(粵渝冀遼蘇皖閩鄂湘津京魯瓊專(zhuān)用)2018-2019學(xué)年高中生物 第3章 基因的本質(zhì) 微專(zhuān)題五 基因本質(zhì)的相關(guān)題型突破學(xué)案 新人教版必修2

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1、 微專(zhuān)題五 基因本質(zhì)的相關(guān)題型突破 一、噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中上清液和沉淀物放射性分析 例1 有人試圖通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)了解H5N1禽流感病毒侵入家禽的一些過(guò)程。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如圖: 一段時(shí)間后,檢測(cè)子代H5N1病毒的放射性及S、P元素,下表對(duì)結(jié)果的預(yù)測(cè)中,最可能發(fā)生的是(  ) 選項(xiàng) 放射性 S元素 P元素 A 全部無(wú) 全部32S 全部31P B 全部有 全部35S 多數(shù)32P、少數(shù)31P C 少數(shù)有 全部32S 少數(shù)32P、多數(shù)31P D 全部有 全部35S 少數(shù)32P、多數(shù)31P 答案 D 解析 病毒侵染細(xì)胞時(shí),蛋白質(zhì)外殼留在外面,只有

2、核酸注入細(xì)胞。由圖可知,病毒先在含32P的宿主細(xì)胞1中培養(yǎng)(其DNA被32P標(biāo)記),然后轉(zhuǎn)移到含35S的宿主細(xì)胞2中培養(yǎng)。病毒以自身的遺傳物質(zhì)為模板,利用宿主細(xì)胞的原料合成子代病毒的遺傳物質(zhì)和蛋白質(zhì)外殼,故子代病毒的核酸多數(shù)含31P,少數(shù)含32P,蛋白質(zhì)全部被35S標(biāo)記。 方法總結(jié) 1.32P噬菌體侵染大腸桿菌 2.35S噬菌體侵染大腸桿菌 變式1 下列關(guān)于“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”的敘述,正確的是(  ) A.分別用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體 B.分別用35S和32P標(biāo)記的噬菌體侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌,進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保溫培養(yǎng) C.用

3、35S標(biāo)記噬菌體的侵染實(shí)驗(yàn)中,沉淀物存在少量放射性可能是攪拌不充分所致 D.32P、35S標(biāo)記的噬菌體侵染實(shí)驗(yàn)分別說(shuō)明DNA是遺傳物質(zhì)、蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì) 答案 C 解析 噬菌體營(yíng)寄生生活,不能用培養(yǎng)基直接培養(yǎng),需用含放射性的大腸桿菌培養(yǎng)才能使噬菌體帶上放射性標(biāo)記,A項(xiàng)錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)中保溫時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng),若保溫時(shí)間太長(zhǎng)則可能使一些含32P的子代噬菌體釋放出來(lái),離心后存在于上清液中,導(dǎo)致上清液中檢測(cè)到32P,B項(xiàng)錯(cuò)誤;35S標(biāo)記的是噬菌體的蛋白質(zhì)外殼,理論上應(yīng)存在于上清液中,但可能會(huì)因攪拌不充分,使部分噬菌體仍吸附在細(xì)菌表面而存在于沉淀物中,C項(xiàng)正確;本實(shí)驗(yàn)可說(shuō)明DNA是遺傳物質(zhì),因?yàn)槿鄙俚鞍踪|(zhì)

4、進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞的對(duì)照實(shí)驗(yàn),不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì),D項(xiàng)錯(cuò)誤。 二、DNA分子結(jié)構(gòu)的計(jì)算 例2 已知某雙鏈DNA分子中,G與C之和占全部堿基總數(shù)的34%,其一條鏈中的T與C分別占該鏈堿基總數(shù)的32%和18%,則在它的互補(bǔ)鏈中,T和C分別占該鏈堿基總數(shù)的(  ) A.34%和16% B.34%和18% C.16%和34% D.32%和18% 答案 A 解析 設(shè)該DNA分子的兩條鏈分別為1鏈和2鏈,雙鏈DNA分子中,G與C之和占全部堿基總數(shù)的34%,則A+T占66%,又因?yàn)殡p鏈DNA分子中,互補(bǔ)配對(duì)的兩種堿基之和占整個(gè)DNA分子比例和每條鏈中的比例相同,因此A1+T1=66%,

5、G1+C1=34%,又因?yàn)門(mén)1與C1分別占該鏈堿基總數(shù)的32%和18%,則A1=66%-32%=34%,G1=34%-18%=16%。根據(jù)DNA分子的堿基互補(bǔ)配對(duì)關(guān)系可知,T2=A1=34%,C2=G1=16%。 方法總結(jié) 1.堿基互補(bǔ)配對(duì)原則是核酸中堿基數(shù)量計(jì)算的基礎(chǔ) 根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可推知以下多條用于堿基計(jì)算的規(guī)律。 項(xiàng)目 雙鏈DNA分子 1鏈 2鏈 A、G、T、C的關(guān)系 A1=T2;G1=C2 A=T;G=C A2=T1;G2=C1 A+G=T+C=A+C=T+G=DNA中堿基總數(shù)50% 非互補(bǔ)堿基和之比:或 1 m 互補(bǔ)堿基和之比:或 n n

6、 n 某種堿基的比例(X為A、T、G、C中某種堿基的含量) (X1%+X2%) X1% X2% 2.堿基比例與雙鏈DNA分子的共性及特異性 (1)共性:不因生物種類(lèi)的不同而不同 ==1;==1;==1。 (2)特異性:的值在不同DNA分子中一般是不同的,是DNA分子多樣性和特異性的表現(xiàn)。 3.進(jìn)行堿基計(jì)算要注意的三點(diǎn) (1)單位是“對(duì)”還是“個(gè)”,這方面往往帶來(lái)數(shù)據(jù)成倍的錯(cuò)誤。 (2)注意提供的數(shù)據(jù)是DNA雙鏈還是DNA的一條單鏈。 (3)解題時(shí)最好畫(huà)一下簡(jiǎn)圖,比較直觀,減少因?yàn)樗悸凡磺逡鸬腻e(cuò)誤。 變式2 DNA的一條單鏈中=0.4。上述比值在其互補(bǔ)單鏈和整個(gè)

7、DNA分子中分別為(  ) A.0.4、0.6 B.2.5、1.0 C.0.4、0.4 D.0.6、1.0 答案 B 解析 根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,在整個(gè)DNA分子中,因?yàn)锳=T,G=C,所以的比值為1.0。在雙鏈DNA分子中,一條鏈上的與其互補(bǔ)鏈上的值相等,為0.4,因而互補(bǔ)鏈中=2.5。 三、DNA復(fù)制的有關(guān)計(jì)算 例3 某DNA分子含m對(duì)堿基,其中腺嘌呤有A個(gè)。下列有關(guān)此DNA在連續(xù)復(fù)制時(shí)所需的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目的敘述中,錯(cuò)誤的是(  ) A.在第一次復(fù)制時(shí),需要(m-A)個(gè) B.在第二次復(fù)制時(shí),需要2(m-A)個(gè) C.在第n次復(fù)制時(shí),需要2n-1(m-A)個(gè)

8、D.在n次復(fù)制過(guò)程中,總共需要2n(m-A)個(gè) 答案 D 解析 DNA復(fù)制n次是指DNA連續(xù)復(fù)制了n次,產(chǎn)生的子代DNA分子為2n個(gè),形成的脫氧核苷酸鏈有2n+1條。第n次復(fù)制是指DNA已復(fù)制了n-1次,產(chǎn)生的子代DNA分子繼續(xù)進(jìn)行第n次復(fù)制。兩種復(fù)制情況下所需的脫氧核苷酸的數(shù)目是不同的。在計(jì)算DNA分子在第n次復(fù)制過(guò)程中所需含某種堿基的脫氧核苷酸數(shù)目時(shí),要先計(jì)算出復(fù)制n次所需要的該種脫氧核苷酸數(shù),再減去(n-1)次復(fù)制過(guò)程中所需要的該種脫氧核苷酸數(shù)。該DNA分子含胞嘧啶數(shù)目為(m-A)個(gè),復(fù)制n次需胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目為(m-A)(2n-1)個(gè)。 方法總結(jié) DNA分子的復(fù)制為半保留復(fù)

9、制,一個(gè)DNA分子復(fù)制n次,則有: (1)DNA分子數(shù) ①子代DNA分子數(shù)=2n個(gè)。 ②含有親代DNA鏈的子代DNA分子數(shù)=2個(gè)。 ③不含親代DNA鏈的子代DNA分子數(shù)=(2n-2)個(gè)。(2)脫氧核苷酸鏈數(shù) ①子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)=2 n+1條。 ②親代脫氧核苷酸鏈數(shù)=2條。 ③新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)=(2n+1-2)條。 (3)消耗的脫氧核苷酸數(shù) ①若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè),經(jīng)過(guò)n次復(fù)制需要消耗該脫氧核苷酸數(shù)為m·(2n-1)個(gè) 。 ②第n次復(fù)制需該脫氧核苷酸數(shù)=m·2n-1個(gè)。 變式3 某一個(gè)DNA分子中,A為200個(gè),復(fù)制數(shù)次后,消

10、耗周?chē)h(huán)境中含A的脫氧核苷酸3 000個(gè),該DNA分子已經(jīng)復(fù)制了幾次(  ) A.4次 B.3次 C.5次 D.6次 答案 A 解析 利用DNA復(fù)制規(guī)律得知,經(jīng)過(guò)n次復(fù)制利用腺嘌呤脫氧核苷酸數(shù)目3 000=(2n-1)×200,得n=4。 1.(2018·濟(jì)寧高一檢測(cè))某DNA分子中A+T占整個(gè)DNA分子堿基總數(shù)的44%,其中一條鏈(a)上的G占該鏈堿基總數(shù)的21%,那么,對(duì)應(yīng)的另一條互補(bǔ)鏈(b)上的G占DNA分子堿基總數(shù)的比例是(  ) A.35% B.29% C.28% D.17.5% 答案 D 解析 已知該DNA分子中A+T占整個(gè)DNA分子堿基總數(shù)的比例為4

11、4%,根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可知,A=T=22%,則G=C=28%。又已知一條鏈(a)上的G占該鏈堿基總數(shù)的21%,即G1=21%,則該鏈上C1=35%,互補(bǔ)鏈(b)上G2=G1=35%,則G2占雙鏈堿基總數(shù)的比例為=17.5%。 2.(2018·成都診斷)將洋蔥根尖細(xì)胞在含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)液中完成一個(gè)細(xì)胞周期,然后在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)液中繼續(xù)完成一個(gè)細(xì)胞周期。下列敘述正確的是(  ) A.第一個(gè)細(xì)胞周期中,細(xì)胞內(nèi)放射性迅速升高的時(shí)期是分裂前期 B.第一個(gè)細(xì)胞周期結(jié)束后,每個(gè)子細(xì)胞中都有一半的染色體被標(biāo)記 C.第二個(gè)細(xì)胞周期的分裂中期,每條染色體中僅有一條染色單體被標(biāo)記

12、 D.完成兩個(gè)細(xì)胞周期后,每個(gè)子細(xì)胞中含3H標(biāo)記的染色體數(shù)目相同 答案 C 解析 含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸是DNA復(fù)制的原料,第一個(gè)細(xì)胞周期中,細(xì)胞內(nèi)放射性迅速升高是由于DNA分子復(fù)制,發(fā)生在分裂間期,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由于DNA分子復(fù)制是半保留復(fù)制,形成的子代DNA分子中一條是原來(lái)的母鏈,一條是新合成的子鏈,第一個(gè)細(xì)胞周期結(jié)束后,每個(gè)子細(xì)胞中所有的染色體都被標(biāo)記,B項(xiàng)錯(cuò)誤;第二個(gè)細(xì)胞周期中,在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)液中培養(yǎng),間期染色體復(fù)制,一條染色體上的兩條染色單體只有一條有放射性,第二個(gè)細(xì)胞周期的分裂中期,每條染色體中僅有一條染色單體被標(biāo)記,C項(xiàng)正確;第二次分裂的后期,含3H標(biāo)記的染色體

13、與不含3H標(biāo)記的染色體隨機(jī)向兩極移動(dòng),每個(gè)子細(xì)胞中含3H標(biāo)記的染色體數(shù)目不一定相同,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 3.(2018·湖南教改共同體高一期中)如果把人的精原細(xì)胞核中的46個(gè)DNA分子用15N標(biāo)記,此細(xì)胞在不含標(biāo)記的環(huán)境中依次經(jīng)過(guò)1次有絲分裂和1次減數(shù)分裂,則下列相關(guān)描述正確的是(  ) A.在有絲分裂的后期,含有放射性的染色體有92條 B.在減數(shù)第一次分裂后期,一個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞中含有放射性的DNA有92個(gè) C.在減數(shù)第二次分裂中期,一個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞中含放射性的DNA是46個(gè) D.形成的8個(gè)精細(xì)胞中,含有放射性的細(xì)胞最少占25% 答案 A 解析 精原細(xì)胞中每個(gè)DNA都有15N,根據(jù)半保留

14、復(fù)制可知,有絲分裂后期產(chǎn)生的92個(gè)DNA分子都有15N,A正確;經(jīng)過(guò)有絲分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞中,每個(gè)DNA都有放射性,但每個(gè)DNA只有一條鏈有放射性,因此減數(shù)第一次分裂后期,形成的46條染色體都有放射性,其中46個(gè)DNA有放射性,另外46個(gè)DNA沒(méi)有,B錯(cuò)誤;減數(shù)第二次分裂一個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞中含有放射性的DNA只有23個(gè),C錯(cuò)誤;減數(shù)分裂產(chǎn)生的8個(gè)細(xì)胞中,至少有4個(gè)有放射性,占,D錯(cuò)誤。 4.(2018·江西臨川一中期中)一個(gè)雙鏈均被32P標(biāo)記的DNA由5 000個(gè)堿基對(duì)組成,其中腺嘌呤占20%,將其置于只含31P的環(huán)境中復(fù)制3次。下列敘述不正確的是(  ) A.該DNA分子中含有氫鍵的數(shù)目為1

15、3 000 B.復(fù)制過(guò)程需要21 000個(gè)游離的胞嘧啶脫氧核苷酸 C.子代DNA分子中含31P與含32P的分子數(shù)之比為3∶1 D.子代DNA分子中含31P的單鏈與含32P的單鏈之比為7∶1 答案 C 解析 由題意知,該DNA分子含有5 000個(gè)堿基對(duì),A占20%,因此A=T=10 000×20%=2 000,C=G=3 000,則該DNA分子中含有氫鍵的數(shù)目=2 000×2+3 000×3=13 000,A正確;DNA分子復(fù)制3次形成了8個(gè)DNA分子,其中有7個(gè)DNA分子需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸,所以復(fù)制過(guò)程需要的游離的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目=7×3 000=21 000,B正確;子

16、代DNA分子中含32P的DNA分子只有兩個(gè),含31P的分子數(shù)是8個(gè),則子代中含31P的DNA分子數(shù)與含32P的DNA分子數(shù)之比為4∶1,C錯(cuò)誤;由題意知,含有32P標(biāo)記的DNA單鏈?zhǔn)?條,含有31P的單鏈?zhǔn)?×8-2=14條,因此子代DNA分子中含31P的單鏈與含32P的單鏈之比為7∶1,D正確。 5.(2016·課標(biāo)Ⅰ,29)在有關(guān)DNA分子的研究中,常用32P來(lái)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)?;卮鹣铝袉?wèn)題: (1)某種酶可以催化ATP的一個(gè)磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到DNA末端上,同時(shí)產(chǎn)生ADP。

17、若要用該酶把32P標(biāo)記到DNA末端上,那么帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在ATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。 (2)若用帶有32P的dATP作為DNA生物合成的原料,將32P標(biāo)記到新合成的DNA分子上,則帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在dATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。 (3)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,原因是________________________________。 答案

18、 (1)γ (2)α (3)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)ATP水解生成ADP的過(guò)程中,斷裂的是遠(yuǎn)離腺苷A的那個(gè)高能磷酸鍵即β位和γ位之間的高能磷酸鍵,即γ位磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到DNA末端。要將32P標(biāo)記到DNA上,帶有32P的磷酸基團(tuán)應(yīng)在γ位上。(2)dATP脫去β位和γ位的磷酸基團(tuán)后為腺嘌呤脫氧核糖核苷酸,即DNA的基本組成單位之一,用dATP為原料合成DNA時(shí),要將32P標(biāo)記到新合成的DNA上,則32P應(yīng)在α位。(3)由于DNA分子復(fù)制為半保留復(fù)制,故噬菌體雙

19、鏈DNA的復(fù)制過(guò)程中,被32P標(biāo)記的兩條單鏈?zhǔn)冀K被保留,并分別存在于兩個(gè)子代DNA分子中。另外,新合成DNA過(guò)程中,原料無(wú)32P標(biāo)記,所以n個(gè)子代DNA分子中有且只有2個(gè)含有32P標(biāo)記。 6.DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型提出之后,人們又去探究DNA是如何傳遞遺傳信息的。當(dāng)時(shí)推測(cè)可能有如圖A所示的三種方式。1958年,Meslson和Stahl用密度梯度離心的方法,追蹤由15N標(biāo)記的DNA親代鏈的去向,實(shí)驗(yàn)過(guò)程是:在氮源為14N的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的大腸桿菌,其DNA分子均為14N-DNA(對(duì)照),在氮源為15N的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的大腸桿菌,其DNA均為15N-DNA(親代),將親代大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N的

20、培養(yǎng)基上,再連續(xù)繁殖兩代(子代Ⅰ和子代Ⅱ)后離心得到如圖B所示的結(jié)果。請(qǐng)依據(jù)上述材料回答下列問(wèn)題: (1)如果與對(duì)照相比,子代Ⅰ離心后能分出輕和重兩條密度帶,則說(shuō)明DNA傳遞遺傳信息的方式是__________。如果子代Ⅰ離心后只有1條中密度帶,則可以排除DNA傳遞遺傳信息的方式是__________。如果子代Ⅰ離心后只有1條中密度帶,再繼續(xù)做子代Ⅱ的DNA密度鑒定: ①若子代Ⅱ離心后能分出中、輕兩條密度帶,則可以確定DNA傳遞遺傳信息的方式是____________。 ②若子代Ⅱ離心后不能分出中、輕兩條密度帶,則可以確定DNA傳遞遺傳信息的方式是____________。 (2)

21、他們觀測(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下: 梯度離心DNA浮力密度(g/mL)表 世代 實(shí)驗(yàn) 對(duì)照 親代 1.724 1.710 子代Ⅰ 1.717 1.710 子代Ⅱ () 1.717,() 1.710 1.710 分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知:實(shí)驗(yàn)結(jié)果與當(dāng)初推測(cè)的DNA三種可能復(fù)制方式中的____________方式相吻合。 答案 (1)全保留復(fù)制 全保留復(fù)制?、侔氡A魪?fù)制?、诜稚?fù)制 (2)半保留復(fù)制 解析 (1)由題意可知,如果子代Ⅰ離心后能分出輕和重兩條密度帶,可得出是全保留復(fù)制。如果子代Ⅰ離心后只有1條中密度帶,肯定不可能是全保留復(fù)制,可能是半保留復(fù)制或分散復(fù)制。子代Ⅱ?yàn)榈诙?/p>

22、次復(fù)制的產(chǎn)物,若是半保留復(fù)制會(huì)有中和輕密度帶;若是全保留復(fù)制會(huì)有重和輕密度帶。若子代Ⅱ能分出輕、中密度帶,可推知為半保留復(fù)制方式;若沒(méi)有中、輕密度帶之分,則可能為分散復(fù)制。(2)分析表中的數(shù)據(jù),子代Ⅰ為全中,子代Ⅱ?yàn)橹?、輕,可推測(cè)該復(fù)制方式為半保留復(fù)制。 [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 題組一 噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中上清液和沉淀物放射性分析 1.赫爾希與蔡斯用32P標(biāo)記的T2噬菌體與無(wú)標(biāo)記的細(xì)菌培養(yǎng)液混合,保溫一段時(shí)間后經(jīng)過(guò)攪拌、離心得到了上清液和沉淀物。與此有關(guān)的敘述不正確的是(  ) A.32P主要集中在沉淀物中,上清液中也不排除有少量放射性 B.如果離心前混合時(shí)間過(guò)長(zhǎng),會(huì)導(dǎo)致上清液中放射性降低

23、 C.本實(shí)驗(yàn)的目的是單獨(dú)研究DNA在遺傳中的作用 D.本實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了DNA在親子代之間傳遞具有連續(xù)性 答案 B 解析 噬菌體侵染細(xì)菌并在細(xì)菌內(nèi)復(fù)制,細(xì)菌未破裂前離心,由于細(xì)菌內(nèi)含有子代噬菌體,較重,離心后在下層,而親代噬菌體的蛋白質(zhì)外殼較輕,離心后在上清液中。若離心前混合時(shí)間過(guò)長(zhǎng),則可能使一些含32P的子代噬菌體釋放出來(lái),離心后存在于上清液中,會(huì)導(dǎo)致上清液中放射性較高。 2.(2018·廣西南寧模擬)某研究人員模擬赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn),進(jìn)行了以下4個(gè)實(shí)驗(yàn):①用未標(biāo)記的噬菌體侵染35S標(biāo)記的細(xì)菌;②用32P標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌;③用未標(biāo)記的噬菌體侵染3H標(biāo)記的細(xì)菌;④

24、用15N標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后離心,檢測(cè)到以上4個(gè)實(shí)驗(yàn)中放射性出現(xiàn)的主要位置依次是(  ) A.沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物和上清液 B.沉淀物、上清液、沉淀物、沉淀物和上清液 C.上清液、上清液、沉淀物和上清液、上清液 D.沉淀物、沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液 答案 D 解析 在該實(shí)驗(yàn)中,沉淀物的主要成分是細(xì)菌,上清液的主要成分是噬菌體的蛋白質(zhì)外殼。①③都直接對(duì)細(xì)菌進(jìn)行了標(biāo)記,放射性主要出現(xiàn)在沉淀物中;②用32P只能標(biāo)記噬菌體的DNA,在該實(shí)驗(yàn)中,噬菌體的DNA會(huì)進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi),放射性也主要出現(xiàn)在沉淀物中;④用15N可以標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼和DN

25、A,在該實(shí)驗(yàn)中,噬菌體的蛋白質(zhì)外殼不會(huì)進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi),而DNA可以進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi),故放射性會(huì)出現(xiàn)在上清液和沉淀物中。 題組二 DNA分子結(jié)構(gòu)的計(jì)算 3.7-乙基鳥(niǎo)嘌呤不與胞嘧啶(C)配對(duì)而與胸腺嘧啶(T)配對(duì)。某DNA分子中腺嘌呤(A)占?jí)A基總數(shù)的30%,其中的鳥(niǎo)嘌呤(G)全部被7-乙基化,該DNA分子正常復(fù)制產(chǎn)生兩個(gè)DNA分子,其中一個(gè)DNA分子中胸腺嘧啶(T)占?jí)A基總數(shù)的45%,另一個(gè)DNA分子中鳥(niǎo)嘌呤(G)所占比例為(  ) A.10% B.20% C.30% D.45% 答案 B 解析 根據(jù)DNA分子中的A占30%可知,T占30%,C占20%,G占20%,當(dāng)其中的G全部

26、被7-乙基化后,新復(fù)制的兩個(gè)DNA分子中如果一個(gè)DNA分子中的T占總數(shù)的45%,則另一個(gè)DNA分子中的T占35%,但G的比例不變。 4.某DNA分子中,胞嘧啶與鳥(niǎo)嘌呤共占?jí)A基總量的46%,其中一條鏈上腺嘌呤占此鏈堿基總數(shù)的28%,則另一條鏈上腺嘌呤占此鏈堿基總數(shù)的百分比為(  ) A.46% B.26% C.54% D.24% 答案 B 解析 設(shè)該DNA分子的兩條鏈分別為1鏈和2鏈。根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則得,(G1+C1)%=(C2+G2)%=總(G+C)%,故G2+C2=46%。同理,(A1+T1)%=(A2+T2)%=總(A+T)%,即A2+T2=54%,A1=T2=28%

27、,故A2=54%-28%=26%。 5.已知1個(gè)DNA分子中有4 000個(gè)堿基對(duì),其中胞嘧啶有2 200個(gè),這個(gè)DNA分子中應(yīng)含有的脫氧核苷酸的數(shù)目和腺嘌呤的數(shù)目分別是(  ) A.4 000個(gè)和900個(gè) B.4 000個(gè)和1 800個(gè) C.8 000個(gè)和1 800個(gè) D.8 000個(gè)和3 600個(gè) 答案 C 解析 每個(gè)脫氧核苷酸含有一個(gè)堿基,因?yàn)楹? 000個(gè)堿基對(duì),所以含有8 000個(gè)脫氧核苷酸。因?yàn)榘奏ず网B(niǎo)嘌呤的數(shù)目是2 200對(duì),所以腺嘌呤和胸腺嘧啶的數(shù)目是1 800對(duì),又因腺嘌呤和胸腺嘧啶數(shù)目相等,所以腺嘌呤的數(shù)目是1 800個(gè)。 6.(2014·山東,5)某研

28、究小組測(cè)定了多個(gè)不同雙鏈DNA分子的堿基組成,根據(jù)測(cè)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,下列關(guān)系圖中正確的是(  ) 答案 C 解析 DNA分子中應(yīng)始終等于1,A項(xiàng)錯(cuò)誤;一條單鏈中與其互補(bǔ)鏈中互為倒數(shù),一條單鏈中=0.5時(shí),互補(bǔ)鏈中=2,B項(xiàng)錯(cuò)誤;一條單鏈中與其互補(bǔ)鏈中及DNA分子中都相等,C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 7.(2018·淄博期中)對(duì)DNA分子的堿基進(jìn)行數(shù)量分析,可以通過(guò)檢測(cè)其中某種堿基的數(shù)目及其比例來(lái)推斷其他堿基數(shù)目及其比例。假如檢測(cè)某DNA分子得知堿基A的數(shù)目為x,其比例為y,以下推斷正確的有(  ) A.堿基

29、總數(shù)量為 B.堿基C的數(shù)目為x(y-1) C.嘌呤與嘧啶的比例為 D.堿基G的比例為 答案 A 解析 若DNA分子中堿基A的數(shù)目為x,其比例為y,則堿基總數(shù)為,A項(xiàng)正確;由A項(xiàng)知,堿基總數(shù)為,則C=G=×==x(-1),B項(xiàng)錯(cuò)誤;雙鏈DNA分子中嘌呤與嘧啶數(shù)量相等,因此嘌呤與嘧啶的比例是1,C項(xiàng)錯(cuò)誤;堿基G的比例是(1-2y)×=-y,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 題組三 DNA復(fù)制的有關(guān)計(jì)算 8.(2018·濟(jì)南模擬)假設(shè)一個(gè)雙鏈均被32P標(biāo)記的噬菌體DNA由5 000個(gè)堿基對(duì)組成,其中腺嘌呤占全部堿基的20%。用這個(gè)噬菌體侵染只含31P的大腸桿菌,共釋放出100個(gè)子代噬菌體。下列敘述正確的是(

30、  ) A.該過(guò)程至少需要300 000個(gè)鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸 B.噬菌體增殖需要細(xì)菌提供模板、原料和酶等 C.含32P與只含31P的子代噬菌體的比例為1∶49 D.含32P與含31P的子代噬菌體的比例為1∶49 答案 C 解析 該噬菌體的DNA含有10 000個(gè)堿基,A=T=2 000個(gè),G=C=3 000個(gè)。在噬菌體增殖的過(guò)程中,噬菌體以自身的DNA為模板進(jìn)行半保留復(fù)制,100個(gè)子代噬菌體含有100個(gè)DNA,相當(dāng)于新合成了99個(gè)DNA,至少需要的鳥(niǎo)嘌呤(G)脫氧核苷酸是99×3 000=297 000個(gè),A、B錯(cuò)誤;含有32P的噬菌體共有2個(gè),只含有31P的噬菌體共有98個(gè),含31

31、P的噬菌體共有100個(gè),C正確,D錯(cuò)誤。 9.一個(gè)完全標(biāo)記上15N的DNA分子含100個(gè)堿基對(duì),其中腺嘌呤(A)有40個(gè)。在不含15N的培養(yǎng)液中經(jīng)過(guò)n次復(fù)制后,不含15N的DNA分子總數(shù)與含15N的DNA分子總數(shù)之比為7∶1,需游離胞嘧啶(C)為m個(gè),則n、m分別是(  ) A.3、960 B.3、900 C.4、960 D.4、900 答案 D 解析 標(biāo)記過(guò)的DNA分子不管復(fù)制多少次,其子代DNA分子中必然有兩個(gè)DNA分子攜帶有標(biāo)記。根據(jù)不含15N的DNA分子總數(shù)與含15N的DNA分子總數(shù)之比為7∶1,可知共得到16個(gè)DNA分子,DNA分子需要復(fù)制4次;根據(jù)題中腺嘌呤有40

32、個(gè)可知A=T=40(個(gè)),G=C=60(個(gè)),16個(gè)DNA分子共需要60×16個(gè)堿基C,除去開(kāi)始時(shí)作為模板的DNA分子中所含的C,還需要960-60=600(個(gè))。 10.用經(jīng)3H標(biāo)記的n個(gè)噬菌體侵染大腸桿菌,在普通培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時(shí)間后,統(tǒng)計(jì)得知培養(yǎng)基中共有后代噬菌體m個(gè),其中含有標(biāo)記元素的噬菌體占的比例為(  ) A. B. C. D. 答案 B 解析 每個(gè)噬菌體共有2條被標(biāo)記的DNA鏈,n個(gè)噬菌體DNA經(jīng)復(fù)制后被標(biāo)記的DNA鏈進(jìn)入2n個(gè)子代噬菌體內(nèi),所以被標(biāo)記的噬菌體所占比例為。 11.在噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中,如果細(xì)菌體內(nèi)的DNA和蛋白質(zhì)分別含有31P和32S,噬菌

33、體中的DNA和蛋白質(zhì)分別含有32P和35S,噬菌體DNA在細(xì)菌體內(nèi)復(fù)制了三次,那么從細(xì)菌體內(nèi)釋放出的子代噬菌體中含有32P的噬菌體和含有35S的噬菌體分別占子代噬菌體總數(shù)的(  ) A.和1 B.和0 C.和0 D.和1 答案 C 解析 噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)的只有噬菌體的DNA,被標(biāo)記的蛋白質(zhì)外殼留在外面,子代噬菌體的蛋白質(zhì)是以細(xì)菌的氨基酸為原料重新合成的,因此所有子代噬菌體的外殼都含有32S而不含35S。假如一個(gè)含有32P的噬菌體在細(xì)菌體內(nèi)利用31P復(fù)制了三次,由于DNA是半保留復(fù)制,在產(chǎn)生的8個(gè)子代噬菌體中,只有2個(gè)含有32P,占所有子代噬菌體的。 12.某DNA

34、分子中含有1 000個(gè)堿基對(duì)(被32P標(biāo)記),其中有胸腺嘧啶400個(gè)。若將該DNA分子放在只含被31P標(biāo)記的脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中讓其復(fù)制兩次,其結(jié)果不可能是(  ) A.含32P的DNA分子占 B.含31P的DNA分子占 C.子代DNA分子相對(duì)分子量平均比原來(lái)減少1 500 D.共消耗鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸1 800個(gè) 答案 B 解析 該DNA分子在含31P的培養(yǎng)液中復(fù)制兩次,可得到22個(gè)DNA分子,其中含31P的DNA分子占100%,含32P的DNA分子占=;因?yàn)镈NA復(fù)制為半保留復(fù)制,親代DNA分子的兩條鏈只可能進(jìn)入兩個(gè)子代DNA分子中;22個(gè)DNA分子中有兩個(gè)DNA分子的每條鏈都只

35、有31P,還有兩個(gè)DNA分子都是一條鏈含31P,另一條鏈含32P。前兩個(gè)DNA分子相對(duì)分子質(zhì)量比原DNA分子共減少了4 000,后兩個(gè)DNA分子相對(duì)分子質(zhì)量比原DNA分子共減少了2 000,這樣4個(gè)DNA分子的相對(duì)分子量平均比原來(lái)減少了=1 500;在1 000個(gè)堿基對(duì)的DNA分子中,有胸腺嘧啶400個(gè),則含有鳥(niǎo)嘌呤個(gè)數(shù)為=600,復(fù)制兩次所消耗鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸數(shù)目為600×(22-1)=1 800。 [綜合強(qiáng)化] 13.請(qǐng)回答下列有關(guān)雙鏈DNA分子中含氮堿基的問(wèn)題: (1)若A占20%,則G占____________。 (2)若雙鏈DNA中A占20%,且一條鏈中的A占20%,則此鏈中

36、C所占比例的最大值是____________。 (3)一條鏈中=0.4,互補(bǔ)鏈中的此值是________。 (4)一條鏈中=0.4,互補(bǔ)鏈中的此值是________。 (5)若A有P個(gè),占全部堿基數(shù)的20%,則該DNA分子中的G有____________個(gè)。 答案 (1)30% (2)60% (3)2.5 (4)0.4 (5)1.5P 解析 (1)由雙鏈DNA分子的嘌呤堿基數(shù)占總堿基數(shù)的一半可知:A+G=50%,因而G占30%。(2)由雙鏈DNA分子中A占20%可知:該DNA分子中(A+T)占40%,(C+G)占60%,對(duì)任意一條鏈而言,某種堿基所占比例的最大值即該對(duì)堿基所占的比例,

37、因而,C最多占該鏈的60%。(3)由雙鏈DNA中,一條鏈中的與另一條鏈中的該比值互為倒數(shù)可知,其互補(bǔ)鏈中的==2.5。(4)由于雙鏈DNA及任意一條鏈中的為一定值,可知其互補(bǔ)鏈中的=0.4。(5)若A有P個(gè),占全部堿基數(shù)的20%,則DNA分子的總堿基數(shù)為=5P(個(gè)),而由雙鏈DNA分子的嘌呤堿基數(shù)占總堿基數(shù)的一半可知:G占總堿基數(shù)的50%-20%=30%,則G有5P×30%=1.5P(個(gè))。 14.正常情況下細(xì)胞內(nèi)可以自主合成組成核酸的核糖核苷酸和脫氧核苷酸,某細(xì)胞系由于發(fā)生基因突變而不能自主合成,必須從培養(yǎng)基中攝取。 為驗(yàn)證“DNA 分子復(fù)制的原料是脫氧核苷酸,而不是核糖核苷酸”,現(xiàn)提供

38、如下實(shí)驗(yàn)材料,請(qǐng)你完成實(shí)驗(yàn)方案。 (1)實(shí)驗(yàn)材料:突變細(xì)胞系、基本培養(yǎng)基、12C—核糖核苷酸、14C—核糖核苷酸、12C—脫氧核苷酸、14C—脫氧核苷酸、細(xì)胞放射性檢測(cè)技術(shù)等。 (2)實(shí)驗(yàn)步驟:第一步:取基本培養(yǎng)基若干,隨機(jī)分成兩組,分別編號(hào)為甲組和乙組。 第二步:在甲組培養(yǎng)基中加入適量的12C—核糖核苷酸和 14C—脫氧核苷酸;在乙組培養(yǎng)基中加入____________。 第三步:在甲、乙兩組培養(yǎng)基中分別接種____________,在 5%CO2 恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)一段時(shí)間,使細(xì)胞增殖。 第四步:分別取出甲、乙兩組培養(yǎng)基中的細(xì)胞,檢測(cè)細(xì)胞中出現(xiàn)放射性的部位。 (3)預(yù)期結(jié)果:__

39、_________________________________________________。 (4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:____________________________________________________。 答案 (2)第二步:等量的14C—核糖核苷酸和12C—脫氧核苷酸  第三步:等量的突變細(xì)胞系 (3)甲組培養(yǎng)基中細(xì)胞的放射性部位主要在細(xì)胞核;乙組培養(yǎng)基中細(xì)胞的放射性部位主要在細(xì)胞質(zhì) (4)DNA分子復(fù)制的原料是脫氧核苷酸,而不是核糖核苷酸 解析 (2)根據(jù)生物實(shí)驗(yàn)需要遵循對(duì)照原則和控制單一變量原則,可進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn): 實(shí)驗(yàn)步驟: 第一步:編號(hào),取基本培養(yǎng)基兩

40、個(gè),編號(hào)為甲、乙,兩組之間進(jìn)行對(duì)照。 第二步:設(shè)置對(duì)比實(shí)驗(yàn)。在培養(yǎng)基甲中加入適量的12C—核糖核苷酸和14C—脫氧核苷酸;在培養(yǎng)基乙中加入等量的14C—核糖核苷酸和12C—脫氧核苷酸。 第三步:培養(yǎng)。在甲、乙培養(yǎng)基中分別接種等量的突變細(xì)胞系,放到適宜的相同環(huán)境中培養(yǎng)一段時(shí)間,讓細(xì)胞增殖。 第四步:觀察、檢測(cè)。分別取出培養(yǎng)基甲、乙中的細(xì)胞,用放射性探測(cè)顯微儀探測(cè)觀察細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)的放射性強(qiáng)弱。 (3)預(yù)期結(jié)果:由于DNA主要分布在細(xì)胞核中,而RNA主要分布在細(xì)胞質(zhì)中,所以甲組培養(yǎng)基中細(xì)胞的放射性部位主要在細(xì)胞核;乙組培養(yǎng)基中細(xì)胞的放射性部位主要在細(xì)胞質(zhì)。 (4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:DNA分子復(fù)制

41、的原料是脫氧核苷酸而不是核糖核苷酸。 15.(2017·寧晉二中高一期中)在試管中合成DNA的實(shí)驗(yàn)過(guò)程是:先把高能磷酸基團(tuán)接種到四種脫氧核苷酸上,然后將這四種磷酸脫氧核苷酸放入一支試管中,還要加入從某種生物體內(nèi)提取的DNA聚合酶系,最后放入一個(gè)帶15N標(biāo)記的DNA分子,并將試管放在適宜溫度的環(huán)境中。據(jù)下列實(shí)驗(yàn)結(jié)果回答: (1)由分析得知:新合成的DNA分子中,A=T,G=C,這個(gè)事實(shí)說(shuō)明DNA的合成遵循____________________。新合成的DNA分子中,的比例與帶15N標(biāo)記的DNA分子一樣,這說(shuō)明新DNA分子是______________________。分析還得知,新合成的D

42、NA分子帶有15N標(biāo)記的DNA的鏈占50%,這個(gè)事實(shí)說(shuō)明________________________。 (2)在一個(gè)新合成的DNA中,的值是否與它的模板DNA的任一單鏈相同?________。理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)一段時(shí)間內(nèi)測(cè)得容器內(nèi)共有8個(gè)DNA分子,此段時(shí)間DNA分子共進(jìn)行________次復(fù)制。在這8個(gè)DNA中,不含15N的DNA、一條鏈中含15N的DNA和兩條鏈都含15N的DNA數(shù)目之比是________。 答案 (1)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 以標(biāo)記DNA為模板的產(chǎn)物 DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制 (2)相同 DNA分子的一條單鏈中的比值等于其互補(bǔ)鏈和整個(gè)DNA分子中該比例的比值 (3)3 6∶2∶0 17

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