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第2课时
DNA的结构与复制
2024届生物一轮复习第六单元
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
考点一 DNA分子的结构
一、DNA双螺旋结构模型的构建
1、构建者：
沃森和克里克
——标志生物学研究进入分子水平
2、构建过程：
脱氧核苷酸
A＝T，G＝C
T
C
相反的
考点一 DNA分子的结构
二、DNA（脱氧核糖核酸）的结构
5种基本元素：
C、H、O、N、P
4种
脱氧核苷酸
基本单位：
3种小分子：
一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基
脱氧
核糖
含氮碱基
磷酸
1’
2’
3’
4’
5’
A腺嘌呤
G鸟嘌呤
C胞嘧啶
T胸腺嘧啶
热门考点1：
DNA的水解产物？彻底水解产物？
（含氮碱基不同）
5种元素：
C、H、O、N、P
4种
基本单位：
3种分子：
一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基
A
C
G
1’
2’
3’
4’
5’
2条链（一般）：
T
C
G
磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧—构成基本骨架
碱基排列在内侧，通过氢键相连构成碱基对，遵循碱基互补配对原则
碱基对的比例越高，DNA分子越稳定
磷酸二酯键
氢键
脱氧核苷酸
5种元素：
C、H、O、N、P
4种
脱氧核苷酸
基本单位：
3种分子：
一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基
A
C
G
1’
2’
3’
4’
5’
2条链（一般）：
T
C
G
磷酸二酯键
氢键
5’端
OH
3’端
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；
教材隐性知识
另一端有一个羟基(—OH)，称作3′－端；
3’端
5’端
反向平行
两条单链走向相反
5种元素：
C、H、O、N、P
4种
脱氧核苷酸
基本单位：
3种分子：
一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基
A
C
G
1’
2’
3’
4’
5’
5’
2条链（一般）：
T
C
G
磷酸二酯键
氢键
5’端
OH
3’端
3’端
5’端
反向平行
热门考点2：
每个DNA分子片段中，有几个游离的磷酸基团？
2个
热门考点3：
一个磷酸基团可以连接几个脱氧核糖？
1个或2个
5种元素：
C、H、O、N、P
4种
脱氧核苷酸
基本单位：
3种分子：
一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基
A
C
G
1’
2’
3’
4’
5’
5’
2条链（一般）：
T
C
G
磷酸二酯键
氢键
5’端
OH
3’端
3’端
5’端
反向平行
热门考点4：
一条链上的碱基如何连接？
通过脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖相连接
热门考点5：
两条链之间的碱基如何连接？
通过氢键相连
A
C
G
1’
2’
3’
4’
5’
5’
T
C
G
磷酸二酯键
氢键
连接单个脱氧核苷酸
5种元素：
C、H、O、N、P
4种
脱氧核苷酸
基本单位：
3种分子：
一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基
2条链（一般）：
反向平行
1种空间结构：
规则的双螺旋结构
考点一 DNA分子的结构
二、DNA（脱氧核糖核酸）的结构
每个DNA分子都有特定的_________________
考点一 DNA分子的结构
三、DNA的结构特点
碱基排列顺序
若DNA含有n个碱基对，则其可能有 种碱基排列顺序
4n
多样性
特异性
遗传信息储存在碱基（脱氧核苷酸）的排列顺序中
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
稳定性
考点一 DNA分子的结构
四、DNA中碱基数量的计算规律
由于DNA中的碱基遵循互补配对原则：
形成碱基对时，A一T配对，G一C配对，推论如下：
1、双链DNA分子中，A=T，G=C，则A+G=T+C，即嘌呤总数与嘧啶总数相等
288个
典例1：某DNA分子上有胸腺嘧啶312个，占总碱基的26%，则该DNA分子上有鸟嘌呤有多少个？
考点一 DNA分子的结构
典例2.(2021·北京，4)酵母菌的DNA中碱基A约占32%，关于酵母菌核酸的叙述错误的是
A.DNA复制后A约占32%
B.DNA中C约占18%
C.DNA中(A＋G)/(T＋C)＝1
D.RNA中U约占32%
√
考点一 DNA分子的结构
思考：“A＋T与G＋C的比值一定相等吗？”由此可概括出什么结论？此值的大小体现了什么呢？
提示　不一定。不同DNA分子中的互补碱基之和的比值不一定相同。体现DNA分子的特异性。
考点一 DNA分子的结构
四、DNA中碱基数量的计算规律
2、在双链DNA分子中，
A1=T2，A2=T1，C1=G2，C2=G1
且A=A1+A2，以此类推
若 =a，
则 =？
a
=？
a
考点一 DNA分子的结构
四、DNA中碱基数量的计算规律
2、在双链DNA分子中，
A1=T2，A2=T1，C1=G2，C2=G1
且A=A1+A2，以此类推
若 =a，
则 =？
1/a
考点一 DNA分子的结构
典例3.如图表示有关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)的值，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)的值，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)的值，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/嘧啶的值，则符合乙曲线变化
√
考点一 DNA分子的结构
典例4：某双链DNA分子中,G占碱基总数的38%,其中一条链的T1占该DNA分子全部碱基总数的5%,那么另一条链的T2占该DNA分子全部碱基比例为( )A、5% B、7%C、24% D、19%
典例5：某双链DNA分子中,G占碱基总数的38%,其中一条链的T1占该链碱基总数的5%,那么另一条链的T2占该链碱基比例为( )A、5% B、7%C、24% D、19%
考点二
DNA的复制
考点二 DNA的复制
①全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分；
②半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；
③弥散复制：新复制的分子中新旧都有，但分配是随机组合的
复制一次
复制一次
复制一次
△对DNA分子复制的猜测
考点二 DNA的复制
一、DNA半保留复制的实验证据
2、研究方法：
假说-演绎法
4、实验材料：
大肠杆菌
5、实验技术：
同位素标记法和离心技术
1、实验者：
美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔
（15N标记DNA)
密度梯度离心法
3、实验假设：
DNA以半保留的方式复制
考点二 DNA的复制
一、DNA半保留复制的实验证据
6、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。
（重：15N/15N—DNA）
（轻：14N/14N—DNA）
（中：14N/15N—DNA）
15N
14N
复制1次
全保留复制
半保留复制
15N
15N
复制1次
15/14
分散复制
15N
15N
复制1次
15/14
15/14
15/14
15/15
14/14
15N
15N
1/2重带，1/2轻带
全为中带
全为中带
15N
15N
15N
14N
复制1次
全保留复制
半保留复制
15N
15N
复制1次
15/14
分散复制
15N
15N
复制1次
15/14
15/14
15/14
15/15
14/14
1/2重带，1/2轻带
全为中带
全为中带
复制2次
15/15
14/14
14/14
15/14
14/14
14/14
15/14
复制2次
复制2次
15/14
15/14
15/14
15/14
1/4重带，3/4轻带
1/2中带，1/2轻带
全为中带
14/14
考点二 DNA的复制
一、DNA半保留复制的实验证据
7、实验过程：
科学家先用含有15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，这时，大肠杆菌的DNA几乎都是15N标记的，然后，将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的普通培养液中，在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置
14N/15N-DNA
14N/14N-DNA
14N/15N-DNA
结论：DNA分子的复制方式：半保留复制
15N
15N
15N
14N
复制1次
全保留复制
半保留复制
15N
15N
复制1次
15/14
分散复制
15N
15N
复制1次
15/14
15/14
15/14
15/15
14/14
1/2重带，1/2轻带
全为中带
全为中带
复制2次
15/15
14/14
14/14
15/14
14/14
14/14
15/14
复制2次
复制2次
15/14
15/14
15/14
15/14
1/4重带，3/4轻带
1/2中带，1/2轻带
全为中带
14/14
再探究：若将子代DNA分子用解旋酶处理后再离心，能否判断DNA的复制方式？
考点二 DNA的复制
二、DNA的复制
1.概念：
是指以亲代DNA为模板，合成子代DNA的过程。
2.时间：
细胞分裂前的间期
3.场所：
真核：主要在细胞核，也可以在线粒体、叶绿体
原核：拟核、细胞质（质粒）
病毒：宿主细胞中
解旋酶
解开
双螺旋结构
母链
脱氧核苷酸
DNA聚合酶
碱基互补配对
4.过程：
考点二 DNA的复制
5.小结：DNA复制的条件
①模板：
②原料：
③能量：
④酶 ：
4种游离的脱氧核苷酸
ATP
解旋酶、DNA聚合酶等
亲代DNA的两条母链
考点二 DNA的复制
5.小结：DNA复制的条件
①模板：
②原料：
③能量：
④酶 ：
4种游离的脱氧核苷酸
ATP
解旋酶、DNA聚合酶等
亲代DNA的两条母链
（还需要RNA作引物，需要DNA连接酶连接“冈崎片段”）
考点二 DNA的复制
A
T
C
G
A
T
A
G
C
T
A
T
C
G
A
T
A
G
C
T
T
A
G
C
T
A
T
C
G
A
1个DNA分子 2个完全相同的DNA分子
(碱基排列顺序相同)
6.结果：
考点二 DNA的复制
7.特点：
半保留复制（方式）
边解旋边复制
双向多起点（真核）
考点二 DNA的复制
①请利用放射性自
显影技术、低放射
性3H－脱氧胸苷和
高放射性3H－脱氧胸苷，设计实验以确定大肠杆菌DNA复制的方向。
能力提升：通常DNA分子复制从一个复制起始点开始，有单向复制和双向复制，如图所示。放射性越高的3H－胸腺嘧啶脱氧核糖核苷(3H－脱氧胸苷)，在放射自显影技术的图像上，感光还原的银颗粒密度越高。
提示　复制开始时，首先用含低放射性3H－脱氧胸苷培养基培养大肠杆菌，一段时间后转移到含有高放射性3H－脱氧胸苷的培养基中继续培养，用放射自显影技术观察复制起点和复制起点两侧银颗粒密度情况。
考点二 DNA的复制
②预测实验结果并得出结论。
提示　若复制起点处银颗粒密度低，复制起点的一侧银颗粒密度高，则DNA分子复制为单向复制；若复制起点处银颗粒密度低，复制起点的两侧银颗粒密度高，则DNA分子复制为双向复制。
考点二 DNA的复制
8.精准复制的原因：
①DNA独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板。
②通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
9.意义：
DNA通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，从而保证了物种的相对稳性，保持了遗传信息的连续性，使得种族得以延续。
考点二 DNA的复制
三、DNA复制相关计算
只含14N 的分子__________个
将含有15N标记的DNA分子（亲代）放到含14N的培养液中连续复制n次
15N
15N
15N
14N
亲代
复制1次
15 14
14 15
复制2次
15 14
14 14
14 14
14 15
复制3次
15 14
14 14
14 14
14 15
14 14
14 14
14 14
14 14
......
复制n次
共有DNA分子 个
2n
含15N 的分子__________个
2
含14N 的分子__________个
2n
只含15N 的分子__________个
2n -2
0
1、分子数目计算：
考点二 DNA的复制
三、DNA复制相关计算
将含有15N标记的DNA分子（亲代）放到含14N的培养液中连续复制n次
15N
15N
15N
14N
亲代
复制1次
15 14
14 15
复制2次
15 14
14 14
14 14
14 15
复制3次
15 14
14 14
14 14
14 15
14 14
14 14
14 14
14 14
......
复制n次
脱氧核苷酸链共 条
2n+1
含15N 的链__________条
2
含14N 的链__________条
2n+1 -2
2、脱氧核苷酸链数计算：
考点二 DNA的复制
典例6.研究人员将1个含14N－DNA的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中，培养24 h后提取子代大肠杆菌的DNA。将DNA解开双螺旋，变成单链；然后进行密度梯度离心，试管中出现两种条带(如图)。下列说法正确的是
A.由结果可推知该大肠杆菌
的细胞周期大约为6 h
B.根据条带的数目和位置可
以确定DNA的复制方式
C.解开DNA双螺旋的实质是破坏核苷酸之间的磷酸二酯键
D.若直接将子代DNA进行密度梯度离心也能得到两条条带
√
15N
15N
15N
14N
亲代
复制1次
15 14
14 15
复制2次
15 14
14 14
14 14
14 15
复制3次
15 14
14 14
14 14
14 15
14 14
14 14
14 14
14 14
......
复制n次
第1次复制需要腺嘌呤m个
3、碱基个数计算：
假设在亲代DNA中含有腺嘌呤m个
第2次复制需要腺嘌呤2m个
第3次复制需要腺嘌呤4m个
第n次复制需要腺嘌呤 m×2n-1 个
复制n次共需要腺嘌呤 个
m×(2n -1)
1→
2n
新合成的DNA分子共2n -1
考点二 DNA的复制
典例7.如图为某DNA分子片段，假设该DNA分子中有5 000对碱基，A＋T占碱基总数的34%。若该DNA分子在含14N的培养基中连续复制2次，下列叙述正确的是
A.复制时作用于③处的酶为DNA聚合酶
B.DNA分子复制2次需游离的胞
嘧啶脱氧核苷酸9 900个
C.④处指的是腺嘌呤核糖核苷酸
D.子代中含15N的DNA分子占1/2
√

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