知識(shí)清單15 DNA的結(jié)構(gòu)、復(fù)制以及基因的本質(zhì)（3大考點(diǎn)+4個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)）高考生物一輪復(fù)習(xí)知識(shí)清單

知識(shí)清單15DNA的結(jié)構(gòu)、復(fù)制以及基因的本質(zhì)內(nèi)容概覽知識(shí)導(dǎo)圖：感知全局，了解知識(shí)要點(diǎn)考點(diǎn)清單：3大考點(diǎn)總結(jié)，梳理必背知識(shí)、歸納重點(diǎn)易混易錯(cuò)：4個(gè)錯(cuò)混點(diǎn)梳理，高效查漏補(bǔ)缺真題賞析：感知真題、知識(shí)鏈接、知己知彼考點(diǎn)1DNA的結(jié)構(gòu)1．DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建：1953年，美國(guó)生物學(xué)家沃森和英國(guó)物理學(xué)家克里克。2．構(gòu)建依據(jù)(1)DNA是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長(zhǎng)鏈，這4種脫氧核苷酸分別含有A、T、G、C4種堿基。(2)威爾金斯和富蘭克林提供的DNA衍射圖譜表明DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu)。(3)奧地利生物化學(xué)家查哥夫測(cè)定DNA的分子組成，發(fā)現(xiàn)在不同物種中四種堿基的含量不同，但是A和T的含量總是相等的，C和G的含量也相等。3．DNA分子的結(jié)構(gòu)層次4．DNA空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)DNA是由兩條單鏈組成的，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。(2)DNA中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側(cè)。(3)兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對(duì)，并且堿基配對(duì)具有一定的規(guī)律：A(腺嘌呤)一定與T(胸腺嘧啶)配對(duì)；G(鳥嘌呤)一定與C(胞嘧啶)配對(duì)。5．DNA的特性(1)穩(wěn)定性：DNA分子有獨(dú)特而穩(wěn)定的雙螺旋結(jié)構(gòu)。教材拾遺：DNA的一條單鏈具有兩個(gè)末端，游離磷酸基團(tuán)的一端，稱作5′－端，羥基一端（—OH），稱作3′－端，兩條單鏈反向平行。(2)多樣性：堿基對(duì)的排列順序多種多樣。(3)特異性：每一個(gè)DNA分子都具有特定的堿基序列，不同的DNA分子，其堿基排列順序是不同的。6．DNA分子的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則及相關(guān)計(jì)算(1)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則：A一定與T配對(duì)，G一定與C配對(duì)。(2)四個(gè)計(jì)算規(guī)律①規(guī)律一：一個(gè)雙鏈DNA分子中，A＝T、C＝G，則A＋G＝C＋T，即嘌呤堿基總數(shù)等于嘧啶堿基總數(shù)。②規(guī)律二：在雙鏈DNA分子中，互補(bǔ)的兩堿基之和(如A＋T或C＋G)占全部堿基的比值等于其任何一條單鏈中該種堿基比例的比值，且等于其轉(zhuǎn)錄形成的mRNA(T換為U)中該種堿基比例的比值。③規(guī)律三：在DNA雙鏈中，一條單鏈的(A1＋G1)/(T1＋C1)的值與其互補(bǔ)單鏈的(A2＋G2)/(T2＋C2)的值互為倒數(shù)關(guān)系。但在整個(gè)DNA分子中該比值等于1。④規(guī)律四：在DNA雙鏈中，一條單鏈的(A1＋T1)/(G1＋C1)的值，與該互補(bǔ)鏈的(A2＋T2)/(G2＋C2)的值是相等的，與整個(gè)DNA分子中的(A＋T)/(G＋C)的值是相等的?？键c(diǎn)2DNA的復(fù)制1．DNA復(fù)制是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。2．DNA復(fù)制的時(shí)間：在真核生物中，在細(xì)胞分裂前的間期，隨著染色體的復(fù)制而完成的。3．DNA復(fù)制的場(chǎng)所：真核生物的細(xì)胞核(主要)線粒體葉綠體及原核生物的擬核。4．DNA復(fù)制的過程拓展延伸：DNA聚合酶從5′→3′的方向合成互補(bǔ)的子鏈，這條新合成的子鏈稱為前導(dǎo)鏈(1)解旋：DNA利用細(xì)胞提供的能量，在解旋酶的作用下，兩條脫氧核苷酸鏈中配對(duì)的堿基從氫鍵處斷裂，于是兩條螺旋的雙鏈解開，此過程叫作解旋。(2)合成子鏈：以解開的每一條母鏈(模板鏈)為模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，以細(xì)胞中游離的四種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一條子鏈(3)形成子代DNA：隨著模板鏈解旋過程的進(jìn)行，新合成的子鏈也在不斷延伸。同時(shí)，每條新鏈與其對(duì)應(yīng)的母鏈互相盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。這樣，復(fù)制結(jié)束后，個(gè)DNA分子就形成了兩個(gè)完全相同的DNA分子。5．DNA復(fù)制的條件：DNA的復(fù)制需要模板(親代DNA分子的兩條鏈)、原料(四種游離的脫氧核苷酸)、能量和酶(解旋酶，DNA聚合酶，DNA連接酶)等基本條件。6．DNA復(fù)制結(jié)果：形成兩個(gè)與親代DNA分子完全相同的子代DNA分子。7．DNA復(fù)制特點(diǎn)：邊解旋邊復(fù)制；半保留復(fù)制。8．DNA復(fù)制的意義：將遺傳信息從親代傳遞給子代，保持了遺傳信息的連續(xù)性。9．DNA分子的復(fù)制相關(guān)計(jì)算：DNA分子的復(fù)制為半保留復(fù)制，一個(gè)DNA分子復(fù)制n次，則有：(1)脫氧核苷酸鏈數(shù)①子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)＝2n＋1條；②親代脫氧核苷酸鏈數(shù)＝2條；③新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)＝(2n＋1－2)條。(2)消耗的脫氧核苷酸數(shù)。當(dāng)以另一條鏈為模板時(shí)則不能連續(xù)合成子鏈。這時(shí)，DNA聚合酶會(huì)催化合成一段段小的新鏈片段，這些片段被稱為岡崎片段。①若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，經(jīng)過n次復(fù)制需要消耗該脫氧核苷酸數(shù)為m·(2n－1)個(gè)；②第n次復(fù)制需該脫氧核苷酸數(shù)＝2n個(gè)DNA分子中該脫氧核苷酸數(shù)－2n－1個(gè)DNA分子中該脫氧核苷酸數(shù)＝2n·m－m·2n－1＝m·(2n－2n－1)＝m·2n－1?？键c(diǎn)3考點(diǎn)3基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段1．基因與DNA的關(guān)系(1)從數(shù)量上看，每個(gè)DNA分子上有多個(gè)基因。(2)從功能上看，基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，能控制生物的性狀。(3)基因的位置，染色體是基因的主要載體，每個(gè)染色體含有1(或2)個(gè)DNA分子，每個(gè)DNA分子含有多個(gè)基因，基因在染色體上呈線性排列。2．DNA片段中的遺傳信息：遺傳信息蘊(yùn)藏在4種堿基的排列順序之中；堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA的多樣性，而堿基特定的排列順序，又構(gòu)成了每個(gè)DNA分子的特異性。3．基因與脫氧核苷酸、DNA和染色體之間的關(guān)系易錯(cuò)點(diǎn)1DNA分子結(jié)構(gòu)的易錯(cuò)辨析(1)DNA分子中每個(gè)脫氧核糖均連一個(gè)堿基，而除3，端的脫氧核糖只連一個(gè)磷酸外，其他部位的脫氧核糖均連兩個(gè)磷酸。(2)在脫氧核苷酸鏈中，并不是每個(gè)磷酸都與兩個(gè)脫氧核糖相連，如鏈的一端游離的磷酸只與一個(gè)脫氧核糖相連(3)每個(gè)DNA片段中，游離約磷酸基團(tuán)有2個(gè)，它們代表每條鏈的5’端(4)并不是所下的DNA分子中都有A=T，G=C，有的DNA分子是單鏈結(jié)構(gòu)。易錯(cuò)點(diǎn)2DNA分子結(jié)構(gòu)中兩類化學(xué)鍵的辨析易錯(cuò)點(diǎn)3DNA復(fù)制相關(guān)計(jì)算時(shí)四個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)(1)復(fù)制次數(shù)：“DNA復(fù)制了n次”和“第n次復(fù)制”的區(qū)別：前者包括所有的復(fù)制，但后者只包括最后一次復(fù)制。(2)堿基數(shù)目：注意堿基的數(shù)目單位是“對(duì)”還是“個(gè)”。(3)復(fù)制模板：在DNA復(fù)制過程中，無論復(fù)制了幾次，含有親代脫氧核苷酸單鏈的DNA分子都只有兩個(gè)。(4)關(guān)鍵詞語(yǔ)：看清是“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”，“含”還是“只含”等關(guān)鍵詞。易錯(cuò)點(diǎn)4基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段的理解(1)有些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，如人類免疫缺陷病毒(艾滋病病毒)流感病毒等。對(duì)這類病毒而言，基因就是有遺傳效應(yīng)的RNA片段。(2)并不是所有的DNA片段都是基因，基因必須是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。(3)并不是所有的基因都位于染色體上，葉綠體和線粒體也是基因的載體。1．(2024·河北·高考真題)某病毒具有蛋白質(zhì)外殼，其遺傳物質(zhì)的堿基含量如表所示，下列敘述正確的是(

)堿基種類ACGTU含量(％)31.220.828.0020.0A．該病毒復(fù)制合成的互補(bǔ)鏈中G＋C含量為51.2％B．病毒的遺傳物質(zhì)可能會(huì)引起宿主DNA變異C．病毒增殖需要的蛋白質(zhì)在自身核糖體合成D．病毒基因的遺傳符合分離定律[答案]B．[解析]A、由表可知，該病毒為RNA病毒，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可知，該病毒復(fù)制合成的互補(bǔ)鏈中G＋C含量與原RNA含量一致，為48.8％，A錯(cuò)誤；B、逆轉(zhuǎn)錄病毒經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄得到的DNA可能整合到宿主細(xì)胞的DNA上，引起宿主DNA變異，B正確；C、病毒增殖需要的蛋白質(zhì)在宿主細(xì)胞的核糖體上合成，C錯(cuò)誤；D、必需是進(jìn)行有性生殖的真核生物的細(xì)胞核基因遺傳才遵循基因的分離定律，病毒基因的遺傳不符合分離定律，D錯(cuò)誤。故選B。知識(shí)鏈接：病毒的遺傳物質(zhì)只有DNA或者RNA，該病毒遺傳物質(zhì)中含有U，不含T，即該病毒為RNA病毒。病毒必需寄生在活細(xì)胞內(nèi)才能完成正常的生命活動(dòng)。2．(2024·北京·高考真題)科學(xué)家證明“尼安德特人”是現(xiàn)代人的近親，依據(jù)的是DNA的(

)A．元素組成 B．核苷酸種類 C．堿基序列 D．空間結(jié)構(gòu)[答案]C．[解析]A、DNA的元素組成都是C、H、O、N、P，A不符合題意；B、DNA分子的核苷酸種類只有4種，B不符合題意；C、每種DNA的堿基序列不同，“尼安德特人”與現(xiàn)代人的DNA堿基序列有相似部分，證明“尼安德特人”與現(xiàn)代人是近親，C符合題意；D、DNA的空間結(jié)構(gòu)都是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，D不符合題意。故選C。知識(shí)鏈接：DNA分子的多樣性主要表現(xiàn)為構(gòu)成DNA分子的四種脫氧核苷酸的排列順序千變?nèi)f化；特異性主要表現(xiàn)為每個(gè)DNA分子都有特定的堿基序列。3．(2024·湖北·高考真題)模擬實(shí)驗(yàn)是根據(jù)相似性原理，用模型來替代研究對(duì)象的實(shí)驗(yàn)。比如“性狀分離比的模擬實(shí)驗(yàn)”(實(shí)驗(yàn)一)中用小桶甲和乙分別代表植物的雌雄生殖器官，用不同顏色的彩球代表D、d雌雄配子；“建立減數(shù)分裂中染色體變化的模型”模擬實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)二)中可用橡皮泥制作染色體模型，細(xì)繩代表紡錘絲；DNA分子的重組模擬實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)三)中可利用剪刀、訂書釘和寫有DNA序列的紙條等模擬DNA分子重組的過程。下列實(shí)驗(yàn)中模擬正確的是(

)A．實(shí)驗(yàn)一中可用綠豆和黃豆代替不同顏色的彩球分別模擬D和d配子B．實(shí)驗(yàn)二中牽拉細(xì)繩使橡皮泥分開，可模擬紡錘絲牽引使著絲粒分裂C．實(shí)驗(yàn)三中用訂書釘將兩個(gè)紙條片段連接，可模擬核苷酸之間形成磷酸二酯鍵D．向?qū)嶒?yàn)一桶內(nèi)添加代表另一對(duì)等位基因的彩球可模擬兩對(duì)等位基因的自由組合[答案]C．[解析]A、實(shí)驗(yàn)一中小球的大小、質(zhì)地應(yīng)該相同，使抓摸時(shí)手感一樣，以避免人為誤差，而綠豆和黃豆的大小、手感不同，A錯(cuò)誤；B、實(shí)驗(yàn)二中牽拉細(xì)繩使橡皮泥分開，可模擬紡錘絲牽引姐妹染色單體分離形成染色體，而著絲粒的分裂不是紡錘絲牽引的，是酶在起作用，B錯(cuò)誤；C、DNA連接酶是連接兩個(gè)DNA片段，形成磷酸二酯鍵，實(shí)驗(yàn)三中用訂書釘將兩個(gè)紙條片段連接，可模擬核苷酸之間形成磷酸二酯鍵，C正確；D、向?qū)嶒?yàn)一桶內(nèi)添加代表另一對(duì)等位基因的彩球可模擬雌雄配子的自由組合，D錯(cuò)誤。故選C。知識(shí)鏈接：用甲乙兩個(gè)小桶分別代表雌雄生殖器官，甲乙兩小桶內(nèi)的彩球分別代表雌雄配子，用不同彩球的隨機(jī)結(jié)合，模擬生物在生殖過程中，雌雄配子的隨機(jī)組合。4．(2024·浙江·高考真題)下列關(guān)于雙鏈DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述，正確的是(

)A．磷酸與脫氧核糖交替連接構(gòu)成了DNA的基本骨架B．雙鏈DNA中T占比越高，DNA熱變性溫度越高C．兩條鏈之間的氫鍵形成由DNA聚合酶催化D．若一條鏈的G+C占47%，則另一條鏈的A+T也占47%[答案]A．[解析]A、DNA的外側(cè)由脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成的基本骨架，內(nèi)側(cè)是堿基通過氫鍵連接形成的堿基對(duì)，A正確；B、雙鏈DNA中GC堿基對(duì)占比越高，DNA熱變性溫度越高，B錯(cuò)誤；C、DNA聚合酶催化形成的是磷酸二酯鍵，C錯(cuò)誤；D、互補(bǔ)的堿基在單鏈上所占的比例相等，若一條鏈的G+C占47%，則另一條鏈的G+C也占47%，A+T占1-47%=53%，D錯(cuò)誤。故選A。知識(shí)鏈接：DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)：DNA是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈盤旋而成的雙螺旋結(jié)構(gòu)；DNA的外側(cè)由脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成的基本骨架，內(nèi)側(cè)是堿基通過氫鍵連接形成的堿基對(duì)，堿基之間的配對(duì)遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則(A-T、C-G)5．(2024·浙江·高考真題)某二倍體動(dòng)物(2n=4)精原細(xì)胞DNA中的P均為32P，精原細(xì)胞在不含32P的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，其中1個(gè)精原細(xì)胞進(jìn)行一次有絲分裂和減數(shù)第一次分裂后，產(chǎn)生甲~丁4個(gè)細(xì)胞。這些細(xì)胞的染色體和染色單體情況如下圖所示。不考慮染色體變異的情況下，下列敘述正確的是(

)A．該精原細(xì)胞經(jīng)歷了2次DNA復(fù)制和2次著絲粒分裂B．4個(gè)細(xì)胞均處于減數(shù)第二次分裂前期，且均含有一個(gè)染色體組C．形成細(xì)胞乙的過程發(fā)生了同源染色體的配對(duì)和交叉互換D．4個(gè)細(xì)胞完成分裂形成8個(gè)細(xì)胞，可能有4個(gè)細(xì)胞不含32P[答案]C．[解析]A、圖中的細(xì)胞是一個(gè)精原細(xì)胞進(jìn)行一次有絲分裂和減數(shù)第一次分裂后產(chǎn)生的，據(jù)圖所示，這些細(xì)胞含有染色單體，說明著絲粒沒有分裂，因此該精原細(xì)胞2次DNA復(fù)制，1次著絲粒分裂，A錯(cuò)誤；B、四個(gè)細(xì)胞還沒有進(jìn)入減數(shù)第二次分裂后期(著絲粒分裂)，因此可能處于減數(shù)第一次分裂末期、減數(shù)第二次分裂前期、中期，且均含有一個(gè)染色體組，B錯(cuò)誤；C、精原細(xì)胞進(jìn)行一次有絲分裂后，產(chǎn)生的子細(xì)胞每個(gè)DNA上有一條鏈含有32P，減數(shù)分裂完成復(fù)制后，每條染色體上有1個(gè)單體含有32P，另一個(gè)單體不含32P，減數(shù)第一次分裂結(jié)束，每個(gè)細(xì)胞中應(yīng)該含有2條染色體，四個(gè)染色單體，其中有兩個(gè)單體含有放射性，但乙細(xì)胞含有3個(gè)染色單體含有放射性，原因是形成乙的過程中發(fā)生了同源染色體的配對(duì)和交叉互換，C正確；D、甲、丙、丁完成減數(shù)第二次分裂至少產(chǎn)生3個(gè)含32P的細(xì)胞，乙細(xì)胞有3個(gè)單體含有32P，完成減數(shù)第二次分裂產(chǎn)生的2個(gè)細(xì)胞都含有32P，因此4個(gè)細(xì)胞完成分裂形成8個(gè)細(xì)胞，至多有3個(gè)細(xì)胞不含32P，D錯(cuò)誤。故選C。知識(shí)鏈接：DNA中的P均為32P的精原細(xì)胞在不含32P的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，進(jìn)行一次有絲分裂后，產(chǎn)生的每個(gè)細(xì)胞的每條DNA都有一條鏈含有32P，繼續(xù)在不含32P的培養(yǎng)液中培養(yǎng)進(jìn)行減數(shù)分裂，完成復(fù)制后，8條染色單體中有4條含有32P，減數(shù)第一次分裂完成后，理論上，每個(gè)細(xì)胞中有2條染色體，四條染色單體，其中有2條單體含有32P。6．(2023·山東·高考真題)將一個(gè)雙鏈DNA分子的一端固定于載玻片上，置于含有熒光標(biāo)記的脫氧核