第2讲 DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段DNA分子结构的主要特点(Ⅱ) 基因的概念(Ⅱ) DNA分子的复制(Ⅱ)知识点一 DNA分子的结构知识点二 DNA分子的复制1．对DNA分子复制的推测沃森和克里克提出了遗传物质自我复制的假说2．DNA分子的复制(1)概念：以亲代DNA分子为模板，按⑧________原则，合成子代DNA分子的过程(2)过程：解旋→以母链为模板按⑨________原则合成与母链互补的子链→延伸 子链→母链、子链盘绕成________(3)发生时期：有丝分裂的⑪________和⑫________的间期，随染色体复制而完成的(4)所需条件：模板：⑬________；原料：⑭________；能量：ATP；酶：⑮________等(5)结果：1个DNA分子就形成⑯________完全相同的DNA分子。(6)特点(7)(8)意义知识点三 基因是有遗传效应的DNA片段1．基因与DNA的关系(1)基因是有________的DNA片段(2)每个DNA分子含有________个基因22\n(3)DNA分子中存在不是基因的片段2．DNA片段中的遗传信息(1)DNA分子能够储存足够量的________(2)遗传信息蕴藏在4种碱基的________之中(3)DNA分子的多样性源于________的多样性(4)DNA分子的特异性源于每个DNA分子的碱基的____顺序3．基因与性状的关系基因是控制生物性状的结构单位和功能单位4．生物体多样性和特异性的物质基础________分子的多样性和特异性试一试：你是否能用图解的形式表示染色体、DNA、基因、蛋白质及性状的关系？巧记：DNA分子结构的“五·四·三·二·一”○、、▭(磷酸、脱氧核糖、碱基)脱氧核苷酸长链(碱基对有A与T、G与C两种配对方式)判一判22\n1．DNA初步水解的产物是4种脱氧核苷酸，彻底水解的产物有磷酸、脱氧核糖和碱基(A、T、G、C4种)( )。2．T2噬菌体DNA中碱基对的排列顺序是千变万化的( )。3．DNA复制的场所不只是细胞核( )。4．DNA双螺旋全部解链后，开始DNA复制( )。5．单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接成子链，并且2条子链形成子代DNA分子( )。6．有遗传效应的片段只有DNA片段( )。7．某DNA片段中有100个脱氧核苷酸，则可能的排列顺序为2100种( )。自我校对：①磷酸 ②脱氧核糖 ③脱氧核苷酸 ④脱氧核苷酸链 ⑤双螺旋 ⑥2 ⑦3 ⑧碱基互补配对 ⑨碱基互补配对 双螺旋结构 ⑪间期 ⑫减数第一次分裂前 ⑬DNA分子的两条链 ⑭4种游离的脱氧核苷酸 ⑮解旋酶、DNA聚合酶 ⑯2个 ⑰边解旋边复制 ⑱双螺旋结构 ⑲碱基互补配对原则 ⑳连续性 基因突变 遗传效应 多 遗传信息 排列顺序 碱基排列顺序 特定的排列 DNA试一试：染色体DNA基线性排列因蛋白质生物(性状)多样性判一判：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是亲代1条模板链和子链形成。7.排列顺序应为4n，n指碱基对数，100个＝50对，即应为450种，其中“4”有特定含义，代表4种碱基，不能写成2100。DNA分子的结构、特性及基因的本质一、DNA分子的结构与特性1．DNA分子结构模式图信息解读22\n(1)每个脱氧核苷酸中，脱氧核糖中1号碳与碱基相连接，5号碳与磷酸相连接，3号碳上的－OH与下一个脱氧核苷酸的磷酸脱水聚合形成磷酸二酯键相连接，如图。(2)○、、▭之间的数量关系是1∶1∶1。(3)两个核苷酸的○和之间的磷酸二酯键，用限制性核酸内切酶处理可切断，用DNA连接酶处理可连接。(4)碱基对之间的氢键(一种分子间作用力，不是化学键)，可用解旋酶断裂，也可加热断裂。2．DNA分子特性(1)稳定性：磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧构成基本骨架。(2)多样性：碱基对多种多样的排列顺序。若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n种，其中n代表碱基对数。(3)特异性：每种DNA分子都有特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。二、碱基互补配对原则及相关计算(1)嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A＋G＝T＋C。(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%，因为A1＝T2，A2＝T1，则：A1＋T1＝A2＋T2＝n%。所以A＋T＝A1＋A2＋T1＋T2＝＝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，非互补碱基之和所占比例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，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。”DNA分子中的其他数量关系(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对占比例越大，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，因此DNA分子中含有2个游离的磷酸基。三、基因与脱氧核苷酸、DNA和染色体之间的关系关 系内 容22\n基因与脱氧核苷酸基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，基因中脱氧核苷酸的排列顺序称为遗传信息基因与DNA基因是有遗传效应的DNA片段，每个DNA分子上有很多个基因基因与染色体基因在染色体上呈线性排列，染色体是基因的主要载体图 示(1)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。(2)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。本考点高考命题多以选择题形式出现，考查概念、特点等基础知识较常见，试题难度小，命题频率低。提醒考生要关注与碱基互补配对相关的计算，2022未必不考。【典例1】(易错题)在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤占碱基总数的( )。A．24%B．22%C．26%D．23%破题关键解析 若计算信使RNA中鸟嘌呤所占比例，应该先计算DNA分子的模板链中C所占比例。根据规律(2)可知，在模板链中A＋T所占比例也为54%，又因为该链中G＝22%，所以C＝1－(54%＋22%)＝24%。答案 A——单双链转化公式的推导：本题可直接应用22\n(1)公式推导(结合下图)：由图知：A1＋T1＋C1＋G1＝m A2＋T2＋G2＋C2＝m，整个双链DNA上的碱基总数为2m。∵A1＝T2、T1＝A2则A1＋T1＝A2＋T2，A＋T＝(A1＋T1)＋(A2＋T2)，比值：＝＝ ↑ ↑ ↑单链1的比值 单链2的比值 双链DNA的比值简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。【训练1】下列是一组有关双链DNA分子中含氮碱基的问题，请回答：(1)若A占20%，G占多少？(2)若双链DNA分子中A占20%，且一条链中的A为20%，则此链中C的最大值是多少？(3)一条链中＝0.4，互补链中的此值是多少？(4)一条链中＝0.4，互补链中的此值是多少？(5)若A有P个，占全部碱基数的20%，则该DNA分子中的G有多少个？解析 本题通过DNA分子中的碱基组成及其比例，考查碱基互补配对原则，正确理解DNA分子中的碱基配对原则是正确解题的关键。(1)由“双链DNA分子的嘌呤碱基占总碱基数的一半”可知：A＋G＝50%，因此G＝30%。(2)由双链DNA分子中A占20%可知：该DNA分子中A＋T占40%，C＋G占60%，对任一条链而言，某种碱基的最大值就是该对碱基所占的比例，因此，C最多时占该链的60%。(3)由“双链DNA分子中，一条链中的与另一条链中的该比值互为倒数”可知：其互补链中的＝＝2.5。(4)由于“双链DNA分子及任一条链中的为一定值”，所以其互补链中的＝0.4。(5)若A有P个，占全部碱基数的20%，则DNA分子的总碱基数为＝5P，而由“双链DNA分子的嘌呤碱基占总碱基数的一半”可知：G占总碱基数的比例＝50%－20%＝30%，则G＝5P×30%＝1.5P(个)。答案 (1)30% (2)60% (3)2.5 (4)0.4 (5)1.5PDNA复制的研究方法、过程和条件22\n1．研究DNA复制的常用方法同位素标记法和离心法，常标记3H、15N，通过离心在试管中形成不同位置的DNA条带。2．DNA复制的过程(认真分析下面两幅图)及意义标准图：简化图：【要点阐释】DNA复制的场所真核细胞：细胞核(主要)、线粒体、叶绿体原核细胞：拟核、细胞质(细胞质基质)DNA复制的条件模板亲代DNA的两条链原料4种游离的脱氧核苷酸能量ATP酶解旋酶、DNA聚合酶等DNA复制的特点①半保留复制；②边解旋边复制DNA复制的意义①遗传信息的传递，使物种保持相对稳定和延续②由于复制差错而出现基因突变，从而为进化提供了原始的选择材料(1)子代DNA分子中模板链与另一DNA分子中新合成的子链碱基序列完全相同。(2)影响细胞呼吸(ATP供给)的所有因素都可能影响DNA复制。(3)体外也可进行，即PCR扩增技术，除满足上述条件外，还应注意温度、pH的控制及引物的加入。3．DNA复制过程中的数量关系由于DNA分子的复制是一种半保留复制方式，一个DNA分子连续进行n次复制，可形成2n22\n个子代DNA，其中只有2个DNA分子含有最初亲代的母链。图解如下：(1)一个DNA不论复制多少次，产生的子代DNA分子中含母链的DNA分子数总是2个，含母链也总是2条。(2)计算比值：n次复制后，形成的子代DNA分子中，含亲代DNA母链的有两个DNA分子，占子代DNA总数的＝；亲代DNA分子母链两条，占子代DNA中脱氧核苷酸链总数的＝。(3)计算原料用量：复制所需的某脱氧核苷酸数＝a×(2n－1)，其中的a为所求的脱氧核苷酸在原来DNA(即作模板的亲代DNA)分子中的数量，n为复制次数。本考点是高考重点考查的内容之一。从高考试题来看，考查DNA的复制主要涉及DNA复制过程中的变化、特点，与细胞增殖、遗传和变异等的关系，DNA的复制与其他生理过程(如转录、翻译等)的区别等。【典例2】(2022·山东理综，5)假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是( )。A．该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸B．噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等C．含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1∶49D．该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变破题关键解析 本题主要考查了噬菌体侵染细菌过程的相关知识以及DNA分子的有关计算。首先计算得出一个噬菌体DNA中鸟嘌呤脱氧核苷酸占30%，其数量是5000×2×30%＝3000个，由一个噬菌体增殖为100个噬菌体，至少需要3000×(100－1)＝2.97×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸，A错误；噬菌体侵染细菌的过程中，需要细菌提供原料、能量、酶等条件，但模板是由噬菌体提供的，B错误；根据DNA半保留复制的特点可知释放出的100个子代噬菌体中含有32P与只含31P的子代噬菌体分别是2个、98个，比例为1∶49，C正确；由于密码子的简并性等原因，DNA发生突变，其控制的性状不一定发生改变，D错误。22\n答案 C【训练2】(2022·湖北)下图是某DNA分子的局部结构示意图，请据图回答。(1)写出下列图中序号代表的结构的中文名称：①________，⑦________，⑧______________，⑨________________________________________________________________________。(2)图中DNA片段中碱基对有________对，该DNA分子应有________个游离的磷酸基。(3)从主链上看，两条单链________________；从碱基关系看，两条单链____________。(4)如果将14N标记的细胞培养在含15N标记的脱氧核苷酸的培养液中，此图所示的________________(填图中序号)中可测到15N。若细胞在该培养液中分裂四次，该DNA分子也复制四次，则得到的子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例为________。(5)若该DNA分子共有a个碱基，其中腺嘌呤有m个，则该DNA分子复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为________个。解析 根据碱基互补配对原则可知：①是胞嘧啶，②是腺嘌呤，③是鸟嘌呤，④是胸腺嘧啶，⑤是磷酸基团，⑥是胸腺嘧啶，⑦是脱氧核糖，⑧是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，⑨是一条脱氧核苷酸链的片段。复制4次，产生16个DNA分子，由于DNA复制为半保留复制，含14N的DNA分子共2个，所有的DNA都含有15N，所以子代DNA分子中含14N和15N的比例为1∶8。A＝T＝m，则G＝C＝－m，复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为(24－1)×(－m)＝15·(－m)。答案 (1)胞嘧啶 脱氧核糖 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 一条脱氧核苷酸链的片段 (2)4 2 (3)反向平行 互补 (4)①②③④⑥⑧⑨ 1∶8 (5)15·(－m)规避2个易错点易错点1 计算时，乱套公式而出错22\n 点 拨 DNA分子相关碱基互补配对演绎出来的各种计算公式是有前提条件的，其前提条件必须确认为“双链DNA分子”才成立，否则不成立。判定如下：①双链DNA分子中A＝T、G＝C，若出现A≠T或G≠C可肯定不是双链DNA。②若出现“嘌呤≠嘧啶”则可肯定不是双链DNA分子，可能为“RNA”、“单链DNA”或“DNA＋RNA”。易错点2 DNA复制结合有丝(减数)分裂时对染色体(单体)的分配去向往往纠缠不清。参见纠错演练2纠错演练1．(2022·沈阳四校联考)某噬菌体的DNA为单链DNA，四种碱基的比率是A－0.28、G－0.32、T－0.24、C－0.16。当它感染宿主细胞时，能形成杂合型双链DNA分子，则杂合型双链DNA分子中A、G、C、T的比率依次是( )。A．0.24、0.16、0.32和0.28B．0.26、0.24、0.24和0.26C．0.28、0.32、0.24和0.16D．0.24、0.26、0.26和0.24解析 双链DNA分子中A＝T，G＝C，排除A、C选项；单链中的碱基A、T与互补链中的碱基T、A对应，因此可计算出双链DNA分子中A＝T，占0.26，C＝G，占0.24。答案 B2．(易错题)(2022·山东理综，7)蚕豆根尖细胞(2N＝12)在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是( )。A．每条染色体的两条单体都被标记B．每条染色体中都只有一条单体被标记C．只有半数的染色体中一条单体被标记D．每条染色体的两条单体都不被标记继续探究：根据题意，如果让其在不含放射性标记的培养基中继续分裂至后期，则其染色体的放射性标记分布情况应该是怎样的？其产生的子细胞中，含3H标记的染色体条数为多少？解析 (1)DNA复制是半保留复制，蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸(3H－T)培养基中完成一个细胞周期，每一个DNA分子都有一条脱氧核苷酸链含3H－T，然后在不含放射性标记的培养液中培养至中期，每个DNA分子复制的两个DNA分子存在于同一染色体的两条姐妹染色单体上，其中一个DNA分子的一条链含3H－T，如下图：22\n答案 B继续探究答案：继续分裂至后期时24条染色体应有12条带有放射性，子细胞中含放射性的染色体则为0～12条。DNA复制方式的探究探究DNA复制是半保留复制还是全保留复制，可用同位素标记技术和离心处理技术，根据复制后DNA分子在试管中的位置即可确定复制方式。1．实验材料：大肠杆菌。2．实验方法：放射性同位素标记技术和离心技术。3．实验假设：DNA以半保留的方式复制。4．实验过程：(见图)(1)大肠杆菌在含15N标记的NH4Cl培养基中繁殖几代，使DNA双链充分标记15N。(2)将含15N的大肠杆菌转移到14N标记的普通培养基中培养。(3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA(间隔的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间)。(4)将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA位置。5．实验预期：离心后应出现3条DNA带。(见图)(1)重带(密度最大)：15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)。(2)中带(密度居中)：一条链为15N，另一条链为14N标记的子代双链DNA(15N/14N)。(3)轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA(14N/14N)。22\n6．实验结果：与预期的相符。本考点全国新课标卷命题频率低，但并不意味着本考点不重要，一旦命题往往是探究类综合性大题，或者借用同位素标记方法与有丝分裂、减数分裂结合而命题。【典例】科学家在研究DNA分子复制方式时进行了如图所示的实验研究(已知培养用的细菌大约每20min分裂一次)：实验一：离心,实验二：离心,实验三：(1)实验一和实验二的作用是________。(2)从实验三的结果C、D可以看出DNA分子复制______(是/不是)半保留复制。(3)如果实验三的结果都为F，则可判断DNA分子的复制方式________(是/不是)半保留复制。(4)如果DNA分子的复制方式是半保留复制，某次实验的结果中，结果C比以往实验结果所呈现的带略宽，那么可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为__________。(5)如果DNA分子的复制方式是半保留复制，与结果D相比，结果E密度带的数量和位置________________，放射性强度不同的是________带。解析 (1)实验一和实验二分别表示14N和15N标记的DNA分子的离心结果，其作用是与后面的实验结果形成对照。(2)从实验三的结果C、D可以看出新形成的DNA分子中有的保留了原来DNA分子(15N/15N)中的一条链，可见DNA分子复制具有半保留复制的特点。(3)结果F表明原来被15N标记的DNA分子的两条链没有分开。(4)“中带”为15N/1422\nN，“中带”略宽，说明新合成的DNA分子之间的相对分子质量有差别，是由DNA单链中的N尚有少部分为15N引起的。(5)假设原有DNA分子数目为n，结果D和结果E都有2n个DNA分子为15N/14N，结果D有2n个DNA分子为14N/14N，结果E有6n个DNA分子为14N/14N，所以与结果D相比，结果E密度带的数量和位置没有变化，放射性强度发生变化的是轻带。答案 (1)对照 (2)是 (3)不是 (4)15N(5)没有变化 轻【训练】(2022·衡阳六校联考)细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再将其移入含14N的培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA，离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是( )。 A．子一代DNA应为②B．子二代DNA应为①C．子三代DNA应为④D．亲代的DNA应为⑤解析 由题意可知，子一代的DNA应为全中(14N/15N)，即图②；子二代DNA应为中(14N/15N)、轻(14N/14N)，即图①；子三代DNA应为中(14N/15N)、轻(14N/14N)，即图③，而不是全轻(14N/14N)；亲代的DNA应为全重(15N/15N)，即图⑤。答案 CDNA分子的结构、基因的本质1.(2022·福建理综，5)双脱氧核苷酸常用于DNA测序，其结构与脱氧核苷酸相似，能参与DNA的合成，且遵循碱基互补配对原则。DNA合成时，在DNA聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终止；若连接上的是脱氧核苷酸，子链延伸继续。在人工合成体系中，有适量的序列为GTACATACATG的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸。则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有( )。 A．2种B．3种C．4种D．5种解析 此题考查DNA结构的相关知识。在DNA双螺旋结构中，碱基A与T、G与C分别形成碱基对，胸腺嘧啶双脱氧核苷酸(假定用T′表示)应与A配对形成氢键。故碱基序列为GTACATACATG的单链模板在正常脱氧核苷酸环境中会生成如下双链DNA分子：GTACATACATG22\nCATGTATGTAC① ② ③ ④双脱氧核苷酸会使子链合成终止，因此当DNA复制时若加入胸腺嘧啶双脱氧核苷酸(T′)，可能会在①②③④位置替换碱基T而形成4种异常DNA片段，故可形成5种DNA分子。答案 D2．(2022·江苏单科，1)下列关于核酸的叙述中，正确的是( )。A．DNA和RNA中的五碳糖相同B．组成DNA与ATP的元素种类不同C．T2噬菌体的遗传信息贮存在RNA中D．双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数解析 本题主要考查核酸的组成、结构和功能。DNA含有脱氧核糖，RNA含有核糖，A项错误；DNA和ATP都是由C、H、O、N、P五种元素组成，B项错误；T2噬菌体遗传物质为DNA，故其遗传信息也储存在DNA中，C项错误；双链DNA嘌呤总和嘧啶碱基互补配对，故两者数量相等，D项正确。答案 DDNA的复制及实验探究3.(2022·浙江理综，31)为了探究某物质(X)的作用，研究者提出了以下实验思路。(1)实验分组：甲组：培养液＋Y细胞＋3H－TdR(3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷)＋生理盐水乙组：培养液＋Y细胞＋3H－TdR＋X(用生理盐水配制)每组设置若干个重复样品。(2)分别测定两组的CRD(细胞内的放射性强度)，求每组的平均值。(3)将各样品在适宜条件下培养合适时间后，测定其CRD，求每组平均值并进行统计分析。(要求与说明：答题时用X、CRD、3H－TdR表示相关名词；Y细胞是能增殖的高等动物体细胞)请回答下列问题。(1)实验目的：________________________________________________________________________。(2)预测实验结果及结论：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)实验中采用3H－TdR的原因：________________________________________________________________________。解析 (1)该实验的变量为某物质(X)的有无，因变量为细胞内的放射性强度的大小。322\nH－TdR是用来合成DNA的原料，若细胞分裂旺盛，则细胞内的放射性强度的平均值(CRD)就比较高。所以该实验的目的是探究X对Y细胞增殖(DNA合成)的影响。(2)X对Y细胞增殖(DNA合成)的影响可能是促进、抑制或无任何作用。如果乙组CRD明显高于甲组，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)有促进作用；如果乙组CRD与甲组基本相同，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)无影响；如果乙组CRD明显低于甲组，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)有抑制作用。(3)碱基T为DNA特有碱基，若用3H－TdR来培养细胞，则可知细胞的放射性来自于细胞内新合成的DNA。CRD越高，证明细胞增殖速度越快。答案 (1)探究X对Y细胞增殖(DNA合成)的影响(2)如果乙组CRD明显高于甲组，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)有促进作用；如果乙组CRD与甲组基本相同，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)无影响；如果乙组CRD明显低于甲组，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)有抑制作用(3)3H－TdR是DNA合成的原料之一，可根据CRD变化来判断细胞增殖(DNA合成)情况(时间：45分钟)A级 基础演练1．(2022·杭州名校模考)下列有关DNA分子结构的叙述错误的是( )。A．双链DNA分子中含有两个游离的磷酸基团B．DNA的—条单链上相邻的碱基A与T之间通过氢键连接C．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D．DNA分子两条链反向平行解析 DNA的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖连接。答案 B2．已知病毒的核酸有双链DNA、单链DNA、双链RNA、单链RNA四种类型。现发现一种新病毒，要确定其核酸属于哪一种类型，应该( )。A．分析碱基类型，确定碱基比例B．分析蛋白质的氨基酸组成，确定五碳糖类型C．分析碱基类型，确定五碳糖类型D．分析蛋白质的氨基酸组成，确定碱基类型解析 DNA的碱基组成是A、T、G、C，RNA的碱基组成是A、U、G、C；含T的一定是DNA，含U的一定是RNA；双链DNA的碱基A＝T，G＝C；双链RNA的碱基A＝U，G＝C；单链DNA和单链RNA的碱基没有一定的比例。答案 A3．(新题快递)从分子水平上对生物体具有多样性或特异性的分析，错误的是( )。22\nA．碱基对的排列顺序的千变万化，构成了DNA分子基因的多样性B．碱基对的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子基因的特异性C．一个含2000个碱基的DNA分子，其碱基对可能的排列方式就有41000种D．人体内控制β珠蛋白的基因由1700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41700种解析 β珠蛋白基因碱基对的排列顺序，是β珠蛋白所特有的。任意改变碱基的排列顺序后，合成的就不一定是β珠蛋白。答案 D4．(2022·潍坊、东营、淄博、滨州四市联考)下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是( )。A．基因一定位于染色体上B．基因在染色体上呈线性排列C．四种脱氧核苷酸的数目和排列顺序决定了基因的多样性和特异性D．一条染色体上含有1个或2个DNA分子解析 基因是具有遗传效应的DNA片段，DNA不一定位于染色体上，因此基因不一定位于染色体上，故A错误；多个基因位于同一条染色体上，基因在染色体上呈线性排列，故B正确；不同基因中脱氧核苷酸的数目和排列顺序不同，基因具有多样性，而每一个基因中脱氧核苷酸的数目和排列顺序是特定的，因此基因又具有特异性，故C正确；没有复制的每条染色体含有1个DNA分子，复制后的每条染色体含有2条染色单体，每条染色单体含有1个DNA分子，故D正确。答案 A5．(2022·南昌调研)如图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图，有关叙述正确的是( )。A．R基因中的全部脱氧核苷酸序列都能编码蛋白质B．R、S、N、O互为非等位基因C．果蝇的每个基因都是由成百上千个核糖核苷酸组成的D．每个基因中有一个碱基对的替换，都会引起生物性状的改变解析 R基因中的全部脱氧核苷酸序列不一定都能编码蛋白质，如非编码区和内含子不能编码蛋白质；R、S、N、O控制果蝇不同的性状，互为非等位基因；基因的基本组成单位是脱氧核苷酸；由于密码子具有简并性，基因中有一个碱基对的替换，不一定会引起生物性状的改变。22\n答案 B6．(2022·厦门质检)下列关于DNA复制的叙述，正确的是( )。A．DNA复制时，严格遵循A－U、C－G的碱基互补配对原则B．DNA复制时，两条脱氧核糖核苷酸链均可作为模板C．DNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制D．脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链解析 DNA复制时，严格遵循A－T、C－G的碱基互补配对原则；DNA是以两条脱氧核苷酸链作为模板进行复制的；DNA分子边解旋边复制；脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶的作用下才能连接形成子链。答案 B7．下图表示DNA复制的过程，结合图示下列有关叙述不正确的是( )。A．DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开B．DNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链的方向相反C．从图示可知，DNA分子具有多起点复制的特点，缩短了复制所需的时间D．DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段解析 虽然DNA具有多起点复制的特点，但图中所示每条链只沿一个起点在复制。答案 C8．(易错题)从某种生物中提取出核酸样品，经科学家检测和计算后，碱基之间的相互关系如下：＝1，＝1。据此结果，可判断该样品( )。 A．确定是双链DNAB．确定是单链DNAC．无法确定单双链D．只存在于细胞核中解析 核酸内含有“T”，说明该核酸是DNA，DNA主要存在于细胞核中，细胞质中也有少量分布，且如果该生物是病毒，则不存在细胞结构，D错误。由所给等式能推导出A＝C、G＝T，单链和双链都有可能。答案 C9．(2022·福建四地六校二次联考)如图是DNA分子结构模式图，请据图回答下列问题。22\n(1)组成DNA的基本单位是[ ]________________________________________________________________________。(2)图中1、2、6的名称依次为：________、________、________。(3)图中8示意的是________________________________________________________________________。在双链DNA分子中嘌呤与嘧啶之间的数量关系可表示为________________________________________________________________________。(4)由于解旋酶的作用使[ ]________断裂，两条扭成螺旋的双链解开，若4是胞嘧啶，则3是________。(5)上述DNA分子彻底水解得到的产物是( )。A．脱氧核糖、核糖和磷酸B．脱氧核糖、碱基和磷酸C．核糖、碱基和磷酸D．核糖核苷酸、碱基和磷酸(6)基因D与d的根本区别是( )。A．基因D能控制显性性状，基因d能控制隐性性状B．基因D、基因d所含的脱氧核苷酸种类不同C．4种脱氧核苷酸的排列顺序不同D．在染色体上的位置不同(7)如图表示两个脱氧核苷酸之间靠氢键相连，其中正确的是( )。(8)从生物“适应的相对性”、“基因突变的低频性”可见DNA作为遗传物质，其分子结构具有________性。22\n解析 (1)组成DNA的基本单位是脱氧核苷酸，1个脱氧核苷酸分子由1分子磷酸、1分子脱氧核糖、1分子含氮碱基(A、T、G、C)组成。(3)DNA分子由两条链组成，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，图中8示意的是一条脱氧核苷酸链的片段。在双链DNA分子中嘌呤数与嘧啶数相等。(4)在DNA分子复制过程中，由于解旋酶的作用使氢键断裂，两条扭成螺旋的双链解开，这个过程称作解旋。根据碱基互补配对原则，若4是胞嘧啶，则3是鸟嘌呤。(5)DNA分子初步水解后形成四种脱氧核苷酸，彻底水解得到的产物是脱氧核糖、碱基和磷酸。(6)等位基因D与d的形成是由于基因突变，根本区别是4种脱氧核苷酸的排列顺序不同。(7)DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成，两个脱氧核苷酸之间靠氢键相连。答案 (1)5 脱氧核苷酸 (2)磷酸(基团) 脱氧核糖 碱基对 (3)一条脱氧核苷酸链的片段 嘌呤数＝嘧啶数(A＋G＝T＋C) (4)7 氢键 鸟嘌呤 (5)B (6)C (7)B (8)稳定10．(2022·福州质检)蚕豆体细胞染色体数目2n＝12，科学家用3H标记蚕豆根尖细胞的DNA，可以在染色体水平上研究真核生物的DNA复制方式。实验的基本过程如下：Ⅰ.将蚕豆幼苗培养在含有3H的胸腺嘧啶核苷的培养基上，培养一段时间后，观察细胞分裂中期染色体的放射性情况。Ⅱ.当DNA分子双链都被3H标记后，再将根移到含有秋水仙素的无放射性培养基中，培养一段时间后，观察细胞分裂中期染色体的放射性情况。请回答相关问题。(1)蚕豆根尖细胞进行的分裂方式是________________________________________________________________________；秋水仙素能使部分细胞的染色体数目加倍，其作用的机理是________________________________________________________________________。(2)Ⅰ中，在根尖细胞进行第一次分裂时，每一条染色体上带有放射性的染色单体有________条，每个DNA分子中，有________条链带有放射性。Ⅱ中，若观察到一个细胞具有24条染色体，且二分之一的染色单体具有放射性，则表明该细胞的DNA在无放射性的培养基上复制了________次，该细胞含有________个染色体组。(3)上述实验表明，DNA分子的复制方式是________________________________________________________________________。解析 (1)蚕豆根尖细胞为体细胞，其分裂方式为有丝分裂。秋水仙素使细胞内染色体数目加倍的原理是体细胞在有丝分裂过程中，染色体完成了复制，纺锤体的形成受到破坏，以致染色体不能被拉向两极，于是形成了染色体数目加倍的细胞。(2)Ⅰ中，第一次分裂中期时，每个DNA分子中都有一条链被3H标记，每一条染色体上有2条染色单体被3H标记。Ⅱ中，第一次分裂中期时，每个DNA分子中都有一条链具有放射性，故所有染色单体都具有放射性；第二次分裂中期时，二分之一的染色单体具有放射性，此时，该细胞含有4个染色体组。(3)该实验证明DNA分子的复制方式是半保留复制。答案 (1)有丝分裂 抑制纺锤体的形成22\n(2)2 1 2 4 (3)半保留复制B级 智能提升11．(2022·江苏三校联考)如图为真核细胞内某基因(被15N标记)的结构示意图，该基因全部碱基中C占30%，下列说法正确的是( )。A．解旋酶作用于①、②两处B．该基因的一条核苷酸链中为3∶2C．若①处后T变为A，则该基因控制的性状一定发生改变D．该基因在含14N的培养液中复制3次后，含14N的DNA分子占解析 ①处为磷酸二酯键，②处为氢键，解旋酶作用的部位为氢键；由于C占该基因全部碱基的30%，所以A与T均占该基因全部碱基的20%，该基因的一条核苷酸链中等于该基因全部碱基中＝3∶2；若①处后T变为A，则该基因控制的性状不一定发生改变；该基因在含14N的培养液中复制3次后，含14N的DNA分子占100%。答案 B12．如图所示为DNA分子复制的片段，图中a、b、c、d表示各条脱氧核苷酸链。一般地说，下列各项中正确的是( )。A．a和c的碱基序列互补，b和c的碱基序列相同B．a链中的值与d链中同项比值相同C．a链中的值与b链中同项比值相同D．a链中的值与c链中同项比值相同解析 DNA复制的特点是半保留复制，b链是以a链为模板合成的，a链和b链合成一个子代DNA分子。a链中的值等于b链中的值。答案 C22\n13．在一定温度下，DNA双链会解旋成单链，即发生DNA变性。Tm是DNA的双螺旋有一半发生热变性时相应的温度。如图表示DNA分子中的G－C含量与DNA的Tm之间的关系曲线(EDTA对DNA分子具有保护作用)，下列叙述中不正确的是( )。A．DNA的Tm值受到G－C含量的影响B．DNA的Tm值受到离子浓度的影响C．双链DNA热变性与解旋酶的催化作用有关D．双链DNA热变性后不改变其中的遗传信息解析 在一定温度下，DNA双链会解旋成单链，这与解旋酶无关；DNA双链解旋成单链后，遗传信息不会改变。答案 C14．(2022·西安名校三检)用15N标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基上连续繁殖4代，a、b、c为三种DNA分子：a只含15N，b同时含有15N和14N，c只含14N。下图中这三种DNA分子的比例正确的是( )。解析 一个含15N的DNA在含14N的培养基上连续复制4次，产生16个DNA分子，由于是半保留复制，其中只含15N的DNA分子数为0，同时含有15N和14N的DNA分子有2个，只含14N的DNA分子有14个。答案 B15．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(弥散)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。22\n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14NDNA(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15NDNA(亲代)。c．将亲代15N大肠杆菌转移到氮源为含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，不同分子量的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 从题目中的图示可知，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代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 半保留复制或分散复制 (3)一条中密度带 一条轻密度带 中、轻 半保留复制 分散复制22
