高考生物高分計劃一輪講義第19講DNA分子的結構復制以及基因的本質

第19講DNA分子的結構、復制以及基因的本質[考綱明細]1.DNA分子結構的主要特點(Ⅱ)2.DNA分子的復制(Ⅱ)3.基因的概念(Ⅱ)考點1DNA分子的結構及相關計算1．DNA雙螺旋模型構建者：沃森和克里克。2．DNA雙螺旋結構的形成3．DNA的雙螺旋結構(1)DNA由兩條脫氧核苷酸鏈組成，這兩條鏈按反向平行的方式盤旋成雙螺旋結構。(2)外側：脫氧核糖和磷酸交替連接，構成基本骨架。(3)內側：兩條鏈上的堿基通過氫鍵連接成堿基對。堿基互補配對遵循以下原則：A=T(兩個氫鍵)、G≡C(三個氫鍵)。4．DNA分子結構特點類型決定因素多樣性具n個堿基對的DNA具有4n種堿基對排列順序特異性如每種DNA分子都有其特定的堿基對排列順序穩(wěn)定性如兩條主鏈磷酸與脫氧核糖交替連接的順序不變，堿基對構成方式不變等eq\a\vs4\al([思維診斷])1．深挖教材(1)DNA分子都是雙鏈結構嗎？提示并非所有的DNA分子均具“雙鏈”，有的DNA分子為單鏈。(2)DNA分子都是“鏈狀”的嗎？提示目前發(fā)現(xiàn)鏈狀的DNA存在于真核細胞的細胞核中，并與蛋白質結合組成染色體，而細胞器(線粒體、葉綠體)DNA、原核細胞中的DNA以及病毒DNA均為環(huán)狀。2．判斷正誤(1)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(√)(2)含有G、C堿基對比較多的DNA分子熱穩(wěn)定性較差(×)(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(×)(4)沃森和克里克研究DNA分子的結構時，運用了構建物理模型的方法(√)(5)富蘭克林和威爾金斯對DNA雙螺旋結構模型的建立也作出了巨大的貢獻(√)(6)雙鏈DNA分子中一條鏈上的磷酸和核糖是通過氫鍵連接的(×)1．解讀兩種DNA結構模型(1)由圖1可解讀以下信息(2)圖2是圖1的簡化形式，其中①是磷酸二酯鍵，③是氫鍵。解旋酶作用于③部位，限制性核酸內切酶和DNA連接酶作用于①部位。(3)堿基對數(shù)與氫鍵數(shù)的關系若堿基對數(shù)為n，則氫鍵數(shù)為2n～3n，若已知A有m個，則氫鍵數(shù)為3n－m。2．關于堿基互補配對的四大規(guī)律總結規(guī)律一：DNA雙鏈中的A＝T、G＝C，兩條互補鏈的堿基總數(shù)相等，任意兩個不互補的堿基之和恒等，占堿基總數(shù)的50%，即：A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G。規(guī)律二：非互補堿基之和的比例在整個DNA分子中為1，在兩條互補鏈中互為倒數(shù)。如在一條鏈中eq\f(A＋G,T＋C)＝a，則在互補鏈中eq\f(A＋G,T＋C)＝eq\f(1,a)，而在整個DNA分子中eq\f(A＋G,T＋C)＝1。規(guī)律三：互補堿基之和的比例在整個DNA分子中以及任何一條鏈中都相等。如在一條鏈中eq\f(A＋T,G＋C)＝m，則在互補鏈及整個DNA分子中eq\f(A＋T,G＋C)＝m。規(guī)律四：在雙鏈DNA及其轉錄的RNA之間有下列關系，設雙鏈DNA中a鏈的堿基為A1、T1、C1、G1，b鏈的堿基為A2、T2、C2、G2，則A1＋T1＝A2＋T2＝RNA分子中(A＋U)＝(1/2)×DNA雙鏈中的(A＋T)；G1＋C1＝G2＋C2＝RNA分子中(G＋C)＝(1/2)×DNA雙鏈中的(G＋C)。注：由2n個脫氧核苷酸形成雙鏈DNA分子過程中，可產生H2O分子數(shù)為(n－1)＋(n－1)＝2n－2。題組一DNA分子結構及特點1.(2018·江西上饒高三月考)如圖為DNA分子結構示意圖，對該圖的不正確描述是()A．②和③相間排列，構成DNA分子的基本骨架B．DNA分子中的脫氧核苷酸序列代表了遺傳信息C．④不能稱作胞嘧啶脫氧核苷酸D．當細胞內DNA復制時，⑨的斷開需要酶作用答案A解析①磷酸和②脫氧核糖的交替排列構成了DNA分子的基本骨架，A錯誤；DNA分子中的脫氧核苷酸序列代表了遺傳信息，B正確；圖中④不能表示胞嘧啶脫氧核苷酸，②、③和下一個磷酸才能構成胞嘧啶脫氧核苷酸，C正確；DNA復制時，⑨氫鍵的斷開需要解旋酶，D正確。2．下列關于DNA分子結構的敘述，正確的是()A．DNA分子是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的單鏈結構B．DNA分子中的每個磷酸均連接著一個脫氧核糖和一個堿基C．DNA分子兩條鏈之間總是嘌呤與嘧啶形成堿基對D．DNA分子一條鏈上的相鄰堿基通過磷酸—脫氧核糖—磷酸相連答案C解析DNA分子是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的雙鏈結構，A錯誤；DNA分子中的絕大多數(shù)磷酸連接著兩個脫氧核糖，且磷酸不與堿基直接相連，B錯誤；DNA分子一條鏈上的相鄰堿基通過脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖相連，D錯誤。題組二DNA分子結構的相關計算3.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%答案A解析雙鏈DNA中，A＋T占全部堿基總數(shù)的54%，則一條單鏈中A＋T占該鏈堿基總數(shù)的54%，按下面的圖示分析可得mRNA中G與堿基總數(shù)的比值為24%。4．一個DNA分子的一條鏈上，腺嘌呤與鳥嘌呤數(shù)目之比為2∶1，兩者之和占DNA分子堿基總數(shù)的24%，則該DNA分子的另一條鏈上，胸腺嘧啶占該鏈堿基數(shù)目的()A．32% B．24%C．14% D．28%答案A解析已知DNA分子的一條鏈上，A∶G＝2∶1，且A＋G之和占DNA分子堿基總數(shù)的24%，依據堿基互補配對原則，該鏈的堿基總數(shù)占DNA分子堿基總數(shù)的eq\f(1,2)，所以該鏈中A＋G之和占該鏈堿基總數(shù)的48%，從而推出該鏈中A占該鏈堿基總數(shù)的32%，另一條鏈上的T和該鏈中的A相等，即另一條鏈上的胸腺嘧啶占該鏈堿基總數(shù)的32%。綜上所述，A正確。技法提升三步解決DNA分子中有關堿基比例計算第一步：搞清題中已知的和所求的堿基比例是占整個DNA分子堿基的比例，還是占DNA分子一條鏈上堿基的比例。第二步：畫一個DNA分子模式圖，并在圖中標出已知的和所求的堿基。第三步：根據堿基互補配對原則及其規(guī)律進行計算?？键c2DNA復制及基因的概念1．DNA分子的復制(1)概念、時間和場所(2)過程(3)特點和方式①特點：邊解旋邊復制。②方式：半保留復制。(4)準確復制的原因和意義①原因：DNA具有獨特的雙螺旋結構，為復制提供精確的模板；堿基互補配對原則，保證了復制能準確進行。②意義：DNA分子通過復制，將遺傳信息從親代傳給了子代，保持了遺傳信息的連續(xù)性。2．基因、DNA、染色體的關系eq\a\vs4\al([思維診斷])1．深挖教材(1)蛙的紅細胞和哺乳動物成熟紅細胞，是否都能進行DNA分子的復制？提示蛙的紅細胞進行無絲分裂，可進行DNA分子的復制；哺乳動物成熟的紅細胞已喪失細胞核，也無各種細胞器，不能進行DNA分子的復制。(2)DNA復制過程中形成的兩個子DNA位置如何？其上面對應片段中基因是否相同？兩個子DNA將于何時分開？提示染色體復制后形成兩條姐妹染色單體，剛復制產生的兩個子DNA分子即位于兩姐妹染色單體中，由著絲點相連，其對應片段所含基因在無突變等特殊變異情況下完全相同，兩子DNA分子將于有絲分裂后期或減數(shù)第二次分裂后期著絲點分裂時，隨兩單體分離而分開，分別進入兩個子細胞中。2．判斷正誤(1)DNA復制時，兩條鏈均可作為模板(√)(2)DNA復制遵循堿基互補配對原則，新合成的DNA分子中兩條鏈均是新合成的(×)(3)DNA雙螺旋結構全部解旋后，開始DNA的復制(×)(4)單個脫氧核苷酸在DNA酶的作用下連接合成新的子鏈(×)(5)DNA復制時，嚴格遵循A－U、C－G的堿基互補配對原則(×)1．DNA半保留復制的實驗分析與影響因素(1)DNA半保留復制的實驗分析①實驗方法：放射性同位素示蹤法和離心技術。②實驗原理：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。③實驗假設：DNA以半保留的方式復制。④實驗預期：離心后應出現(xiàn)3條DNA帶。a．重帶(密度最大)：兩條鏈都為15N標記的親代雙鏈DNA。b．中帶(密度居中)：一條鏈為14N標記，另一條鏈為15N標記的子代雙鏈DNA。c．輕帶(密度最小)：兩條鏈都為14N標記的子代雙鏈DNA。⑤實驗過程⑥過程分析a．立即取出，提取DNA→離心→全部重帶。b．繁殖一代后取出，提取DNA→離心→全部中帶。c．繁殖兩代后取出，提取DNA→離心→1/2輕帶、1/2中帶。⑦實驗結論：DNA的復制是以半保留方式進行的。(2)影響DNA復制的外界因素2．“圖解法”分析DNA復制相關計算(1)將含有15N的DNA分子放在含有14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，復制n(n>0)次，則：eq\a\vs4\al(①子代DNA,共2n個)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(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))eq\a\vs4\al(②脫氧核苷酸,鏈共2n＋1條)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(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復制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，經過n次復制需要消耗該種脫氧核苷酸數(shù)為m·(2n－1)。②第n次復制需要該種脫氧核苷酸數(shù)為m·2n－1。3．DNA復制與細胞分裂中染色體標記問題(1)減數(shù)分裂與有絲分裂中染色體標記情況分析①減數(shù)分裂中染色體標記情況分析如果用3H標記細胞中的DNA分子，然后將細胞放在正常環(huán)境中培養(yǎng)，讓其進行減數(shù)分裂，結果染色體中的DNA標記情況如圖所示：由圖可以看出，減數(shù)分裂過程中細胞雖然連續(xù)分裂2次，但DNA只復制1次，所以四個子細胞中所有DNA分子均呈雜合狀態(tài)，即“”。②有絲分裂中染色體標記情況分析如果用3H標記細胞中的DNA分子，然后將細胞放在正常環(huán)境中培養(yǎng)，連續(xù)進行2次有絲分裂，與減數(shù)分裂過程不同，因為有絲分裂是復制1次分裂1次，因此這里實際上包含了2次復制。由圖可以看出，第一次有絲分裂形成的兩個子細胞中所有DNA分子均呈雜合狀態(tài)，即“”。第二次有絲分裂復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“”，而另一條單體只有1H，即DNA分子為“”，在后期時兩條單體的分離是隨機的，所以最終形成的子細胞中可能都含有3H，也可能不含3H，含有3H的染色體條數(shù)是0～2n條(體細胞染色體條數(shù)是2n)。(2)四步法解決細胞分裂中染色體標記問題第一步畫出含一條染色體的細胞圖，下方畫出該條染色體上的1個DNA分子，用豎實線表示含同位素標記第二步畫出復制一次，分裂一次的子細胞染色體圖，下方畫出染色體上的DNA鏈，未被標記的新鏈用豎虛線表示第三步再畫出第二次復制(分裂)后的細胞的染色體組成和DNA鏈的情況第四步若繼續(xù)推測后期情況，可想象著絲點分裂，染色單體分開的局面，并進而推測子細胞染色體的情況題組一DNA分子復制過程及特點1.(2018·湖南高三段考)下列有關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．復制后每個新DNA分子含一條母鏈和一條新子鏈D．復制的場所可以發(fā)生在細胞核和細胞質中答案B解析DNA的復制通常發(fā)生在有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期，A正確；DNA分子復制是邊解旋邊復制的過程，B錯誤；DNA分子復制是半保留復制，復制后每個新DNA分子含一條母鏈和一條新子鏈，C正確；復制的場所主要發(fā)生在細胞核中，在細胞質的線粒體和葉綠體中也能進行DNA分子復制，D正確。2．如圖表示DNA復制的過程，結合圖示判斷，下列有關敘述錯誤的是()A．DNA復制過程中首先需要解旋酶破壞DNA雙鏈之間的氫鍵，解開雙鏈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為DNA片段答案C解析DNA復制過程的第一步是解旋，需要用解旋酶破壞DNA雙鏈之間的氫鍵，使兩條鏈解開，A正確；由圖可知，DNA分子的復制具有雙向復制的特點，且生成的兩條子鏈的方向相反，B正確；圖中DNA復制只有一個起點，不能說明DNA分子具有多起點復制的特點，C錯誤；DNA分子復制時，需要DNA聚合酶將單個脫氧核苷酸連接成DNA片段，D正確。題組二DNA復制的相關計算3.(2017·遼寧鐵嶺聯(lián)考)在一個密閉的容器里，用含有同位素13C的脫氧核苷酸合成一個DNA分子，然后加入普通的含12C的脫氧核苷酸，經n次復制后，所得DNA分子中含12C的脫氧核苷酸鏈數(shù)與含13C的脫氧核苷酸鏈數(shù)之比是()A．2n∶1 B．(2n－2)∶nC．(2n－2)∶2 D．(2n－1)∶1答案D解析根據題意分析可知：n次復制后共得到DNA分子2n個，共有脫氧核苷酸鏈條2n×2；由于DNA分子復制的特點是半保留復制，形成的子代DNA中有兩條鏈是模板鏈13C；新合成的子鏈含12C，一共有2n×2－2，所以DNA分子中含12C的脫氧核苷酸鏈數(shù)與含13C的脫氧核苷酸鏈數(shù)之比是：(2n×2－2)∶2＝(2n－1)∶1。4．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的單鏈占eq\f(1,8)D．子代DNA中嘌呤與嘧啶之比是2∶3答案A解析由于DNA分子的復制是半保留復制，最終只有2個子代DNA各含1條15N鏈，1條14N鏈，其余DNA都只含14N，故全部子代DNA都含14N，A正確；含有100個堿基對200個堿基的DNA分子，其中有胞嘧啶60個，解得A＝40個，故復制過程中需腺嘌呤脫氧核苷酸：(24－1)×40＝600，B錯誤；DNA復制為半保留復制，不管復制幾次，最終子代DNA都保留親代DNA的2條母鏈，故最終有2個子代DNA含15N，所以含有15N的DNA分子占eq\f(1,8)，含15N的單鏈占eq\f(2,32)＝eq\f(1,16)，C錯誤；由于DNA中，胞嘧啶60個，腺嘌呤40個，又C＝G，A＝T，所以(A＋G)∶(T＋C)＝1∶1，D錯誤。5．某DNA分子有500個堿基對，其中含有鳥嘌呤300個，該DNA進行連續(xù)復制，經測定最后一次復制消耗了周圍環(huán)境中3200個腺嘌呤脫氧核苷酸，則該DNA分子共復制了多少次()A．3次 B．4次C．5次 D．6次答案C解析已知該DNA分子有500個堿基對，其中含有300個G，則A與T均為200個；最后一次復制消耗了3200個A，因此，最后一次復制凈產生的DNA分子數(shù)為3200/200＝16(個)，則經過復制后，形成的DNA分子總數(shù)為32個，因此，這個DNA分子共進行了5(25＝32)次復制。技法提升“DNA復制”相關題目的4點“注意”(1)注意“DNA復制了n次”和“第n次復制”的區(qū)別，前者包括所有的復制，但后者只包括第n次的復制。(2)注意堿基的單位是“對”還是“個”。(3)切記在DNA復制過程中，無論復制了幾次，含有親代脫氧核苷酸單鏈的DNA分子都只有兩個。(4)看清試題中問的是“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”，“含”還是“只含”等關鍵詞，以免掉進陷阱。題組三DNA復制與細胞分裂問題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和46、后期是92和46B．中期是46和46、后期是92和92C．中期是46和23、后期是92和23D．中期是46和23、后期是46和23答案A解析有絲分裂中期、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，有絲分裂中期染色體條數(shù)與體細胞相同(46)，后期染色體條數(shù)加倍(92)，故無論經過幾次分裂，在有絲分裂中期染色體條數(shù)都是46，后期染色體條數(shù)都是92。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。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，1條被32P標記，導致整條染色體也被32P標記，后期染色單體分開，一半染色體有標記，一半染色體沒有標記。7．將DNA分子雙鏈用3H標記的蠶豆(2n＝12)根尖移入普通培養(yǎng)液(不含放射性元素)中，再讓細胞連續(xù)進行有絲分裂。某普通培養(yǎng)液中的第三次有絲分裂中期，根據圖示，判斷該細胞中染色體的標記情況最可能是()A．12個bB．6個a,6個bC．6個b,6個cD．b＋c＝12個，但b和c數(shù)目不確定答案D解析在普通培養(yǎng)液中第一次有絲分裂產生的子細胞的DNA分子中僅有1條鏈被標記，故第二次有絲分裂中期時，每條染色體的2條染色單體中僅有1條染色單體具有放射性，在有絲分裂后期時姐妹染色單體分開形成兩條子染色體隨機移向細胞兩極，即第二次有絲分裂產生的子細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，有的染色體無放射性，但二者之和肯定為12。8．小鼠的睪丸中一個精原細胞在含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)完成減數(shù)分裂過程，其染色體的放射性標記分布情況是()A．初級精母細胞中每條染色體的兩條單體都被標記B．次級精母細胞中每條染色體都被標記C．只有半數(shù)精細胞中有被標記的染色體D．產生的四個精細胞中的全部染色體，被標記數(shù)與未被標記數(shù)相等答案D解析一個精原細胞在含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后，每條染色體的DNA分子有一條鏈被標記，然后在不含放射性標記的培養(yǎng)基中繼續(xù)完成減數(shù)分裂過程，初級精母細胞中每條染色體只有一條染色單體被標記，A錯誤；著絲點分裂后的次級精母細胞有一半的染色體被標記，B錯誤；由于染色體的隨機結合，含有被標記染色體的精細胞的比例不能確定，C錯誤；整體來看，產生的四個精細胞中的全部染色體，被標記數(shù)與未被標記數(shù)相等，D正確。題組四DNA半保留復制的實驗分析9.細菌在含15N的培養(yǎng)基中繁殖數(shù)代后，細菌DNA的含氮堿基均含有15N，然后再將其移入含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，提取親代及子代的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①C．子三代DNA應為④ D．親代的DNA應為⑤答案C解析由題意可知，子一代的DNA應為全中14N/15N，即圖②，A正確；子二代DNA應為1/2中14N/15N、1/2輕14N/14N，即圖①，B正確；子三代DNA應為1/4中14N/15N、3/4輕14N/14N，即圖③，而不是全輕14N/14N，C錯誤；親代的DNA應為全重15N/15N，即圖⑤，D正確。10．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14N—DNA(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15N—DNA(親代)。c．將親代含15N的大腸桿菌轉移到氮源為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，不同相對分子質量的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________。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還是分散復制(3)一條中密度帶一條輕密度帶中、輕半保留復制分散復制解析由圖示可知，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鏈片段間隔連接而成的。在子Ⅰ代中，全保留復制會形成輕重兩條密度帶，半保留復制和分散復制都只形成一條中密度帶。在子Ⅱ代中，半保留復制會形成中輕兩條密度帶，分散復制會形成一條中密度帶。高考熱點突破1．(2016·全國卷Ⅱ)某種物質可插入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，下列相關敘述錯誤的是()A．隨后細胞中的DNA復制發(fā)生障礙B．隨后細胞中的RNA轉錄發(fā)生障礙C．該物質可將細胞周期阻斷在分裂中期D．可推測該物質對癌細胞的增殖有抑制作用答案C解析因為該物質可使DNA雙鏈不能解開，DNA復制時需要解旋，所以若在細胞培養(yǎng)液中加入該物質，會導致細胞中DNA復制發(fā)生障礙，A正確；由于RNA主要是在細胞核中以DNA一條鏈為模板合成的，因此，RNA轉錄前需要DNA解旋，B正確；因為該物質使DNA復制不能完成，所以可將細胞周期阻斷在分裂間期，C錯誤；該物質能抑制DNA復制，因此，可抑制癌細胞增殖，D正確。2．(2015·上海高考)在DNA分子模型的搭建實驗中，若僅有訂書釘將脫氧核糖、磷酸、堿基連為一體并構建一個含10對堿基(A有6個)的DNA雙鏈片段，那么使用的訂書釘個數(shù)為()A．58 B．78C．82 D．88答案C解析根據試題的分析，構建一個DNA的基本單位需要2個訂書釘，構建一個含10對堿基(A有6個)的DNA雙鏈片段，首先要構建20個基本單位，需要40個訂書釘；將兩個基本單位連在一起需要一個訂書釘，連接10對堿基組成的DNA雙鏈片段，需要將20個基本單位連成兩條鏈，需要18個訂書釘；堿基A有6個，A＝T＝6，那么G＝C＝4，A和T之間2個氫鍵，G和C之間三個氫鍵，堿基對之間的氫鍵需要6×2＋4×3＝24個訂書釘連接，共需要40＋18＋24＝82個訂書釘。3．(2016·全國卷Ⅰ)在有關DNA分子的研究中，常用32P來標記DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脫氧)上三個磷酸基團所處的位置(A－Pα～Pβ～Pγ或dA－Pα～Pβ～Pγ)?；卮鹣铝袉栴}：(1)某種酶可以催化ATP的一個磷酸基團轉移到DNA末端上，同時產生ADP。若要用該酶把32P標記到DNA末端上，那么帶有32P的磷酸基團應在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標記到新合成的DNA分子上，則帶有32P的磷酸基團應在dATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。(3)將一個某種噬菌體DNA分子的兩條鏈用32P進行標記，并使其感染大腸桿菌，在不含有32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時間。若得到的所有噬菌體雙鏈DNA分子都裝配成噬菌體(n個)并釋放，則其中含有32P的噬菌體所占比例為2/n，原因是_________________________。答案(1)γ(2)α(3)一個含有32P標記的噬菌體雙鏈DNA分子經半保留復制后，標記的兩條單鏈只能分配到兩個噬菌體的雙鏈DNA分子中，因此在得到的n個噬菌體中只有2個帶有標記解析(1)由題意知，該酶可催化ATP水解產生ADP，此過程中斷裂的應是遠離“A”的那個高能磷酸鍵，從而使ATP中γ位上的磷酸基團脫離，此磷酸基團可在該酶的作用下轉移到DNA末端上。(2)脫氧核苷酸中的磷酸應對應于dATP的α位上的磷酸基團，若用dATP作為DNA生物合成的原料，則dATP需脫去β位和γ位上的磷酸基團形成脫氧核苷酸，所以參與DNA分子組成的脫氧核苷酸中只有α位上的磷酸基團。(3)1個噬菌體含有1個雙鏈DNA分子，用DNA分子被32P標記的噬菌體感染大腸桿菌，由于DNA分子復制為半保留復制，即親代DNA分子的兩條鏈在復制中保留下來，且分別進入不同的DNA分子中，所以理論上不管增殖多少代，子代噬菌體中只有2個噬菌體含有32P。4．(2015·江蘇高考)熒光原位雜交可用熒光標記的特異DNA片段為探針，與染色體上對應的DNA片段結合，從而將特定的基因在染色體上定位。請回答下列問題：(1)DNA熒光探針的制備過程如圖1所示，DNA酶Ⅰ隨機切開了核苷酸之間的________鍵從而產生切口，隨后在DNA聚合酶Ⅰ作用下，以熒光標記的________為原料，合成熒光標記的DNA探針。(2)圖2表示探針與待測基因結合的原理。先將探針與染色體共同煮沸，使DNA雙鏈中________鍵斷裂，形成單鏈。隨后在降溫復性過程中，探針的堿基按照________原則，與染色體上的特定基因序列形成較穩(wěn)定的雜交分子。圖中兩條姐妹染色單體中最多可有________條熒光標記的DNA片段。(3)A、B、C分別代表不同來源的一個染色體組，已知AA和BB中各有一對同源染色體可被熒光探針標記。若植物甲(AABB)與植物乙(AACC)雜交，則其F1有絲分裂中期的細胞中可觀察到________個熒光點；在減數(shù)第一次分裂形成的兩個子細胞中分別可觀察到________個熒光點。答案(1)磷酸二酯脫氧核苷酸(2)氫堿基互補配對4(3)62和4解析(1)兩個核苷酸分子之間以磷酸二酯鍵連接。合成標記的DNA探針時，需要的原料是脫氧核苷酸。(2)高溫可使DNA雙鏈堿基之間的氫鍵斷裂，形成單鏈。在降溫復性的過程中，按照堿基互補配對原則，探針的堿基與染色體上特定的基因序列形成雜交分子。1個DNA分子的兩條鏈可分別與探針的單鏈結合，出現(xiàn)2個熒光點，兩條姐妹染色單體中含2個DNA分子，故最多可有4條熒光標記的DNA片段。(3)植物甲(AABB)與植物乙(AACC)雜交，則F1為AABC，即含2個A染色體組、1個B染色體組和1個C染色體組。其中的2個A染色體組、1個B染色體組中各有1條染色體(共3條染色體)被熒光探針標記，則其在有絲分裂中期時，有6條染色單體上出現(xiàn)熒光點，即可觀察到6個熒光點。減數(shù)第一次分裂形成的兩個子細胞中含染色體組有AB和AC兩種情況，含A、B兩個染色體組的子細胞中可觀察到有4個熒光點，含A、C兩個染色體組的子細胞中可觀察到有2個熒光點。限時規(guī)范特訓一、選擇題1．(2018·黑龍江雙鴨山一中高三月考)下列說法正確的是()A．DNA分子的兩條鏈上各有一套完全相同的基因B．基因就是一個DNA分子C．一對同源染色體上非等位基因的遺傳不遵循基因的自由組合定律D．基因只分布在細胞核內的染色體上答案C解析基因是有遺傳效應的DNA片段，因此每條鏈上的脫氧核苷酸不能稱之為基因，A錯誤；基因是有遺傳效應的DNA片段，一個DNA分子上含有很多個基因，B錯誤；一對同源染色體上非等位基因的遺傳不遵循基因的自由組合定律，C正確；基因主要分布在細胞核內的染色體上，在線粒體和葉綠體中也有少量基因，D錯誤。2．如圖表示一個DNA分子的片段，下列有關表述正確的是()A．④代表的物質中貯存了遺傳信息B．不同生物的DNA分子中④的種類無特異性C．轉錄時該片段的兩條鏈都可作為模板鏈D．限制性核酸內切酶作用部位是堿基之間的氫鍵答案B解析④代表脫氧核苷酸，堿基對的排列順序代表遺傳信息，A錯誤；不同生物的DNA分子中脫氧核苷酸的種類都是4種，無特異性，B正確；轉錄時是以DNA分子的一條鏈為模板的，C錯誤；限制性核酸內切酶的作用位點是兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵，D錯誤。3．下列關于DNA結構及復制的敘述正確的是()A．堿基對特定的排列順序及空間結構決定DNA分子的特異性B．減數(shù)分裂中DNA的兩條鏈分別進入兩個細胞導致等位基因分離C．DNA分子的一條單鏈中相鄰堿基通過脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖連接D．DNA的復制發(fā)生在細胞核、線粒體和葉綠體中答案C解析堿基對特定的排列順序決定DNA分子的特異性，A錯誤；同源染色體分離導致等位基因分離，B錯誤；DNA分子的一條單鏈中，相鄰堿基通過“脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖”連接，C正確；真核生物中DNA復制發(fā)生在細胞核、線粒體和葉綠體中，原核生物中DNA復制發(fā)生在擬核中，D錯誤。4．(2017·山東棗莊十八中高三段測)在DNA分子模型搭建實驗中，如果用一種長度的塑料片代表A和G，用另一長度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA雙螺旋的整條模型()A．粗細相同，因為嘌呤環(huán)必定與嘧啶環(huán)互補B．粗細相同，因為嘌呤環(huán)與嘧啶環(huán)的空間尺寸相似C．粗細不同，因為嘌呤環(huán)不一定與嘧啶環(huán)互補D．粗細不同，因為嘌呤環(huán)與嘧啶環(huán)的空間尺寸不同答案A解析根據題意分析可知，因為嘌呤環(huán)必定與嘧啶環(huán)互補，所以搭建而成的DNA雙螺旋的整條模型粗細相同，A正確，B、C、D錯誤。5．如圖所示為雙鏈DNA分子的平面結構模式圖。下列敘述正確的是()A．圖示DNA片段中有15個氫鍵B．沃森和克里克利用構建數(shù)學模型的方法，提出DNA的雙螺旋結構C．只有在解旋酶的作用下圖示雙鏈才能解開D．在雙鏈DNA分子中，每個磷酸基團連接1個脫氧核糖答案A解析圖示的DNA片段共6個堿基對，A－T有3對、G－C有3對，因A－T之間有2個氫鍵，G－C之間有3個氫鍵，共15個氫鍵，A正確；沃森和克里克構建的是物理模型，B錯誤；要使DNA雙鏈解開，不僅可以用DNA解旋酶，還可以用高溫加熱解旋，C錯誤；在雙鏈DNA分子中，每條鏈中間的每個磷酸基團都分別連接2個脫氧核糖，每條鏈兩端的磷酸基團只連接1個脫氧核糖，D錯誤。6．(2018·山東德州重點中學月考)真核細胞中DNA復制如下圖所示，下列表述錯誤的是()A．多起點雙向復制能保證DNA復制在短時間內完成B．每個子代DNA都有一條核苷酸鏈來自親代C．復制過程中氫鍵的破壞和形成都需要DNA聚合酶的催化D．DNA分子的準確復制依賴于堿基互補配對原則答案C解析DNA復制過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錯誤。7．(2018·黑龍江雙鴨山一中高三月考)如圖是果蠅染色體上白眼基因示意圖，下列敘述正確的是()A．Y染色體上有白眼基因S的同源區(qū)段B．S基因所在的DNA片段均具有遺傳效應C．白眼基因在細胞核內，遵循遺傳定律D．基因片段中有5種堿基、8種核苷酸答案C解析Y染色體上沒有白眼基因S的同源區(qū)段，A錯誤；基因是具有遺傳效應的DNA片段，DNA中除了具有遺傳效應的DNA片段，還包括沒有遺傳效應的DNA片段，B錯誤；白眼基因在細胞核內，遵循遺傳定律，C正確；基因是有遺傳效應的DNA片段，基因片段中有4種堿基，4種核苷酸，D錯誤。8．用15N標記細菌的DNA分子，將其放入含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)繁殖4代，(a、b、c為三種DNA分子；a只含15N，b同時含14N和15N，c只含14N)圖中表示含這三種DNA分子的比例正確的是()答案D解析用15N標記DNA分子的細菌在含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)繁殖4代，可形成16個DNA分子，由于DNA分子的復制是半保留復制，因此16個DNA分子中有2個DNA分子同時含15N和14N,14個DNA分子只含14N，不存在只含有15N的DNA分子，D正確。9．將某細菌在含有15N標記的培養(yǎng)液中培養(yǎng)后，再轉移到含有14N的普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)，6小時后提取DNA進行分析，得出含15N的DNA占DNA總量的比例為1/32，則某細菌的分裂周期是()A．1小時B．1.6小時C．2小時D．4小時答案A解析將某細菌在含有15N標記的培養(yǎng)液中培養(yǎng)數(shù)代后，某細菌的DNA分子的2條鏈可以認為是15N－15N，將該細菌轉移到含有14N的普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)，假設繁殖的次數(shù)是n，根據題意可得關系式：2/2n＝1/32，解得n＝6，由于該過程經過了6小時，所以該細菌的分裂周期是1小時。10．(2017·甘肅張掖診斷)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)。下列有關該實驗的結果預測與分析，正確的是()A．DNA第二次復制產生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ兩種類型，比例為1∶3B．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)eq\f(m－a,2)D．復制n次形成的放射性脫氧核苷酸單鏈數(shù)為2n＋1－2答案D解析DNA分子具有半保留復制的特點，將一個不含放射性同位素32P標記的大腸桿菌放在含有32P標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，復制兩次后，會形成4個DNA分子，Ⅰ、Ⅱ兩種類型各2個，比例為1∶1，A錯誤；真核生物在進行有性生殖時，核基因遵循基因的分離定律，原核生物大腸桿菌的基因在二分裂過程中，不遵循基因的分離定律，B錯誤；DNA共含有m個堿基，其中有a個胸腺嘧啶，則1個DNA分子含有胞嘧啶的數(shù)目是(m－2a)/2，復制n次需要胞嘧啶的數(shù)目是(2n－1)×(m一2a)/2，C錯誤；該大腸桿菌復制n次，共形成2n個DNA分子，放射性脫氧核苷酸單鏈數(shù)為2n＋1－2，D正確。11．(2017·江蘇南通全真模擬二)某雙鏈DNA分子中，鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基的比率為a，其中一條鏈上鳥嘌呤占該鏈全部堿基的比例為b，則()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aC．互補鏈中鳥嘌呤占該鏈堿基的比率為(a－b)/2D．以互補鏈為模板轉錄產生的某mRNA中鳥嘌呤與胞嘧啶所占比率為a答案B解析鏈狀DNA每條鏈含有1個游離的磷酸基團，A錯誤；在雙鏈DNA分子中，鳥嘌呤與胞嘧啶之和占全部堿基的比率與每條鏈中鳥嘌呤與胞嘧啶所占的比率相等，B正確；互補鏈中鳥嘌呤占該鏈的比率為a－b，C錯誤；DNA轉錄時可能存在不轉錄的片斷，所以轉錄產生的mRNA中鳥嘌呤與胞嘧啶所占比率是不確定的，D錯誤。二、非選擇題12．下面甲圖中DNA分子有a和d兩條鏈，將甲圖中某一片段放大后如乙圖所示，結合所學知識回答下列問題。(1)從甲圖可看出DNA復制的方式是________。(2)甲圖中，A和B均是DNA分子復制過程中所需要的酶，其中B能將單個的脫氧核苷酸連接成脫氧核苷酸鏈，從而形成子鏈；則A是________酶，B是________酶。(3)圖甲過程在綠色植物葉肉細胞中進行的場所有______________________________________。(4)乙圖中，7是________________________________。DNA分子的基本骨架由__________________________交替連接而成；DNA分子兩條鏈上的堿基通過______