（通用版）2020版高考生物一輪復(fù)習(xí) 第二單元 第2講 DNA分子的結(jié)構(gòu)、復(fù)制與基因的本質(zhì)學(xué)案（含解析）（必修2）.doc

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第2講 DNA分子的結(jié)構(gòu)、復(fù)制與基因的本質(zhì) 一、DNA分子的結(jié)構(gòu)及特性 1．DNA分子結(jié)構(gòu)的建立者及DNA的組成 (1)DNA雙螺旋模型構(gòu)建者：沃森和克里克。 (2)圖解DNA分子結(jié)構(gòu) 2．DNA分子的特性 (1)相對穩(wěn)定性：DNA分子中磷酸和脫氧核糖交替連接的方式不變，兩條鏈間堿基互補(bǔ)配對的方式不變。 (2)多樣性：不同的DNA分子中脫氧核苷酸數(shù)目不同，排列順序多種多樣。若某DNA分子中有n個堿基對，則排列順序有4n種。 (3)特異性：每種DNA分子都有區(qū)別于其他DNA分子的特定的堿基對排列順序，代表了特定的遺傳信息。 二、DNA的復(fù)制及基因的本質(zhì) 1．DNA的復(fù)制 2．染色體、DNA、基因和脫氧核苷酸的關(guān)系 [基礎(chǔ)微點全練] 1．判斷正誤 (1)沃森和克里克以DNA大分子為研究材料，采用X射線衍射的方法，破譯了全部密碼子(2015江蘇卷，T4D)() (2)雙鏈DNA分子中一條鏈上的磷酸和核糖是通過氫鍵連接的(2014全國卷Ⅱ，T5C)() (3)富蘭克林和威爾金斯對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建立也作出了巨大的貢獻(xiàn)(2014江蘇卷，T4C)(√) (4)DNA有氫鍵，RNA沒有氫鍵() (5)沃森和克里克提出在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中嘧啶數(shù)不等于嘌呤數(shù)() 2．某生物體內(nèi)的嘌呤堿基占堿基總數(shù)的50%，具這種特點的可能性較小的生物是(　　) ①煙草花葉病毒?、赥2噬菌體　③大腸桿菌?、芙湍妇腿? A．①③④　　　　　　　　 B．①②④ C．②③④ D．①②③ 解析：選A　煙草花葉病毒屬于RNA病毒，只含有RNA一種核酸，因此其所含嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù)不一定相同；T2噬菌體屬于DNA病毒，只含有DNA一種核酸，其所含嘌呤總數(shù)應(yīng)與嘧啶總數(shù)相等；大腸桿菌含有DNA和RNA兩種核酸，因此其所含嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù)不一定相同；酵母菌和人都含有DNA和RNA兩種核酸，因此其所含嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù)不一定相同。 3．如圖是某同學(xué)制作的脫氧核苷酸對模型，其中正確的是(　　) 解析：選D　A圖，從五碳糖和磷酸基團(tuán)的形態(tài)和位置可判斷，兩條脫氧核苷酸鏈不是反向平行的，錯誤；B圖，A與T之間的氫鍵應(yīng)該是兩個而不是三個，錯誤；C圖，含氮堿基(C)與五碳糖的連接位置不對，且G與C之間有三個氫鍵，錯誤。 4．在一對等位基因中，一定相同的是(　　) A．氫鍵數(shù)目 B．堿基數(shù)目 C．遺傳信息 D．基本骨架 解析：選D　等位基因是通過基因突變形成的，基因中堿基對數(shù)目和排列次序可能不同，氫鍵數(shù)目也可能不相同，所攜帶遺傳信息不同。等位基因都是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，都以磷酸、脫氧核糖交替排列形成基本骨架，D正確。 5．科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，小鼠體內(nèi)HMIGIC基因與肥胖直接相關(guān)。具有HMIGIC基因缺陷的實驗小鼠與作為對照的正常小鼠，吃同樣多的高脂肪食物，一段時間后，對照組小鼠變得十分肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的實驗小鼠體重仍然保持正常，說明(　　) A．基因在DNA上 B．基因在染色體上 C．基因具有遺傳效應(yīng) D．DNA具有遺傳效應(yīng) 解析：選C　正常小鼠吃高脂肪食物會變得肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的小鼠吃同樣多的高脂肪食物后體重仍保持正常，這說明肥胖由基因控制，從而得出基因能夠控制性狀，具有遺傳效應(yīng)。 6．某一個DNA分子的堿基總數(shù)中，腺嘌呤為100個，復(fù)制數(shù)次后，消耗周圍環(huán)境中的腺嘌呤脫氧核苷酸1 500個，該DNA分子已經(jīng)復(fù)制了(　　) A．3次 B．4次 C．5次 D．6次 解析：選B　假設(shè)DNA復(fù)制了n次，則消耗周圍環(huán)境中的腺嘌呤脫氧核苷酸個數(shù)為100(2n－1)＝1 500，則n＝4。 一、DNA分子的結(jié)構(gòu)及相關(guān)計算 [試考題查欠缺] 1．(2016上海高考)在DNA分子模型的搭建實驗中，若僅用訂書釘將脫氧核糖、磷酸、堿基連為一體并構(gòu)建一個含10對堿基(A有6個)的DNA雙鏈片段，那么使用的訂書釘個數(shù)為(　　) A．58　　　　　　　 B．78 C．82 D．88 解析：選C　每個脫氧核苷酸的三部分間需2個訂書釘，每條鏈上的10個脫氧核苷酸間需9個訂書釘，兩條鏈之間的6對A—T和4對G—C間各需12個訂書釘，故構(gòu)建該DNA片段共需訂書釘數(shù)量為29＋29＋12＋12＝82。 2．(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．前一個比值越大，雙鏈DNA分子的穩(wěn)定性越高 C．當(dāng)兩個比值相同時，可判斷這個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：選D　雙鏈DNA分子中A＝T，C＝G，故(A＋C)/(G＋T)為恒值1，A錯誤。A和T堿基對含2個氫鍵，C和G堿基對含3個氫鍵，故(A＋T)/(G＋C)中，(G＋C)數(shù)目越多，氫鍵數(shù)越多，雙鏈DNA分子的穩(wěn)定性越高，B錯誤。(A＋T)/(G＋C)與(A＋C)/(G＋T)兩個比值相等，這個DNA分子可能是雙鏈，也可能是單鏈，C錯誤。經(jīng)半保留復(fù)制得到的DNA分子是雙鏈，(A＋C)/(G＋T)＝1，D正確。 [強(qiáng)知能補(bǔ)欠缺] 1．兩種DNA結(jié)構(gòu)模型解讀 (1)由圖1可解讀以下信息 (2)圖2是圖1的簡化形式，其中①是磷酸二酯鍵，③是氫鍵。解旋酶作用于③部位，限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶作用于①部位。 2．DNA分子中堿基計算的常用方法 (1)互補(bǔ)的兩個堿基數(shù)量相等，即A＝T，C＝G。 (2)任意兩個不互補(bǔ)的堿基數(shù)量之和占總堿基數(shù)的50%，即A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝(A＋T＋C＋G)50%，＝＝1。 (3)一條鏈中互補(bǔ)的兩種堿基的和等于另一條鏈中這兩種堿基的和，即A1＋T1＝A2＋T2，G1＋C1＝G2＋C2(1、2分別代表DNA分子的兩條鏈，下同)。 (4)一條鏈中互補(bǔ)的兩種堿基數(shù)量之和占該單鏈堿基數(shù)的比例等于DNA分子兩條鏈中這兩種堿基數(shù)量之和占總堿基數(shù)的比例，即 ＝＝， ＝＝。 (5)一條鏈中兩種不互補(bǔ)堿基之和的比值，與另一條鏈中該比值互為倒數(shù)，即若一條鏈中(或)＝K，則另一條鏈中(或)＝。 [練題點全過關(guān)] 1．用卡片構(gòu)建DNA平面結(jié)構(gòu)模型，所提供的卡片類型和數(shù)量如下表所示，以下說法正確的是(　　) 卡片類型 脫氧核糖 磷酸 堿基 A T G C 卡片數(shù)量 10 10 2 3 3 2 A．最多可構(gòu)建4種脫氧核苷酸，5個脫氧核苷酸對 B．構(gòu)成的雙鏈DNA片段最多有10個氫鍵 C．DNA中每個脫氧核糖均與1分子磷酸相連 D．最多可構(gòu)建44種不同堿基序列的DNA 解析：選B　根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，代表脫氧核糖、磷酸和含氮堿基的卡片數(shù)分別都是10，所以最多可構(gòu)建10個脫氧核苷酸，根據(jù)堿基種類可推知最多構(gòu)建4種脫氧核苷酸，4個脫氧核苷酸對；構(gòu)成的雙鏈DNA片段中可含2個A—T堿基對和2個G—C堿基對，故最多可含有氫鍵數(shù)＝22＋23＝10(個)；DNA分子結(jié)構(gòu)中，與脫氧核糖直接連接的一般是2個磷酸，但最末端的脫氧核糖只連接1個磷酸；堿基序列要達(dá)到44種，每種堿基對的數(shù)量至少要有4個。 2．如圖為真核細(xì)胞內(nèi)某基因片段的結(jié)構(gòu)示意圖，該基因全部堿基中C占30%，下列說法正確的是(　　) A．DNA解旋酶作用于①②兩處 B．該基因的一條鏈中(C＋G)/(A＋T)＝3∶2 C．該基因的一條鏈中相鄰的A與T通過氫鍵相連 D．該基因片段中有4個游離的磷酸基團(tuán) 解析：選B　DNA解旋酶作用于堿基對間的②氫鍵，①是磷酸二酯鍵；基因的一條鏈中相鄰的A與T通過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”相連；該基因片段中有2個游離的磷酸基團(tuán)；該雙鏈DNA中C和G均占堿基總數(shù)的30%，A和T均占堿基總數(shù)的20%。 3．(2014山東高考)某研究小組測定了多個不同雙鏈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(　　) 解析：選C　無論DNA分子的一條單鏈中(A＋C)/(T＋G)的值為多少，整個DNA分子中(A＋C)/(T＋G)應(yīng)始終等于1；一條單鏈中(A＋C)/(T＋G)的值與其互補(bǔ)鏈中(A＋C)/(T＋G)的值互為倒數(shù)；一條單鏈中(A＋T)/(G＋C)的值與其互補(bǔ)鏈中(A＋T)/(G＋C)的值及DNA分子中(A＋T)/(G＋C)的值都相等。 二、DNA分子的復(fù)制及相關(guān)計算 [試考題查欠缺] 1．(2018海南高考)現(xiàn)有DNA分子的兩條單鏈均只含有14N(表示為14N14N)的大腸桿菌，若將該大腸桿菌在含有15N的培養(yǎng)基中繁殖兩代，再轉(zhuǎn)到含有14N 的培養(yǎng)基中繁殖一代，則理論上 DNA 分子的組成類型和比例分別是(　　) A．有 15N14N 和 14N14N 兩種，其比例為 1∶3 B．有 15N15N 和 14N14N 兩種，其比例為 1∶1 C．有 15N15N 和 14N14N 兩種，其比例為 3∶1 D．有 15N14N 和 14N14N 兩種，其比例為 3∶1 解析：選D　只含有14N的大腸桿菌在含有 15N 的培養(yǎng)基中繁殖兩代，形成4個DNA，其中2個DNA為15N14N，另外2個DNA為15N15N。再轉(zhuǎn)到含有 14N 的培養(yǎng)基中繁殖一代，DNA為15N14N的大腸桿菌形成的子代DNA中，一個DNA為15N14N，另外1個DNA為 14N14N；而DNA為 15N15N的大腸桿菌形成的2個子代DNA都為 15N14N；因此理論上 DNA 分子的組成類型有 15N14N 和 14N14N 兩種，其比例為 3∶1。 2．(2019德州模擬)用15N標(biāo)記含有100個堿基對的DNA分子(其中有腺嘌呤60個)，該DNA分子在含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制4次。下列有關(guān)判斷錯誤的是(　　) A．含有15N的DNA分子有兩個 B．含有14N的DNA分子占總數(shù)的7/8 C．第4次復(fù)制消耗胞嘧啶脫氧核苷酸320個 D．復(fù)制共產(chǎn)生16個DNA分子 解析：選B　由于DNA分子的復(fù)制是半保留復(fù)制，親代DNA分子的兩條鏈?zhǔn)冀K存在于子代的兩個DNA分子中，因此含有15N的DNA分子有兩個；該DNA分子是在含14N的培養(yǎng)基中復(fù)制的，新形成的子鏈均含有14N，故16個DNA分子都含14N，比例為100%；根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則，DNA分子中腺嘌呤有60個，則胞嘧啶有40個，第4次復(fù)制需消耗胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)＝24－140＝320(個)；1個DNA分子經(jīng)過4次復(fù)制，共產(chǎn)生24＝16個DNA分子。 [強(qiáng)知能補(bǔ)欠缺] 1．有關(guān)DNA復(fù)制的五個問題 (1)復(fù)制的場所：主要場所是細(xì)胞核，但在擬核、線粒體、葉綠體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(如質(zhì)粒)中也可進(jìn)行DNA復(fù)制。 (2)外界條件對DNA復(fù)制的影響：在DNA復(fù)制的過程中，需要酶的催化和ATP供能，凡是影響酶活性的因素和影響細(xì)胞呼吸的因素，都會影響DNA的復(fù)制。 (3)復(fù)制方式：半保留復(fù)制。新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈(模板鏈)。 (4)過程特點：邊解旋邊復(fù)制；多點解旋和復(fù)制。 (5)DNA復(fù)制的準(zhǔn)確性 ①一般情況下，DNA分子能準(zhǔn)確地進(jìn)行復(fù)制。原因是：DNA具有獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，能為復(fù)制提供精確的模板；通過堿基互補(bǔ)配對，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。 ②在特殊情況下，在外界因素和生物內(nèi)部因素的作用下，可能造成堿基配對發(fā)生差錯，引發(fā)基因突變。 2．DNA半保留復(fù)制的相關(guān)計算方法 (1)將一個被15N標(biāo)記的DNA分子放入含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)培養(yǎng)n代，其后代DNA分子的情況分析如下： 復(fù)制代數(shù) DNA分子 分子數(shù) 只含15N 只含14N 含15N 含14N 親代 || 1 1 0 1 0 1 |┆ ┆| 2 0 0 2 2 2 |┆┆┆┆┆┆| 4 0 2 2 4 n |┆┆┆…┆┆┆| 2n 0 2n－2 2 2n 規(guī)律 繁殖n代后，含15N的DNA分子只有2個；所有子代DNA分子中都有含14N的單鏈；含15N的DNA分子占全部DNA分子的比為2/2n＝1/2n－1 (2)DNA復(fù)制過程中消耗的脫氧核苷酸數(shù)的計算(設(shè)某雙鏈DNA分子中含某種堿基a個)： 圖示 解讀 復(fù)制的結(jié)果是形成兩個一樣的DNA分子，所以一個DNA分子復(fù)制n次后，得到的DNA分子數(shù)為2n個，復(fù)制(n－1)次后得到的DNA分子數(shù)為2n－1(個)。第n次復(fù)制增加的DNA分子數(shù)為2n－2n－1＝2n－1(個)，需要含該堿基的脫氧核苷酸數(shù)為a2n－1(個) [練題點全過關(guān)] 1．下列有關(guān)雙鏈DNA的結(jié)構(gòu)和復(fù)制的敘述，正確的是(　　) A．DNA分子復(fù)制需要模板、原料、酶和ATP等條件 B．DNA分子中每個脫氧核糖均連接著兩個磷酸基團(tuán) C．DNA分子一條鏈上相鄰的堿基通過氫鍵連接 D．復(fù)制后產(chǎn)生的兩個子代DNA分子共含有2個游離的磷酸基團(tuán) 解析：選A　DNA分子復(fù)制需要模板(DNA分子的兩條鏈)、原料(四種游離的脫氧核苷酸)、酶(解旋酶、DNA聚合酶等)和ATP等條件，A正確；DNA分子中每個脫氧核糖連接一個或兩個磷酸基團(tuán)，B錯誤；DNA分子一條鏈上相鄰的堿基通過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”連接，C錯誤；復(fù)制后產(chǎn)生的兩個子代DNA分子共含有4個游離的磷酸基團(tuán)(每個DNA分子含有2個游離的磷酸基團(tuán))，D錯誤。 2．(2019江西重點中學(xué)聯(lián)考)細(xì)菌在含15N的培養(yǎng)基中繁殖數(shù)代后，細(xì)菌DNA的含氮堿基均含有15N，然后再將其移入含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，提取親代及子代的DNA，離心分離，如圖①～⑤為可能的結(jié)果，下列敘述錯誤的是(　　) A．子一代DNA應(yīng)為②　　 B．子二代DNA應(yīng)為① C．子三代DNA應(yīng)為④ D．親代的DNA應(yīng)為⑤ 解析：選C　由題意可知，子一代的DNA應(yīng)為14N/15N，即圖②；子二代DNA應(yīng)為1/214N/15N、1/214N/14N，即圖①；子三代DNA應(yīng)為1/414N/15N、3/414N/14N，即圖③；親代的DNA應(yīng)為15N/15N，即圖⑤。 3．某長度為1 000個堿基對的雙鏈環(huán)狀DNA分子。其中含腺嘌呤300個。該DNA分子復(fù)制時，1鏈?zhǔn)紫缺粩嚅_形成3′、5′端口，接著5′端與2鏈發(fā)生分離，隨后DNA分子以2鏈為模板，通過滾動從1鏈的3′端開始延伸子鏈，同時還以分離出來的5′端單鏈為模板合成另一條子鏈，其過程如圖所示。下列關(guān)于該過程的敘述正確的是(　　) A．1鏈中的堿基數(shù)目多于2鏈 B．該過程是從兩個起點同時進(jìn)行的 C．復(fù)制過程中2條鏈分別作模板，邊解旋邊復(fù)制 D．若該DNA連續(xù)復(fù)制三次，則第三次共需鳥嘌呤4 900個 解析：選C　雙鏈DNA分子的兩條鏈?zhǔn)菄?yán)格按照堿基互補(bǔ)配對原則形成的，所以1鏈和2鏈均含1 000個堿基，兩者堿基數(shù)目相同，A錯誤；該DNA分子的復(fù)制起始于斷口處，由于只有一處斷開，故只有一個復(fù)制起點，B錯誤；根據(jù)題意，斷開后兩條鏈分別作模板，邊解旋邊復(fù)制，C正確；根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則(A＝T、G＝C)，DNA分子含腺嘌呤300個，所以胸腺嘧啶也為300個，則胞嘧啶和鳥嘌呤均為700個，在第三次復(fù)制過程中，DNA分子數(shù)由4個增加到8個，即第三次新合成4個DNA分子，故共需鳥嘌呤7004＝2 800(個)，D錯誤。 科學(xué)思維——DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂中染色體標(biāo)記問題 1．如果把人的精原細(xì)胞中的46個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)過一次有絲分裂和一次減數(shù)分裂，則相關(guān)描述正確的是(　　) A．在有絲分裂后期，含有15N的染色體有46條 B．在減數(shù)第一次分裂后期，一個初級精母細(xì)胞中含有15N的DNA有46個 C．在減數(shù)第二次分裂后期，每對同源染色體中有1條染色體含有15N D．形成的8個精細(xì)胞中，含有15N的細(xì)胞最少占25% 解析：選B　含15N標(biāo)記的DNA分子的精原細(xì)胞在不含標(biāo)記的環(huán)境中先經(jīng)過一次有絲分裂，在有絲分裂間期，DNA分子復(fù)制一次，復(fù)制后每條染色單體中的DNA都是一條鏈含15N，另一條鏈不含15N。由于體細(xì)胞中有46條染色體，所以有絲分裂后期著絲點分裂后，染色體變?yōu)?2條，每條染色體的DNA中都有一條鏈含15N，即有絲分裂后期含有15N 的染色體有92條。有絲分裂后再進(jìn)行減數(shù)分裂，在減數(shù)第一次分裂前的間期，DNA再復(fù)制一次，復(fù)制后的每條染色體的兩條染色單體中只有一條染色單體中的DNA的一條鏈含有15N，減數(shù)第一次分裂后期，同源染色體分開，但還未分到兩個子細(xì)胞中，此時一個初級精母細(xì)胞中有46條染色體含有15N，含有15N的DNA也有46個。減數(shù)第二次分裂后期的細(xì)胞中無同源染色體存在。處于減數(shù)第二次分裂后期的次級精母細(xì)胞中的46條染色體中有23條含有15N，這些具有15N的染色體隨機(jī)進(jìn)入兩個子細(xì)胞中，因此，形成的8個精細(xì)胞中，至少有一半含有15N標(biāo)記，最多可以達(dá)到100%。 2．某高等動物的一個細(xì)胞中DNA分子的雙鏈均被32P標(biāo)記(不考慮細(xì)胞質(zhì)DNA)，將其放在含31P的細(xì)胞培養(yǎng)液中培養(yǎng)，正確的是(　　) A．若該細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，則完成一個細(xì)胞周期后產(chǎn)生的子細(xì)胞100%含有32P B．若該細(xì)胞進(jìn)行無絲分裂，則產(chǎn)生的子細(xì)胞均不含32P C．若該細(xì)胞是精原細(xì)胞，則其進(jìn)行減數(shù)分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞50%含有32P D．若該細(xì)胞為精細(xì)胞，則其增殖產(chǎn)生的子細(xì)胞含32P 解析：選A　依據(jù)DNA分子的半保留復(fù)制，細(xì)胞進(jìn)行一次有絲分裂后，子細(xì)胞內(nèi)所有染色體均含有32P；細(xì)胞進(jìn)行無絲分裂時DNA分子也進(jìn)行復(fù)制，子細(xì)胞內(nèi)也會含32P；精原細(xì)胞中DNA分子經(jīng)半保留復(fù)制后，產(chǎn)生的精細(xì)胞全部含有32P；高等動物的精細(xì)胞一般不分裂。 3．用32P標(biāo)記玉米體細(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)胞分裂中期、后期及所產(chǎn)生的子細(xì)胞中被32P標(biāo)記的染色體數(shù)分別為(　　) A．20、40、20　　　　　　　 B．20、20、20 C．20、20、0～20 D．20、40、0～20 解析：選C　用32P標(biāo)記玉米體細(xì)胞的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)，在第一次有絲分裂結(jié)束后，每條染色體都帶有標(biāo)記，且每條染色體中的DNA分子兩條鏈都是1條有標(biāo)記，1條沒有標(biāo)記。在第二次有絲分裂時，間期復(fù)制完成后，含有20條染色體，每條染色體均有標(biāo)記，但染色單體中只有一半含有32P標(biāo)記，后期著絲點分裂，染色單體分開，形成40條染色體，有20條含有32P標(biāo)記，20條不含32P標(biāo)記。由于染色單體分開移向兩極具有隨機(jī)性，因此子細(xì)胞中所含的20條染色體中，含32P標(biāo)記的染色體數(shù)目為0～20條。 [素養(yǎng)提升] 學(xué)會用模型分析法解答DNA復(fù)制與染色體標(biāo)記問題 解答DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂中染色體標(biāo)記問題的關(guān)鍵是構(gòu)建細(xì)胞分裂過程模型圖，并完成染色體與DNA的轉(zhuǎn)換。具體如下： 第一步 畫出含一條染色體的細(xì)胞圖，下方畫出該條染色體上的1個DNA分子，用豎實線表示含同位素標(biāo)記 第二步 畫出復(fù)制一次，分裂一次的子細(xì)胞染色體圖，下方畫出染色體上的DNA鏈，未被標(biāo)記的新鏈用豎虛線表示 第三步 再畫出第二次復(fù)制(分裂)后的細(xì)胞的染色體組成和DNA鏈的情況 第四步 若繼續(xù)推測后期情況，可想象著絲點分裂，染色單體(a與a′)分開的局面，并進(jìn)而推測子細(xì)胞染色體情況 (1)減數(shù)分裂中子染色體標(biāo)記情況分析 ①過程圖解：減數(shù)分裂一般選取一對同源染色體為研究對象，如下圖： ②規(guī)律總結(jié)：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。 (2)利用模型分析細(xì)胞分裂與DNA復(fù)制相結(jié)合的知識(假設(shè)細(xì)胞中含有1對同源染色體) 模型 解讀 最后形成的4個子細(xì)胞有三種情況：第一種情況是4個細(xì)胞都是； 第二種情況是2個細(xì)胞是，1個細(xì)胞是，1個細(xì)胞是；第三種情況是2個細(xì)胞是，另外2個細(xì)胞是 一、選擇題 1．如圖為DNA分子片段平面圖，有關(guān)敘述正確的是(　　) A．解旋酶作用于結(jié)構(gòu)1和2之間 B．結(jié)構(gòu)6可以代表核糖核苷酸 C．限制酶作用于結(jié)構(gòu)5 D．結(jié)構(gòu)4是鳥嘌呤脫氧核苷酸 解析：選D　解旋酶作用于氫鍵，即圖中的結(jié)構(gòu)5，A錯誤；結(jié)構(gòu)6代表脫氧核苷酸鏈，B錯誤；限制酶作用于磷酸二酯鍵，而不是氫鍵，C錯誤；結(jié)構(gòu)4為鳥嘌呤脫氧核苷酸，是DNA分子的基本組成單位之一，D正確。 2．下列與DNA相關(guān)實驗的敘述，錯誤的是(　　) A．用鹽酸處理口腔上皮細(xì)胞，可使其染色質(zhì)中DNA與蛋白質(zhì)分離 B．向含R型菌的培養(yǎng)基中加入S型菌的DNA，所得S型菌菌落數(shù)比R型菌的少 C．用32P標(biāo)記親代噬菌體，產(chǎn)生的子一代噬菌體中部分具有放射性 D．DNA親子鑒定利用了DNA分子結(jié)構(gòu)的特異性 解析：選D　用鹽酸處理口腔上皮細(xì)胞，可使其染色質(zhì)中DNA與蛋白質(zhì)分離，A正確；向含R型菌的培養(yǎng)基中加入S型菌的DNA，使R型菌轉(zhuǎn)化成S型菌，原理是基因重組，頻率較低，所以所得S型菌菌落數(shù)比R型菌的少，B正確；用32P標(biāo)記親代噬菌體，標(biāo)記的是親代噬菌體的DNA，產(chǎn)生的子一代噬菌體中部分具有放射性，C正確；DNA親子鑒定利用了DNA分子中堿基排列順序的特異性，分子結(jié)構(gòu)都是雙螺旋結(jié)構(gòu)，沒有特異性，D錯誤。 3．(2019哈爾濱模擬)下列關(guān)于核酸的敘述錯誤的是(　　) A．RNA與DNA的分子結(jié)構(gòu)相似，由四種核苷酸組成，可以儲存遺傳信息 B．真核細(xì)胞DNA有許多重復(fù)的堿基順序，這是原核細(xì)胞沒有的 C．核酸變性后氫鍵斷裂，磷酸二酯鍵斷裂，相對分子質(zhì)量變小 D．不同長度的DNA分子變性后，在合適溫度下復(fù)性所使用的時間基本相同 解析：選C　核酸有DNA和RNA兩類，它們分子結(jié)構(gòu)相似，由四種核苷酸組成，可以儲存遺傳信息，A正確；真核細(xì)胞DNA有許多重復(fù)的堿基順序，這是原核細(xì)胞沒有的，B正確；核酸變性后氫鍵斷裂，但磷酸二酯鍵較穩(wěn)定不會斷裂，相對分子質(zhì)量不變，C錯誤；不同長度的DNA分子變性后，在合適溫度下復(fù)性所使用的時間基本相同，D正確。 4．(2019武漢模擬)下列關(guān)于基因、DNA、遺傳信息和染色體的描述，正確的是(　　) A．遺傳信息是指DNA中堿基的排列順序 B．堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子的多樣性和特異性 C．不管是原核生物還是真核生物，體內(nèi)所有基因的堿基總數(shù)均小于DNA分子的堿基總數(shù) D．染色體是DNA的主要載體，每一條染色體上都只有一個DNA分子 解析：選C　基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，遺傳信息是指基因中堿基的排列順序，A錯誤；堿基排列順序的千變?nèi)f化構(gòu)成了DNA分子的多樣性，B錯誤；基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，因此不管是原核生物還是真核生物，體內(nèi)所有基因的堿基總數(shù)均小于DNA分子的堿基總數(shù)，C正確；染色體是DNA的主要載體，一條染色體上有1個或2個DNA分子，D錯誤。 5．下列關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)和復(fù)制的敘述，錯誤的是(　　) A．DNA分子中磷酸與脫氧核糖交替連接，構(gòu)成DNA的基本骨架 B．科學(xué)家利用“假說－演繹法”證實DNA是以半保留的方式復(fù)制的 C．DNA復(fù)制時，DNA聚合酶可催化兩個游離的脫氧核苷酸連接起來 D．DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建立為DNA復(fù)制機(jī)制的闡明奠定了基礎(chǔ) 解析：選B　在DNA分子的結(jié)構(gòu)中，脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成基本骨架，A正確；科學(xué)家用放射性同位素的方法證明DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，B錯誤；DNA復(fù)制時，子鏈的延伸是在DNA聚合酶催化下，將游離的脫氧核苷酸連接起來，C正確；DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)為DNA的復(fù)制奠定了基礎(chǔ)，D正確。 6．(2019日照模擬)如圖為真核細(xì)胞內(nèi)某基因(15N標(biāo)記)的結(jié)構(gòu)示意圖，該基因全部堿基中A占20%。下列說法正確的是(　　) A．DNA解旋酶只作用于①部位 B．該基因一定存在于細(xì)胞核內(nèi)的染色體DNA上 C．該基因的一條核苷酸鏈中(C＋G)/(A＋T)＝3∶2 D．將該基因置于14N培養(yǎng)液中復(fù)制3次后，含15N的DNA分子占1/8 解析：選C　圖中①部位是磷酸二酯鍵，是限制酶的作用部位，A錯誤；該基因不一定存在于細(xì)胞核內(nèi)的染色體DNA上，也可能在線粒體或葉綠體DNA 上，B錯誤；已知該基因全部堿基中A 占20%，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則，A＝T＝20%，則C＝G＝30%，所以該基因的每一條核苷酸鏈中及整個雙鏈中(C＋G)/(A＋T)的比例均為3∶2，C正確；DNA分子復(fù)制是半保留復(fù)制，將細(xì)胞置于14N培養(yǎng)液中復(fù)制3次后，全部DNA分子含14N，含15N的DNA分子占1/4，D錯誤。 7．用32P標(biāo)記玉米體細(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)，讓其分裂n次，若一個細(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40條和2條，則該細(xì)胞至少是處于第幾次分裂的分裂期(　　) A．第一次　　　　　　　　 B．第二次 C．第三次 D．第四次 解析：選C　由染色體總條數(shù)為40條可知是分裂后期，若是第一次有絲分裂后期，被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)應(yīng)為40條；若是第二次有絲分裂后期，被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)應(yīng)為20條；若是第三次有絲分裂后期，被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)應(yīng)在0～20之間。 8．一個雙鏈均被32P標(biāo)記的DNA由5 000個堿基對組成，其中腺嘌呤占20%，將其置于只含31P的環(huán)境中復(fù)制3次。下列敘述錯誤的是(　　) A．該DNA分子中含有氫鍵的數(shù)目為1.3104個 B．復(fù)制過程需要2.4104個游離的胞嘧啶脫氧核苷酸 C．子代DNA分子中含32P的單鏈與含31P的單鏈之比為1∶7 D．子代DNA分子中含32P與只含31P的分子數(shù)之比為1∶3 解析：選B　該DNA分子中A－T堿基對的數(shù)目為5 000220%＝2 000個，G－C堿基對的數(shù)目為5 000－2 000＝3 000個，則該DNA分子中含有的氫鍵數(shù)目為2 0002＋3 0003＝1.3104(個)；該復(fù)制過程需要的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為(23－1)3 000＝2.1104(個)；子代中含32 P的單鏈與含31P的單鏈之比為2∶(232－2)＝1∶7；子代中含32P與只含31P的DNA分子數(shù)之比為2∶(23－2)＝1∶3。 9．在一個雙鏈DNA分子中，堿基總數(shù)為m，腺嘌呤堿基數(shù)為n，G與C之間形成3個氫鍵，A與T之間形成2個氫鍵。則下列有關(guān)敘述正確的是(　　) ①脫氧核苷酸數(shù)＝磷酸數(shù)＝堿基總數(shù)＝m?、趬A基之間的氫鍵數(shù)為(3m－2n)/2?、垡粭l鏈中A＋T的數(shù)量為n ④G的數(shù)量為m－n A．①②③④ B．②③④ C．③④ D．①②③ 解析：選D　每個脫氧核苷酸中含一分子磷酸、一分子脫氧核糖和一分子含氮堿基，①正確；因G與C之間形成3個氫鍵，A與T之間形成2個氫鍵，故氫鍵數(shù)為2n＋3[(m－2n)/2]＝(3m－2n)/2，②正確；因兩條鏈中A＋T的總量為2n，故一條鏈中A＋T的數(shù)量應(yīng)為n，③正確；④中計算G的數(shù)量有誤，應(yīng)為(m－2n)/2＝(m/2)－n，④錯誤。 10．如圖為用15N標(biāo)記的DNA分子片段，下列說法正確的是(　　) A．把此DNA分子放在含14N的培養(yǎng)基中復(fù)制3代，子代中含14N標(biāo)記的DNA分子占總數(shù)的3/4 B．①處的堿基對改變一定會引起生物表現(xiàn)型的變化 C．限制酶作用于③部位，解旋酶作用于②部位 D．該DNA分子的特異性表現(xiàn)在堿基種類上 解析：選C　把15N標(biāo)記的DNA分子放在含14N的培養(yǎng)基中復(fù)制3代，所有的DNA分子中都含14N，A錯誤；①處的堿基對改變，增殖的過程中不一定會引起生物表現(xiàn)型發(fā)生變化，原因是該DNA片段不一定是基因片段，即使是基因片段，由于密碼子具有簡并性，轉(zhuǎn)錄成的mRNA翻譯成的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)也不一定改變，B錯誤；限制酶切斷DNA分子上的磷酸二酯鍵，解旋酶作用于雙鏈堿基間的氫鍵，C正確；DNA分子中的堿基種類只有4種，而DNA分子中堿基對的特定排列順序構(gòu)成了DNA分子的特異性，D錯誤。 11．如圖是在電子顯微鏡下拍攝的某生物細(xì)胞DNA復(fù)制過程中的物像。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．此圖反映出的DNA復(fù)制模式，可作為DNA雙向復(fù)制的證據(jù) B．此過程必須遵循堿基互補(bǔ)配對原則，任一條鏈中A＝T，G＝C C．若將該DNA進(jìn)行徹底水解，產(chǎn)物是脫氧核苷酸和四種堿基 D．若該DNA分子的一條鏈中(A＋T)/(G＋C)＝a，則互補(bǔ)鏈中該比值為1/a 解析：選A　在DNA的一條鏈中，A與T、C與G不一定相等；DNA徹底水解時脫氧核苷酸會被進(jìn)一步水解為脫氧核糖、磷酸和含氮堿基；DNA分子的兩條鏈中互補(bǔ)堿基之和相等，因此DNA分子的一條鏈中(A＋T)/(G＋C)＝a，其互補(bǔ)鏈中該比值不變。 12．(2019中原模擬)DNA熔解溫度(Tm)是使DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)解開一半時所需要的溫度，不同種類DNA的Tm值不同，圖1表示DNA分子中G＋C含量(G＋C數(shù)占全部堿基的比例)與Tm的關(guān)系；圖2表示某生物b基因正常轉(zhuǎn)錄過程中的局部圖解。下列有關(guān)敘述錯誤的是(　　) A．據(jù)圖1，DNA分子的Tm值與G＋C含量呈正相關(guān) B．兩個DNA分子Tm值相同，但G＋C數(shù)量不一定相同 C．轉(zhuǎn)錄時的模板是基因的一條鏈，原料是四種游離的核糖核苷酸 D．據(jù)圖2，若b1鏈的(A＋T＋C)與b2鏈的(U＋A＋G)的比值大于1，則b2為DNA鏈 解析：選D　由圖1可知，DNA分子的Tm值與C＋G含量呈正相關(guān)，A正確；兩個DNA分子若Tm值相同，則它們所含(G＋C)比例相同，但(C＋G)的數(shù)量不一定相同，B正確；轉(zhuǎn)錄的模板是基因的一條鏈，原料是四種游離的核糖核苷酸，C 正確；圖2中b1鏈的(A＋T＋C)/b2鏈的(U＋A＋G)>1，則b2不含T，為RNA鏈，D錯誤。 二、非選擇題 13．如圖是某DNA分子的局部結(jié)構(gòu)示意圖，請據(jù)圖回答下列問題： (1)寫出圖中某些序號代表的結(jié)構(gòu)的名稱： ①_____________；⑥______________；⑦_(dá)____________________________________； ⑧________________。 (2)圖中DNA片段中堿基對有________對，該DNA分子應(yīng)有________個游離磷酸基團(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)若某DNA分子中的一條單鏈中(A＋C)/(T＋G)＝m，則其互補(bǔ)鏈中(A＋C)/(T＋G)＝________，整個DNA分子中(A＋C)/(T＋G)＝________。 解析：(1)分析題圖可知，①是胞嘧啶，②是腺嘌呤，③是鳥嘌呤，④是胸腺嘧啶，⑤是磷酸基團(tuán)，⑥是脫氧核糖，⑦是胸腺嘧啶脫氧核苷酸，⑧是一條脫氧核苷酸鏈的片段。(2)圖中有4對堿基，2個游離的磷酸基團(tuán)。(3)DNA是由兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈通過堿基互補(bǔ)配對形成的。(4)在DNA雙鏈中，A＝T、G＝C，所以互補(bǔ)鏈中(A＋C)/(T＋G)＝1/m，整個DNA分子中A＋C＝T＋G。 答案：(1)胞嘧啶　脫氧核糖　胸腺嘧啶脫氧核苷酸　一條脫氧核苷酸鏈的片段　(2)4　2　(3)反向平行　堿基互補(bǔ)配對　(4)1/m　1 14．(2019武昌模擬)如圖是DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建構(gòu)過程圖解(1～5)，請據(jù)圖探討相關(guān)問題： (1)物質(zhì)1是構(gòu)成DNA的基本單位，與RNA的基本單位相比，兩者成分方面的差別是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)催化形成圖2中的磷酸二酯鍵的酶是____________。 (3)圖3和圖4中的氫鍵用于連接兩條脫氧核苷酸鏈，如果DNA耐高溫的能力越強(qiáng)，則____________(填“G—C”或“A—T”)堿基對的比例越高。 (4)RNA病毒相比DNA病毒更容易發(fā)生變異，請結(jié)合圖5和有關(guān)RNA的結(jié)構(gòu)說明其原因：________________________________________________________。 解析：(1)DNA的基本單位與RNA的基本單位相比，主要區(qū)別是DNA的基本單位中的五碳糖是脫氧核糖，特有的堿基是T，而RNA的基本單位中的五碳糖是核糖，特有的堿基是U。(2)圖2是由DNA分子的基本單位脫氧核苷酸經(jīng)脫水縮合形成的脫氧核苷酸鏈，形成脫氧核苷酸鏈過程中有磷酸二酯鍵生成，其需要DNA聚合酶催化。(3)DNA分子中氫鍵越多，DNA分子越穩(wěn)定，C—G之間有3個氫鍵，A—T之間有2個氫鍵。(4)RNA分子是單鏈結(jié)構(gòu)，DNA分子是雙螺旋結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較強(qiáng)，而單鏈RNA更容易發(fā)生變異。 答案：(1)物質(zhì)1中的五碳糖是脫氧核糖，特有的堿基是T，而RNA的基本單位中的五碳糖是核糖，特有的堿基是U　(2)DNA聚合酶　(3)G—C　(4)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)較RNA單鏈結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定 15．1958年，Meselson和Stahl通過一系列實驗首次證明了DNA的半保留復(fù)制，此后科學(xué)家便開始了有關(guān)DNA復(fù)制起點數(shù)目、方向等方面的研究。試回答下列問題： (1)DNA分子呈________結(jié)構(gòu)，DNA復(fù)制開始時首先必須解旋，從而在復(fù)制起點位置形成復(fù)制叉(如圖1所示)。因此，研究中可以根據(jù)復(fù)制叉的數(shù)量推測________________。 (2)1963年Cairns將不含放射性的大腸桿菌(其擬核DNA呈環(huán)狀)放在含有3H胸腺嘧啶的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，進(jìn)一步證明了DNA的半保留復(fù)制。根據(jù)圖2的大腸桿菌親代環(huán)狀DNA示意圖，用簡圖表示復(fù)制一次和復(fù)制兩次后形成的DNA分子。(注：以“……”表示含放射性的脫氧核苷酸鏈)。 (3)有人探究DNA的復(fù)制從一點開始以后是單向進(jìn)行的還是雙向進(jìn)行的，將不含放射性的大腸桿菌DNA放在含有3H－胸腺嘧啶的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，給予適當(dāng)?shù)臈l件，讓其進(jìn)行復(fù)制，得到圖3所示結(jié)果，這一結(jié)果說明________________________。 (4)為了研究大腸桿菌DNA復(fù)制是單起點復(fù)制還是多起點復(fù)制，用第(2)小題的方法，觀察到大腸桿菌DNA復(fù)制的過程如圖4所示，這一結(jié)果說明大腸桿菌細(xì)胞中DNA復(fù)制是________起點復(fù)制的。 解析：(1)因DNA復(fù)制開始時首先必須解旋，從而在復(fù)制起點位置形成復(fù)制叉，所以可以根據(jù)復(fù)制叉的數(shù)量推測復(fù)制起點的數(shù)量。(2)因為DNA為半保留復(fù)制，故復(fù)制一次所得的2個DNA分子中，1條鏈帶放射性標(biāo)記，另一條鏈不帶。復(fù)制兩次后所得的4個DNA分子中，有2個DNA分子都是其中一條鏈帶放射性標(biāo)記，另外2個DNA分子則是兩條鏈都帶放射性標(biāo)記。(3)由圖示可知：該DNA分子有一個復(fù)制起點，復(fù)制為雙向進(jìn)行。(4)由圖4可知：該DNA分子有一個復(fù)制起點，即單起點復(fù)制。 答案：(1)(規(guī)則的)雙螺旋　復(fù)制起點的數(shù)量 (2)如圖所示　(3)DNA復(fù)制是雙向的　(4)單