?第18講　DNA分子的結(jié)構(gòu)、復制及基因的本質(zhì)


考點1　DNA分子的結(jié)構(gòu)

1．DNA分子的結(jié)構(gòu)層次

[助學巧記]　利用數(shù)字“五、四、三、二、一”巧記DNA分子的結(jié)構(gòu)

2．DNA分子的結(jié)構(gòu)特點


(必修2 P58 “科學·技術(shù)·社會”、P60“思維拓展”改編)DNA指紋圖譜法的基本操作：從生物樣品中提出DNA(DNA一般都有部分的降解)，可運用________擴增出DNA片段或完整的基因組DNA，然后將擴增出的DNA用合適的________切割成DNA片段，利用電泳技術(shù)將這些片段按大小分開后，轉(zhuǎn)移至尼龍濾膜上，然后將已標記的DNA探針與膜上具有________序列的DNA片段雜交，用放射自顯影便可獲得DNA指紋圖譜。
答案：PCR技術(shù)　限制酶　互補堿基

【真題例證·體驗】
(2017·高考海南卷)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)半保留復制得到的DNA分子，后一比值等于1
解析：選D。由于雙鏈DNA分子中堿基A的數(shù)目等于T的數(shù)目，G的數(shù)目等于C的數(shù)目，故(A＋C)/(G＋T)為恒值1，A錯誤；堿基對A和T含2個氫鍵，C和G含3個氫鍵，(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)半保留復制得到的DNA分子，是雙鏈DNA，故(A＋C)/(G＋T)＝1，D正確。
【考法縱覽·診斷】
(1)細胞中DNA分子的堿基對數(shù)等于所有基因的堿基對數(shù)之和　　　　　　　　
[2017·海南卷，23C](×)
(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)DNA有氫鍵，RNA沒有氫鍵
[2013·全國卷Ⅱ，T1A](×)
【長句應(yīng)答·特訓】
根據(jù)DNA分子的結(jié)構(gòu)圖，回答下列問題：

(1)基本單位：________________。
①由磷酸、脫氧核糖、含氮堿基組成，三者之間的數(shù)量關(guān)系為________。
②每個DNA片段中，含________個游離的磷酸基團。
(2)水解產(chǎn)物：DNA的初步水解產(chǎn)物是________，徹底水解產(chǎn)物是___________。
(3)DNA分子中存在的化學鍵：
①氫鍵：堿基對之間的化學鍵，可用________斷裂，也可加熱斷裂。
②磷酸二酯鍵：磷酸和脫氧核糖之間的化學鍵，用________________處理可切割，用________________處理可連接。
(4)堿基對數(shù)與氫鍵數(shù)的關(guān)系：
①若堿基對數(shù)為n，則氫鍵數(shù)為________。
②若n個堿基對中，A有m個，則氫鍵數(shù)為________。
(5)DNA分子的多樣性與其空間結(jié)構(gòu)________(填“有關(guān)”或“無關(guān)”)，其多樣性的原因是____________________________________________________________。
(6)DNA分子的結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性的原因是____________________________________。
答案：(1)脫氧核苷酸?、?∶1∶1　②2
(2)脫氧核苷酸　磷酸、脫氧核糖和含氮堿基
(3)①解旋酶　②限制性核酸內(nèi)切酶　DNA連接酶
(4)①2n～3n?、?n－m
(5)無關(guān)　不同DNA分子中堿基的排列順序是千變?nèi)f化的
(6)外側(cè)的脫氧核糖和磷酸交替排列的方式穩(wěn)定不變，內(nèi)側(cè)堿基配對方式穩(wěn)定不變

1．DNA分子結(jié)構(gòu)的三個熱考點
(1)DNA在DNA酶作用下能夠水解生成4種脫氧核苷酸；脫氧核苷酸徹底水解的產(chǎn)物是磷酸、脫氧核糖和4種含氮堿基。
(2)相鄰的堿基在DNA分子的一條單鏈中通過—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—相連接，在DNA的雙鏈之間通過氫鍵相連接。
(3)不是所有的脫氧核糖都連接著兩個磷酸基團，兩條鏈各有一個3′端的脫氧核糖連接著一個磷酸基團；DNA分子鏈的方向是從磷酸基到脫氧核糖，兩條鏈反向平行。
2．“歸納法”求解DNA分子中的堿基數(shù)量
(1)在DNA雙鏈中嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù)相同，即A＋G＝T＋C。
(2)“互補堿基之和”的比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都相同，即若在一條鏈中＝m，在互補鏈及整個DNA分子中＝m(注：不同DNA分子中m值可不同，顯示特異性)。
(3)非互補堿基之和的比例在兩條互補鏈中互為倒數(shù)，在整個DNA分子中為1，即若在DNA一條鏈中＝a，則在其互補鏈中＝，而在整個DNA分子中＝1(注：不同雙鏈DNA分子中非互補堿基之和的比均為1，無特異性)。


DNA分子的結(jié)構(gòu)及特點
生命觀念
1．(2020·河北定州中學開學考試)下圖表示一個DNA分子的片段，下列有關(guān)敘述正確的是(　　)

A．④代表的物質(zhì)中儲存著遺傳信息
B．不同生物的DNA分子中④的種類無特異性
C．轉(zhuǎn)錄時該片段的兩條鏈都可作為模板鏈
D．DNA分子中A與T堿基對的含量越高，其結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定
答案：B
2．(2020·陜西西安高三月考)20世紀50年代初，查哥夫?qū)Χ喾N生物的DNA做了堿基定量分析，發(fā)現(xiàn)(A＋T)/(C＋G)的值如下表。結(jié)合所學知識，你認為能得出的結(jié)論是(　　)
DNA來源
大腸桿菌
小麥
鼠
豬肝
豬胸腺
豬脾
(A＋T)/(C＋G)
1.01
1.21
1.21
1.43
1.43
1.43
A．豬的DNA結(jié)構(gòu)比大腸桿菌的DNA結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定一些
B．小麥和鼠的DNA所攜帶的遺傳信息相同
C．小麥的DNA中(A＋T)的數(shù)量是鼠的DNA中(C＋G)數(shù)量的1.21倍
D．同一生物不同組織的DNA堿基組成相同
答案：D

DNA分子結(jié)構(gòu)的相關(guān)計算
科學思維
3．(2020·山東淄博高三月考)下列關(guān)于雙鏈DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述，正確的是(　　)
A．某DNA分子含有500個堿基，可能的排列方式有4500種
B．若質(zhì)粒含有2 000個堿基，則該分子同時含有2個游離的磷酸基團
C．某DNA分子內(nèi)胞嘧啶占25%，則每條單鏈上的胞嘧啶占25%～50%
D．某DNA分子上有胸腺嘧啶312個，占總堿基的26%，則該DNA分子上有鳥嘌呤288個
解析：選D。某DNA分子含有500個堿基，則可能的排列方式有4250種，A錯誤；質(zhì)粒是環(huán)狀DNA分子，其中不含游離的磷酸基團，B錯誤；某DNA分子內(nèi)胞嘧啶占25%，則每條單鏈上的胞嘧啶占0%～50%，C錯誤；某DNA分子上有胸腺嘧啶312個，占總堿基的26%，則該DNA分子上堿基總數(shù)為312÷26%＝1 200個，根據(jù)堿基互補配對原則，該DNA分子中有鳥嘌呤1 200×(50%－26%)＝288個，D正確。
4．(2020·黑龍江牡丹江高三開學摸底)從某生物組織中提取DNA進行分析，其中鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基的46%，又知該DNA分子的一條鏈(H鏈)所含的堿基中28%是腺嘌呤，24%是胞嘧啶，則與H鏈相對應(yīng)的另一條鏈中，腺嘌呤、胞嘧啶分別占該鏈全部堿基數(shù)的(　　)
A．26%、22%　　　　　　　
B．24%、28%
C．14%、11%
D．11%、14%
解析：選A。已知DNA分子中，鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基總數(shù)的46%，即C＋G＝46%，則C＝G＝23%、A＝T＝50%－23%＝27%。又已知該DNA的一條鏈所含的堿基中28%是腺嘌呤，24%是胞嘧啶，即A1＝28%、C1＝24%，根據(jù)堿基互補配對原則，A＝(A1＋A2)÷2，C＝(C1＋C2)÷2，則A2＝26%，C2＝22%。

解答有關(guān)堿基計算題的“三步曲”

考點2　DNA分子的復制

1．DNA復制的假說與證據(jù)

2．DNA分子的復制


【真題例證·體驗】
(高考全國卷Ⅱ)某種物質(zhì)可插入DNA分子兩條鏈的堿基對之間，使DNA雙鏈不能解開。若在細胞正常生長的培養(yǎng)液中加入適量的該物質(zhì)，下列相關(guān)敘述錯誤的是(　　)
A．隨后細胞中的DNA復制發(fā)生障礙
B．隨后細胞中的RNA轉(zhuǎn)錄發(fā)生障礙
C．該物質(zhì)可將細胞周期阻斷在分裂中期
D．可推測該物質(zhì)對癌細胞的增殖有抑制作用
解析：選C。DNA分子的復制和轉(zhuǎn)錄都需要在DNA雙鏈解開后才能進行，A、B項正確；DNA分子的復制發(fā)生在細胞周期中的分裂間期，若DNA雙鏈不能解開，細胞周期將被阻斷在分裂間期而不是中期，C項錯誤；癌細胞具有無限增殖的能力，該物質(zhì)能阻斷DNA分子的復制，故能抑制癌細胞的增殖，D項正確。
【考法縱覽·診斷】
(1)用3H標記胸腺嘧啶后合成脫氧核苷酸，注入真核細胞，可用于研究DNA復制的場所
[2019·天津卷，T1A](√)
(2)有絲分裂前的間期和減數(shù)分裂前的間期，都進行1次染色質(zhì)DNA的復制
[2016·浙江卷，T3A](√)
【長句應(yīng)答·特訓】
下圖是DNA復制的有關(guān)圖示，A→B→C表示大腸桿菌的DNA復制。D→E→F→G表示哺乳動物的DNA分子復制。圖中黑點表示復制起始點，“→”表示復制過程。請回答下列問題：

(1)若A中含48 502個堿基對，而子鏈延伸速度是105個堿基對/min，如果是單起點單向復制，則此DNA分子復制完成需約30 s，而實際上只需約16 s。根據(jù)A→C圖分析，是因為________________________________________________________________________。
(2)哺乳動物的DNA分子展開可達2 m之長，若按A→C的方式復制，至少需要8 h，而實際上只需要2 h左右。據(jù)D→G圖分析，是因為____________________。
(3)A→G均有以下特點：延伸的子鏈緊跟著解旋酶，這說明____________________的。
(4)C與A相同，G與D相同，C、G能被如此準確地復制出來，是因為_____________。
答案：(1)復制是雙向進行的
(2)從多個起始點同時進行復制
(3)DNA分子復制是邊解旋邊復制
(4)DNA分子獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復制提供精確的模板；堿基互補配對原則保證了DNA分子復制能準確無誤地完成

1．DNA復制的類型
在真核生物中，DNA復制一般是多起點復制。在原核生物中，DNA復制一般是一個起點。無論是真核生物還是原核生物，DNA復制大多數(shù)都是雙向進行的。下圖所示為真核生物DNA的多起點、雙向復制：

圖中顯示多起點復制，但多起點并非同時進行，其意義在于提高復制速率。
2．DNA分子復制中的相關(guān)計算
DNA分子的復制為半保留復制，一個DNA分子復制n次，則有：

(1)DNA分子數(shù)
①子代DNA分子數(shù)＝2n個；
②含有親代DNA鏈的子代DNA分子數(shù)＝2個；
③不含親代DNA鏈的子代DNA分子數(shù)＝(2n－2)個。
(2)脫氧核苷酸鏈數(shù)
①子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)＝2n＋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，經(jīng)過n次復制需要消耗該脫氧核苷酸數(shù)＝m·(2n－1)個；
②第n次復制需要該脫氧核苷酸數(shù)＝m·(2n－2n－1)＝m·2n－1個。


DNA分子復制的過程及特點
生命觀念、科學探究
1．(2020·青島模擬)下圖所示為某DNA復制過程的部分圖解，其中rep蛋白具有解旋的功能。下列相關(guān)敘述錯誤的是(　　)

A．rep蛋白可破壞A與C、T與G之間形成的氫鍵
B．DNA結(jié)合蛋白可能具有防止DNA單鏈重新形成雙鏈的作用
C．DNA復制具有邊解旋邊復制和半保留復制的特點
D．隨從鏈之間的缺口需要DNA連接酶將其補齊
解析：選A。rep蛋白具有解旋功能，破壞的是A與T、G與C之間的氫鍵；從題圖中可看出有了DNA結(jié)合蛋白后，堿基對之間不能再形成氫鍵，可以防止DNA單鏈重新形成雙鏈；DNA連接酶可以將隨從鏈之間的缺口通過磷酸二酯鍵連接，從而形成完整的單鏈。
2．(2020·長沙高三模擬)右圖為DNA復制可能的兩種方式，甲組實驗用15N(無半衰期)標記細菌的DNA后，將細菌放在只含14N的培養(yǎng)基中繁殖一代，提取子代細菌的DNA進行離心分析；乙組實驗用甲組培養(yǎng)的子代細菌放在只含14N的培養(yǎng)基中繁殖一代，提取子代細菌的DNA進行離心分析。下列有關(guān)甲、乙兩組實驗結(jié)果與結(jié)論的分析，正確的是(　　)

A．只分析甲組離心管中條帶的數(shù)量與位置可確定復制方式
B．只分析甲組離心管中放射性分布的位置可確定復制方式
C．只分析乙組離心管中條帶的數(shù)量可確定復制方式
D．只分析乙組離心管中放射性分布的位置可確定復制方式
解析：選A。甲組實驗中親代DNA都用15N標記，在離心管中處于重帶，在含14N的培養(yǎng)液中繁殖一代，若DNA的復制方式為半保留復制，合成的DNA的兩條鏈的標記情況為15N14N，在離心管中全處于中帶，若是全保留復制，合成的DNA的兩條鏈的標記情況為15N15N、14N14N，且數(shù)量相同，在離心管中的位置分別為重帶、輕帶，寬度相同，A正確；乙組實驗無論是半保留還是全保留復制，離心管中的條帶都是兩條，C錯誤；15N無放射性，無法通過觀察放射性來判斷復制方式，B、D錯誤。

DNA分子復制的相關(guān)計算
科學思維
3．(不定項)用15N標記含有100個堿基對的DNA分子，其中有胞嘧啶60個。該DNA分子在14N培養(yǎng)基中連續(xù)復制4次，其結(jié)果可能是(　　)
A．含有14N的DNA占100%
B．復制過程中需游離的腺嘌呤脫氧核苷酸640個
C．含15N的鏈占1/8
D．子代DNA中嘌呤與嘧啶之比是1∶1
解析：選AD。在14N培養(yǎng)基中連續(xù)復制4次，得到24＝16個DNA分子，32條鏈，其中含14N的DNA分子占100%，含15N的鏈有2條，占1/16，A項正確，C項錯誤；根據(jù)已知條件，每個DNA分子中腺嘌呤脫氧核苷酸有(100×2－60×2)/2＝40個，復制過程中消耗的腺嘌呤脫氧核苷酸為40×(24－1)＝600個，B項錯誤；每個DNA分子中嘌呤數(shù)和嘧啶數(shù)相等，兩者之比是1∶1，D項正確。
4．(不定項)將一個不含放射性同位素32P標記的大腸桿菌(擬核DNA呈環(huán)狀，共含有m個堿基，其中有a個胸腺嘧啶)放在含有32P標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時間，檢測到如圖Ⅰ、Ⅱ兩種類型的DNA(虛線表示含有放射性的脫氧核苷酸鏈)。下列有關(guān)該實驗的結(jié)果預測與分析，不正確的是(　　)

A．DNA第二次復制產(chǎn)生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ兩種類型，比例為1∶3
B．DNA復制后分配到兩個子細胞時，其上的基因遵循基因分離定律
C．復制n次需要胞嘧啶的數(shù)目是(2n－1)(m－a)/2個
D．復制n次形成的放射性脫氧核苷酸單鏈為2n＋1－2條
答案：ABC

DNA復制與細胞分裂的關(guān)系
科學思維
5．(2019·浙江4月選考)在含有BrdU的培養(yǎng)液中進行DNA復制時，BrdU會取代胸苷摻入新合成的鏈中，形成BrdU標記鏈。當用某種熒光染料對復制后的染色體進行染色，發(fā)現(xiàn)含半標記DNA(一條鏈被標記)的染色單體發(fā)出明亮熒光，含全標記DNA(兩條鏈均被標記)的染色單體熒光被抑制(無明亮熒光)。若將一個細胞置于含BrdU的培養(yǎng)液中，培養(yǎng)到第三個細胞周期的中期進行染色并觀察。下列推測錯誤的是(　　)
A．1/2的染色體熒光被抑制
B．1/4的染色單體發(fā)出明亮熒光
C．全部DNA分子被BrdU標記
D．3/4的DNA單鏈被BrdU標記
解析：選D。根據(jù)DNA的半保留復制特點，第一次有絲分裂結(jié)束后，細胞中的DNA全部為一條鏈含有BrdU，一條鏈不含；第二次有絲分裂結(jié)束，子代所有DNA中有一半DNA的兩條鏈均含BrdU，有一半DNA只有一條鏈含有BrdU；第三次有絲分裂中期，有1/2的染色體兩條染色單體中的DNA雙鏈均含BrdU(即被染色后無明亮熒光)，有1/2的染色體一條染色單體中的DNA一條鏈含BrdU(被染色后有明亮熒光)，另一條染色單體中DNA雙鏈均含BrdU(被染色后無明亮熒光)。因此在第三次有絲分裂中期，1/2的染色體熒光被抑制，A正確；有1/4的染色單體發(fā)出明亮熒光，B正確；全部DNA分子被BrdU標記，C正確；7/8的DNA單鏈被BrdU標記，D錯誤。
6．若用32P標記人的“類胚胎干細胞”的DNA分子雙鏈，再將這些細胞轉(zhuǎn)入不含32P的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，在第二次細胞分裂的中期、后期，一個細胞中的染色體總條數(shù)和被32P標記的染色體條數(shù)分別是(　　)
A．中期是46條和46條、后期是92條和46條
B．中期是46條和46條、后期是92條和92條
C．中期是46條和23條、后期是92條和23條
D．中期是46條和23條、后期是46條和23條
解析：選A。有絲分裂中期、后期染色體條數(shù)的分析：“類胚胎干細胞”來自人體，人體的一個正常細胞中含有染色體條數(shù)為46條，有絲分裂中期染色體條數(shù)與體細胞相同(46條)，后期染色體條數(shù)加倍(92條)，故無論經(jīng)過幾次分裂，在有絲分裂中期染色體條數(shù)都是46條，后期染色體條數(shù)都是92條。有絲分裂中期、后期被32P標記的染色體條數(shù)的分析：以1個DNA分子為例，雙鏈被32P標記，轉(zhuǎn)入不含32P的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，由于DNA具有半保留復制的特點，第一次有絲分裂完成時，每個DNA分子中都有1條鏈被32P標記；第二次有絲分裂完成時，只有1/2的DNA分子被32P標記，故第二次細胞分裂后期，被32P標記的染色體條數(shù)是46條。有絲分裂中期時，染色單體沒有分開，而這2條沒有分開的染色單體中，其中一條被32P標記，導致整條染色體也被32P標記，故第二次細胞分裂中期的細胞中被32P標記的細胞有46條。
考點3　基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段

染色體、DNA及基因之間的關(guān)系


1．下面關(guān)于基因的理解，正確的是(　　)
A．控制細菌性狀的基因位于擬核和線粒體中的DNA上(2015·全國卷Ⅰ，T1D)
B．編碼蛋白質(zhì)的基因含遺傳信息相同的兩條單鏈(2015·重慶卷，T5D)
C．真核生物基因具有以下特點：①攜帶遺傳信息；②能轉(zhuǎn)運氨基酸；③能與核糖體結(jié)合；④能轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生RNA；⑤可能發(fā)生堿基對的增添、缺失或替換(2014·海南卷，T21改編)
D．線粒體中的DNA能控制某些蛋白質(zhì)的合成(2013·全國卷Ⅰ，T1D)
答案：D
2．(2020·石家莊模擬)下圖為果蠅某一條染色體上的幾個基因示意圖，下列有關(guān)敘述正確的是(　　)

A．R基因中的全部脫氧核苷酸序列都能編碼蛋白質(zhì)
B．R、S、N、O互為非等位基因
C．果蠅的每個基因都是由成百上千個核糖核苷酸組成的
D．每個基因中有一個堿基對的替換，都會引起生物性狀的改變
答案：B

[易誤警示]
易錯點1　誤認為DNA分子都是雙鏈結(jié)構(gòu)或認為DNA分子中嘌呤一定等于嘧啶或認為嘌呤＝嘧啶時一定為雙鏈DNA分子
[點撥]　DNA分子一般為“雙螺旋結(jié)構(gòu)”，但也有些DNA分子呈“單鏈”結(jié)構(gòu)，在此類DNA分子中嘌呤與嘧啶可能相等也可能不相等。由此可見，雙鏈DNA分子中嘌呤“A＋G”固然等于“T＋C”或(A＋C)/(T＋G)＝1，但存在該等量或比例關(guān)系時，未必一定是雙鏈DNA分子。
易錯點2　誤認為DNA分子復制“只發(fā)生于”細胞核中
[點撥]　細胞生物中凡存在DNA分子的場所均可進行DNA分子的復制，其場所除細胞核外，還包括葉綠體、線粒體、原核細胞的擬核及質(zhì)粒。
需特別注意的是，DNA病毒雖有DNA分子，但其不能獨立完成DNA分子的復制——病毒的DNA復制必須借助寄主細胞完成，在其DNA分子復制時，病毒只提供“模板鏈”，其他條件(包括場所、原料、酶、能量)均由寄主細胞提供。
易錯點3　對DNA復制過程中“第n次”還是“n次”復制所需某種堿基數(shù)量的計算原理不清
[點撥]　第n次復制是所有DNA只復制第n次所需堿基數(shù)目；n次復制是指由原來的DNA分子復制n次所需堿基數(shù)目。
易錯點4　誤認為染色體是基因的唯一載體
[點撥]　(1)真核細胞中的線粒體和葉綠體也是基因的載體。
(2)原核細胞無染色體，擬核中的DNA分子和質(zhì)粒DNA均是裸露的。
易錯點5　混淆基因、DNA與染色體的關(guān)系
[點撥]　

[糾錯體驗]
1．下列有關(guān)DNA復制的敘述，錯誤的是(　　)
A．有絲分裂和減數(shù)分裂過程中均可以進行
B．DNA解旋之后復制隨之開始
C．DNA復制后每個新DNA分子含一條母鏈和一條新子鏈
D．DNA復制可以發(fā)生在細胞核和細胞質(zhì)中
答案：B
2．下列關(guān)于DNA的敘述，正確的有(　　)
①堿基互補配對原則是DNA精確復制的保障之一
②DNA復制時一定需要解旋酶的參與
③DNA分子的特異性是指脫氧核苷酸序列的千變?nèi)f化
④嘌呤堿基與嘧啶堿基的配對保證了DNA分子空間結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定
⑤在細菌的一個完整質(zhì)粒中含有兩個游離的磷酸基團
A．0項　　　　　　　 B．1項
C．2項 D．3項
答案：C
3．下列關(guān)于DNA的計算中，正確的是(　　)
A．具有1 000個堿基對的DNA，腺嘌呤有600個，則每一條鏈上都具有胞嘧啶200個
B．具有m個胸腺嘧啶的DNA片段，復制n次后共需要2n·m個胸腺嘧啶
C．具有m個胸腺嘧啶的DNA片段，第n次復制需要2n－1·m個胸腺嘧啶
D．無論是雙鏈DNA還是單鏈DNA，A＋G所占的比例均是1/2
答案：C
4．(不定項)下列有關(guān)染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的說法，不正確的是(　　)
A．在DNA分子結(jié)構(gòu)中，與脫氧核糖直接相連的一般是一個磷酸基和一個堿基
B．基因一般是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，一個DNA分子上可含有成百上千個基因
C．一個基因含有許多個脫氧核苷酸，基因的特異性是由脫氧核苷酸的排列順序決定的
D．染色體是DNA的主要載體，一條染色體上含有1個DNA分子
解析：選AD。在DNA分子結(jié)構(gòu)中，與脫氧核糖直接相連的一般是兩個磷酸基和一個堿基，A錯誤；1條染色體上含有1個或2個DNA分子，D錯誤。


1．(2020·湖南衡陽八中月考)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個磷酸相連
D．最多可構(gòu)建44種不同堿基序列的DNA
解析：選B。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能構(gòu)建4種脫氧核苷酸，4個脫氧核苷酸對，A錯誤；構(gòu)成的雙鏈DNA片段中最多包含2個A—T堿基對和2個G—C堿基對，所以最多可含有氫鍵2×2＋2×3＝10個，B正確；DNA分子結(jié)構(gòu)中，與脫氧核糖直接相連的一般是2個磷酸，但是兩端各有1個脫氧核糖只連接1個磷酸，C錯誤；堿基序列要達到44種，每種堿基對的數(shù)量至少要有4對，D錯誤。
2．(2018·高考海南卷)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。大腸桿菌為原核細胞，其擬核是一條DNA分子，大腸桿菌繁殖一代，即該條DNA復制一代。14N14N的DNA分子在15N的培養(yǎng)基中復制一代的結(jié)果全為15N14N，復制兩代的結(jié)果為1/215N15N、1/215N14N。再轉(zhuǎn)到含有14N的培養(yǎng)基中繁殖一代的結(jié)果為3/415N14N、1/414N14N，D正確。
3．右圖為真核細胞DNA復制過程模式圖，下列相關(guān)分析錯誤的是(　　)

A．酶①為解旋酶，酶②為DNA聚合酶
B．圖示體現(xiàn)了邊解旋邊復制及半保留復制的特點
C．在復制完成后，甲、乙可在有絲分裂后期、減數(shù)第一次分裂后期分開
D．將該模板DNA置于15N培養(yǎng)液中復制3次后，含15N的DNA占100%
答案：C
4．某雙鏈DNA分子中，鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基的比例為a，其中一條鏈上鳥嘌呤占該鏈全部堿基的比例為b，則下列說法正確的是(　　)
A．互補鏈中含2個游離的磷酸基團
B．互補鏈中鳥嘌呤與胞嘧啶所占比例為a
C．互補鏈中鳥嘌呤占該鏈堿基的比例為(a－b)/2
D．以互補鏈為模板轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的某mRNA中鳥嘌呤與胞嘧啶所占比例為a
解析：選B。鏈狀DNA每條鏈含有1個游離的磷酸基團；在雙鏈DNA分子中，鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基的比例與每條鏈中鳥嘌呤與胞嘧啶所占的比例相等；互補鏈中鳥嘌呤占該鏈的比例為a－b；轉(zhuǎn)錄是以DNA上某基因為模板，所以轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA中鳥嘌呤與胞嘧啶所占比例是不確定的。
5．(2020·湖北武漢模擬)現(xiàn)已知基因M含有堿基共N個，腺嘌呤n個，具有類似右圖的平面結(jié)構(gòu)，下列說法正確的是(　　)

A．基因M共有4個游離的磷酸基團，1.5N－n個氫鍵
B．右圖a可以代表基因M，基因M的等位基因m可以用b表示
C．基因M的雙螺旋結(jié)構(gòu)中，脫氧核糖和磷脂交替排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架
D．基因M和它的等位基因m含有的堿基數(shù)可以不相等
解析：選D?；騇的每一條鏈都有1個游離的磷酸基團，因此基因M含有2個游離的磷酸基，氫鍵數(shù)為1.5N－n，A錯誤；基因是由兩條脫氧核苷酸鏈組成的，圖中a和b共同組成基因M，因此基因M的等位基因m不能用b表示，B錯誤；DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中，脫氧核糖和磷酸交替連接排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架，C錯誤；等位基因是基因突變產(chǎn)生的，而基因突變是指基因中堿基對的增添、缺失或替換，因此基因M和它的等位基因m的堿基數(shù)可以不相等，D正確。
6．(2020·山東臨沂模擬)某雙鏈DNA分子中含有200個堿基，一條鏈上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4。下列關(guān)于該DNA分子的敘述，正確的是(　　)
A．四種含氮堿基A∶T∶G∶C＝4∶4∶7∶7
B．若該DNA中A為p個，占全部堿基的n/m(m>2n)，則G的個數(shù)為(pm/2n)－p
C．堿基排列方式共有4200種
D．含有4個游離的磷酸基團
解析：選B。該DNA分子中A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7；若該DNA分子中A為p個，其占全部堿基的n/m，則全部堿基數(shù)為p÷(n/m)，所以G的個數(shù)為[p÷(n/m)－2p]÷2，即(pm/2n)－p；堿基的排列方式應(yīng)少于4100種；雙鏈DNA分子應(yīng)含有2個游離的磷酸基團。
7．(2020·天津模擬)已知某DNA分子中，G與C之和占全部堿基總數(shù)的35.8%，其中一條子鏈(α鏈)中T與C分別占該鏈堿基總數(shù)的32.9%和17.1%，則在α鏈的互補鏈(β鏈)中，T和C分別占β鏈堿基總數(shù)的(　　)
A．32.9%和17.1%　　　　 B．31.3%和18.7%
C．18.7%和31.3% D．17.1%和32.9%
解析：選B。由于整個DNA分子中G＋C＝35.8%，則每條鏈中G＋C＝35.8%，A＋T＝64.2%；由于α鏈中T與C分別占α鏈堿基總數(shù)的32.9%和17.1%，由此可以求出α鏈中G＝18.7%、A＝31.3%，則其互補鏈(β鏈)中T和C分別占β鏈堿基總數(shù)的31.3%和18.7%。
8．(2020·河南鄭州一中期中)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。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
②堿基之間的氫鍵數(shù)為(3m－2n)/2
③一條鏈中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，故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，故該DNA分子中，堿基之間的氫鍵數(shù)為2n＋3×[(m－2n)/2]＝(3m－2n)/2，故②正確；因兩條鏈中A＋T的數(shù)量為2n，故一條鏈中A＋T的數(shù)量應(yīng)為n，故③正確；G的數(shù)量應(yīng)為(m－2n)/2＝(m/2)－n，故④錯誤。
9．分析DNA復制過程，回答下列問題：

(1)圖示中的解旋酶和DNA聚合酶的作用分別是_______________________________。
(2)蛙的紅細胞________(填“能”或“不能”)進行圖示過程；哺乳動物的成熟紅細胞________(填“能”或“不能”)進行圖示過程。
(3)上圖所示DNA復制過程若發(fā)生在細胞核內(nèi)，形成的兩個子DNA的位置是________。其上面對應(yīng)片段中的基因_______(填“相同”或“不相同”)。兩個子DNA將于_________分開。
答案：(1)使氫鍵打開，DNA雙鏈解旋；催化形成磷酸二酯鍵　(2)能　不能　(3)位于兩條姐妹染色單體中，由著絲點相連　相同　有絲分裂后期或減數(shù)第二次分裂后期
10．(2020·江蘇南京高三模擬)下圖為真核生物DNA的結(jié)構(gòu)(圖甲)及發(fā)生的生理過程(圖乙)，請據(jù)圖回答下列問題：

(1)圖甲為DNA的結(jié)構(gòu)示意圖，其基本骨架由________和________(填序號)交替排列構(gòu)成，④為___________________________________。
(2)從圖乙可看出，該過程是從________個起點開始復制的，從而________復制速率；圖中所示的酶為________酶；作用于圖甲中的________(填序號)。
(3)若用1個被32P標記的噬菌體侵染未標記的大腸桿菌，釋放出300個子代噬菌體，其中含有32P的噬菌體所占的比例是________。
(4)若圖甲中的親代DNA分子含有100個堿基對，將該DNA分子放在含有用32P標記的脫氧核苷酸培養(yǎng)液中復制一次，則子代DNA分子的相對分子質(zhì)量比原來增加________。
(5)若圖乙中親代DNA分子在復制時，一條鏈上的G變成了A，則該DNA分子經(jīng)過n次復制后，發(fā)生差錯的DNA分子占DNA分子總數(shù)的________。
解析：(1)DNA分子的基本骨架由①磷酸和②脫氧核糖交替連接構(gòu)成。圖中的④是由一分子脫氧核糖、一分子磷酸和一分子C(胞嘧啶)組成的胞嘧啶脫氧核苷酸。(2)分析圖乙可知，有多個復制起點，這樣可以大大提高復制的速率。圖中酶使堿基對間的⑨氫鍵斷裂，使DNA雙鏈解旋，應(yīng)為解旋酶。(3)用32P標記的1個噬菌體侵染未標記的大腸桿菌，根據(jù)DNA分子半保留復制的特點，則新形成的300個噬菌體中有2個含32P，占1/150。(4)親代DNA分子含有100個堿基對，在含有用32P標記的脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中復制一次形成的子代DNA分子一條鏈含32P，一條鏈含31P，標記部分的脫氧核苷酸比未標記的相對分子質(zhì)量增加1，因此相對分子質(zhì)量增加100。(5)DNA分子復制時一條鏈上的堿基發(fā)生突變，另一條鏈上的堿基不發(fā)生突變，以發(fā)生突變的單鏈為模板復制形成的DNA分子都是異常的，以堿基沒有發(fā)生突變的單鏈為模板合成的DNA分子都是正常的，因此無論復制多少次，發(fā)生差錯的DNA分子都占DNA分子總數(shù)的1/2。
答案：(1)①?、凇“奏っ撗鹾塑账帷?2)多　提高　解旋?、帷?3)1/150　(4)100　(5)1/2

11．(不定項)(2020·江蘇蘇州模擬)將某一經(jīng)3H充分標記DNA的雄性動物細胞(染色體數(shù)為2N)置于不含3H的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經(jīng)過連續(xù)兩次正常細胞分裂后，下列有關(guān)說法不正確的是(　　)
A．若進行有絲分裂，則子細胞含3H的核DNA分子數(shù)可能為N
B．若進行減數(shù)分裂，則子細胞含3H的染色體數(shù)為N
C．第一次分裂結(jié)束時，子細胞中染色體上每條DNA單鏈都含3H
D．若子細胞中有的染色體不含3H，則原因是同源染色體彼此分離
解析：選CD。將某一經(jīng)3H充分標記核DNA的雄性動物細胞(染色體數(shù)為2N)置于不含3H的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，若進行有絲分裂，則細胞分裂兩次，DNA復制兩次，在第二次有絲分裂后期，所有染色體一半被標記，一半未被標記，由于分裂成兩個子細胞時，染色體分配是隨機的，所以子細胞中含3H的染色體數(shù)即核DNA分子數(shù)可能為N，A正確；若進行減數(shù)分裂，則DNA只復制一次，所以子細胞的N條染色體都被標記，B正確；第一次分裂結(jié)束時，因為DNA只復制一次，所以子細胞中染色體都含3H，DNA上一條鏈含3H，一條鏈不含3H，C錯誤；若子細胞中有的染色體不含3H，則該細胞進行的是有絲分裂，則不可能是由于同源染色體彼此分離，D錯誤。
12．(不定項)下圖為某植物細胞的一個DNA分子中a、b、c三個基因的分布狀況，圖中Ⅰ、Ⅱ為無遺傳效應(yīng)的序列。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)

A．在植物的每個細胞中，a、b、c基因都會表達出相應(yīng)蛋白質(zhì)
B．a(chǎn)、b互為非等位基因，在親子代間傳遞時可自由組合
C．b中堿基對若發(fā)生了增添、缺失或替換，則發(fā)生了基因突變，但性狀不一定改變
D．基因在染色體上呈線性排列，基因不一定都位于染色體上
解析：選CD。在植物的不同細胞中a、b、c基因可能選擇性表達，A項錯誤；a、b兩個基因為一條染色體上的非等位基因，在親子代間傳遞時不能進行自由組合，B項錯誤；若該植物為顯性純合子，b基因突變?yōu)殡[性基因，則該植物的性狀不發(fā)生改變，C項正確；基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，染色體是DNA的主要載體，線粒體、葉綠體中也有少量DNA，D項正確。
13．(不定項)(2020·濟寧模擬)某基因(14N)含有3 000個堿基對，腺嘌呤占35%。若該DNA分子以15N同位素標記的游離脫氧核苷酸為原料復制3次，再將全部復制產(chǎn)物置于試管內(nèi)離心，進行密度分層，得到結(jié)果如圖①所示；然后加入解旋酶再離心，得到結(jié)果如圖②所示。則下列有關(guān)分析正確的是(　　)

A．X層中的基因只含14N標記，Y層中的基因只含15N標記
B．W層中含15N標記的鳥嘌呤為6 300個
C．W層與Z層的核苷酸數(shù)之比為3∶1
D．X層中含有的氫鍵數(shù)是Y層中的1/3
解析：選BD。由于DNA分子復制方式為半保留復制，所以X層全部是含一條鏈為14N和一條鏈為15N的基因，A錯誤；由于DNA分子復制了3次，產(chǎn)生了8個DNA分子，含16條脫氧核苷酸鏈，其中含15N標記的有14條鏈，在含有3 000 個堿基對的DNA分子中，腺嘌呤占35%，因此鳥嘌呤占15%，共900個，所以W層中含15N標記的鳥嘌呤為900×14÷2＝6 300個，B正確；由于DNA分子復制了3次，產(chǎn)生了8個DNA分子，含16條脫氧核苷酸鏈，其中含15N標記的有14條鏈，所以W層與Z層的核苷酸之比為14∶2＝7∶1，C錯誤；在DNA分子中，堿基對之間通過氫鍵相連，DNA分子復制了3次，產(chǎn)生的8個DNA分子中，2個DNA分子含14N和15N，6個DNA分子只含15N，所以X層中含有的氫鍵數(shù)是Y層的1/3，D正確。
14．正常情況下細胞內(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。為驗證“DNA 分子復制的原料是脫氧核苷酸，而不是核糖核苷酸”，現(xiàn)提供如下實驗材料，請你完成實驗方案。
(1)實驗材料：突變細胞系、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、細胞放射性檢測技術(shù)等。
(2)實驗步驟：第一步：取基本培養(yǎng)基若干，隨機分成兩組，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)一段時間，使細胞增殖。
第四步：分別取出甲、乙兩組培養(yǎng)基中的細胞，檢測細胞中出現(xiàn)放射性的部位。
(3)預期結(jié)果：_________________________________________________________。
(4)實驗結(jié)論：_________________________________________________________。
解析：(2)根據(jù)生物實驗需要遵循對照原則和控制單一變量原則，可進行如下實驗：
實驗步驟：
第一步：編號。取基本培養(yǎng)基若干，隨機分成兩組，編號為甲、乙，兩組之間進行對照。
第二步：設(shè)置對比實驗。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胞系，放到適宜的相同環(huán)境中培養(yǎng)一段時間，讓細胞增殖。
第四步：觀察、檢測。分別取出培養(yǎng)基甲、乙中的細胞，用放射性探測顯微儀探測、觀察細胞核和細胞質(zhì)的放射性強弱。
(3)預期結(jié)果：由于DNA主要分布在細胞核中，而RNA主要分布在細胞質(zhì)中，所以甲組培養(yǎng)基中細胞的放射性部位主要在細胞核；乙組培養(yǎng)基中細胞的放射性部位主要在細胞質(zhì)。
(4)實驗結(jié)論：DNA分子復制的原料是脫氧核苷酸而不是核糖核苷酸。
答案：(2)等量的14C—核糖核苷酸和12C—脫氧核苷酸　等量的突變細胞系
(3)甲組培養(yǎng)基中細胞的放射性部位主要在細胞核；乙組培養(yǎng)基中細胞的放射性部位主要在細胞質(zhì)
(4)DNA分子復制的原料是脫氧核苷酸，而不是核糖核苷酸

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