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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：________________。
(2)构建过程
2．DNA 的结构
1
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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___________
稳定性
两条主链上
交替排列的顺序不变，
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
______________，另一端有一个羟基(—OH)，称作______，两条单链走向________，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
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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，A1＝T2，A2＝T1，G1
＝C2，G2＝C1。
(1)A1＋A2＝________；G1＋G2＝________。
即：双链中A＝________，G＝________，A＋G＝________＝________＝________＝(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)A1＋T1＝________；G1＋C1＝________。
＝＝(N 为相应的碱基总数)，＝＝。
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)与的关系是__________________________________________________。
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”。
(4)若＝a，＝b，则＝(a＋b)。
规律四：某种碱基在双链中所占的比例等于它在每一条单链中所占比例和的一半。
根据DNA 分子结构图像分析回答下列问题：
(1)图中④能表示胞嘧啶脱氧核苷酸吗？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
3
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(2)解旋酶作用于图中哪个部位？限制性内切核酸酶和DNA 连接酶作用于图中哪个部位？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
(3)DNA 初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
(4)“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？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
1．20 世纪50 年代初，查哥夫对多种生物DNA 做了碱基定量分析，发现(A＋T)/(C＋G)的值
如下表。结合所学知识，你认为能得出的结论是( )
DNA 来源
大肠杆菌
小麦
鼠
猪肝
猪胸腺
猪脾
(A＋T)/ (C＋G)
1.01
1.21
1.21
1.43
1.43
1.43
A.小麦和鼠的DNA 所携带的遗传信息相同
B．猪的DNA 结构比大肠杆菌DNA 结构更稳定一些
C．同一生物不同组织的DNA 碱基组成相同
D．小麦DNA 中(A＋T)数量是鼠DNA 中(C＋G)数量的1.21 倍
2．(2023·河北唐山高三检测)某DNA 部分片段结构如图所示，下列叙述正确的是( )
A．③为磷酸二酯键，③的形成需要RNA 聚合酶催化
B．①代表氢键，①的形成与断裂需要ATP 提供能量
C．片段中碱基②与五碳糖构成的脱氧核苷与ATP 中的腺苷相同
D．若该DNA 一条链中碱基A 与T 之和占48%，则整个DNA 中碱基C 占26%
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考点二 DNA 的复制
1．DNA 半保留复制的实验证据
(1)实验者：美国生物学家__________________和________。
(2)研究方法：________________。
(3)实验材料：大肠杆菌。
(4)实验技术：________________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：_________________________________________________________________。
(7)实验过程及分析
Ⅰ.实验过程
Ⅱ.实验分析
a．立即取出：提取DNA→离心→__________。
b．细胞分裂一次(即细菌繁殖一代)取出：提取DNA→离心→________________。
c．细胞再分裂一次(即细菌繁殖两代)取出：提取DNA→离心→轻带、中带。
(8)实验结论：_______________________________________________________________。
2．DNA 的复制
(1)概念、时间、场所
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(2)过程
(3)结果：一个DNA 分子形成了两个________________的DNA 分子。
(4)特点
(5)DNA 准确复制的原因
DNA 具有独特的________结构，为复制提供精确的模板，________________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__________________从亲代细胞传递给子代细胞，
从而保持了________________的连续性。
3．“图解法”分析DNA 复制相关计算
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(1)将含有15N 的DNA 分子放在含有14N 的培养液中连续复制n 次，则：
①子代DNA 共2n个
②脱氧核苷酸链共2n＋1条
(2)DNA 分子复制过程中消耗的脱氧核苷酸数
①若亲代DNA 分子含有某种脱氧核苷酸m 个，经过 n 次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为
________________。
②第n 次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为________________。
4．“四步法”解决细胞分裂中染色体标记问题
在解决这类问题时，先画出细胞分裂中染色体行为变化，再画DNA，再补全染色体，染色
体中只要有一条脱氧核苷酸单链被标记，则认为该染色体含有放射性标记。
第一步
画出含一条染色体的细胞图，下方画出该条染色体上的1 个DNA
分子，用竖实线表示含同位素标记
第二步
画出复制一次、分裂一次的子细胞染色体图，下方画出染色体上的
DNA 链，未被标记的新链用竖曲线表示
第三步
再画出第二次复制(分裂)后的细胞的染色体组成和DNA 链的情况
第四步
若继续推测后期情况，可想象着丝粒分裂，染色单体分开，并进而
推测子细胞染色体的情况
(1)有丝分裂中染色体标记情况
过程图解
复制一次(母链标记，培养液不含标记同位素)：
转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期：
规律总结
若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色
体只有一半带有标记
(2)减数分裂中染色体标记情况分析
过程图解
减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象，如下图(母链标
记，培养液不含标记同位素)：
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规律总结
由于减数分裂没有细胞周期，DNA 只复制一次，因此产生的子染
色体都带有标记
据图分析DNA 复制过程：
(1)图示中的解旋酶和DNA 聚合酶各有什么作用？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
(2)蛙的红细胞和哺乳动物成熟的红细胞，是否都能进行图示过程？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
(3)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。
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。
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
②预测实验结果并得出结论。
______________________________________________________________________________
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3．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
4．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
1．(2022·广东，12)λ 噬菌体的线性双链DNA 两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大
肠杆菌后其DNA 会自连环化(如图)，该线性分子两端能够相连的主要原因是( )
A．单链序列脱氧核苷酸数量相等
B．分子骨架同为脱氧核糖与磷酸
C．单链序列的碱基能够互补配对
D．自连环化后两条单链方向相同
2．(2022·浙江6 月选考，13)某同学欲制作DNA 双螺旋结构模型，已准备了足够的相关材料。
下列叙述正确的是( )
A．在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基
B．制作模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2 个氢键连接物相连
C．制成的模型中，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和
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D．制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的内侧
3．(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%
4．(2021·山东，5)利用农杆菌转化法，将含有基因修饰系统的T－DNA 插入到水稻细胞M
的某条染色体上，在该修饰系统的作用下，一个DNA 分子单链上的一个C 脱去氨基变为
U，脱氨基过程在细胞M 中只发生一次。将细胞M 培育成植株N。下列说法错误的是( )
A．N 的每一个细胞中都含有T－DNA
B．N 自交，子一代中含T－DNA 的植株占3/4
C．M 经n(n≥1)次有丝分裂后，脱氨基位点为A－U 的细胞占1/2n
D．M 经3 次有丝分裂后，含T－DNA 且脱氨基位点为A－T 的细胞占1/2
5．(2021·浙江6 月选考，22)在DNA 复制时，5-溴尿嘧啶脱氧核苷(BrdU)可作为原料，与腺
嘌呤配对，掺入新合成的子链。用Giemsa 染料对复制后的染色体进行染色，DNA 分子的双
链都含有BrdU 的染色单体呈浅蓝色，只有一条链含有BrdU 的染色单体呈深蓝色。现将植
物根尖放在含有BrdU 的培养液中培养，取根尖用Giemsa 染料染色后，观察分生区细胞分
裂中期染色体的着色情况。下列推测错误的是( )
A．第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体都呈深蓝色
B．第二个细胞周期的每条染色体的两条染色单体着色都不同
C．第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体均为1/4
D．根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后，还能观察到深蓝色的染色单体
6．(2021·辽宁，4)下列有关细胞内的DNA 及其复制过程的叙述，正确的是( )
A．子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3′－端
B．子链的合成过程不需要引物参与
C．DNA 每条链的5′－端是羟基末端
D．DNA 聚合酶的作用是打开DNA 双链
1．判断关于DNA 分子结构的叙述
(1)DNA 分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基( )
(2)DNA 分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基( )
(3)维持基因结构稳定的键主要是磷酸二酯键和氢键( )
(4)某DNA 分子中嘌呤数等于嘧啶数，该DNA 分子一定是双链DNA( )
(5)某双链DNA 分子中一条链上A∶T＝1∶2，则该DNA 分子中A∶T＝2∶1( )
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2．判断关于DNA 分子复制的叙述
(1)单个脱氧核苷酸在DNA 酶的作用下连接合成新的子链( )
(2)一个含有m 个腺嘌呤的DNA 分子经过n 次复制，共需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸2n－1×m
个( )
(3)果蝇一个精原细胞中的一个核DNA 分子用15N 标记，在正常情况下，其减数分裂形成的
精子中，含有15N 的精子数占1/4( )
(4)用3H 标记胸腺嘧啶后合成脱氧核苷酸，注入真核细胞，可用于研究DNA 复制的场所(
)
(5)DNA 复制与染色体复制是分别独立进行的( )
3．填空默写
(1)DNA 只有4 种脱氧核苷酸，能够储存足够量遗传信息的原因是______________________
_______________________________________________________________________________
。
(2)DNA 复制的特点是______________________________________。DNA 精确复制的原因：
______________________提供了复制的模板，__________________________________保证了
复制的精确进行。
(3)与DNA 复制有关的碱基计算
①一个DNA 连续复制n 次后，DNA 分子总数为________。
②第n 代的DNA 分子中，含原DNA 母链的有2 个，占________。
③若某DNA 分子中含碱基T 为a，则连续复制n 次，所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为
____________；第n 次复制时所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为________。
(4)果蝇DNA 形成多个复制泡的原因是___________________________________________。
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