重视高考真题研究 深化知识方法理解

重视高考真题研究深化知识方法理解

——DNA复制系列真题剖析

陈龙

DNA结构和复制内容涉及系列核心知识和学科方法，与DNA结构和复制考点备受命题者的青睐，本文举例分析，并提出备考策略。

例1（2021理综甲卷—8节选）. 用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素³²P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP，dA-P_α~P_β~P_γ)等材料制备了DNA片段甲（单链），对W基因在染色体上的位置进行了研究，实验流程的示意图如下。

 回答下列问题：

（1）该研究人员在制备³²p标记的DNA片段甲时，所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是³²P，原因是_______。

【答案】 (1). dATP脱去β、γ位上的两个磷酸基团后，则为腺嘌呤脱氧核苷酸，是合成DNA的原料之一

例2（2020年普通高中学业水平等级考试模拟卷1—5）.双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)与脱氧核苷三磷酸(dNTP)的结构如图所示。已知ddNTP按碱基互补配对的方式加到正在复制的子链中后，子链的伸延立即终止。某同学要通过PCR技术获得被³²P标记且以碱基“C”为末端的、不同长度的子链DNA片段。在反应管中已经有单链模板、引物、DNA聚合酶和相应的缓冲液等，还需要加入下列哪些原料

①dGTP，dATP，dTTP，dCTP 

②dGTP，dATP，dTTP

③α位³²P标记的ddCTP

④γ位³²P标记的ddCTP

A. ①③    B.①④   C.②③   D.②④ 

答案:A 

解析：由题意可知，该同学的目的是为得到放射性标记C为末端的、不同长度的子链DNA片段。则必须提供四种dNTP，如果没有dCTP则所有片段长度均一致，因为所有子链在合成时均在第一个C处掺入双脱氧的C而停止复制，故选①。由图可知，ddCTP要作为DNA复制的原料则需要脱去两个磷酸基团，故应将放射性32P标记于α位，故选③。

例3（2026山东卷—6）.以4种脱氧核苷酸（dATP、dCTP、dGTP和³²P标记的dTTP）为原料，以一段单链DNA为模板进行PCR，获得大量双链DNA。酶W可切断DNA中5´碳与磷酸基团之间的化学键。用酶W对上述PCR产物充分酶切后获得3´-核苷酸，如图所示。所有带³²P的3´-核苷酸中，碱基均为胞嘧啶。若用³²P标记某种脱氧核苷酸，以相同单链DNA为模板进行PCR，产物经充分酶切后，带³²P的3´-核苷酸的碱基均为腺嘌呤，则被标记的脱氧核苷酸为（　　）

 A. dATPB. dGTPC. dCTP或dGTPD. dATP或dCTP

答案：B

解析：酶W可切断DNA中5´碳与磷酸基团之间的化学键，酶切后获得的3´-核苷酸的磷酸基团是下一个脱氧核苷酸的磷酸基团，³²P标记的dTTP，酶切后，带³²P的3´-核苷酸的碱基均为胞嘧啶，则一条链中碱基T和C交替连接，另一条链中A和G交替连接，要使产物经充分酶切后，带³²P的3´-核苷酸的碱基均为腺嘌呤，则被标记的脱氧核苷酸为dGTP，B正确。

一、三道题涉及知识点、核心方法总结

三道题核心围绕 dNTP（脱氧核苷三磷酸）的结构、DNA复制的原料特点、DNA酶切位点与磷酸基团位置、放射性同位素标记，是新高考生物“DNA复制”模块高频难点。

涉及核心知识点：

1. dNTP（脱氧核苷三磷酸）结构

dNTP结构：脱氧核糖 + 碱基 + 3个磷酸基团（α、β、γ，α离脱氧核糖最近），DNA复制时，dNTP作为原料，会脱去β、γ位2个磷酸基团（以焦磷酸PPi形式释放），只剩下α位磷酸，参与磷酸二酯键形成，进入DNA子链。

关键结论：只有α位磷酸会整合进DNA链；β、γ磷酸会丢掉，不会留在DNA里。对应2021全国理综甲卷8题：制备³²P标记DNA片段，必须标记α位磷。

2. Sanger测序原理（双脱氧终止法，例2）

ddNTP（双脱氧核苷三磷酸）：3′碳没有羟基，掺入子链后，DNA链不能继续延伸，复制终止。体系需要：4种正常dNTP（用来合成子链）+ 特定ddNTP（终止子链）。 ddNTP掺入DNA链时，同样只保留α位磷酸，所以放射性标记必须打在α位。要获得以C为末端、不同长度子链，需要4种dNTP + α‑³²P标记的ddCTP。

 3. DNA磷酸二酯键、限制性酶切，3′-核苷酸的磷酸来源（例3）

DNA链：5′端是游离磷酸，3′端是羟基；相邻核苷酸之间：前一个核苷酸3′-OH，连接后一个核苷酸的α磷酸。酶W切割5′碳与磷酸基团之间的化学键，切割得到3′-核苷酸。 这个3′核苷酸上的磷酸基团，是原来下一个dNTP的α位磷酸。

例3：用³²P标记dTTP，酶切后带³²P的3′-核苷酸碱基是C；反过来，想要酶切后带³²P的3′-核苷酸碱基为A，标记的原料是dGTP。

二、2027高考命题预测 

1. 命题方向预判

这组属于新高考热点、区分度拉满的信息给予题（材料新，原理课本内），属于高考生物压轴选择题/不定项选择题的热门出题模型。 载体形式：给dNTP/ddNTP结构图 + 新酶切割图 + 文字新信息，不是直接考课本原话，侧重现场读图、逻辑推理。核心考点不变：dNTP的α磷酸参与DNA合成、同位素标记的位置、DNA链的5′-3′方向、磷酸二酯键的结构。

2. 3个最可能的考法

考法①：继续考同位素标记位置（最高概率）

情景：PCR、DNA探针、Sanger测序、体外DNA合成。设问：标记α/γ位³²P，能否标记到DNA产物中？变式：荧光标记dNTP，判断荧光基团应该连接在哪里。

考法②：DNA新工具酶切割

给一种全新的DNA内切酶/外切酶，给切割位点示意图，切割后产生3'核苷酸 /5'核苷酸，反向推导：标记哪种dNTP，才能让产物带放射性。

考法③：Sanger双脱氧测序综合

结合PCR、电泳条带，结合ddNTP终止原理，判断DNA序列；或者结合同位素/荧光标记，判断标记位点。

三．备考建议

1. 务必画dNTP结构简图，牢牢记住：DNA复制只保留α磷酸，这是三道题共同的根。

2. 区分：5′端、3′端，3'-OH是DNA延伸必需基团，ddNTP缺少3'-OH，终止延伸。

3. 专门练看图+逆向推导的题型：给酶切位点，判断磷酸归属，训练逻辑，不要死记答案。

4. 区分dNTP（DNA原料，脱氧）、NTP（RNA原料，核糖），不要混淆。