元遗传的物质基础第28讲DNA的结构复制及基因的本质课件

这是一份2025届高考生物一轮总复习必修2第六单元遗传的物质基础第28讲DNA的结构复制及基因的本质课件，共51页。PPT课件主要包含了沃森和克里克，DNA的结构，HONP，脱氧核苷酸，反向平行，梅塞尔森，斯塔尔，假说演绎法，半保留，亲代DNA等内容，欢迎下载使用。
【课标要求】　1.概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成，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。
考点一　DNA的结构 1．DNA双螺旋结构模型构建者_________________。
脱氧核糖和磷酸交替连接
A与T配对、C与G配对
[易错提醒]　G—C碱基对越多，DNA分子中的氢键越多，DNA分子越稳定。
[教材命题点思考]1．DNA只有4种脱氧核苷酸，能够储存足够量遗传信息的原因是____________________________________________________。提示：构成DNA的4种脱氧核苷酸的数目成千上万，脱氧核苷酸的排列顺序千差万别
2．在现代刑侦领域中，DNA指纹技术发挥着越来越重要的作用。只需要一滴血、精液或是一根头发等样品，刑侦人员就可以进行DNA指纹鉴定。此外，DNA指纹技术还可以用于亲子鉴定、死者遗骸的鉴定等。下图是DNA指纹图谱，根据下面的DNA指纹图谱判断，下列怀疑对象中谁是犯罪嫌疑人？
______________________________________________________________提示：3号是犯罪嫌疑人。
1．碱基互补配对原则在双链DNA分子中，A＝T、G＝C。2．DNA中碱基数量的计算规律
(1)推理1：双链DNA分子中四种碱基两两相等，两两互补。即A＝T、C＝G、A＋C＝T＋G＝50%、A＋G＝T＋C＝50%(嘌呤＝嘧啶)，已知任意一碱基比例，便可知其他三个碱基比例。
考向1　DNA的发现及结构1．(2021·广东选择考)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，为该模型构建提供主要依据的是(　　)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不符合题意；沃森和克里克根据富兰克林等拍摄的DNA衍射图谱，推算出DNA呈螺旋结构，②符合题意；查哥夫发现DNA中腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量，为沃森和克里克构建正确的碱基配对方式提供了依据，③符合题意；沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制未能为DNA双螺旋结构模型的构建提供依据，④不符合题意。
2．下图表示DNA分子的片段，下列相关叙述正确的是 (　　)A．构成DNA分子的基本单位是⑦B．限制酶切断①②之间的化学键C．复制时DNA聚合酶催化形成⑤D．DNA分子中⑥的排序代表遗传信息
解析：④表示脱氧核苷酸，是构成DNA分子的基本单位，而⑦是脱氧核苷酸链的片段，A项错误；限制酶切断的是两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，B项错误；DNA复制时DNA聚合酶催化形成磷酸二酯键，而⑤是氢键，C项错误；遗传信息储存在DNA的碱基对的排列顺序中，D项正确。
考向2　DNA结构的相关计算3．(2024·广州高三期中)下列有关计算结果，错误的是(　　)A．若某DNA分子中，一条链中的A占该链的30%，另一条链的A占另一条链的20%，则DNA双链中A占双链的30%B.在某双链DNA分子的所有碱基中，鸟嘌呤占26%，则腺嘌呤占24%C．某DNA分子的一条单链中(A＋T)/(C＋G)＝0.4，其互补链中该碱基比例也是0.4D．若某DNA分子中A占双链的比例为c%，则一条链中的A占该单链的比值为0～2c%
4．(2024·广东名校联考)如图表示DNA分子中的部分关系，下列判断正确的是(　　)A．若x、y分别表示DNA两条互补链中(A＋G)/(T＋C)的量，则符合甲曲线变化B．若x、y分别表示DNA两条互补链中(G＋T)/(A＋C)的量，则符合甲曲线变化C．若x、y分别表示DNA两条互补链中(A＋T)/(G＋C)的量，则符合乙曲线变化D．若x、y分别表示DNA一条链和整个DNA中嘌呤/嘧啶的量，则符合乙曲线变化
考点二　DNA的复制及基因通常是有遗传效应的DNA片段 1．DNA半保留复制的实验证据(1)实验者：美国生物学家________________和__________。(2)研究方法：__________________。(3)实验材料：大肠杆菌。
(4)实验技术：同位素标记技术和密度梯度离心法。(5)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。(6)实验假设：DNA以半保留的方式复制。(7)实验过程与结果。
(8)实验结论：DNA的复制是以________的方式进行的。
2．DNA的复制(1)概念：以__________为模板合成__________的过程。(2)时间：_________________。(3)图解：
(4)场所：真核生物在______________、______________和__________中；原核生物在__________和细胞质中。(5)特点：_________________________________。[易错提醒]　半保留复制为每个子代DNA都保留原DNA的一条链。
边解旋边复制，半保留复制
(6)结果：形成______________的DNA分子。(7)意义：DNA通过复制，将______________从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了______________的连续性。(8)保障：______________________，为复制提供了精确的模板；通过______________，保证了复制能够准确地进行。
DNA独特的双螺旋结构
3．基因与DNA的关系
[教材命题点思考]1．将发生癌变的小肠上皮细胞用含 3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液培养，一段时间后再移至普通培养液中培养，不同间隔时间取样，检测到被标记的癌细胞比例减少，出现上述结果的原因是什么？______________________________________________________________提示：依据DNA半保留复制的特点，移到普通培养液中的被标记的癌细胞，随着细胞增殖次数的增加，不被标记的癌细胞开始出现并不断增多，故被标记的癌细胞比例减少。
[模型命题点思考]2．分析DNA复制过程并回答下列问题。
(1)图中的解旋酶和DNA聚合酶各有什么作用？______________________________________________________________提示：前者使氢键打开，DNA双链解旋；后者催化形成磷酸二酯键，从而形成新的子链。
(2)蛙的红细胞和哺乳动物成熟的红细胞是否都能进行如图所示过程？____________________________________________________________________________________________________________________________提示：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)如图所示DNA复制过程若发生在细胞核内，形成的两个子代DNA位置如何？其上面对应片段中基因是否相同？两个子代DNA将于何时分开？______________________________________________________________提示：染色体复制后形成两条姐妹染色单体，刚复制产生的两个子代DNA分子分别位于两条姐妹染色体单体上，由着丝粒相连。其对应片段所含基因在无基因突变等特殊变异情况下应完全相同。两个子代DNA分子将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。
1．真核生物和原核生物的DNA复制和比较
2．DNA复制的有关计算DNA复制为半保留复制，若将亲代DNA分子复制n代，其结果分析如下： (1)子代DNA分子数为2n，其中：①含有亲代链的DNA分子数为2个。②不含亲代链的DNA分子数为2n－2个。③含子代链的DNA分子数为2n个。
(2)子代脱氧核苷酸链数为2n＋1条，其中：①亲代脱氧核苷酸链数为2条。②新合成的脱氧核苷酸链数为2n＋1－2条。(3)消耗的脱氧核苷酸数。①若一亲代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脱氧核苷酸数为m·(2n－1)个。②第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m·2n－1个。
考向1　DNA复制特点及实验证据1．(2022·海南选择考)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(见图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(见图2)：
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
解析：第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带，说明DNA的复制方式一定不是全保留复制，可能为半保留复制或分散复制，A项错误；若DNA复制方式为全保留复制，则第二代细菌DNA离心后，4个子代DNA分子中，1个为15N/15N-DNA，3个为14N/14N-DNA，会在试管中出现1条重带和1条轻带，与题图信息不符，B项错误；若第一代和第二代细菌DNA离心后，试管中只出现1条中带，则可说明DNA的复制方式为分散复制，与题图信息不符，C项错误；
若DNA的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分子中，2个为15N/14N-DNA，6个为14N/14N-DNA，细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带，D项正确。
2．(2024·山东淄博高三联考)大多数真核生物的DNA在复制时会出现多个复制泡，每个复制泡的两端有2个复制叉，复制叉的延伸方向如下图所示。已知复制时DNA聚合酶只能沿模板链的3′→5′方向移动，下列说法错误的是(　　) A．图中DNA的复制为双向半保留复制B．多起点复制加快了DNA的复制速度C．复制泡3的DNA复制早于复制泡1D．子链的延伸方向与复制叉的推进方向相同
解析：题图中DNA的复制为多起点不连续双向半保留复制，A项正确；多起点复制加快了DNA的复制速度，B项正确；根据复制泡的大小可以看出，复制泡3的DNA复制早于复制泡1，C项正确；DNA聚合酶只能沿模板链的3′→5′方向移动，两条子链的延伸方向相反，其中一条子链的延伸方向与复制叉的推进方向相反，D项错误。
考向2　DNA复制的相关计算3．某DNA分子片段中共含有3 000个碱基，其中腺嘌呤占35%。现将该DNA分子片段用15N 同位素标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次，将全部复制产物进行密度梯度离心，得到图甲结果；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到图乙结果。下列有关分析错误的是(　　)A．X层与Y层中DNA分子质量比小于1∶3B．Y层中含15N 标记的鸟嘌呤有3 600个C．第二次复制结束时，含14N 的DNA分子占1/2D．W层与Z层的核苷酸数之比是7∶1
解析：分析题图可知，X层为2个含有14N 和15N 的DNA分子，Y层为6个只含15N 的DNA分子，因此X层与Y层中DNA分子质量比小于1∶3，A项正确；Y层为6个只含15N的DNA分子，1个DNA分子含有鸟嘌呤450个，则Y层中含15N标记的鸟嘌呤共有450×6＝2 700(个)，B项错误；DNA进行半保留复制，第二次复制结束时，得到的4个DNA分子中有2个含有14N，因此含14N 的DNA分子占1/2，C项正确；W层有14条核苷酸单链，Z层有2条核苷酸单链，W层与Z层的核苷酸数之比是7∶1，D项正确。
4．将某种细菌培养在含有3H-胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基上一段时间，检测发现细菌的拟核中含有两种类型的DNA分子(如下图所示)，虚线表示含放射性的脱氧核苷酸链。下列说法正确的是(　　)
A．细菌拟核DNA第一次复制后产生的DNA分子为乙类型B．细菌拟核DNA第三次复制后产生的DNA分子为甲、乙两种类型，比例为3∶1C．细菌拟核DNA复制n次产生的含有放射性脱氧核苷酸链的数目为2n＋1－2条D.若该细菌拟核DNA含有的碱基数目为m，其中胸腺嘧啶的数目为a，则第n次复制需要鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目为[(2n－1)×(m－2a)]/2个
解析：根据题意可知，细菌拟核DNA第一次复制后产生的DNA分子为甲类型，A项错误；细菌拟核DNA第三次复制后产生的DNA分子有8个，其中有2个为甲类型，因此甲、乙两种类型的比例为1∶3，B项错误；细菌拟核DNA复制n次产生的含有放射性脱氧核苷酸链的数目为2n×2－2＝2n＋1－2条，C项正确；若该细菌拟核DNA含有的碱基数目为m，其中胸腺嘧啶的数目为a，则第n次复制需要鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目为2n－1×[(m－2a)/2]个，D项错误。
高考真题体验1．(2022·河北选择考)关于遗传物质DNA的经典实验，叙述错误的是(　　)A．摩尔根依据果蝇杂交实验结果首次推理出基因位于染色体上B．孟德尔描述的“遗传因子”与格里菲思提出的“转化因子”化学本质相同C．肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌的实验均采用了能区分DNA和蛋白质的技术D．双螺旋模型的碱基互补配对原则解释了DNA分子具有稳定的直径
解析：摩尔根通过假说—演绎法利用果蝇杂交遗传实验证明了基因位于染色体上，A项错误；孟德尔描述的“遗传因子”实质是基因，基因是有遗传效应的DNA片段，格里菲思提出的“转化因子”是DNA，两者的化学本质相同，B项正确；肺炎链球菌体外转化实验利用酶解法去掉DNA或蛋白质，噬菌体侵染细菌的实验利用同位素标记法区分DNA和蛋白质，两者均采用了能区分DNA和蛋白质的技术，C项正确；DNA两条链上的碱基由氢键连接形成碱基对，且遵循A与T配对、G与C配对的碱基互补配对原则，使DNA分子具有稳定的直径，D项正确。
2．(2022·浙江6月选考)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。下列叙述正确的是(　　)A．在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基B．制作模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连C．制成的模型中，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和D．制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的内侧
解析：在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接碱基和磷酸，A项错误；鸟嘌呤与胞嘧啶之间用3个氢键连接物相连，B项错误；制成的模型中，A和T、C和G的分子数分别相等，所以A＋C的量等于G＋T的量，C项正确；磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的外侧，D项错误。
3．(2022·广东选择考)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(如下图所示)，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
解析：单链序列脱氧核苷酸数量相等和分子骨架同为脱氧核糖与磷酸都不是该线性DNA分子两端能够相连的原因；据题图可知，单链序列的碱基能够互补配对，这是该线性DNA分子两端能够相连的主要原因；该线性DNA分子自连环化后两条单链方向相反。
4．(2021·山东等级考)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。下列说法正确的是(　　)A．“引子”的彻底水解产物有两种B．设计“引子”的DNA序列信息只能来自核DNAC．设计“引子”前不需要知道古人类DNA序列D．土壤沉积物中的古人类双链DNA可直接与“引子”结合从而被识别