dna组成元素
-矩形的定义
2023年2月15日发(作者：十四行诗莎士比亚)DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段
回扣基础要点
一、DNA分子的结构
1.结构层次
基本组成元素——等
基本组成物质——磷酸、、（A、G、C、T四种）
基本组成单位——四种）
DNA单链——脱氧核苷酸长链
DNA双链——DNA结构，构建者和
记忆窍门：可用“五、四、三、二、一”记忆，即五种元素，四种碱基对应四种脱氧核苷
酸，三种物质○，两条长链，一种螺旋。
2.结构特点
（1）双链。
（2）和交替连接，排列在外侧，构成，排列在内侧。
（3）两条链上的碱基通过连接成碱基对。
（4）A和T之间形成个氢键，C和G之间形成个氢键，故DNA分子
中比例高的稳定性强。
C、H、O、N、P脱氧核糖含氮碱基脱氧核糖核苷酸两条双螺旋沃森
克里克反向平行脱氧核糖磷酸基本骨架碱基氢键二G—C三
练一练
在DNA分子双螺旋结构中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有2个氢键，胞嘧啶与鸟嘌呤之间有3
个氢键。现有四种DNA样品，根据样品中碱基的百分含量判断，最有可能来自嗜热菌（生活
在高温环境中）的是（）
A.含胸腺嘧啶32%的样品
B.含腺嘌呤17%的样品
C.含腺嘌呤30%的样品
D.含胞嘧啶15%的样品
答案：B
二、DNA分子复制
1.概念：以分子为模板合成子代DNA分子的过程。
2.场所：主要在中，但在拟核、线粒体、叶绿体中也进行。
3.时间：有丝分裂和减数。
4.条件：。
5.精确复制的原因：DNA的结构提供精确模板;原则保证了复制的准
确进行。
6.过程：解旋和复制。
7.特点：复制和。
8.意义：从亲代传给子代，保持遗传信息的连续性。
亲代DNA细胞核间期第Ⅰ次分裂前的间期模板、原料、酶、能量双螺旋
碱基互补配对半保留边解旋边复制
练一练
下列关于DNA复制的叙述，正确的是（）
A.在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制
通过一次复制后产生四个DNA分子
双螺旋结构全部解链后，开始DNA的复制
D.单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链
解析DNA分子的复制发生在细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期，是以亲代
DNA的两条链为模板，合成两个子代DNA分子的过程。DNA复制过程需要解旋酶和DNA聚
合酶，不需要DNA（水解）酶。DNA是边解旋边复制，而不是双螺旋全部解链后才开始DNA
的复制。
答案A
三、基因是有遗传效应的DNA片段
1.基因：的DNA片段，是决定的基本单位。
2.遗传信息：指基因中的排列顺序。
3.染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系
——是DNA的
——是主要的遗传物质
控制生物性状的基本单位，携带遗传信息。主要存在
于上，少量存在于和中
——DNA（基因）的基本组成单位
有遗传效应生物性状脱氧核苷酸主要载体染色体叶绿体线粒体
4.四种结构或物质之间的包含关系及数量关系
提醒
①DNA中既包括基因片段还包括非基因片段，所以构成基因的碱基总数小于构成DNA分子的
碱基总数。
②显性基因D和隐性基因d的根本区别是基因中脱氧核苷酸的排列顺序不同。
构建知识网络
DNA
基因
脱氧核苷酸
染色体
考点一DNA分子结构
分子结构模式图信息解读
高频考点突破
（1）每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。
（2）○之间的数量关系1∶1∶1。
（3）○和之间的化学键为磷酸二酯键，用限制性核酸内切酶处理可切断，用DNA连接
酶处理可连接。
（4）碱基对之间的化学键为氢键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂。
（5）每个脱氧核糖连接着2个磷酸，分别在3号、5号碳原子上相连接。
（6）若碱基对为n，则氢键数为2n~3n之间，若已知A有m个，则氢键数为3n-m。
分子特性
（1）稳定性：磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧构成基本骨架。
（2）多样性：碱基对多种多样的排列次序。
提醒：若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n种，其中n代表碱基对数。
（3）特异性：每种DNA分子都有特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。
对位训练
1.下列能正确表示DNA片段示意图的是()
解析本题考查的知识点有：①DNA分子的两条长链是反向平行的，而不是B选项中同向的
（依据两条链中脱氧核糖分析）；②DNA中存
在T，不存在U，可排除A选项；③A与T之间形两个氢键，G与C之间形成三个氢键，G与
C含量多的DNA分子相对更加稳定，因此可排除C选项。
答案D
2.含有2000个碱基的DNA，每条链上的碱基排列方式有
（）
A.42000个B.41000个
C.24000个D.21000个
答案：B
3.在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T的连接是通过()
A.肽键
B.—磷酸—脱氧核糖—磷酸—
C.氢键
D.—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—
解析DNA分子单链上相邻碱基A与T的连接方式如图：
由此可知是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接起来的。
答案：D
考点二DNA中碱基数量的计算
解题时先画出简图，根据碱基互补配对原则推知规律
规律1：在双链DNA分子中，互补碱基两两相等，A=T，C=G，A+G=C+T，即嘌呤碱
基总数等于嘧啶碱基总数。
规律2：在双链DNA分子中，互补的两碱基之和（如A+T或C+G）占全部碱基的比例
等于其任何一条单链中这两种碱基之和占该单链中碱基数的比例。单双链转化公式。
规律3：DNA分子一条链中（A+G）/（C+T）的比值的倒数等于互补链中该种碱基的比值，在
整个DNA分子中该比值等于1。
规律4：DNA分子一条链中（A+T）/（C+G）的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比
例的比值。
规律5：不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即（A+T）/（C+G）的值
不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。
规律6：，则。
规律7：若已知A占双链的比例=c%，则A1/单链的比例无法确定，但最大值可求出为2c%，
最小值为0。
对位训练
4.下列对双链DNA分子的叙述，哪项是不正确的（）
A.若一条链G的数目为C的2倍，则另一条链G的数目为C的0.5倍
B.若一条链A和T的数目相等，则另一条链A和T的数目也相等
C.若一条链的A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4，则另一条链相应碱基比为2∶1∶4∶3
D.若一条链的G∶T=1∶2，另一条链的C∶A=2∶1
解析根据碱基互补配对原则，在DNA双链分子中，A1=T2，T1=A2，G1=C2，C1=G2。所以
A、B、C项都是正确的。而D项中，若一条链的G∶T=1∶2，另一条链C∶A=2∶1是错误
的，C∶A=1∶2才是正确的。
答案D
5.一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占DNA分子碱基总数的24%,
则这个DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的
（）
A.44%B.24%C.14%D.28%
解析A1、G1分别表示一条链上腺嘌呤和鸟嘌呤的数目，T2表示另一条链中胸腺嘧啶数
目，A1+G1占DNA分子碱基总数的24%，即
由于A1+G1+C1+T1=，
∴A1+G1占本链碱基总数的48%。
又∵A1=(1+40%)G1,∴由以上分析可解得A1=28%，G1=20%。根据碱基互补配对原则
T2=A1=28%。
答案：D
考点三DNA复制的研究方法、过程和条件
1.研究DNA复制的常用方法同位素标记法和离心法，常标记3H、15N、32P，通过离心在试
管中形成不同位置。
复制的过程
（1）解旋：利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，两条螺旋的双链解开。
（2）合成子链：以DNA分子的两条母链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，利用细胞中
游离的4种脱氧核苷酸为原料，按碱基互补配对原则合成互补的子链。
（3）形成子代DNA：每条新链（子链）与其对应的模板链（母链）盘绕成双螺旋结构。
提醒
①子代DNA分子中模板链与另一DNA分子中新合成的子链碱基序列完全相同。
②特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引
起基因突变。
%24
TCGA
GA
11
T)CG(A
2
1
复制的条件
模板原料能量酶
解旋后
两条链
四种游离的脱
氧核苷酸
ATP
解旋酶、
DNA聚合酶
提醒
①影响细胞呼吸（ATP供给）的所有因素都可能影响DNA复制。
②体外也可进行，即PCR扩增技术，除满足上述条件外，还应注意温度、pH的控制及引物
的加入。
对位训练
6.下列有关DNA分子复制的叙述，正确的是（）
分子在解旋酶的作用下水解成脱氧核苷酸
B.在复制过程中，解旋和复制是同时进行的
C.解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链
D.两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子
解析在DNA分子复制过程中，解旋酶的作用是破坏碱基对之间的氢键，形成两条脱
氧核苷酸长链。边解旋边复制也是DNA复制的一个特点。以解开的每一条单链为模板，按照
碱基互补配对原则，各合成一条子链，最后每条新合成的子链与对应的模板链螺旋，形成两
条一样的DNA分子。
答案：B
7.在进行基因工程时，已经得到一个目的基因，要人工复制，使数量增
多，需要的复制条件是（）
①CTAGGGC或GATCCCG模板链②碱基A、U、C、G③碱基A、T、C、G④核糖
⑤脱氧核糖⑥酶⑦ATP⑧磷酸⑨蛋白质
A.①③④⑦⑧⑨B.①②④⑥⑦⑧
C.①②⑤⑥⑦⑨D.①③⑤⑥⑦⑧
解析DNA复制需要模板、原料、能量和酶等基本条件。
答案：D
解题思路探究
思维误区警示
易错分析
1.对DNA复制过程中“第n次”还是“n次”复制所需某种碱基数量的计算原理不清
已知DNA分子中碱基数，求复制n次与第n次所需某碱基的数目：某DNA分子中含某碱基a
个，复制n次，则共需加入含该碱基的脱氧核苷酸为a×（2n-1）个，因为最初亲代DNA分
子做模板不需要原料；但第n次复制时所需含该碱基的脱氧核苷酸为a×(2n-1)-a×(2n-1-
1)=a×2n-1。
2.对细胞分裂和DNA复制相结合的知识理解不透
（1）细胞分裂过程中先进行DNA复制。
（2）DNA复制的方式：半保留复制。
（3）图示辨析
GATCCCG
CTAGGGC
这样来看，最后形成的4个子细胞有3种情况：第一种情况是4个细胞都是；第
2种情况是2个细胞是，1个细胞是，1个细胞是；
第3种情况是2个细胞是，另外2个细胞是。
纠正训练
1.某DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有A个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧
啶脱氧核苷酸数目的叙述中，错误的是（）
A.在第一次复制时，需要（m-A）个
B.在第二次复制时，需要2（m-A)个
C.在第n次复制时，需要2n-1(m-A)个
D.在n次复制过程中，总共需要2n(m-A)个
解析该DNA分子含胞嘧啶数目为m-A，复制n次需胞嘧啶脱氧核苷酸数目为（m-A）(2n-
1)。
答案：D
2.取1个含有1对同源染色体的精原细胞，用15N标记细胞核中DNA，然后放在含14N的培
养基中培养，让其连续进行两次有丝分裂，形成4个细胞，这4个细胞中含15N的细胞个数
可能是()
A.2B.3
C.4D.前三项都对
答案：D
知识综合应用
重点提示
通过“DNA半保留复制的原理和相关计算”的考查，提升“具备验证简单生物学事实，
并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理”的能力。
典例分析
某校一个生物活动小组要进行研究性学习。对生物学史上的经典实验进行验证，也是研究
性学习的内容之一。这个小组借助某大学的实验设备，对有关DNA复制的方式进行探究，
有人认为DNA是全保留复制，也有人认为DNA是半保留复制。为了证明这两种假设，这个
小组设计了下列实验程序，请完成实验并对结果进行预测。
（1）实验步骤：
第一步：在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N-DNA；在氮源为
15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N-DNA。用某种离心方法分离得到的结
果如上图所示，其DNA分别分布在轻带和重带上。
第二步：将亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上繁殖一代(Ⅰ)，请分析：
如果DNA位于带位置，则是全保留复制；如果DNA位于带位置，则是半保留
复制。
第三步：为了进一步验证第二步的推测结果，将亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养
基上再连续繁殖一代(Ⅱ)，请分析：
如果DNA位于带位置，则是全保留复制；如果DNA位于带位置，则是半保留复
制。
(2)有人提出：第一代(Ⅰ)的DNA用解旋酶处理后再离心，就能直接判断DNA的复制方式，如
果轻带和重带各占，则一定为半保留复制。
你认为此人说法是否正确？。原因
是。
解析如果DNA的复制方式为全保留复制，则一个亲代15N-15N的DNA分子，子代两个
DNA分子是：一个15N-15N，一个14N-14N，其在离心管中分布的位置是一半在轻带、一半
在重带；如果DNA的复制方式为半保留复制，则一个亲代15N-15N的DNA分子,子代两个
DNA分子都是15N-14N，其在离心管中分布的位置全部在中带。
答案（1）1/2重和1/2轻全中1/4重和3/4轻
1/2中和1/2轻
（2）不正确无论半保留复制还是全保留复制，按此法研究DNA链的情况结果是一致的，
所以无法区分
方法规律（1）探究DNA复制的方法和原理
①方法：同位素标记法。
②原理：根据DNA分子比重不同，借助离心技术，通过离心后DNA在试管中位置确定复制
方式。
（2）结果分析
已知某一被15N标记的DNA分子（亲代），转移到含有14N的培养基中培养（复制）若干
代，其结果分析
如下：
世
代
DNA分子的特点
DNA中脱氧核
苷酸链的特点
分子
总数
细胞中的
DNA分
子离心后
在管中的
不同DNA分子与全部DNA分
子之比
链总
数
不同脱氧核苷酸链与全部链之比
含15N含14N
位置
只含
15N的
分子
含14N
和15N的
杂
种分子
只含
14N的
分子
的链的链
亲
代
1全在下部100210
12全在中部0104
1/21/2
24
1/2中部
1/2上部0
8
1/43/4
38
1/4中部
3/4上部0
16
1/87/8
n2n
中部
上
部
0
(或
2n+1
提醒DNA复制为半保留复制，所以亲代的2条15N链不会消失，最终分布在2个DNA分
子中，即不管DNA复制多少次，含亲代15N链的DNA只有2个，15N链始终2条。
变式训练
用15N标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基中连续繁殖四代，a、b、
c为三种DNA分子：a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N，则下图所示这三种DNA
分子的比例正确的是（）
解析假设亲代DNA分子为n个，则繁殖四代后，DNA分子总数为16n，其中，只含15N
的DNA分子为0个，同时含14N和15N的分子为2n个，只含14N的分子有14n个，则它们
呈现的比例为D图所示。
答案：D
题组一：DNA分子中的碱基比例的相关计算
1.下图示DNA分子复制的片段，图中a、b、c、d表示各条脱氧核苷酸链。一般地说，下列
各项正确的是（）
n2
2
n2
2
1
n2
2
)
2
1
1n
n2
2
1
n2
1
n2
1
1
A.a和c的碱基序列互补
B.b和c的碱基序列相同
C.a链中（A+T）/（G+C）的比值与b链中同项比值不同
D.a链中（A+T）/（G+C）的比值与c链中同项比值相同
解析本题考查DNA分子复制的特点，即半保留复制。在a、b、c、d四条脱氧核苷酸链
中，其中a和b、d的碱基互补，d和a、c的碱基互补，b和d、a和c的碱基序列相同。在
双链DNA分子中，A=T、G=C，则一条链中的（A+T）或（G+C）与互补链中的（A+T）或
（G+C）相同，则a链中（A+T）/（G+C）的比值与b链中同项比值相同，与c链中同项比值
也相同。
答案D
2.在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌
呤、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤占碱基
总数的
（）
A.24%B.22%C.26%D.23%
解析双链DNA中，A+T占全部碱基总数的54%，则一条单链中A+T占该链碱基总数的
54%，按下面的图示分析：
答案：A
题组二：DNA半保留复制特点的应用
3.将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中，让其复制三次，则含有15N的
DNA分子占全部DNA分子的比例、含有14N的DNA分子占全部DNA分子的比例以及含有
15N的脱氧核苷酸链占全部DNA单链的比例依次是（）
A.1/2，7/8，1/4B.1/4，1，1/8
C.1/4，7/8，1/8D.1/8，1，1/8
解析用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中，让其复制三次，则产生
的DNA分子共有23=8个，共有16条脱氧核苷酸链，其中含有15N的DNA分子有2个，含
有15N的脱氧核苷酸链有2条，含14N的DNA分子为8个，含14N的脱氧核苷酸链有16-
2=14条。
B
分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基（设为P）变成了尿嘧啶。该DNA连续复制
两次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为U-A、A-T、G-C、C-G。推测
“P”可能是（）
A.胸腺嘧啶B.腺嘌呤
C.胸腺嘧啶或腺嘌呤D.胞嘧啶
解析根据半保留复制的特点，DNA分子经过两次复制后，突变链形成的两个DNA分子
中含有U—A、A—T碱基对，而另一条正常链形成的两个DNA分子中含有G—C、C—G碱基
对，因此替换的可能是G，也可能是C。
D
题组三：DNA分子的结构及特点
5.关于下面概念图的叙述不正确的是（双选）()
A.A是脱氧核糖
B.G是氨基酸
C.D在E中的排列顺序代表遗传信息
D.F的基本组成单位是图中的
解析E是F中有遗传效应的片段，F和E的基本单位都是D。
BD
6.如图为大肠杆菌的DNA分子结构示意图（片段）。请据图回答问题：
（1）图中1表示，2表示，1、2、3结合在一起的结构叫。
（2）图中3有种，中文名字分别是。
（3）含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。请回答：
①该DNA片段中共有腺嘌呤个，C和G共对。
②该片段复制4次，共需原料胞嘧啶脱氧核苷酸个。
③在DNA分子稳定性的比较中，碱基对的比例高，DNA分子稳定性高。
（4）假定大肠杆菌只含14N的DNA的相对分子质量
为a；只含15N的DNA的相对分子质量为b。现将只含15N的DNA培养到含14N的培养基
中，子一代DNA的平均相对分子质量为，子二代DNA的平均相对分子质量
为。
答案（1）磷酸脱氧核糖脱氧核苷酸
（2）2鸟嘌呤、胞嘧啶
（3）①4060②900③C和G
（4）（a+b）/2（3a+b）/4