【生物】2019届一轮复习苏教版第18讲DNA的结构、复制及基因的本质学案

【生物】2019届一轮复习苏教版第18讲DNA的结构、复制及基因的本质学案

第18讲　DNA的结构、复制及基因的本质 ‎[江苏最新考纲]　1.DNA分子结构的主要特点(B)。2.DNA分子的复制(B)。‎ 考点一　DNA分子的结构及相关计算(5年12考)‎ ‎1.图解DNA分子结构 ‎■助学巧记 巧记DNA分子结构的“五·四·三·二·一”‎ ‎2.DNA分子的特性 ‎1.真题重组　判断正误 ‎(1)细胞中DNA分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和(2017·海南卷，23C)(×)‎ ‎(2)大肠杆菌细胞中只有A、T、C、G四种碱基(2012·海南卷，5C)(×)‎ ‎(3)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的。(2014·全国卷Ⅱ，5C)(×)‎ ‎(4)DNA的X光衍射实验证明了DNA是遗传物质。(2013·全国卷Ⅱ，5C)(×)‎ ‎(5)DNA有氢键，RNA没有氢键(2013·全国卷Ⅱ，1A)(×)‎ 以上内容主要源自教材必修2 P47～50，把握DNA双螺旋结构模型构建历程及DNA双螺旋结构内涵是解题关键。‎ ‎2.(必修2 P49图3－11改编)下图为大肠杆菌DNA分子片段，分析并回答下列问题：‎ ‎(1)图中2是核糖还是脱氧核糖？________。1、2、3构成了一个完整的脱氧核苷酸分子，据图推测其中文名称是____________。‎ ‎(2)图中的碱基对5和6是G—C、A—T还是A—U？________。你的判断理由是什么？_______________________________________________________________。‎ ‎(3)每个DNA片段中有几个游离的磷酸基团？____________________________。‎ ‎(4)图中a处为________键，用________酶可将其断裂，b处为________键，该键形成时需________酶参与，其断裂时需用________酶。‎ 提示　(1)脱氧核糖　胞嘧啶脱氧核苷酸或鸟嘌呤脱氧核苷酸 ‎(2)A—T　5与6间有2个氢键，应为A—T对，而不是G—C对，而且DNA分子中无“U”‎ ‎(3)2个 ‎(4)氢　解旋　磷酸二酯　DNA聚合酶或DNA连接　限制性核酸内切 ‎　DNA分子的结构及特点 ‎1.(2017·海南卷，24)DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA分子中(A＋T)/(G＋C)与(A＋C)/(G＋T)两个比值的叙述，正确的是(　　)‎ A.碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值不同 B.前一个比值越大，双链DNA分子的稳定性越高 C.当两个比值相同时，可判断这个DNA分子是双链 D.经半保留复制得到的DNA分子，后一比值等于1‎ 解析　在双链DNA分子中，A、T之间形成2个氢键构成碱基对，G、C之间形成3个氢键构成碱基对，所以G、C对相对越多，DNA分子越稳定，B错误；又因A＝T、G＝C，所以只要是双链DNA分子(A＋C)/(G＋T)都恒等于1，A错误，D正确；单链DNA中，两个比值也可能相同，C错误。‎ 答案　D ‎2.(2017·山东部分重点中学联考)下列有关DNA分子的叙述，正确的是(　　)‎ A.“噬菌体侵染细菌实验”证明DNA是主要的遗传物质 B.一个含n个碱基的DNA分子，转录出的mRNA分子的碱基数量是n/2‎ C.DNA的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过氢键连接 D.DNA分子互补配对的两条链中碱基序列一定不同 解析　“噬菌体侵染细菌实验”只证明了DNA是遗传物质，A错误；一个含n个碱基的DNA分子，由于DNA中存在非编码区，故转录出的mRNA分子的碱基数量肯定小于n/2，B错误；DNA的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过脱氧核糖一磷酸一脱氧核糖连接，C错误；DNA分子互补配对的两条链中，碱基序列肯定不同，D正确。‎ 答案　D ‎(1)DNA分子的特异性是由碱基对的排列顺序决定的，而不是由配对方式决定的，配对方式只有四种：A—T、C—G、T—A、G—C。‎ ‎(2)DNA中并不是所有的脱氧核糖都连着两个磷酸基团，两条链各有一个3′端的脱氧核糖连着一个磷酸基团(环状DNA分子除外)。‎ ‎(3)双螺旋结构并不是固定不变的，复制和转录过程中会发生解旋。‎ ‎(4)在DNA分子中，A与T分子数相等，G与C分子数相等，但A＋T的量不一定等于G＋C的量，后者恰恰反映了DNA分子的特异性。‎ ‎(5)并非所有的DNA分子均具“双链”，有的DNA分子为单链。原核细胞及真核细胞细胞器中的DNA分子为“双链环状”。‎ ‎　DNA分子结构相关计算 ‎【典例】 某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是(　　)‎ ‎[慧眼识图　获取信息]‎ 答案　C ‎“归纳法”求解DNA分子中的碱基数量的计算规律 ‎(1)在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同，即A＋G＝T＋C。‎ ‎(2)“互补碱基之和”的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同，即若在一条链中＝m，在互补链及整个DNA分子中＝m，而且由任一条链转录来的mRNA分子中(A＋U)/(G＋C)仍为m(注：不同DNA分子中m值可不同，显示特异性)。‎ ‎(3)非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，‎ 即若在DNA一条链中＝a，则在其互补链中＝，而在整个DNA分子中＝1。(注：不同双链DNA分子中非互补碱基之和的比均为1，无特异性)‎ ‎【方法体验】‎ ‎1.下列关于双链DNA分子结构的叙述，正确的是(　　)‎ A.某DNA分子有胸腺嘧啶312个，占总碱基比为26%，则该DNA上有鸟嘌呤288个 B.若质粒含有2 000个碱基，则该分子同时含有2个游离的磷酸基团 C.某DNA分子含有500个碱基，可能的排列方式有4 500种 D.某DNA分子内胞嘧啶占25%，则每条单链上的胞嘧啶占25%～50%‎ 解析　DNA分子上有胸腺嘧啶312个，则总碱基数为312/26%＝1 200，可推出该DNA分子上有鸟嘌呤(1 200－312×2)/2＝288，A正确；质粒是环状的DNA分子，不含游离的磷酸基团，B错误；含有500个碱基的DNA，可能的排列方式有4250种，C错误；某DNA分子内胞嘧啶占25%，则每条单链上的胞嘧啶占0%～50%，D错。‎ 答案　A ‎2.(2017·镇江一模)在搭建DNA分子模型的实验中，若有4种碱基塑料片共20个，其中4个C，6个G，3个A，7个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个，脱氧核糖塑料片40个，磷酸塑料片100个，代表氢键的连接物若干，脱氧核糖和碱基之间的连接物若干，则所搭建的DNA分子片段最长为多少碱基对(　　)‎ A.4 B.5‎ C.6 D.7‎ 解析　设能搭建的DNA分子含有n个碱基对，则每条链需要脱氧核糖和磷酸之间的连接物的数目为2n－1，共需(2n－1)×2个，已知脱氧核糖和磷酸之间的连接物有14个，则n＝4，所以只能搭建出一个4碱基对的DNA分子片段。‎ 答案　A ‎3.(2017·南京多校联考)DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基(设为X)变成了尿嘧啶，该DNA连续复制两次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为U－A、A－T、G－C、C－G，推测“X”可能是(　　)‎ A.胸腺嘧啶 B.胞嘧啶 C.腺嘌呤 D.胸腺嘧啶或腺嘌呤 解析　DNA分子的复制方式是半保留复制，即亲代双链分离后，每条单链均作为新链合成的模板.因此，复制完成时将有两个子代DNA分子，每个分子的核苷酸序列均与亲代分子相同，且每个子代DNA分子中，一条链来自亲代，另一条链为新合成的链。由4个子代DNA分子的碱基对可知该DNA分子经过诱变处理后，其中1条链上的碱基发生了突变，另一条链是正常的，所以得到的4个子代DNA分子中正常的DNA分子和异常的DNA分子各占，因此含有G与C、C与G的2个DNA分子是未发生突变的，这两个正常的DNA分子和亲代DNA分子的碱基组成是一致的，即亲代DNA分子中的碱基组成是G－C或C－G，因此X可能是G或C。‎ 答案　B 考点二　DNA分子的复制及基因的概念(5年13考)‎ ‎1.DNA分子的复制 ‎(1)概念、时间、场所 ‎(2)过程 ‎(3)特点 ‎①过程：边解旋边复制 ‎②方式：半保留复制 ‎(4)准确复制的原因和意义 ‎①原因：DNA具有独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板，碱基互补配对原则，保证了复制能准确进行。‎ ‎②意义：DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，保持了复制信息的连续性。‎ ‎■助学巧记 巧记DNA分子的复制的“二、二、三、四”‎ ‎2.观察下面的基因关系图，完善相关内容 ‎1.下列有关DNA结构及复制的叙述正确的是(　　)‎ A.DNA分子复制总是精确无误的，不会出现差错 B.PCR与细胞中DNA分子复制所需要的条件完全一致 C.DNA分子一条链中相邻碱基通过脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖连接 D.每个DNA分子中只有一个启动子，启动子是DNA复制的起点 解析　由于内外种种原因，DNA复制，会出现差错，A错误；PCR扩增DNA时需要耐高温的DNA聚合酶，需要加热到90～95 ℃变性，冷却到55～60 ℃退火，升温到70～75 ℃延伸，与体内复制所需温度不同，B错误；DNA分子一条链中相邻碱基通过脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖连接，C正确；启动子是RNA聚合酶结合点，是转录的起点，每个DNA有多个基因，每个DNA有多个启动子，D错误。‎ 答案　C ‎2.(2017·盐城龙岗中学)某双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，‎ 其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的比为(　　)‎ A.34%和16% B.34%和18%‎ C.16%和34% D.32%和18%‎ 解析　由“双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%”可知，一条链上G与C之和占该链碱基总数的34%，则A与T之和占该链碱基总数的66%，又已知“T与C分别占该链碱基总数的32%和18%”，则该链上A占34%、G占16%，故互补链上T和C分别占该链碱基总数的34%、16%。‎ 答案　A ‎1.DNA复制的类型：在真核生物中，DNA复制一般是多起点复制。在原核生物中，DNA复制一般是一个起点。无论是真核生物还是原核生物，DNA复制大多数都是双向进行的。如图所示为真核生物DNA的多起点、双向复制：‎ 图中显示多起点复制，但多起点并非同时进行，其意义在于提高复制速率。‎ ‎2.DNA分子复制中的相关计算 DNA分子的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：‎ ‎(1)DNA分子数 ‎①子代DNA分子数＝2n个；‎ ‎②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个；‎ ‎③不含亲代DNA链的子代DNA分子数＝(2n－2)个。‎ ‎(2)脱氧核苷酸链数 ‎①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2 n＋1条；‎ ‎②亲代脱氧核苷酸链数＝2条；‎ ‎③新合成的脱氧核苷酸链数＝(2n＋1－2)条。‎ ‎(3)消耗的脱氧核苷酸数 ‎①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m·(2n－1)个 ；‎ ‎②第n次复制需该脱氧核苷酸数＝m·(2n－2n－1)＝m·2n－1个。‎ ‎【即学即练】‎ ‎1.(2017·扬州高邮中学10月检测)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在14N的培养基中连续复制4次。下列有关判断错误的是(　　)‎ A.含有15N的DNA分子占1/8‎ B.含有14N的DNA分子占7/8‎ C.复制过程需腺嘌呤脱氧核苷酸600个 D.复制结果共产生16个DNA分子 解析　1个被15N标记的DNA分子在14N的培养基中连续复制4次，共得到24＝16个DNA分子。根据DNA半保留复制特点可知：这16个DNA分子中有2个DNA分子的一条链是15N，另一条链是14N，其余14个DNA分子的两条链都是14N。由此可见，16个DNA分子都含14N(比例是100%)，含有15N的DNA分子数为2(占1/8)。根据有关公式可求出该DNA分子中含40个A，复制4次需A的数量＝(24－1)×40＝600个。‎ 答案　B ‎2.在DNA复制开始时，将大肠杆菌放在含低剂量3H标记的脱氧胸苷(3H－dT)的培养基中，3H－dT可掺入正在复制的DNA分子中，使其带有放射性标记。几分钟后，将大肠杆菌转移到含高剂量3H－dT 的培养基中培养一段时间。收集、裂解细胞，抽取其中的DNA进行放射性自显影检测，结果如图所示。据图可以作出的推测是(　　)‎ A.复制起始区在高放射性区域 B.DNA复制为半保留复制 C.DNA复制从起始点向两个方向延伸 D.DNA复制方向为a→c 解析　根据放射性自显影结果可知，中间低放射性区域是复制开始时在含低剂量3H标记的脱氧胸苷(3H－dT)的培养基中进行复制的结果，A错误；该实验不能证明DNA复制为半保留复制，B错误；两侧高放射性区域是将大肠杆菌转移到含高剂量3H－dT的培养基中进行复制的结果，因此可判断DNA复制从起始点(中间)向两个方向延伸，C正确，D错误。‎ 答案　C ‎3.右图为真核细胞DNA复制过程。下列有关叙述错误的是(　　)‎ A.由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制 B.DNA解旋酶能使DNA双链解旋，且需要消耗ATP C.从图中可以看出合成两条子链的方向相反 D.DNA在复制过程中先完成解旋，再复制 解析　DNA的复制特点是边解旋边复制。‎ 答案　D 易错·防范清零 ‎[易错清零]‎ 易错点1　误认为DNA分子中“嘌呤一定等于嘧啶”‎ 点拨　DNA分子一般为“双螺旋结构”，双链DNA中嘌呤等于嘧啶，但注意一条链中嘌呤不一定等于嘧啶，单链DNA分子中嘌呤也不一定等于嘧啶。‎ 易错点2　误认为DNA复制“只发生于”细胞核中 点拨　细胞生物中凡存在DNA分子的场所均可进行DNA分子的复制，其场所除细胞核外，还包括叶绿体、线粒体、原核细胞的拟核及质粒。‎ 易错点3　混淆DNA复制、“剪切”与“水解”中的四种酶 点拨　(1)DNA聚合酶：需借助母链模板，依据碱基互补配对原则，将单个脱氧核苷酸连接成“链”；‎ ‎(2)DNA连接酶：将多个复制起点所复制出的“DNA片段”“缝合”起来形成磷酸二酯键，即连接“片段”；‎ ‎(3)限制性核酸内切酶：用于切断DNA双链中主链上的“3，5－磷酸二酯键”；‎ ‎(4)DNA水解酶：用于将DNA分子水解为脱氧核苷酸。‎ 易错点4　DNA结构与复制解题时的5个“注意”‎ 点拨　(1)注意不要将DNA分子中碱基对之间氢键的形成与断裂条件混淆，氢键可由解旋酶催化断裂，同时需要ATP供能，也可加热断裂(体外)；而氢键是自动形成的，不需要酶和能量。‎ ‎(2)注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，但后者只包括第n次的复制。‎ ‎(3)注意碱基的单位是“对”还是“个”。‎ ‎(4)注意在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。‎ ‎(5)注意看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”，是“含”还是“只含”等关键词，以免掉进陷阱。‎ ‎ [纠错小练]‎ ‎1.下列关于DNA分子结构的叙述正确的是(　　)‎ A.DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构 B.DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基 C.DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对 D.DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连 解析　绝大多数DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构，A错误；DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖，且磷酸不与碱基直接相连，B错误；DNA分子中，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，因此两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对，C正确；DNA分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖相连，D错误。‎ 答案　C ‎2.(多选)如图所示为DNA复制的较为详细的图解，据图分析，下列相关叙述，错误的是(　　) ‎ A.在解旋酶和DNA聚合酶的催化下，DNA复制可顺利进行 B.在DNA复制的过程中，可能会出现尿嘧啶与腺嘌呤互补配对现象 C.图示DNA复制的特点有边解旋边复制以及半保留复制等 D.复制完成后，前导链和随后链所在单链碱基排列顺序相同 解析　从图示信息可知，DNA复制需要拓扑异构酶Ⅱ、解旋酶、引物合成酶、聚合酶I和Ⅲ等多种酶的催化，A错误；在DNA复制过程中，RNA引物能与模板链互补形成杂交链，该杂交链中可能含有碱基对A—U，B正确；从图中信息可知，DNA复制的特点有边解旋边复制和半保留复制等，C正确；从图中信息可知，前导链和随后链都是新合成的子链，而两条子链上碱基是互补的，D错误。‎ 答案　AD ‎3.将一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌(拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶)放在含有32P标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到如图Ⅰ、Ⅱ两种类型的DNA(虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链)。下列有关该实验的结果预测与分析，正确的是(　　)‎ A.DNA第二次复制产生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ两种类型，比例为1∶3‎ B.DNA复制后分配到两个子细胞时，其上的基因遵循基因分离定律 C.复制n次需要胞嘧啶的数目是(2n－1) D.复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链数为2(n＋1)－2‎ 解析　DNA分子具有半保留复制的特点，将一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌放在含有32P标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养，复制两次后 ‎，会形成4个DNA分子，Ⅰ、Ⅱ两种类型各2个，比例为1∶1，A错误；真核生物在进行有性生殖时，核基因遵循基因的分离定律，原核生物大肠杆菌的基因在二分裂过程中，不遵循基因的分离定律，B错误；DNA共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶，则1个DNA分子含有胞嘧啶的数目是(m－2a)/2，复制n次需要胞嘧啶的数目是(2n－1)×(m－2a)/2，C错误；该大肠杆菌复制n次，共形成2n个DNA分子，放射性脱氧核苷酸单链数为2(n＋1)－2，D正确。‎ 答案　D 课堂小结 思维导图 晨读必背 ‎1.DNA分子两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，脱氧核糖和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。‎ ‎2.科学家运用同位素标记技术，采用假说一演绎法，证实了DNA以半保留方式复制。‎ ‎3.DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息。‎ ‎4.DNA复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点，主要发生在细胞核中，需要有模板、原料、酶和能量。‎ ‎5.DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶参与。‎ ‎6.基因是有遗传效应的DNA片段，其主要载体是染色体，线粒体和叶绿体中也存在基因。‎ 随堂·真题演练 ‎1.(2012·江苏卷，12)如下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是(　　)‎ A.图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的 B.图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的 C.真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶 D.真核生物的这种复制方式提高了复制速率 解析　从图中能看出有多个复制起点，但不能看出是同时的，A错误；图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的；真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等参与。‎ 答案　A ‎2.(2016·江苏卷，18)近年诞生的具有划时代意义的CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑。其原理是由一条单链向导RNA引导核酸内切酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割。通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列，可人为选择DNA上的目标位点进行切割(如图)。下列相关叙述错误的是(　　)‎ A.Cas9蛋白由相应基因指导在核糖体中合成 B.向导RNA中的双链区遵循碱基配对原则 C.向导RNA可在逆转录酶催化下合成 D.若α链剪切点附近序列为……TCCACAATC……‎ 则相应的识别序列为……UCCACAAUC……‎ 解析　蛋白质由相应基因指导在核糖体中合成，A正确；向导RNA中双链间遵循碱基互补配对原则，B正确；向导RNA可通过转录形成，逆转录酶以RNA为模板合成DNA，C错误；由于α链与识别序列的互补序列互补，故两链碱基相同，只是其中T与U互换，D正确。‎ 答案　C ‎3.(2015·江苏卷，33)荧光原位杂交可用荧光标记的特异DNA片段为探针，与染色体上对应的DNA片段结合，从而将特定的基因在染色体上定位。请回答下列问题：‎ ‎(1)DNA荧光探针的制备过程如图1所示，DNA酶Ⅰ随机切开了核苷酸之间的________键从而产生切口，随后在 DNA聚合酶Ⅰ作用下，以荧光标记的________为原料，合成荧光标记的DNA探针。‎ ‎(2)图2表示探针与待测基因结合的原理。先将探针与染色体共同煮沸，使DNA双链中________键断裂，形成单链。随后在降温复性过程中，探针的碱基按照________________________原则，与染色体上的特定基因序列形成较稳定的杂交分子。图中两条姐妹染色单体中最多可有________条荧光标记的DNA片段。‎ ‎(3)A、B、C分别代表不同来源的一个染色体组，已知AA和BB中各有一对同源染色体可被荧光探针标记。若植物甲(AABB)与植物乙(AACC)杂交，则其F1有丝分裂中期的细胞中可观察到________个荧光点；在减数第一次分裂形成的两个子细胞中分别可观察到______个荧光点。‎ 解析　(1)由图1所知，DNA酶Ⅰ使DNA链断裂，即作用于相邻脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键；DNA探针的本质是荧光标记的DNA片段，‎ 合成原料为脱氧核苷酸。(2)通过热变性，使DNA碱基对之间的氢键断裂，复性时能重新形成氢键，并且遵循碱基互补配对原则，形成杂交DNA分子。两条姐妹染色单体，含有四条模板链，可与四个被标记的DNA探针结合形成4个荧光标记的杂交DNA分子。(3)植物甲(AABB)形成的配子染色体组成为AB与植物乙(AACC)的配子AC，受精后合子染色体组成为AABC，又由于 AA 和 BB 中各有一对同源染色体可被荧光探针标记，则AABC将会有3条染色体被标记，6条染色单体，可以观察到6个荧光点。AABC减数分裂时，AA两个染色体组可以正常联会，并且同源染色体分离，减数第一次分裂形成的两个子细胞分别获得一个A染色体组，而B染色体组内的没有同源染色体存在，B中的染色体随机进入两个子细胞中，因此其中一个子细胞含有A和B染色体组内2条能被标记的染色体，标记4条染色单体，可以看到4个荧光点；另一子细胞只含有A中1条能被标记的染色体，2条染色单体，可以观察到2个荧光点。‎ 答案　(1)磷酸二酯　脱氧核苷酸 ‎(2)氢　碱基互补配对　4　(3)6　2和4‎ 课后作业 ‎ (时间：30分钟　满分：100分)‎ 一、单项选择题 ‎1.将一个不含有放射性同位素标记的大肠杆菌(其拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶)放在含有32P标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中，培养一段时间后，检测到如下图Ⅰ、Ⅱ两种类型的DNA(虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链)。下列有关该实验结果的分析正确的是(　　)‎ A.该拟核DNA分子中每个脱氧核糖都与2分子磷酸基团相连 B.第二次复制产生的子代DNA分子中Ⅰ、Ⅱ两种类型的比例为1∶3‎ C.复制n次需要胞嘧啶的数目是(2n－1)·(m－a)/2‎ D.复制n次形成的含放射性脱氧核苷酸单链数为2n－2‎ 解析　由于拟核DNA分子是环状的，所以每个脱氧核糖都与2分子磷酸基团相连；由于DNA复制是半保留复制，‎ 所以第二次复制产生的4个子代DNA分子中Ⅰ、Ⅱ两种类型的比例为1∶1；含有m个碱基的DNA，有a个胸腺嘧啶，故胞嘧啶的数目为(m/2－a)个，复制n次需要胞嘧啶的数目是(2n－1)×(m/2－a)；复制n次形成的脱氧核苷酸单链数为2n×2，其中亲代DNA的两条链不含放射性，故含放射性脱氧核苷酸单链数为2n＋1－2。‎ 答案　A ‎2.(2017·宿迁模拟)如图为DNA分子结构示意图，对该图的描述正确的是(　　)‎ A.②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架 B.④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸 C.DNA聚合酶用于⑨的形成 D.DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息 解析　由图示可知，①表示磷酸，②表示脱氧核糖，③表示胞嘧啶，②和①相间排列构成了DNA分子的基本骨架；④中的①应属于上面那个脱氧核苷酸的磷酸基团；⑨的形成依靠碱基互补配对原则，不需要DNA聚合酶，DNA聚合酶是将游离的脱氧核苷酸聚合成脱氧核苷酸链。‎ 答案　D ‎3.真核细胞中DNA复制如下图所示，下列表述错误的是(　　)‎ A.多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成 B.每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代 C.复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化 D.DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则 解析　DNA复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化，‎ 但氢键的形成不需要酶的催化，C错误。‎ 答案　C ‎4.(2017·江苏省淮安、宿迁高三期中)下列关于DNA的结构和复制的叙述，正确的是(　　)‎ A.一个含有m对碱基，其中A为a个的DNA，在n次复制过程中，需消耗(2n－1)(m－a)个C B.边解旋边复制是保证亲代与子代DNA遗传信息传递准确性的关键 C.DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基 D.人的不同DNA分子A＋T/G＋C的值总是相同的 解析　含m个碱基对的DNA分子中，A有a个，可知一个DNA分子的2m个碱基中共有C为(2m－2a)/2＝(m－a)，复制n次后，共有(2n)个DNA分子，但第一个DNA分子本来就存在，不需要原料，所以复制n次需要(2n－1)个DNA分子上的C，即(2n－1)(m－a)个C ，A正确；DNA遗传信息传递的准确性依赖于DNA分子双螺旋结构为DNA复制提供精确的模板，碱基互补配对原则保证复制能准确无误地进行，B错误；DNA分子中大多数磷酸都连接2个脱氧核糖，位于两条链的两端的两个游离的磷酸各连接一个脱氧核糖，C错误；人的不同DNA分子A＋C/T＋G或A＋G/T＋C的值相同，但是A＋T/G＋C一般不同，D错误。‎ 答案　A ‎5.下列关于DNA分子结构与复制的说法，正确的是(　　)‎ A.DNA分子的差异造成了肺炎双球菌S型菌与R型菌致病性的差异 B.DNA分子中每个磷酸基团都连接2个脱氧核糖 C.减数分裂过程中发生交叉互换一般不会导致DNA分子结构的改变 D.复制过程中两条新单链碱基序列互补 解析　DNA分子中含有2个游离的磷酸基团连接1个脱氧核糖；减数分裂过程中发生交叉互换会导致DNA分子结构的改变；复制过程中两条新单链碱基序列相同。‎ 答案　A ‎6.下图为某植物细胞一个DNA分子中a、b、c三个基因的分布状况，图中Ⅰ、Ⅱ为无遗传效应的序列。有关叙述正确的是(　　)‎ A.a中碱基对缺失，属于染色体结构变异 B.c中碱基对若发生变化，生物体性状不一定会发生改变 C.在减数分裂的四分体时期，b、c之间可发生交叉互换 D.基因在染色体上呈线性排列，基因的首端存在起始密码子 解析　基因内部碱基对的缺失，属于基因突变，A错误；c中碱基对发生变化，由于密码子的简并性，生物体性状不一定会发生改变，B正确；在减数分裂中交叉互换一般发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，C错误；基因的首端存在启动子，起始密码子位于mRNA上，D错误。‎ 答案　B ‎7.(2017·南京、盐城一模)某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开。若将适量的该物质加入到培养液中进行动物细胞培养，下列有关叙述错误的是(　　)‎ A.细胞中的DNA复制发生障碍 B.细胞中的转录发生障碍 C.细胞的增殖过程受到抑制 D.所有细胞都停留于分裂前期 解析　DNA复制过程中需要解旋，而加入该物质使DNA双链不能解开，因此DNA复制发生障碍，A正确；加入该物质后，DNA不能正常解旋，这会导致DNA的复制和转录发生障碍，B正确；该物质能抑制DNA的复制，因此对细胞的增殖有抑制作用，C正确；该物质能抑制DNA的复制，可将细胞周期阻断在分裂间期，D错误。‎ 答案　D ‎8.若用32P标记人的“类胚胎干细胞”的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养液中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是(　　)‎ A.中期是46和46、后期是92和46‎ B.中期是46和46、后期是92和92‎ C.中期是46和23、后期是92和23‎ D.中期是46和23、后期是46和23‎ 解析　有丝分裂中期、后期染色体条数的分析：“类胚胎干细胞”来自人体，人体的一个正常细胞中含有染色体条数为46，有丝分裂中期染色体条数与体细胞相同(46)，后期染色体条数加倍(92)，故无论经过几次分裂，在有丝分裂中期染色体条数都是46，后期染色体条数都是92。有丝分裂中期、后期被32P标记的染色体条数的分析：以1个DNA分子为例，双链被32P标记，转入不含32P的培养液中培养，由于DNA具有半保留复制的特点，第一次有丝分裂完成时，每个DNA分子中都有1条链被32P标记；第二次有丝分裂完成时，只有1/2的DNA分子被32P标记。有丝分裂中期时，染色单体没有分开，而这2条没有分开的染色单体中，1条被32P标记，导致整条染色体也被32P标记。‎ 答案　A 二、多项选择题 ‎9.下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是(　　)‎ A.DNA分子一般是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构 B.DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基 C.DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对 D.DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连 解析　DNA分子一般是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构，A正确；DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖，且磷酸不与碱基直接相连，B错误；DNA分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连，D错误。‎ 答案　AC ‎10.将全部DNA分子双链经32P标记的雄性动物细胞(染色体数为2n)置于不含32P的培养基中培养。经过连续3次细胞分裂后产生8个子细胞，检测子细胞中的情况。下列推断错误的是(　　)‎ A.若只进行有丝分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1/2‎ B.若进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂，则含32P染色体的子细胞比例至少占1/2‎ C.若子细胞中的染色体都含32P，则一定进行有丝分裂 D.若子细胞中的染色体都不含32P，则一定进行减数分裂 解析　若该生物细胞内含一对染色体，且只进行有丝分裂，分裂三次形成8个细胞，则含放射性DNA的细胞最多有4个，占1/2；若该生物只有一对染色体，其进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂，共产生8个细胞，含32P染色体的子细胞占1/2，若该生物有两对染色体，则占的比例至少为；若该生物含有多对染色体，则不管是有丝分裂还是减数分裂，子细胞都有可能含有放射性。‎ 答案　ACD 三、非选择题 ‎11.DNA的复制方式可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散复制三种。究竟是哪种复制方式呢？下面设计实验来证明DNA的复制方式。‎ 实验步骤：‎ a.在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N—DNA(对照)。‎ b.在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N—DNA(亲代)。‎ c.将亲代含15N的大肠杆菌转移到氮源为14N的培养基中，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用密度梯度离心法分离，不同相对分子质量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。‎ 实验预测：‎ ‎(1)如果与对照(14N/14N)相比，子代Ⅰ能分辨出两条DNA带：一条________带和一条________带，则可以排除________________。‎ ‎(2)如果子代Ⅰ只有一条中密度带，则可以排除________，但不能肯定是________________。‎ ‎(3)如果子代Ⅰ只有一条中密度带，再继续做子代ⅡDNA密度鉴定：若子代Ⅱ可以分出________和________，则可以排除分散复制，同时肯定半保留复制；如果子代Ⅱ不能分出________密度两条带，则排除________，同时确定为________。‎ 解析　由图示可知，深色为亲代DNA的脱氧核苷酸链(母链)，浅色为新形成的子代DNA的脱氧核苷酸链(子链)。因此全保留复制后得到的两个DNA分子，一个是原来的两条母链重新形成的亲代DNA分子，一个是两条子链形成的子代DNA分子；半保留复制后得到的每个子代DNA分子的一条链为母链，一条链为子链；分散复制后得到的每个子代DNA分子的单链都是由母链片段和子链片段间隔连接而成的。‎ 答案　(1)轻(14N/14N)　重(15N/15N)　半保留复制和分散复制　(2)全保留复制　半保留复制还是分散复制　(3)一条中密度带　一条轻密度带　中、轻　半保留复制 分散复制 ‎12.(2017·盐城二模)图1表示两种细胞的基因表达过程，已知原核细胞内的基因内部是连续的，而真核细胞的基因内部是不连续的，其细胞核中的基因往往由数个外显子和内含子组成。在研究甲细胞的DNA复制时，开始将其放在含低剂量3H标记的脱氧胸苷(3H－dT)的培养基中，3H－dT可掺入正在复制的DNA分子中，使其带有放射性标记.几分钟后，将细胞转移到含高剂量3H－dT的培养基中培养一段时间，收集、裂解细胞，抽取其中的DNA进行放射性自显影检测，结果如图2所示，图3表示甲细胞中某个基因的部分序列(含起始密码信息)，请回答下列问题：‎ ‎(1)图1两种细胞中，________细胞是真核细胞，正常情况下________细胞的物质运输的效率较高。‎ ‎(2)乙细胞中基因转录产生成熟mRNA的过程较复杂，须由剪接体对前体RNA进行剪接才能完成，剪接体包含多种蛋白质，这些蛋白质是通过________(结构)进入细胞核的.甲细胞无剪接体，因此若要利用甲细胞作为基因工程的受体细胞生产乙细胞所特有的某种蛋白，常从乙细胞中提取与该蛋白相应的________，再通过________法获得目的基因。‎ ‎(3)据图2可以推测，甲细胞DNA的复制起始区在________(填“高放射性”或“‎ 低放射性”)区域，复制的方向是________(用字母和箭头表示)。‎ ‎(4)图3所示的是原核细胞基因片段在转录时，以________链为模板合成mRNA；若“↑”所指碱基对缺失，该基因控制合成的肽链由________个氨基酸脱水缩合而成.(起始密码：AUG，终止密码：UGA、UAG、UAA)‎ 解析　(1)据分析可知，图1两种细胞中，乙细胞是真核细胞，甲细胞为原核细胞，体积较小，相对表面积较大，故正常情况下甲细胞的物质运输的效率较高。(2)蛋白质为生物大分子，需通过核孔进入细胞核的。甲细胞为原核细胞，无剪接体，因此若要利用甲细胞作为基因工程的受体细胞生产乙细胞所特有的某种蛋白，常从乙细胞中提取与该蛋白相应的mRNA，再通过反转录法法获得目的基因。(3)据图2可以推测，开始将其放在含低剂量3H标记的脱氧胸苷，故甲细胞DNA的复制起始区在低放射性区域，中间为低放射性区域，两边为高放射性区域，说明DNA复制从起始点向两个方向延伸，故复制的方向是 b→a，b→c。(4)密码子是指mRNA上决定一个氨基酸的相邻的3个碱基。根据起始密码子(AUG)可知，题图所示的基因片段在转录时，以e链为模板合成mRNA，且e链中的TAC序列转录形成起始密码子(AUG)。若“↑”所指碱基对缺失，则e链的碱基序列为：－CGC　CGC　TAC　CCT　TAG　AGT　TAC　ACT　GTG　AC－，其转录形成的mRNA的碱基序列为：－－GCG　GCG　AUG(起始密码子)　GGA　AUC　UCA　AUG　UGA(终止密码子)　CAC　UG－－。终止密码不编码氨基酸，所以“↑”处碱基对缺失后的基因控制合成的肽链含5个氨基酸。‎ 答案　(1)乙　甲　(2)核孔　mRNA　反转录法 ‎(3)低放射性　b→a、b→c　(4)e　5‎