【生物】2019届一轮复习人教版第19讲　DNA分子的结构、复制以及基因的本质考点 34页

第19讲　DNA分子的结构、复制以及基因的本质 ‎[考纲明细]　1.DNA分子结构的主要特点(Ⅱ)　2.DNA分子的复制(Ⅱ)　3.基因的概念(Ⅱ)‎ 考点1　DNA分子的结构及相关计算 ‎ ‎ ‎1．DNA双螺旋模型构建者：沃森和克里克。‎ ‎2．DNA双螺旋结构的形成 ‎3．DNA的双螺旋结构 ‎(1)DNA由两条脱氧核苷酸链组成，这两条链按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。‎ ‎(2)外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架。‎ ‎(3)内侧：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。碱基互补配对遵循以下原则：A===T(两个氢键)、G≡C(三个氢键)。‎ ‎4．DNA分子结构特点 类型 决定因素 多样性 具n个碱基对的DNA具有4n种碱基对排列顺序 特异性 如每种DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序 稳定性 如两条主链磷酸与脱氧核糖交替连接的顺序不变，碱基对构成方式不变等 ‎1．深挖教材 ‎(1)DNA分子都是双链结构吗？‎ 提示　并非所有的DNA分子均具“双链”，有的DNA分子为单链。‎ ‎(2)DNA分子都是“链状”的吗？‎ 提示　目前发现链状的DNA存在于真核细胞的细胞核中，并与蛋白质结合组成染色体，而细胞器(线粒体、叶绿体)DNA、原核细胞中的DNA以及病毒DNA均为环状。‎ ‎2．判断正误 ‎(1)嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定(√)‎ ‎(2)含有G、C碱基对比较多的DNA分子热稳定性较差(×)‎ ‎(3)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(×)‎ ‎(4)沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法(√)‎ ‎(5)富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也作出了巨大的贡献(√)‎ ‎(6)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的(×)‎ ‎1．解读两种DNA结构模型 ‎(1)由图1可解读以下信息 ‎(2)图2是图1的简化形式，其中①是磷酸二酯键，③是氢键。解旋酶作用于③部位，限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于①部位。‎ ‎(3)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．关于碱基互补配对的四大规律总结 规律一： DNA双链中的A＝T、G＝C，两条互补链的碱基总数相等，任意两个不互补的碱基之和恒等，占碱基总数的50%，即：A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G。‎ 规律二：非互补碱基之和的比例在整个DNA分子中为1，在两条互补链中互为倒数。如在一条链中＝a，则在互补链中＝，而在整个DNA分子中＝1。‎ 规律三：互补碱基之和的比例在整个DNA分子中以及任何一条链中都相等。如在一条链中＝m，则在互补链及整个DNA分子中＝m。‎ 规律四：在双链DNA及其转录的RNA之间有下列关系，设双链DNA中a链的碱基为A1、T1、C1、G1，b链的碱基为A2、T2、C2、G2，则A1＋T1＝A2＋T2＝RNA分子中(A＋U)＝(1/2)×DNA双链中的(A＋T)；G1＋C1＝G2＋C2＝RNA分子中(G＋C)＝(1/2)×DNA双链中的(G＋C)。‎ 注：由2n个脱氧核苷酸形成双链DNA分子过程中，可产生H2O分子数为(n－1)＋(n－1)＝2n－2。‎ 题组一　DNA分子结构及特点 ‎1.(2018·江西上饶高三月考)如图为DNA分子结构示意图，对该图的不正确描述是(　　)‎ A．②和③相间排列，构成DNA分子的基本骨架 B．DNA分子中的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息 C．④不能称作胞嘧啶脱氧核苷酸 D．当细胞内DNA复制时，⑨的断开需要酶作用 答案　A 解析　①磷酸和②脱氧核糖的交替排列构成了DNA分子的基本骨架，A错误；DNA分子中的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息，B正确；图中④不能表示胞嘧啶脱氧核苷酸，②、③和下一个磷酸才能构成胞嘧啶脱氧核苷酸，C正确；DNA复制时，⑨氢键的断开需要解旋酶，D正确。‎ ‎2．下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是(　　)‎ A．DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构 B．DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基 C．DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对 D．DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连 答案　C 解析　DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构，A错误；DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖，且 磷酸不与碱基直接相连，B错误；DNA分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连，D错误。‎ 题组二　DNA分子结构的相关计算 ‎3.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%‎ 答案　A 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%，按下面的图示分析可得mRNA中G与碱基总数的比值为24%。‎ ‎4．一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤与鸟嘌呤数目之比为2∶1，两者之和占DNA分子碱基总数的24%，则该DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的(　　)‎ A．32% B．24% ‎ C．14% D．28%‎ 答案　A 解析　已知DNA分子的一条链上，A∶G＝2∶1，且A＋G之和占DNA分子碱基总数的24%，依据碱基互补配对原则，该链的碱基总数占DNA分子碱基总数的，所以该链中A＋G之和占该链碱基总数的48%，从而推出该链中A占该链碱基总数的32%，另一条链上的T和该链中的A相等，即另一条链上的胸腺嘧啶占该链碱基 总数的32%。综上所述，A正确。‎ 技法提升 三步解决DNA分子中有关碱基比例计算 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。‎ 考点2　DNA复制及基因的概念 ‎ ‎ ‎1．DNA分子的复制 ‎(1)概念、时间和场所 ‎(2)过程 ‎(3)特点和方式 ‎①特点：边解旋边复制。‎ ‎②方式：半保留复制。‎ ‎(4)准确复制的原因和意义 ‎①原因：DNA具有独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板；碱基互补配对原则，保证了复制能准确进行。‎ ‎②意义：DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。‎ ‎2．基因、DNA、染色体的关系 ‎1．深挖教材 ‎(1)蛙的红细胞和哺乳动物成熟红细胞，是否都能进行DNA分子的复制？‎ 提示　蛙的红细胞进行无丝分裂，可进行DNA分子的复制；哺乳动物成熟的红细胞已丧失细胞核，也无各种细胞器，不能进行DNA分子的复制。‎ ‎(2)DNA复制过程中形成的两个子DNA位置如何？其上面对应片段中基因是否相同？两个子DNA将于何时分开？‎ 提示　染色体复制后形成两条姐妹染色单体，刚复制产生的两个子DNA分子即位于两姐妹染色单体中，由着丝点相连，其对应片段所含基因在无突变等特殊变异情况下完全相同，两子DNA分子将于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时，随两单体分离而分开，分别进入两个子细胞中。‎ ‎2．判断正误 ‎(1)DNA复制时，两条链均可作为模板(√)‎ ‎(2)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(×)‎ ‎(3)DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制(×)‎ ‎(4)单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链(×)‎ ‎(5)DNA复制时，严格遵循A－U、C－G的碱基互补配对原则(×)‎ ‎1．DNA半保留复制的实验分析与影响因素 ‎(1)DNA半保留复制的实验分析 ‎①实验方法：放射性同位素示踪法和离心技术。‎ ‎②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。‎ ‎③实验假设：DNA以半保留的方式复制。‎ ‎④实验预期：离心后应出现3条DNA带。‎ a．重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。‎ b．中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA。‎ c．轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。‎ ‎⑤实验过程 ‎⑥过程分析 a．立即取出，提取DNA→离心→全部重带。‎ b．繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。‎ c．繁殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。‎ ‎⑦实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。‎ ‎(2)影响DNA复制的外界因素 ‎2．“图解法”分析DNA复制相关计算 ‎(1)将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n(n>0)次，则：‎ ‎(2)DNA复制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m·(2n－1)。‎ ‎②第n次复制需要该种脱氧核苷酸数为m·2n－1。‎ ‎3．DNA复制与细胞分裂中染色体标记问题 ‎(1)减数分裂与有丝分裂中染色体标记情况分析 ‎①减数分裂中染色体标记情况分析 如果用3H标记细胞中的DNA分子，然后将细胞放在正常环境中培养，让其进行减数分裂，结果染色体中的DNA标记情况如图所示：‎ 由图可以看出，减数分裂过程中细胞虽然连续分裂2次，但DNA只复制1次，所以四个子细胞中所有DNA分子均呈杂合状态，即“”。‎ ‎②有丝分裂中染色体标记情况分析 如果用3H标记细胞中的DNA分子，然后将细胞放在正常环境中培养，连续进行2次有丝分裂，与减数分裂过程不同，因为有丝分裂是复制1次分裂1次，因此这里实际上包含了2次复制。‎ 由图可以看出，第一次有丝分裂形成的两个子细胞中所有DNA 分子均呈杂合状态，即“”。第二次有丝分裂复制后的染色体上两条单体中只有一条单体含有3H，即DNA分子为“”，而另一条单体只有1H，即DNA分子为“”，在后期时两条单体的分离是随机的，所以最终形成的子细胞中可能都含有3H，也可能不含3H，含有3H的染色体条数是0～2n条(体细胞染色体条数是2n)。‎ ‎(2)四步法解决细胞分裂中染色体标记问题 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虚线表示 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，可想象着丝点分裂，染色单体分开的局面，并进而推测子细胞染色体的情况 题组一　DNA分子复制过程及特点 ‎1.(2018·湖南高三段考)下列有关DNA复制的叙述，错误的是(　　)‎ A．有丝分裂和减数分裂过程中均可以进行 B．DNA解旋之后复制随之开始 C．复制后每个新DNA分子含一条母链和一条新子链 D．复制的场所可以发生在细胞核和细胞质中 答案　B 解析　DNA的复制通常发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，A正确；DNA分子复制是边解旋边复制的过程，B错误；DNA分子复制是半保留复制，复制后每个新DNA 分子含一条母链和一条新子链，C正确；复制的场所主要发生在细胞核中，在细胞质的线粒体和叶绿体中也能进行DNA分子复制，D正确。‎ ‎2．如图表示DNA复制的过程，结合图示判断，下列有关叙述错误的是(　　)‎ A．DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，解开双链 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为DNA片段 答案　C 解析　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。‎ 题组二　DNA复制的相关计算 ‎3.(2017·辽宁铁岭联考)在一个密闭的容器里，用含有同位素13C的脱氧核苷酸合成一个DNA分子，然后加入普通的含12C的脱氧核苷酸，经n次复制后，所得DNA分子中含12C 的脱氧核苷酸链数与含13C的脱氧核苷酸链数之比是(　　)‎ A．2n∶1 B．(2n－2)∶n C．(2n－2)∶2 D．(2n－1)∶1‎ 答案　D 解析　根据题意分析可知：n次复制后共得到DNA分子2n个，共有脱氧核苷酸链条2n×2；由于DNA分子复制的特点是半保留复制，形成的子代DNA中有两条链是模板链13C；新合成的子链含12C，一共有2n×2－2，所以DNA分子中含12C的脱氧核苷酸链数与含13C的脱氧核苷酸链数之比是：(2n×2－2)∶2＝(2n－1)∶1。‎ ‎4．用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个。该DNA分子在14N培养基中连续复制4次，其结果可能是(　　)‎ A．含有14N的DNA占100%‎ B．复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸640个 C．含15N的单链占 D．子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是2∶3‎ 答案　A 解析　由于DNA分子的复制是半保留复制，最终只有2个子代DNA各含1条15N链，1条14N链，其余DNA都只含14N，故全部子代DNA都含14N，A正确；含有100个碱基对200个碱基的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，解得A＝40个，故复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸：(24－1)×40＝600，B错误；DNA复制为半保留复制，不管复制几次，最终子代DNA都保留亲代DNA的2条母链，故最终有2个子代DNA含15N，所以含有15N的DNA分子占，含15N的单链占＝，C错误；由于DNA中，胞嘧啶60个，腺嘌呤40个，又C＝G，A＝T，所以(A＋G)∶(T＋C)＝1∶1，D错误。‎ ‎5．某DNA分子有500个碱基对，其中含有鸟嘌呤300个，该DNA进行连续复制，经测定最后一次复制消耗了周围环境中3200‎ 个腺嘌呤脱氧核苷酸，则该DNA分子共复制了多少次(　　)‎ A．3次 B．4次 ‎ C．5次 D．6次 答案　C 解析　已知该DNA分子有500个碱基对，其中含有300个G，则A与T均为200个；最后一次复制消耗了3200个A，因此，最后一次复制净产生的DNA分子数为3200/200＝16(个)，则经过复制后，形成的DNA分子总数为32个，因此，这个DNA分子共进行了5(25＝32)次复制。‎ 技法提升 ‎ “DNA复制”相关题目的4点“注意”‎ ‎(1)注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，但后者只包括第n次的复制。‎ ‎(2)注意碱基的单位是“对”还是“个”。‎ ‎(3)切记在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。‎ ‎(4)看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”等关键词，以免掉进陷阱。‎ 题组三　DNA复制与细胞分裂问题 ‎6.若用32P标记人的“类胚胎干细胞”的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养液中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是(　　)‎ A．中期是46和46、后期是92和46‎ B．中期是46和46、后期是92和92‎ C．中期是46和23、后期是92和23‎ D．中期是46和23、后期是46和23‎ 答案　A 解析　有丝分裂中期、后期染色体条数的分析：“类胚胎干细胞”‎ 来自人体，人体的一个正常细胞中含有染色体条数为46，有丝分裂中期染色体条数与体细胞相同(46)，后期染色体条数加倍(92)，故无论经过几次分裂，在有丝分裂中期染色体条数都是46，后期染色体条数都是92。有丝分裂中期、后期被32P标记的染色体条数的分析：以1个DNA分子为例，双链被32P标记，转入不含32P的培养液中培养，由于DNA具有半保留复制的特点，第一次有丝分裂完成时，每个DNA分子中都有1条链被32P标记；第二次有丝分裂完成时，只有1/2的DNA分子被32P标记。有丝分裂中期时，染色单体没有分开，而这2条没有分开的染色单体中，1条被32P标记，导致整条染色体也被32P标记，后期染色单体分开，一半染色体有标记，一半染色体没有标记。‎ ‎7．将DNA分子双链用3H标记的蚕豆(2n＝12)根尖移入普通培养液(不含放射性元素)中，再让细胞连续进行有丝分裂。某普通培养液中的第三次有丝分裂中期，根据图示，判断该细胞中染色体的标记情况最可能是(　　)‎ A．12个b B．6个a,6个b C．6个b,6个c D．b＋c＝12个，但b和c数目不确定 答案　D 解析　在普通培养液中第一次有丝分裂产生的子细胞的DNA分子中仅有1条链被标记，故第二次有丝分裂中期时，每条染色体的2‎ 条染色单体中仅有1条染色单体具有放射性，在有丝分裂后期时姐妹染色单体分开形成两条子染色体随机移向细胞两极，即第二次有丝分裂产生的子细胞中具有放射性的染色体数目不能确定，所以在第三次有丝分裂中期的细胞中有的染色体仅有1条染色单体具有放射性，有的染色体无放射性，但二者之和肯定为12。‎ ‎8．小鼠的睾丸中一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程，其染色体的放射性标记分布情况是(　　)‎ A．初级精母细胞中每条染色体的两条单体都被标记 B．次级精母细胞中每条染色体都被标记 C．只有半数精细胞中有被标记的染色体 D．产生的四个精细胞中的全部染色体，被标记数与未被标记数相等 答案　D 解析　一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期后，每条染色体的DNA分子有一条链被标记，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程，初级精母细胞中每条染色体只有一条染色单体被标记，A错误；着丝点分裂后的次级精母细胞有一半的染色体被标记，B错误；由于染色体的随机结合，含有被标记染色体的精细胞的比例不能确定，C错误；整体来看，产生的四个精细胞中的全部染色体，被标记数与未被标记数相等，D正确。‎ 题组四　DNA半保留复制的实验分析 ‎9.细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，细菌DNA的含氮碱基均含有15N，然后再将其移入含14N的培养基中培养，提取亲代及子代的DNA，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 答案　C 解析　由题意可知，子一代的DNA应为全中14N/15N，即图②，A正确；子二代DNA应为1/2中14N/15N、1/2轻14N/14N，即图①，B正确；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，C错误；亲代的DNA应为全重15N/15N，即图⑤，D正确。‎ ‎10．DNA的复制方式可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散复制三种。究竟是哪种复制方式呢？下面设计实验来证明DNA的复制方式。‎ 实验步骤：‎ a．在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N—DNA(对照)。‎ b．在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N—DNA(亲代)。‎ c．将亲代含15N的大肠杆菌转移到氮源为14N的培养基中，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用密度梯度离心法分离，不同相对分子质量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。‎ 实验预测：‎ ‎(1)如果与对照(14N/14N)相比，子代Ⅰ能分辨出两条DNA带：一条________带和一条________带，则可以排除_________________。‎ ‎(2)如果子代Ⅰ只有一条中密度带，则可以排除________，但不能肯定是________。‎ ‎(3)如果子代Ⅰ只有一条中密度带，再继续做子代ⅡDNA密度鉴定：若子代Ⅱ可以分出________和________，则可以排除分散复制，同时肯定半保留复制；如果子代Ⅱ不能分出________密度两条带，则排除________，同时确定为________。‎ 答案　(1)轻(14N/14N)　重(15N/15N)　半保留复制和分散复制 ‎(2)全保留复制　半保留复制还是分散复制 ‎(3)一条中密度带　一条轻密度带　中、轻　半保留复制　分散复制 解析　由图示可知，深色为亲代DNA的脱氧核苷酸链(母链)，浅色为新形成的子代DNA的脱氧核苷酸链(子链)。因此全保留复制后得到的两个DNA分子，一个是原来的两条母链重新形成的亲代DNA分子，一个是两条子链形成的子代DNA分子；半保留复制后得到的每个子代DNA分子的一条链为母链，一条链为子链；分散复制后得到的每个子代DNA分子的单链都是由母链片段和子链片段间隔连接而成的。在子Ⅰ代中，全保留复制会形成轻重两条密度带，半保留复制和分散复制都只形成一条中密度带。在子Ⅱ代中，半保留复制会形成中轻两条密度带，分散复制会形成一条中密度带。‎ 高考热点突破 ‎1．(2016·全国卷Ⅱ)某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述错误的是(　　)‎ A．随后细胞中的DNA复制发生障碍 B．随后细胞中的RNA转录发生障碍 C．该物质可将细胞周期阻断在分裂中期 D．可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用 答案　C 解析　因为该物质可使DNA双链不能解开，DNA复制时需要解旋，所以若在细胞培养液中加入该物质，会导致细胞中DNA复制发生障碍，A正确；由于RNA主要是在细胞核中以DNA一条链为模板合成的，因此，RNA转录前需要DNA解旋，B正确；因为该物质使DNA复制不能完成，所以可将细胞周期阻断在分裂间期，C错误；该物质能抑制DNA复制，因此，可抑制癌细胞增殖，D正确。‎ ‎2．(2015·上海高考)在DNA分子模型的搭建实验中，若仅有订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含10对碱基(A有6个)的DNA双链片段，那么使用的订书钉个数为(　　)‎ A．58 B．78 ‎ C．82 D．88‎ 答案　C 解析　根据试题的分析，构建一个DNA的基本单位需要2个订书钉，构建一个含10对碱基(A有6个)的DNA双链片段，首先要构建20个基本单位，需要40个订书钉；将两个基本单位连在一起需要一个订书钉，连接10对碱基组成的DNA双链片段，需要将20个基本单位连成两条链，需要18个订书钉；碱基A有6个，A＝T＝6，那么G＝C＝4，A和T之间2个氢键，G和C之间三个氢键，碱基对之间的氢键需要6×2＋4×3＝24个订书钉连接，共需要40＋18＋24＝82个订书钉。‎ ‎3．(2016·全国卷Ⅰ)在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A－Pα～Pβ～Pγ或dA－Pα～Pβ～Pγ)。回答下列问题：‎ ‎(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA 末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。‎ ‎(2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。‎ ‎(3)将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是_________________________。‎ 答案　(1)γ　(2)α ‎(3)一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记 解析　(1)由题意知，该酶可催化ATP水解产生ADP，此过程中断裂的应是远离“A”的那个高能磷酸键，从而使ATP中γ位上的磷酸基团脱离，此磷酸基团可在该酶的作用下转移到DNA末端上。‎ ‎(2)脱氧核苷酸中的磷酸应对应于dATP的α位上的磷酸基团，若用dATP作为DNA生物合成的原料，则dATP需脱去β位和γ位上的磷酸基团形成脱氧核苷酸，所以参与DNA分子组成的脱氧核苷酸中只有α位上的磷酸基团。‎ ‎(3)1个噬菌体含有1个双链DNA分子，用DNA分子被32P标记的噬菌体感染大肠杆菌，由于DNA分子复制为半保留复制，即亲代DNA分子的两条链在复制中保留下来，且分别进入不同的DNA分子中，所以理论上不管增殖多少代，子代噬菌体中只有2个噬菌体含有32P。‎ ‎4．(2015·江苏高考)荧光原位杂交可用荧光标记的特异DNA片段为探针，与染色体上对应的DNA片段结合，从而将特定的基因在染色体上定位。请回答下列问题：‎ ‎(1)DNA荧光探针的制备过程如图1所示，DNA酶Ⅰ随机切开了核苷酸之间的________键从而产生切口，随后在DNA聚合酶Ⅰ作用下，以荧光标记的________为原料，合成荧光标记的DNA探针。‎ ‎(2)图2表示探针与待测基因结合的原理。先将探针与染色体共同煮沸，使DNA双链中________键断裂，形成单链。随后在降温复性过程中，探针的碱基按照________原则，与染色体上的特定基因序列形成较稳定的杂交分子。图中两条姐妹染色单体中最多可有________条荧光标记的DNA片段。‎ ‎(3)A、B、C分别代表不同来源的一个染色体组，已知AA和BB中各有一对同源染色体可被荧光探针标记。若植物甲(AABB)与植物乙(AACC)杂交，则其F1有丝分裂中期的细胞中可观察到________‎ 个荧光点；在减数第一次分裂形成的两个子细胞中分别可观察到________个荧光点。‎ 答案　(1)磷酸二酯　脱氧核苷酸 ‎(2)氢　碱基互补配对　4‎ ‎(3)6　2和4‎ 解析　(1)两个核苷酸分子之间以磷酸二酯键连接。合成标记的DNA探针时，需要的原料是脱氧核苷酸。‎ ‎(2)高温可使DNA双链碱基之间的氢键断裂，形成单链。在降温复性的过程中，按照碱基互补配对原则，探针的碱基与染色体上特定的基因序列形成杂交分子。1个DNA分子的两条链可分别与探针的单链结合，出现2个荧光点，两条姐妹染色单体中含2个DNA分子，故最多可有4条荧光标记的DNA片段。‎ ‎(3)植物甲(AABB)与植物乙(AACC)杂交，则F1为AABC，即含2个A染色体组、1个B染色体组和1个C染色体组。其中的2个A染色体组、1个B染色体组中各有1条染色体(共3条染色体)被荧光探针标记，则其在有丝分裂中期时，有6条染色单体上出现荧光点，即可观察到6个荧光点。减数第一次分裂形成的两个子细胞中含染色体组有AB和AC两种情况，含A、B两个染色体组的子细胞中可观察到有4个荧光点，含A、C两个染色体组的子细胞中可观察到有2个荧光点。‎ 限时规范特训 一、选择题 ‎1．(2018·黑龙江双鸭山一中高三月考)下列说法正确的是(　　)‎ A．DNA分子的两条链上各有一套完全相同的基因 B．基因就是一个DNA分子 C．一对同源染色体上非等位基因的遗传不遵循基因的自由组合定律 D．基因只分布在细胞核内的染色体上 答案　C 解析　基因是有遗传效应的DNA片段，因此每条链上的脱氧核苷酸不能称之为基因，A错误；基因是有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上含有很多个基因，B错误；一对同源染色体上非等位基因的遗传不遵循基因的自由组合定律，C正确；基因主要分布在细胞核内的染色体上，在线粒体和叶绿体中也有少量基因，D错误。‎ ‎2．如图表示一个DNA分子的片段，下列有关表述正确的是(　　)‎ A．④代表的物质中贮存了遗传信息 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．限制性核酸内切酶作用部位是碱基之间的氢键 答案　B 解析　④代表脱氧核苷酸，碱基对的排列顺序代表遗传信息，A错误；不同生物的DNA分子中脱氧核苷酸的种类都是4种，无特异性，B正确；转录时是以DNA分子的一条链为模板的，C错误；限制性核酸内切酶的作用位点是两个核苷酸之间的磷酸二酯键，D错误。‎ ‎3．下列关于DNA结构及复制的叙述正确的是(　　)‎ A．碱基对特定的排列顺序及空间结构决定DNA分子的特异性 B．减数分裂中DNA的两条链分别进入两个细胞导致等位基因分离 C．DNA分子的一条单链中相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—‎ 脱氧核糖连接 D．DNA的复制发生在细胞核、线粒体和叶绿体中 答案　C 解析　碱基对特定的排列顺序决定DNA分子的特异性，A错误；同源染色体分离导致等位基因分离，B错误；DNA分子的一条单链中，相邻碱基通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接，C正确；真核生物中DNA复制发生在细胞核、线粒体和叶绿体中，原核生物中DNA复制发生在拟核中，D错误。‎ ‎4．(2017·山东枣庄十八中高三段测)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(　　)‎ A．粗细相同，因为嘌呤环必定与嘧啶环互补 B．粗细相同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸相似 C．粗细不同，因为嘌呤环不一定与嘧啶环互补 D．粗细不同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸不同 答案　A 解析　根据题意分析可知，因为嘌呤环必定与嘧啶环互补，所以搭建而成的DNA双螺旋的整条模型粗细相同，A正确，B、C、D错误。‎ ‎5．如图所示为双链DNA分子的平面结构模式图。下列叙述正确的是(　　)‎ A．图示DNA片段中有15个氢键 B．沃森和克里克利用构建数学模型的方法，提出DNA的双螺旋结构 C．只有在解旋酶的作用下图示双链才能解开 D．在双链DNA分子中，每个磷酸基团连接1个脱氧核糖 答案　A 解析　图示的DNA片段共6个碱基对，A－T有3对、G－C有3对，因A－T之间有2个氢键，G－C之间有3个氢键，共15个氢键，A正确；沃森和克里克构建的是物理模型，B错误；要使DNA双链解开，不仅可以用DNA解旋酶，还可以用高温加热解旋，C错误；在双链DNA分子中，每条链中间的每个磷酸基团都分别连接2个脱氧核糖，每条链两端的磷酸基团只连接1个脱氧核糖，D错误。‎ ‎6．(2018·山东德州重点中学月考)真核细胞中DNA复制如下图所示，下列表述错误的是(　　)‎ A．多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成 B．每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代 C．复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化 D．DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则 答案　C 解析　DNA复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化，但氢键的形成不需要酶的催化，C错误。‎ ‎7．(2018·黑龙江双鸭山一中高三月考)如图是果蝇染色体上白眼基因示意图，下列叙述正确的是(　　)‎ A．Y染色体上有白眼基因S的同源区段 B．S基因所在的DNA片段均具有遗传效应 C．白眼基因在细胞核内，遵循遗传定律 D．基因片段中有5种碱基、8种核苷酸 答案　C 解析　Y染色体上没有白眼基因S的同源区段，A错误；基因是具有遗传效应的DNA片段，DNA中除了具有遗传效应的DNA片段，还包括没有遗传效应的DNA片段，B错误；白眼基因在细胞核内，遵循遗传定律，C正确；基因是有遗传效应的DNA片段，基因片段中有4种碱基，4种核苷酸，D错误。‎ ‎8．用15N标记细菌的DNA分子，将其放入含14N的培养基中连续繁殖4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)图中表示含这三种DNA分子的比例正确的是(　　)‎ 答案　D 解析　用15N标记DNA分子的细菌在含14N的培养基中连续繁殖4代，可形成16个DNA分子，由于DNA分子的复制是半保留复制，因此16个DNA分子中有2个DNA分子同时含15N和14N,14个DNA分子只含14N，不存在只含有15N的DNA分子，D正确。‎ ‎9．将某细菌在含有15N标记的培养液中培养后，再转移到含有14N的普通培养液中培养，6小时后提取DNA进行分析，得出含15N的DNA占DNA总量的比例为1/32，则某细菌的分裂周期是(　　)‎ A．1小时 B．1.6小时 C．2小时 D．4小时 答案　A 解析　将某细菌在含有15N标记的培养液中培养数代后，某细菌的DNA分子的2条链可以认为是15N－15N，将该细菌转移到含有14N的普通培养液中培养，假设繁殖的次数是n，根据题意可得关系式：2/2n＝1/32，解得n＝6，由于该过程经过了6小时，所以该细菌的分裂周期是1小时。‎ ‎10．(2017·甘肃张掖诊断)将一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌(拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶)放在含有32P标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到如图Ⅰ、Ⅱ两种类型的DNA(虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链)。下列有关该实验的结果预测与分析，正确的是(　　)‎ A．DNA第二次复制产生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ两种类型，比例为1∶3‎ B．DNA复制后分配到两个子细胞时，其上的基因遵循基因分离定律 C．复制n次需要胞嘧啶的数目是(2n－1) D．复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链数为2n＋1－2‎ 答案　D 解析　DNA 分子具有半保留复制的特点，将一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌放在含有32P标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养，复制两次后，会形成4个DNA分子，Ⅰ、Ⅱ两种类型各2个，比例为1∶1，A错误；真核生物在进行有性生殖时，核基因遵循基因的分离定律，原核生物大肠杆菌的基因在二分裂过程中，不遵循基因的分离定律，B错误；DNA共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶，则1个DNA分子含有胞嘧啶的数目是(m－2a)/2，复制n次需要胞嘧啶的数目是(2n－1)×(m一2a)/2，C错误；该大肠杆菌复制n次，共形成2n个DNA分子，放射性脱氧核苷酸单链数为2n＋1－2，D正确。‎ ‎11．(2017·江苏南通全真模拟二)某双链DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的比率为a，其中一条链上鸟嘌呤占该链全部碱基的比例为b，则(　　)‎ A．互补链中含2个游离的磷酸基团 B．互补链中鸟嘌呤与胞嘧啶所占比例为a C．互补链中鸟嘌呤占该链碱基的比率为(a－b)/2‎ D．以互补链为模板转录产生的某mRNA中鸟嘌呤与胞嘧啶所占比率为a 答案　B 解析　链状DNA每条链含有1个游离的磷酸基团，A错误；在双链DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的比率与每条链中鸟嘌呤与胞嘧啶所占的比率相等，B正确；互补链中鸟嘌呤占该链的比率为a－b，C错误；DNA转录时可能存在不转录的片断，所以转录产生的mRNA中鸟嘌呤与胞嘧啶所占比率是不确定的，D错误。‎ 二、非选择题 ‎12．下面甲图中DNA分子有a和d两条链，将甲图中某一片段放大后如乙图所示，结合所学知识回答下列问题。‎ ‎(1)从甲图可看出DNA复制的方式是________。‎ ‎(2)甲图中，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链；则A是________酶，B是________酶。‎ ‎(3)图甲过程在绿色植物叶肉细胞中进行的场所有______________________________________。‎ ‎(4)乙图中，7是________________________________。DNA分子的基本骨架由__________________________交替连接而成；DNA分子两条链上的碱基通过________连接成碱基对，并且遵循______________原则。‎ 答案　(1)半保留复制　(2)解旋　DNA聚合 ‎(3)细胞核、线粒体、叶绿体 ‎(4)胸腺嘧啶脱氧核苷酸　脱氧核糖和磷酸　氢键　碱基互补配对 解析　(1)DNA复制的方式是半保留复制，即子代DNA保留了母链的一条。‎ ‎(2)由图示知，A酶是解旋酶，破坏了DNA分子中两条链中的氢键，使DNA分子解开螺旋；B酶催化DNA子链的合成，为DNA聚合酶。‎ ‎(3)图甲为DNA 复制，发生在绿色植物叶肉细胞的细胞核、线粒体和叶绿体中。‎ ‎(4)图乙中4为胸腺嘧啶，5为脱氧核糖，6为磷酸，三者构成的7为胸腺嘧啶脱氧核苷酸。‎ ‎13．如图是某DNA分子的局部结构示意图，请据图回答。‎ ‎(1)写出下列图中序号代表的结构的中文名称：①________，⑦____________，⑧________________，⑨__________________。‎ ‎(2)图中DNA片段中碱基对有________对，该DNA分子应有________个游离的磷酸基团。‎ ‎(3)从主链上看，两条单链方向________；从碱基关系看，两条单链________。‎ ‎(4)如果将14N标记的细胞培养在含15N标记的脱氧核苷酸的培养液中，此图所示的________________________(填图中序号)中可测到15N。若细胞在该培养液中分裂四次，该DNA分子也复制四次，则得到的子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例为________。‎ ‎(5)若该DNA分子共有a个碱基，其中腺嘌呤有m个，则该DNA分子复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为_____________个。‎ 答案　(1)胞嘧啶　脱氧核糖　胸腺嘧啶脱氧核苷酸　一条脱氧核苷酸链的片段 ‎(2)4　2　(3)反向平行　互补 ‎(4)①②③④⑥⑧⑨　1∶8‎ ‎(5)15×(a/2－m)‎ 解析　根据碱基互补配对原则可知，①是胞嘧啶，②是腺嘌呤，③是鸟嘌呤，④是胸腺嘧啶，⑤是磷酸基团，⑥是胸腺嘧啶，⑦是脱氧核糖，⑧是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，⑨是一条脱氧核苷酸链的片段。复制4次，产生16个DNA分子，由于DNA复制方式为半保留复制，含14N的DNA分子共2个，所有的DNA分子都含有15N，所以子代DNA分子中含14N和15N的比例为1∶8。A＝T＝m，则G＝C＝a/2－m，复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为(24—1)×(a/2－m)＝15×(a/2－m)。‎ ‎14．图1是用DNA测序仪测出的某生物的一个DNA分子片段上被标记的一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序(TGCGTATTGG)，请回答下列问题：‎ ‎(1)据图1推测，此DNA片段上的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是________个。‎ ‎(2)根据图1脱氧核苷酸链的碱基排列顺序，分析图2显示的脱氧核苷酸链的碱基序列为________(从上往下排序)。‎ ‎(3)图1所测定的DNA片段与图2所显示的DNA片段中(A＋G)/(T＋C)分别为________、________，由此证明DNA分子碱基数量关系是__________________。图1中的DNA片段与图2中的DNA片段中A/G的比值分别为________、________，由此说明了DNA分子的特异性。‎ ‎(4)若用35S标记某噬菌体，让其在不含35S的细菌中繁殖5代，则含有35S标记的噬菌体所占比例为________。‎ 答案　(1)5　(2)CCAGTGCGCC ‎(3)1　1　嘌呤数等于嘧啶数　1∶1　1∶4‎ ‎(4)0‎ 解析　(1)图1所示的一条链上有4个G、1个C，故另一条链上有1个G、4个C，所以，此DNA片段上的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是5个。‎ ‎(2)由图1确定从左到右的4种碱基依次是A、C、G、T，故图2中从上往下的脱氧核苷酸链的碱基序列为CCAGTGCGCC。‎ ‎(3)因为是双链DNA，A＝T、C＝G，故其中(A＋G)/(T＋C)总是为1。‎ ‎(4)因亲代噬菌体外壳留在细菌外面，DNA进入细菌内部，故子代噬菌体中都不含35S标记。‎