第20講DNA分子的結構、復制與生態的本質

目錄

01考情透視?目標導航................................................2

02知識導圖?思維領航................................................3

03考點突破?考法探究................................................3

考點一DNA分子的結構.......................................................3

知識點1DNA結構模型的構建..........................................................3

知識點2DNA（脫氧核糖核酸）的結構..................................................4

知識點3DNA的結構特點..............................................................5

知識點4巧解DNA分子中有關堿基比例計算一一“三步曲”.............................6

考向1結合DNA結構及相關計算，考查科學思維的能力..................................9

考點二DNA的留復制........................................................10

知識點1DNA半保留復制的實驗證據..................................................10

知識點2DNA半保留復制相關計算問題................................................12

知識點3DNA復制的過程.............................................................14

考向1結合DNA復制的過程分析，考查科學思維.......................................15

考向2結合DNA復制過程中的有關計算，考查科學思維.................................15

考向3圍繞DNA半保留復制中標記染色體去向的分析，考查科學思維....................16

考點三生態通常是有遺傳效應的DNA片段.....................................16

知識點1生態本質....................................................................16

知識點2不同生物的生態組測序（?？键c）.............................................17

知識點3生態與染色體、DNA、脫氧核甘酸的關系......................................18

考向1圍繞生態與染色體、DNA、脫氧核甘酸的關系，考查科學思維.....................18

04真題練習?命題洞見（含2024年高考真題）..........................19

05長句分析-規范作答...............................................20

一、教材知識鏈接.........................................................................20

二、教材深挖拓展.........................................................................20

三、長句規范作答.........................................................................21

考情清視?目標導航

考點由高考知核心知識點預測

（?湖北）分子結構

考點一：DNA分子的結構2024DNA

（?湖南）分子結構題型：選擇題、解答題

（3年9考，全國卷3年0考）2024DNA

（2024?浙江）DNA分子結構內容：本專題知識難度較低、

考點二：DNA分子的復制

DNA分子的（2022?重慶）DNA分子結構較高的兩級分化，要求基礎要

（3年16考，全國卷3年1考）

結構、復制（2022?河北）DNA分子結構扎實?？疾閷W生對相關實驗的

與生態的本（2022?浙江）DNA分子結構整體性的認識，或結合一些情

考點三：生態通常是有遺傳效應

質（2022?廣東）DNA分子結構景信息或表格信息設置題目，

的DNA片段

（2024?浙江）DNA分子的復制考查學生的應變能力、獲取信

（3年3考，全國卷3年。考）

（2023?山東）DNA分子的復制息和綜合分析能力。

（2022?海南）DNA分子的復制

1.概述DNA由四種脫氧核甘酸構成，通常由兩條堿基互補配對的反向平行長鏈形成雙螺旋結構，堿

基的排列順序編碼了遺傳信息

課標要求

2.概述DNA通過半保留方式進行復制

3.概述多數生物的生態是DNA的功能片段，有些病毒的生態在RNA分子上

增：①DNA的結構模式圖中標明了五碳糖的碳原子位數及DNA兩條鏈的方向；②DNA全保留復制

新舊教材對的觀點。

比改：①DNA半保留復制的實驗證據不再是選學內容；②生態的概念。

冊U：小鼠肥胖與生態相關的實例。

通過討論分析DNA的結構復制，形通過DNA復制方式的探究，培養

實驗設計及結構分析的能力

通過構建模型，了解現代遺傳

學研究方法，形成科學態度和

方法

㈤3

考點突破.考法探究

考點一DNA分子的結構

知識JJ

知識點1DNA結構模型的構建——標志生物學研究進入分子水平

1.模型構建者：1953年，美國生物學家沃森和英國物理學家克里克。

2.模型構建過程

DNA是以4種為單位連接威爾金斯和富蘭克林

而成的長鏈，這4種脫氧核甘酸分別含獲得了DNAX射線的衍

有4種堿基射圖譜

構建模型1雙螺旋和三螺旋結構模型（堿基位于螺旋的

不一I外部,骨架在內部）

構建模型2雙螺旋結構模型在外部，堿基在內部，

否定一一且相同堿基進行配對）

查哥夫提出DNA分子堿基數量

關系：。

構建模型3|雙螺旋結構模型（A與T配對,G與C配對,

----------DNA分子穩定）

【考點訓練】

1.DNA雙螺旋結構模型的提出是二十世紀自然科學的偉大成就之一。下列研究成果中，為該模型構建提供

主要依據的是（）

①赫爾希和蔡斯證明DNA是遺傳物質的實驗

②富蘭克林等拍攝的DNA分子X射線衍射圖譜

③查哥夫發現的DNA中喋吟含量與喀咤含量相等

④沃森和克里克提出的DNA半保留復制機制

A.①②B.②③C.③④D.①④

知識點2DNA（脫氧核糖核酸）的結構

1.5種基本元素：C、H、O、N、Po

2.3種小分子：一分子磷酸、一分子脫氧核糖、一分子含氮堿基。

熱門考點1：DNA的水解產物？徹底水解產物？

3.4種基本單位：脫氧核甘酸（含氮堿基不同）

A腺瞟聆

G鳥瞟吟

C胞喀嚏

T胸腺嚓咤

4.2條鏈（一般）：反向平行

磷酸和脫氧核糖交替連接排列在外側一構成基本骨架，堿基排列在內側，通過氫鍵相連構成堿基對,

遵循堿基互補配對原則A=T,C=G,C=G堿基對的比例越高，DNA分子越穩定。

磷

酸

二

酯

鍵

門3一基可連幾脫核？

熱考點：個磷酸團以接個氧糖

考條上基何？

熱門點4：一鏈的堿如連接

門5的基連？

熱考點：兩條鏈之間堿如何接

Z

隱識D個端一有個離磷基另一

【教材性知】NA的一條單鏈具有兩末，端一游的酸團，稱作5-端；端有一

羥基一H,3'；單走相。

個（0）稱作-端兩條鏈向反

5空構規則構

.1種間結：的雙螺旋結

D

知識點3NA的構特點

結

相A分______交接

對DN子中___________替連

穩定性「式條間

1的方不變，兩鏈的

D

N

方變

式不

A的

不NA子____數不

結同的D分中__________目

性若某NA

構多樣卜同,排列順序多種多樣。D分子中

堿基序有種

特有〃個對，則排列順

點

D分子都有區N

每種NA別于其他DA的特定

1

（了特定

特性卜，代表的遺傳

異

信息

遺息存堿核酸排。

注意：傳信儲在基（脫氧甘）的列順序中

【教性知

材隱識】

1.隱】修5038分兩條鏈反向

【教材性知識教材必2P圖-析DNA平行的原因

2.【教材隱性知識】教材必修2P50DNA分子的結構具有穩定性的原因是

3.【教材隱性知識】源于必修2P50模型建構：DNA只有4種脫氧核苜酸，能夠儲存足夠量遺傳信息的原因

是O

【易錯辨析】

1.DNA分子中的每個磷酸均連接著一個脫氧核糖和一個堿基。（必修2P50圖3-8）（）

2.DNA分子一條鏈上的相鄰堿基通過磷酸一脫氧核糖一磷酸相連。（必修2P50圖3-8）（）

3.分子大小相同、堿基含量相同的核酸分子所攜帶的遺傳信息一定相同。（必修2P59正文）（）

4.真核細包生態中核糖核甘酸的排列順序代表遺傳信息。（必修2P59正文）（）

5.真核細包的生態只存在于細包核中，而核酸并非僅存在于細包核中。（必修2P59正文）（）

知識點4巧解DNA分子中有關堿基比例計算—“三步曲"

第一步：搞清題中已知的和所求的堿基比例是占整個DNA分子堿基的比例，還是占DNA分子一條鏈上堿

基的比例。

第二步：畫一個DNA分子模式圖，并在圖中標出已知的和所求的堿基。

第三步：根據堿基互補配對原則及其規律進行計算。

問題：

1.一個DNA分子有1000個堿基對，其中A=240個，該DNA分子中含有一個氫鍵。

2.某生物細包DNA分子的堿基中，腺喋吟的分子數占18%,那么鳥喋吟的分子數占。

3.某DNA中A+T占整個DNA堿基總數的44%,其中一條鏈上的G占該鏈堿基總數的21%,那么，對應的

另一條互補鏈上的G占該鏈堿基總數的比例是—o

4.DNA的一個單鏈中（A+T）/（G+C）=0.4,上述比例在其互補單鏈和整個DNA分子中分別是、。

5.DNA的一個單鏈中（A+C）/（G+T）=0.4,上述比例在其互補單鏈和整個DNA分子中分別是、。

規律一：氫鍵數目：A與T之間兩個氫鍵，C與G之間三個氫鍵，其中CG對數（或相對含量）越多，DNA

分子越穩定。

例題1：一個DNA分子有1000個堿基對，其中A=240個，該DNA分子中含有個氫鍵。

打二240；

io。。個堿基r

對共有2000|A+f=

480氫鍵數

個堿基=240X2+760X3=2760

G+C=1520

A=240G=C=760

規律二：雙鏈DNA中,A=T、C=G,則喋吟堿基總數等于口密咤總數；或任意兩個不互補堿基之和恒等,

即A+G=T+C=A+C=T+G,為總數的50%o

A,T,GG,

1鏈

2鏈

T2A2G2C2

推論1：A+G=T+CA+C=T+G

推論2：(A+G)/(A+G+T+C)=(T+C)/(A+G+T+C)=50%

例題2：某生物細包DNA分子的堿基中，腺喋吟的分子數占18%,那么鳥喋吟的分子數占

在雙鏈DNA中，

A+G=T+C=A+C=T+G=50%;

32%

A=18%i

規律三：雙鏈DNA中，互補的兩個堿基之和占全部堿基的比等于在任何一條單鏈中這兩個堿基之和占單鏈

全部堿基數的比（簡記為：補則等）。

DNA雙鏈

A1--T2

T1-A2

G1-C2

C1--G2

1鏈2鏈

mm

在整個雙鏈DNA中:AI=T2,TFAZ

AMT2+A2T+A

1鏈堿基數2鏈堿基數雙鏈堿基數

mm2m

設毋A產=nA+T

22n

A-)+T-)+G-,+C-)A2+T2+G2+C2

例題3：某DNA中A+T占整個DNA堿基總數的44%,其中一條鏈上的G占該鏈堿基總數的21%,那么,

對應的另一條互補鏈上的G占該鏈堿基總數的比例是

在雙鏈DNA中G+C=56%根據堿基互

在雙鏈DNA中:在一鏈DNA中：.補配對原則

T在一鏈DNA中G+C=56%r沁

A+7=44%=35%在另一鏈DNA

在一鏈DNA中G=21%中G=35%

規律四：互補堿基之和的比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都相同。

DNA雙鏈

12

A1T2

T1A2

G1C2

C1G2

設DNA一條鏈為1鏈，互補鏈為2鏈。根據堿基互補配對原則:

=

可知：A1=T2,A2T1fG1—C2,G2=C1O在DNA雙鏈中：A=T,G=Co

、幾Ai+T1A2+T2A+T

設------m,求一m-m

G1+C1'G2+C2G+C

例題4：DNA的一個單鏈中(A+T)/(G+C)=0.4,上述比例在其互補單鏈和整個DNA分子中分別是.

;在DNA的另一個單鏈中

在DNA的一個單鏈中|:(A+T)/(G+C)=0.4

(A+T)/(G+C)=0.4:蓑DNA盔雙鏈,

:(A+T)/(G+G)=0.4

規律五：非互補堿基之和比例在兩條互補鏈中互為倒數，在整個DNA分子中為1(簡記為：不補則倒)。

DNA雙鏈

12

A1-T2

T1A2

G1C2

C1G2

設DNA一條鏈為1鏈，互補鏈為2鏈。根據堿基互補配對原則:

可知：AI=T2,A2=TI，GI=C2,G2=Cio在DNA雙鏈中：A=T,G=C。

A[+G]A2+G2A+G

設=b，求--------=1/b---------=1

T2+C2T+C

例題5：DNA的一個單鏈中(A+C)/(G+T)=0.4,上述比例在其互補單鏈和整個DNA分子中分別是

:在DNA的另一個單鏈中

在DNA的一個單鏈中:(A+C)/(G+T)=2.5

(A+C)/(G+T)=0.4;雇DNA鬲雙港市

:(A+C)/(G+T)=1

考向洞察」

考向1結合DNA結構及相關計算，考查科學思維的能力

例1.九噬菌體的線性雙鏈DNA兩端各有一段單鏈序列。這種噬菌體在侵染大腸桿菌后其DNA會自連環化

(如圖)，該線性分子兩端能夠相連的主要原因是()

A.單鏈序列脫氧核甘酸數量相等

B.分子骨架同為脫氧核糖與磷酸

C.單鏈序列的堿基能夠互補配對

D.自連環化后兩條單鏈方向相同

【變式訓練】1.某DNA部分片段結構如圖所示，下列敘述正確的是()

A.③為磷酸二酯鍵，③的形成需要RNA聚合酶催化

B.①代表氫鍵，①的形成與斷裂需要ATP提供能量

C.片段中堿基②與五碳糖構成的脫氧核音與ATP中的腺首相同

D.若該DNA一條鏈中堿基A與T之和占48%,則整個DNA中堿基C占26%

【變式訓練】2.20世紀50年代初，查哥夫對多種生物DNA做了堿基定量分析，發現(A+T)/(C+G)的值如

下表。結合所學知識，你認為能得出的結論是()

DNA來源大腸桿菌小麥鼠豬肝豬胸腺豬脾

(A+T)/(C+G)1.011.211.211.431.431.43

A.小麥和鼠的DNA所攜帶的遺傳信息相同

B.豬的DNA結構比大腸桿菌DNA結構更穩定一些

C.同一生物不同組織的DNA堿基組成相同

D.小麥DNA中(A+T)數量是鼠DNA中(C+G)數量的1.21倍

【變式訓練】3.某雙鏈(a鏈和p鏈)DNA分子中鳥喋吟與胞喀咤的數量之和占全部堿基總數的56%,a鏈中

腺嘿吟占28%。下列關于該DNA分子的敘述，錯誤的是()

A.p鏈中腺喋吟與胸腺嚏咤的數量之和占該鏈堿基總數的44%

B.a鏈中(G+C)/(A+T)=11/14,p鏈中(G+C)/(A+T)=14/11

C.a鏈中胸腺嚅咤所占的比例是16%,占雙鏈DNA分子的8%

D.(A+T)/(G+C)的比值可體現不同生物DNA分子的特異性

考點二DNA的留復制

7---------------CHHTD-u.

f知識固本」

知識點1DNA半保留復制的實驗證據

1.對DNA分子復制的猜測

①全保留復制：新復制出的分子直接形成，完全沒有舊的部分；

9+

②半保留復制：形成的分子一半是新的，一半是舊的;

③彌散復制：新復制的分子中新舊都有，但分配是隨機組合的

如何驗證這個假說呢？關鍵思路是？

關鍵思路：通過實驗區分親代和子代的DNA

問題1：DNA是肉眼看不可見的，如何做區分親代和子代的DNA呢？

提示：同位素標記技術

2.實驗者：美國生物學家和。

3.研究方法：假說一演繹法

4.實驗材料：大腸桿菌

5.實驗技術：同位素標記法和密度梯度離心法

6.實驗原理：含4的雙鏈DNA密度大，含右的雙鏈DNA密度小，一條鏈含為、一條鏈含上的雙鏈DNA

密度居中。

14N/14N輕帶

14N/15N中帶

1515

N/N重帶

7.DNA復制方式的探究：

(1)若為半保留復制，離心后的DNA分布位置如下:

（3）若為彌散復制，離心后的DNA分布位置如下

培狒過程：

I.在畬"N的塔葬液中塔邦

_1櫛千代.使D、A雙M均被，，、

標回試許4

Ju笊至含呻的嫡養液中培

萬#,每302復制一代

'HI.取出播代DNA的樣本離

全保留復制半保留復制分散復制心.記我功累

如果子代I只有一條中密度帶：則可以排除全保留復制，但不能肯定是半保留復制或分散復制。

如果子代I只有一條中密度帶，再繼續做子代IIDNA密度鑒定：若子代H可以分出一條中密度帶和一條輕密

度帶，則可以排除分散復制，同時肯定半保留復制；如果子代n不能分出中、輕密度兩條帶，則排除半保

留復制，同時確定為彌散復制。

8.實驗驗證及結果：實驗結果與半保留推理結果相同。

在含

15

NH4CI轉移到含

的培養液1NHCI

-4^細胞再

中生長若培養基中

干代、分裂1次

提取DNA］離心

14N/14N1

14N/15N

1W15N七---

得出結論：DNA復制方式為半保留復制。

知識點2DNA半保留復制相關計算問題

將普通的大腸桿菌（DNA種含14N）放在含15N的培養液培養，若親代DNA分子中含有腺喋吟脫氧核普

酸m個。

（1）1次復制需要該游離的脫氧核昔酸多少個？

（2）2次復制呢需要該游離的脫氧核甘酸多少個？

（3）n次復制呢需要該游離的脫氧核甘酸多少個？

（4）第1次復制需要該游離的脫氧核甘酸多少個？

（5）第2次復制呢需要該游離的脫氧核甘酸多少個？

（6）第n次復制呢需要該游離的脫氧核甘酸多少個？

將含有15N標記的DNA分子（親代）放到含14N的培養液中連續復制n次:

15N[[15N

親代II_____________15N

1514?141514N

復制1次

復制2次1514141414141415

IIIIIIII

I

復制3次1514141414141414141Z

IIIIIIIIII

復制n次

1.分子數目計算:

(1)共有DNA分子個

(2)含15N的分子個

⑶只含平的分子個

(4)含14N的分子個

(5)只含"N的分子個

2.脫氧核甘酸鏈數計算:

(1)脫氧核昔酸鏈共條

⑵含15N的鏈條

⑶含蟲的鏈條

3.堿基個數計算：假設在親代DNA中含有腺喋吟m個

第1次復制需要腺嗯吟m個

第2次復制需要腺喋吟2m個

第3次復制需要腺喋吟4m個

第n次復制需要腺喋吟mX2?i個

復制n次共需要腺喋吟mXQ11-1)個

1-2。一新合成的DNA分子共2n-l

【特別提示】“DNA復制”相關題目的4點“注意”

(1)注意“DNA復制了n次”和“第n次復制”的區別，前者包括所有的復制，但后者只包括第n次的復制。

⑵注意堿基的單位是“對”還是“個

(3)切記在DNA復制過程中，無論復制了幾次，含有親代脫氧核苔酸單鏈的DNA分子都只有兩個。

⑷看清試題中問的是“DNA分子數”還是“鏈數”，“含”還是“只含”等關鍵詞，以免掉進陷阱。

知識點3DNA復制的過程

1.DNA的復制

（1）概念：DNA的復制是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。

（2）場所：主要是在細包核（次要在線粒體、葉綠體）。

（3）時期：細包分裂（有絲分裂或減數分裂）前的間期。

（4）條件：

模板親代DNA分子中的兩條母鏈

原料以細包中游離的4種脫氧核甘酸

酶解旋酶、DNA聚合酶等

能量ATP等

（一）解旋：在ATP的驅動下，解旋酶將DNA部分雙螺旋的兩條鏈解開。

（二）合成子鏈：

①游離的4種脫氧核甘酸按堿基互補配對原則隨機地與兩條母鏈的堿基配對（形成氫鍵），確定子鏈的脫氧

核甘酸排列順序。

②在DNA聚合酶的催化下從子鏈的5,端把子鏈的脫氧核甘酸聚合成脫氧核昔酸鏈（脫氧核甘酸之間脫水形

成磷酸二酯鍵）。

子鏈合成方向：子鏈的5,端一3,端

（三）形成子代DNA分子：每條新鏈與其對應的模板鏈盤繞成雙螺旋結構。

2.DNA復制的過程

（1）特點：①半保留復制；②邊解旋邊復制；③雙向復制；④真核生物有多個復制起點。

（2）精確復制的原因：①DNA分子獨特的雙螺旋結構，為復制提供了精確的模板；②堿基互補配對原則，

保證了復制能夠準確地進行。

（3）方向：從子鏈的5,端向3,端延伸。

（4）結果：一個DNA分子形成兩個完全相同的DNA分子。

（5）意義：將遺傳信息從親代傳給子代，從而保持遺傳信息的連續性。

【易錯辨析】

1.將已被15N標記了DNA的大腸桿菌在含14N的培養基中培養繁殖一代，若子代大腸桿菌的DNA分子

中既含有14N,又含有15N,則可說明DNA的復制為半保留復制。（必修2P54思考?討論）（）

2.DNA分子復制時，解旋酶與DNA聚合酶不能同時發揮作用。（必修2P55圖3-10）（）

3.DNA復制遵循堿基互補配對原則，新合成的DNA分子中兩條鏈均是新合成的。（必修2P55圖3-10）（）

4.單個脫氧核甘酸在DNA聚合酶的作用下連接合成新的子鏈。（必修2P55圖3-10）（）

考向洞察」

考向1結合DNA復制的過程分析，考查科學思維

例1.科學家曾提出DNA復制方式的三種假說：全保留復制、半保留復制和分散復制（圖l）o對此假說，科

學家以大腸桿菌為實驗材料，進行了如下實驗（圖2）：

大腸桿菌培養密度梯度離心

在含15NH,C1的培養八提取DNAH

液中生長若干代—喜7-一

轉移到含ENH4clI

的培養液中‘

細胞分裂一次I

提取DNA

第一代中帶

離心

細胞再分裂一次I

提取DNA輕帶

第二代

離心'中帶

復制復制復制

圖1圖2

下列有關敘述正確的是（)

A.第一代細菌DNA離心后，試管中出現1條中帶，說明DNA復制方式一定是半保留復制

B.第二代細菌DNA離心后，試管中出現1條中帶和1條輕帶，說明DNA復制方式一定是全保留復制

C.結合第一代和第二代細菌DNA的離心結果，說明DNA復制方式一定是分散復制

D.若DNA復制方式是半保留復制，繼續培養至第三代，細菌DNA離心后試管中會出現1條中帶和1條輕

4+4-

市

【變式訓練】如圖為某原核細包DNA分子的復制方式模式圖，圖中“―”表示復制方向。下列敘述錯誤的是

()

復制起點

A.由圖可知，該DNA分子復制方式為多起點雙向復制

B.除圖示酶外，DNA分子復制還需DNA聚合酶等

C.DNA分子復制時，子鏈的延伸方向是相同的

D.解旋經過含G—C堿基對較多的區域時，消耗的能量相對較多

考向2結合DNA復制過程中的有關計算，考查科學思維

例2.用15N標記含有100個堿基對的DNA分子（其中有腺喋吟60個），該DNA分子在含14N的培養基中

連續復制4次。下列有關判斷錯誤的是（）

A.含有15N的DNA分子有兩個

B.含有14N的DNA分子占總數的7/8

C.第4次復制消耗胞喀咤脫氧核甘酸320個

D.復制共產生16個DNA分子

【變式訓練】一個&N標記的、含1000個堿基對的DNA分子片段，其中一條中T+A占30%,若將該DNA

分子放在MN的培養基中連續復制3次，相關敘述正確的是（）

A.該DNA分子的另一條鏈中T+A占70%

B.該DNA分子中含有A的數目為400個

C.該DNA分子第3次復制時需要消耗2800個G

D.經3次復制后，子代DNA分子中含14N的比例為7/8

考向3圍繞DNA半保留復制中標記染色體去向的分析，考查科學思維

例3.一個含有2〃條染色體的生物體細包，其染色體中DNA的兩條鏈都被標記，在不含標記的原料中進行

有絲分裂，下列敘述錯誤的是（）

A.第一次分裂的后期細包中有4〃條帶標記的染色體

B.第二次分裂的中期每個細包中有2n條帶標記的染色單體

C.第二次分裂的后期每個細包中有4?條帶標記的染色體

D.第二次分裂結束后有的子細包中可能不帶有標記

【變式訓練】某果蠅精原細包中8條染色體上的DNA已全部被15N標記，其中一對同源染色體上有生態A

和a,現給此精原細包提供含14N的原料讓其連續進行兩次分裂，產生四個子細包，分裂過程中無生態突

變和染色體變異發生。下列有關敘述錯誤的有（）

A.若子細包中均含4條染色體，則一定有一半子細包含有a生態

B.若子細包中均含8條染色體，則每個子細包中均含1個A生態和1個a生態

C.若子細包中的核DNA均含15N,則每個子細包均含8條染色體

D.若子細包中一半的核DNA含15N,則每個子細包均含8條染色體

考點三生態通常是有遺