第2講　DNA分子的結(jié)構(gòu)、復(fù)制與基因的本質(zhì)
[考綱展示]　1.DNA分子結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)(Ⅱ)　2.基因的概念(Ⅱ)　3.DNA分子的復(fù)制(Ⅱ)
考點(diǎn)一| DNA分子的結(jié)構(gòu)和基因的本質(zhì)


1．DNA分子的結(jié)構(gòu)

2．DNA分子的特點(diǎn)
(1)相對(duì)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(duì)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(gè)堿基對(duì)，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的特定的堿基對(duì)排列順序，代表了特定的遺傳信息。
3．基因的本質(zhì)
(1)染色體、DNA、基因和脫氧核苷酸的關(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)。

1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)
(1)沃森和克里克研究DNA分子的結(jié)構(gòu)時(shí)，運(yùn)用了構(gòu)建物理模型的方法。(√)
(2)嘌呤堿基與嘧啶堿基的結(jié)合保證了DNA分子空間結(jié)構(gòu)的相對(duì)穩(wěn)定。(√)
(3)分子大小相同、堿基含量相同的核酸分子所攜帶的遺傳信息一定相同。(×)
提示：核酸分子所攜帶的遺傳信息取決于堿基排列順序。
(4)DNA分子一條鏈上的相鄰堿基通過(guò)磷酸—脫氧核糖—磷酸相連。(×)
提示：一條鏈上相鄰的堿基通過(guò)脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖相連。
(5)不同生物的DNA分子中互補(bǔ)配對(duì)的堿基之和的比值可能相同。(√)
(6)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)。(×)
提示：DNA的空間結(jié)構(gòu)都是雙螺旋結(jié)構(gòu)，與多樣性和特異性無(wú)關(guān)。
(7)人體內(nèi)控制β珠蛋白基因由1 700個(gè)堿基對(duì)組成，其堿基對(duì)可能的排列方式有41 700種。(×)
提示：β珠蛋白的基因的堿基排列方式是特定的。
2．據(jù)圖思考(規(guī)范表述)

　　　　　　　　　　圖1　　　　　　　　　　　圖2
(1)由圖1可知，每個(gè)DNA分子片段中，游離磷酸基團(tuán)含有2個(gè)。單鏈中相鄰堿基通過(guò)脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖連接?；パa(bǔ)鏈中相鄰堿基通過(guò)氫鍵連接。
(2)圖2是圖1的簡(jiǎn)化形式，其中①是磷酸二酯鍵，②是氫鍵。解旋酶作用于②部位，限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶作用于①部位。

雙鏈DNA分子中堿基的計(jì)算規(guī)律
1．原則：堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，即在DNA分子形成堿基對(duì)時(shí)，A一定與T配對(duì)，G一定與C配對(duì)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。
2．計(jì)算規(guī)律
(1)雙鏈DNA分子中嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù)相等，即A＋G＝T＋C。簡(jiǎn)記：“DNA分子中兩個(gè)非互補(bǔ)堿基之和是DNA分子總堿基數(shù)的一半”。
(2)在雙鏈DNA分子中，互補(bǔ)堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個(gè)DNA分子中都相等。

設(shè)在雙鏈DNA分子中的一條鏈上A1＋T1＝n%，則?A1＋T1＝A2＋T2＝n%，所以A＋T＝A1＋A2＋T1＋T2＝＝n%。
簡(jiǎn)記為“配對(duì)的兩堿基之和在單、雙鏈中所占比例相等”。
(3)雙鏈DNA分子中，非互補(bǔ)堿基之和所占比例在兩條互補(bǔ)鏈中互為倒數(shù)。
設(shè)雙鏈DNA分子中一條鏈上，＝m，
則＝＝m，互補(bǔ)鏈中＝。
簡(jiǎn)記為：“DNA兩條互補(bǔ)鏈中，不配對(duì)兩堿基之和的比值互為倒數(shù)，乘積為1”。
(4)雙鏈DNA分子中，以＝b%，則＝%。

◎考法1　考查DNA分子的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
1．如圖表示某DNA片段，有關(guān)該圖的敘述正確的是(　　)

A．①②③相間排列，構(gòu)成DNA分子的基本骨架
B．④的名稱是胞嘧啶脫氧核苷酸
C．⑨既容易斷裂又容易生成，所以DNA穩(wěn)定性與之無(wú)關(guān)
D．該DNA片段有兩種堿基配對(duì)方式，四種脫氧核苷酸
D　[DNA分子的基本骨架為①磷酸、②脫氧核糖交替連接形成的，A錯(cuò)誤；①磷酸并不能與②③組成為胞嘧啶脫氧核苷酸，B錯(cuò)誤；DNA穩(wěn)定性與⑨氫鍵有關(guān)，含有三個(gè)氫鍵的堿基對(duì)越多，DNA分子越穩(wěn)定，C錯(cuò)誤；該DNA片段有兩種堿基配對(duì)方式，即A與T配對(duì)、C與G配對(duì)，四種脫氧核苷酸，D正確。]
2．(2019·吉林長(zhǎng)春外國(guó)語(yǔ)學(xué)校質(zhì)檢)20世紀(jì)50年代初，查哥夫?qū)Χ喾N生物DNA做了堿基定量分析，發(fā)現(xiàn)的比值如表。結(jié)合所學(xué)知識(shí)，你認(rèn)為能得出的結(jié)論是(　　)
DNA來(lái)源
大腸桿菌
小麥
鼠
馬肝
馬胸腺
馬脾

1.01
1.21
1.21
1.43
1.43
1.43
A．馬的DNA結(jié)構(gòu)比大腸桿菌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DNA中A＋T的數(shù)量是鼠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
D　[分析表格中的信息可知，馬的DNA中的比值大于大腸桿菌，由于A與T之間的氫鍵是兩個(gè)，C與G之間的氫鍵是三個(gè)，因此馬的DNA結(jié)構(gòu)比大腸桿菌DNA結(jié)構(gòu)更不穩(wěn)定，A錯(cuò)誤；小麥和鼠的堿基含量相同，堿基排列順序不相同，遺傳信息不同，B錯(cuò)誤；此題無(wú)法計(jì)算小麥DNA中A＋T的數(shù)量與鼠DNA中C＋G數(shù)量的比值，C錯(cuò)誤；同一生物是由受精卵經(jīng)過(guò)有絲分裂和細(xì)胞分化形成的，不同組織中DNA堿基組成相同，D正確。]
◎考法2　考查基因的本質(zhì)及與DNA和染色體的關(guān)系
3．(2018·貴州思南中學(xué)期末)已知某DNA分子中，G與C之和占全部堿基總數(shù)的40%，其中一條鏈的T與C分別占該鏈堿基總數(shù)的40%和15%。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)
A．在它的互補(bǔ)鏈中，T與C之和占該鏈堿基總數(shù)的55%
B．在它的互補(bǔ)鏈中，T和C分別占該鏈堿基總數(shù)的20%和25%
C．若該DNA分子含1 000個(gè)堿基對(duì)，則堿基之間的氫鍵數(shù)2 600個(gè)
D．該DNA分子中為
B　[已知某DNA分子中，G與C之和占全部堿基總數(shù)的40%，則C＝G＝20%，A＝T＝50%－20%＝30%，則＝60%，＝＝60%，其中一條鏈的T占該鏈堿基總數(shù)的40%，即＝40%，則＝－＝20%，＝＝20%。由于＝＝40%，其中一條鏈的C占該鏈堿基總數(shù)的15%，即＝15%，則＝－＝25%，＝＝25%，則＝45%，A錯(cuò)誤，B正確；若該DNA分子含1 000個(gè)堿基對(duì)，則A＝T＝600，C＝G＝400，A、T之間的氫鍵為600×2＝1 200，C、G之間的氫鍵為400×3＝1 200，堿基之間的氫鍵數(shù)2 400個(gè)，C錯(cuò)誤；該DNA分子中＝＝，D錯(cuò)誤。]
4．(2018·濰坊期中)下列有關(guān)基因的敘述，正確的是(　　)
A．真核細(xì)胞中的基因都以染色體為載體
B．唾液淀粉酶基因在人體所有細(xì)胞中都能表達(dá)
C．等位基因的根本區(qū)別是脫氧核苷酸的排列順序不同
D．基因是由堿基對(duì)隨機(jī)排列成的DNA片段
C　[真核細(xì)胞的細(xì)胞核基因以染色體為載體，細(xì)胞質(zhì)基因不是以染色體為載體，A項(xiàng)錯(cuò)誤；唾液淀粉酶基因只在唾液腺細(xì)胞中表達(dá)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；等位基因是基因突變產(chǎn)生的，兩者的根本區(qū)別是脫氧核苷酸的排列順序不同，C項(xiàng)正確；基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，其中的堿基對(duì)具有特定的排列順序，D錯(cuò)誤。]
5．下列有關(guān)染色體、DNA、基因三者關(guān)系的敘述，不正確的是(　　)
A．每條染色體上都含有一個(gè)DNA分子或兩個(gè)DNA分子，DNA分子上含有許多個(gè)基因
B．都能復(fù)制、分離和傳遞，且三者行為一致
C．三者都是生物細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)
D．在生物的傳宗接代過(guò)程中，染色體的行為決定著DNA和基因的行為
C　[每條染色體上都含有一個(gè)DNA分子(未復(fù)制時(shí))或兩個(gè)DNA分子(復(fù)制后)。染色體是DNA的主要載體，因而染色體的行為決定著DNA和基因的行為(復(fù)制、分離、組合、傳遞)。染色體是遺傳物質(zhì)的主要載體，染色體在遺傳中的作用是由DNA或基因決定的，因而不能說(shuō)染色體是遺傳物質(zhì)。]
考點(diǎn)二| DNA分子的復(fù)制


1．概念：以親代DNA為模板，合成子代DNA的過(guò)程。
2．時(shí)間：有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期。
3．過(guò)程

4．特點(diǎn)
(1)復(fù)制方式為半保留復(fù)制。
(2)邊解旋邊復(fù)制。
5．DNA分子精確復(fù)制的原因
(1)DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)提供精確的模板。
(2)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保證復(fù)制精確進(jìn)行。
6．意義：使遺傳信息從親代傳給子代，保持了遺傳信息的連續(xù)性。
7．研究DNA復(fù)制的常用方法
同位素示蹤法和離心法，常用3H、15N標(biāo)記，通過(guò)離心在試管中形成不同位置的DNA條帶。

1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)
(1)DNA復(fù)制遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，新合成的DNA分子中兩條鏈均是新合成的。(×)
提示：新合成的DNA分子的兩條鏈有一條鏈?zhǔn)切潞铣傻摹?br /> (2)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)全部解旋后，開(kāi)始DNA的復(fù)制。(×)
提示：DNA復(fù)制時(shí)邊解旋邊復(fù)制。
(3)單個(gè)脫氧核苷酸在DNA酶的作用下連接合成新的子鏈。(×)
提示：在DNA聚合酶的作用下，單個(gè)脫氧核苷酸連接到DNA單鏈片段上形成子鏈。
(4)在一個(gè)細(xì)胞周期中，DNA復(fù)制過(guò)程中的解旋發(fā)生在兩條DNA母鏈之間。(√)
(5)在人體內(nèi)，成熟的紅細(xì)胞、漿細(xì)胞中不發(fā)生DNA的復(fù)制。(√)
2．思考回答(規(guī)范表述)
如圖為真核細(xì)胞DNA復(fù)制過(guò)程的模式圖

DNA聚合酶的作用機(jī)理是什么？
提示：DNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板，將單個(gè)脫氧核苷酸通過(guò)形成磷酸二酯鍵，連接到已有的脫氧核苷酸單鏈上。

1．各類生物體中DNA分子復(fù)制的場(chǎng)所

2．“圖解法”分析DNA分子復(fù)制中相關(guān)計(jì)算的規(guī)律
DNA分子復(fù)制為半保留復(fù)制，若將一個(gè)被15N標(biāo)記的DNA轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)(復(fù)制)若干代，其結(jié)果分析如下：

(1)將含15N的DNA分子放在含14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，復(fù)制n次，則
①子代DNA共2n個(gè)

(2)DNA分子復(fù)制過(guò)程中消耗的某種脫氧核苷酸數(shù)
①若親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，經(jīng)過(guò)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。

◎考法1　考查DNA復(fù)制的過(guò)程和特點(diǎn)
1．(2019·德州重點(diǎn)中學(xué)月考)真核細(xì)胞中DNA復(fù)制如圖所示，下列表述錯(cuò)誤的是(　　)

A．多起點(diǎn)雙向復(fù)制能保證DNA復(fù)制在短時(shí)間內(nèi)完成
B．每個(gè)子代DNA都有一條核苷酸鏈來(lái)自親代
C．復(fù)制過(guò)程中氫鍵的破壞和形成都需要DNA聚合酶的催化
D．DNA分子的準(zhǔn)確復(fù)制依賴于堿基互補(bǔ)配對(duì)原則
C　[DNA復(fù)制過(guò)程中氫鍵的破壞需要解旋酶的催化，但氫鍵的形成不需要酶的催化，C錯(cuò)誤。]
2．在DNA復(fù)制開(kāi)始時(shí)，將大腸桿菌放在含低劑量3H標(biāo)記的脫氧胸苷(3H—dT)的培養(yǎng)基中，3H—dT可摻入正在復(fù)制的DNA分子中，使其帶有放射性標(biāo)記。幾分鐘后，將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含高劑量3H—dT的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時(shí)間。收集、裂解細(xì)胞，抽取其中的DNA進(jìn)行放射性自顯影檢測(cè)，結(jié)果如圖所示。據(jù)圖可以做出的推測(cè)是(　　)

A．復(fù)制起始區(qū)在高放射性區(qū)域
B．DNA復(fù)制為半保留復(fù)制
C．DNA復(fù)制從起始點(diǎn)向兩個(gè)方向延伸
D．DNA復(fù)制方向?yàn)閍→c
C　[根據(jù)放射性自顯影結(jié)果可知，中間低放射性區(qū)域是復(fù)制開(kāi)始時(shí)在含低劑量3H標(biāo)記的脫氧胸苷(3H—dT)的培養(yǎng)基中進(jìn)行復(fù)制的結(jié)果，A錯(cuò)誤；兩側(cè)高放射性區(qū)域是將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含高劑量3H—dT的培養(yǎng)基中進(jìn)行復(fù)制的結(jié)果，因此可判斷DNA復(fù)制從起始點(diǎn)(中間)向兩個(gè)方向延伸，C正確、D錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)不能證明DNA復(fù)制為半保留復(fù)制，B錯(cuò)誤。]
◎考法2　考查DNA復(fù)制的相關(guān)計(jì)算
3．(2018·泰安期中)下列關(guān)于DNA的相關(guān)計(jì)算中，正確的是(　　)
A．具有1 000個(gè)堿基對(duì)的DNA，腺嘌呤有600個(gè)，則每一條鏈上都具有胞嘧啶200個(gè)
B．具有m個(gè)胸腺嘧啶的DNA片段，復(fù)制n次后共需要2n·m個(gè)胸腺嘧啶
C．具有m個(gè)胸腺嘧啶的DNA片段，第n次復(fù)制需要2n－1·m個(gè)胸腺嘧啶
D．無(wú)論是雙鏈DNA還是單鏈DNA，A＋G所占的比例均是
C　[根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，具有1 000個(gè)堿基對(duì)的DNA，A＋T＋C＋G＝2 000個(gè)，A＝T＝600個(gè)，C＝G＝400個(gè)，但在該DNA分子的每一條鏈上，所具有的胞嘧啶不一定是200個(gè)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；具有m個(gè)胸腺嘧啶的DNA片段，復(fù)制n次后共需要(2n－1)·m個(gè)胸腺嘧啶，B項(xiàng)錯(cuò)誤；具有m個(gè)胸腺嘧啶的DNA片段，第n次復(fù)制共需要(2n－1)·m－(2n－1－1)·m＝2n－1·m個(gè)胸腺嘧啶，C項(xiàng)正確；在雙鏈DNA分子中，A＋G所占的比例是，在單鏈DNA分子中，A＋G所占的比例不一定是，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]
4．一個(gè)32P標(biāo)記的噬菌體侵染在31P環(huán)境中培養(yǎng)的大腸桿菌，已知噬菌體DNA上有m個(gè)堿基對(duì)，其中胞嘧啶有n個(gè)，以下敘述不正確的是(　　)
A．大腸桿菌為噬菌體增殖提供原料和酶等
B．噬菌體DNA含有(2m＋n)個(gè)氫鍵
C．該噬菌體繁殖4次，子代中只有14個(gè)含有31P
D．噬菌體DNA第4次復(fù)制共需要8(m－n)個(gè)腺嘌呤脫氧核苷酸
C　[ 噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，只有DNA進(jìn)入細(xì)菌并作為模板控制子代噬菌體的合成，其DNA復(fù)制及子代蛋白質(zhì)外殼的合成需大腸桿菌提供原料、酶和ATP等，A項(xiàng)正確；DNA上有m個(gè)堿基對(duì)，胞嘧啶有n個(gè)，因此可知腺嘌呤為(2m－2n)/2＝(m－n)個(gè)，A和T之間兩個(gè)氫鍵，C和G之間三個(gè)氫鍵，因此氫鍵為3n＋2(m－n)＝(2m＋n)個(gè)，B項(xiàng)正確；噬菌體增殖所需原料由細(xì)菌提供，模板由噬菌體DNA提供，所以噬菌體繁殖4次，共有24＝16個(gè)子代噬菌體，由于DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制，因此所有的子代噬菌體都含有31P，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)以上分析可知，1個(gè)DNA分子含有(m－n)個(gè)腺嘌呤，DNA分子第4次復(fù)制需要腺嘌呤脫氧核苷酸為24－1×(m－n)＝8(m－n)個(gè)，D項(xiàng)正確。]
[誤區(qū)警示] DNA結(jié)構(gòu)與復(fù)制解題時(shí)的5個(gè)“注意”
1．注意不要將DNA分子中堿基對(duì)之間氫鍵的形成與斷裂條件混淆，氫鍵可由解旋酶催化斷裂，同時(shí)需要ATP供能，也可加熱斷裂(體外)；而氫鍵是自動(dòng)形成的，不需要酶和能量。
2．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，但后者只包括第n次的復(fù)制。
3．注意堿基的單位是“對(duì)”還是“個(gè)”。
4．注意在DNA復(fù)制過(guò)程中，無(wú)論復(fù)制了幾次，含有親代脫氧核苷酸單鏈的DNA分子都只有兩個(gè)。
5．注意看清試題中問(wèn)的是“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”，是“含”還是“只含”等關(guān)鍵詞，以免掉進(jìn)陷阱。
◎考法3　DNA復(fù)制方式的探究及拓展分析
5．細(xì)菌在15N培養(yǎng)基中繁殖數(shù)代后，使細(xì)菌DNA的含氮堿基皆含有15N，然后再移入14N培養(yǎng)基中培養(yǎng)，抽取其子代的DNA經(jīng)高速離心分離，如圖①～⑤為可能的結(jié)果，下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)

A．第一次分裂的子代DNA應(yīng)為⑤
B．第二次分裂的子代DNA應(yīng)為①
C．第三次分裂的子代DNA應(yīng)為③
D．親代的DNA應(yīng)為⑤
A　[親代DNA為15N—15N，經(jīng)第一次復(fù)制形成的子代DNA應(yīng)為15N—14N，應(yīng)如圖②所示。]
6．科學(xué)家以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，運(yùn)用同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心方法進(jìn)行了DNA復(fù)制方式的探索實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果見(jiàn)下表。
組別
1組
2組
3組
4組
培養(yǎng)液中唯一氮源
14NH4Cl
15NH4Cl
14NH4Cl
14NH4Cl
繁殖代數(shù)
多代
多代
一代
兩代
培養(yǎng)產(chǎn)物
A
B
B的子Ⅰ代
B的子Ⅱ代
操作
提取DNA并離心
離心結(jié)果
僅為輕帶(14N/14N)
僅為重帶(15N/15N)
僅為中帶(15N/14N)
1/2輕帶(14N/14N)、1/2中帶(15N/14N)
請(qǐng)分析并回答：
(1)要得到DNA中的N全部被放射性標(biāo)記的大腸桿菌B，必須經(jīng)過(guò)________代培養(yǎng)，且培養(yǎng)液中的________是唯一氮源。
(2)綜合分析本實(shí)驗(yàn)的DNA離心結(jié)果，第________組結(jié)果對(duì)得到結(jié)論起到了關(guān)鍵作用，但需把它與第________組和第________組的結(jié)果進(jìn)行比較，才能說(shuō)明DNA分子的復(fù)制方式是______________。
(3)分析討論：
①若子Ⅰ代DNA的離心結(jié)果為“輕”和“重”兩條密度帶，則“重帶”DNA來(lái)自________，據(jù)此可判斷DNA分子的復(fù)制方式不是 ________復(fù)制。
②若將子Ⅰ代DNA雙鏈分開(kāi)后再離心，其結(jié)果________(填“能”或“不能”)判斷DNA的復(fù)制方式。
③若在同等條件下將子Ⅱ代繼續(xù)培養(yǎng)，子n代DNA離心的結(jié)果是：密度帶的數(shù)量和位置________，放射性強(qiáng)度發(fā)生變化的是________帶。
④若某次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果中，子Ⅰ代DNA的“中帶”比以往實(shí)驗(yàn)結(jié)果的“中帶”略寬，可能的原因是新合成DNA單鏈中的N尚有少部分為_(kāi)_______。
解析：本題主要考查DNA分子復(fù)制的相關(guān)知識(shí)，意在考查學(xué)生對(duì)同位素示蹤技術(shù)與密度梯度離心方法的掌握情況。經(jīng)過(guò)一代培養(yǎng)后，只能是標(biāo)記DNA分子的一條單鏈，所以要想對(duì)所有的DNA分子全部標(biāo)記，要進(jìn)行多代培養(yǎng)；在探究DNA分子的復(fù)制方式為半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)中，“重帶”為兩個(gè)單鏈均被15N標(biāo)記，“輕帶”為兩個(gè)單鏈均被14N標(biāo)記，“中帶”為一個(gè)單鏈被14N標(biāo)記，另一個(gè)單鏈被15N標(biāo)記。
答案：(1)多　15NH4Cl　(2)3　1　2　半保留復(fù)制　
(3)①B　半保留?、诓荒堋、蹧](méi)有變化　輕?、?5N
考點(diǎn)三| DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂中染色體標(biāo)記問(wèn)題的綜合考查

1．減數(shù)分裂中染色體標(biāo)記情況分析
如果用3H標(biāo)記細(xì)胞中的DNA分子，然后將細(xì)胞放在正常環(huán)境中培養(yǎng)，讓其進(jìn)行減數(shù)分裂，結(jié)果染色體中的DNA標(biāo)記情況如圖所示：

由圖可以看出，減數(shù)分裂過(guò)程中細(xì)胞雖然連續(xù)分裂2次，但DNA只復(fù)制1次，所以四個(gè)子細(xì)胞中所有DNA分子均呈雜合狀態(tài)，即“3H//1H”。
2．有絲分裂中染色體標(biāo)記情況分析
如果用3H標(biāo)記細(xì)胞中的DNA分子，然后將細(xì)胞放在正常環(huán)境中培養(yǎng)，連續(xù)進(jìn)行2次有絲分裂，與減數(shù)分裂過(guò)程不同，因?yàn)橛薪z分裂是復(fù)制1次分裂1次，因此這里實(shí)際上包含了2次復(fù)制。

由圖可以看出，第一次有絲分裂形成的兩個(gè)子細(xì)胞中所有DNA分子均呈雜合狀態(tài)，即“3H//1H”。第二次有絲分裂復(fù)制后的染色體上兩條單體中只有一條單體含有3H，即DNA分子為“3H//1H”，而另一條單體只有1H，即DNA分子為“1H//1H”，在后期時(shí)兩條單體的分離是隨機(jī)的，所以最終形成的子細(xì)胞中可能都含有3H，也可能不含3H，含有3H的染色體條數(shù)是0～2n條(體細(xì)胞染色體條數(shù)是2n)。

◎考法　考查DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂的關(guān)系
[解題指導(dǎo)] 四步法解決細(xì)胞分裂中染色體標(biāo)記問(wèn)題
第一步
畫(huà)出含一條染色體的細(xì)胞圖，下方畫(huà)出該條染色體上的1個(gè)DNA分子，用豎實(shí)線表示含同位素標(biāo)記
第二步
畫(huà)出復(fù)制一次，分裂一次的子細(xì)胞染色體圖，下方畫(huà)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(huà)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(cè)后期情況，可想象著絲點(diǎn)分裂，染色單體分開(kāi)的局面，并進(jìn)而推測(cè)子細(xì)胞染色體的情況
1.用32P標(biāo)記某動(dòng)物的體細(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)胞分裂的后期，一個(gè)細(xì)胞中染色體總條數(shù)和被32P標(biāo)記的染色體數(shù)分別是(　　)
A．20和20　　　　 B．40和20
C．20和10 D．20和40
B　[32P標(biāo)記某動(dòng)物體細(xì)胞的DNA，經(jīng)過(guò)復(fù)制后，產(chǎn)生的40個(gè)DNA均有一條鏈帶32P標(biāo)記，產(chǎn)生的兩個(gè)子細(xì)胞含有20個(gè)DNA，且這20個(gè)DNA均有一條鏈帶32P標(biāo)記，經(jīng)過(guò)第二次有絲分裂間期DNA復(fù)制后，產(chǎn)生的40個(gè)DNA，有20個(gè)DNA的一條鏈帶32P標(biāo)記，20個(gè)DNA兩條鏈均不帶標(biāo)記，第二次有絲分裂后期染色體數(shù)為40條，其中帶標(biāo)記的染色體數(shù)為20條。]
2．將DNA分子雙鏈用3H標(biāo)記的蠶豆(2n＝12)根尖移入普通培養(yǎng)液(不含放射性元素)中，再讓細(xì)胞連續(xù)進(jìn)行有絲分裂。某普通培養(yǎng)液中的第三次有絲分裂中期，根據(jù)圖示，判斷該細(xì)胞中染色體的標(biāo)記情況最可能是(　　)

A．12個(gè)b
B．6個(gè)a，6個(gè)b
C．6個(gè)b，6個(gè)c
D．b＋c＝12個(gè)，但b和c數(shù)目不確定
D　[在普通培養(yǎng)液中第一次有絲分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞的DNA分子中僅有1條鏈被標(biāo)記，故第二次有絲分裂中期時(shí)，每條染色體的2條染色單體中僅有1條染色體具有放射性，在有絲分裂后期時(shí)姐妹染色單體分開(kāi)形成兩條子染色體隨機(jī)移向細(xì)胞兩極，即第二次有絲分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞中具有放射性的染色體數(shù)目不能確定，所以在第三次有絲分裂中期的細(xì)胞中有的染色體僅有1條染色單體具有放射性，有的染色體無(wú)放射性，但二者之和肯定為12。]
3．若某動(dòng)物(2n＝8)的一個(gè)精原細(xì)胞內(nèi)所有核DNA分子的核苷酸鏈均被32P標(biāo)記，經(jīng)過(guò)兩次分裂，對(duì)所產(chǎn)生的4個(gè)子細(xì)胞中核DNA分子的分析(原料不含放射性)，正確的是(　　)
A．若精原細(xì)胞進(jìn)行的是有絲分裂，則每個(gè)子細(xì)胞中均有2個(gè)被32P標(biāo)記
B．若精原細(xì)胞進(jìn)行的是減數(shù)分裂，則每個(gè)子細(xì)胞中均有2個(gè)被32P標(biāo)記
C．若精原細(xì)胞進(jìn)行的是有絲分裂，則每個(gè)子細(xì)胞中均有4個(gè)被32P標(biāo)記
D．若精原細(xì)胞進(jìn)行的是減數(shù)分裂，則每個(gè)子細(xì)胞中均有4個(gè)被32P標(biāo)記
D　[若精原細(xì)胞進(jìn)行的是有絲分裂，則第一次分裂結(jié)束后，每個(gè)子細(xì)胞內(nèi)每條染色體上的DNA分子都是一條鏈被32P標(biāo)記，另一條鏈未被標(biāo)記；第二次有絲分裂后期，每個(gè)著絲點(diǎn)分裂后形成的兩條子染色體(一條上的DNA分子被32P標(biāo)記，另一條上的DNA分子未被標(biāo)記)隨機(jī)移向兩極，最后進(jìn)入每個(gè)子細(xì)胞內(nèi)的被32P標(biāo)記的核DNA分子數(shù)是不確定的，故A、C錯(cuò)誤；若精原細(xì)胞進(jìn)行的是減數(shù)分裂，則經(jīng)過(guò)減Ⅰ前的間期DNA的半保留復(fù)制，每條染色體上的DNA分子都是一條鏈被32P標(biāo)記，另一條鏈未被標(biāo)記，即減數(shù)分裂形成的每個(gè)子細(xì)胞中都有4個(gè)被32P標(biāo)記的核DNA分子，B錯(cuò)誤，D正確。]
真題體驗(yàn)| 感悟高考　淬煉考能
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
D　[一個(gè)14N14N的DNA分子利用15N的培養(yǎng)基復(fù)制兩代，再轉(zhuǎn)到14N的培養(yǎng)基中復(fù)制一代共產(chǎn)生8個(gè)DNA分子，其中6個(gè)DNA分子為15N14N，兩個(gè)DNA分子為14N14N。]
2．(2017·海南高考)DNA分子的穩(wěn)定性與堿基對(duì)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(gè)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(gè)比值越大，雙鏈DNA分子的穩(wěn)定性越高
C．當(dāng)兩個(gè)比值相同時(shí)， 可判斷這個(gè)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
D　[雙鏈DNA分子中A＝T，C＝G，前者之間是兩個(gè)氫鍵，后者之間是三個(gè)氫鍵；堿基序列不同的雙鏈DNA分子，前一比值不同，后一比值相同，A錯(cuò)誤；前一個(gè)比值越小，雙鏈DNA分子的穩(wěn)定性越高，B錯(cuò)誤；當(dāng)兩個(gè)比值相同時(shí)，不能判斷這個(gè)DNA分子是雙鏈，因?yàn)榧僭O(shè)A＝30，G＝30，C＝30，T＝30這條鏈可能是單鏈也有可能是雙鏈，C錯(cuò)誤；雙鏈DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，經(jīng)半保留復(fù)制得到的DNA分子仍為雙鏈，后一比值等于1，D正確。]
3．(2016·全國(guó)卷Ⅱ)某種物質(zhì)可插入DNA分子兩條鏈的堿基對(duì)之間，使DNA雙鏈不能解開(kāi)。若在細(xì)胞正常生長(zhǎng)的培養(yǎng)液中加入適量的該物質(zhì)，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．隨后細(xì)胞中的DNA復(fù)制發(fā)生障礙
B．隨后細(xì)胞中的RNA轉(zhuǎn)錄發(fā)生障礙
C．該物質(zhì)可將細(xì)胞周期阻斷在分裂中期
D．可推測(cè)該物質(zhì)對(duì)癌細(xì)胞的增殖有抑制作用
C　[在DNA分子的復(fù)制過(guò)程中，DNA分子需要先經(jīng)過(guò)解旋，即DNA雙鏈解開(kāi)，加入該物質(zhì)后DNA分子雙鏈不能解開(kāi)，故細(xì)胞中DNA的復(fù)制會(huì)發(fā)生障礙，A項(xiàng)正確。DNA分子轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生RNA的過(guò)程中，DNA分子也需要在RNA聚合酶作用下先將雙鏈解開(kāi)，再以DNA的一條鏈為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，加入該物質(zhì)后DNA分子雙鏈不能解開(kāi)，故細(xì)胞中的RNA轉(zhuǎn)錄會(huì)發(fā)生障礙，B項(xiàng)正確。因DNA復(fù)制發(fā)生在細(xì)胞分裂間期，故該物質(zhì)阻斷的是分裂間期DNA分子的復(fù)制過(guò)程，從而將細(xì)胞周期阻斷在分裂間期，C項(xiàng)錯(cuò)誤。癌細(xì)胞的增殖方式是有絲分裂，其分裂過(guò)程中可發(fā)生DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，加入該物質(zhì)會(huì)阻礙這兩個(gè)過(guò)程，從而抑制癌細(xì)胞的增殖，D項(xiàng)正確。]
4．(2016·全國(guó)卷Ⅰ)在有關(guān)DNA分子的研究中，常用32P來(lái)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)?；卮鹣铝袉?wèn)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2/n，原因是________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
解析：(1)根據(jù)題干信息可知，該酶能將ATP水解成ADP和磷酸基團(tuán)(即Pγ)，同時(shí)將Pγ基團(tuán)轉(zhuǎn)移到DNA末端上。因此需將32P標(biāo)記到ATP的γ位上。(2)DNA生物合成的原料為脫氧核苷酸。將dATP兩個(gè)高能磷酸鍵都水解后的產(chǎn)物為dA—Pα(腺嘌呤脫氧核苷酸)，為合成DNA的原料。因此需將32P標(biāo)記到dATP的α位上。(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。
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

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