新高考生物一輪復(fù)習(xí)學(xué)案：第18講　DNA的結(jié)構(gòu)、復(fù)制和基因的本質(zhì)-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

考點(diǎn)一 DNA分子的結(jié)構(gòu)和和基因的本質(zhì)
1．DNA分子結(jié)構(gòu)模型的建立者及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分子雙螺旋結(jié)構(gòu)
①DNA由兩條脫氧核苷酸鏈組成，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。
②外側(cè)：脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成主鏈基本骨架。
③內(nèi)側(cè)：兩鏈上堿基通過氫鍵連接成堿基對。堿基互補(bǔ)配對遵循以下原則：A===T(兩個氫鍵)、G≡C(三個氫鍵)。
2．DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
3．基因的本質(zhì)
(1)染色體、DNA和基因的關(guān)系
(2)基因與堿基的關(guān)系
遺傳信息蘊(yùn)藏在4種堿基的排列順序中，構(gòu)成基因的堿基數(shù)小于(填“大于”“小于”或“等于”)DNA分子的堿基總數(shù)。
[基礎(chǔ)診斷]
1．DNA分子是由兩條核糖核苷酸長鏈反向平行盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)的。(必修2 P49正文)(必修2 P49圖3－11)(×)
2．DNA分子中的每個磷酸均連接著一個脫氧核糖和一個堿基。(必修2 P49圖3－11)(×)
3．DNA分子的多樣性和特異性主要與它的空間結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。(必修2 P57正文)(×)
4．生物體內(nèi)所有基因的堿基總數(shù)與DNA分子的堿基總數(shù)相同。(必修2 P56資料分析討論)(×)
5．每個人的DNA都不完全相同，因此DNA可以像指紋一樣用來識別身份。(必修2 P58科學(xué)·技術(shù)·社會)(√)
6．基因的遺傳效應(yīng)是指基因能夠復(fù)制、傳遞和表達(dá)性狀的過程。(必修2 P56資料分析討論)(√)
[深度拓展]
1．(教材P49圖3－11)分析DNA分子結(jié)構(gòu)圖像，回答有關(guān)問題。
(1)圖中④能表示胞嘧啶脫氧核苷酸嗎？
提示：不能。
(2)解旋酶作用于圖中哪個部位？限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶作用于圖中哪個部位？
提示：解旋酶作用于⑨，限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶作用于⑩。
(3)DNA初步水解的產(chǎn)物和徹底水解的產(chǎn)物分別是什么？
提示：初步水解的產(chǎn)物是4種脫氧核苷酸，徹底水解的產(chǎn)物是磷酸、脫氧核糖和4種含氮堿基。
(4)圖中堿基之間是如何連接的？一條鏈上的脫氧核苷酸之間又是如何連接的？
提示：雙鏈DNA中，反向平行的兩條鏈之間的堿基通過氫鍵連接，而同一條鏈上堿基之間通過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”相連；一條鏈上的脫氧核苷酸之間通過磷酸二酯鍵連接。
2．(必修2 P58科學(xué)·技術(shù)·社會)如何獲得DNA指紋圖譜？該技術(shù)有哪些應(yīng)用？
提示：應(yīng)用DNA指紋技術(shù)，首先需要用合適的酶將待檢測的樣品DNA切成片段，然后用電泳的方法將這些片段按大小分開，再經(jīng)過一系列步驟，最后形成DNA指紋圖。此技術(shù)被廣泛應(yīng)用于刑偵領(lǐng)域、親子鑒定、遺骸鑒定等。
1．明確DNA結(jié)構(gòu)的兩種關(guān)系和兩種化學(xué)鍵
2．雙鏈DNA分子中堿基的計(jì)算規(guī)律
(1)互補(bǔ)的兩種堿基數(shù)量相等，即A＝T，C＝G。
(2)任意兩種不互補(bǔ)的堿基數(shù)量之和占堿基總數(shù)的50%，即嘌呤之和＝嘧啶之和＝總堿基數(shù)×50%，A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝(A＋T＋C＋G)×50%， eq \f(A＋G,T＋C) ＝ eq \f(A＋C,T＋G) ＝1。
(3)互補(bǔ)堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都相等。
設(shè)在雙鏈DNA分子的一條鏈上A1＋T1＝n%，因?yàn)锳1＝T2，A2＝T1，則：A1＋T1＝A2＋T2＝n%。所以A＋T＝ eq \f(A1＋A2＋T1＋T2,2) ＝ eq \f(n%＋n%,2) ＝n%。
簡記為“配對的兩堿基之和在單、雙鏈中所占比例相等”。
(4)非互補(bǔ)堿基之和的比值在兩條互補(bǔ)鏈中互為倒數(shù)。
設(shè)雙鏈DNA分子中，一條鏈上： eq \f(A1＋G1,T1＋C1) ＝m，
則： eq \f(A1＋G1,T1＋C1) ＝ eq \f(T2＋C2,A2＋G2) ＝m，即互補(bǔ)鏈上 eq \f(A2＋G2,T2＋C2) ＝ eq \f(1,m) 。
簡記為“DNA兩互補(bǔ)鏈中，不配對兩堿基之和的比值乘積為1”。
eq \a\vs4\al(結(jié)合DNA分子的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，考查結(jié)構(gòu)與功能觀)
1．(2021·漳州一模)如圖為某雙鏈DNA(由甲鏈和乙鏈組成)的局部結(jié)構(gòu)簡圖，圖中數(shù)字①～⑥表示不同物質(zhì)或氫鍵。下列敘述正確的是( )
A．圖中⑤為氫鍵，且③與④可為A—T堿基對或G—C堿基對
B．圖中①為腺嘌呤，②為胸腺嘧啶，①②通過氫鍵連接
C．圖中⑥為磷酸基團(tuán)，此DNA片段中含有2個游離的磷酸基團(tuán)
D．圖中甲鏈與乙鏈方向相反，但兩條鏈堿基排列順序相同
C [圖中⑤為氫鍵，③與④之間有3個氫鍵，只能為G—C堿基對，A錯誤；圖中①為腺嘌呤，②為胸腺嘧啶，①②通過脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖連接，B錯誤；圖中⑥為磷酸基團(tuán)，此DNA片段中含有2個游離的磷酸基團(tuán)，C正確；圖中甲鏈與乙鏈方向相反，兩條鏈堿基排列順序不相同，D錯誤。]
2．(2021·寧波二模)幾個學(xué)生充分利用表提供的材料正確搭建出DNA分子結(jié)構(gòu)模型，但制作的DNA分子片段不盡相同，原因可能是( )
①每條脫氧核苷酸單鏈上的堿基數(shù)量不同 ②每條脫氧核苷酸單鏈上堿基種類不同 ③DNA片段上的堿基對的排列順序不同 ④DNA片段上的堿基配對方式不同
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
B [①表格中給出了堿基G和C各3個，A和T各5個，幾個學(xué)生充分利用表提供的材料搭建出DNA分子結(jié)構(gòu)模型，每條鏈上的堿基數(shù)目都應(yīng)該是8個；②每條脫氧核苷酸單鏈上堿基種類不同，構(gòu)成的DNA分子不同；③堿基序列不同，構(gòu)成的DNA分子不同；④每個DNA分子都遵循相同的堿基配對方式，即A與T配對，G與C配對。]
eq \a\vs4\al(借助DNA結(jié)構(gòu)的相關(guān)計(jì)算，考查科學(xué)思維能力)
3．(2021·北京高考)酵母菌的DNA中堿基A約占32%，關(guān)于酵母菌核酸的敘述錯誤的是( )
A．DNA復(fù)制后A約占32%
B．DNA中C約占18%
C．DNA中(A＋G)/(T＋C)＝1
D．RNA中U約占32%
D [DNA復(fù)制以親代DNA為模板，遵循堿基互補(bǔ)配對原則，所以復(fù)制后A約占32%，A正確；酵母菌的DNA中A＝T，G＝C堿基A約占32%，則C約占50%－32%＝18%，B正確；DNA中A與T配對，G與C配對，所以A＋G/T＋C＝1，C正確；RNA是以DNA分子一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄而來，由于無法確定DNA分子一條鏈中堿基A所占比例，所以不能確定RNA中堿基U的比例，D錯誤。]
4．(2022·哈爾濱模擬)在一個DNA分子中，腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占全部堿基的42%，若其中一條鏈的胞嘧啶占該鏈堿基總數(shù)的24%，胸腺嘧啶占30%，則在其互補(bǔ)鏈上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分別占( )
A．12%和34% B．21%和24%
C．34%和12% D．58%和30%
C [因?yàn)锳＋T占全部堿基總數(shù)的42%，所以G＋C占全部堿基總數(shù)的58%；因?yàn)閮煞N互補(bǔ)堿基之和在DNA分子中與在單鏈上的含量相等，所以在兩條鏈中A＋T、G＋C均分別占42%、58%；設(shè)鏈1上C1占24%，則鏈1上G1占34%，其互補(bǔ)鏈2上C2占34%；設(shè)鏈1上T1占30%，則鏈1上A1占12%，其互補(bǔ)鏈2上T2占12%，故選C。]
eq \a\vs4\al(圍繞基因的本質(zhì)，考查理解能力)
5．(2022·遼寧模擬)基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，眼色基因(紅眼基因R、白眼基因r)位于果蠅的X染色體上，下列敘述正確的是( )
A．雌雄果蠅細(xì)胞內(nèi)的基因都是隨染色體的復(fù)制而復(fù)制的
B．同一DNA分子上不可能同時含有兩個控制眼色的基因
C．果蠅正常的卵原細(xì)胞有絲分裂時紅眼基因最多有4個
D．白眼基因的兩側(cè)也都是基因，其中只有一條鏈可以轉(zhuǎn)錄血紅蛋白基因
C [果蠅屬于真核生物，其基因主要位于染色體上，細(xì)胞質(zhì)中也有分布，故果蠅細(xì)胞內(nèi)的基因不都是隨染色體的復(fù)制而復(fù)制的，A錯誤；一個DNA上有多個基因，同一DNA分子上可能同時含有兩個控制眼色的基因，如朱紅眼和深紅眼，B錯誤；雌果蠅的基因型可能為XRXR，則該個體在有絲分裂復(fù)制后可能含有四個XR基因，即紅眼基因最多有4個，C正確；基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，一般而言白眼基因的兩側(cè)為非基因片段；且由于基因的選擇性表達(dá)，控制白眼的基因不能轉(zhuǎn)錄出血紅蛋白，D錯誤。]
6．(2022·江津區(qū)模擬)圖甲為摩爾根等人研究并繪出的果蠅X染色體上幾個基因的相對位置圖，圖乙為利用熒光標(biāo)記各個基因，得到的基因在染色體上位置圖，由圖分析，正確的是( )
A．圖甲和圖乙都能說明一條染色體上有多個基因，且呈線性排列
B．圖甲中朱紅眼基因和深紅眼基因的遺傳遵循自由組合定律
C．圖乙中方框內(nèi)的四個熒光點(diǎn)所在的基因所含遺傳信息一定不同
D．圖乙中從熒光點(diǎn)的分布來看，圖中是兩條含有染色單體的非同源染色體
A [據(jù)圖甲可知，一條染色體上有多個基因，基因在染色體上呈線性排列；據(jù)圖乙不同熒光點(diǎn)的位置分布可以說明基因在染色體上呈線性排列，A正確；圖甲中朱紅眼基因和深紅眼基因位于同一染色體上，遺傳不遵循自由組合定律，B錯誤；圖乙中方框內(nèi)的四個熒光點(diǎn)位置相同，說明這四個基因可能是相同基因(遺傳信息相同)，也可能是等位基因(遺傳信息不同)，因此，方框內(nèi)的四個熒光點(diǎn)所在的基因所含遺傳信息可能相同，C錯誤；由圖乙可知，圖示為兩條染色體，二者形態(tài)大小相似、基因位點(diǎn)相同，是一對同源染色體；同時，每條染色體的同一位置有兩個基因(熒光點(diǎn))，據(jù)此可推測染色體中有染色單體，因此圖乙是一對含有染色單體的同源染色體，D錯誤。]
考點(diǎn)二 DNA分子的復(fù)制及相關(guān)計(jì)算
1．DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)
(1)研究方法：假說—演繹法。
(2)實(shí)驗(yàn)材料：大腸桿菌。
(3)實(shí)驗(yàn)技術(shù)：同位素示蹤法和密度梯度離心法。
(4)實(shí)驗(yàn)原理：含15N的雙鏈DNA密度大，含14N的雙鏈DNA密度小，一條鏈含14N、一條鏈含15N的雙鏈DNA密度居中。
(5)實(shí)驗(yàn)假設(shè)：DNA以半保留的方式復(fù)制。
(6)實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果：
(7)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA的復(fù)制是以半保留方式進(jìn)行的。
2．DNA復(fù)制的過程
(1)概念：以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。
(2)發(fā)生時期：在真核生物中，這一過程是在細(xì)胞分裂前的間期，隨著染色體的復(fù)制而完成的。
(3)過程
(4)場所：真核生物在細(xì)胞核、線粒體和葉綠體；原核生物在擬核和細(xì)胞質(zhì)。
(5)結(jié)果：一個DNA分子形成了兩個完全相同的DNA分子。
(6)意義：DNA通過復(fù)制，將遺傳信息從親代細(xì)胞傳遞給子代細(xì)胞，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。
[基礎(chǔ)診斷]
1．在一個細(xì)胞周期中，DNA復(fù)制過程中的解旋發(fā)生在兩條DNA母鏈之間。(必修2 P54正文)(√)
2．DNA分子復(fù)制過程中的解旋在細(xì)胞核中進(jìn)行，復(fù)制在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。(必修2 P54正文)(×)
3．以解開的每一段母鏈為模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，以細(xì)胞中游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對原則，各自合成與母鏈互補(bǔ)的一段子鏈。(必修2 P54正文)(√)
[深度拓展]
(教材P54圖3－13拓展)分析DNA復(fù)制過程，回答有關(guān)問題：
(1)圖示中的解旋酶和DNA聚合酶各有什么作用？
提示：前者使氫鍵打開，DNA雙鏈解旋；后者催化形成磷酸二酯鍵，從而形成新的子鏈。
(3)蛙的紅細(xì)胞和哺乳動物成熟的紅細(xì)胞，是否都能進(jìn)行圖示過程呢？
提示：蛙的紅細(xì)胞進(jìn)行無絲分裂，可進(jìn)行DNA分子的復(fù)制；哺乳動物成熟的紅細(xì)胞已喪失細(xì)胞核，也無各種細(xì)胞器，不能進(jìn)行DNA分子的復(fù)制。
(3)上圖所示DNA復(fù)制過程若發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)，形成的兩個子DNA位置如何？其上面對應(yīng)片段中基因是否相同？兩個子DNA分子將于何時分開？
提示：染色體復(fù)制后形成兩條姐妹染色單體，剛復(fù)制產(chǎn)生的兩個子DNA分子分別位于兩條姐妹染色單體上，由著絲點(diǎn)相連；其對應(yīng)片段所含基因在無基因突變等特殊情況下應(yīng)完全相同；兩個子DNA分子將于有絲分裂后期或減數(shù)第二次分裂后期，隨兩條姐妹染色單體的分離而分開，分別進(jìn)入兩個子細(xì)胞中。
1．明確 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(diǎn)：邊解旋邊復(fù)制；多點(diǎn)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(dú)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．“圖解法”分析DNA復(fù)制相關(guān)計(jì)算
(1)將含有15N的DNA分子放在含有14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制n次，則：
①子代DNA共2n個 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(含15N的DNA分子：2個,只含15N的DNA分子：0個,含14N的DNA分子：2n個,只含14N的DNA分子：2n－2個))
② eq \a\vs4\al(脫氧核苷酸鏈,共2n＋1條) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(含15N的脫氧核苷酸鏈：2條,含14N的脫氧核苷酸鏈：2n＋1－2條))
(2)DNA分子復(fù)制過程中消耗的脫氧核苷酸數(shù)
①若親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，經(jīng)過n次復(fù)制需要消耗該種脫氧核苷酸數(shù)為m·(2n－1)。
②第n次復(fù)制需要該種脫氧核苷酸數(shù)為m·2n－1。
eq \a\vs4\al(圍繞DNA復(fù)制過程與特點(diǎn)，考查理解能力)
1．(2021·遼寧高考)下列有關(guān)細(xì)胞內(nèi)的DNA及其復(fù)制過程的敘述，正確的是( )
A．子鏈延伸時游離的脫氧核苷酸添加到3′端
B．子鏈的合成過程不需要引物參與
C．DNA每條鏈的5′端是羥基末端
D．DNA聚合酶的作用是打開DNA雙鏈
A [子鏈延伸時5′-3′合成，故游離的脫氧核苷酸添加到3′端，A正確；子鏈的合成過程需要引物參與，B錯誤；DNA每條鏈的5′端是磷酸基團(tuán)末端，3′端是羥基末端，C錯誤；解旋酶的作用是打開DNA雙鏈，D錯誤。]
2．(2021·寶雞渭濱區(qū)一模)關(guān)于DNA分子復(fù)制機(jī)制，科學(xué)家用熒光染料給Rep(DNA解旋酶中作為引擎的那部分結(jié)構(gòu)，驅(qū)動復(fù)制叉的移動)加上了綠色熒光蛋白從而獲知被標(biāo)記的分子相對于DNA分子的運(yùn)動軌跡，結(jié)果如圖所示。下列相關(guān)敘述錯誤的是( )
A．Rep可以破壞相鄰核苷酸之間的磷酸二酯鍵
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．根據(jù)材料推斷Rep推動復(fù)制叉移動是通過水解ATP提供能量
D．DNA復(fù)制具有邊解旋邊復(fù)制和半保留復(fù)制的特點(diǎn)
A [根據(jù)Rep蛋白的功能可推斷出，Rep蛋白應(yīng)為解旋酶，該酶能破壞氫鍵，但不能破壞相鄰核苷酸之間的磷酸二酯鍵，A錯誤；DNA結(jié)合蛋白纏繞在DNA單鏈上，具有可防止DNA單鏈重新形成雙鏈的作用，B正確；根據(jù)材料推斷Rep推動復(fù)制叉移動需要消耗能量，是通過水解ATP提供能量，C正確；根據(jù)題意和圖示分析可知，DNA復(fù)制具有邊解旋邊復(fù)制和半保留復(fù)制的特點(diǎn)，D正確。]
圍繞DNA分子復(fù)制的相關(guān)計(jì)算，考查推理能力
3．(2021·山東高考)利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，將含有基因修飾系統(tǒng)的T-DNA插入水稻細(xì)胞M的某條染色體上，在該修飾系統(tǒng)的作用下，一個DNA分子單鏈上的一個C脫去氨基變?yōu)閁，脫氨基過程在細(xì)胞M中只發(fā)生一次。將細(xì)胞M培育成植株N。下列說法錯誤的是( )
A．N的每一個細(xì)胞中都含T-DNA
B．N自交，子一代中含T-DNA的植株占3/4
C．M經(jīng)n(n≥1)次有絲分裂后，脫氨基位點(diǎn)為A—U的細(xì)胞占1/2n
D．M經(jīng)3次有絲分裂后，含T-DNA且脫氨基位點(diǎn)為A—T的細(xì)胞占1/2
D [在將細(xì)胞M培育成植株N的過程中，進(jìn)行了有絲分裂，所以N的每一個細(xì)胞中都含T-DNA，A正確；結(jié)合題中信息，T-DNA插入到水稻細(xì)胞M的某條染色體上，由細(xì)胞M培育成植株N，N自交，子一代中含T-DNA的植株占3/4，B正確；結(jié)合題中信息“一個DNA分子單鏈上的一個C脫去氨基變?yōu)閁，脫氨基過程在細(xì)胞M中只發(fā)生一次”可知，M經(jīng)n(n≥1)次有絲分裂后，脫氨基位點(diǎn)為A—U的DNA分子總是一個，則含有該DNA分子的細(xì)胞占1/2n，C正確；結(jié)合上述分析可知，M經(jīng)3次有絲分裂后，脫氨基位點(diǎn)為A—U的細(xì)胞占1/8，含T-DNA且脫氨基位點(diǎn)為A—T的細(xì)胞占3/8，D錯誤。]
4．用15N標(biāo)記了兩條鏈含有100個堿基對的DNA分子，其中胞嘧啶有60個，該DNA分子在含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制3次。下列有關(guān)說法不正確的是( )
A．該DNA分子含有的氫鍵數(shù)目是260個
B．該DNA分子復(fù)制3次共需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸320個
C．子代DNA分子中含15N的單鏈與含14N的單鏈之比為1∶7
D．子代DNA分子中含15N的DNA分子與含14N的DNA分子之比為1∶4
B [該DNA分子有100個堿基對，其中胞嘧啶有60個，則C和G各有60個，A和T各有40個，又知C、G之間有3個氫鍵，A、T之間有2個氫鍵，因此氫鍵數(shù)目為60×3＋40×2＝260(個)，A正確；該DNA分子第一次復(fù)制需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸(A)40個，第二次復(fù)制需要80個，第三次復(fù)制需要160個，則復(fù)制3次共需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)目為40＋80＋160＝280(個)，B錯誤；該DNA分子復(fù)制3次共產(chǎn)生8個DNA分子、16條DNA單鏈，其中2條鏈含15N，含15N的單鏈與含14N的單鏈之比為2∶14，即1∶7，C正確；該DNA分子復(fù)制3次共產(chǎn)生8個DNA分子，其中2個DNA分子含有15N，8個DNA分子都含有14N，故二者之比為1∶4，D正確。]

eq \a\vs4\al(分析DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，考查科學(xué)探究能力)
5．(2020·濰坊三模)為探究DNA復(fù)制方式，美國生物學(xué)家梅塞爾森和斯塔爾將15N標(biāo)記的大腸桿菌，放到只含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，通過CsCl密度梯度離心技術(shù)分別將細(xì)胞分裂產(chǎn)生的第一代和第二代細(xì)胞中的15N-DNA、14N-DNA及15N14N-DNA分離開來。因?yàn)镈NA能夠強(qiáng)烈地吸收紫外線，所以用紫外光源照射離心管，透過離心管在感光膠片上記錄DNA帶的位置就可以顯示出離心管內(nèi)不同密度的DNA帶。下列相關(guān)說法正確的是( )
A．因?yàn)?5N具有放射性，所以感光膠片上可以記錄DNA帶的位置
B．根據(jù)第一代只出現(xiàn)一條居中的DNA條帶，可以排除DNA是全保留復(fù)制
C．大腸桿菌在進(jìn)行DNA分子復(fù)制時需要用到解旋酶、DNA聚合酶和限制酶
D．DNA聚合酶是一種能調(diào)節(jié)DNA分子復(fù)制的信息分子
B [因?yàn)镈NA能夠強(qiáng)烈地吸收紫外線，所以用紫外光源照射離心管，透過離心管在感光膠片上記錄DNA帶的位置就可以顯示出離心管內(nèi)不同密度的DNA帶，A錯誤；若DNA為全保留復(fù)制，則細(xì)胞分裂產(chǎn)生的第一代的有15N-DNA、14N-DNA，經(jīng)離心后應(yīng)該分布于離心管的下部和上部，根據(jù)第一代只出現(xiàn)一條居中的DNA條帶，可以排除DNA是全保留復(fù)制，B正確；DNA分子復(fù)制時需要用到解旋酶、DNA聚合酶，不需要限制酶，C錯誤；DNA聚合酶只起催化作用，沒有調(diào)節(jié)作用，D錯誤。]
6．(2021·廈門一模)下圖表示利用大腸桿菌探究DNA復(fù)制方式的實(shí)驗(yàn)，下列敘述正確的是( )
A．可用噬菌體代替大腸桿菌進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)
B．可用(NH4) eq \\al(\s\up1(35),\s\d1(2)) SO4、(NH4) eq \\al(\s\up1(32),\s\d1(2)) SO4分別代替15NH4Cl、14NH4Cl進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)
C．試管③中b帶的DNA的兩條鏈均含有14N
D．僅比較試管②和③的結(jié)果不能證明DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制
D [噬菌體是病毒，不能用普通培養(yǎng)基培養(yǎng)，因此不能用噬菌體代替大腸桿菌進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，A錯誤；S不是DNA的特征元素，因此不能用含有標(biāo)記S的化合物代替15NH4Cl、14NH4Cl 進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，B錯誤；試管③中a帶的DNA的兩條鏈均含有14N，而b帶的DNA的一條鏈含有14N、一條鏈含有15N，C錯誤；僅比較試管②和③的結(jié)果不能證明DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制，D正確。]
一、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
二、要語必記
1．DNA的兩條脫氧核苷酸鏈反向平行盤旋成規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。
2．DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的基本骨架是由脫氧核糖和磷酸交替連接而成的。
3．DNA上的堿基對嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)配對原則，通過氫鍵連接。
4．DNA分子中脫氧核苷酸的排列順序代表了遺傳信息。
5．DNA復(fù)制具有邊解旋邊復(fù)制、半保留復(fù)制的特點(diǎn)。
6．DNA復(fù)制需要解旋酶和DNA聚合酶參與。
7．基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。
8．染色體是基因的主要載體，線粒體、葉綠體中也存在基因。
微專題突破8 DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂中染色體標(biāo)記問題
一、有絲分裂中染色體標(biāo)記情況
1．過程圖解(一般只研究一條染色體)：
復(fù)制一次(母鏈標(biāo)記，培養(yǎng)液不含標(biāo)記同位素)：
轉(zhuǎn)至不含放射性培養(yǎng)液中再培養(yǎng)一個細(xì)胞周期：
2．規(guī)律總結(jié)：若只復(fù)制一次，產(chǎn)生的子染色體都帶有標(biāo)記；若復(fù)制兩次，產(chǎn)生的子染色體只有一半帶有標(biāo)記。
(2021·和平區(qū)三模)用32P標(biāo)記某植物體細(xì)胞(含12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)胞分裂的中期一個細(xì)胞中染色體攜帶32P標(biāo)記的情況是( )
A．帶有32P標(biāo)記的DNA分子數(shù)與染色體數(shù)相同
B．帶有32P標(biāo)記的染色體有6條
C．每條染色體的兩條姐妹染色單體均帶有32P標(biāo)記
D．每條染色體中帶有32P標(biāo)記的DNA單鏈為0條或1條
A [依題意和DNA分子的半保留復(fù)制，在第一次有絲分裂結(jié)束后，每個子細(xì)胞中含有12條染色體，每條染色體上所含有的雙鏈DNA分子中只有一條鏈被32P標(biāo)記；在第二次有絲分裂的間期DNA分子完成復(fù)制后，每條染色體含2個DNA分子，這2個DNA分子分別位于組成該染色體的2條姐妹染色單體上，其中只有一條染色單體上的DNA被32P標(biāo)記，所以有絲分裂中期的細(xì)胞中有12條被標(biāo)記的染色體，與帶有32P標(biāo)記的DNA分子數(shù)相同，A正確；帶有32P標(biāo)記的染色體有12條，B錯誤；每條染色體的兩條姐妹染色單體中只有一條帶有32P標(biāo)記，C錯誤；每條染色體中帶有32P標(biāo)記的DNA單鏈為1條，D錯誤。]
二、減數(shù)分裂中染色體標(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。
(2021·淇濱區(qū)二模)取小鼠(2n＝40)的1個精原細(xì)胞，誘導(dǎo)其在含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)基中完成減數(shù)分裂形成4個精子，取其中一個精子與卵細(xì)胞結(jié)合形成受精卵，然后轉(zhuǎn)入無放射性的培養(yǎng)基中培養(yǎng)至早期胚胎。下列敘述正確的是( )
A．減數(shù)第一次分裂前期形成10個四分體，每個四分體的DNA均被3H標(biāo)記
B．減數(shù)分裂形成的每個精子中有10條染色體被3H標(biāo)記，10條未被標(biāo)記
C．受精卵第一次有絲分裂后期，細(xì)胞中被3H標(biāo)記的染色體有20條
D．受精卵第一次有絲分裂產(chǎn)生的每個子細(xì)胞中被3H標(biāo)記的染色體有10條
C [減數(shù)第一次分裂前期形成20個四分體，每個四分體的DNA均被3H標(biāo)記，A錯誤；減數(shù)分裂形成的每個精子中20條染色體都被3H標(biāo)記，B錯誤；受精卵第一次有絲分裂后期，細(xì)胞中被3H標(biāo)記的染色體只有20條，C正確；受精卵第一次有絲分裂產(chǎn)生的每個子細(xì)胞中被3H標(biāo)記的染色體有0～20條，D錯誤。]
三、利用模型分析子細(xì)胞中染色體標(biāo)記情況
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
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2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(diǎn)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。由于分開的染色單體移向兩極具有隨機(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，故選C。]
1．(2022·下城區(qū)模擬)BrdU能替代T與A配對而滲入新合成的DNA鏈，植物根尖分生組織放在含有BrdU的培養(yǎng)基中分別培養(yǎng)到第一、第二個細(xì)胞周期的中期。下列有關(guān)說法中，不正確的是( )
A．1條染色體形成2條染色單體的同時，DNA也完成了復(fù)制
B．1個DNA復(fù)制2次所產(chǎn)生的DNA分別位于4條染色單體上
C．第一個細(xì)胞周期的中期，每條染色體均有1個DNA的2條脫氧核苷酸鏈都含BrdU
D．第二個細(xì)胞周期的中期，每條染色體均有1個DNA的1條脫氧核苷酸鏈含BrdU
C [1條染色體形成2條染色單體的同時，DNA也完成了復(fù)制，A正確；1個DNA復(fù)制2次所產(chǎn)生的DNA分別位于4條染色單體上，B正確；第一個細(xì)胞周期的中期，DNA分子只復(fù)制一次，根據(jù)DNA分子半保留復(fù)制特點(diǎn)，每條染色體均有1個DNA的1條脫氧核苷酸鏈含BrdU，C錯誤；到第二個細(xì)胞周期的中期，DNA分子進(jìn)行了2次半保留復(fù)制，每條染色體均有1個DNA的1條脫氧核苷酸鏈含BrdU，D正確。]
2．用32P標(biāo)記了玉米體細(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)胞分裂完成后每個細(xì)胞中被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)是( )
A．0條 B．20條
C．大于0條小于20條 D．以上都有可能
D [第一次細(xì)胞分裂完成后形成的細(xì)胞中，DNA雙鏈均是一條鏈含有32P，另一條鏈不含32P，第二次細(xì)胞分裂的間期，染色體復(fù)制后每條染色體上都是一條染色單體含32P，一條染色單體不含32P，有絲分裂后期姐妹染色單體分離，如果含32P 的20條染色體同時移向細(xì)胞的一極，不含32P的20條染色體同時移向細(xì)胞的另一極，則產(chǎn)生的子細(xì)胞中被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)分別是20條和0條；如果移向細(xì)胞兩極的20條染色體中既有含32P的，也有不含32P的，則形成的子細(xì)胞中被32P標(biāo)記的染色體條數(shù)大于0條小于20條，故選D。]
3．將全部DNA分子雙鏈經(jīng)32P標(biāo)記的雄性動物細(xì)胞(染色體數(shù)為2N)置于不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)。經(jīng)過連續(xù)3次細(xì)胞分裂后產(chǎn)生8個子細(xì)胞，檢測子細(xì)胞中的情況。下列推斷正確的是( )
A．若只進(jìn)行有絲分裂，則含32P染色體的子細(xì)胞比例一定為1/2
B．若進(jìn)行一次有絲分裂再進(jìn)行一次減數(shù)分裂，則含32P染色體的子細(xì)胞比例至少占1/2
C．若子細(xì)胞中的染色體都含32P，則一定進(jìn)行有絲分裂
D．若子細(xì)胞中的染色體都不含32P，則一定進(jìn)行減數(shù)分裂
B [若進(jìn)行有絲分裂，第一次有絲分裂產(chǎn)生的2個細(xì)胞都含有標(biāo)記；當(dāng)細(xì)胞處于第二次分裂后期時，染色單體隨機(jī)分開，具有32P標(biāo)記的染色體也隨機(jī)進(jìn)入2個細(xì)胞，所以經(jīng)過連續(xù)兩次細(xì)胞分裂后產(chǎn)生的4個子細(xì)胞中，含32P染色體的子細(xì)胞2個或3個或4個；以此類推，第三有絲分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞中，含32P的子細(xì)胞比例不一定為 eq \f(1,2) ，A錯誤；若進(jìn)行一次有絲分裂再進(jìn)行一次減數(shù)分裂，則有絲分裂產(chǎn)生的2個子細(xì)胞都含有標(biāo)記；減數(shù)第一次分裂間期又進(jìn)行一次半保留復(fù)制，減數(shù)第二次分裂后期，著絲點(diǎn)分裂后，姐妹染色單體隨機(jī)移向兩極，因此含32P染色體的子細(xì)胞比例至少占 eq \f(1,2) ，B正確；若子細(xì)胞中的染色體都含32P，則最可能進(jìn)行減數(shù)分裂，C錯誤；若子細(xì)胞中的染色體不都含32P，可能進(jìn)行的都是有絲分裂，也可能進(jìn)行了減數(shù)分裂，D錯誤。]
4．若一果蠅精原細(xì)胞中8條染色體上的全部DNA已被15N標(biāo)記，其中一對同源染色體上有基因A和a，現(xiàn)給此精原細(xì)胞提供含14N的原料讓其進(jìn)行連續(xù)分裂兩次產(chǎn)生四個子細(xì)胞(不考慮突變和交叉互換)。下列敘述中正確的是( )
A．若四個子細(xì)胞中均含8條染色體，則每個子細(xì)胞中的核DNA均含15N
B．若四個子細(xì)胞中均含4條染色體，則每個子細(xì)胞中有一半核DNA含15N
C．若四個子細(xì)胞中均含8條染色體，則每個子細(xì)胞中均含2個A基因
D．若四個子細(xì)胞中均含4條染色體，則有一半子細(xì)胞含有a基因
D [若四個子細(xì)胞中均含8條染色體，則此精原細(xì)胞進(jìn)行的是兩次有絲分裂，則每個子細(xì)胞中均含1個A基因和1個a基因，但有絲分裂后期，著絲點(diǎn)分裂，新形成的染色體隨機(jī)組合，分別移向兩極，故每個子細(xì)胞中含有15N的核DNA數(shù)不確定，A、C錯誤；若四個子細(xì)胞中均含4條染色體，則此精原細(xì)胞進(jìn)行的是減數(shù)分裂，每個子細(xì)胞中的核DNA均含15N，其中有兩個子細(xì)胞含有A基因，有兩個子細(xì)胞含有a基因，B錯誤，D正確。]
5．(2021·浙江選考)在DNA復(fù)制時，5-溴尿嘧啶脫氧核苷(BrdU)可作為原料，與腺嘌呤配對，摻入新合成的子鏈。用Giemsa染料對復(fù)制后的染色體進(jìn)行染色，DNA分子的雙鏈都含有BrdU的染色單體呈淺藍(lán)色，只有一條鏈含有BrdU的染色單體呈深藍(lán)色?，F(xiàn)將植物根尖放在含有BrdU的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，取根尖用Giemsa染料染色后，觀察分生區(qū)細(xì)胞分裂中期染色體的著色情況。下列推測錯誤的是( )
A．第一個細(xì)胞周期的每條染色體的兩條染色單體都呈深藍(lán)色
B．第二個細(xì)胞周期的每條染色體的兩條染色單體著色都不同
C．第三個細(xì)胞周期的細(xì)胞中染色單體著色不同的染色體均為 eq \f(1,4)
D．根尖分生區(qū)細(xì)胞經(jīng)過若干個細(xì)胞周期后，還能觀察到深藍(lán)色的染色單體
C [DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，根據(jù)試題分析，第一個細(xì)胞周期的每條染色體的兩條染色單體都呈深藍(lán)色，A正確；根據(jù)試題分析，第二個細(xì)胞周期的每條染色體的兩條染色單體，有一條染色單體中的DNA是一條鏈含BrdU另一條鏈不含BrdU，另一條染色單體中的DNA是兩條鏈都含BrdU，故一條染色單體呈深藍(lán)色，另一條呈淺藍(lán)色，B正確；第二次分裂后期，染色體被紡錘絲牽引著移向細(xì)胞兩極，形成的子細(xì)胞內(nèi)的染色體深藍(lán)色的和淺藍(lán)色的數(shù)目不確定，故第三個細(xì)胞周期的細(xì)胞中染色單體著色不同的染色體不一定占 eq \f(1,4) ，C錯誤；根尖分生區(qū)細(xì)胞經(jīng)過若干個細(xì)胞周期后，還會有染色單體上的DNA是一條鏈含BrdU另一條鏈不含BrdU，故還能觀察到深藍(lán)色的染色單體，D正確。]
塑料片類別
堿基G
堿基C
堿基A
堿基T
磷酸/核糖
數(shù)量/個
3
3
5
5
充足
“三看法”判斷DNA分子結(jié)構(gòu)的正誤

有關(guān)DNA計(jì)算的2點(diǎn)“注意”
(1)注意“DNA復(fù)制了n次”和“第n次復(fù)制”的區(qū)別，前者包括所有的復(fù)制，后者只包括第n次的復(fù)制。
(2)DNA復(fù)制計(jì)算時看清題中所給出的堿基的單位是“對”還是“個”；所問的是“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”，“含”還是“只含”。
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
四步法解決細(xì)胞分裂中染色體標(biāo)記問題
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(shí)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(diǎn)分裂，染色單體分開，并進(jìn)而推測子細(xì)胞染色體的情況

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