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2021届高考生物一轮复习知识点专题24 DNA 分子的结构与复制一、基础知识必备（一）DNA 分子的结构1.DNA 分子的结构层次2、DNA 分子的化学组成3.DNA 的空间结构 项目 主链侧链 构成方式①脱氧核糖与磷酸交替排列;②两条主链呈反向平行;③两条主链盘旋成规则的双螺旋①主链上对应碱基以氢键连接成对; ②碱基互补配对(A —T,G —C ); ③碱基对平面之间平行 位置 双螺旋外侧 双螺旋内侧 DNA 分子的复制过程基本组成元素C 、H 、O 、N 、P 基本组成物质磷酸、脱氧核糖、含氮碱基(A 、G 、C 、T 四种) 基本组成单位四种脱氧核苷酸 DNA 分子的结构两条反向平行的脱氧核苷酸链复制时间 体细胞为有丝分裂间期;生殖细胞为减数第一次分裂前的间期复制场所 主要是细胞核,但在拟核、叶绿体、线粒体、细胞质基质(质粒)中也进行DNA 的复制①解旋:利用细胞提供的能量,在解旋酶的作用下,两条螺旋的双链解开;②合成子链:以解开的每一段母链为模板,在DNA聚合酶等的作用下,利用细胞中游离复制过程的4种脱氧核苷酸为原料,按碱基互补配对原则合成与母链互补的一段子链;③形成子代DNA:每条新链(子链)与对应的模板链(母链)盘绕成双螺旋结构以两条DNA分子的单链为模板,以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料,需要解旋酶、复制条件DNA聚合酶等的催化,需要A TP提供能量复制特点边解旋边复制、半保留复制复制结果形成两个完全相同的DNA分子复制意义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二、通关秘籍1、巧记DNA分子结构的“五四三二一”(1)五种元素:C、H、O、N、P;(2)四种碱基:A、G、C、T,相应的有四种脱氧核苷酸;(3)三种物质:磷酸、脱氧核糖、含氮碱基;(4)两条单链:两条反向平行的脱氧核苷酸链;(5)一种空间结构:规则的双螺旋结构。
2、关于DNA复制(1)DNA能够精确复制的原因:具有独特的双螺旋结构、碱基互补配对原则。
第19讲DNA的结构、复制及基因的本质‖A级·基础练‖一、选择题1．下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是( )A．组成DNA分子的核糖核苷酸有4种B．每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基C．双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的D．双链DNA分子中，A＋T＝G＋C解析：选CDNA分子的基本单位是脱氧核糖核苷酸；位于DNA分子长链两端的脱氧核糖上只连着一个磷酸和一个碱基；双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的；双链DNA分子中，根据碱基互补配对原则，A＋G＝T＋C。
2．下列关于DNA复制的叙述，正确的是( )A．DNA复制时，严格遵循A—U、C—G的碱基互补配对原则B．DNA复制时，两条脱氧核苷酸链均可作为模板C．DNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制D．脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链解析：选B DNA复制时，严格遵循A—T、C—G的碱基互补配对原则；DNA是以两条脱氧核苷酸链作为模板进行复制的；DNA分子边解旋边复制；脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶的作用下才能连接形成子链。
3．(2019届某某模拟)下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，错误的是( ) A．在DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸和一个碱基B．基因是具有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上可含有成百上千个基因C．一个基因含有许多个脱氧核苷酸，基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的D．染色体是DNA的主要载体，一条染色体上含有一个或两个DNA分子解析：选A 在DNA分子中，与脱氧核糖直接相连的一般是两个磷酸和一个碱基；基因是具有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子含有许多个基因；脱氧核苷酸的特定排列顺序使基因具有特异性；染色体是DNA的主要载体，DNA复制前一条染色体含一个DNA分子，DNA复制后一条染色体含两个DNA分子。
4．如图为某DNA分子的部分平面结构图，该DNA分子片段中含100个碱基对，40个胞嘧啶，则下列说法错误的是( )A ．②与①交替连接，构成了DNA 分子的基本骨架B ．③是连接DNA 单链上两个核糖核苷酸的磷酸二酯键C ．该DNA 复制n 次，含母链的DNA 分子只有2个D ．该DNA 复制n 次，消耗的腺嘌呤脱氧核苷酸数为60×(2n－1)个解析：选B ①是脱氧核糖，②是磷酸，两者交替连接构成了DNA 分子的基本骨架；④是连接DNA 单链上两个脱氧核糖核苷酸的化学键，③是鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸中连接磷酸和脱氧核糖的化学键；该DNA 复制n 次，得到2n 个DNA ，其中含母链的DNA 分子共有2个；该DNA 复制n 次，消耗腺嘌呤脱氧核苷酸数为(200－40×2)÷2×(2n －1)＝60×(2n －1)个。
16-18讲遗传的分子基础补充资料（相关计算汇总及密码子）11.23一、DNA结构、复制及基因表达的相关计算1、关于DNA分子中碱基的计算基本原理：双链DNA分子中，A=T，G=C，A+T+G+C=1（100%）基本关系：①嘌呤数=嘧啶数=碱基总数的；②互补的两个碱基之和在单、双链中所占的比例；③一条链中的两个不互补碱基之和的比值与另一条链中的这一比值互为。
应用1：分析一个DNA分子时，其中一条链上(A+C)/(G+T)=0.4，那么它的另一条链和整个DNA分子中(A+C)/(G+T)的比例分别是______、______。
应用2：某噬菌体的DNA为单链，碱基比例是A:T:C:G=1:2:3:4，当它感染宿主细胞时，能形成杂合双链DNA分子，则杂合双链DNA分子上A:T:C:G=______________ 2、关于DNA复制的计算基本原理：半保留复制，即１个亲代DNA分子复制后，复制合成的两个子代DNA分子中，各有一条链来亲代DNA的母链，一条是新合成的子链。
如1个DNA被15N标记，然后在14N的培养液中复制n次，请在右侧空白处画出复制两次的模式图，并完成下列填空：①复制ｎ次，子代DNA分子总数为，总DNA链数为，其中含有15N的DNA有___个，含15N的DNA单链有____条，含14N的DNA有____个，只含15N的DNA有____个，只含14N的DNA有______个。
②若该DNA分子中某碱基有m个，则复制n次，共需要游离的该碱基___________个，第n次复制，需要游离的该碱基_______个。
应用：某DNA分子含A腺嘌呤200个，该DNA复制数次后，消耗了培养液中3000个腺嘌呤脱氧核苷酸，则该DNA分子已经复制了____次。
3、基因表达（转录和翻译中相关数量计算）基本原理：基因中碱基数与mRNA中碱基数的关系：转录时，是以基因的一条链作为模板进行转录，转录成的RNA一般为单链，因此基因是双链，RNA是单链，则基因的碱基数是RNA碱基数的两倍，只知整个基因中四种碱基的数量，不能推出RNA中各种碱基数量；mRNA中碱基数与合成蛋白质或多肽中的氨基酸数的关系：翻译过程中，信使RNA中每3个碱基(一个密码子)决定一个氨基酸，所以信使RNA碱基总数至少(含有终止密码子，不编码氨基酸)是经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目3倍。
第2课时DNA的结构与复制课标要求 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。
考点一DNA分子的结构1．DNA双螺旋结构模型的构建(1)构建者：沃森和克里克。
(2)构建过程2．DNA的结构3．DNA结构特点多样性若DNA含有n个碱基对，则其可能有4n种碱基排列顺序特异性每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序稳定性两条主链上磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基配对方式不变等源于必修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，称作5′－端，另一端有一个羟基(—OH)，称作3′－端，两条单链走向相反，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。
归纳总结DNA双螺旋结构的热考点4．DNA 中的碱基数量的计算规律设DNA 一条链为1链，互补链为2链。
根据碱基互补配对原则可知，A 1＝T 2，A 2＝T 1，G 1＝C 2，G 2＝C 1。
(1)A 1＋A 2＝T 1＋T 2；G 1＋G 2＝C 1＋C 2。
即：双链中A ＝T ，G ＝C ，A ＋G ＝T ＋C ＝A ＋C ＝T ＋G ＝12(A ＋G ＋T ＋C)。
规律一：双链DNA 中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。
(2)A 1＋T 1＝A 2＋T 2；G 1＋C 1＝G 2＋C 2。
A 1＋T 1N 1＝A 2＋T 2N 2＝A ＋T N (N 为相应的碱基总数)，C 1＋G 1N 1＝C 2＋G 2N 2＝C ＋GN。
规律二：互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA 分子中都相等，简记为“补则等”。
(3)A 1＋C 1T 1＋G 1与A 2＋C 2T 2＋G 2的关系是互为倒数。
规律三：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒”。
DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段回扣基础要点一、DNA分子的结构1.结构层次基本组成元素——等基本组成物质——磷酸、、（A、G、C、T四种）基本组成单位——四种）DNA单链——脱氧核苷酸长链DNA双链——DNA 结构，构建者和记忆窍门：可用“五、四、三、二、一”记忆，即五种元素，四种碱基对应四种脱氧核苷酸，三种物质○，两条长链，一种螺旋。
2.结构特点（1）双链。
（2）和交替连接，排列在外侧，构成，排列在内侧。
（3）两条链上的碱基通过连接成碱基对。
（4）A和T之间形成个氢键，C和G之间形成个氢键，故DNA分子中比例高的稳定性强。
C、H、O、N、P 脱氧核糖含氮碱基脱氧核糖核苷酸两条双螺旋沃森克里克反向平行脱氧核糖磷酸基本骨架碱基氢键二G—C 三练一练在DNA分子双螺旋结构中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有2个氢键，胞嘧啶与鸟嘌呤之间有3个氢键。
现有四种DNA样品，根据样品中碱基的百分含量判断，最有可能来自嗜热菌（生活在高温环境中）的是（）A.含胸腺嘧啶32%的样品B.含腺嘌呤17%的样品C.含腺嘌呤30%的样品D.含胞嘧啶15%的样品答案：B二、DNA分子复制1.概念：以分子为模板合成子代DNA分子的过程。
2.场所：主要在中，但在拟核、线粒体、叶绿体中也进行。
3.时间：有丝分裂和减数。
4.条件：。
5.精确复制的原因：DNA的结构提供精确模板; 原则保证了复制的准确进行。
6.过程：解旋和复制。
7.特点：复制和。
8.意义：从亲代传给子代，保持遗传信息的连续性。
亲代DNA 细胞核间期第Ⅰ次分裂前的间期模板、原料、酶、能量双螺旋碱基互补配对半保留边解旋边复制练一练下列关于DNA复制的叙述，正确的是（）A.在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制B.DNA 通过一次复制后产生四个DNA 分子C.DNA 双螺旋结构全部解链后，开始DNA 的复制D.单个脱氧核苷酸在DNA 酶的作用下连接合成新的子链解析 DNA 分子的复制发生在细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期，是以亲代DNA 的两条链为模板，合成两个子代DNA 分子的过程。
DNA 分子的结构和复制及基因是有遗传效应的DNA 片段一、DNA 分子的结构答案：1．C 、H 、O 、N 、P A 、T 、G 、C 脱氧核糖 脱氧核苷酸 脱氧核苷酸链 DNA 分子双螺旋2．判断正误。
(1)DNA 的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构。
( )(2)DNA 双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。
( )(3)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。
( )“3”→三种物质：○、、；“4”→四种碱基对应四种脱氧核苷酸；“5”→五种元素：含(4)DNA上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则，即A＝U，G＝C。
( )答案：2．(1)×(2)√(3)√(4)×◎想一想：A—T之间两个氢键，C—G之间三个氢键，什么样的DNA分子结构较稳定？提示：C和G的比例高的DNA分子结构稳定。
二、DNA分子的复制(填表)答案：亲代DNA 子代DNA 有丝分裂减数第一次分裂细胞核DNA的两条链脱氧核苷酸ATP 解旋酶解旋酶DNA聚合酶碱基互补配对双螺旋边解旋边复制半保留子代DNA分子遗传信息连续性◎想一想：DNA 分子为什么能够复制？提示：DNA 分子独特的双螺旋结构提供了精确的模板，碱基互补配对保证了复制的准确进行。
三、基因是有遗传效应的DNA 片段(判断正误)1．构成基因的碱基总数与DNA 分子的碱基总数相等。
( )2．基因是有遗传效应的DNA 片段。
( )3．不同DNA 分子携带遗传信息不同的根本原因在于碱基排列顺序不同。
( )4．DNA 的多样性主要取决于碱基排列顺序的多样性。
( )答案：1. × 2.√ 3.√ 4.√DNA 分子的结构、基因的本质1．(2013·广东卷，2)1953年Watson 和Crick 构建了DNA 双螺旋结构模型，其重要意义在于( )①证明DNA是主要的遗传物质②确定DNA是染色体的组成成分③发现DNA如何存储遗传信息④为DNA复制机构的阐明奠定基础A. ①③B. ②③C. ②④D. ③④解析：构建DNA双螺旋结构模型，不能证明DNA是主要的遗传物质，而噬菌体侵染细菌的试验证明了DNA是遗传物质，故①错误。
第二讲DNA 分子的结构、复制与基因的本质考点一DNA分子的结构和相关计算1．DNA分子结构模型的建立者及DNA的组成DNA分子结构模型的构建：标志着分子生物学的诞生(1)DNA双螺旋模型构建者：沃森（美1928—）和克里克（英1916—2004）。
1953年构建过程：①20世纪30年代，瑞典科学家，证明DNA不对称②第二次世界（1935~1945）大战后，用电镜测DNA直径为2nm③20世纪40年代德国生物化学家科赛尔第一个系统地研究了核酸的分子结构，发现DNA是由三种物质构成的，分别是磷酸、脱氧核糖和四种不同的碱基。
④1950年奥地利生物化学家查哥夫发现DNA中各种碱基之间存在数量关系：腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量；鸟嘌呤的量总是等于胞嘧啶(C)的量。
⑤1951年英国生物物理学家威尔金斯和英国女科学家富兰克林提供DNA的X射线衍射图谱，沃森和克里克推算出DNA分子呈螺旋结构。
沃森和克里克尝试构建模型：双螺旋和三螺旋，碱基位于螺旋的外部（失败）重构：磷酸—脱氧核糖骨架安排在螺旋外侧，碱基安排在螺旋内部的双链螺旋，相同碱基配对违反化学规律（失败）⑥1952年春天，奥地利生物化学家查哥夫访问剑桥大学，沃森和克里克得到一个重要信息： DNA中各种碱基之间存在数量关系：腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量；鸟嘌呤的量总是等于胞嘧啶(C)的量。
构建新的DNA模型：A—T G—C, 具有相同的形状和直径，同时能解释DNA复制⑦1953年4月25日《自然》（英）发表《核酸的分子结构—脱氧核糖核酸的一个结构模型》。
沃森、克里克和英国物理学家威尔金斯因发现生命的双螺旋而荣获1962年诺贝尔医学生理学奖或医学奖。
(2)图解DNA分子双螺旋结构【模型建构1】脱氧核苷酸——DNA的基本单位【模型建构2】一条脱氧核苷酸链（有方向）磷酸二酯键可用限制性核酸内切酶（简称限制酶）切断，可用DNA连接酶或DNA聚合酶连接。
第3课时 DNA 的复制课标要求 概述DNA 分子通过半保留方式进行复制。
1．DNA 复制方式的实验证据(1)实验者：美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔。
(2)研究方法：假说—演绎法。
(3)实验材料：大肠杆菌。
(4)实验技术：同位素标记技术和离心技术。
(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 。
(8)实验过程及分析①实验过程②实验分析a ．立即取出：提取DNA →离心→全部重带。
b.细胞分裂一次(即细菌繁殖一代)取出：提取DNA →离心→全部中带。
c.细胞再分裂一次(即细菌繁殖两代)取出：提取DNA →离心→12轻带、12中带。
(9)实验结论：DNA 的复制是以半保留的方式进行的。
2．DNA 的复制(1)概念、时间、场所(2)过程(3)结果：一个DNA 分子形成了两个完全相同的DNA 分子。
(4)特点⎩⎪⎨⎪⎧边解旋边复制半保留复制 (5)DNA 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，碱基互补配对原则，保证了复制能准确地进行。
(6)DNA 复制的意义：DNA 通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。
热图分析 下列为DNA 复制的有关图示，A →B →C 表示大肠杆菌的DNA 复制，D →E →F 表示哺乳动物的DNA 分子复制。
图中黑点表示复制起点，“→”表示复制方向，“⇨”表示时间顺序。
①若A 中含有48 502个碱基对，而子链延伸速率是105个碱基对/min ，假设DNA 分子从头到尾复制，理论上此DNA 分子复制约需30 s ，而实际上只需约16 s ，根据A →C 过程分析，这是因为复制是双向进行的。
