2021高三生物人教版一轮学案：第19讲　DNA分子的结构、复制基因是有遗传效应的DNA片段 Word版含解析

2021高三生物人教版一轮学案：第19讲　DNA分子的结构、复制基因是有遗传效应的DNA片段 Word版含解析

www.ks5u.com 第19讲　DNA分子的结构、复制基因是有遗传效应的DNA片段 最新考纲 高频考点 核心素养 ‎1.DNA分子结构的主要特点(Ⅱ)‎ ‎2．DNA分子的复制(Ⅱ)‎ ‎3．基因的概念(Ⅱ)‎ DNA分子的结构、复制过程和基因的概念 ‎1.科学思维——建立模型：建立DNA分子双螺旋结构模型，阐明DNA复制过程 ‎2．生命观念——结构与功能观：DNA的结构决定DNA的功能 ‎3．科学探究——实验设计与实验结果分析：验证DNA分子通过半保留方式进行复制 考点1　DNA分子的结构及相关计算 ‎1．DNA分子的结构：‎ 巧学助记 利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子结构 ‎2．DNA分子的特性：‎ ‎(1)相对稳定性：DNA分子中磷酸和脱氧核糖交替连接的方式不变，两条链间碱基互补配对的方式不变。‎ ‎(2)多样性：不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同，排列顺序多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n种。‎ ‎(3)特异性：每种DNA分子都有区别于其他DNA分子的特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。‎ ‎3．碱基互补配对原则及相关计算：‎ ‎(1)碱基互补配对原则：‎ DNA碱基互补配对原则是指在DNA分子形成碱基对时，A一定与T配对，G一定与C配对的一一对应关系。‎ ‎(2)有关推论。‎ ‎①任意两个非互补碱基之和恒等，如A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G。‎ ‎②在双链DNA分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。‎ 设在双链DNA分子中的一条链上A1＋T1＝n%，则A＋T＝A1＋A2＋T1＋T2＝(n%＋n%)/2＝n%。‎ 简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。‎ ‎③双链DNA分子中，非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数。设双链DNA分子中，一条链上＝m，则＝＝m，所以互补链上＝ 简记为“DNA两互补链中，不配对两碱基和的比值乘积为‎1”‎。‎ 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎1．沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法。(　√　)‎ ‎2．双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的。(　×　)‎ ‎3．DNA分子的X光衍射照片属于物理模型。(　×　)‎ ‎4．DNA分子中的核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成基本骨架。(　×　)‎ ‎5．不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值可能相同。(　√　)‎ ‎6．同一生物个体不同细胞中DNA分子的(A＋T)/(C＋G)的值不同。(　×　)‎ ‎7．DNA分子中相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键或氢键相连。(　√　)‎ ‎8．嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定。(　√　)‎ ‎9．沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数。(　×　)‎ ‎ (必修2P49图3－11改编)‎ 下面是对大肠杆菌DNA分子图示的分析，其中正确的是(　D　)‎ A．图中2是核糖，属于五碳糖 B．图中的碱基对3和4可能是G—C，也可能是A—T C．图中5和6可能为G—A D．1、2、3构成了一个完整的脱氧核糖核苷酸分子 解析：图中2为脱氧核糖，图中3和4间存在三个氢键，应为G—C碱基对，图中5和6间存在两个氢键应为A—T碱基对，故只有D选项正确。‎ ‎ 解读两种DNA结构模型 ‎(1)图乙是图甲的简化形式，其中①是磷酸二酯键，③是氢键。解旋酶作用于③部位，限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于①部位。‎ ‎(2)图甲中两个相邻的碱基是怎样连接的？‎ ‎①氢键；②脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖。‎ ‎●考向突破1　DNA分子结构及特点 ‎1．(2020·辽宁六校协作体期初考试)DNA是主要的遗传物质，其脱氧核苷酸序列储存着大量的遗传信息。下列叙述正确的是(　C　)‎ A．如果一个DNA分子由2 000个脱氧核苷酸组成，则脱氧核苷酸排列顺序理论上最多有21 000种 B．某一特定的基因的脱氧核苷酸排列顺序，对于不同的生物个体也是各不相同的 C．大量随机排列的脱氧核苷酸序列从未出现在生物体内，而有些特殊序列则重复出现 D．控制性状的基因与生物的性状，除了一一对应的关系外，还要受环境因素的影响 解析：DNA分子具有多样性，脱氧核苷酸排列顺序的种类数为4n，n代表碱基对的数目，如果一个DNA分子由2 000个脱氧核苷酸组成，则脱氧核苷酸排列顺序理论上最多有 41 000种；对于不同生物个体，某一特定的基因的脱氧核苷酸排列顺序一般是相同的；DNA中脱氧核苷酸的排列顺序具有特异性，因此大量随机排列的脱氧核苷酸序列从未出现在生物体内，而有些特殊序列则重复出现；基因与性状之间并不是简单的一一对应的关系。‎ ‎2．(2020·陕西西安一中高三月考)20世纪50年代初，查哥夫对多种生物DNA做了碱基定量分析，发现(A＋T)/(C＋G)的比值如表。结合所学知识，你认为能得出的结论是(　D　)‎ DNA来源 大肠杆菌 小麦 鼠 猪肝 猪胸腺 猪脾 ‎(A＋T)/‎ ‎(C＋G)‎ ‎1.01‎ ‎1.21‎ ‎1.21‎ ‎1.43‎ ‎1.43‎ ‎1.43‎ A．猪的DNA结构比大肠杆菌的DNA结构更稳定一些 B．小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息相同 C．小麦DNA中(A＋T)的数量是鼠DNA中(C＋G)数量的1.21倍 D．同一生物不同组织的DNA碱基组成相同 解析：某DNA分子含有500个碱基，该DNA分子中碱基比例已确定，可能的排列方式小于4250种，A错误；质粒是环状DNA分子，其中不含游离的磷酸基团，B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%，C错误；某DNA分子上有胸腺嘧啶312个，占总碱基的26%，则该DNA分子上碱基总数为312÷26%＝1 200个，根据碱基互补配对原则，该DNA分子中有鸟嘌呤1 200×(50%－26%)＝288个，D正确。‎ 知识拓展 DNA分子中的数量关系 ‎(1)DNA分子中，脱氧核苷酸数脱氧核糖数磷酸数含氮碱基数＝1111。‎ ‎(2)配对的碱基，A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键，C—G所占比例越大，DNA结构越稳定。‎ ‎(3)每条脱氧核苷酸链上都只有一个游离的磷酸基团，因此DNA分子中含有2个游离的磷酸基团。‎ ‎(4)对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体；线粒体和叶绿体也是基因的载体。‎ ‎(5)对于原核细胞来说，拟核中的DNA分子或者质粒DNA均是裸露的，并不与蛋白质一起构成染色体。‎ ‎●考向突破2　DNA分子结构的相关计算 ‎3．(2020·山东淄博万杰朝阳学校高三月考)下列关于双链DNA分子结构的叙述，正确的是(　D　)‎ A．某DNA分子含有500个碱基，可能的排列方式有4500种 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分子内胞嘧啶占25%，则每条单链上的胞嘧啶占25%～50%‎ D．某DNA分子上有胸腺嘧啶312个，占总碱基的26%，则该DNA分子上有鸟嘌呤288个 解析：某DNA分子含有500个碱基，该DNA分子中碱基比例已确定，可能的排列方式小于4250种，A错误；质粒是环状DNA分子，其中不含游离的磷酸基团，B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%，C错误；某DNA分子上有胸腺嘧啶312个，占总碱基的26%，则该DNA分子上碱基总数为312÷26%＝1 200个，根据碱基互补配对原则，该DNA分子中有鸟嘌呤1 200×(50%－26%)＝288个，D正确。‎ ‎4．(2020·黑龙江牡丹江一高高三开学摸底)从某生物组织中提取DNA进行分析，其中鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的46%，又知该DNA分子的一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤，24%是胞嘧啶，则与H链相对应的另一条链中，腺嘌呤、胞嘧啶分别占该链全部碱基数的(　A　)‎ A．26%、22%　　　　　　　 B．24%、28%‎ C．14%、11% D．11%、14%‎ 解析：已知DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基总数的46%，即C＋G＝46%，则C＝G＝23%、A＝T＝50%－23%＝27%。又已知该DNA的一条链所含的碱基中28%是腺嘌呤，24%是胞嘧啶，即A1＝28%、C1＝24%，根据碱基互补配对原则，A＝(A1＋A2)÷2，C＝(C1＋C2)÷2，则A2＝26%，C2＝22%。‎ 整合提升 ‎ 碱基互补配对原则及相关计算规律 ‎(1)碱基互补配对原则：A一定与T配对，G一定与C配对。‎ ‎(2)四个计算规律 ‎①规律一：一个双链DNA分子中，A＝T、C＝G，则A＋G＝C＋T，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。‎ ‎②规律二：在双链DNA分子中，＝＝‎ eq f(A2＋T2,A2＋T2＋C2＋G2)。‎ ‎③规律三：在DNA双链中，一条单链的的值与其互补单链的的值互为倒数关系。(不配对的碱基之和比例在两条单链中互为倒数)‎ 提醒：在整个DNA分子中该比值等于1。‎ ‎④规律四：在DNA双链中，一条单链的的值，与该互补链的的值是相等的，也与整个DNA分子中的的值是相等的。‎ 提醒：综合规律三、四可简记为“补则等，不补则倒”。‎ 考点2　DNA复制及基因的概念 ‎1．DNA分子的复制 ‎(1)概念、时间和场所 ‎(2)过程 ‎(3)特点和方式 ‎①特点：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，保持了遗传信息的连续性。‎ ‎2．基因、DNA、染色体的关系 巧学助记 复制可简记为“‎ ‎1个主要场所(细胞核)，2种时期(有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期)，3个步骤(解旋、合成新链、形成子代DNA)，4个条件(模板、酶、原料和能量)。”‎ 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎1．DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制。(　×　)‎ ‎2．单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链。(　×　)‎ ‎3．基因只位于染色体上，所以染色体是基因的载体。(　×　)‎ ‎4．植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制。(　√　)‎ ‎5．在人体内成熟的红细胞、浆细胞中不发生DNA的复制。(　√　)‎ ‎6．在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在两条DNA母链之间。(　√　)‎ ‎7．DNA复制时，严格遵循A—U、C—G的碱基互补配对原则。(　×　)‎ ‎8．复制后产生的两个子代DNA分子中共含4个游离的磷酸基团。(　√　)‎ ‎ 下图为染色体上DNA分子的复制过程，据图回答下列问题：‎ ‎(1)请完成图中填空。‎ ‎(2)蛙的红细胞进行无丝分裂，能(填“能”或“不能”)进行DNA分子的复制；哺乳动物成熟的红细胞已丧失细胞核，也无各种细胞器，不能(填“能”或“不能”)进行DNA分子的复制。‎ ‎(3)染色体复制后形成两条姐妹染色单体，刚复制产生的两个子代DNA分子即位于两条姐妹染色单体中，由着丝点相连，其对应片段所含基因在无突变等特殊变异情况下应完全相同，两个子代DNA分子将于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝点分裂时，随两条姐妹染色单体分开而分开，分别进入两个子细胞中。‎ ‎1．DNA半保留复制的实验分析与影响因素 ‎(1)DNA半保留复制的实验分析 ‎①实验方法：放射性同位素示踪法和离心技术。‎ ‎②实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。‎ ‎③实验假设：DNA以半保留的方式复制。‎ ‎④实验预期：离心后应出现3条DNA带。‎ a．重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。‎ b．中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA。‎ c．轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。‎ ‎⑤实验过程：‎ ‎⑥过程分析：‎ a．立即取出，提取DNA→离心→全部重带。‎ b．繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。‎ c．繁殖两代后取出，提取DNA→离心→轻带、中带。‎ ‎⑦实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。‎ ‎(2)影响DNA复制的外界因素 ‎2．DNA复制的有关计算 DNA复制为半保留复制，若将亲代DNA分子复制n代，其结果分析如下：‎ ‎(1)子代DNA分子数为2n个。其中：‎ ‎①含有亲代链的DNA分子数为2个。‎ ‎②不含亲代链的DNA分子数为2n－2个。‎ ‎③含子代链的DNA分子有2n个。‎ ‎(2)子代脱氧核苷酸链数为2n＋1条。其中：‎ ‎①亲代脱氧核苷酸链数为2条。‎ ‎②新合成的脱氧核苷酸链数为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次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸数为m·(2n－1)个。‎ ‎②第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m·2n－1个。‎ ‎3．DNA复制与细胞分裂中染色体标记问题 ‎(1)减数分裂与有丝分裂中染色体标记情况分析 ‎①减数分裂中染色体标记情况分析 如果用3H标记细胞中的DNA分子，然后将细胞放在正常环境中培养，让其进行减数分裂，结果染色体中的DNA标记情况如图所示：‎ 由图可以看出，减数分裂过程中细胞虽然连续分裂2次，但DNA只复制1次，所以四个子细胞中所有DNA分子均呈杂合状态，即“3H1H”。‎ ‎②有丝分裂中染色体标记情况分析 如果用3H标记细胞中的DNA分子，然后将细胞放在正常环境中培养，连续进行2次有丝分裂，与减数分裂过程不同，因为有丝分裂是复制1次分裂1次，因此这里实际上包含了2次复制。‎ 由图可以看出，第一次有丝分裂形成的两个子细胞中所有DNA分子均呈杂合状态，即“3H1H”。第二次有丝分裂复制后的染色体上两条单体中只有一条单体含有3H，即DNA分子为“3H1H”，而另一条单体只有1H，即DNA分子为“1H1H”，在后期时两条单体的分离是随机的，所以最终形成的子细胞中可能都含有3H，也可能不含3H，含有3H的染色体条数是0～2n条(体细胞染色体条数是2n)。‎ ‎(2)四步法解决细胞分裂中染色体标记问题 第一步 画出含一条染色体的细胞图，下方画出该条染色体上的1个DNA分子，用竖实线表示含同位素标记 第二步 画出复制一次，分裂一次的子细胞染色体图，下方画出染色体上的DNA链，未被标记的新链用竖虚线表示 第三步 再画出第二次复制(分裂)后的细胞的染色体组成和DNA链的情况 第四步 若继续推测后期情况，可想象着丝点分裂，染色单体分开的局面，并进而推测子细胞染色体的情况 ‎●考向突破1　DNA分子复制过程及特点 ‎1．(2020·河南周口扶沟高中月考)真核细胞中DNA复制如下图所示，下列有关叙述错误的是(　C　)‎ 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。‎ ‎2．(2020·河北衡水中学调研)如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述错误的是(　D　)‎ A．由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制 B．解旋酶能使双链DNA解开，但需要消耗ATP C．子代DNA分子的两条链是反向平行排列的 D．DNA在复制过程中是先进行解旋，后半保留复制 解析：‎ 由图示可知，新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此复制的方式是半保留复制，A正确；解旋酶使DNA双链解开的过程消耗ATP，B正确；子代DNA分子的两条链是反向平行的，C正确；DNA在复制过程中是边解旋，边半保留复制，D错误。‎ ‎●考向突破2　DNA复制的相关计算 ‎3．(2020·山东德州夏津一中月考)下列关于DNA的相关计算中，正确的是(　C　)‎ A．具有1 000个碱基对的DNA，腺嘌呤有600个，则每一条链上都具有胞嘧啶200个 B．具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，复制n次后共需要2n·m个胸腺嘧啶 C．具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，第n次复制需要2n－1·m个胸腺嘧啶 D．无论是双链DNA还是单链DNA，A＋G所占的比例均是1/2‎ 解析：根据碱基互补配对原则，具有1 000个碱基对的DNA，A＋T＋C＋G＝2 000个，A＝T＝600个，C＝G＝400个，但在该DNA分子的每一条链上，所具有的胞嘧啶不一定是200个，A项错误；具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，复制n次后共需要(2n－1)·m个胸腺嘧啶，B项错误；具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，第n次复制共需要(2n－1)·m－(2n－1－1)·m＝2n－1·m个胸腺嘧啶，C项正确；在双链DNA分子中，A＋G所占的比例是1/2，在单链DNA分子中，A＋G所占的比例不一定是1/2，D项错误。‎ ‎4．(2020·重庆中山外国语学校高三开学考试)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子片段，碱基间的氢键共有260个。该DNA分子在14N的培养基中连续复制多次后共消耗游离的嘌呤类脱氧核苷酸1 500个。下列叙述正确的是(　D　)‎ A．该DNA片段中共有腺嘌呤60个，复制多次后含有14N的DNA分子占7/8‎ B．若一条链中(A＋G)/(T＋C)<1，则其互补链中该比例也小于1‎ C．若一条链中ATGC＝1234，则其互补链中该比例为4321‎ D．该DNA经复制后产生了16个DNA分子 解析：据题干信息可推知，该DNA分子中有60个C/G碱基对，40个A/T碱基对，故该DNA片段中，A的个数为40个，经多次复制后，子代DNA全部都含有14N；DNA分子中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，一条链中(A＋G)/(T＋C)<1，则其互补链中(A＋G)/(T＋C)>1；DNA两条单链之间由于碱基互补配对，若一条链中ATGC＝1234，则其互补链中该比例为2143；该DNA片段中嘌呤类碱基共100个，经多次复制后共消耗游离的嘌呤类碱基1 500个，则1 500＝100×(2n－1)，n＝4，所以复制后产生了16个DNA分子。‎ 归纳提升 ‎ DNA分子复制的有关计算 DNA复制为半保留复制，若将亲代DNA分子复制n代，其结果分析如下：‎ ‎(1)子代DNA分子数为2n个。‎ ‎①含有亲代链的DNA分子数为2个。‎ ‎②不含亲代链的DNA分子数为(2n－2)个。‎ ‎③含子代链的DNA有2n个。‎ ‎(2)子代脱氧核苷酸链数为2n＋1条。‎ ‎①亲代脱氧核苷酸链数为2条。‎ ‎②新合成的脱氧核苷酸链数为(2n＋1－2)条。‎ ‎(3)消耗的脱氧核苷酸数 设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个，则：‎ ‎①经过n次复制，共需消耗游离的该种脱氧核苷酸m·(2n－1)个。‎ ‎②在第n次复制时，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m·2n－1个。‎ ‎●考向突破3　DNA复制与细胞分裂问题 ‎5．(2020·齐鲁名校教科研协作体模拟)‎ 将某一细胞中的一条染色体用‎14C充分标记，其同源染色体用32P充分标记，置于不含放射性的培养液中培养，经过连续两次细胞分裂(不考虑交叉互换)，下列说法中正确的是(　C　)‎ A．若进行减数分裂，则四个细胞中均含有‎14C和32P B．若进行有丝分裂，某一细胞中含‎14C的染色体可能是含32P染色体的两倍 C．若进行有丝分裂，则四个细胞中可能三个有放射性，一个没有放射性 D．若进行减数分裂，则四个细胞中可能两个有放射性，两个没有放射性 解析：根据题干信息分析，该细胞可能是进行了两次有丝分裂或一次减数分裂。DNA的复制具有半保留复制的特点，减数分裂过程中，复制后的一条染色体上的两条姐妹染色单体都具有放射性，因此经过减数第一次分裂和第二次分裂，产生的每个子细胞染色体数目减半，四个子细胞中都有放射性，其中两个细胞中均含有‎14C，两个细胞中均含有32P，A、D错误；由于只有一对同源染色体分别被标记，且原料没有被标记，因此两种放射性之间不可能一方是另一方的两倍，B错误；经过第一次有丝分裂产生的子细胞中两条染色体分别含有‎14C和32P，但是都是一条链含有放射性，另一条链没有放射性，第二次有丝分裂DNA复制后每条染色体上的两条姐妹染色单体中的一条含有放射性，另一条没有，则产生的四个子细胞中可能两个含有放射性、两个不含有放射性，可能四个都含有放射性，也可能三个有放射性，一个没有放射性，C正确。‎ ‎6．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　)‎ 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，故第二次细胞分裂后期，被32P标记的染色体条数是46条。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，其中一条被32P标记，导致整条染色体也被32P标记，故第二次细胞分裂中期的细胞中被32P标记的细胞有46条。‎ 归纳提升 ‎ DNA复制与细胞分裂题的解答方法 在解决这类问题时，从大到小再到大画出结构模型，先画出细胞分裂中染色体行为变化，再画DNA，再补全染色体，染色体中只要有一条脱氧核苷酸单链被标记，则认为该染色体含有放射性标记。‎ 规律总结：①有丝分裂：若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。‎ ‎②减数分裂：由于减数分裂没有细胞周期，DNA只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记。‎ ‎●考向突破4　基因、DNA和染色体的关系 ‎7．(2020·大连模拟)如图为果蝇X染色体的部分基因图，下列对此X染色体的叙述，错误的是(　C　)‎ A．基因在染色体上呈线性排列 B．l、w、f和m为非等位基因 C．说明了各基因在染色体上的绝对位置 D．雄性X染色体上的基因来自其雌性亲本 解析：基因位于染色体上，且呈线性排列，A项正确；等位基因是位于同源染色体上同一位置控制相对性状的基因，而l、w、f和m在同一条染色体的不同位置，为非等位基因，B项正确；变异会导致基因的排列顺序发生改变，故基因在染色体上的位置不是绝对的，C项错误；雄性果蝇的X染色体来自母本，因此雄性X染色体上的基因来自雌性亲本，D项正确。‎ ‎8．(2020·湖南常宁一中模拟)下列关于基因、DNA和染色体的叙述，错误的是(　C　)‎ A．基因在DNA上呈线性排列，在体细胞中一般成对存在 B．染色体是DNA的主要载体，一般每条染色体含有1或2个DNA分子 C．同源染色体上同一位置上的两个基因称作等位基因，控制着相对性状 D．染色体的某一片段缺失会导致染色体的结构改变，引起染色体变异 解析：基因在DNA上呈线性排列，在体细胞中染色体是成对的，基因也是成对的，A项正确；染色体没有复制时，一条染色体上含有1个DNA分子。染色体复制之后，一条染色体上含有2个DNA分子，B项正确；同源染色体上同一位置上的两个基因可能是相同的基因，C项错误；染色体的某一片段缺失，引起染色体变异，D项正确。‎ ‎1．DNA分子复制的时期：细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。‎ ‎2．DNA复制需要的基本条件有：模板、原料、能量和酶等。‎ ‎3．DNA分子复制的特点是：半保留复制；边解旋边复制。‎ ‎4．DNA分子复制的意义是：DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的连续性。‎ ‎5．遗传信息是指DNA中碱基的排列顺序。‎ ‎6．基因的本质描述是：基因是有遗传效应的DNA片段。‎ ‎ ‎ 配对的碱基，A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键，C—G碱基对占比例越大，DNA结构越稳定。‎ ‎ ‎ DNA复制的场所并非只在细胞核，真核生物中，除细胞核外还有线粒体、叶绿体；而原核生物中，DNA分子复制的场所有拟核、细胞质。‎ ‎ ‎ DNA复制发生于细胞分裂间期和在DNA病毒繁殖时，其中的细胞分裂并非仅指减数分裂和有丝分裂。‎ ‎ ‎ DNA分子并非全部解旋后才开始进行DNA复制，而是边解旋边复制。‎ ‎ ‎ 遗传效应是指基因能够转录成mRNA，进而翻译成蛋白质，能够控制一定的性状。‎ ‎ ‎ DNA分子中还存在着不具有遗传效应的片段，在真核细胞中这部分片段所占比例很大，这些片段不是基因。‎ ‎ ‎ DNA初步水解的产物是4种脱氧核苷酸，脱氧核苷酸还会进一步彻底水解，产生磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。‎ ‎ ‎ 通常的基因是指双链DNA片段，而RNA病毒的基因是指具有遗传效应的RNA片段。‎ ‎1．(2019·天津卷)用3H标记胸腺嘧啶后合成脱氧核苷酸，注入真核细胞，可用于研究(　A　)‎ A．DNA复制的场所 B．mRNA与核糖体的结合 C．分泌蛋白的运输 D．细胞膜脂质的流动 解析：‎ DNA复制需要DNA模板、原料脱氧核苷酸、能量ATP和DNA聚合酶，A正确；mRNA与核糖体的结合，开始翻译mRNA上的密码子，需要tRNA运输氨基酸，不需要脱氧核苷酸，B错误；分泌蛋白需要内质网的加工，形成囊泡运到高尔基体，加工、分类和包装，形成分泌小泡，运到细胞膜，胞吐出去，与脱氧核苷酸无关，C错误；细胞膜脂质的流动与物质跨膜运输有关，无需脱氧核苷酸，D错误。因此，本题答案选A。‎ ‎2．(2019·浙江4月选考)在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时，BrdU会取代胸苷掺入到新合成的链中，形成BrdU标记链。当用某种荧光染料对复制后的染色体进行染色，发现含半标记DNA(一条链被标记)的染色单体发出明亮荧光，含全标记DNA(两条链均被标记)的染色单体荧光被抑制(无明亮荧光)。若将一个细胞置于含BrdU的培养液中，培养到第三个细胞周期的中期进行染色并观察。下列推测错误的是(　D　)‎ A．1/2的染色体荧光被抑制 ‎ B．1/4的染色单体发出明亮荧光 C．全部DNA分子被BrdU标记 ‎ D．3/4的DNA单链被BrdU标记 解析：DNA的复制方式为半保留复制。根据题意分析，复制到第三个细胞周期的中期时，共有4个细胞，以第一代细胞中的某一条染色体为参照，含半标记DNA的染色单体共有2条，含全标记DNA的染色单体共有6条。根据题意可知，在第三个细胞周期中期时，含半标记DNA的染色单体分别在两个细胞中，故有两个细胞的两条染色单体荧光全被抑制，有两个细胞中的一条染色单体发出明亮荧光，一条染色单体荧光被抑制，故A、B选项正确；一个DNA分子中有两条脱氧核苷酸链，由于DNA为半保留复制，故不含BrdU标记的两条脱氧核苷酸链分别位于两个DNA分子中，新复制得到的脱氧核苷酸链必然含BrdU标记，故所有DNA分子都被BrdU标记，C选项正确；以第一代细胞中的某一条染色体为参照，在第三个细胞周期中期时一共有16条DNA单链，含BrdU标记的有14条，故有的DNA单链被BrdU标记，D选项错误。‎ ‎3．(2017·海南卷)‎ 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(　D　)‎ 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：双链DNA分子中，互补碱基两两相等，即A＝T，C＝G，则A＋C＝G＋T，即A＋C与G＋T的比值为1。因此，碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值相同，A项错误；DNA分子中，C和G之间有3个氢键，A与T之间有2个氢键，则C与G的含量越高，DNA稳定性越高。因此，前一个比值越大，C与G的含量越低，双链DNA分子的稳定性越低，B项错误；当两个比值相同时，这个DNA分子可能是双链，也可能是单链，C项错误；经半保留复制得到的DNA分子，后一比值等于1，D项正确。‎ ‎4．(2016·全国卷Ⅱ)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。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述错误的是(　C　)‎ A．随后细胞中的DNA复制发生障碍 B．随后细胞中的RNA转录发生障碍 C．该物质可将细胞周期阻断在分裂中期 D．可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用 解析：某物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开，说明该物质会阻碍DNA分子的解旋，因而会阻碍DNA分子的复制、转录和抑制细胞增殖，A、B、D三项均正确；因DNA分子的复制发生在间期，所以该物质可将细胞周期阻断在分裂间期，C项错误。‎ ‎5．(2014·山东卷)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(　C　)‎ 解析：根据DNA分子的结构特点可知，若DNA分子双链中(A＋T)/(C＋G)的比值为m，则每条链中(A＋T)/(C＋G)比值均为m，由此可判断C项正确，D项错误；DNA分子中(A＋C)/(T＋G)＝1，而每条链中的(A＋C)/(T＋G)不能确定，但两条链中(A＋C)/(T＋G)的比值互为倒数，故A、B项错误。‎ ‎6．(2017·浙江卷)若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，培养至第二次分裂中期。下列叙述正确的是(　A　)‎ A．每条染色体中的两条染色单体均含3H B．每个DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含3H C．每个DNA分子中均只有一条脱氧核苷酸链含3H D．每条染色单体均只有一个DNA分子的两条脱氧核苷酸链含3H 解析：若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，在间期的S期时DNA复制1次，所以第一次细胞分裂完成后得到的2个子细胞都是每一条染色体的DNA都只有1条链被标记，培养至第二次分裂中期，每条染色体中的两条染色单体均含3H标记，其中一条单体上的DNA分子的2条链都含3H，另一单体上的DNA分子只1条链含3H。‎ ‎7．(2016·全国卷Ⅰ)在有关DNA分子的研究中，常用32‎ P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ)。回答下列问题：‎ ‎(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的γ(填“α”“β”或“γ”)位上。‎ ‎(2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的α(填“α”“β”或“γ”)位上。‎ ‎(3)将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为，原因是一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记。‎ 解析：(1)ATP水解生成ADP的过程中，断裂的是远离腺苷A的那个高能磷酸键，即β位和γ位之间的高能磷酸键，因此要将32P标记到DNA上，带有32P的磷酸基团应在γ位上。(2)dATP脱去β位和γ位的磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，为DNA的基本组成单位之一，用dATP为原料合成DNA时，要将32P标记到新合成的DNA上，则带有32P的磷酸基团应在α位上。(3)由于DNA分子复制为半保留复制，故在噬菌体双链DNA的复制过程中，被32P标记的两条单链始终被保留，并分别存在于两个子代DNA分子中。另外，新合成DNA的过程中，原料无32P标记，所以n个子代DNA分子中有且只有2个含有32P标记。‎