高中生物必修二課件：微專題五　基因本質(zhì)的相關題型突破

微專題五基因本質(zhì)的相關題型突破第3章

基因的本質(zhì)[學習目標]

1.掌握DNA分子結(jié)構的相關計算。2.掌握DNA分子復制過程中的相關計算。3.了解同位素標記噬菌體的相關分析。微型專題內(nèi)容索引考題精選微型專題一、噬菌體侵染細菌實驗中上清液和沉淀物放射性分析例1有人試圖通過實驗來了解H5N1禽流感病毒侵入家禽的一些過程。設計實驗如圖：選項放射性S元素P元素A全部無全部32S全部31PB全部有全部35S多數(shù)32P、少數(shù)31PC少數(shù)有全部32S少數(shù)32P、多數(shù)31PD全部有全部35S少數(shù)32P、多數(shù)31P一段時間后，檢測子代H5N1病毒的放射性及S、P元素，下表對結(jié)果的預測中，最可能發(fā)生的是√答案解析解析病毒侵染細胞時，蛋白質(zhì)外殼留在外面，只有核酸注入細胞。由圖可知，病毒先在含32P的宿主細胞1中培養(yǎng)(其DNA被32P標記)，然后轉(zhuǎn)移到含35S的宿主細胞2中培養(yǎng)。病毒以自身的遺傳物質(zhì)為模板，利用宿主細胞的原料合成子代病毒的遺傳物質(zhì)和蛋白質(zhì)外殼，故子代病毒的核酸多數(shù)含31P，少數(shù)含32P，蛋白質(zhì)全部被35S標記。1.32P噬菌體侵染大腸桿菌方法總結(jié)2.35S噬菌體侵染大腸桿菌2.35S噬菌體侵染大腸桿菌變式1下列關于“噬菌體侵染細菌的實驗”的敘述，正確的是A.分別用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體B.分別用35S和32P標記的噬菌體侵染未被標記的大腸桿菌，進行長時間

的保溫培養(yǎng)C.用35S標記噬菌體的侵染實驗中，沉淀物存在少量放射性可能是攪拌

不充分所致D.32P、35S標記的噬菌體侵染實驗分別說明DNA是遺傳物質(zhì)、蛋白質(zhì)不

是遺傳物質(zhì)√答案解析解析噬菌體營寄生生活，不能用培養(yǎng)基直接培養(yǎng)，需用含放射性的大腸桿菌培養(yǎng)才能使噬菌體帶上放射性標記，A項錯誤；實驗中保溫時間不能過長，若保溫時間太長則可能使一些含32P的子代噬菌體釋放出來，離心后存在于上清液中，導致上清液中檢測到32P，B項錯誤；35S標記的是噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，理論上應存在于上清液中，但可能會因攪拌不充分，使部分噬菌體仍吸附在細菌表面而存在于沉淀物中，C項正確；本實驗可說明DNA是遺傳物質(zhì)，因為缺少蛋白質(zhì)進入細菌細胞的對照實驗，不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，D項錯誤。解析噬菌體營寄生生活，不能用培養(yǎng)基直接培養(yǎng)，需用含放射性的大腸桿菌培養(yǎng)才能使噬菌體帶上放射性標記，A項錯誤；實驗中保溫時間不能過長，若保溫時間太長則可能使一些含32P的子代噬菌體釋放出來，離心后存在于上清液中，導致上清液中檢測到32P，B項錯誤；35S標記的是噬菌體的蛋白質(zhì)外殼，理論上應存在于上清液中，但可能會因攪拌不充分，使部分噬菌體仍吸附在細菌表面而存在于沉淀物中，C項正確；本實驗可說明DNA是遺傳物質(zhì)，因為缺少蛋白質(zhì)進入細菌細胞的對照實驗，不能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，D項錯誤。二、DNA分子結(jié)構的計算例2已知某雙鏈DNA分子中，G與C之和占全部堿基總數(shù)的34%，其一條鏈中的T與C分別占該鏈堿基總數(shù)的32%和18%，則在它的互補鏈中，T和C分別占該鏈堿基總數(shù)的A.34%和16% B.34%和18%C.16%和34% D.32%和18%√答案解析解析設該DNA分子的兩條鏈分別為1鏈和2鏈，雙鏈DNA分子中，G與C之和占全部堿基總數(shù)的34%，則A＋T占66%，又因為雙鏈DNA分子中，互補配對的兩種堿基之和占整個DNA分子比例和每條鏈中的比例相同，因此A1＋T1＝66%，G1＋C1＝34%，又因為T1與C1分別占該鏈堿基總數(shù)的32%和18%，則A1＝66%－32%＝34%，G1＝34%－18%＝16%。根據(jù)DNA分子的堿基互補配對關系可知，T2＝A1＝34%，C2＝G1＝16%。解析設該DNA分子的兩條鏈分別為1鏈和2鏈，雙鏈DNA分子中，G與C之和占全部堿基總數(shù)的34%，則A＋T占66%，又因為雙鏈DNA分子中，互補配對的兩種堿基之和占整個DNA分子比例和每條鏈中的比例相同，因此A1＋T1＝66%，G1＋C1＝34%，又因為T1與C1分別占該鏈堿基總數(shù)的32%和18%，則A1＝66%－32%＝34%，G1＝34%－18%＝16%。根據(jù)DNA分子的堿基互補配對關系可知，T2＝A1＝34%，C2＝G1＝16%。方法總結(jié)1.堿基互補配對原則是核酸中堿基數(shù)量計算的基礎根據(jù)堿基互補配對原則可推知以下多條用于堿基計算的規(guī)律。項目雙鏈DNA分子1鏈2鏈A、G、T、C的關系A1＝T2；G1＝C2A＝T；G＝CA2＝T1；G2＝C1A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝DNA中堿基總數(shù)50%1mnnn某種堿基的比例(X為A、T、G、C中某種堿基的含量)(X1%＋X2%)X1%X2%2.堿基比例與雙鏈DNA分子的共性及特異性(1)共性：不因生物種類的不同而不同2.堿基比例與雙鏈DNA分子的共性及特異性(1)共性：不因生物種類的不同而不同3.進行堿基計算要注意的三點(1)單位是“對”還是“個”，這方面往往帶來數(shù)據(jù)成倍的錯誤。(2)注意提供的數(shù)據(jù)是DNA雙鏈還是DNA的一條單鏈。(3)解題時最好畫一下簡圖，比較直觀，減少因為思路不清引起的錯誤。變式2

DNA的一條單鏈中

＝0.4。上述比值在其互補單鏈和整個DNA分子中分別為A.0.4、0.6 B.2.5、1.0C.0.4、0.4 D.0.6、1.0答案解析√三、DNA復制的有關計算例2某DNA分子含m對堿基，其中腺嘌呤有A個。下列有關此DNA在連續(xù)復制時所需的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目的敘述中，錯誤的是A.在第一次復制時，需要(m－A)個B.在第二次復制時，需要2(m－A)個C.在第n次復制時，需要2n－1(m－A)個D.在n次復制過程中，總共需要2n(m－A)個√答案解析解析DNA復制n次是指DNA連續(xù)復制了n次，產(chǎn)生的子代DNA分子為2n個，形成的脫氧核苷酸鏈有2n＋1條。第n次復制是指DNA已復制了n－1次，產(chǎn)生的子代DNA分子繼續(xù)進行第n次復制。兩種復制情況下所需的脫氧核苷酸的數(shù)目是不同的。在計算DNA分子在第n次復制過程中所需含某種堿基的脫氧核苷酸數(shù)目時，要先計算出復制n次所需要的該種脫氧核苷酸數(shù)，再減去(n－1)次復制過程中所需要的該種脫氧核苷酸數(shù)。該DNA分子含胞嘧啶數(shù)目為(m－A)個，復制n次需胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目為(m－A)(2n－1)個。方法總結(jié)DNA分子的復制為半保留復制，一個DNA分子復制n次，則有：(1)DNA分子數(shù)①子代DNA分子數(shù)＝2n個。②含有親代DNA鏈的子代DNA分子數(shù)＝2個。③不含親代DNA鏈的子代DNA分子數(shù)＝(2n－2)個。(2)脫氧核苷酸鏈數(shù)①子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)＝2n＋1條。②親代脫氧核苷酸鏈數(shù)＝2條。③新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)＝(2n＋1－2)條。(3)消耗的脫氧核苷酸數(shù)①若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，經(jīng)過n次復制需要消耗該脫氧核苷酸數(shù)為m·(2n－1)個

。②第n次復制需該脫氧核苷酸數(shù)＝m·2n－1個。變式3某一個DNA分子中，A為200個，復制數(shù)次后，消耗周圍環(huán)境中含A的脫氧核苷酸3000個，該DNA分子已經(jīng)復制了幾次A.4次 B.3次 C.5次 D.6次答案解析√解析利用DNA復制規(guī)律得知，經(jīng)過n次復制利用腺嘌呤脫氧核苷酸數(shù)目3000＝(2n－1)×200，得n＝4?？碱}精選1.(2018·濟寧高一檢測)某DNA分子中A＋T占整個DNA分子堿基總數(shù)的44%，其中一條鏈(a)上的G占該鏈堿基總數(shù)的21%，那么，對應的另一條互補鏈(b)上的G占DNA分子堿基總數(shù)的比例是A.35% B.29% C.28% D.17.5%答案解析12345√解析已知該DNA分子中A＋T占整個DNA分子堿基總數(shù)的比例為44%，根據(jù)堿基互補配對原則可知，A＝T＝22%，則G＝C＝28%。又已知一條鏈(a)上的G占該鏈堿基總數(shù)的21%，即G1＝21%，則該鏈上C1＝35%，互補鏈(b)上G2＝G1＝35%，則G2占雙鏈堿基總數(shù)的比例為

＝17.5%。62.(2018·成都診斷)將洋蔥根尖細胞在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)液中完成一個細胞周期，然后在不含放射性標記的培養(yǎng)液中繼續(xù)完成一個細胞周期。下列敘述正確的是A.第一個細胞周期中，細胞內(nèi)放射性迅速升高的時期是分裂前期B.第一個細胞周期結(jié)束后，每個子細胞中都有一半的染色體被標記C.第二個細胞周期的分裂中期，每條染色體中僅有一條染色單體被標記D.完成兩個細胞周期后，每個子細胞中含3H標記的染色體數(shù)目相同答案解析12345√612345解析含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸是DNA復制的原料，第一個細胞周期中，細胞內(nèi)放射性迅速升高是由于DNA分子復制，發(fā)生在分裂間期，A項錯誤；由于DNA分子復制是半保留復制，形成的子代DNA分子中一條是原來的母鏈，一條是新合成的子鏈，第一個細胞周期結(jié)束后，每個子細胞中所有的染色體都被標記，B項錯誤；第二個細胞周期中，在不含放射性標記的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，間期染色體復制，一條染色體上的兩條染色單體只有一條有放射性，第二個細胞周期的分裂中期，每條染色體中僅有一條染色單體被標記，C項正確；第二次分裂的后期，含3H標記的染色體與不含3H標記的染色體隨機向兩極移動，每個子細胞中含3H標記的染色體數(shù)目不一定相同，D項錯誤。63.(2018·湖南教改共同體高一期中)如果把人的精原細胞核中的46個DNA分子用15N標記，此細胞在不含標記的環(huán)境中依次經(jīng)過1次有絲分裂和1次減數(shù)分裂，則下列相關描述正確的是A.在有絲分裂的后期，含有放射性的染色體有92條B.在減數(shù)第一次分裂后期，一個初級精母細胞中含有放射性的DNA有92個C.在減數(shù)第二次分裂中期，一個次級精母細胞中含放射性的DNA是46個D.形成的8個精細胞中，含有放射性的細胞最少占25%答案解析12345√6解析精原細胞中每個DNA都有15N，根據(jù)半保留復制可知，有絲分裂后期產(chǎn)生的92個DNA分子都有15N，A正確；經(jīng)過有絲分裂產(chǎn)生的子細胞中，每個DNA都有放射性，但每個DNA只有一條鏈有放射性，因此減數(shù)第一次分裂后期，形成的46條染色體都有放射性，其中46個DNA有放射性，另外46個DNA沒有，B錯誤；減數(shù)第二次分裂一個次級精母細胞中含有放射性的DNA只有23個，C錯誤；1234564.(2018·江西臨川一中期中)一個雙鏈均被32P標記的DNA由5000個堿基對組成，其中腺嘌呤占20%，將其置于只含31P的環(huán)境中復制3次。下列敘述不正確的是A.該DNA分子中含有氫鍵的數(shù)目為13000B.復制過程需要21000個游離的胞嘧啶脫氧核苷酸C.子代DNA分子中含31P與含32P的分子數(shù)之比為3∶1D.子代DNA分子中含31P的單鏈與含32P的單鏈之比為7∶1答案解析12345√6解析由題意知，該DNA分子含有5000個堿基對，A占20%，因此A＝T＝10000×20%＝2000，C＝G＝3000，則該DNA分子中含有氫鍵的數(shù)目＝2000×2＋3000×3＝13000，A正確；DNA分子復制3次形成了8個DNA分子，其中有7個DNA分子需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸，所以復制過程需要的游離的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目＝7×3000＝21000，B正確；子代DNA分子中含32P的DNA分子只有兩個，含31P的分子數(shù)是8個，則子代中含31P的DNA分子數(shù)與含32P的DNA分子數(shù)之比為4∶1，C錯誤；由題意知，含有32P標記的DNA單鏈是2條，含有31P的單鏈是2×8－2＝14條，因此子代DNA分子中含31P的單鏈與含32P的單鏈之比為7∶1，D正確。123456解析5.(2016·課標Ⅰ，29)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(zhuǎn)移到DNA末端上，同時產(chǎn)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。12345解析ATP水解生成ADP的過程中，斷裂的是遠離腺苷A的那個高能磷酸鍵即β位和γ位之間的高能磷酸鍵，即γ位磷酸基團轉(zhuǎn)移到DNA末端。要將32P標記到DNA上，帶有32P的磷酸基團應在γ位上。γ答案6解析(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。12345答案解析dATP脫去β位和γ位的磷酸基團后為腺嘌呤脫氧核糖核苷酸，即DNA的基本組成單位之一，用dATP為原料合成DNA時，要將32P標記到新合成的DNA上，則32P應在α位。α6解析(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

，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。12345答案

一個含有32P標記的噬菌體雙鏈DNA分子經(jīng)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612345解析由于DNA分子復制為半保留復制，故噬菌體雙鏈DNA的復制過程中，被32P標記的兩條單鏈始終被保留，并分別存在于兩個子代DNA分子中。另外，新合成DNA過程中，原料無32P標記，所以n個子代DNA分子中有且只有2個含有32P標記。66.DNA分子雙螺旋結(jié)構模型提出之后，人們又去探究DNA是如何傳遞遺傳信息的。當時推測可能有如圖A所示的三種方式。1958年，Meslson和Stahl用密度梯度離心的方法，追蹤由15N標記的DNA親代鏈的去向，實驗過程是：在氮源為14N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA分子均為14N－DNA(對照)，在氮源為15N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌，其DNA均為15N－DNA(親代)，將親代大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上，再連續(xù)繁殖兩代(子代Ⅰ和子代Ⅱ)后離心得到如圖B所示的結(jié)果。請依據(jù)上述材料回答下列問題：123456解析(1)如果與對照相比，子代Ⅰ離心后能分出輕和重兩條密度帶，則說明DNA傳遞遺傳信息的方式是__________。如果子代Ⅰ離心后只有1條中密度帶，則可以排除DNA傳遞遺傳信息的方式是__________。如果子代Ⅰ離心后只有1條中密度帶，再繼續(xù)做子代Ⅱ的DNA密度鑒定：①若子代Ⅱ離心后能分出中、輕兩條密度帶，則可以確定DNA傳遞遺傳信息的方式是____________。答案全保留復制全保留復制半保留復制123456解析由題意可知，如果子代Ⅰ離心后能分出輕和重兩條密度帶，可得出是全保留復制。如果子代Ⅰ離心后只有1條中密度帶，肯定不可能是全保留復制，可能是半保留復制或分散復制。子代Ⅱ為第二次復制的產(chǎn)物，若是半保留復制會有

中和

輕密度帶；若是全保留復制會有

重和

輕密度帶。若子代Ⅱ能分出輕、中密度帶，可推知為半保留復制方式；若沒有中、輕密度帶之分，則可能為分散復制。123456②若子代Ⅱ離心后不能分出中、輕兩條密度帶，則可以確定DNA傳遞遺傳信息的方式是__________。分散復制答案123456(2)他們觀測的實驗數(shù)據(jù)如下：梯度離心DNA浮力密度(g/mL)表答案世代實驗對照親代1.7241.710子代Ⅰ1.7171.710子代Ⅱ()1.717，()1.7101.710分析實驗數(shù)據(jù)可知：實驗結(jié)果與當初推測的DNA三種可能復制方式中的____________方式相吻合。半保留復制123456解析123456②若子代Ⅱ離心后不能分出中、輕兩條密度帶，則可以確定DNA傳遞遺傳信息的方式是__________。