粵渝冀遼蘇皖閩鄂湘津京魯瓊專用2018-2019學(xué)年高中生物第3章基因的本質(zhì)微專題五基因本質(zhì)的相關(guān)題型突破學(xué)案新人教版必修2 .doc

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微專題五　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　有人試圖通過實(shí)驗(yàn)來了解H5N1禽流感病毒侵入家禽的一些過程。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如圖： 一段時(shí)間后，檢測子代H5N1病毒的放射性及S、P元素，下表對結(jié)果的預(yù)測中，最可能發(fā)生的是(　　) 選項(xiàng) 放射性 S元素 P元素 A 全部無 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)行長時(shí)間的保溫培養(yǎng) C．用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)間不能過長，若保溫時(shí)間太長則可能使一些含32P的子代噬菌體釋放出來，離心后存在于上清液中，導(dǎo)致上清液中檢測到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)可說明DNA是遺傳物質(zhì)，因?yàn)槿鄙俚鞍踪|(zhì)進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞的對照實(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%，G1＋C1＝34%，又因?yàn)門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)配對關(guān)系可知，T2＝A1＝34%，C2＝G1＝16%。 方法總結(jié) 1．堿基互補(bǔ)配對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 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”還是“個(gè)”，這方面往往帶來數(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)最好畫一下簡圖，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)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) D．在n次復(fù)制過程中，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)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)＝m2n－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，消耗周圍環(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)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44%，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則可知，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 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沒有，B錯(cuò)誤；減數(shù)第二次分裂一個(gè)次級精母細(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13 000 B．復(fù)制過程需要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，A占20%，因此A＝T＝10 00020%＝2 000，C＝G＝3 000，則該DNA分子中含有氫鍵的數(shù)目＝2 0002＋3 0003＝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)制過程需要的游離的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目＝73 000＝21 000，B正確；子代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)。回答下列問題： (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。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　(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，故噬菌體雙鏈DNA的復(fù)制過程中，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過程中，原料無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)過程是：在氮源為14N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為14N－DNA(對照)，在氮源為15N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，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。請依據(jù)上述材料回答下列問題： (1)如果與對照相比，子代Ⅰ離心后能分出輕和重兩條密度帶，則說明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)他們觀測的實(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螐?fù)制的產(chǎn)物，若是半保留復(fù)制會有中和輕密度帶；若是全保留復(fù)制會有重和輕密度帶。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，可推測該復(fù)制方式為半保留復(fù)制。 [對點(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噬菌體與無標(biāo)記的細(xì)菌培養(yǎng)液混合，保溫一段時(shí)間后經(jīng)過攪拌、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)間過長，會導(dǎo)致上清液中放射性降低 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)間過長，則可能使一些含32P的子代噬菌體釋放出來，離心后存在于上清液中，會導(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用15N標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的細(xì)菌，經(jīng)過一段時(shí)間后離心，檢測到以上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DNA，在該實(shí)驗(yàn)中，噬菌體的蛋白質(zhì)外殼不會進(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乙基鳥嘌呤不與胞嘧啶(C)配對而與胸腺嘧啶(T)配對。某DNA分子中腺嘌呤(A)占堿基總數(shù)的30%，其中的鳥嘌呤(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)占堿基總數(shù)的45%，另一個(gè)DNA分子中鳥嘌呤(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，胞嘧啶與鳥嘌呤共占堿基總量的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%，故A2＝54%－28%＝26%。 5．已知1個(gè)DNA分子中有4 000個(gè)堿基對，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，所以含有8 000個(gè)脫氧核苷酸。因?yàn)榘奏ず网B嘌呤的數(shù)目是2 200對，所以腺嘌呤和胸腺嘧啶的數(shù)目是1 800對，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DNA分子的堿基進(jìn)行數(shù)量分析，可以通過檢測其中某種堿基的數(shù)目及其比例來推斷其他堿基數(shù)目及其比例。假如檢測某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(　　) A．該過程至少需要300 000個(gè)鳥嘌呤脫氧核苷酸 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，至少需要的鳥嘌呤(G)脫氧核苷酸是993 000＝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31P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，其中腺嘌呤(A)有40個(gè)。在不含15N的培養(yǎng)液中經(jīng)過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個(gè)可知A＝T＝40(個(gè))，G＝C＝60(個(gè))，16個(gè)DNA分子共需要6016個(gè)堿基C，除去開始時(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分子中含有1 000個(gè)堿基對(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分子相對分子量平均比原來減少1 500 D．共消耗鳥嘌呤脫氧核苷酸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分子的相對分子量平均比原來減少了＝1 500；在1 000個(gè)堿基對的DNA分子中，有胸腺嘧啶400個(gè)，則含有鳥嘌呤個(gè)數(shù)為＝600，復(fù)制兩次所消耗鳥嘌呤脫氧核苷酸數(shù)目為600(22－1)＝1 800。 [綜合強(qiáng)化] 13．請回答下列有關(guān)雙鏈DNA分子中含氮堿基的問題： (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%，對任意一條鏈而言，某種堿基所占比例的最大值即該對堿基所占的比例，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5P30%＝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)提供如下實(shí)驗(yàn)材料，請你完成實(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，檢測細(xì)胞中出現(xiàn)放射性的部位。 (3)預(yù)期結(jié)果：___________________________________________________。 (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，取基本培養(yǎng)基兩個(gè)，編號為甲、乙，兩組之間進(jìn)行對照。 第二步：設(shè)置對比實(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。分別取出培養(yǎng)基甲、乙中的細(xì)胞，用放射性探測顯微儀探測觀察細(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，這說明新DNA分子是______________________。分析還得知，新合成的DNA分子帶有15N標(biāo)記的DNA的鏈占50%，這個(gè)事實(shí)說明________________________。 (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