高考生物培優(yōu)增分一輪全國經(jīng)典版講義第20講DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制基因的本質(zhì)

第20講DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制、基因的本質(zhì)[考綱明細(xì)]1.DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)(Ⅱ)2.DNA分子的復(fù)制(Ⅱ)3.基因的概念(Ⅱ)板塊一知識·自主梳理一、DNA分子的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)1．DNA分子的結(jié)構(gòu)eq\a\vs4\al\co1(DNA分子的結(jié)構(gòu))2．DNA分子的特點(diǎn)：多樣性、特異性、穩(wěn)定性。二、DNA分子的復(fù)制1．概念：以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。2．時(shí)期：有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期。3．場所：主要是細(xì)胞核，線粒體和葉綠體中也存在。4．流程(1)解旋①需要細(xì)胞提供能量；②需要解旋酶的作用；③結(jié)果：把氫鍵斷開。(2)合成子鏈①模板：解開的每一段母鏈；②原料：游離的4種脫氧核苷酸；③酶：DNA聚合酶等；④原則：堿基互補(bǔ)配對原則。(3)形成子代DNA：每條新鏈與其對應(yīng)的模板鏈盤繞成新DNA。5．結(jié)果：1個(gè)DNA復(fù)制形成2個(gè)完全相同的DNA。6．特點(diǎn)：邊解旋邊復(fù)制，半保留復(fù)制。7．精確復(fù)制的原因(1)獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)提供模板。(2)堿基互補(bǔ)配對原則。8．意義：將遺傳信息從親代傳給子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。三、基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段1．基因的本質(zhì)：基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。2．基因與DNA的關(guān)系：一個(gè)DNA分子上有許多基因。構(gòu)成基因的堿基數(shù)小于DNA分子的堿基總數(shù)。3．基因與遺傳信息：基因中脫氧核苷酸的排列順序稱為遺傳信息；DNA分子能夠儲存足夠量的遺傳信息。4．基因與染色體的關(guān)系：基因在染色體上呈線性排列。5．生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)：DNA分子的多樣性和特異性?！羯钊胨伎?．無絲分裂過程中有DNA分子復(fù)制嗎？提示有。三種增殖方式都存在DNA分子的復(fù)制。2．DNA片段都是基因嗎？都攜帶遺傳信息嗎？提示DNA分子上的片段不都是基因，基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，DNA片段不都攜帶遺傳信息。◆自查診斷1．DNA單鏈上相鄰堿基以氫鍵相連。()答案×2．磷酸與脫氧核糖交替連接構(gòu)成DNA鏈的基本骨架。()答案√3．DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的。()答案√4．沃森和克里克研究DNA分子的結(jié)構(gòu)時(shí)，運(yùn)用了構(gòu)建物理模型的方法。()答案√5．影響細(xì)胞呼吸(ATP供給)的所有因素都可能影響DNA復(fù)制。()答案√板塊二考點(diǎn)·題型突破考點(diǎn)1DNA分子的結(jié)構(gòu)及相關(guān)計(jì)算[2017·海南高考]DNA分子的穩(wěn)定性與堿基對之間的氫鍵數(shù)目有關(guān)。下列關(guān)于生物體內(nèi)DNA分子中(A＋T)/(G＋C)與(A＋C)/(G＋T)兩個(gè)比值的敘述，正確的是()A．堿基序列不同的雙鏈DNA分子，后一比值不同B．前一個(gè)比值越大，雙鏈DNA分子的穩(wěn)定性越高C．當(dāng)兩個(gè)比值相同時(shí)，可判斷這個(gè)DNA分子是雙鏈D．經(jīng)半保留復(fù)制得到的DNA分子，后一比值等于1[解析]由于雙鏈DNA堿基A數(shù)目等于T數(shù)目，G數(shù)目等于C數(shù)目，故(A＋C)/(G＋T)為恒值1，A錯(cuò)誤；A和T堿基對含2個(gè)氫鍵，C和G含3個(gè)氫鍵，氫鍵數(shù)越多，雙鏈DNA分子的穩(wěn)定性越高，故(A＋T)/(G＋C)比值越大，氫鍵越少，穩(wěn)定性越弱，B錯(cuò)誤；(A＋T)/(G＋C)與(A＋C)/(G＋T)兩個(gè)比值相等，這個(gè)DNA分子可能是雙鏈，也可能是單鏈，C錯(cuò)誤；雙鏈DNA中(A＋C)/(G＋T)的值恒為1，D正確。[答案]D題型一DNA分子結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)1．下列關(guān)于DNA結(jié)構(gòu)的敘述中，錯(cuò)誤的是()A．大多數(shù)DNA分子由兩條核糖核苷酸長鏈盤旋而成為螺旋結(jié)構(gòu)B．外側(cè)是由磷酸和脫氧核糖交替連接構(gòu)成的基本骨架，內(nèi)側(cè)是堿基C．DNA兩條鏈上的堿基間以氫鍵相連，且A與T配對，C與G配對D．DNA的兩條鏈反向平行答案A解析大多數(shù)DNA分子由兩條脫氧核糖核苷酸長鏈盤旋而成為螺旋結(jié)構(gòu)，A錯(cuò)誤；DNA分子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)，B正確；DNA兩條鏈上的堿基間以氫鍵相連，并且堿基配對有一定的規(guī)律：即A與T配對，C與G配對，C正確；DNA分子的兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)，D正確。2.圖為DNA分子結(jié)構(gòu)示意圖，對該圖的敘述正確的是()a．②和③相間排列，構(gòu)成了DNA分子的基本骨架b．④的名稱是胞嘧啶脫氧核苷酸c．⑨是氫鍵，其形成遵循堿基互補(bǔ)配對原則d．DNA分子中特定的脫氧核苷酸序列代表了遺傳信息A．b、c、dB．c、dC．a(chǎn)、b、cD．b、c答案B解析DNA分子是雙螺旋結(jié)構(gòu)，①磷酸與②脫氧核糖交替連接排列在外側(cè)，構(gòu)成了DNA分子的基本骨架；④中的③②與②下方的磷酸基團(tuán)組成胞嘧啶脫氧核苷酸；堿基互補(bǔ)配對，形成堿基對時(shí)通過氫鍵相連；DNA分子中特定的脫氧核苷酸序列代表了遺傳信息。易錯(cuò)警示DNA分子中的數(shù)量關(guān)系(1)DNA分子中，脫氧核苷酸數(shù)∶脫氧核糖數(shù)∶磷酸數(shù)∶含氮堿基數(shù)＝1∶1∶1∶1。(2)配對的堿基，A與T之間形成2個(gè)氫鍵，G與C之間形成3個(gè)氫鍵，C－G所占比例越大，DNA結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。(3)每條脫氧核苷酸鏈上都只有一個(gè)游離的磷酸基團(tuán)，因此DNA分子中含有2個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。(4)對于真核細(xì)胞來說，染色體是基因的主要載體；線粒體和葉綠體也是基因的載體。(5)對于原核細(xì)胞來說，擬核中的DNA分子或者質(zhì)粒DNA均是裸露的，并不與蛋白質(zhì)一起構(gòu)成染色體。題型二DNA分子結(jié)構(gòu)相關(guān)計(jì)算3．[2014·山東高考]某研究小組測定了多個(gè)不同雙鏈DNA分子的堿基組成，根據(jù)測定結(jié)果繪制了DNA分子的一條單鏈與其互補(bǔ)鏈、一條單鏈與其所在DNA分子中堿基數(shù)目比值的關(guān)系圖，下列正確的是()答案C解析根據(jù)DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知，若DNA分子雙鏈中(A＋T)/(C＋G)的比值為m，則每條鏈中(A＋T)/(C＋G)比值均為m，由此可判斷C正確，D錯(cuò)誤；DNA分子中(A＋C)/(T＋G)＝1，而每條鏈中的(A＋C)/(T＋G)不能確定，但兩條鏈中eq\f(A＋C,T＋G)的比值互為倒數(shù)，故A、B錯(cuò)誤。4．[2017·天津模擬]已知某DNA分子中，G與C之和占全部堿基總數(shù)的35.8%，其中一條(α鏈)子鏈中T與C分別占該鏈堿基總數(shù)的32.9%和17.1%，則在α鏈的互補(bǔ)鏈(β鏈)中，T和C分別占(β鏈)堿基總數(shù)的()A．32.9%和17.1%B．31.3%和18.7%C．18.7%和31.3%D．17.1%和32.9%答案B解析由于整個(gè)DNA分子中G＋C＝35.8%，則每條鏈中G＋C＝35.8%，A＋T＝64.2%；由于α鏈中T與C分別占α鏈堿基總數(shù)的32.9%和17.1%，由此可以求出α鏈中G＝18.7%、A＝31.3%，則其互補(bǔ)鏈β鏈中T和C分別占β鏈堿基總數(shù)的31.3%和18.7%。技法提升堿基互補(bǔ)配對原則及相關(guān)計(jì)算規(guī)律(1)堿基互補(bǔ)配對原則：A一定與T配對，G一定與C配對。(2)四個(gè)計(jì)算規(guī)律①規(guī)律一：一個(gè)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(bǔ)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eq\f(A1＋G1,T1＋C1)的值與其互補(bǔ)單鏈的eq\f(A2＋G2,T2＋C2)的值互為倒數(shù)關(guān)系。(不配對的堿基之和比例在兩條單鏈中互為倒數(shù))提醒：在整個(gè)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eq\f(A1＋T1,G1＋C1)的值，與該互補(bǔ)鏈的eq\f(A2＋T2,G2＋C2)的值是相等的，也與整個(gè)DNA分子中的eq\f(A＋T,G＋C)的值是相等的。提醒：綜合規(guī)律三、四可簡記為“補(bǔ)則等，不補(bǔ)則倒”。題型三核酸類型分析5．已知病毒的核酸有雙鏈DNA、單鏈DNA、雙鏈RNA、單鏈RNA四種類型?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)一種新病毒，要確定其核酸屬于哪一種類型，應(yīng)該()A．分析堿基類型，確定堿基比例B．分析蛋白質(zhì)的氨基酸組成，確定五碳糖類型C．分析堿基類型，確定五碳糖類型D．分析蛋白質(zhì)的氨基酸組成，確定堿基類型答案A解析DNA的堿基為A、T、C、G，RNA的堿基是A、U、C、G，T是DNA特有的堿基，U為RNA特有的堿基，所以可以根據(jù)這一區(qū)別來分辨DNA和RNA。雙鏈DNA中A＝T且C＝G，單鏈DNA和RNA則不具備這一規(guī)律。分析堿基類型判斷核酸是DNA還是RNA，然后確定堿基比例，確定是單鏈結(jié)構(gòu)還是雙鏈結(jié)構(gòu)，A正確。技法提升判斷核酸種類的方法(1)DNA和RNA的判斷含有堿基T或脫氧核糖?DNA；含有堿基U或核糖?RNA。(2)單鏈DNA和雙鏈DNA的判斷eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(若：A＝T，G＝C,或A＋G＝T＋C))?雙鏈DNA；若：嘌呤≠嘧啶?單鏈DNA(3)DNA和RNA合成的判斷用放射性同位素標(biāo)記T或U可判斷DNA和RNA的合成。若大量消耗T，可推斷正發(fā)生DNA的合成；若大量利用U，可推斷正進(jìn)行RNA合成。考點(diǎn)2DNA復(fù)制及基因的概念[2016·全國卷Ⅱ]某種物質(zhì)可插入DNA分子兩條鏈的堿基對之間，使DNA雙鏈不能解開。若在細(xì)胞正常生長的培養(yǎng)液中加入適量的該物質(zhì)，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．隨后細(xì)胞中的DNA復(fù)制發(fā)生障礙B．隨后細(xì)胞中的RNA轉(zhuǎn)錄發(fā)生障礙C．該物質(zhì)可將細(xì)胞周期阻斷在分裂中期D．可推測該物質(zhì)對癌細(xì)胞的增殖有抑制作用[解析]某物質(zhì)可插入DNA分子兩條鏈的堿基對之間，使DNA雙鏈不能打開，說明該物質(zhì)會(huì)阻礙DNA分子的解旋，因此會(huì)阻礙DNA分子的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和抑制細(xì)胞增殖，A、B、D三項(xiàng)均正確；因DNA分子的復(fù)制發(fā)生在間期，所以該物質(zhì)可將細(xì)胞周期阻斷在分裂間期，C項(xiàng)錯(cuò)誤。[答案]C題型一DNA分子復(fù)制過程及特點(diǎn)1．[2016·湖南十三校聯(lián)考]下圖為真核細(xì)胞DNA復(fù)制過程的模式圖，據(jù)圖分析，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．解旋酶能使雙鏈DNA解開，但需要消耗ATPB．DNA分子復(fù)制時(shí)兩條子鏈的延伸方向相反C．DNA分子復(fù)制中的引物是核酸片段D．新合成的兩條子鏈的堿基序列是一致的答案D解析兩條模板鏈堿基互補(bǔ)配對，則新合成的兩條子鏈的堿基序列是互補(bǔ)的，D錯(cuò)誤。2．如圖為某真核細(xì)胞中DNA復(fù)制過程模式圖，下列分析錯(cuò)誤的是()A．酶①和酶②均作用于氫鍵B．該過程可發(fā)生在細(xì)胞有絲分裂間期或減數(shù)第一次分裂前的間期C．該過程的模板鏈?zhǔn)莂、b鏈D．DNA復(fù)制的特點(diǎn)是半保留復(fù)制答案A解析酶①是解旋酶，酶②是DNA聚合酶，前者作用于氫鍵，后者作用于磷酸二酯鍵，A錯(cuò)誤；該過程需要a、b鏈分別作模板，c、d鏈分別是以a、b鏈為模板合成的子鏈，C正確；細(xì)胞有絲分裂間期或減數(shù)第一次分裂前的間期會(huì)發(fā)生DNA復(fù)制，B正確；DNA分子復(fù)制具有半保留復(fù)制的特點(diǎn)，D正確。題型二DNA復(fù)制的相關(guān)計(jì)算3．[2017·臨川一中質(zhì)檢]用15N標(biāo)記含有100個(gè)堿基對的DNA分子，其中有胞嘧啶脫氧核苷酸60個(gè)，該DNA分子在含有14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制4次。其結(jié)果不可能是()A．含有15N的單鏈占全部單鏈的1/16B．含有14N的DNA分子占7/8C．復(fù)制過程中需腺嘌呤脫氧核苷酸600個(gè)D．復(fù)制結(jié)果共產(chǎn)生16個(gè)DNA分子答案B解析由題可知，該DNA分子中有腺嘌呤(A)40個(gè)，則復(fù)制過程中需腺嘌呤脫氧核苷酸為40×(24－1)＝600(個(gè))。該DNA分子在含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制4次，可形成16個(gè)DNA分子，其中含有15N的單鏈占全部單鏈的1/16，含有14N的DNA分子占100%。4．[2016·泰安期中]下列關(guān)于DNA的相關(guān)計(jì)算中，正確的是()A．具有1000個(gè)堿基對的DNA，腺嘌呤有600個(gè)，則每一條鏈上都具有胞嘧啶200個(gè)B．具有m個(gè)胸腺嘧啶的DNA片段，復(fù)制n次后共需要2n·m個(gè)胸腺嘧啶C．具有m個(gè)胸腺嘧啶的DNA片段，第n次復(fù)制需要2n－1·m個(gè)胸腺嘧啶D．無論是雙鏈DNA還是單鏈DNA，A＋G所占的比例均是1/2答案C解析根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則，具有1000個(gè)堿基對的DNA，A＋T＋C＋G＝2000個(gè)，A＝T＝600個(gè)，C＝G＝400個(gè)，但在該DNA分子的每一條鏈上，所具有的胞嘧啶不一定是200個(gè)，A錯(cuò)誤；具有m個(gè)胸腺嘧啶的DNA片段，復(fù)制n次后共需要(2n－1)·m個(gè)胸腺嘧啶，B錯(cuò)誤；具有m個(gè)胸腺嘧啶的DNA片段，第n次復(fù)制共需要(2n－1)·m－(2n－1－1)·m＝2n－1·m個(gè)胸腺嘧啶，C正確；在雙鏈DNA分子中，A＋G所占的比例是1/2，在單鏈DNA分子中，A＋G所占的比例不一定是1/2，D錯(cuò)誤。技法提升DNA分子復(fù)制的有關(guān)計(jì)算DNA復(fù)制為半保留復(fù)制，若將親代DNA分子復(fù)制n代，其結(jié)果分析如下：(1)子代DNA分子數(shù)為2n個(gè)。①含有親代鏈的DNA分子數(shù)為2個(gè)。②不含親代鏈的DNA分子數(shù)為(2n－2)個(gè)。③含子代鏈的DNA有2n個(gè)。(2)子代脫氧核苷酸鏈數(shù)為2n＋1條。①親代脫氧核苷酸鏈數(shù)為2條。②新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)為(2n＋1－2)條。(3)消耗的脫氧核苷酸數(shù)設(shè)親代DNA分子中含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，則：①經(jīng)過n次復(fù)制，共需消耗游離的該種脫氧核苷酸m·(2n－1)個(gè)。②在第n次復(fù)制時(shí)，共需消耗游離的該脫氧核苷酸m·2n－1個(gè)。題型三DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)分析5．DNA的復(fù)制方式可以通過設(shè)想來進(jìn)行預(yù)測，可能的情況是全保留復(fù)制、半保留復(fù)制、分散復(fù)制三種。究竟是哪種復(fù)制方式呢？下面設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證明DNA的復(fù)制方式。實(shí)驗(yàn)步驟：a．在氮源為14N的培養(yǎng)基中生長的大腸桿菌，其DNA分子均為14N—DNA(對照)。b．在氮源為15N的培養(yǎng)基中生長的大腸桿菌，其DNA分子均為15N—DNA(親代)。c．將親代含15N的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到氮源為14N的培養(yǎng)基中，再連續(xù)繁殖兩代(Ⅰ和Ⅱ)，用密度梯度離心法分離，不同相對分子質(zhì)量的DNA分子將分布在試管中的不同位置上。實(shí)驗(yàn)預(yù)測：(1)如果與對照(14N/14N)相比，子代Ⅰ能分辨出兩條DNA帶：一條________帶和一條________帶，則可以排除_________________。(2)如果子代Ⅰ只有一條中密度帶，則可以排除________，但不能肯定是________________________。(3)如果子代Ⅰ只有一條中密度帶，再繼續(xù)做子代ⅡDNA密度鑒定：若子代Ⅱ可以分出____________和________________，則可以排除分散復(fù)制，同時(shí)肯定半保留復(fù)制；如果子代Ⅱ不能分出________密度兩條帶，則排除________，同時(shí)確定為________。答案(1)輕(14N/14N)重(15N/15N)半保留復(fù)制和分散復(fù)制(2)全保留復(fù)制半保留復(fù)制還是分散復(fù)制(3)一條中密度帶一條輕密度帶中、輕半保留復(fù)制分散復(fù)制解析由圖示可知，深色為親代DNA的脫氧核苷酸鏈(母鏈)，淺色為新形成的子代DNA的脫氧核苷酸鏈(子鏈)。因此全保留復(fù)制后得到的兩個(gè)DNA分子，一個(gè)是原來的兩條母鏈重新形成的親代DNA分子，一個(gè)是兩條子鏈形成的子代DNA分子；半保留復(fù)制后得到的每個(gè)子代DNA分子的一條鏈為母鏈，一條鏈為子鏈；分散復(fù)制后得到的每個(gè)子代DNA分子的單鏈都是由母鏈片段和子鏈片段間隔連接而成的。6．[2016·西安二模]將大腸桿菌放在含有15N的培養(yǎng)基中培育若干代后，細(xì)菌DNA所有氮均為15N，它比14N分子密度大。然后將DNA被15N標(biāo)記的大腸桿菌再轉(zhuǎn)移到14N培養(yǎng)基中培養(yǎng)，每隔4h(相當(dāng)于分裂繁殖一代的時(shí)間)取樣一次，測定其不同世代細(xì)菌DNA分子的密度。DNA分子的密度梯度離心實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。(1)中帶含有的氮元素是________。(2)如果測定第4代DNA分子密度，含15N的DNA分子所占比例為________。(3)如果將第1代(全中)DNA鏈的氫鍵斷裂后再測定密度，它的四條DNA單鏈在試管中的分布位置應(yīng)為________。(4)上述實(shí)驗(yàn)表明，DNA分子復(fù)制的方式是________。答案(1)14N、15N(2)1/8(3)1/2重帶、1/2輕帶(4)半保留復(fù)制解析兩條DNA單鏈均被15N標(biāo)記的DNA分子為全重DNA分子，在離心管的最下邊；含全重DNA分子的大腸桿菌轉(zhuǎn)入含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)后，第1代全部為一條鏈含15N、另一條鏈含14N的DNA分子，在離心管的中間；第2代為1/2中帶DNA分子，1/2輕帶DNA分子；第4代為2/24中帶DNA分子，(24－2)/24輕帶DNA分子。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以證明：DNA分子復(fù)制的方式是半保留復(fù)制。題型四DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂問題7．用32P標(biāo)記了玉米體細(xì)胞(含20條染色體)的DNA分子雙鏈，再將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)入不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在第二次細(xì)胞分裂的中期、后期，一個(gè)細(xì)胞中的染色體總條數(shù)和被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)分別是()A．中期20和20、后期40和20B．中期20和10、后期40和20C．中期20和20、后期40和10D．中期20和10、后期40和10答案A解析依據(jù)題目信息，第一次DNA復(fù)制的結(jié)果是一條脫氧核苷酸鏈被標(biāo)記，一條鏈未被標(biāo)記，第二次分裂的中期，每條染色體中有兩條染色單體，即兩個(gè)DNA分子，4條脫氧核苷酸單鏈，其中有3條未標(biāo)記，1條被標(biāo)記，故中期的染色體全被標(biāo)記，為20條；后期著絲點(diǎn)分裂，染色單體分離，染色體數(shù)目加倍，故含40條染色體，20條被標(biāo)記，20條未標(biāo)記，選A。8．小鼠的睪丸中一個(gè)精原細(xì)胞在含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)基中完成一個(gè)細(xì)胞周期，然后在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)完成減數(shù)分裂過程，其染色體的放射性標(biāo)記分布情況是()A．初級精母細(xì)胞中每條染色體的兩條單體都被標(biāo)記B．次級精母細(xì)胞中每條染色體都被標(biāo)記C．只有半數(shù)精細(xì)胞中有被標(biāo)記的染色體D．產(chǎn)生的四個(gè)精細(xì)胞中的全部染色體，被標(biāo)記數(shù)與未被標(biāo)記數(shù)相等答案D解析一個(gè)精原細(xì)胞在含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)基中完成一個(gè)細(xì)胞周期后，每條染色體的DNA分子有一條鏈被標(biāo)記，然后在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)完成減數(shù)分裂過程，初級精母細(xì)胞中每條染色體只有一條染色單體被標(biāo)記，A錯(cuò)誤；著絲點(diǎn)分裂后的次級精母細(xì)胞有一半的染色體被標(biāo)記，B錯(cuò)誤；由于染色體的隨機(jī)結(jié)合，含有被標(biāo)記染色體的精細(xì)胞的比例不能確定，C錯(cuò)誤；整體來看，產(chǎn)生的四個(gè)精細(xì)胞中的全部染色體，被標(biāo)記數(shù)與未被標(biāo)記數(shù)相等，D正確。技法提升DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂題的解答方法在解決這類問題時(shí)，從大到小再到大畫出結(jié)構(gòu)模型，先畫出細(xì)胞分裂中染色體行為變化，再畫DNA，再補(bǔ)全染色體，染色體中只要有一條脫氧核苷酸單鏈被標(biāo)記，則認(rèn)為該染色體含有放射性標(biāo)記。規(guī)律總結(jié)：①有絲分裂：若只復(fù)制一次，產(chǎn)生的子染色體都帶有標(biāo)記；若復(fù)制兩次，產(chǎn)生的子染色體只有一半帶有標(biāo)記。②減數(shù)分裂：由于減數(shù)分裂沒有細(xì)胞周期，DNA只復(fù)制一次，因此產(chǎn)生的子染色體都帶有標(biāo)記。板塊三方向·真題體驗(yàn)1．[2013·全國卷Ⅱ]關(guān)于DNA和RNA的敘述，正確的是()A．DNA有氫鍵，RNA沒有氫鍵B．一種病毒同時(shí)含有DNA和RNAC．原核細(xì)胞中既有DNA，也有RNAD．葉綠體、線粒體和核糖體都含有DNA答案C解析DNA一般為雙鏈結(jié)構(gòu)，其堿基對間為氫鍵，RNA雖然一般為單鏈，但tRNA形成的“三葉草”結(jié)構(gòu)中，也存在堿基配對現(xiàn)象，也存在氫鍵，A錯(cuò)誤；DNA病毒只含DNA，RNA病毒只含RNA，一種病毒不可能同時(shí)含有DNA和RNA，B錯(cuò)誤；原核細(xì)胞與真核細(xì)胞一樣，既有DNA，也有RNA，C正確；葉綠體和線粒體均含有DNA和RNA，而核糖體只含有RNA，D錯(cuò)誤。2．[2015·上海高考]在雙螺旋DNA模型搭建實(shí)驗(yàn)中，使用代表氫鍵的訂書釘將代表四種堿基的塑料片連為一體，為了逼真起見，A與T之間以及C與G之間最好分別釘()A．2和2個(gè)釘B．2和3個(gè)釘C．3和2個(gè)釘D．3和3個(gè)釘答案B解析A與T之間形成2個(gè)氫鍵，G與C之間形成3個(gè)氫鍵。由此可推知A與T之間最好釘兩個(gè)釘。C與G之間最好釘3個(gè)釘，B正確。3．[2016·全國卷Ⅰ節(jié)選]在有關(guān)DNA分子的研究中，常用32P來標(biāo)記DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脫氧)上三個(gè)磷酸基團(tuán)所處的位置(A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ)?；卮饐栴}：將一個(gè)某種噬菌體DNA分子的兩條鏈用32P進(jìn)行標(biāo)記，并使其感染大腸桿菌，在不含有32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時(shí)間。若得到的所有噬菌體雙鏈DNA分子都裝配成噬菌體(n個(gè))并釋放，則其中含有32P的噬菌體所占比例為2/n，原因是______________________________。答案一個(gè)含有32P標(biāo)記的噬菌體雙鏈DNA分子經(jīng)半保留復(fù)制后，標(biāo)記的兩條單鏈只能分配到兩個(gè)噬菌體的雙鏈DNA分子中，因此在得到的n個(gè)噬菌體中只有2個(gè)帶有標(biāo)記解析1個(gè)噬菌體含有1個(gè)雙鏈DNA分子，用DNA分子被32P標(biāo)記的噬菌體感染大腸桿菌，由于DNA分子復(fù)制為半保留復(fù)制，即親代DNA分子的兩條鏈在復(fù)制中保留下來，且分別進(jìn)入不同的DNA分子中，所以理論上不管增殖多少代，子代噬菌體中只有2個(gè)噬菌體含有32P。限時(shí)規(guī)范特訓(xùn)一、選擇題1．決定DNA分子有特異性的因素是()A．兩條長鏈上的脫氧核糖與磷酸的交替排列順序是穩(wěn)定不變的B．構(gòu)成DNA分子的脫氧核苷酸只有四種C．嚴(yán)格的堿基互補(bǔ)配對原則D．每個(gè)DNA分子都有特定的堿基排列順序答案D解析兩條長鏈上的脫氧核糖與磷酸的交替排列順序是穩(wěn)定不變的，構(gòu)成了DNA分子的基本骨架，說明DNA分子具有穩(wěn)定性，A錯(cuò)誤；每種DNA分子的脫氧核苷酸都有四種，說明生物界具有統(tǒng)一性，B錯(cuò)誤；DNA分子的兩條鏈遵循嚴(yán)格的堿基互補(bǔ)配對原則，可以保證DNA的精確復(fù)制，C錯(cuò)誤；每個(gè)DNA分子都有特定的堿基排列順序，說明DNA分子具有特異性，D正確。2．[2017·湖北武漢三校聯(lián)考]下列關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述，正確的是()A.DNA分子是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的單鏈結(jié)構(gòu)B．DNA分子中的每個(gè)磷酸均連接著一個(gè)脫氧核糖和一個(gè)堿基C．DNA分子兩條鏈之間總是嘌呤與嘧啶形成堿基對D．DNA分子一條鏈上的相鄰堿基通過磷酸—脫氧核糖—磷酸相連答案C解析DNA分子是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的雙鏈結(jié)構(gòu)，A錯(cuò)誤；DNA分子中的絕大多數(shù)磷酸連接著兩個(gè)脫氧核糖，且磷酸不與堿基直接相連，B錯(cuò)誤；DNA分子一條鏈上的相鄰堿基通過脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖相連，D錯(cuò)誤。3.[2017·上海靜安期末]如圖為DNA分子的片段，下列相關(guān)敘述正確的是()A．構(gòu)成DNA分子的基本單位是⑦B．解旋酶可以切斷⑤C．復(fù)制時(shí)DNA聚合酶催化形成①②之間的化學(xué)鍵D．⑥構(gòu)成DNA分子中基本骨架答案B解析圖中⑦是脫氧核苷酸單鏈，構(gòu)成DNA的基本單位是脫氧核苷酸，應(yīng)是④，A錯(cuò)誤；解旋酶能將DNA解旋，可以切斷⑤氫鍵，B正確；復(fù)制時(shí)DNA聚合酶催化形成的是兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵，而①②之間的鍵是同一個(gè)核苷酸內(nèi)的化學(xué)鍵，C錯(cuò)誤；⑥是堿基對，脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成DNA的基本骨架，D錯(cuò)誤。4.[2017·益陽模擬]某基因(14N)含有3000個(gè)堿基，腺嘌呤占35%。若該DNA分子以15N同位素標(biāo)記過的四種游離脫氧核苷酸為原料復(fù)制3次，將全部復(fù)制產(chǎn)物進(jìn)行密度梯度離心，得到如圖甲結(jié)果；如果將全部復(fù)制產(chǎn)物加入解旋酶處理后再離心，則得到如圖乙結(jié)果。下列有關(guān)分析正確的是()A．X層全部是僅含14N的基因B．W層中含15N標(biāo)記的胞嘧啶6300個(gè)C．X層中含有氫鍵數(shù)是Y層的1/3D．W層與Z層的核苷酸數(shù)之比是1∶4答案C解析由于DNA分子復(fù)制為半保留復(fù)制，所以X層全部是含14N和15N的基因，A錯(cuò)誤；由于DNA分子復(fù)制了3次，產(chǎn)生了8個(gè)DNA分子，含16條脫氧核苷酸鏈，其中含15N標(biāo)記的有14條鏈。又在含有3000個(gè)堿基的DNA分子中，腺嘌呤占35%，因此胞嘧啶占15%，共450個(gè)。所以W層中含15N標(biāo)記胞嘧啶為450×14÷2＝3150個(gè)，B錯(cuò)誤；在DNA分子中，堿基對之間通過氫鍵相連，DNA分子復(fù)制了3次，產(chǎn)生的8個(gè)DNA分子中，2個(gè)DNA分子含14N和15N,6個(gè)DNA分子只含15N，所以X層中含有的氫鍵數(shù)是Y層的eq\f(1,3)，C正確；由于DNA分子復(fù)制了3次，產(chǎn)生了8個(gè)DNA分子，含16條脫氧核苷酸鏈，其中含15N標(biāo)記的有14條鏈，所以W層與Z層的核苷酸之比為14∶2＝7∶1，D錯(cuò)誤。5．[2017·河北張家口月考]一個(gè)32P標(biāo)記的噬菌體侵染在31P環(huán)境中培養(yǎng)的大腸桿菌，已知噬菌體DNA上有m個(gè)堿基對，其中胞嘧啶有n個(gè)，以下敘述不正確的是()A．大腸桿菌為噬菌體增殖提供原料和酶等B．噬菌體DNA含有2m＋n個(gè)氫鍵C．該噬菌體繁殖四次，子代中只有14個(gè)含有31PD．噬菌體DNA第四次復(fù)制需要8(m－n)個(gè)腺嘌呤脫氧核苷酸答案C解析噬菌體營寄生生活，大腸桿菌為噬菌體增殖提供原料、能量、酶和場所等，A正確；噬菌體中含有雙鏈DNA，胞嘧啶有n個(gè)，鳥嘌呤有n個(gè)，腺嘌呤數(shù)目＝胸腺嘧啶數(shù)目＝eq\f(2m－2n,2)＝m－n(個(gè))，A與T之間有兩個(gè)氫鍵，G與C之間有三個(gè)氫鍵，所以噬菌體DNA含有的氫鍵數(shù)目＝(m－n)×2＋n×3＝2m＋n(個(gè))，B正確；DNA復(fù)制是半保留復(fù)制，該噬菌體繁殖四次，一共可形成16個(gè)噬菌體，其中子代中含有32P的噬菌體有2個(gè)，含有31P的噬菌體有16個(gè)，只含有31P的噬菌體有14個(gè)，C錯(cuò)誤；噬菌體DNA第四次復(fù)制需要的腺嘌呤脫氧核苷酸數(shù)目＝(m－n)×24－1＝8(m－n)(個(gè))，D正確。6．[2017·四川綿陽中學(xué)模擬]下圖中DNA分子片段中一條鏈由15N構(gòu)成，另一條鏈由14N構(gòu)成。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()A．DNA連接酶和DNA聚合酶都可作用于形成①處的化學(xué)鍵，解旋酶作用于③處B．②是胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸C．若該DNA分子中一條鏈上G＋C＝56%，則無法確定整個(gè)DNA分子中T的含量D．把此DNA放在含15N的培養(yǎng)液中復(fù)制兩代，子代中含15N的DNA占100%答案C解析DNA連接酶和DNA聚合酶均作用于兩個(gè)核苷酸之間的化學(xué)鍵，解旋酶作用于堿基對之間的氫鍵，A正確；②是胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸，B正確；若該DNA分子中一條鏈上G＋C＝56%，則整個(gè)DNA分子中G＋C的含量也是56%，則整個(gè)DNA分子中T的含量為(1－56%)/2＝22%，C錯(cuò)誤；DNA進(jìn)行半保留復(fù)制，把此DNA放在含15N的培養(yǎng)液中復(fù)制兩代，由于所用原料均含有15N，子代中含15N的DNA占100%，D正確。7．[2017·連云港三校模擬]某雙鏈DNA分子含有200個(gè)堿基對，其中一條鏈上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，則有關(guān)該DNA分子的敘述，正確的是()A．含有4個(gè)游離的磷酸基B．含有腺嘌呤脫氧核苷酸30個(gè)C．4種含氮堿基A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7D．堿基排列方式共有4100種答案C解析每條單鏈各有一個(gè)游離的磷酸基，所以DNA分子應(yīng)該有2個(gè)游離的磷酸基，A錯(cuò)誤；計(jì)算堿基數(shù)目時(shí)，需要注意所給堿基總數(shù)為個(gè)數(shù)還是對數(shù)。該DNA分子中含有200個(gè)堿基對，一條鏈上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，根據(jù)雙鏈中A＋T所占比例＝單鏈中A＋T所占比例，則雙鏈中A＋T占3/10，根據(jù)A＝T，推知A和T各占3/20，故腺嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)量為200×2×(3/20)＝60，B錯(cuò)誤；雙鏈中A和T分別占3/20，則C和G分別占7/20，故A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7，C正確；在堿基比例不確定的情況下，堿基排列方式共有4n種，n為堿基對數(shù)，即共有4200種，而該DNA分子堿基比例已確定，故排列方式小于4200種，D錯(cuò)誤。8．[2017·石家莊模擬]如圖為真核生物染色體上DNA分子復(fù)制過程示意圖，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．圖中DNA分子復(fù)制是從多個(gè)起點(diǎn)同時(shí)開始的B．圖中DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的C．真核生物DNA分子復(fù)制過程需要解旋酶D．真核生物的這種復(fù)制方式提高了復(fù)制效率答案A解析由圖可看出，此段DNA分子有三個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，但多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)并不是同時(shí)開始的，A錯(cuò)誤；由圖中的箭頭方向可知，DNA分子是雙向復(fù)制的，B正確；半保留復(fù)制的模式可以保持前后代的遺傳穩(wěn)定性，多起點(diǎn)復(fù)制可以大大提高復(fù)制效率，D正確；DNA分子復(fù)制過程需要解旋酶、DNA聚合酶等催化，C正確。9.將一個(gè)用15N標(biāo)記的DNA放到14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，讓其連續(xù)復(fù)制三次，再將全部復(fù)制產(chǎn)物置于試管內(nèi)進(jìn)行離心，如圖中分別代表復(fù)制1次、2次、3次后分層結(jié)果的是()A．c、e、fB．a(chǎn)、e、bC．a(chǎn)、b、dD．c、d、f答案A解析由于DNA分子的復(fù)制是半保留復(fù)制，一個(gè)用15N標(biāo)記的DNA在含14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，復(fù)制第一次后產(chǎn)生2個(gè)DNA分子，每個(gè)DNA分子的一條鏈含15N，一條鏈含14N，密度中，對應(yīng)圖中的c；復(fù)制第二次后，共產(chǎn)生4個(gè)DNA分子，其中含15N和14N的DNA分子為2個(gè)，密度中，只含14N的DNA分子為2個(gè)，密度小，對應(yīng)圖中的e；復(fù)制第三次后，共產(chǎn)生8個(gè)DNA分子，其中含15N和14N的DNA分子為2個(gè)，密度中，只含14N的DNA分子為6個(gè)，密度小，對應(yīng)圖中的f。10．[2017·豫北三市聯(lián)考]某DNA分子中A＋T占整個(gè)DNA分子堿基總數(shù)的54%，其中一條鏈上的C占該鏈堿基總數(shù)的26%，那么，對應(yīng)的另一條互補(bǔ)鏈上的C占該鏈堿基總數(shù)的比例是()A．33%B．5%C．20%D．35%答案C解析已知該DNA分子中A＋T占整個(gè)DNA分子堿基總數(shù)的54%，G＋C＝1－54%＝46%，G1＋C1＝46%，又因?yàn)镃1＝26%，所以G1＝46%－26%＝20%，即C2＝20%。11．在DNA復(fù)制開始時(shí)，將大腸桿菌放在含低劑量放射性標(biāo)記的脫氧胸苷(3H－dT)的培養(yǎng)基中，3H－dT可摻入正在復(fù)制的DNA分子中，使其帶有放射性標(biāo)記。幾分鐘后，將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含高劑量3H－dT的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時(shí)間。收集、裂解細(xì)胞，抽取其中的DNA進(jìn)行放射性自顯影檢測，結(jié)果如圖所示。據(jù)圖可以作出的推測是()A．復(fù)制起始區(qū)在高放射性區(qū)域B．DNA復(fù)制為半保留復(fù)制C．DNA復(fù)制從起始點(diǎn)向兩個(gè)方向延伸D．DNA復(fù)制方向?yàn)閍→c答案C解析由題干信息可知，DNA復(fù)制的前一段時(shí)間，培養(yǎng)基中含低劑量放射性標(biāo)記，后一段時(shí)間含高劑量放射性標(biāo)記，最終檢測的放射性結(jié)果顯示低劑量在中段，高劑量在兩端，所以可推測DNA復(fù)制從起始點(diǎn)向a和c兩個(gè)方向延伸。12．[2017·河北張家口月考]將某二倍體生物的一個(gè)細(xì)胞的一對同源染色體用32P標(biāo)記，放到含31P的環(huán)境中培養(yǎng)，若該細(xì)胞進(jìn)行兩次有絲分裂或一次減數(shù)分裂，下列相關(guān)敘述，正確的是()A．有絲分裂和減數(shù)分裂結(jié)束后，帶標(biāo)記的DNA分子數(shù)相同B．有絲分裂后，帶標(biāo)記的細(xì)胞數(shù)是2C．減數(shù)分裂后，帶標(biāo)記的細(xì)胞數(shù)是2D．減數(shù)第二次分裂過程中細(xì)胞中染色體與DNA分子數(shù)始終不變答案A解析一個(gè)被32P標(biāo)記一對同源染色體的細(xì)胞(即2個(gè)DNA分子四條鏈被標(biāo)記)，放在31P的培養(yǎng)液中，根據(jù)DNA分子半保留復(fù)制特點(diǎn)，無論復(fù)制幾次，都只有四條鏈被32P標(biāo)記，帶標(biāo)記的DNA分子數(shù)為4個(gè)，A正確；一個(gè)被32P標(biāo)記一對同源染色體的細(xì)胞，放在31P的培養(yǎng)液中經(jīng)兩次有絲分裂后，DNA分子復(fù)制了兩次，根據(jù)DNA分子半保留復(fù)制特點(diǎn)，所形成的4個(gè)細(xì)胞中，帶標(biāo)記的細(xì)胞數(shù)可能是2或3或4個(gè)，B錯(cuò)誤；若該細(xì)胞是精原細(xì)胞，則其進(jìn)行減數(shù)分裂過程中，DNA分子也進(jìn)行半保留復(fù)制，所以產(chǎn)生的子細(xì)胞100%具有放射性，C錯(cuò)誤；減數(shù)第二次分裂過程中細(xì)胞中DNA分子數(shù)始終不變，但染色體在減數(shù)第二次分裂后期由于著絲點(diǎn)分裂數(shù)目增倍，D錯(cuò)誤。二、非選擇題13．[2017·湖北八校聯(lián)考]如圖是某DNA分子的局部結(jié)構(gòu)示意圖。請據(jù)圖分析回答：(1)寫出下列圖中序號代表的結(jié)構(gòu)的中文名稱：①________，⑥__________，⑧__________________。(2)圖中DNA片段中堿基對有________對，該DNA分子應(yīng)有________個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。(3)從主鏈上看，兩條單鏈方向________，從堿基關(guān)系看，兩條單鏈________。(4)如果將14N標(biāo)記的細(xì)胞培養(yǎng)在含15N標(biāo)記的脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中，此圖所示的________________(填圖中序號)中可檢測到15N。若細(xì)胞在該培養(yǎng)液中分裂4次，該DNA分子也復(fù)制4次，則得到的子代DNA分子中含14N和含15N的比例為________。(5)若該DNA分子共有a個(gè)堿基，其中腺嘌呤有m個(gè)，則該DNA分子復(fù)制4次，需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸________個(gè)。答案(1)胞嘧啶