DNA的結(jié)構(gòu)及相關(guān)計算
DNA的復(fù)制及基因的概念
考點(diǎn)一 DNA的結(jié)構(gòu)及相關(guān)計算
1.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建
脫氧核苷酸
①一個雙鏈DNA分子具有2個游離的磷酸基團(tuán)，而環(huán)狀DNA不存在。②氫鍵的形成不需要酶，但斷裂需解旋酶或加熱處理；G—C堿基對比例越大，DNA熱穩(wěn)定性越高。③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。④不是所有的脫氧核糖都連接著兩個磷酸基團(tuán)，兩條鏈各有一個3′端的脫氧核糖連接著一個磷酸基團(tuán)?！　　?
3.DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)______ 性：具n個堿基對的DNA可能有4n種堿基對排列順序。(2)______ 性：每種DNA分子都有其特定的堿基對排列順序。　　　并不是堿基配對方式?jīng)Q定的(3)______ 性：如兩條主鏈磷酸與脫氧核糖交替連接的順序不變，堿基配對方式不變等。
(1)沃森和克里克用DNA衍射圖譜得出堿基配對方式。(2022·廣東卷，5D)( )沃森和克里克以DNA衍射圖譜為基礎(chǔ)推算出DNA呈螺旋結(jié)構(gòu)。(2)某同學(xué)制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，在制作脫氧核苷酸時，需在磷酸上連接脫氧核糖和堿基。(2022·浙江6月選考，13A)( )在制作脫氧核苷酸時，需在脫氧核糖上連接磷酸和堿基。(3)制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時，鳥嘌呤與胞嘧啶之間用2個氫鍵連接物相連。(2022·浙江6月選考，13B)( )G、C之間形成3個氫鍵。
(4)DNA每條鏈的5′端是羥基末端。(2021·遼寧卷，4C)( )DNA每條鏈的5′端是磷酸基團(tuán)末端，3′端是羥基(—OH)末端。(5)與RNA分子相比，DNA分子特有的堿基是U。(2017·浙江4月選考，6改編)( )與RNA分子相比，DNA分子特有的堿基是T。(6)生物體內(nèi)DNA分子中(A＋T)/(G＋C)的值越大，雙鏈DNA分子的穩(wěn)定性越高。(2017·海南卷，24B)( )G＋C含量越高，雙鏈DNA分子越穩(wěn)定。
根據(jù)下列DNA的兩模型思考回答：
(1)由圖1可知，每個DNA分子片段中，游離磷酸基團(tuán)含有____個。單鏈中相鄰堿基通過______________________________連接?；パa(bǔ)鏈中相鄰堿基通過______連接。(2)圖2是圖1的簡化形式，其中①是___________，②是________。解旋酶作用于________部位，限制性內(nèi)切核酸酶和DNA連接酶作用于________部位。
—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—
考向　結(jié)合DNA結(jié)構(gòu)及相關(guān)計算，考查科學(xué)思維的能力1.(2022·廣東卷，12)λ噬菌體的線性雙鏈DNA兩端各有一段單鏈序列。這種噬菌體在侵染大腸桿菌后其DNA會自連環(huán)化(如圖)，該線性分子兩端能夠相連的主要原因是(　　)
A.單鏈序列脫氧核苷酸數(shù)量相等B.分子骨架同為脫氧核糖與磷酸C.單鏈序列的堿基能夠互補(bǔ)配對D.自連環(huán)化后兩條單鏈方向相同
2.(2024·河北唐山檢測)某DNA部分片段結(jié)構(gòu)如圖所示，下列敘述正確的是(　　)
A.③為磷酸二酯鍵，③的形成需要RNA聚合酶催化B.①代表氫鍵，①的形成與斷裂需要ATP提供能量C.片段中堿基②與五碳糖構(gòu)成的脫氧核苷與ATP中的腺苷相同D.若該DNA一條鏈中堿基A與T之和占48%，則整個DNA中堿基C占26%
DNA中堿基數(shù)量的計算規(guī)律
考點(diǎn)二　DNA的復(fù)制及基因的概念
1.DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)
2.DNA復(fù)制(1)概念、時間、場所
(4)結(jié)果　一個DNA分子形成了兩個__________的DNA分子。(5)DNA準(zhǔn)確復(fù)制
3.染色體、DNA、基因和脫氧核苷酸的關(guān)系
有遺傳效應(yīng)的DNA片段
脫氧核苷酸排列順序
(1)DNA分子復(fù)制時，子鏈的合成過程不需要引物參與。(2021·遼寧卷，4B)( )子鏈的合成過程需要引物。(2)DNA聚合酶的作用是打開DNA雙鏈。(2021·遼寧卷，4D)( )解旋酶的作用是打開DNA雙鏈。(3)煙草花葉病毒的RNA可通過復(fù)制將遺傳密碼傳遞給子代。(2020·浙江1月選考，21B)( )煙草花葉病毒的RNA可通過復(fù)制將遺傳信息傳遞給子代。
(4)果蠅體細(xì)胞中核DNA分子通過轉(zhuǎn)錄將遺傳信息傳遞給子代。(2020·浙江1月選考，21C)( )果蠅體細(xì)胞中核DNA分子通過復(fù)制將遺傳信息傳遞給子代。(5)洋蔥根尖細(xì)胞中DNA聚合酶主要在G2期通過轉(zhuǎn)錄和翻譯合成。(2020·浙江1月選考，21D)( )洋蔥根尖細(xì)胞中DNA聚合酶主要在G1期通過轉(zhuǎn)錄和翻譯合成。
如圖是人類某染色體DNA的片段，含有基因A、基因b和無遺傳效應(yīng)的片段M。請思考：
(1)基因A和b的本質(zhì)區(qū)別是什么？不同基因的本質(zhì)區(qū)別在于其脫氧核苷酸序列不同。(2)決定mRNA上終止密碼子的堿基對是否位于M處？若M中插入若干個脫氧核苷酸對是否可引發(fā)基因突變？M為無遺傳效應(yīng)的非基因片段，故其無轉(zhuǎn)錄功能，當(dāng)然不存在決定mRNA上終止密碼子的堿基對，M中即使插入若干脫氧核苷酸對也不會引發(fā)基因突變。
(3)A復(fù)制時b是否也復(fù)制？A轉(zhuǎn)錄時，b是否也轉(zhuǎn)錄？其轉(zhuǎn)錄的模板鏈一定相同嗎？DNA分子復(fù)制為全程復(fù)制，故A復(fù)制時b也復(fù)制，但基因表達(dá)卻為“選擇性表達(dá)”，故A轉(zhuǎn)錄時，b未必轉(zhuǎn)錄，即使都轉(zhuǎn)錄，其模板鏈也未必相同。
1.圖解法分析DNA復(fù)制的相關(guān)計算
一個親代DNA連續(xù)復(fù)制n次后，則：(1)子代DNA分子數(shù)：2n個①無論復(fù)制多少次，含15N的DNA分子始終是2個②含14N的DNA分子有2n個，只含14N的DNA分子有(2n－2)個(2)子代DNA分子總鏈數(shù)：2n×2＝2n＋1條①無論復(fù)制多少次，含15N的鏈?zhǔn)冀K是2條②含14N的鏈數(shù)是(2n＋1－2)條(3)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，則經(jīng)過n次復(fù)制需要消耗游離的該脫氧核苷酸數(shù)為m×(2n－1)個②若進(jìn)行第n次復(fù)制，則需消耗游離的該脫氧核苷酸數(shù)為m×2n－1個
2.細(xì)胞分裂過程中的同位素標(biāo)記問題(1)DNA分子半保留復(fù)制圖像及解讀
(2)有絲分裂中子代DNA(染色體)標(biāo)記情況分析若只復(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。過程如下圖(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)至不含標(biāo)記同位素培養(yǎng)液中再培養(yǎng)一個細(xì)胞周期：
(3)減數(shù)分裂中DNA(染色體)標(biāo)記情況分析減數(shù)分裂沒有細(xì)胞周期，DNA只復(fù)制一次，結(jié)果產(chǎn)生的子染色體都帶有標(biāo)記。過程如圖(減數(shù)分裂一般選取一對同源染色體為研究對象)
考向1　結(jié)合DNA復(fù)制的過程分析，考查科學(xué)思維1.(2022·海南卷，11)科學(xué)家曾提出DNA復(fù)制方式的三種假說：全保留復(fù)制、半保留復(fù)制和分散復(fù)制(圖1)。對此假說，科學(xué)家以大腸桿菌為實驗材料，進(jìn)行了如下實驗(圖2)：
下列有關(guān)敘述正確的是(　　)A.第一代細(xì)菌DNA離心后，試管中出現(xiàn)1條中帶，說明DNA復(fù)制方式一定是半保留復(fù)制B.第二代細(xì)菌DNA離心后，試管中出現(xiàn)1條中帶和1條輕帶，說明DNA復(fù)制方式一定是全保留復(fù)制C.結(jié)合第一代和第二代細(xì)菌DNA的離心結(jié)果，說明DNA復(fù)制方式一定是分散復(fù)制D.若DNA復(fù)制方式是半保留復(fù)制，繼續(xù)培養(yǎng)至第三代，細(xì)菌DNA離心后試管中會出現(xiàn)1條中帶和1條輕帶
2.(2024·廣東惠州調(diào)研)如圖為某原核細(xì)胞DNA分子的復(fù)制方式模式圖，圖中“→”表示復(fù)制方向。下列敘述錯誤的是(　　)
A.由圖可知，該DNA分子復(fù)制方式為多起點(diǎn)雙向復(fù)制B.除圖示酶外，DNA分子復(fù)制還需DNA聚合酶等C.DNA分子復(fù)制時，子鏈的延伸方向是相同的D.解旋經(jīng)過含G—C堿基對較多的區(qū)域時，消耗的能量相對較多
考向2　結(jié)合DNA復(fù)制過程中的有關(guān)計算，考查科學(xué)思維3.(2024·廣東佛山調(diào)研)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7/8C.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
4.(2024·廣東東莞調(diào)研)一個15N標(biāo)記的、含1 000個堿基對的DNA分子片段，其中一條中T＋A占30%，若將該DNA分子放在14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制3次，相關(guān)敘述正確的是(　　)A.該DNA分子的另一條鏈中T＋A占70%B.該DNA分子中含有A的數(shù)目為400個C.該DNA分子第3次復(fù)制時需要消耗2 800個GD.經(jīng)3次復(fù)制后，子代DNA分子中含14N的比例為7/8
考向3　圍繞DNA半保留復(fù)制中標(biāo)記染色體去向的分析，考查科學(xué)思維5.(2024·廣東南粵名校聯(lián)考)一個含有2n條染色體的生物體細(xì)胞，其染色體中DNA的兩條鏈都被標(biāo)記，在不含標(biāo)記的原料中進(jìn)行有絲分裂，下列敘述錯誤的是(　　)A.第一次分裂的后期細(xì)胞中有4n條帶標(biāo)記的染色體B.第二次分裂的中期每個細(xì)胞中有2n條帶標(biāo)記的染色單體C.第二次分裂的后期每個細(xì)胞中有4n條帶標(biāo)記的染色體D.第二次分裂結(jié)束后有的子細(xì)胞中可能不帶有標(biāo)記
6.(2024·江蘇海門期中)某果蠅精原細(xì)胞中8條染色體上的DNA已全部被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 的原料讓其連續(xù)進(jìn)行兩次分裂，產(chǎn)生四個子細(xì)胞，分裂過程中無基因突變和染色體變異發(fā)生。下列有關(guān)敘述錯誤的有(　　)A.若子細(xì)胞中均含4條染色體，則一定有一半子細(xì)胞含有a基因B.若子細(xì)胞中均含8條染色體，則每個子細(xì)胞中均含1個A基因和1個a基因C.若子細(xì)胞中的核DNA均含15N，則每個子細(xì)胞均含8條染色體D.若子細(xì)胞中一半的核DNA含15N，則每個子細(xì)胞均含8條染色體
1.(2022·遼寧卷，4)選用合適的實驗材料對生物科學(xué)研究至關(guān)重要。下表對教材中相關(guān)研究的敘述，錯誤的是(　　)
2.(2022·重慶卷，4)下列發(fā)現(xiàn)中，以DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型為理論基礎(chǔ)的是(　　)A.遺傳因子控制性狀 B.基因在染色體上C.DNA是遺傳物質(zhì) D.DNA半保留復(fù)制
3.(2022·廣東卷，5)下列關(guān)于遺傳學(xué)史上重要探究活動的敘述，錯誤的是(　　)A.孟德爾用統(tǒng)計學(xué)方法分析實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)了遺傳規(guī)律B.摩爾根等基于性狀與性別的關(guān)聯(lián)證明基因在染色體上C.赫爾希和蔡斯用對比實驗證明DNA是遺傳物質(zhì)D.沃森和克里克用DNA衍射圖譜得出堿基配對方式
4.(2021·遼寧卷，4)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
5.(2021·浙江6月選考，14)含有100個堿基對的一個DNA分子片段，其中一條鏈的A＋T占40%，它的互補(bǔ)鏈中G與T分別占22%和18%，如果連續(xù)復(fù)制2次，則需游離的胞嘧啶脫氧核糖核苷酸數(shù)量為(　　)A.240個 B.180個 C.114個 D.90個

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