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2019-2020年高考生物一輪復習方案 2-2 DNA分子的結構、復制及基因是 新人教版必修2 DNA分子結構的主要特點(Ⅱ)　基因的概念(Ⅱ)　DNA分子的復制(Ⅱ) 知識點一　DNA分子的結構 知識點二　DNA分子的復制 1．對DNA分子復制的推測 沃森和克里克提出了遺傳物質自我復制的假說 2．DNA分子的復制 (1)概念：以親代DNA分子為模板，按⑧________原則，合成子代DNA分子的過程 (2)過程：解旋→以母鏈為模板按⑨________原則合成與母鏈互補的子鏈→延伸 　子鏈→母鏈、子鏈盤繞成________ (3)發(fā)生時期：有絲分裂的?________和?________的間期，隨染色體復制而完成的 (4)所需條件：模板：?________；原料：?________；能量：ATP；酶：?________等 (5)結果：1個DNA分子就形成?________完全相同的DNA分子。 (6)特點 (7) (8)意義 知識點三　基因是有遺傳效應的DNA片段 1．基因與DNA的關系 (1)基因是有________的DNA片段 (2)每個DNA分子含有________個基因 (3)DNA分子中存在不是基因的片段 2．DNA片段中的遺傳信息 (1)DNA分子能夠儲存足夠量的________ (2)遺傳信息蘊藏在4種堿基的________之中 (3)DNA分子的多樣性源于________的多樣性 (4)DNA分子的特異性源于每個DNA分子的堿基的____順序 3．基因與性狀的關系 基因是控制生物性狀的結構單位和功能單位 4．生物體多樣性和特異性的物質基礎 ________分子的多樣性和特異性 試一試：你是否能用圖解的形式表示染色體、DNA、基因、蛋白質及性狀的關系？ 巧記：DNA分子結構的“五四三二一” ○、、?(磷酸、脫氧核糖、堿基) 脫氧核苷酸長鏈(堿基對有A與T、G與C兩種配對方式) 判一判 1．DNA初步水解的產物是4種脫氧核苷酸，徹底水解的產物有磷酸、脫氧核糖和堿基(A、T、G、C 4種)(　　)。 2．T2噬菌體DNA中堿基對的排列順序是千變萬化的(　　)。 3．DNA復制的場所不只是細胞核(　　)。 4．DNA雙螺旋全部解鏈后，開始DNA復制(　　)。 5．單個脫氧核苷酸在DNA酶的作用下連接成子鏈，并且2條子鏈形成子代DNA分子(　　)。 6．有遺傳效應的片段只有DNA片段(　　)。 7．某DNA片段中有100個脫氧核苷酸，則可能的排列順序為2100種(　　)。 自我校對： ①磷酸?、诿撗鹾颂恰、勖撗鹾塑账帷、苊撗鹾塑账徭湣、蓦p螺旋?、?　⑦3?、鄩A基互補配對?、釅A基互補配對　雙螺旋結構　?間期　?減數(shù)第一次分裂前　?DNA分子的兩條鏈　?4種游離的脫氧核苷酸　?解旋酶、DNA聚合酶　?2個　?邊解旋邊復制　?雙螺旋結構　?堿基互補配對原則　?連續(xù)性　基因突變　遺傳效應　多　遺傳信息　排列順序　堿基排列順序　特定的排列　DNA 試一試：染色體DNA基線性排列因蛋白質生物(性狀)多樣性 判一判：1.√　2.　3.√　4.　5.　6.　7. 提示　5.在DNA聚合酶的作用下，而不是DNA酶；子代DNA是親代1條模板鏈和子鏈形成。7.排列順序應為4n，n指堿基對數(shù)，100個＝50對，即應為450種，其中“4”有特定含義，代表4種堿基，不能寫成2100。 DNA分子的結構、特性及基因的本質 一、DNA分子的結構與特性 1．DNA分子結構模式圖信息解讀 (1)每個脫氧核苷酸中，脫氧核糖中1號碳與堿基相連接，5號碳與磷酸相連接，3號碳上的－OH與下一個脫氧核苷酸的磷酸脫水聚合形成磷酸二酯鍵相連接，如圖。 (2)○、、?之間的數(shù)量關系是1∶1∶1。 (3)兩個核苷酸的○和之間的磷酸二酯鍵，用限制性核酸內切酶處理可切斷，用DNA連接酶處理可連接。 (4)堿基對之間的氫鍵(一種分子間作用力，不是化學鍵)，可用解旋酶斷裂，也可加熱斷裂。 2．DNA分子特性 (1)穩(wěn)定性：磷酸和脫氧核糖交替連接，排列在外側構成基本骨架。 (2)多樣性：堿基對多種多樣的排列順序。 若某DNA分子中有n個堿基對，則排列順序有4n種，其中n代表堿基對數(shù)。 (3)特異性：每種DNA分子都有特定的堿基對排列順序，代表了特定的遺傳信息。 二、堿基互補配對原則及相關計算 (1)嘌呤總數(shù)與嘧啶總數(shù)相等，即A＋G＝T＋C。 (2)在雙鏈DNA分子中，互補堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個DNA分子中都相等。 設在雙鏈DNA分子中的一條鏈上A1＋T1＝n%，因為A1＝T2，A2＝T1，則：A1＋T1＝A2＋T2＝n%。 所以A＋T＝A1＋A2＋T1＋T2＝＝n%。 簡記為“配對的兩堿基之和在單、雙鏈中所占比例相等”。 (3)雙鏈DNA分子中，非互補堿基之和所占比例在兩條互補鏈中互為倒數(shù)。 設雙鏈DNA分子中，一條鏈上：＝m， 則：＝＝m，互補鏈上＝。 簡記為：“DNA兩互補鏈中，不配對兩堿基和的比值乘積為1。” DNA分子中的其他數(shù)量關系 (1)DNA分子中，脫氧核苷酸數(shù)∶脫氧核糖數(shù)∶磷酸數(shù)∶含氮堿基數(shù)＝1∶1∶1∶1。(2)配對的堿基，A與T之間形成2個氫鍵，G與C之間形成3個氫鍵，C－G對占比例越大，DNA結構越穩(wěn)定。(3)每條脫氧核苷酸鏈上都只有一個游離的磷酸基，因此DNA分子中含有2個游離的磷酸基。 三、基因與脫氧核苷酸、DNA和染色體之間的關系 關　系 內　　容 基因與脫 氧核苷酸 基因的基本組成單位是脫氧核苷酸，基因中脫氧核苷酸的排列順序稱為遺傳信息 基因與DNA 基因是有遺傳效應的DNA片段，每個DNA分子上有很多個基因 基因與染色體 基因在染色體上呈線性排列，染色體是基因的主要載體 圖　示 (1)對于真核細胞來說，染色體是基因的主要載體；線粒體和葉綠體也是基因的載體。(2)對于原核細胞來說，擬核中的DNA分子或者質粒DNA均是裸露的，并不與蛋白質一起構成染色體。 本考點高考命題多以選擇題形式出現(xiàn)，考查概念、特點等基礎知識較常見，試題難度小，命題頻率低。提醒考生要關注與堿基互補配對相關的計算，xx未必不考。 【典例1】 (易錯題)在一個DNA分子中，腺嘌呤與胸腺嘧啶之和占全部堿基數(shù)目的54%，其中一條鏈中鳥嘌呤、胸腺嘧啶分別占該鏈堿基總數(shù)的22%和28%，則由該鏈轉錄的信使RNA中鳥嘌呤占堿基總數(shù)的(　　)。 A．24% B．22% C．26% D．23% 破題關鍵 解析　 若計算信使RNA中鳥嘌呤所占比例，應該先計算DNA分子的模板鏈中C所占比例。根據(jù)規(guī)律(2)可知，在模板鏈中A＋T所占比例也為54%，又因為該鏈中G＝22%，所以C＝1－(54%＋22%)＝24%。 答案　A ——單雙鏈轉化公式的推導：本題可直接應用 (1)公式推導(結合下圖)： 由圖知：A1＋T1＋C1＋G1＝m　A2＋T2＋G2＋C2＝m，整個雙鏈DNA上的堿基總數(shù)為2m。 ∵A1＝T2、T1＝A2 則A1＋T1＝A2＋T2，A＋T＝(A1＋T1)＋(A2＋T2)， 比值：＝＝ 　　　　↑　　　↑　　　　　　　↑ 單鏈1的比值　單鏈2的比值　雙鏈DNA的比值 簡記為“配對的兩堿基之和在單、雙鏈中所占比例相等”。 【訓練1】 下列是一組有關雙鏈DNA分子中含氮堿基的問題，請回答： (1)若A占20%，G占多少？ (2)若雙鏈DNA分子中A占20%，且一條鏈中的A為20%，則此鏈中C的最大值是多少？ (3)一條鏈中＝0.4，互補鏈中的此值是多少？ (4)一條鏈中＝0.4，互補鏈中的此值是多少？ (5)若A有P個，占全部堿基數(shù)的20%，則該DNA分子中的G有多少個？ 解析　本題通過DNA分子中的堿基組成及其比例，考查堿基互補配對原則，正確理解DNA分子中的堿基配對原則是正確解題的關鍵。 (1)由“雙鏈DNA分子的嘌呤堿基占總堿基數(shù)的一半”可知：A＋G＝50%，因此G＝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%，對任一條鏈而言，某種堿基的最大值就是該對堿基所占的比例，因此，C最多時占該鏈的60%。 (3)由“雙鏈DNA分子中，一條鏈中的與另一條鏈中的該比值互為倒數(shù)”可知：其互補鏈中的＝＝2.5。(4)由于“雙鏈DNA分子及任一條鏈中的為一定值”，所以其互補鏈中的＝0.4。(5)若A有P個，占全部堿基數(shù)的20%，則DNA分子的總堿基數(shù)為＝5P，而由“雙鏈DNA分子的嘌呤堿基占總堿基數(shù)的一半”可知：G占總堿基數(shù)的比例＝50%－20%＝30%，則G＝5P30%＝1.5P(個)。 答案　(1)30%　(2)60%　(3)2.5　(4)0.4　(5)1.5P DNA復制的研究方法、過程和條件 1．研究DNA復制的常用方法 同位素標記法和離心法，常標記3H、15N，通過離心在試管中形成不同位置的DNA條帶。 2．DNA復制的過程(認真分析下面兩幅圖)及意義 標準圖： 簡化圖： 【要點闡釋】 DNA復制的場所 真核細胞：細胞核(主要)、線粒體、葉綠體 原核細胞：擬核、細胞質(細胞質基質) DNA復制的條件 模板 親代DNA的兩條鏈 原料 4種游離的脫氧核苷酸 能量 ATP 酶 解旋酶、DNA聚合酶等 DNA復制的特點 ①半保留復制；②邊解旋邊復制 DNA復制的意義 ①遺傳信息的傳遞，使物種保持相對穩(wěn)定和延續(xù) ②由于復制差錯而出現(xiàn)基因突變，從而為進化提供了原始的選擇材料 (1)子代DNA分子中模板鏈與另一DNA分子中新合成的子鏈堿基序列完全相同。(2)影響細胞呼吸(ATP供給)的所有因素都可能影響DNA復制。(3)體外也可進行，即PCR擴增技術，除滿足上述條件外，還應注意溫度、pH的控制及引物的加入。 3．DNA復制過程中的數(shù)量關系 由于DNA分子的復制是一種半保留復制方式，一個DNA分子連續(xù)進行n次復制，可形成2n個子代DNA，其中只有2個DNA分子含有最初親代的母鏈。圖解如下： (1)一個DNA不論復制多少次，產生的子代DNA分子中含母鏈的DNA分子數(shù)總是2個，含母鏈也總是2條。 (2)計算比值：n次復制后，形成的子代DNA分子中，含親代DNA母鏈的有兩個DNA分子，占子代DNA總數(shù)的＝；親代DNA分子母鏈兩條，占子代DNA中脫氧核苷酸鏈總數(shù)的＝。 (3)計算原料用量：復制所需的某脫氧核苷酸數(shù)＝a(2n－1)，其中的a為所求的脫氧核苷酸在原來DNA(即作模板的親代DNA)分子中的數(shù)量，n為復制次數(shù)。 本考點是高考重點考查的內容之一。從高考試題來看，考查DNA的復制主要涉及DNA復制過程中的變化、特點，與細胞增殖、遺傳和變異等的關系，DNA的復制與其他生理過程(如轉錄、翻譯等)的區(qū)別等。 【典例2】 (xx山東理綜，5)假設一個雙鏈均被32P標記的噬菌體DNA由5 000個堿基對組成，其中腺嘌呤占全部堿基的20%。用這個噬菌體侵染只含31P的大腸桿菌，共釋放出100個子代噬菌體。下列敘述正確的是(　　)。 A．該過程至少需要3105個鳥嘌呤脫氧核苷酸 B．噬菌體增殖需要細菌提供模板、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．該DNA發(fā)生突變，其控制的性狀即發(fā)生改變 破題關鍵 解析　本題主要考查了噬菌體侵染細菌過程的相關知識以及DNA分子的有關計算。首先計算得出一個噬菌體DNA中鳥嘌呤脫氧核苷酸占30%，其數(shù)量是5 000230%＝3 000個，由一個噬菌體增殖為100個噬菌體，至少需要3 000(100－1)＝2.97105個鳥嘌呤脫氧核苷酸，A錯誤；噬菌體侵染細菌的過程中，需要細菌提供原料、能量、酶等條件，但模板是由噬菌體提供的，B錯誤；根據(jù)DNA半保留復制的特點可知釋放出的100個子代噬菌體中含有32P與只含31P的子代噬菌體分別是2個、98個，比例為1∶49，C正確；由于密碼子的簡并性等原因，DNA發(fā)生突變，其控制的性狀不一定發(fā)生改變，D錯誤。 答案　C 【訓練2】 (xx湖北)下圖是某DNA分子的局部結構示意圖，請據(jù)圖回答。 (1)寫出下列圖中序號代表的結構的中文名稱：①________，⑦________，⑧______________，⑨________________________________________________________________________。 (2)圖中DNA片段中堿基對有________對，該DNA分子應有________個游離的磷酸基。 (3)從主鏈上看，兩條單鏈________________；從堿基關系看，兩條單鏈____________。 (4)如果將14N標記的細胞培養(yǎng)在含15N標記的脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中，此圖所示的________________(填圖中序號)中可測到15N。若細胞在該培養(yǎng)液中分裂四次，該DNA分子也復制四次，則得到的子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例為________。 (5)若該DNA分子共有a個堿基，其中腺嘌呤有m個，則該DNA分子復制4次，需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸為________個。 解析　根據(jù)堿基互補配對原則可知：①是胞嘧啶，②是腺嘌呤，③是鳥嘌呤，④是胸腺嘧啶，⑤是磷酸基團，⑥是胸腺嘧啶，⑦是脫氧核糖，⑧是胸腺嘧啶脫氧核苷酸，⑨是一條脫氧核苷酸鏈的片段。復制4次，產生16個DNA分子，由于DNA復制為半保留復制，含14N的DNA分子共2個，所有的DNA都含有15N，所以子代DNA分子中含14N和15N的比例為1∶8。A＝T＝m，則G＝C＝－m，復制4次，需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸為(24－1)(－m)＝15(－m)。 答案　(1)胞嘧啶　脫氧核糖　胸腺嘧啶脫氧核苷酸　一條脫氧核苷酸鏈的片段　(2)4　2　(3)反向平行　互補　(4)①②③④⑥⑧⑨　1∶8　(5)15(－m) 規(guī)避2個易錯點 易錯點1　計算時，亂套公式而出錯 　點　撥　DNA分子相關堿基互補配對演繹出來的各種計算公式是有前提條件的，其前提條件必須確認為“雙鏈DNA分子”才成立，否則不成立。判定如下：①雙鏈DNA分子中A＝T、G＝C，若出現(xiàn)A≠T或G≠C可肯定不是雙鏈DNA。②若出現(xiàn)“嘌呤≠嘧啶”則可肯定不是雙鏈DNA分子，可能為“RNA”、“單鏈DNA”或“DNA＋RNA”。 易錯點2　DNA復制結合有絲(減數(shù))分裂時對染色體(單體)的分配去向往往糾纏不清。參見糾錯演練2 糾錯演練 1．(xx沈陽四校聯(lián)考)某噬菌體的DNA為單鏈DNA，四種堿基的比率是A－0.28、G－0.32、T－0.24、C－0.16。當它感染宿主細胞時，能形成雜合型雙鏈DNA分子，則雜合型雙鏈DNA分子中A、G、C、T的比率依次是(　　)。 A．0.24、0.16、0.32和0.28 B．0.26、0.24、0.24和0.26 C．0.28、0.32、0.24和0.16 D．0.24、0.26、0.26和0.24 解析　雙鏈DNA分子中A＝T，G＝C，排除A、C選項；單鏈中的堿基A、T與互補鏈中的堿基T、A對應，因此可計算出雙鏈DNA分子中A＝T，占0.26，C＝G，占0.24。 答案　B 2．(易錯題)(xx山東理綜，7)蠶豆根尖細胞(2N＝12)在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)基中完成一個細胞周期，然后在不含放射性標記的培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至中期，其染色體的放射性標記分布情況是(　　)。 A．每條染色體的兩條單體都被標記 B．每條染色體中都只有一條單體被標記 C．只有半數(shù)的染色體中一條單體被標記 D．每條染色體的兩條單體都不被標記 繼續(xù)探究：根據(jù)題意，如果讓其在不含放射性標記的培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至后期，則其染色體的放射性標記分布情況應該是怎樣的？其產生的子細胞中，含3H標記的染色體條數(shù)為多少？ 解析　(1)DNA復制是半保留復制，蠶豆根尖細胞在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸(3H－T)培養(yǎng)基中完成一個細胞周期，每一個DNA分子都有一條脫氧核苷酸鏈含3H－T，然后在不含放射性標記的培養(yǎng)液中培養(yǎng)至中期，每個DNA分子復制的兩個DNA分子存在于同一染色體的兩條姐妹染色單體上，其中一個DNA分子的一條鏈含3H－T，如下圖： 答案　B 繼續(xù)探究答案：繼續(xù)分裂至后期時24條染色體應有12條帶有放射性，子細胞中含放射性的染色體則為0～12條。 DNA復制方式的探究 探究DNA復制是半保留復制還是全保留復制，可用同位素標記技術和離心處理技術，根據(jù)復制后DNA分子在試管中的位置即可確定復制方式。 1．實驗材料：大腸桿菌。 2．實驗方法：放射性同位素標記技術和離心技術。 3．實驗假設：DNA以半保留的方式復制。 4．實驗過程：(見圖) (1)大腸桿菌在含15N標記的NH4Cl培養(yǎng)基中繁殖幾代，使DNA雙鏈充分標記15N。 (2)將含15N的大腸桿菌轉移到14N標記的普通培養(yǎng)基中培養(yǎng)。 (3)在不同時刻收集大腸桿菌并提取DNA(間隔的時間為大腸桿菌繁殖一代所需時間)。 (4)將提取的DNA進行離心，記錄離心后試管中DNA位置。 5．實驗預期：離心后應出現(xiàn)3條DNA帶。(見圖) (1)重帶(密度最大)：15N標記的親代雙鏈DNA(15N/15N)。 (2)中帶(密度居中)：一條鏈為15N，另一條鏈為14N標記的子代雙鏈DNA(15N/14N)。 (3)輕帶(密度最小)：兩條鏈都為14N標記的子代雙鏈DNA(14N/14N)。 6．實驗結果：與預期的相符。 本考點全國新課標卷命題頻率低，但并不意味著本考點不重要，一旦命題往往是探究類綜合性大題，或者借用同位素標記方法與有絲分裂、減數(shù)分裂結合而命題。 【典例】 科學家在研究DNA分子復制方式時進行了如圖所示的實驗研究(已知培養(yǎng)用的細菌大約每20 min分裂一次)： 實驗一：離心, 實驗二：離心, 實驗三： (1)實驗一和實驗二的作用是________。 (2)從實驗三的結果C、D可以看出DNA分子復制______(是/不是)半保留復制。 (3)如果實驗三的結果都為F，則可判斷DNA分子的復制方式________(是/不是)半保留復制。 (4)如果DNA分子的復制方式是半保留復制，某次實驗的結果中，結果C比以往實驗結果所呈現(xiàn)的帶略寬，那么可能的原因是新合成DNA單鏈中的N尚有少部分為__________。 (5)如果DNA分子的復制方式是半保留復制，與結果D相比，結果E密度帶的數(shù)量和位置________________，放射性強度不同的是________帶。 解析　(1)實驗一和實驗二分別表示14N和15N標記的DNA分子的離心結果，其作用是與后面的實驗結果形成對照。(2)從實驗三的結果C、D可以看出新形成的DNA分子中有的保留了原來DNA分子(15N/15N)中的一條鏈，可見DNA分子復制具有半保留復制的特點。(3)結果F表明原來被15N標記的DNA分子的兩條鏈沒有分開。(4)“中帶”為15N/14N，“中帶”略寬，說明新合成的DNA分子之間的相對分子質量有差別，是由DNA單鏈中的N尚有少部分為15N引起的。(5)假設原有DNA分子數(shù)目為n，結果D和結果E都有2n個DNA分子為15N/14N，結果D有2n個DNA分子為14N/14N，結果E有6n個DNA分子為14N/14N，所以與結果D相比，結果E密度帶的數(shù)量和位置沒有變化，放射性強度發(fā)生變化的是輕帶。 答案　(1)對照　(2)是　(3)不是　(4)15N (5)沒有變化　輕 【訓練】 (xx衡陽六校聯(lián)考)細菌在含15N的培養(yǎng)基中繁殖數(shù)代后，細菌DNA的含氮堿基皆含有15N，然后再將其移入含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，抽取親代及子代的DNA，離心分離，如圖①～⑤為可能的結果，下列敘述錯誤的是(　　)。　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．子一代DNA應為② B．子二代DNA應為① C．子三代DNA應為④ D．親代的DNA應為⑤ 解析　由題意可知，子一代的DNA應為全中(14N/15N)，即圖②；子二代DNA應為中(14N/15N)、輕(14N/14N)，即圖①；子三代DNA應為中(14N/15N)、輕(14N/14N)，即圖③，而不是全輕(14N/14N)；親代的DNA應為全重(15N/15N)，即圖⑤。 答案　C DNA分子的結構、基因的本質 1.(xx福建理綜，5)雙脫氧核苷酸常用于DNA測序，其結構與脫氧核苷酸相似，能參與DNA的合成，且遵循堿基互補配對原則。DNA合成時，在DNA聚合酶作用下，若連接上的是雙脫氧核苷酸，子鏈延伸終止；若連接上的是脫氧核苷酸，子鏈延伸繼續(xù)。在人工合成體系中，有適量的序列為GTACATACATG的單鏈模板、胸腺嘧啶雙脫氧核苷酸和4種脫氧核苷酸。則以該單鏈為模板合成出的不同長度的子鏈最多有(　　)?！　　　　　　　　　　　　　　　　　? A．2種 B．3種 C．4種 D．5種 解析　此題考查DNA結構的相關知識。在DNA雙螺旋結構中，堿基A與T、G與C分別形成堿基對，胸腺嘧啶雙脫氧核苷酸(假定用T′表示)應與A配對形成氫鍵。故堿基序列為GTACATACATG的單鏈模板在正常脫氧核苷酸環(huán)境中會生成如下雙鏈DNA分子： GTACATACATG CATGTATGTAC ①　?、凇　、邸　、? 雙脫氧核苷酸會使子鏈合成終止，因此當DNA復制時若加入胸腺嘧啶雙脫氧核苷酸(T′)，可能會在①②③④位置替換堿基T而形成4種異常DNA片段，故可形成5種DNA分子。 答案　D 2．(xx江蘇單科，1)下列關于核酸的敘述中，正確的是(　　)。 A．DNA和RNA中的五碳糖相同 B．組成DNA與ATP的元素種類不同 C．T2噬菌體的遺傳信息貯存在RNA中 D．雙鏈DNA分子中嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù) 解析　本題主要考查核酸的組成、結構和功能。DNA含有脫氧核糖，RNA含有核糖，A項錯誤；DNA和ATP都是由C、H、O、N、P五種元素組成，B項錯誤；T2噬菌體遺傳物質為DNA，故其遺傳信息也儲存在DNA中，C項錯誤；雙鏈DNA嘌呤總和嘧啶堿基互補配對，故兩者數(shù)量相等，D項正確。 答案　D DNA的復制及實驗探究 3.(xx浙江理綜，31)為了探究某物質(X)的作用，研究者提出了以下實驗思路。 (1)實驗分組： 甲組：培養(yǎng)液＋Y細胞＋3H－TdR(3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷)＋生理鹽水 乙組：培養(yǎng)液＋Y細胞＋3H－TdR＋X(用生理鹽水配制) 每組設置若干個重復樣品。 (2)分別測定兩組的CRD(細胞內的放射性強度)，求每組的平均值。 (3)將各樣品在適宜條件下培養(yǎng)合適時間后，測定其CRD，求每組平均值并進行統(tǒng)計分析。 (要求與說明：答題時用X、CRD、3H－TdR表示相關名詞；Y細胞是能增殖的高等動物體細胞) 請回答下列問題。 (1)實驗目的：________________________________________________________________________。 (2)預測實驗結果及結論：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)實驗中采用3H－TdR的原因：________________________________________________________________________。 解析　(1)該實驗的變量為某物質(X)的有無，因變量為細胞內的放射性強度的大小。3H－TdR是用來合成DNA的原料，若細胞分裂旺盛，則細胞內的放射性強度的平均值(CRD)就比較高。所以該實驗的目的是探究X對Y細胞增殖(DNA合成)的影響。(2)X對Y細胞增殖(DNA合成)的影響可能是促進、抑制或無任何作用。如果乙組CRD明顯高于甲組，說明X對Y細胞增殖(DNA合成)有促進作用；如果乙組CRD與甲組基本相同，說明X對Y細胞增殖(DNA合成)無影響；如果乙組CRD明顯低于甲組，說明X對Y細胞增殖(DNA合成)有抑制作用。(3)堿基T為DNA特有堿基，若用3H－TdR來培養(yǎng)細胞，則可知細胞的放射性來自于細胞內新合成的DNA。CRD越高，證明細胞增殖速度越快。 答案　(1)探究X對Y細胞增殖(DNA合成)的影響 (2)如果乙組CRD明顯高于甲組，說明X對Y細胞增殖(DNA合成)有促進作用；如果乙組CRD與甲組基本相同，說明X對Y細胞增殖(DNA合成)無影響；如果乙組CRD明顯低于甲組，說明X對Y細胞增殖(DNA合成)有抑制作用 (3)3H－TdR是DNA合成的原料之一，可根據(jù)CRD變化來判斷細胞增殖(DNA合成)情況 (時間：45分鐘) A級　基礎演練 1．(xx杭州名校?？?下列有關DNA分子結構的敘述錯誤的是(　　)。 A．雙鏈DNA分子中含有兩個游離的磷酸基團 B．DNA的—條單鏈上相鄰的堿基A與T之間通過氫鍵連接 C．嘌呤堿基與嘧啶堿基的結合保證了DNA分子空間結構的相對穩(wěn)定 D．DNA分子兩條鏈反向平行 解析　DNA的一條單鏈上相鄰的堿基A與T之間通過脫氧核糖－磷酸－脫氧核糖連接。 答案　B 2．已知病毒的核酸有雙鏈DNA、單鏈DNA、雙鏈RNA、單鏈RNA四種類型?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)一種新病毒，要確定其核酸屬于哪一種類型，應該(　　)。 A．分析堿基類型，確定堿基比例 B．分析蛋白質的氨基酸組成，確定五碳糖類型 C．分析堿基類型，確定五碳糖類型 D．分析蛋白質的氨基酸組成，確定堿基類型 解析　DNA的堿基組成是A、T、G、C，RNA的堿基組成是A、U、G、C；含T的一定是DNA，含U的一定是RNA；雙鏈DNA的堿基A＝T，G＝C；雙鏈RNA的堿基A＝U，G＝C；單鏈DNA和單鏈RNA的堿基沒有一定的比例。 答案　A 3．(新題快遞)從分子水平上對生物體具有多樣性或特異性的分析，錯誤的是(　　)。 A．堿基對的排列順序的千變萬化，構成了DNA分子基因的多樣性 B．堿基對的特定的排列順序，又構成了每一個DNA分子基因的特異性 C．一個含2 000個堿基的DNA分子，其堿基對可能的排列方式就有41 000種 D．人體內控制β珠蛋白的基因由1 700個堿基對組成，其堿基對可能的排列方式有41 700種 解析　β珠蛋白基因堿基對的排列順序，是β珠蛋白所特有的。任意改變堿基的排列順序后，合成的就不一定是β珠蛋白。 答案　D 4．(xx濰坊、東營、淄博、濱州四市聯(lián)考)下列有關染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的說法，不正確的是(　　)。 A．基因一定位于染色體上 B．基因在染色體上呈線性排列 C．四種脫氧核苷酸的數(shù)目和排列順序決定了基因的多樣性和特異性 D．一條染色體上含有1個或2個DNA分子 解析　基因是具有遺傳效應的DNA片段，DNA不一定位于染色體上，因此基因不一定位于染色體上，故A錯誤；多個基因位于同一條染色體上，基因在染色體上呈線性排列，故B正確；不同基因中脫氧核苷酸的數(shù)目和排列順序不同，基因具有多樣性，而每一個基因中脫氧核苷酸的數(shù)目和排列順序是特定的，因此基因又具有特異性，故C正確；沒有復制的每條染色體含有1個DNA分子，復制后的每條染色體含有2條染色單體，每條染色單體含有1個DNA分子，故D正確。 答案　A 5．(xx南昌調研)如圖為果蠅某一條染色體上的幾個基因示意圖，有關敘述正確的是(　　)。 A．R基因中的全部脫氧核苷酸序列都能編碼蛋白質 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 解析　R基因中的全部脫氧核苷酸序列不一定都能編碼蛋白質，如非編碼區(qū)和內含子不能編碼蛋白質；R、S、N、O控制果蠅不同的性狀，互為非等位基因；基因的基本組成單位是脫氧核苷酸；由于密碼子具有簡并性，基因中有一個堿基對的替換，不一定會引起生物性狀的改變。 答案　B 6．(xx廈門質檢)下列關于DNA復制的敘述，正確的是(　　)。 A．DNA復制時，嚴格遵循A－U、C－G的堿基互補配對原則 B．DNA復制時，兩條脫氧核糖核苷酸鏈均可作為模板 C．DNA分子全部解旋后才開始進行DNA復制 D．脫氧核苷酸必須在DNA酶的作用下才能連接形成子鏈 解析　DNA復制時，嚴格遵循A－T、C－G的堿基互補配對原則；DNA是以兩條脫氧核苷酸鏈作為模板進行復制的；DNA分子邊解旋邊復制；脫氧核苷酸必須在DNA聚合酶的作用下才能連接形成子鏈。 答案　B 7．下圖表示DNA復制的過程，結合圖示下列有關敘述不正確的是(　　)。 A．DNA復制過程中首先需要解旋酶破壞DNA雙鏈之間的氫鍵，使兩條鏈解開 B．DNA分子的復制具有雙向復制的特點，生成的兩條子鏈的方向相反 C．從圖示可知，DNA分子具有多起點復制的特點，縮短了復制所需的時間 D．DNA分子的復制需要DNA聚合酶將單個脫氧核苷酸連接成DNA片段 解析　雖然DNA具有多起點復制的特點，但圖中所示每條鏈只沿一個起點在復制。 答案　C 8．(易錯題)從某種生物中提取出核酸樣品，經(jīng)科學家檢測和計算后，堿基之間的相互關系如下：＝1，＝1。據(jù)此結果，可判斷該樣品(　　)?！　　　　　　　　　　　　　　　　　? A．確定是雙鏈DNA B．確定是單鏈DNA C．無法確定單雙鏈 D．只存在于細胞核中 解析　核酸內含有“T”，說明該核酸是DNA，DNA主要存在于細胞核中，細胞質中也有少量分布，且如果該生物是病毒，則不存在細胞結構，D錯誤。由所給等式能推導出A＝C、G＝T，單鏈和雙鏈都有可能。 答案　C 9．(xx福建四地六校二次聯(lián)考)如圖是DNA分子結構模式圖，請據(jù)圖回答下列問題。 (1)組成DNA的基本單位是[　]________________________________________________________________________。 (2)圖中1、2、6的名稱依次為：________、________、________。 (3)圖中8示意的是________________________________________________________________________。 在雙鏈DNA分子中嘌呤與嘧啶之間的數(shù)量關系可表示為 ________________________________________________________________________。 (4)由于解旋酶的作用使[　]________斷裂，兩條扭成螺旋的雙鏈解開，若4是胞嘧啶，則3是________。 (5)上述DNA分子徹底水解得到的產物是(　　)。 A．脫氧核糖、核糖和磷酸 B．脫氧核糖、堿基和磷酸 C．核糖、堿基和磷酸 D．核糖核苷酸、堿基和磷酸 (6)基因D與d的根本區(qū)別是 (　　)。 A．基因D能控制顯性性狀，基因d能控制隱性性狀 B．基因D、基因d所含的脫氧核苷酸種類不同 C．4種脫氧核苷酸的排列順序不同 D．在染色體上的位置不同 (7)如圖表示兩個脫氧核苷酸之間靠氫鍵相連，其中正確的是(　　)。 (8)從生物“適應的相對性”、“基因突變的低頻性 ”可見DNA作為遺傳物質，其分子結構具有________性。 解析　(1)組成DNA的基本單位是脫氧核苷酸，1個脫氧核苷酸分子由1分子磷酸、1分子脫氧核糖、1分子含氮堿基(A、T、G、C)組成。(3)DNA分子由兩條鏈組成，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結構，圖中8示意的是一條脫氧核苷酸鏈的片段。在雙鏈DNA分子中嘌呤數(shù)與嘧啶數(shù)相等。(4)在DNA分子復制過程中，由于解旋酶的作用使氫鍵斷裂，兩條扭成螺旋的雙鏈解開，這個過程稱作解旋。根據(jù)堿基互補配對原則，若4是胞嘧啶，則3是鳥嘌呤。(5)DNA分子初步水解后形成四種脫氧核苷酸，徹底水解得到的產物是脫氧核糖、堿基和磷酸。(6)等位基因D與d的形成是由于基因突變，根本區(qū)別是4種脫氧核苷酸的排列順序不同。(7)DNA分子是由兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈組成，兩個脫氧核苷酸之間靠氫鍵相連。 答案　(1)5　脫氧核苷酸　(2)磷酸(基團)　脫氧核糖　堿基對　(3)一條脫氧核苷酸鏈的片段　嘌呤數(shù)＝嘧啶數(shù)(A＋G＝T＋C)　(4)7　氫鍵　鳥嘌呤　(5)B　(6)C　(7)B　(8)穩(wěn)定 10．(xx福州質檢)蠶豆體細胞染色體數(shù)目2n＝12，科學家用3H標記蠶豆根尖細胞的DNA，可以在染色體水平上研究真核生物的DNA復制方式。實驗的基本過程如下： Ⅰ.將蠶豆幼苗培養(yǎng)在含有3H的胸腺嘧啶核苷的培養(yǎng)基上，培養(yǎng)一段時間后，觀察細胞分裂中期染色體的放射性情況。 Ⅱ.當DNA分子雙鏈都被3H標記后，再將根移到含有秋水仙素的無放射性培養(yǎng)基中，培養(yǎng)一段時間后，觀察細胞分裂中期染色體的放射性情況。 請回答相關問題。 (1)蠶豆根尖細胞進行的分裂方式是________________________________________________________________________； 秋水仙素能使部分細胞的染色體數(shù)目加倍，其作用的機理是________________________________________________________________________。 (2)Ⅰ中，在根尖細胞進行第一次分裂時，每一條染色體上帶有放射性的染色單體有________條，每個DNA分子中，有________條鏈帶有放射性。Ⅱ中，若觀察到一個細胞具有24條染色體，且二分之一的染色單體具有放射性，則表明該細胞的DNA在無放射性的培養(yǎng)基上復制了________次，該細胞含有________個染色體組。 (3)上述實驗表明，DNA分子的復制方式是________________________________________________________________________。 解析　(1)蠶豆根尖細胞為體細胞，其分裂方式為有絲分裂。秋水仙素使細胞內染色體數(shù)目加倍的原理是體細胞在有絲分裂過程中，染色體完成了復制，紡錘體的形成受到破壞，以致染色體不能被拉向兩極，于是形成了染色體數(shù)目加倍的細胞。(2)Ⅰ中，第一次分裂中期時，每個DNA分子中都有一條鏈被3H標記，每一條染色體上有2條染色單體被3H標記。Ⅱ中，第一次分裂中期時，每個DNA分子中都有一條鏈具有放射性，故所有染色單體都具有放射性；第二次分裂中期時，二分之一的染色單體具有放射性，此時，該細胞含有4個染色體組。(3)該實驗證明DNA分子的復制方式是半保留復制。 答案　(1)有絲分裂　抑制紡錘體的形成 (2)2　1　2　4　(3)半保留復制 B級　智能提升 11．(xx江蘇三校聯(lián)考)如圖為真核細胞內某基因(被15N標記)的結構示意圖，該基因全部堿基中C占30%，下列說法正確的是(　　)。 A．解旋酶作用于①、②兩處 B．該基因的一條核苷酸鏈中為3∶2 C．若①處后T變?yōu)锳，則該基因控制的性狀一定發(fā)生改變 D．該基因在含14N的培養(yǎng)液中復制3次后，含14N的DNA分子占 解析?、偬帪榱姿岫ユI，②處為氫鍵，解旋酶作用的部位為氫鍵；由于C占該基因全部堿基的30%，所以A與T均占該基因全部堿基的20%，該基因的一條核苷酸鏈中等于該基因全部堿基中＝3∶2；若①處后T變?yōu)锳，則該基因控制的性狀不一定發(fā)生改變；該基因在含14N的培養(yǎng)液中復制3次后，含14N的DNA分子占100%。 答案　B 12．如圖所示為DNA分子復制的片段，圖中a、b、c、d表示各條脫氧核苷酸鏈。一般地說，下列各項中正確的是(　　)。 A．a和c的堿基序列互補，b和c的堿基序列相同 B．a鏈中的值與d鏈中同項比值相同 C．a鏈中的值與b鏈中同項比值相同 D．a鏈中的值與c鏈中同項比值相同 解析　DNA復制的特點是半保留復制，b鏈是以a鏈為模板合成的，a鏈和b鏈合成一個子代DNA分子。a鏈中的值等于b鏈中的值。 答案　C 13．在一定溫度下，DNA雙鏈會解旋成單鏈，即發(fā)生DNA變性。Tm是DNA的雙螺旋有一半發(fā)生熱變性時相應的溫度。如圖表示DNA分子中的G－C含量與DNA的Tm之間的關系曲線(EDTA對DNA分子具有保護作用)，下列敘述中不正確的是(　　)。 A．DNA的Tm值受到G－C含量的影響 B．DNA的Tm值受到離子濃度的影響 C．雙鏈DNA熱變性與解旋酶的催化作用有關 D．雙鏈DNA熱變性后不改變其中的遺傳信息 解析　在一定溫度下，DNA雙鏈會解旋成單鏈，這與解旋酶無關；DNA雙鏈解旋成單鏈后，遺傳信息不會改變。 答案　C 14．(xx西安名校三檢)用15N標記細菌的DNA分子，再將它們放入含14N的培養(yǎng)基上連續(xù)繁殖4代，a、b、c為三種DNA分子：a只含15N，b同時含有15N和14N，c只含14N。下圖中這三種DNA分子的比例正確的是(　　)。 解析　一個含15N的DNA在含14N的培養(yǎng)基上連續(xù)復制4次，產生16個DNA分子，由于是半保留復制，其中只含15N的DNA分子數(shù)為0，同時含有15N和14N的DNA分子有2個，只含14N的DNA分子有14個。 答案　B 15．DNA的復制方式，可以通過設想來進行預測，可能的情況是全保留復制、半保留復制、分散(彌散)復制三種。究竟是哪種復制方式呢？下面設計實驗來證明DNA的復制方式。 實驗步驟： a．在氮源為14N的培養(yǎng)基中生長的大腸桿菌，其DNA分子均為14NDNA(對照)。 b．在氮源為15N的培養(yǎng)基中生長的大腸桿菌，其DNA分子均為15NDNA(親代)。 c．將親代15N大腸桿菌轉移到氮源為含14N的培養(yǎng)基中，再連續(xù)繁殖兩代(Ⅰ和Ⅱ)，用密度梯度離心法分離，不同分子量的DNA分子將分布在試管中的不同位置上。 實驗預測： (1)如果與對照(14N/14N)相比，子代Ⅰ能分辨出兩條DNA帶：一條________帶和一條________帶，則可以排除________。 (2)如果子代Ⅰ只有一條中密度帶，則可以排除________，但不能肯定是________。 (3)如果子代Ⅰ只有一條中密度帶，再繼續(xù)做子代ⅡDNA密度鑒定：若子代Ⅱ可以分出________和________，則可以排除分散復制，同時肯定半保留復制；如果子代Ⅱ不能分出________密度兩條帶，則排除________，同時確定為________。 解析　從題目中的圖示可知，深色為親代DNA的脫氧核苷酸鏈(母鏈)，淺色為新形成的子代DNA的脫氧核苷酸鏈(子鏈)。因此全保留復制后得到的兩個DNA分子，一個是原來的兩條母鏈重新形成的親代DNA分子，一個是兩條子鏈形成的子代DNA分子；半保留復制后得到的每個子代DNA分子的一條鏈為母鏈，一條鏈為子鏈；分散復制后得到的每個子代DNA分子的單鏈都是由母鏈片段和子代片段間隔連接而成的。 答案　(1)輕(14N/14N)　重(15N/15N)　半保留復制和分散復制　(2)全保留復制　半保留復制或分散復制　(3)一條中密度帶　一條輕密度帶　中、輕　半保留復制　分散復制