知識清單15 DNA的結(jié)構(gòu)、復(fù)制以及基因的本質(zhì)（3大考點+4個易錯點）高考生物一輪復(fù)習(xí)知識清單

知識清單15DNA的結(jié)構(gòu)、復(fù)制以及基因的本質(zhì)內(nèi)容概覽知識導(dǎo)圖：感知全局，了解知識要點考點清單：3大考點總結(jié)，梳理必背知識、歸納重點易混易錯：4個錯混點梳理，高效查漏補缺真題賞析：感知真題、知識鏈接、知己知彼考點1DNA的結(jié)構(gòu)1．DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建：1953年，美國生物學(xué)家沃森和英國物理學(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(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，并且堿基配對具有一定的規(guī)律：A(腺嘌呤)一定與T(胸腺嘧啶)配對；G(鳥嘌呤)一定與C(胞嘧啶)配對。5．DNA的特性(1)穩(wěn)定性：DNA分子有獨特而穩(wěn)定的雙螺旋結(jié)構(gòu)。教材拾遺：DNA的一條單鏈具有兩個末端，游離磷酸基團的一端，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：堿基對的排列順序多種多樣。(3)特異性：每一個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分子的堿基互補配對原則及相關(guān)計算(1)堿基互補配對原則：A一定與T配對，G一定與C配對。(2)四個計算規(guī)律①規(guī)律一：一個雙鏈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)的值與其互補單鏈的(A2＋G2)/(T2＋C2)的值互為倒數(shù)關(guān)系。但在整個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，與該互補鏈的(A2＋T2)/(G2＋C2)的值是相等的，與整個DNA分子中的(A＋T)/(G＋C)的值是相等的?？键c2DNA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)制的時間：在真核生物中，在細胞分裂前的間期，隨著染色體的復(fù)制而完成的。3．DNA復(fù)制的場所：真核生物的細胞核(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′的方向合成互補的子鏈，這條新合成的子鏈稱為前導(dǎo)鏈(1)解旋：DNA利用細胞提供的能量，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，以細胞中游離的四種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則，各自合成與母鏈互補的一條子鏈(3)形成子代DNA：隨著模板鏈解旋過程的進行，新合成的子鏈也在不斷延伸。同時，每條新鏈與其對應(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DNA分子就形成了兩個完全相同的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：形成兩個與親代DNA分子完全相同的子代DNA分子。7．DNA復(fù)制特點：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)計算：DNA分子的復(fù)制為半保留復(fù)制，一個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則不能連續(xù)合成子鏈。這時，DNA聚合酶會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，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；②第n次復(fù)制需該脫氧核苷酸數(shù)＝2n個DNA分子中該脫氧核苷酸數(shù)－2n－1個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c3考點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DNA分子上有多個基因。(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，每個染色體含有1(或2)個DNA分子，每個DNA分子含有多個基因，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)系易錯點1DNA分子結(jié)構(gòu)的易錯辨析(1)DNA分子中每個脫氧核糖均連一個堿基，而除3，端的脫氧核糖只連一個磷酸外，其他部位的脫氧核糖均連兩個磷酸。(2)在脫氧核苷酸鏈中，并不是每個磷酸都與兩個脫氧核糖相連，如鏈的一端游離的磷酸只與一個脫氧核糖相連(3)每個DNA片段中，游離約磷酸基團有2個，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)。易錯點2DNA分子結(jié)構(gòu)中兩類化學(xué)鍵的辨析易錯點3DNA復(fù)制相關(guān)計算時四個易錯點(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”還是“個”。(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。(4)關(guān)鍵詞語：看清是“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”，“含”還是“只含”等關(guān)鍵詞。易錯點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)制合成的互補鏈中G＋C含量為51.2％B．病毒的遺傳物質(zhì)可能會引起宿主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)堿基互補配對原則可知，該病毒復(fù)制合成的互補鏈中G＋C含量與原RNA含量一致，為48.8％，A錯誤；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)在宿主細胞的核糖體上合成，C錯誤；D、必需是進行有性生殖的真核生物的細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錯誤。故選B。知識鏈接：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胞內(nèi)才能完成正常的生命活動。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DNA分子都有特定的堿基序列。3．(2024·湖北·高考真題)模擬實驗是根據(jù)相似性原理，用模型來替代研究對象的實驗。比如“性狀分離比的模擬實驗”(實驗一)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”模擬實驗(實驗二)中可用橡皮泥制作染色體模型，細繩代表紡錘絲；DNA分子的重組模擬實驗(實驗三)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。下列實驗中模擬正確的是(

)A．實驗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．實驗二中牽拉細繩使橡皮泥分開，可模擬紡錘絲牽引使著絲粒分裂C．實驗三中用訂書釘將兩個紙條片段連接，可模擬核苷酸之間形成磷酸二酯鍵D．向?qū)嶒炓煌皟?nèi)添加代表另一對等位基因的彩球可模擬兩對等位基因的自由組合[答案]C．[解析]A、實驗一中小球的大小、質(zhì)地應(yīng)該相同，使抓摸時手感一樣，以避免人為誤差，而綠豆和黃豆的大小、手感不同，A錯誤；B、實驗二中牽拉細繩使橡皮泥分開，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錯誤；C、DNA連接酶是連接兩個DNA片段，形成磷酸二酯鍵，實驗三中用訂書釘將兩個紙條片段連接，可模擬核苷酸之間形成磷酸二酯鍵，C正確；D、向?qū)嶒炓煌皟?nèi)添加代表另一對等位基因的彩球可模擬雌雄配子的自由組合，D錯誤。故選C。知識鏈接：用甲乙兩個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，用不同彩球的隨機結(jié)合，模擬生物在生殖過程中，雌雄配子的隨機組合。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，A正確；B、雙鏈DNA中GC堿基對占比越高，DNA熱變性溫度越高，B錯誤；C、DNA聚合酶催化形成的是磷酸二酯鍵，C錯誤；D、互補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錯誤。故選A。知識鏈接：DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點：DNA是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長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，堿基之間的配對遵循堿基互補配對原則(A-T、C-G)5．(2024·浙江·高考真題)某二倍體動物(2n=4)精原細胞DNA中的P均為32P，精原細胞在不含32P的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，其中1個精原細胞進行一次有絲分裂和減數(shù)第一次分裂后，產(chǎn)生甲~丁4個細胞。這些細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．該精原細胞經(jīng)歷了2次DNA復(fù)制和2次著絲粒分裂B．4個細胞均處于減數(shù)第二次分裂前期，且均含有一個染色體組C．形成細胞乙的過程發(fā)生了同源染色體的配對和交叉互換D．4個細胞完成分裂形成8個細胞，可能有4個細胞不含32P[答案]C．[解析]A、圖中的細胞是一個精原細胞進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，這些細胞含有染色單體，說明著絲粒沒有分裂，因此該精原細胞2次DNA復(fù)制，1次著絲粒分裂，A錯誤；B、四個細胞還沒有進入減數(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，且均含有一個染色體組，B錯誤；C、精原細胞進行一次有絲分裂后，產(chǎn)生的子細胞每個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個單體含有32P，另一個單體不含32P，減數(shù)第一次分裂結(jié)束，每個細胞中應(yīng)該含有2條染色體，四個染色單體，其中有兩個單體含有放射性，但乙細胞含有3個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個含32P的細胞，乙細胞有3個單體含有32P，完成減數(shù)第二次分裂產(chǎn)生的2個細胞都含有32P，因此4個細胞完成分裂形成8個細胞，至多有3個細胞不含32P，D錯誤。故選C。知識鏈接：DNA中的P均為32P的精原細胞在不含32P的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，進行一次有絲分裂后，產(chǎn)生的每個細胞的每條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，每個細胞中有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)將一個雙鏈DNA分子的一端固定于載玻片上，置于含有熒光標記的脫氧核