2021高考生物一轮复习第6单元遗传的分子基础第17讲DNA是主要的遗传物质及其结构与复制教案 31页

第17讲　DNA是主要的遗传物质及其结构与复制 单科命题 备考导航 核心素养解读 命题趋势 ‎(1)说明DNA分子是主要的遗传物质 ‎(2)概述DNA分子结构的主要特点 ‎(3)概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段,说明基因和遗传信息的关系 ‎(4)概述DNA分子通过半保留方式进行复制 ‎(1)通过构建DNA分子双螺旋结构模型,从结构和功能的视角阐明DNA分子作为遗传物质所具有的结构特点 ‎(2)通过放射性同位素标记法证明亲代通过半保留方式进行复制而传递遗传信息 ‎◆题型内容:DNA是遗传物质的证据,DNA结构与复制 ‎◆考查形式:常以模式图或实验分析形式考查 考点一　DNA是主要的遗传物质 ‎　　1.肺炎双球菌转化实验 ‎(1)实验材料:S型和R型肺炎双球菌 ‎　　　　特点 类型　　　　‎ 菌落 荚膜 毒性 S型 光滑 有 ‎　 有　 ‎ R型 粗糙 无 ‎　 无　 ‎ ‎　‎ ‎　(2)格里菲思体内转化实验 - 31 -‎ ‎(3)艾弗里体外转化实验 ‎2.噬菌体侵染细菌的实验 ‎(1)实验材料:T2噬菌体和大肠杆菌 ‎①噬菌体结构 ‎②噬菌体的增殖(噬菌体侵染细菌的过程)‎ ‎(2)实验方法:　　 放射性同位素标记法　 　,用35S、32P分别标记噬菌体的　 蛋白质 　和　 DNA 　。 ‎ ‎(3)实验过程及结果 ‎①标记噬菌体 - 31 -‎ ‎②已标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌 ‎(4)实验结果分析 分组 结果 结果分析 对比实验 ‎(相互对照)‎ 含32P的噬菌体+细菌 上清液中几乎无32P,32P主要分布在宿主细胞内 ‎32P—DNA进入了宿主细胞内 含35S的噬菌体+细菌 宿主细菌内无35S,35S主要分布在上清液中 ‎35S—蛋白质外壳未进入宿主细胞,留在外面 ‎　　(5)结论:　DNA　是噬菌体的遗传物质。 ‎ ‎3.证明RNA是遗传物质的实验 ‎(1)过程及现象 ‎(2)结论:　RNA　是遗传物质。 ‎ ‎4.DNA是主要的遗传物质 生物类型 所含核酸 遗传物质 举例 细胞 生物 真核生物 DNA和 RNA ‎　DNA　 ‎ 动物、植物、真菌等 原核生物 ‎　DNA　 ‎ 细菌、蓝藻、放线菌等 非细胞 生物 DNA病毒 仅有DNA ‎　DNA　 ‎ 乙肝病毒、T2噬菌体、天花病毒等 RNA病毒 仅有RNA ‎　RNA　 ‎ 烟草花叶病毒、艾滋病病毒、SARS病毒等 ‎　　绝大多数生物的遗传物质是 　DNA　,只有极少数生物的遗传物质是RNA,因而DNA是　主要　的遗传物质。 ‎ - 31 -‎ ‎1.从格里菲思实验中的第④组死亡小鼠身上分离得到的S型活细菌是由S型死细菌转化而来的。(✕)‎ ‎2.从格里菲思实验中的病死小鼠体内分离得到的肺炎双球菌只有S型细菌而无R型细菌。(✕)‎ ‎3.格里菲思的实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状。(✕)‎ ‎4.艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质。(✕)‎ ‎5.在艾弗里的实验中,DNA酶将S型细菌的DNA分解为脱氧核苷酸,因此不能使R型细菌发生转化。(√)‎ ‎6.32P、35S标记的噬菌体侵染细菌的实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质。(✕)‎ ‎7.噬菌体侵染细菌的实验获得成功的原因之一是噬菌体只将DNA注入大肠杆菌细胞中。(√)‎ ‎8.分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体。(✕)‎ ‎9.噬菌体侵染细菌的实验能够证明DNA控制蛋白质的合成。(√)‎ ‎10.用1个35S标记的T2噬菌体去侵染大肠杆菌,裂解释放的子代噬菌体中只有2个含35S。(✕)‎ ‎1.肺炎双球菌的体内、体外转化实验图解分析 图1　体内转化实验中S型细菌、R型细菌含量变化图 图2　肺炎双球菌体外转化实验中的部分图解 注:图1中实线表示R型细菌,虚线表示S型细菌。‎ ‎(1)据图1所示的ab段R型细菌数量减少,其原因是什么?‎ - 31 -‎ ‎(2)据图1所示的bc段R型细菌数量增多,其原因是什么?‎ ‎(3)据图2分析在对R型细菌进行培养之前,必须首先进行的工作是什么?‎ ‎2.1952年“噬菌体小组”的赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的蛋白质和DNA在侵染细菌过程中的功能,搅拌离心后的实验数据如图所示,请分析:‎ ‎(1)图中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%,本组数据的意义是什么?‎ ‎(2)细胞外的32P含量为30%,原因是什么?‎ 答案　1.(1)小鼠体内形成对抗R型细菌的抗体,致使R型细菌数量减少。　(2)b之前,已有少量R型细菌转化为S型细菌,S型细菌能降低小鼠的免疫力,造成R型细菌大量繁殖。‎ ‎(3)分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质。‎ ‎2.(1)作为对照组,以证明细菌未裂解。‎ ‎(2)有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌。‎ ‎　　1.比较肺炎双球菌体内和体外转化实验 项目 体内转化实验 体外转化实验 培养细菌 小鼠体内培养 培养基体外培养 实验原则 R型细菌与S型细菌的毒性对照 S型细菌体内各成分的相互对照 实验结果 已经被加热杀死的S型细菌能使R型细菌转化为S型细菌 S型细菌的DNA能使R型细菌转化为S型细菌 实验结论 已经被加热杀死的S型细菌体内含有某种“转化因子”‎ DNA是S型细菌的遗传物质,而蛋白质等其他物质不是遗传物质 联系 ‎①所用材料相同,都是R型和S型肺炎双球菌 ‎②体内转化实验是基础,仅说明加热后杀死的S型细菌体内含有某种“转化因子”,而体外转化实验则进一步说明“转化因子”就是DNA ‎③实验设计都遵循对照原则、单一变量原则 - 31 -‎ ‎　　2.艾弗里肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较 实验名称 艾弗里肺炎双球菌转化实验 噬菌体侵染细菌实验 实验思路 设法将DNA与其他物质分开,单独地、直接地研究它们各自不同的作用 设计原则 对照原则和单一变量原则 处理方式 的区别 直接分离法:分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等,分别与R型活细菌混合培养 同位素标记法:分别标记DNA和蛋白质的特征元素(32P和35S)‎ 实验结论 DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质 DNA是遗传物质,不能证明蛋白质不是遗传物质 ‎　　3.噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析 ‎(1)32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌 ‎(2)35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌 考向一　考查肺炎双球菌转化实验的过程与结论 ‎1.1928年,英国科学家格里菲思以小鼠为实验材料做了如下实验:‎ 第一组 第二组 第三组 第四组 实验 处理 注射活的 R型菌 注射活的S型菌 注射加热杀死的S型菌 注射活的R型菌与加热杀死的S型菌 实验 结果 小鼠不 死亡 小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌 小鼠不死亡 小鼠死亡,从小鼠体内分离出S型活细菌 下列关于此实验的分析不正确的是(　　)‎ A.实验的关键现象是第4组小鼠死亡并分离出S型活细菌 B.对第4组实验的分析必须是以1~3组的实验为参照 - 31 -‎ C.本实验说明R型肺炎双球菌发生了某种类型的转化 D.本实验结论为“DNA是使R型菌转化为S型菌的转化因子”‎ ‎1.答案　D　本实验只能得出存在转化因子,但是“DNA是使R型菌转化为S型菌的转化因子”的结论需要通过艾弗里的体外转化实验来得出,D错误。‎ ‎2.(2019山东威海模拟)艾弗里完成肺炎双球菌体外转化实验后,持反对观点者认为“DNA可能只是在细胞表面起化学作用形成荚膜,而不是起遗传作用”。已知S型肺炎双球菌中存在能抗青霉素的突变型(这种对青霉素的抗性不是由荚膜产生的)。下列实验设计思路能反驳上述观点的是(　　)‎ A.R型菌+抗青霉素的S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌 B.R型菌+抗青霉素的S型菌DNA→预期出现S型菌 C.R型菌+S型菌DNA→预期出现S型菌 D.R型菌+S型菌DNA→预期出现抗青霉素的R型菌 ‎2.答案　A　R型菌+抗青霉素的S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌,该实验证明细菌中的一些与荚膜形成无关的性状(如抗药性)也会发生转化,而且抗青霉素的S型菌DNA中存在抗青霉素的基因和控制荚膜合成的基因。因此,该实验结果可以表明题述对艾弗里所得结论的怀疑是错误的,A正确,B、C、D错误。‎ 题后悟道·归纳 ‎　　格里菲思与艾弗里实验的三个不同 考向二　考查子代噬菌体的元素来源 ‎3.(2019江苏扬州考前调研)某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验,过程如图所示,下列有关分析正确的是(　　)‎ - 31 -‎ A.理论上,b和c中不应具有放射性 B.实验中b含少量放射性与①过程中培养时间的长短有关 C.实验中c含有放射性与④过程中搅拌不充分有关 D.检测实验结果,a、d中有少量的放射性,b、c中有大量的放射性 ‎3.答案　A　35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳,所以离心后,理论上b中不应具有放射性,32P标记的DNA进入细菌体内,离心后,放射性应在沉淀物中,因此理论上上清液c中不应含有放射性,A正确;搅拌的目的是将吸附在细菌上的噬菌体与细菌分开,若该过程搅拌不充分,则会导致沉淀物中含有少量的放射性,B错误;实验2上清液会含有放射性,与③过程中培养时间的长短有关,C错误;检测实验结果,b、c中有少量的放射性,a、d中有大量的放射性,D错误。‎ ‎4.如果用3H、15N、35S标记噬菌体后,让其侵染细菌(无放射性),分析正确的是(　　)‎ A.只有噬菌体的蛋白质被标记了,DNA没有被标记 B.子代噬菌体的外壳中可检测到3H、15N、35S C.子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、15N D.子代噬菌体的DNA分子中部分含有3H、14N、32S ‎4.答案　C　DNA分子中含有H、N元素,所以用3H、15N、35S标记噬菌体后,噬菌体的蛋白质和DNA都被标记了,A错误;由于3H、15N、35S标记的噬菌体蛋白质外壳,不进入细菌,3H、15N标记的噬菌体DNA分子进入细菌但不能用于合成子代噬菌体的外壳,所以子代噬菌体的外壳中应该没有放射性,B错误;由于3H、15N标记了噬菌体DNA分子,所以子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、15N,C正确;子代噬菌体的DNA分子中不含有S,D错误。‎ 题后悟道·方法 ‎　　“二看法”判断子代噬菌体标记情况 - 31 -‎ 考向三　考查对遗传物质的判断 ‎5.下面是某兴趣小组为探究某种流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA而设计的实验步骤,请将其补充完整。‎ ‎(1)实验目的:略。‎ ‎(2)材料用具:显微注射器,该流感病毒的核酸提取液,猪胚胎干细胞,DNA水解酶和RNA水解酶等。‎ ‎(3)实验步骤:‎ 第一步:把该流感病毒核酸提取液分成相同的A、B、C三组,  　。 ‎ 第二步:取等量的猪胚胎干细胞分成三组,用显微注射技术分别把A、B、C三组处理过的核酸提取液注射到三组猪胚胎干细胞中。‎ 第三步:将三组猪胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间,然后从培养好的猪胚胎干细胞中抽取样品,检测是否有该流感病毒产生。‎ ‎(4)请预测实验结果及结论:‎ ‎①　 ; ‎ ‎②　 ; ‎ ‎③若A、B、C三组均出现该流感病毒,则该流感病毒的遗传物质既不是DNA也不是RNA。‎ ‎5.答案　(3)分别用等量的相同浓度的DNA水解酶、RNA水解酶处理A、B两组核酸提取液,C组不做处理　(4)①若A、C两组出现该流感病毒,B组没有出现,则该流感病毒的遗传物质是RNA　②若B、C两组出现该流感病毒,A组没有出现,则该流感病毒的遗传物质是DNA 解析　病毒是由蛋白质外壳和核酸组成的,核酸是遗传物质,核酸为DNA或RNA中的一种,根据题目要求探究的问题及给予的材料、试剂分析可知,实验中分别利用DNA水解酶、RNA水解酶处理该病毒核酸提取液,然后注射到猪胚胎干细胞中培养,由于酶具有专一性,可根据培养后是否检测到该流感病毒来判断其核酸类型。‎ - 31 -‎ 题后悟道·方法 ‎　　探究遗传物质的方法 ‎1.探究思路 ‎(1)若探究哪种物质是遗传物质——设法将物质分开,单独看作用。‎ ‎(2)若探究未知病毒的遗传物质是DNA还是RNA——利用酶的专一性。‎ ‎2.探究方法 ‎(1)分离提纯法:艾弗里及其同事做的肺炎双球菌的体外转化实验,缺点是物质纯度不能保证100%。‎ ‎(2)同位素标记法:噬菌体侵染细菌的实验。方法:分别标记两者的特有元素;将病毒的化学物质分开,单独、直接地观察它们各自的作用。目的:把DNA与蛋白质区分开。‎ ‎(3)病毒重组法:将一种病毒的遗传物质与另一种病毒的蛋白质外壳重新组合,得到杂种病毒,用杂种病毒去感染宿主细胞。‎ ‎(4)酶解法:利用酶的专一性,如加入DNA水解酶,将DNA水解,观察起控制作用的物质是否还有控制作用,若“是”其遗传物质不是DNA,若“否”其遗传物质可能是DNA。‎ 考点二　DNA分子的结构、复制及基因的本质 ‎　　1.DNA双螺旋结构的形成 ‎(1)DNA双螺旋模型构建者:　沃森　和　克里克　。 ‎ ‎(2)图解DNA分子结构 - 31 -‎ ‎2.DNA分子的特性 ‎(1)相对稳定性:DNA分子中　磷酸和脱氧核糖　交替连接的方式不变,两条链间　碱基互补配对　的方式不变。 ‎ ‎(2)多样性:不同的DNA分子中　脱氧核苷酸　数目不同,排列顺序多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对,则排列顺序有　4n　种。 ‎ ‎(3)特异性:每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的　碱基对排列顺序　,代表了特定的遗传信息。 ‎ ‎3.DNA分子的复制 ‎(1)DNA复制的假说与证据 ‎①沃森和克里克的假说:　 半保留 　复制。 ‎ ‎②实验材料:大肠杆菌 实验方法:　放射性同位素　标记法、离心技术 ‎ 以上实验证明DNA分子复制的特点是　 半保留复制 　。 ‎ - 31 -‎ ‎(2)DNA的复制过程 概念 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程 时期 间期 过程 解旋→合成子链→子链延伸→亲子链复旋 条件 模板:亲代DNA的每一条链 原料:4种游离的　脱氧核苷酸　 ‎ 能量:　 ATP 　释放的能量 ‎ 酶:　 解旋酶 　和　 DNA聚合酶 　 ‎ 结果 ‎1个DNA复制形成2个　 完全相同 　的DNA ‎ 特点 边解旋边复制,　 半保留 　复制 ‎ 精确复制 独特的　双螺旋结构　提供模板;　碱基互补配对　原则 ‎ 意义 将　 遗传信息 　从亲代传给子代,从而保持了　 遗传信息 　的连续性 ‎ ‎　　4.基因的本质 ‎(1)染色体、DNA和基因的关系 ‎(2)基因与碱基的关系 遗传信息蕴藏在　4种碱基　的排列顺序中,构成基因的碱基数　小于　(填“大于”“小于”或“等于”)DNA分子的碱基总数。 ‎ ‎1.分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同。(✕)‎ ‎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.DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连。　(✕)‎ ‎4.DNA分子的X光衍射照片属于物理模型。(✕)‎ ‎5.人体内控制β-珠蛋白的基因由1 700个碱基对组成,其碱基对可能的排列方式有41 700种。(✕)‎ ‎6.DNA复制遵循碱基互补配对原则,新合成的DNA分子中两条链均是新合成的。(✕)‎ - 31 -‎ ‎7.单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链。(✕)‎ ‎8.将已被15N标记了DNA的大肠杆菌在含14N的培养基中培养繁殖一代,若子代大肠杆菌的DNA分子中既含有14N,又含有15N,则可说明DNA的复制为半保留复制。(✕)‎ ‎9.DNA分子复制时解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用。(✕)‎ ‎10.真核细胞的基因只存在于细胞核中,而核酸并非仅存在于细胞核中。(✕)‎ ‎1.下面是DNA分子结构模型,思考相关问题:‎ ‎(1)图中④能表示胞嘧啶脱氧核苷酸吗?为什么?‎ ‎(2)图中碱基之间是如何连接的?‎ ‎(3)DNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么?‎ ‎(4)如何根据碱基的种类和比例确定核酸的类型?‎ ‎2.下图是DNA复制的有关图示,A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制。D→G表示哺乳动物的DNA分子复制。图中黑点表示复制起始点,“→”表示复制方向。‎ ‎(1)若A中含48 502个碱基对,而子链延伸速度是105个碱基对/min,则此DNA分子复制完成约需30 s。而实际上只需约16 s。根据A→C图分析,是什么原因?‎ ‎(2)哺乳动物的DNA分子展开可达2 m之长,若按A→C的方式复制,至少需8 h,而实际上需6 h左右。据D→G图分析,是什么原因?‎ ‎(3)C与A相同,G与D相同,C、G能被如此准确地复制出来,原因是什么?‎ - 31 -‎ 答案　1.(1)不能。组成DNA分子的两条链的方向相反,其中①是上一个脱氧核苷酸的组成物质。　(2)双链DNA中,反向平行的两条链之间的碱基通过氢键连接成碱基对,而同一条链上相邻碱基之间是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连的。　(3)DNA初步水解的产物是4种脱氧核苷酸,彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。　(4)根据碱基的种类确定是DNA还是RNA,若含有碱基U则是RNA,若含有碱基T而不含有碱基U,则是DNA;根据碱基的比例确定是单链还是双链,若嘌呤数/嘧啶数=1,则一般是双链,若嘌呤数/嘧啶数≠1,则是单链。‎ ‎2.(1)复制是双向进行的。　(2)从多个起始点同时进行复制。　(3)DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板;DNA分子的碱基互补配对原则保证了DNA分子的复制准确无误地完成。‎ ‎　　1.DNA分子结构的解读 ‎(1)基本结构——脱氧核苷酸 ‎①由磷酸、脱氧核糖、含氮碱基组成,三者之间的数量关系为1∶1∶1。‎ ‎②每个DNA片段中,游离的磷酸基团有2个。‎ ‎(2)水解产物 DNA的初步水解产物是脱氧核苷酸,彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。‎ ‎(3)DNA分子中存在的化学键 ‎①氢键:碱基对之间的化学键,可用解旋酶断裂,也可加热断裂。‎ ‎②磷酸二酯键:磷酸和脱氧核糖之间的化学键,用限制性核酸内切酶处理可切割,用DNA连接酶处理可连接。‎ ‎(4)碱基对数与氢键数的关系 若碱基对数为n,则氢键数为2n~3n,若已知A有m个,则氢键数为3n-m。‎ ‎2.双链DNA分子中碱基的计算规律 ‎(1)互补的两种碱基数量相等,即A=T,C=G。‎ - 31 -‎ ‎(2)任意两种不互补的碱基数量之和占碱基总数的50%,即嘌呤之和=嘧啶之和=总碱基数×50%,A+G=T+C=A+C=T+G=(A+T+C+G)×50%,A+GT+C=A+CT+G=1。‎ ‎(3)在双链DNA分子中,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。‎ 设在双链DNA分子中的一条链上A1+T1=n%,因为A1=T2,A2=T1,则:A1+T1=A2+T2=n%。所以A+T=A‎1‎‎+A‎2‎+T‎1‎+‎T‎2‎‎2‎=n%+n%‎‎2‎=n%。‎ 简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。‎ ‎(4)双链DNA分子中,非互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数。‎ 设双链DNA分子中,一条链上:A‎1‎‎+‎G‎1‎T‎1‎‎+‎C‎1‎=m,‎ 则:A‎1‎‎+‎G‎1‎T‎1‎‎+‎C‎1‎=T‎2‎‎+‎C‎2‎A‎2‎‎+‎G‎2‎=m,互补链上A‎2‎‎+‎G‎2‎T‎2‎‎+‎C‎2‎=‎1‎m。‎ 简记为“DNA两互补链中,不配对两碱基之和的比值乘积为1”。‎ ‎3.DNA分子复制中相关计算的规律方法 DNA分子复制为半保留复制,若将一个全部N原子被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代,其结果分析如下:‎ ‎(1)子代DNA分子数:2n ‎①无论复制多少次,含15N的DNA分子始终是2个。‎ ‎②含14N的DNA分子有2n 个,只含14N的DNA分子有(2n-2)个,做题时应看准是“含 ”还是“只含”。‎ ‎(2)子代DNA分子的总链数:2n×2=2n+1‎ ‎①无论复制多少次,含15N的链始终是2条。做题时应看准是“DNA分子数”还是“链数”。‎ ‎②含14N的链是(2n+1-2)条。‎ ‎(3)消耗的脱氧核苷酸数 - 31 -‎ ‎①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸为m×(2n-1)个。‎ ‎②若进行第n次复制,则需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m×2n-1个。‎ 考向一　考查DNA分子结构 ‎1.如图表示一个DNA分子的片段,下列有关表述正确的是(　　)‎ A.④代表的物质中储存着遗传信息 B.不同生物的DNA分子中④的种类无特异性 C.转录时该片段的两条链都可作为模板链 D.DNA分子中A与T碱基对含量越高,其结构越稳定 ‎1.答案　B　遗传信息蕴藏在4种脱氧核苷酸的排列顺序之中,单个核苷酸不能储存遗传信息,A错误;不同生物的DNA均由4种脱氧核苷酸(包括④)组成,B正确;转录时以DNA的一条链为模板,C错误;由于C—G碱基对含3个氢键,而A—T碱基对含2个氢键,所以C—G碱基对含量越高,DNA结构越稳定,D错误。‎ ‎2.在搭建DNA分子模型的实验中,若有4种碱基塑料片共20个,其中4个C,6个G,3个A,7个T,脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个,脱氧核糖塑料片40个,磷酸塑料片100个,代表氢键的连接物若干,脱氧核糖和碱基之间的连接物若干,则所搭建的DNA分子片段最长为多少碱基对(　　)‎ A.4 B.5 C.6 D.7‎ ‎2.答案　A　设能搭建的DNA分子含有n个碱基对,则每条链需要脱氧核糖和磷酸之间的连接物的数目为2n-1,共需(2n-1)×2个,已知脱氧核糖和磷酸之间的连接物有14个,则n=4,所以只能搭建出一个含有4个碱基对的DNA分子片段,A正确。‎ - 31 -‎ 题后悟道·方法 ‎　　“三看法”判断DNA分子结构的正误 考向二　考查DNA的复制 ‎3.DNA是以半保留方式进行复制的,如果放射性完全标记的1个双链DNA分子在无放射性标记的溶液中复制两次,那么所产生的4个DNA分子的特点是(　　)‎ A.部分DNA分子含有放射性 B.全部DNA分子含有放射性 C.所有分子的一条链含有放射性 D.所有分子的两条链都没有放射性 ‎3.答案　A　根据DNA分子半保留复制的特点,完全标记的1个双链DNA分子,在无放射性标记的溶液中复制两次所形成的4个DNA分子,只有2个DNA分子含有放射性,且分子中都是一条链含有放射性,另一条链无放射性,A正确。‎ ‎4.如图表示DNA复制的过程,结合图示,下列有关叙述不正确的是　(　　)‎ A.DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键,使两条链解开 B.DNA分子的复制具有双向复制的特点,生成的两条子链的方向相反 C.从图示可知,DNA分子具有多起点复制的特点,缩短了复制所需的时间 D.DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段 ‎4.答案　C　DNA复制过程的第一步是解旋,需要用解旋酶破坏DNA双链之间的氢键,使两条链解开,A正确;由图可知,DNA分子的复制具有双向复制的特点,且生成的两条子链的方向相反,B正确;图中DNA复制只有一个起点,不能说明DNA分子具有多起点复制的特点,C错误;DNA分子复制时,需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段,D正确。‎ 题后悟道·归纳 - 31 -‎ ‎　　根据图示信息判断DNA复制的类型 在真核生物中,DNA复制一般是多起点复制。在原核生物中,DNA复制一般是一个起点。无论是真核生物还是原核生物,DNA复制大多数都是双向进行的。如图所示为真核生物DNA的多起点、双向复制:‎ 图中显示多起点复制,但多起点并非同时进行,其意义在于提高复制速率。‎ 考向三　考查DNA结构与复制中的碱基计算 ‎5.经检测得知,一双链DNA分子中鸟嘌呤的数目为x,其占碱基总数量的比例是y,以下推断正确的是(　　)‎ A.与鸟嘌呤互补的碱基比例是1-y B.该DNA分子中嘌呤和嘧啶的比例是x/y C.该DNA分子中碱基之间的氢键数是x(1+2/y)‎ D.与鸟嘌呤不互补的碱基数目是x(1-2y)/y ‎5.答案　D　由题意可知,G、C所占比例都为y,数量都为x;A、T所占比例都为1/2-y,数量都为(x/y-2x)/2=x/2y-x。与鸟嘌呤互补的碱基比例是y;该DNA分子中嘌呤和嘧啶的比例是1;G—C碱基对中有三个氢键,A—T碱基对中有两个氢键,该DNA分子中碱基之间的氢键数是3x+2(x/2y-x)=x+x/y;腺嘌呤和胸腺嘧啶与鸟嘌呤不互补,其数目为x(1-2y)/y。‎ ‎6.(2019黑龙江牡丹江一中高三期末)下列关于双链DNA分子的结构与复制的叙述,正确的是(　　)‎ A.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 B.在一个双链DNA分子中,碱基A占全部碱基的34%,则碱基G占16%‎ C.含有a个碱基、b个腺嘌呤的双链DNA分子中,共含有a-b个氢键 D.一个大肠杆菌拟核中的DNA分子中含有2个游离的磷酸基团 ‎6.答案　B　一个含有m个腺嘌呤的DNA分子经过n次复制,需要腺嘌呤脱氧核苷酸数是(2n - 31 -‎ ‎-1)×m个,A错误;双链DNA分子中A与T配对,G与C配对,即A=T,G=C,A+G之和占碱基总数的一半,故碱基A若占全部碱基的34%,则碱基G占16%,B正确;A—T之间为两个氢键,G—C之间为三个氢键,含有a个碱基、b个腺嘌呤的双链DNA分子中,A—T碱基对为b对,G—C碱基对的数量为(a-2b)÷2,故氢键数量为2b+3×(a-2b)÷2=3a/2-b,C错误;大肠杆菌的拟核为环状DNA分子,不含游离的磷酸基团,D错误。‎ 题后悟道·方法 ‎　　DNA分子中碱基比例的计算步骤 第一步:搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例,还是占DNA分子一条链上碱基的比例。‎ 第二步:画一个DNA分子模式图,并在图中标出已知的和所求的碱基。‎ 第三步:根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。‎ ‎1.(2019江苏,3,2分)赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物质,下列关于该实验的叙述正确的是　(　　)‎ A.实验中可用15N代替32P标记DNA B.噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌编码的 C.噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌 D.实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA ‎1.答案　C　本实验巧妙地运用32P标记DNA,将DNA与蛋白质区分开,单独直接观察DNA的遗传作用,DNA和蛋白质中都含有N,故不可用15N代替32P标记DNA,A错误;子代T2噬菌体的外壳蛋白是由T2噬菌体DNA控制合成的,B错误;T2噬菌体DNA的合成所需要的原料由大肠杆菌提供,C正确;该实验证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA,D错误。‎ ‎2.(2019海南单科)下列实验及结果中,能作为直接证据说明“核糖核酸是遗传物质”的是(　　)‎ A.红花植株与白花植株杂交,F1为红花,F2中红花∶白花=3∶1‎ B.病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲 C.加热杀死的S型肺炎双球菌与R型活菌混合培养后可分离出S型活菌 D.用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白,在子代噬菌体中检测不到放射性 ‎2.答案　B　红花植株与白花植株杂交,F1为红花,F2‎ - 31 -‎ 中红花∶白花=3∶1,属于性状分离现象,不能说明RNA是遗传物质,A错误;病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲,说明病毒甲的RNA是遗传物质,B正确;加热杀死的S型肺炎双球菌与R型活菌混合培养后可分离出S型活菌,只能说明加热杀死的S型菌存在转化因子,不能说明RNA是遗传物质,C错误;用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白,在子代噬菌体中检测不到放射性,说明蛋白质未进入大肠杆菌,不能证明RNA是遗传物质,D错误。‎ ‎3.禽流感是由禽流感病毒(一种不能进行逆转录的RNA病毒)引起的禽类急性传染病,该病毒也能感染人类。下列有关叙述正确的是(　　)‎ A.禽流感病毒遗传物质的基本组成单位是核糖核酸 B.禽流感病毒的衣壳蛋白在自身的核糖体内合成 C.家禽和人类的被感染细胞表面可能具有相似的受体 D.被禽流感病毒感染的宿主细胞的裂解属于细胞坏死 ‎3.答案　C　根据题意,禽流感病毒的遗传物质是RNA,其基本组成单位是核糖核苷酸;病毒没有细胞结构,禽流感病毒的衣壳蛋白在宿主细胞内的核糖体上合成;禽流感病毒既能感染禽类也能感染人类,说明家禽和人类的被感染细胞表面可能具有相似的受体;被禽流感病毒感染的宿主细胞的裂解属于细胞凋亡。‎ ‎4.(2020山东模拟)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,子链的延伸立即终止。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 ‎4.答案　A　由题意可知,该同学的目的是得到被32P放射性标记且以碱基“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。‎ - 31 -‎ ‎5.【不定项选择题】利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验。各组肺炎双球菌先进行图示处理,再培养一段时间后注射到不同小鼠体内。下列说法正确的是　(　　)‎ A.通过E、F对照,能说明转化因子是DNA而不是蛋白质 B.F组可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌 C.F组产生的S型肺炎双球菌可能是基因重组的结果 D.能导致小鼠死亡的是A、B、C、D四组 ‎5.答案　ABC　E组没有出现S型细菌,F组出现S型细菌,所以通过E、F对照,能说明转化因子是DNA而不是蛋白质。F组加入了S型菌的DNA,可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌,而出现的S型肺炎双球菌可能是基因重组的结果。能导致小鼠死亡的是B、C、F组,D错误,A、B、C正确。‎ ‎6.【不定项选择题】如图为T2噬菌体感染大肠杆菌后,大肠杆菌体内放射性RNA与T2噬菌体DNA及大肠杆菌DNA的杂交结果。下列叙述正确的是(　　)‎ A.可在培养基中加入3H-尿嘧啶用以标记RNA B.参与分子杂交的放射性RNA为相应DNA的转录产物 C.第0 min时,与DNA杂交的RNA来自T2噬菌体及大肠杆菌的转录 D.随着感染时间增加,噬菌体DNA的转录增加,细菌基因活动受到抑制 ‎6.答案　ABD　大肠杆菌可吸收培养基中所加入的3H-尿嘧啶来合成RNA,进而完成RNA的标记;参与分子杂交的放射性RNA是由相应生物DNA转录产生的;第0‎ - 31 -‎ ‎ min时,噬菌体尚未感染细菌,因此与DNA杂交的RNA只来自大肠杆菌的转录;产生图示结果的原因是噬菌体感染细菌后,水解细菌DNA,并利用其水解产物来合成噬菌体DNA,故随着感染时间增加,噬菌体DNA的转录增加,而细菌基因的表达受到抑制。‎ 一、单项选择题 ‎1.(2019福建龙岩高三期末质检)若生物体内DNA分子中(G+C)/(A+T)=a,(A+C)/(G+T)=b,则叙述中不正确的是(　　)‎ A.a值越大,双链DNA分子的稳定性越高 B.DNA分子一条单链及其互补链中,a值相同 C.碱基序列不同的双链DNA分子,b值不同 D.经半保留复制得到的DNA分子,b值等于1‎ ‎1.答案　C　G与C之间三个氢键相连,A与T之间两个氢键相连,a值越大,G+C值越大,双链DNA分子的稳定性越高,A正确;DNA分子中互补碱基之和的比值即(G+C)/(A+T)=a,则在每条单链中(G+C)/(A+T)=a,B正确;DNA分子中非互补碱基之和的比值等于1,(A+C)/(G+T)=b=1,碱基序列不同的双链DNA分子,b值相同,C错误,D正确。‎ ‎2.(2019吉林“五地六校”合作体高三期末)如图表示DNA分子的片段,下列相关叙述正确的是(　　)‎ A.构成DNA分子的基本单位是⑦‎ B.限制酶切断①②之间的化学键 C.复制时DNA聚合酶催化形成⑤‎ D.DNA分子中⑥的排序代表遗传信息 - 31 -‎ ‎2.答案　D　④是脱氧核糖核苷酸,是构成DNA分子的基本单位,而⑦是脱氧核苷酸链,A错误;限制酶切断②与下方磷酸基团之间的化学键,B错误;DNA聚合酶催化形成的是磷酸二酯键,⑤是氢键,C错误;遗传信息储存在碱基对的排列顺序中,D正确。‎ ‎3.20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.猪的DNA结构比大肠杆菌的DNA结构更稳定一些 B.小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息相同 C.小麦DNA中(A+T)的数量是鼠DNA中(C+G)数量的1.21倍 D.同一生物不同组织的DNA碱基组成相同 ‎3.答案　D　碱基A与T之间有两个氢键,而G与C之间有三个氢键,DNA分子中氢键的数量越多,即(A+T)/(C+G)的值越小,DNA分子的结构越稳定,因此大肠杆菌的DNA分子结构比猪的DNA结构稳定,A错误;小麦和鼠的DNA分子中(A+T)/(C+G)的值相同,但所携带的遗传信息不同,B错误;小麦DNA中(A+T)/(C+G)的值为1.21,说明小麦DNA中(A+T)的数量是(C+G)数量的1.21倍,但不一定是鼠DNA中(C+G)数量的1.21倍,C错误;同一生物不同组织的DNA相同,故碱基组成相同,D正确。‎ ‎4.用15N标记含有100个碱基对的DNA分子(其中有腺嘌呤60个),该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次。下列有关判断错误的是(　　)‎ A.含有15N的DNA分子有两个 B.含有14N的DNA分子占总数的7/8‎ C.第4次复制消耗胞嘧啶脱氧核苷酸320个 D.复制共产生16个DNA分子 ‎4.答案　B　由于DNA分子的复制是半保留复制,亲代DNA分子的两条链始终存在于子代的两个DNA分子中,因此含有15N的DNA分子有两个;该DNA分子是在含14N的培养基中复制的,新形成的子链均含有14N,故所有DNA分子都含14N;根据碱基互补配对原则,DNA分子含有100个碱基对,其中腺嘌呤有60个,则胞嘧啶有40个,第4次复制需消耗胞嘧啶脱氧核苷酸数=24-1×40=320(个);1个DNA分子经过4次复制,共产生DNA分子数=24=16(个)。‎ - 31 -‎ ‎5.(2019山东青岛模拟)如图所示为某DNA复制过程的部分图解,其中rep蛋白具有解旋的功能。下列相关叙述错误的是(　　)‎ A.rep蛋白可破坏A与C、T与G之间形成的氢键 B.DNA结合蛋白可能具有防止DNA单链重新形成双链的作用 C.DNA复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点 D.随从链之间的缺口需要DNA连接酶将其补齐 ‎5.答案　A　rep蛋白具有解旋功能,破坏的是A与T、G与C之间的氢键,A错误。‎ ‎6.(2019黑龙江牡丹江一中高三开学摸底)裂谷热是由裂谷热病毒(含有单链RNA)引起的,经蚊类媒介或接触传播的急性病毒性人畜共患病。下列相关叙述正确的是(　　)‎ A.人类的遗传物质与裂谷热病毒的遗传物质相比,特有的是胸腺嘧啶和核糖 B.裂谷热病毒和人的基因本质都是有遗传效应的DNA片段 C.人的细胞能为裂谷热病毒的繁殖提供模板、原料和能量等 D.裂谷热病毒侵染进入人体后,在内环境中不会发生增殖 ‎6.答案　D　人类的遗传物质是DNA,而裂谷热病毒的遗传物质是RNA,二者相比,人类遗传物质特有的是胸腺嘧啶和脱氧核糖,A错误;裂谷热病毒的遗传物质是RNA,因此其没有基因,B错误;人的细胞能为裂谷热病毒的繁殖提供原料和能量等,而模板是裂谷热病毒自身具有的,C错误;裂谷热病毒只能生活在活细胞内,其侵入机体后,在内环境中不会发生增殖,D正确。‎ ‎7.细菌在15N培养基中繁殖数代后,使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N,然后移入14N培养基中培养,抽取亲代及子代的DNA经高速离心分离,如图①~⑤为可能的结果,下列叙述错误的是(　　)‎ A.子一代DNA应为② B.子二代DNA应为①‎ C.子三代DNA应为④ D.亲代的DNA应为⑤‎ - 31 -‎ ‎7.答案　C　由题意可知,子一代的DNA应为全中(14N、15N),即图②;子二代DNA应为1/2中(14N、15N)、1/2轻(14N、14N),即图①;子三代DNA应为1/4中(14N、15N)、3/4轻(14N、14N),即图③,而不是全轻(14N、14N),即图④;亲代的DNA应为全重(15N、15N),即图⑤。‎ ‎8.(2019黑龙江哈尔滨六中高三月考)现有DNA分子的两条单链均只含有14N(表示为14N14N)的大肠杆菌,若将该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代,再转到含有14N的培养基中繁殖一代,则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是(　　)‎ A.有15N14N和14N14N两种,其比例为1∶3‎ B.有15N15N和14N14N两种,其比例为1∶1‎ C.有15N15N和14N14N两种,其比例为3∶1‎ D.有15N14N和14N14N两种,其比例为3∶1‎ ‎8.答案　D　大肠杆菌繁殖一代,即该条DNA复制一代。14N14N的DNA分子在含有15N的培养基中复制一代的结果全为15N14N,复制二代的结果为1/215N15N、1/215N14N。再转到含有14N的培养基中繁殖一代的结果为3/415N14N、1/414N14N,D正确。‎ ‎9.如图为DNA片段1经过诱变处理后获得DNA片段2,而后DNA片段2经过复制得到DNA片段3的示意图(除图中变异位点外不考虑其他位点的变异)。下列叙述正确的是(　　)‎ A.在DNA片段3中同一条链上相邻碱基A与T通过两个氢键连接 B.理论上DNA片段3的结构比DNA片段1的结构更稳定 C.DNA片段2至少需要经过3次复制才能获得DNA片段3‎ D.DNA片段2复制n次后,可获得‎2‎n‎-1‎个DNA片段1‎ ‎9.答案　D　DNA中同一条脱氧核苷酸链上相邻碱基A与T通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”进行连接。理论上DNA片段3中氢键数目比DNA片段1少,故其结构不如DNA片段1稳定。DNA片段2经过2次复制即可获得DNA片段3。DNA片段2复制n次后,获得的DNA片段1所占的比例为1/2,即‎2‎n‎-1‎个。‎ 二、不定项选择题 - 31 -‎ ‎10.(2019山东日照一中高三月考)科学家在人体快速分裂的活细胞(如癌细胞)中发现了DNA的四螺旋结构。形成该结构的DNA单链中富含G,每4个G之间通过氢键等形成一个正方形的“G-4平面”,继而形成立体的“G~四联体螺旋结构”(如图)。下列叙述正确的是(　　)‎ A.该结构是沃森和克里克首次发现的 B.该结构由一条脱氧核苷酸链形成 C.用DNA解旋酶可打开该结构中的氢键 D.该结构中(A+G)/(T+C)的值与DNA双螺旋中的该值相等 ‎10.答案　BC　“G~四联体螺旋结构”是由英国剑桥大学的科学家首先发现的,而不是由沃森和克里克首次发现的,A错误;由图中实线可知,该结构由一条脱氧核苷酸链形成,B正确;DNA解旋酶能打开碱基对之间的氢键,因此用DNA解旋酶可打开该结构中的氢键,C正确;DNA双螺旋中(A+G)/(T+C)的值始终等于1,而该结构是DNA单链且富含G,故(A+G)/(T+C)的值不一定等于1,因此该结构中(A+G)/(T+C)的值与DNA双螺旋中的该值不一定相等,D错误。‎ ‎11.(2019山东济南师大附中五模)正常情况下,DNA分子在细胞内复制时,双螺旋结构被解开后会产生一段单链区,DNA结合蛋白(SSB)能很快地与单链结合,防止解旋的单链重新配对,使DNA呈伸展状态,且SSB在复制过程中可以重复利用。下列与SSB功能相关的推测合理的是(　　)‎ A.SSB与DNA单链既可结合也可以分开 B.SSB与单链的结合将利于DNA复制 C.SSB是一种解开DNA双螺旋结构的解旋酶 D.SSB与单链结合遵循碱基互补配对原则 ‎11.答案　AB　根据题干信息可知,SSB与DNA单链既可结合也可分开,A正确;根据题干信息可知,SSB与单链的结合将利于DNA复制,B正确;根据题干中“双螺旋结构被解开后会产生一段单链区,DNA结合蛋白(SSB)能很快地与单链结合”,说明SSB不是一种解开DNA双螺旋结构的解旋酶,C错误;根据题干信息可知,SSB是一种DNA结合蛋白,故与单链的结合不遵循碱基互补配对原则,D错误。‎ - 31 -‎ ‎12.(2019辽宁六校协作体高三期末)某基因(14N)含有3 000个碱基,腺嘌呤占35%。若该DNA分子以15N同位素标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次,将全部复制产物进行密度梯度离心,得到如图1结果;如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心,则得到如图2结果。下列有关分析错误的是(　　)‎ A.X层全部是仅含14N的基因 B.W层中含15N标记的胞嘧啶有6 300个 C.X层中含有的氢键数是Y层的1/3‎ D.W层与Z层的核苷酸数之比为1∶4‎ ‎12.答案　ABD　本题主要考查科学探究素养中的结果与分析。如果该基因以15N同位素标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次,在产生的8个DNA分子中有2个DNA分子一条链含有15N,一条链含有‎ ‎‎1‎‎4‎N,而其余的DNA分子的两条链都含有15N,故X层全部是一条链含有15N,一条链含14N的基因,A错误;用解旋酶将DNA的两条链分开后,Z层是2条含14N的链,而W层是14条含15N的链,W层中应有14条链,相当于7个DNA分子,由题意可知该基因中有3 000个碱基,腺嘌呤占35%,说明胞嘧啶占15%,则一个DNA分子中胞嘧啶应有450个,那么W层中含15N标记的胞嘧啶应有450×7=3 150个,B错误;根据选项A分析,Y层中DNA是X层的3倍,所以X层中含有的氢键数是Y层的1/3,C正确;W层与Z层脱氧核苷酸链数之比为14∶2=7∶1,核苷酸数之比也为7∶1,D错误。‎ 三、非选择题 ‎13.请回答下列与DNA分子的结构和复制有关的问题:‎ ‎(1)DNA分子复制的时间是　　　　　　　　　　　　　　　　,一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基靠　　　　　　　　　　　　　　　　连接。 ‎ ‎(2)在DNA分子模型搭建实验中,如果用一种长度的塑料片代表A和G,用另一种长度的塑料片代表C和T,那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型粗细　　　　,原因是　　　　　　　。 ‎ - 31 -‎ ‎(3)DNA分子经过诱变,某位点上的一个正常碱基(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　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)7-乙基鸟嘌呤不与胞嘧啶(C)配对而与胸腺嘧啶(T)配对。某DNA分子中腺嘌呤(A)占碱基总数的30%,其中的鸟嘌呤(G)全部被7-乙基化,该DNA分子正常复制产生两个DNA分子,其中一个DNA分子中胸腺嘧啶(T)占碱基总数的45%,另一个DNA分子中鸟嘌呤(G)所占比例为　　　　。 ‎ ‎(5)请你在下面框图中画出某亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物模式图。‎ ‎　13.答案　(1)有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期　—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—　(2)相同　嘌呤必定与嘧啶互补配对　(3)胞嘧啶或鸟嘌呤　(4)20%　(5)如图 解析　(1)DNA分子复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基靠“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接。(2)A、G都为嘌呤碱基,C、T都为嘧啶碱基,根据碱基互补配对原则,一条链中嘌呤碱基只能和另一条链中的嘧啶碱基互补配对,故搭建成的DNA模型粗细相同。(3)突变后是U,则以突变的单链为模板两次复制后形成2个DNA分子,其相应位点上的碱基为U—A、A—T。另外一条未突变单链两次复制后形成2个DNA分子,其相应位点上的碱基是G—C、C—G。所以P点正常碱基可能是G或C。(4)据DNA分子中的A占30%,可知T占30%,C占20%,G占20%。当其中的G全部被7-乙基化后,新复制的两个DNA分子中G的比例不变,仍为20%。(5)DNA复制为半保留复制,因此在第二次复制形成的4个DNA分子中,其中2个DNA分子是亲本链和第二次复制子链形成的,另2个DNA分子是第一次复制子链和第二次复制子链形成的。‎ ‎14.(2019山东K12联盟联考)在研究DNA复制机制的过程中,为检验“DNA半保留复制”假说是否成立,研究者用蚕豆根尖进行实验,主要步骤如下:‎ 步骤①‎ 将蚕豆根尖置于含放射性3H标记胸腺嘧啶的培养液中,培养大约一个细胞周期的时间 在第一个、第二个和第三个细胞周期取样,检测中期细胞染色体上的放射性分布 步骤②‎ 取出根尖,洗净后转移至不含放射性物质的培养液中,继续培养大约两个细胞周期的时间 - 31 -‎ 请回答问题:‎ ‎(1)步骤①目的是标记细胞中的　　　　分子。依据“DNA半保留复制”假说推测,DNA分子复制的产物应符合甲图中的　　　　(选甲图中字母填写)。 ‎ ‎(2)若第一个细胞周期的检测结果是每个染色体上的姐妹染色单体都具有放射性,则该结果 ‎　　　　(填写“能”或“不能”)确定假说成立。 ‎ ‎(3)若第二个细胞周期的放射性检测结果符合乙图中的　　　　(选乙图中字母填写),且第三个细胞周期的放射性检测结果符合乙图中的　　　　(选乙图中字母填写),则假说成立。 ‎ ‎14.答案　(1)DNA　a　(2)不能　(3)e　e和f 解析　(1)胸腺嘧啶是合成DNA的原料,因此步骤①目的是标记细胞中DNA分子;依据“DNA半保留复制”假说推测,DNA分子复制形成的子代DNA分子中有一条链为亲代链,另一条链为新合成的子链,即图甲中的a。(2)若第一个细胞周期的检测结果是每条染色体上的姐妹染色单体都具有放射性,则可能是半保留复制,也可能是混合复制,因此该结果不能确定假说成立。(3)若假说成立,即DNA分子的复制方式为半保留复制,则第二个细胞周期的放射性检测结果是每条染色体含有两条染色单体,其中一条单体含有放射性,另一条单体不含放射性,即符合图乙中的e;第三个细胞周期的放射性检测结果是有一半染色体不含放射性,另一半染色体的姐妹染色单体中,有一条单体含有放射性,另一条单体不含放射性,即符合图中的e和f。‎ ‎15.双链DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成的。早在1966年,日本科学家冈崎提出DNA半不连续复制假说:DNA复制形成互补子链时,一条子链是连续形成,另一条子链不连续即先形成短链片段(如图1)。为验证这一假说,冈崎进行了如下实验:让T4噬菌体在20 ℃时侵染大肠杆菌70 min后,将同位素3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中,在2 s、7‎ - 31 -‎ ‎ s、15 s、30 s、60 s、120 s后,分离T4噬菌体DNA并通过加热使DNA分子变性、全部解螺旋,再进行密度梯度离心,以DNA单链片段分布位置确定片段大小(分子越小离试管口距离越近),并检测相应位置DNA单链片段的放射性,结果如图2。请分析回答:‎ ‎(1)以3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中,最终在噬菌体DNA中检测到放射性,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)若1个双链DNA片段中有1 000个碱基对,其中胸腺嘧啶350个,该DNA连续复制四次,在第四次复制时需要消耗　　　　个胞嘧啶脱氧核苷酸,复制4次后含亲代脱氧核苷酸链的DNA有 ‎　　　　个。 ‎ ‎(3)DNA解旋在细胞中需要解旋酶的催化,在体外通过加热也能实现。解旋酶不能为反应提供能量,但能　　　　　　　　　。研究表明,在DNA分子加热解链时,DNA分子中G+C的比例越高,需要解链温度越高的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。  ‎ ‎(4)图2中,与60 s结果相比,120 s结果中短链片段减少的原因是　　　　　　　　　　　　。该实验结果为冈崎假说提供的有力证据是　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎15.答案　(1)标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收,为噬菌体DNA复制提供原料　(2)5 200　2　(3)降低化学反应所需的活化能　DNA分子中G+C的比例越高,氢键数越多,DNA结构越稳定　(4)短链片段连接成长链片段　在实验时间内,细胞中均能检测到较多的短链片段 解析　(1)以3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中,被标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收,为噬菌体DNA复制提供原料,所以在噬菌体DNA中检测到放射性。(2)若1个双链DNA片段中有1 000个碱基对,其中胸腺嘧啶350个,则胞嘧啶有1 000-350=650(个),若该DNA连续复制四次,在第四次复制时需要消耗的胞嘧啶脱氧核苷酸数为24-1×650=5‎ - 31 -‎ ‎ 200(个),复制4次后含最初亲代脱氧核苷酸链的DNA有2个。(3)酶作为生物催化剂,不能为反应提供能量,但可以降低化学反应所需的活化能。DNA分子中G+C的比例越高,氢键数越多,DNA结构越稳定,所以在DNA分子加热解链时,DNA分子中G+C的比例越高,需要的解链温度越高。(4)图2中,与60秒结果相比,120秒时有些短链片段连接成长链片段,所以短链片段减少了。该实验结果为冈崎假说提供的有力证据是在实验时间内细胞中均能检测到较多的短链片段。‎ - 31 -‎