資源簡介

生物學高考備考教案
第六章 遺傳的分子基礎(chǔ)
課時2 DNA分子的結(jié)構(gòu)、復(fù)制及基因的本質(zhì)
教師尊享·命題分析
課標要求 核心考點 五年考情 核心素養(yǎng)對接
1.概述DNA分子是由四種脫氧核苷酸構(gòu)成，通常由兩條堿基互補配對的反向平行長鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，堿基的排列順序編碼了遺傳信息； 2.制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型； 3.概述DNA分子通過半保留方式進行復(fù)制 DNA的結(jié)構(gòu) 2022：廣東T12、浙江6月T13； 2021：北京T4、廣東T5、遼寧T17； 2020：浙江7月T3 1.生命觀念——結(jié)構(gòu)與功能觀:掌握DNA分子作為遺傳物質(zhì)所具備的特征、DNA的結(jié)構(gòu)決定DNA的功能。 2.科學思維——構(gòu)建模型:建立DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。 3.科學探究——實驗設(shè)計與實驗結(jié)果分析:驗證DNA分子的半保留復(fù)制方式
DNA的復(fù)制和基因的本質(zhì) 2022：海南T11； 2021：山東T5、遼寧T4、全國卷甲 、浙江6月T14； 2018：海南T15、浙江4月T22
命題分析預(yù)測 分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制常結(jié)合基因突變和細胞分裂過程進行命題，主要考查DNA的結(jié)構(gòu)、堿基互補配對原則、DNA復(fù)制的過程和特點。基因的本質(zhì)常與其他知識相結(jié)合進行命題，一般不單獨命題。題型既有選擇題,又有非選擇題。 2.預(yù)計2024年高考可能結(jié)合新情境、新名詞等考查考生的科學思維和實驗探究能力
知識導(dǎo)圖 教材讀薄
考點1 DNA的結(jié)構(gòu)
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1.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建
2.DNA的結(jié)構(gòu)
（1）DNA是由兩條單鏈組成的,這兩條鏈按 反向平行 方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。
（2）DNA中的 脫氧核糖和磷酸 交替連接,排列在外側(cè),構(gòu)成基本骨架; 堿基 排列在內(nèi)側(cè)。
（3）兩條鏈上的堿基通過 氫鍵 連接成堿基對,并且堿基配對具有一定規(guī)律: （腺嘌呤） 一定與 （胸腺嘧啶）配對, （鳥嘌呤） 一定與 （胞嘧啶）配對。
[必修2 P50圖3-8]DNA的一條單鏈具有兩個末端，有游離的磷酸基團的一端稱作 端，有羥基的一端稱作 端，兩條單鏈走向相反。一條鏈中游離的磷酸基團有2個；一條鏈中相鄰堿基通過“脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖”相連；兩條鏈間堿基通過氫鍵相連。
3.DNA的特性
4.DNA中的堿基數(shù)量的計算規(guī)律
（1）
（2）雙鏈DNA中,某堿基的比例為兩條單鏈相應(yīng)堿基比例的平均值,如:若 , ,則 。
（3）DNA單鏈中某一堿基所占比例是其在雙鏈中所占比例的2倍，如：若 單鏈 ,則 雙鏈 。
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深度思考
1. DNA分子的結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性的原因是什么
提示 外側(cè)的脫氧核糖和磷酸交替排列的方式穩(wěn)定不變,內(nèi)側(cè)堿基配對方式穩(wěn)定不變。
2. 蛋白質(zhì)分子和DNA分子的多樣性都與其空間結(jié)構(gòu)相關(guān)嗎？為什么？
提示 不都是。蛋白質(zhì)分子的多樣性與其空間結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，但DNA是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，其多樣性與空間結(jié)構(gòu)無關(guān)，而與組成DNA的堿基數(shù)量和序列有關(guān)。
3. 如圖表示DNA分子的局部結(jié)構(gòu)示意圖。（1）（3）用序號回答問題：
（1） DNA的初步水解產(chǎn)物和徹底水解產(chǎn)物分別是什么？
提示 DNA初步水解的產(chǎn)物是4種脫氧核苷酸，即④；徹底水解的產(chǎn)物是磷酸、脫氧核糖和4種含氮堿基，即③①②。
（2） 該DNA片段中 鏈的堿基序列是什么？
提示 。
（3） 解旋酶和DNA聚合酶分別作用的鍵是什么？
提示 解旋酶作用于氫鍵，DNA聚合酶形成磷酸二酯鍵，分別對應(yīng)⑤、⑦。
4. DNA只含有4種脫氧核苷酸,能夠儲存足夠量的遺傳信息的原因是什么？
[答案]提示 構(gòu)成DNA的4種脫氧核苷酸的數(shù)目成千上萬,脫氧核苷酸的排列順序千差萬別。
基礎(chǔ)自測
1. 雙鏈DNA分子中嘌呤數(shù)一定等于嘧啶數(shù)。( √ )
2. 沃森和克里克研究DNA分子的結(jié)構(gòu)時，運用了構(gòu)建數(shù)學模型的方法。( × )
3. 嘌呤堿基與嘧啶堿基的結(jié)合保證了DNA分子空間結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定。( √ )
4. DNA分子中的每個磷酸均連接著一個脫氧核糖。( × )
5. DNA分子中一條脫氧核苷酸鏈上的堿基是通過氫鍵連接的。( × )
6. 相對分子質(zhì)量大小相同、堿基含量相同的核酸分子所攜帶的遺傳信息一定相同。( × )
7. DNA中 的值越大，該分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性越低。( √ )
8. DNA的多樣性是指一個DNA分子上有許多個基因。( × )
9. [2022河北，T8D]雙螺旋模型的堿基互補配對原則解釋了DNA分子具有穩(wěn)定的直徑。( √ )
10. [2021廣東，T5改編]富蘭克林等拍攝的DNA分子 射線衍射圖譜、查哥夫發(fā)現(xiàn)的DNA中嘌呤含量與嘧啶含量相等，為DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建提供了主要依據(jù)。( √ )
高考幫 研透高考 明確方向
命題點1 DNA分子的結(jié)構(gòu)
1. [2022浙江6月]某同學欲制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，已準備了足夠的相關(guān)材料。下列敘述正確的是( C )
A. 在制作脫氧核苷酸時，需在磷酸上連接脫氧核糖和堿基
B. 制作模型時，鳥嘌呤與胞嘧啶之間用2個氫鍵連接物相連
C. 制成的模型中，腺嘌呤與胞嘧啶之和等于鳥嘌呤和胸腺嘧啶之和
D. 制成的模型中，磷酸和脫氧核糖交替連接位于主鏈的內(nèi)側(cè)
[解析]在制作脫氧核苷酸時，需在脫氧核糖上連接堿基和磷酸，A錯誤；鳥嘌呤與胞嘧啶之間用3個氫鍵連接物相連，B錯誤；制成的模型中， 和 、 和 的數(shù)量分別相等,所以 的量等于 的量，C正確；磷酸和脫氧核糖交替連接位于主鏈的外側(cè)，D錯誤。
命題拓展
[設(shè)問拓展型]該題干條件不改變的情況下，下列敘述正確的是( D )
A. 制成的模型中，連接相鄰兩個堿基的鍵都是氫鍵
B. 制作模型時，兩條脫氧核苷酸鏈之間的堿基通過磷酸二酯鍵相連
C. 制作脫氧核苷酸鏈時，相鄰脫氧核苷酸的磷酸基團直接相連
D. 各組DNA模型的堿基序列往往不同，反映了DNA分子的多樣性
[解析]DNA的一條鏈中的相鄰的堿基通過“脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖”相連，A錯誤；制作模型時，兩條脫氧核苷酸鏈之間的堿基通過氫鍵連接，B錯誤；制作脫氧核苷酸鏈時，相鄰脫氧核苷酸的磷酸基團不直接相連，而是一個脫氧核苷酸的磷酸基團與另一個脫氧核苷酸的脫氧核糖直接相連，C錯誤；各組DNA模型的堿基序列往往不同，反映了DNA分子的多樣性，D正確。
2. [2022南京模擬]如圖為某雙鏈DNA（由甲鏈和乙鏈組成）的局部結(jié)構(gòu)簡圖，圖中數(shù)字①～⑥表示不同物質(zhì)或氫鍵。下列敘述正確的是( D )
A. 圖中①為腺嘌呤，②為胸腺嘧啶，①②通過氫鍵連接
B. 圖中⑤為氫鍵，且③與④可為 堿基對或 堿基對
C. 圖中⑥為磷酸基團，此DNA中每個脫氧核糖均連2個磷酸基團
D. 甲鏈、乙鏈反向平行，每條鏈中游離磷酸基團那一端稱作 端
[解析]圖中①為腺嘌呤，②為胸腺嘧啶，①②通過“脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖”連接，A錯誤；DNA分子中，堿基對 與 之間有2個氫鍵相連， 與 之間有3個氫鍵相連，圖中⑤為氫鍵，③和④之間有3個氫鍵，說明③與④為 堿基對，B錯誤；圖中⑥為磷酸基團，此DNA中的脫氧核糖連1個或2個磷酸基團，C錯誤；甲鏈、乙鏈反向平行，每條鏈中游離磷酸基團那一端稱作 端，D正確。
通性通法
“三看法”判斷DNA結(jié)構(gòu)
命題點2 DNA結(jié)構(gòu)的相關(guān)計算
3. [2021北京]酵母菌的DNA中堿基 約占 ，關(guān)于酵母菌核酸的敘述錯誤的是( D )
A. DNA復(fù)制后 約占 B. DNA中 約占
C. DNA中 D. RNA中 約占
[解析]DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，且遵循堿基互補配對原則，故DNA復(fù)制后堿基 所占比例不變，即子代DNA分子中 也約占 ，A正確；根據(jù)堿基互補配對原則，雙鏈DNA中， ， ， 約占 ，則 約占 ，B正確；雙鏈DNA中， ， ， ，C正確；RNA是以DNA中的一條鏈為模板按照堿基互補配對原則形成的，由于模板鏈中 所占比例未知，故不能確定RNA中 所占比例，D錯誤。
4. [2022南昌模擬]對雙鏈DNA分子的敘述錯誤的是( C )
A. 若一條鏈上 和 的數(shù)目相等，則另一條鏈上 和 的數(shù)目也相等
B. 若一條鏈上 的數(shù)目為 的2倍，則另一條鏈上 的數(shù)目為 的
C. 若一條鏈的 ，則另一條鏈上相應(yīng)堿基比為4：3：2：1
D. 若一條鏈的 ，則另一條鏈的
[解析]若一條鏈上 和 的數(shù)目相等，根據(jù)堿基互補配對原則，則另一條鏈中 和 的數(shù)目也相等，A正確；若一條鏈上 的數(shù)目為 的2倍，根據(jù)堿基互補配對原則，則另一條鏈上 的數(shù)目為 的2倍，即 的數(shù)目為 的 倍，B正確；若一條鏈的 ，根據(jù)堿基互補配對原則，則另一條鏈相應(yīng)堿基比為 ，C錯誤；若一條鏈的 ，則另一條鏈的 ，D正確。
考點2 DNA的復(fù)制和基因的本質(zhì)
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1.假說—演繹法分析DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)
2.DNA的復(fù)制
3.圖解法分析DNA復(fù)制的相關(guān)計算
（1）將一個雙鏈均被 標記的DNA分子放在只含有 的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，復(fù)制 次，則
（2）DNA復(fù)制中消耗的脫氧核苷酸數(shù),若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸 個:
①經(jīng)過 次復(fù)制需要消耗游離的該種脫氧核苷酸數(shù)為 。
②第 次復(fù)制所需游離的該種脫氧核苷酸數(shù)為 。
在DNA復(fù)制的相關(guān)計算中，要注意堿基的數(shù)目單位是“對”還是“個”。另外,還要看清是“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”,“含”還是“只含”等關(guān)鍵詞,以免掉進陷阱。
4.染色體、DNA、基因和脫氧核苷酸之間的關(guān)系
（1）對于RNA病毒來說，基因是有遺傳效應(yīng)的RNA片段。
（2）基因是一段DNA，但一段DNA不一定是基因。
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深度思考
1. DNA能夠準確復(fù)制的原因是什么？
提示 DNA獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu),為復(fù)制提供了精確的模板;通過堿基互補配對,保證了復(fù)制能夠準確地進行。
2. 蛙的紅細胞和哺乳動物成熟的紅細胞,是否都能進行DNA的復(fù)制過程
提示 否。蛙的紅細胞進行無絲分裂,可進行DNA分子的復(fù)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(fù)制。
3. DNA的復(fù)制對生物體有重要影響，影響DNA復(fù)制的外界條件可能有哪些？
提示 在DNA復(fù)制的過程中,需要酶的催化和ATP供能,凡是影響酶活性的因素、影響細胞呼吸的因素,都會影響DNA的復(fù)制。
4. 據(jù)圖思考：生物細胞內(nèi)所有的DNA聚合酶都只能催化 方向的延伸，但是DNA的兩條鏈是反向平行的，那么DNA的兩條鏈是如何同時作為模板合成其互補鏈的呢？DNA復(fù)制還需要什么酶？
提示 DNA復(fù)制過程中，當以 鏈為模板時，DNA聚合酶可以沿 方向連續(xù)合成新的互補鏈（稱為前導(dǎo)鏈）；以 鏈為模板時，DNA聚合酶也是沿 方向合成新鏈片段，但是與前導(dǎo)鏈的合成方向相反，最終合成的互補鏈（稱為后隨鏈）實際上是由許多沿 方向合成的DNA片段連接起來的。DNA復(fù)制還需要解旋酶等的參與。
5. 有絲分裂前的間期和減數(shù)分裂前的間期進行DNA的復(fù)制，那么不進行細胞分裂的細胞中，還會發(fā)生DNA的復(fù)制嗎？
提示 會發(fā)生DNA的復(fù)制。葉綠體和線粒體之中也含有DNA,它們自我復(fù)制增殖的時候會進行DNA的自我復(fù)制,但細胞此時不一定處于分裂狀態(tài)。
6. DNA復(fù)制形成的兩個子代DNA上對應(yīng)片段中基因是否相同 兩個子代DNA將于何時分開
提示 在不產(chǎn)生錯誤的情況下，DNA復(fù)制產(chǎn)生的兩個子代DNA分子應(yīng)完全相同。兩個子代DNA分子于有絲分裂后期或減數(shù)分裂Ⅱ后期著絲粒分裂時,隨兩條姐妹染色單體的分離而分開,分別進入兩個子細胞中。
基礎(chǔ)自測
1. 植物細胞的線粒體和葉綠體中均可發(fā)生DNA的復(fù)制。( √ )
2. 解旋酶破壞堿基對間的氫鍵，DNA聚合酶催化形成磷酸二酯鍵。( √ )
3. DNA分子復(fù)制時，解旋酶與DNA聚合酶不能同時發(fā)揮作用。( × )
4. DNA中氫鍵全部斷裂后，以兩條母鏈為模板各合成一條子鏈。( × )
5. 單個脫氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下相互連接合成新的子鏈。( × )
（提示 DNA聚合酶只能將單個脫氧核苷酸加到已有的DNA片段的 端）
6. DNA復(fù)制時,嚴格遵循 、 的堿基互補配對原則,并且新合成的DNA分子中兩條鏈均是新合成的。( × )
7. DNA分子上有基因，基因都在染色體上。( × )
8. 細胞中DNA的堿基對數(shù)等于所有基因的堿基對數(shù)之和。( × )
高考幫 研透高考 明確方向
命題點1 DNA復(fù)制的過程分析
1. [2021遼寧]下列有關(guān)細胞內(nèi)的DNA及其復(fù)制過程的敘述，正確的是( A )
A. 子鏈延伸時游離的脫氧核苷酸添加到 端
B. 子鏈的合成過程不需要引物參與
C. DNA每條鏈的 端是羥基末端
D. DNA聚合酶的作用是打開DNA雙鏈
[解析]在DNA復(fù)制過程中，DNA聚合酶從引物的 端延伸子鏈，即子鏈延伸時游離的脫氧核苷酸添加到 端，A正確；DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，而只能從 端延伸DNA鏈，因此，子鏈的合成過程需要引物參與，B錯誤；通常將DNA的羥基末端稱為 端，而磷酸基團的末端稱為 端，C錯誤；細胞內(nèi)的DNA進行復(fù)制時需解旋酶打開DNA雙鏈，DNA聚合酶的作用是催化合成DNA子鏈，D錯誤。
2. [2023遼寧六校聯(lián)考]大腸桿菌質(zhì)粒是一種環(huán)狀DNA，如圖表示質(zhì)粒DNA復(fù)制過程，其中復(fù)制叉是DNA復(fù)制時在DNA鏈上形成的“ ”形結(jié)構(gòu)。相關(guān)敘述錯誤的是( B )
A. 大腸桿菌質(zhì)粒分子中磷酸基團、堿基、脫氧核糖的數(shù)量比為1：1：1
B. 子鏈的延伸需要核糖核苷酸為原料、DNA聚合酶催化
C. 復(fù)制叉的形成離不開解旋酶的參與，需要消耗能量
D. 根據(jù)圖示，質(zhì)粒DNA復(fù)制具有單起點、雙向復(fù)制的特點
[解析]大腸桿菌質(zhì)粒是環(huán)狀DNA，其基本單位是脫氧核糖核苷酸，由一分子磷酸基團、一分子堿基和一分子脫氧核糖組成，故磷酸基團、堿基、脫氧核糖的數(shù)量比為 ，A正確；圖示為DNA復(fù)制，因而原料是四種脫氧核糖核苷酸，B錯誤；根據(jù)質(zhì)粒DNA的復(fù)制圖，復(fù)制叉是DNA復(fù)制延伸處的“ ”形結(jié)構(gòu)，表示DNA正在復(fù)制，所以離不開解旋酶，還要消耗能量，C正確；從圖示質(zhì)粒DNA的復(fù)制過程可以看出，質(zhì)粒DNA是單起點的雙向復(fù)制，D正確。
命題拓展
[設(shè)問拓展型]（1） 根據(jù)復(fù)制叉的數(shù)量可推測復(fù)制起點的數(shù)量。
[解析]DNA分子通常呈規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，DNA復(fù)制開始時首先必須解旋，從而在復(fù)制起點位置形成復(fù)制叉。因此，研究中可以根據(jù)復(fù)制叉的數(shù)量推測復(fù)制起點的數(shù)量。
（2） 一般來講，原核生物每個DNA只有一個復(fù)制起點，真核細胞內(nèi)DNA分子復(fù)制是多起點、雙向進行的，其意義是提高復(fù)制的效率。
[解析]真核細胞內(nèi)DNA分子復(fù)制是多起點、雙向進行的，其意義是提高復(fù)制的效率。
命題點2 DNA復(fù)制的相關(guān)計算
3. [2021海南]已知 溴尿嘧啶 可與堿基 或 配對。大腸桿菌DNA上某個堿基位點已由 轉(zhuǎn)變?yōu)?，要使該位點由 轉(zhuǎn)變?yōu)?，則該位點所在的DNA至少需要復(fù)制的次數(shù)是( B )
A. B. C. D.
[解析]根據(jù)題意可知， 既可以與堿基 配對，又可以和堿基 配對，又知大腸桿菌DNA上某個堿基位點已由 轉(zhuǎn)變?yōu)?，則該位點所在的DNA復(fù)制一次，該位點可能會變?yōu)?，再復(fù)制一次，該位點可能會變?yōu)?，即該位點所在的DNA至少需要復(fù)制2次才能使該位點由 轉(zhuǎn)變?yōu)?，B正確。
命題拓展
[條件改變型]已知 溴尿嘧啶 可與堿基 或 配對，酵母菌的某DNA中堿基 占 。第一次復(fù)制后該DNA上某個堿基位點已由 轉(zhuǎn)變?yōu)?。下列相關(guān)敘述正確的是( D )
A. 突變前酵母菌DNA的兩條鏈中， 所占的比例均為
B. 摻入DNA復(fù)制，可能使子代DNA分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性降低
C. 轉(zhuǎn)變?yōu)?的過程中，該位點復(fù)制至少需要2個胞嘧啶
D. 復(fù)制 次后，DNA分子中嘌呤數(shù)與嘧啶數(shù)仍然相等
[解析]DNA分子中， 、 ，由題可知突變前酵母菌DNA堿基 占 ，故 所占比例 ，A錯誤；若 摻入DNA復(fù)制，可能使DNA分子某位點上發(fā)生堿基對 到 的替換， 之間有3個氫鍵，因此DNA分子的穩(wěn)定性會增強，B錯誤； 第一次復(fù)制可能出現(xiàn) ，第二次復(fù)制可能出現(xiàn) ， 轉(zhuǎn)變?yōu)?的過程中最少只需要1個胞嘧啶，C錯誤；根據(jù)堿基互補配對原則可知，復(fù)制 次后，DNA分子中嘌呤數(shù)仍等于嘧啶數(shù)，D正確。
4. [2022哈爾濱檢測]用 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 的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制5次。下列有關(guān)判斷錯誤的是( C )
A. 含有 的DNA分子有2個
B. 只含有 的DNA分子占
C. 復(fù)制過程中需腺嘌呤脫氧核苷酸1 280個
D. 復(fù)制第四次時需胞嘧啶脫氧核苷酸480個
[解析]DNA復(fù)制為半保留復(fù)制，不管復(fù)制幾次，形成的子代DNA中都有2個DNA分子保留了親代DNA的一條母鏈，故最終有2個子代DNA含 ，A正確；一個DNA分子復(fù)制5次會產(chǎn)生 （即32）個子代DNA，由于DNA分子是半保留復(fù)制，最終只有2個子代DNA各含1條 鏈，1條 鏈，其余30個DNA都只含 ，故只含有 的DNA分子占，
B正確；該DNA有200個堿基，其中 個，則 個，故復(fù)制過程中需腺嘌呤脫氧核苷酸數(shù) （個），C錯誤；復(fù)制第四次時需胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù) （個），D正確。
命題點3 DNA復(fù)制方式的實驗探究
5. [2022海南]科學家曾提出DNA復(fù)制方式的三種假說：全保留復(fù)制、半保留復(fù)制和分散復(fù)制（圖1）。對此假說，科學家以大腸桿菌為實驗材料，進行了如下實驗（圖2）。下列有關(guān)敘述正確的是( D )
圖1
圖2
A. 第一代細菌DNA離心后，試管中出現(xiàn)1條中帶，說明DNA復(fù)制方式一定是半保留復(fù)制
B. 第二代細菌DNA離心后，試管中出現(xiàn)1條中帶和1條輕帶，說明DNA復(fù)制方式一定是全保留復(fù)制
C. 結(jié)合第一代和第二代細菌DNA的離心結(jié)果，說明DNA復(fù)制方式一定是分散復(fù)制
D. 若DNA復(fù)制方式是半保留復(fù)制，繼續(xù)培養(yǎng)至第三代，細菌DNA離心后試管中會出現(xiàn)1條中帶和1條輕帶
[解析]（1）如果DNA的復(fù)制方式為全保留復(fù)制，則一個親代 分子在含 的培養(yǎng)液中復(fù)制1次后，形成的兩個子代DNA分子為 和 ，離心后,試管中出現(xiàn)一條輕帶、一條重帶；如果DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，則一個親代 分子在含 的培養(yǎng)液中復(fù)制1次后,形成的兩個子代DNA分子都是 ，離心后,試管中出現(xiàn)一條中帶；如果DNA的復(fù)制方式為分散復(fù)制，則一個親代 分子在含 的培養(yǎng)液中復(fù)制1次后,形成的子代DNA分子離心后,試管中出現(xiàn)一條中帶。（2）如果DNA的復(fù)制方式為全保留復(fù)制,則一個親代 分子在含 的培養(yǎng)液中復(fù)制2次后，得到的4個DNA分子中，其中一個是 ，另外3個是 ,離心后,試管中出現(xiàn)一條重帶、一條輕帶；如果DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，則一個親代 分子在含 的培養(yǎng)液中復(fù)制2次后，得到的4個DNA分子中，其中2個DNA分子是 ，另外2個DNA分子是，
離心后，試管中出現(xiàn)一條中帶、一條輕帶；如果DNA的復(fù)制方式為分散復(fù)制，則一個親代 分子在含 的培養(yǎng)液中復(fù)制2次后，得到的4個DNA分子離心后，試管中只有一條中帶。第一代細菌DNA離心后，試管中出現(xiàn)1條中帶，說明DNA復(fù)制方式一定不是全保留復(fù)制,可能為半保留復(fù)制或分散復(fù)制，A錯誤；若DNA復(fù)制方式為全保留復(fù)制,則第二代細菌DNA離心后，試管中會出現(xiàn)1條重帶和1條輕帶，與題圖信息不符，B錯誤；若DNA復(fù)制方式為分散復(fù)制，則第一代和第二代細菌DNA離心后，試管中只出現(xiàn)1條中帶，與題圖信息不符，C錯誤；若DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制，繼續(xù)培養(yǎng)至第三代,得到的8個子代DNA分子離心后,試管中會出現(xiàn)1條中帶和1條輕帶,D正確。
命題點4 基因的概念及其與DNA的關(guān)系分析
6. [2022石家莊檢測]下列關(guān)于真核生物中染色體、DNA、基因、核苷酸的說法，錯誤的是( D )
A. 一個基因含有許多個核苷酸，基因的特異性由核苷酸特定的排列順序決定
B. 基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，一個DNA分子上可含有成百上千個基因
C. 染色體是DNA的主要載體，一條染色體上含有1個或2個DNA分子
D. 在DNA結(jié)構(gòu)中，與脫氧核糖直接相連的一般是一個磷酸基團和一個堿基
[解析]一個基因含有許多個核苷酸，基因的特異性由核苷酸特定的排列順序決定，A正確；基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，一個DNA分子上可含有成百上千個基因，B正確；染色體是DNA的主要載體，一條染色體上含有1個（染色體復(fù)制之前和著絲粒分裂之后）或2個（染色體復(fù)制之后，著絲粒分裂之前）DNA分子，C正確；在DNA結(jié)構(gòu)中，與脫氧核糖直接相連的一般是兩個磷酸基團和一個堿基，每條鏈只有 端的脫氧核糖與一個磷酸基團和一個堿基相連，D錯誤。
7. [2023贛州檢測]如圖表示果蠅某染色體上的幾個基因。下列相關(guān)敘述正確的是( B )
A. 圖示DNA上有多個基因，且這些基因是相互連續(xù)的
B. 圖示每個基因都是有遺傳效應(yīng)的DNA片段
C. 圖示4種基因中脫氧核苷酸的種類和數(shù)量均不相同
D. 圖中各基因無論是顯性還是隱性在個體中均表達，并表現(xiàn)出相應(yīng)性狀
[解析]圖示DNA上有多個基因，這些基因不都是相互連續(xù)的，如黃身基因和白眼基因之間有間隔，A錯誤；基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，圖示每個基因都是特定的DNA片段，有特定的遺傳效應(yīng)，B正確；組成基因的脫氧核苷酸的種類相同，均為4種，C錯誤；由于基因的選擇性表達，圖中基因在一個個體中不一定都表達，D錯誤。
教師尊享·備課題組
1. [2022廣東] 噬菌體的線性雙鏈DNA兩端各有一段單鏈序列。這種噬菌體在侵染大腸桿菌后其DNA會自連環(huán)化（如圖所示），該線性分子兩端能夠相連的主要原因是( C )
A. 單鏈序列脫氧核苷酸數(shù)量相等 B. 分子骨架同為脫氧核糖與磷酸
C. 單鏈序列的堿基能夠互補配對 D. 自連環(huán)化后兩條單鏈方向相同
[解析]單鏈序列脫氧核苷酸數(shù)量相等和分子骨架同為脫氧核糖與磷酸都不是該線性DNA分子兩端能夠相連的原因，A、B錯誤；據(jù)圖可知，單鏈序列的堿基能夠互補配對，這是該線性DNA分子兩端能夠相連的主要原因，C正確；該線性DNA分子自連環(huán)化后兩條單鏈方向相反，D錯誤。
2. [2021遼寧，不定項]脫氧核酶是人工合成的具有催化活性的單鏈DNA分子。如圖為10-23型脫氧核酶與靶RNA結(jié)合并進行定點切割的示意圖。切割位點在一個未配對的嘌呤核苷酸（圖中 所示）和一個配對的嘧啶核苷酸（圖中 所示）之間，圖中字母均代表由相應(yīng)堿基構(gòu)成的核苷酸。下列有關(guān)敘述錯誤的是( BCD )
A. 脫氧核酶的作用過程受溫度的影響
B. 圖中 與兩個 之間通過氫鍵相連
C. 脫氧核酶與靶RNA之間的堿基配對方式有兩種
D. 利用脫氧核酶切割mRNA可以抑制基因的轉(zhuǎn)錄過程
[解析]溫度會影響酶的活性，脫氧核酶的作用過程受溫度影響，A正確；據(jù)圖可知，圖中 與其中一個 是同一條鏈上的核苷酸，二者之間通過磷酸二酯鍵相連，B錯誤；據(jù)題意可知，脫氧核酶與靶RNA之間的堿基配對方式有 、 、 、 四種，C錯誤；利用脫氧核酶切割mRNA會影響翻譯過程，D錯誤。
3. [2021山東]利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，將含有基因修飾系統(tǒng)的 插入到水稻細胞 的某條染色體上，在該修飾系統(tǒng)的作用下，一個DNA分子單鏈上的一個 脫去氨基變?yōu)?，脫氨基過程在細胞 中只發(fā)生一次。將細胞 培育成植株 。下列說法錯誤的是( D )
A. 的每一個細胞中都含
B. 自交，子一代中含 的植株占
C. 經(jīng) 次有絲分裂后，脫氨基位點為 的細胞占
D. 經(jīng)3次有絲分裂后，含 且脫氨基位點為 的細胞占
[解析]在將細胞 培育成植株 的過程中，進行了有絲分裂，所以 的每一個細胞中都含 ，A正確；結(jié)合題中信息，“ 插入到水稻細胞 的某條染色體上”，由細胞 培育成植株 ，植株 自交，則子一代中含 的植株占 ，B正確；結(jié)合題中信息“一個DNA分子單鏈上的一個 脫去氨基變?yōu)?，脫氨基過程在細胞 中只發(fā)生一次”可知， 經(jīng) 次有絲分裂后，脫氨基位點為 的DNA分子總是一個，則含有該DNA分子的細胞占 ，C正確；結(jié)合上述分析可知， 經(jīng)3次有絲分裂后，脫氨基位點為 的細胞占 ，含 且脫氨基位點為 的細胞占 ，D錯誤。
作業(yè)幫 練透好題 精準分層
基礎(chǔ)過關(guān)
一、選擇題
1. [2023貴陽模擬]1953年沃森和克里克構(gòu)建了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。下列有關(guān)敘述錯誤的是( A )
A. DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建確定了DNA是染色體的組成成分之一
B. 等于 、 等于 為構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型提供了重要信息
C. DNA衍射圖譜的有關(guān)數(shù)據(jù)為推算DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)
D. DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建為提出DNA自我復(fù)制的假說奠定了基礎(chǔ)
[解析]DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建并沒有確定DNA是染色體的組成成分之一，A錯誤。
2. [2023哈爾濱質(zhì)監(jiān)]如圖是DNA分子結(jié)構(gòu)的部分示意圖，下列說法錯誤的是( C )
A. 圖中數(shù)字1表示磷酸基團，2表示脫氧核糖
B. 圖中3與4是通過氫鍵連接起來的
C. DNA復(fù)制時，DNA聚合酶可催化兩個游離的脫氧核苷酸連接起來
D. 脫氧核苷酸中，磷酸基團和堿基分別連在脫氧核糖的 和 上
[解析]圖中數(shù)字1表示磷酸基團，2表示脫氧核糖，A正確。圖中3與4表示含氮堿基，是通過氫鍵連接起來的，B正確。DNA復(fù)制時，DNA聚合酶可以催化游離的脫氧核苷酸連接到DNA子鏈上，而不是催化兩個游離的脫氧核苷酸連接起來，C錯誤。脫氧核苷酸中，磷酸基團連在脫氧核糖的 上，堿基連在脫氧核糖的 上，D正確。
3. [2022鹽城檢測]有科學家發(fā)現(xiàn)普遍存在于動物細胞中的磁受體基因，其編碼的磁受體蛋白質(zhì)能識別外界磁場并順應(yīng)磁場方向排列，下列相關(guān)敘述正確的是( C )
A. 磁受體基因的骨架是由磷酸和核糖相間排列而成的
B. 基因中相鄰堿基之間通過一個五碳糖和一個磷酸相連
C. 同位素標記該基因中的兩條鏈，在不含同位素的培養(yǎng)液中經(jīng)過多次復(fù)制，子代DNA中帶有標記的DNA分子數(shù)目不變
D. 磁受體基因復(fù)制過程中需要解旋酶和RNA聚合酶
[解析]基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，其基本骨架是由磷酸和脫氧核糖相間排列而成的，A錯誤；基因中相鄰堿基之間通過“脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖”相連，B錯誤；同位素標記基因中的兩條鏈，經(jīng)過多次復(fù)制，根據(jù)DNA半保留復(fù)制特點可知，帶有標記的DNA分子數(shù)目始終是2個，C正確；DNA復(fù)制過程中需要解旋酶和DNA聚合酶，而轉(zhuǎn)錄過程需要RNA聚合酶，D錯誤。
4. [2022上海普陀區(qū)質(zhì)檢]如圖所示為某DNA復(fù)制過程的部分圖解，其中 蛋白具有解旋的功能。下列相關(guān)敘述，錯誤的是( A )
A. 圖中子鏈的延伸方向是 ，最終形成的兩個DNA分子完全相同
B. DNA結(jié)合蛋白可能具有防止DNA單鏈重新形成雙鏈的作用
C. 蛋白可破壞氫鍵，該DNA中 、 比例越高，氫鍵數(shù)量越多
D. DNA的復(fù)制是邊解旋邊復(fù)制
[解析]DNA聚合酶只能識別模板鏈的 端，因此子鏈的延伸方向是 ，A錯誤；DNA復(fù)制時雙螺旋解開，兩條母鏈分別充當模板鏈，DNA結(jié)合蛋白可能具有防止DNA單鏈重新形成雙鏈的作用，B正確； 蛋白具有解旋的功能，可破壞氫鍵，氫鍵有助于DNA結(jié)構(gòu)穩(wěn)定， 之間有3個氫鍵， 之間有2個氫鍵，因此 、 比例越高，氫鍵數(shù)量越多，DNA分子越穩(wěn)定，C正確；結(jié)合圖示可知，DNA的復(fù)制是邊解旋邊復(fù)制，復(fù)制方式為半保留復(fù)制，D正確。
5. [2023江淮十校聯(lián)考]DNA是主要的遺傳物質(zhì)，儲存有大量的遺傳信息，DNA分子雜交技術(shù)可以用來比較不同種細胞生物DNA分子的差異。下列關(guān)于DNA分子的敘述錯誤的是( D )
A. DNA分子中的堿基排列順序千變方化構(gòu)成DNA分子的多樣性
B. 煙草花葉病毒侵染煙草實驗證明遺傳物質(zhì)并不都是DNA
C. 每種DNA分子的 與 比值相等， 與 的比值一般不相等，體現(xiàn)了DNA的特異性
D. 利用DNA分子雜交技術(shù)比較不同種生物DNA的差異，雜交帶越多，說明差異越大，親緣關(guān)系越遠
[解析]DNA分子具有多樣性的原因是DNA分子中的堿基排列順序千變方化，A正確；煙草花葉病毒侵染煙草實驗證明煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，說明遺傳物質(zhì)并不都是DNA，B正確；根據(jù)堿基互補配對原則，每種DNA分子的 與 比值相等， 與 的比值一般不相等，體現(xiàn)了DNA的特異性，C正確；利用DNA分子雜交技術(shù)比較不同種生物DNA的差異，雜交帶越多，說明差異越小，親緣關(guān)系越近，D錯誤。
6. [2022重慶檢測]為研究DNA的復(fù)制方式，科學家將大腸桿菌先在含 的培養(yǎng)基中培養(yǎng)若干代，使DNA的所有氮元素均成為 （離心結(jié)果見甲試管），后續(xù)將該大腸桿菌轉(zhuǎn)移到某些培養(yǎng)基中繼續(xù)進行培養(yǎng)。提取每代大腸桿菌的DNA進行離心（假設(shè)每20分鐘繁殖一代），實驗結(jié)果如圖中乙、丙、丁三支試管所示。有關(guān)說法錯誤的是( C )
A. 乙試管是將該大腸桿菌轉(zhuǎn)移到 培養(yǎng)基繁殖一代再轉(zhuǎn)移到 培養(yǎng)基繁殖一代的結(jié)果
B. 丙試管中的DNA分子中一條脫氧核苷酸鏈含 ，另一條脫氧核苷酸鏈含
C. 若將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到 的培養(yǎng)基中繁殖 代后，含有 的DNA分子數(shù)目為
D. 丁試管是將該大腸桿菌轉(zhuǎn)移到 的培養(yǎng)基中培養(yǎng)40分鐘后才可能出現(xiàn)的結(jié)果
[解析]將該大腸桿菌 轉(zhuǎn)移到 培養(yǎng)基繁殖一代，大腸桿菌DNA的結(jié)果為 ，再轉(zhuǎn)移到 培養(yǎng)基繁殖一代后，大腸桿菌DNA的結(jié)果為 、 ，應(yīng)該是一條中帶 、一條重帶 ，與乙相符（甲中為重帶），A正確；與甲、丁相比，丙中條帶為中帶 ，因此丙試管中的DNA分子中一條脫氧核苷酸鏈含 ，另一條脫氧核苷酸鏈含 ，B正確；若將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到 的培養(yǎng)基中繁殖 代后，含有 的DNA分子數(shù)目為 ，C錯誤；大腸桿菌每20分鐘繁殖一代，若繁殖兩代（需要40分鐘），則大腸桿菌DNA的結(jié)果為 、 ，故丁試管是將該大腸桿菌轉(zhuǎn)移到 的培養(yǎng)基中培養(yǎng)40分鐘后才可能出現(xiàn)的結(jié)果，D正確。
7. [2022豫西名校聯(lián)考]若某雙鏈DNA分子中含有1 000個脫氧核苷酸，其中一條鏈上 。
下列有關(guān)該DNA分子的敘述，錯誤的是( C )
A. 該DNA分子中共有1 300個氫鍵
B. 該DNA分子中
C. 該DNA分子中的堿基排列方式共有 種
D. 堿基對與 堿基對具有相同的形狀和直徑
[解析]某雙鏈DNA分子中含有1 000個脫氧核苷酸，其中一條鏈上 ，因此該DNA分子中共含有200個 堿基對和300個 堿基對，該DNA分子中 ， 和 之間形成2個氫鍵， 和 之間形成3個氫鍵，則該DNA分子中共有 個氫鍵，A、B正確；若DNA的堿基組成無任何限制條件，DNA的堿基排列方式共有 種，但該DNA的一條鏈上 ，因此該DNA的堿基排列方式肯定小于 種，C錯誤；DNA分子中 堿基對與 堿基對具有相同的形狀和直徑，D正確。
8. [2023濰坊檢測]若肺炎鏈球菌的某個環(huán)狀質(zhì)粒含有1 000個堿基對，其中堿基 占 。下列說法正確的是( D )
A. 該質(zhì)粒第三次復(fù)制時，需要消耗胸腺嘧啶脫氧核苷酸4 480個
B. 轉(zhuǎn)錄形成的RNA中，堿基 占
C. 該質(zhì)粒中磷酸二酯鍵的數(shù)目為1 998個，游離的磷酸基團為2個
D. 該質(zhì)粒的每條單鏈中 均占
[解析]該質(zhì)粒中堿基 占 ，則 ， ，該質(zhì)粒含有1 000個堿基對，則胸腺嘧啶的數(shù)目為640個，根據(jù)DNA半保留復(fù)制可知，該質(zhì)粒第三次復(fù)制時，作為模板的質(zhì)粒有4個，需要消耗胸腺嘧啶脫氧核苷酸 （個），A錯誤；轉(zhuǎn)錄是以DNA的一條鏈為模板進行的，由于不清楚DNA模板鏈中 的比例，故不清楚轉(zhuǎn)錄形成的RNA中堿基的比例，B錯誤；環(huán)狀質(zhì)粒沒有游離的磷酸基團，C錯誤；該質(zhì)粒雙鏈中 的比例等于每條單鏈中 的比例，雙鏈中 所占比例為 ，每條單鏈中 也占 ，D正確。
9. [2023山東名校質(zhì)檢]大黃是我國的重要藥材之一，由于野生大黃資源日趨匱乏，華北大黃、河套大黃等偽品大黃常與正品大黃混淆流通于市場。質(zhì)檢人員對各類大黃葉綠體中較為穩(wěn)定的 基因中各種堿基的含量進行檢測，結(jié)果如表所示。下列敘述錯誤的是( D )
項目 基因中各種堿基含量（%）
樣品1 37.4 17.4 29.5 15.7
樣品2 37.5 17.1 29.8 15.6
樣品3 37.6 16.9 30.0 15.5
正品大黃 37.5 17.1 29.8 15.6
A. 質(zhì)檢人員通過將 基因高溫變性后檢測單鏈中的堿基含量得到該結(jié)果
B. 樣品2與正品大黃 基因的堿基含量相同，但不一定是正品大黃
C. 不同品種大黃的 基因的堿基序列可能不同
D. 不同樣品中各種堿基含量不同，體現(xiàn)了DNA互補配對的方式不同
[解析]由題中表格可知， 和 以及 和 的含量不相等，而DNA雙鏈中 和 以及 和 的量相等，因此檢測的是 基因高溫變性后單鏈中的堿基含量，A正確；樣品2的堿基序列未知，因此根據(jù)堿基含量不能確定其一定是正品大黃，B正確；堿基的排列順序千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子的多樣性，不同品種大黃 基因內(nèi)部堿基對的排列順序可能不同，C正確；DNA的堿基互補配對方式相同，D錯誤。
二、非選擇題
10. [2022樹德中學檢測，10分]雙鏈DNA是由兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈組成的。早在1966年，日本科學家岡崎提出DNA半不連續(xù)復(fù)制假說：DNA復(fù)制形成互補子鏈時，一條子鏈連續(xù)合成，另一條子鏈不連續(xù)，即先形成短鏈片段（如圖1）。為驗證這一假說，岡崎進行了如下實驗：讓T4噬菌體在 時侵染大腸桿菌 后，將同位素 標記的脫氧核苷酸添加到大腸桿菌的培養(yǎng)基中，在 、 、 、 、 、 后，分離T4噬菌體DNA并通過加熱使DNA分子變性、全部解螺旋，再進行密度梯度離心，以DNA單鏈片段分布位置確定片段大小（分子越小,離試管口距離越近），并檢測相應(yīng)位置DNA單鏈片段的放射性，結(jié)果如圖2。請分析回答：
（1） 由圖1可知，DNA分子復(fù)制的方式是半保留復(fù)制，DNA子鏈的延伸方向是 （填“ ”或“ ”）。
[解析]由圖1可知，DNA分子復(fù)制時以DNA分子兩條鏈分別為模板進行半保留復(fù)制。復(fù)制過程中，兩條子鏈延伸的方向都是 。
（2） 若1個雙鏈DNA片段中有1 000個堿基對，其中胸腺嘧啶350個，則該DNA連續(xù)復(fù)制四次，在第四次復(fù)制時需要消耗5 200個胞嘧啶脫氧核苷酸。
[解析]若1個雙鏈DNA片段中有1 000個堿基對，其中胸腺嘧啶350個，則胞嘧啶有 個，若該DNA連續(xù)復(fù)制四次，在第四次復(fù)制時需要消耗的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為 個。
（3） DNA解旋在細胞中需要解旋酶的催化并消耗能量，在體外通過加熱也能實現(xiàn)。研究表明，在DNA分子加熱解鏈時，DNA分子中 的比例越高，需要解鏈溫度越高的原因是DNA分子中 的比例越高，氫鍵數(shù)越多，DNA結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。
[解析]DNA解旋在細胞中需要解旋酶的催化并消耗能量，在體外通過加熱也能實現(xiàn)。研究表明，在DNA分子加熱解鏈時，DNA分子中 的比例越高，氫鍵數(shù)越多，DNA結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，所以DNA分子中 的比例越高，需要解鏈溫度越高。
（4） 圖2中實驗結(jié)果能（填“能”或“不能”）為岡崎假說提供有力證據(jù)。與 結(jié)果相比， 結(jié)果中短鏈片段減少的原因可能是短鏈片段連接形成長片段。
[解析]圖2中，與 結(jié)果相比， 結(jié)果中短鏈片段減少的原因可能是短鏈片段連接形成長片段。
能力提升
一、選擇題
11. [2023江蘇百校聯(lián)考]科學家在人體快速分裂的細胞中發(fā)現(xiàn)了DNA的四螺旋結(jié)構(gòu)，形成該結(jié)構(gòu)的DNA單鏈中富含 ，每4個 之間通過氫鍵等形成一個正方形的“ 平面”，繼而形成立體的“ 四聯(lián)體螺旋結(jié)構(gòu)”（如圖）。下列敘述正確的是( D )
A. 組成該結(jié)構(gòu)的基本單位為鳥嘌呤脫氧核糖核苷酸
B. 用解旋酶可以打開該結(jié)構(gòu)中的磷酸二酯鍵
C. 該結(jié)構(gòu)中 的值與雙鏈DNA中相等
D. 每個“ 四聯(lián)體螺旋結(jié)構(gòu)”中含有一個游離的磷酸基團
[解析]DNA的四螺旋結(jié)構(gòu)是由DNA單鏈螺旋而成的，組成DNA的基本單位為脫氧核糖核苷酸，A錯誤；解旋酶可以打開該結(jié)構(gòu)的氫鍵，B錯誤；DNA雙螺旋中 、 ，所以 的值始終等于1，而該結(jié)構(gòu)只有一條DNA單鏈，所以其中 的值不一定等于1，因此該結(jié)構(gòu)中 的值與DNA雙螺旋中的值不一定相等，C錯誤；DNA分子中“ 四聯(lián)體螺旋結(jié)構(gòu)”是由一條單鏈形成的，該結(jié)構(gòu)中含有1個游離的磷酸基團，D正確。
12. [2023南昌模擬]真核細胞中DNA的復(fù)制方式如圖所示，下列表述錯誤的是( C )
A. 多起點雙向復(fù)制能保證DNA復(fù)制在短時間內(nèi)完成
B. 每個子代DNA都有一條脫氧核苷酸鏈來自親代
C. 復(fù)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(fù)制依賴于堿基互補配對原則
[解析]DNA復(fù)制過程中氫鍵的破壞需要解旋酶，氫鍵的形成不需要酶的催化，C錯誤。
13. [2023南京六校聯(lián)考]圖1為真核細胞DNA復(fù)制的電鏡照片，其中泡狀結(jié)構(gòu)為復(fù)制泡，是DNA上正在復(fù)制的部分。滾環(huán)復(fù)制為某些環(huán)狀DNA分子的一種復(fù)制方式，新合成的鏈可沿環(huán)狀模板鏈滾動而延伸，其過程如圖2所示。下列相關(guān)敘述錯誤的是( B )
A. 每個復(fù)制泡中含有2條母鏈和2條子鏈
B. 真核細胞DNA復(fù)制時，僅需要解旋酶、DNA聚合酶
C. 滾環(huán)復(fù)制起始時需要特異的酶在起始點切開一條鏈的磷酸二酯鍵
D. 滾環(huán)復(fù)制在 端開始
[解析]DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，在解旋酶的作用下,DNA分子的兩條鏈解螺旋，分別以其中的一條鏈為模板合成子鏈，因此每個復(fù)制泡中含有2條母鏈和2條子鏈，A正確；真核細胞DNA復(fù)制時,除用到解旋酶、DNA聚合酶之外,還要用到DNA連接酶等，B錯誤；DNA聚合酶只能從引物的 端開始連接脫氧核苷酸，因此滾環(huán)復(fù)制在 端開始，D正確。
14. [2022石家莊質(zhì)檢,多選]雙脫氧終止法對DNA進行測序的原理如圖，在4支試管中分別加入4種脫氧核苷三磷酸 和1種雙脫氧核苷三磷酸 ； 可以與 競爭核苷酸鏈延長位點，并終止DNA片段的延伸。在4支試管中DNA鏈將會分別在 、 、 及 位置終止，并形成不同長度的DNA片段。這些片段會隨電泳分開并顯示出來。下列說法錯誤的是( BC )
A. 由電泳結(jié)果可知單鏈未知序列中應(yīng)含4個胞嘧啶
B. 待測單鏈未知序列的四種堿基中 、 的數(shù)量相同
C. 待測單鏈未知序列的 端是鳥嘌呤脫氧核苷酸
D. 、 水解兩個特殊磷酸鍵可能為測序供能
[解析] 可以與 競爭核苷酸鏈延長位點，并終止DNA片段的延伸，即 可與待測片段的不同位點結(jié)合使延伸停止，從而形成不同長度的DNA片段，根據(jù)堿基互補配對原則，由圖可知，加入 的試管中有四個片段，說明單鏈未知序列中應(yīng)含4個胞嘧啶，A正確；待測單鏈未知序列的四種堿基中 有2個、 有4個，二者數(shù)量不相同，B錯誤；據(jù)圖可知，待測DNA的序列為 ，即待測單鏈未知序列的 端是胸腺嘧啶脫氧核苷酸，C錯誤。
二、非選擇題
15. [2022成都七中檢測，10分]科學家曾對DNA的復(fù)制提出兩種假說：全保留復(fù)制和半保留復(fù)制。以下是運用密度梯度離心等方法探究DNA復(fù)制機制的兩個實驗，請分析并回答下列問題。
實驗一：從含 的大腸桿菌和含 的大腸桿菌中分別提取親代DNA，混合后放在 條件下進行熱變性處理，即解開雙螺旋，變成單鏈，然后進行密度梯度離心，再測定離心管中混合的DNA單鏈含量，結(jié)果如圖a所示。
實驗二：將含 的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到 培養(yǎng)液中，繁殖一代后提取子代大腸桿菌的 ，將 熱變性處理后進行密度梯度離心，離心管中出現(xiàn)的兩個條帶對應(yīng)圖b中的兩個峰。
（1） 熱變性處理破壞了DNA分子中的氫鍵（填鍵的名稱）。
[解析]熱變性處理破壞了DNA分子中的氫鍵，使DNA分子的雙螺旋打開。
（2） 根據(jù)圖a、圖b中條帶的數(shù)目和位置，能否判斷DNA的復(fù)制方式是“全保留復(fù)制”還是“半保留復(fù)制”？不能，原因是無論DNA是全保留復(fù)制還是半保留復(fù)制，經(jīng)熱變性后都能得到相同的實驗結(jié)果。
[解析]根據(jù)圖a、圖b中條帶的數(shù)目和位置，不能判斷DNA的復(fù)制方式是“全保留復(fù)制”還是“半保留復(fù)制”，因為無論DNA是全保留復(fù)制還是半保留復(fù)制，經(jīng)熱變性后都能得到相同的實驗結(jié)果。
（3） 研究人員發(fā)現(xiàn)，若實驗二中提取的 不做熱變性處理，將其直接進行密度梯度離心，則離心管中只出現(xiàn)一個條帶，據(jù)此分析DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制。
[解析]若雙鏈的 不做熱變性處理，將其直接進行密度梯度離心，結(jié)果只有一個條帶，排除“全保留復(fù)制”。
（4） 研究人員繼續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，將含 的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到 培養(yǎng)液中，培養(yǎng) 后提取大腸桿菌的DNA，經(jīng)實驗二的相關(guān)處理后，離心管中出現(xiàn)的 條帶與 條帶峰值的相對比例為 ，則大腸桿菌的分裂周期為 。
[解析]DNA復(fù)制為半保留復(fù)制，形成的子代DNA含有一條親代鏈和一條新形成的子代鏈，若將含 的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到 培養(yǎng)液中，培養(yǎng) 后提取大腸桿菌的DNA，經(jīng)實驗二的相關(guān)處理后，離心管中出現(xiàn)的 條帶與 條帶峰值的相對比例為 ，則此時大腸桿菌含有16條鏈，共復(fù)制了3次，大腸桿菌的分裂周期為 。
（5） 如果大腸桿菌的DNA分子中含有1 000個堿基對（ 都為 ）。若將DNA分子放在只含 的脫氧核苷酸的溶液中讓其復(fù)制2次，與在只含 的脫氧核苷酸溶液中復(fù)制2次相比，子代每個DNA的相對分子質(zhì)量平均減少1 500。
[解析]1個DNA分子復(fù)制2次形成了4個DNA分子，將含有1 000個堿基對（只含 ）的DNA分子放在只含 的脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中，其中有6條單鏈含有 ，與在只含 的脫氧核苷酸溶液中復(fù)制2次相比，減少的相對分子質(zhì)量的總和是 ，因此每個DNA分子相對分子質(zhì)量平均減少 。
微專題8 構(gòu)建圖像模型突破DNA復(fù)制與細胞分裂過程中的染色體標記問題
專題幫 聚焦重難 專項突破
題型攻略
解答DNA復(fù)制與細胞分裂中染色體的標記問題的關(guān)鍵是構(gòu)建細胞分裂過程模型圖，并清楚染色體與DNA的關(guān)系。具體如下：
1.有絲分裂中子染色體標記情況分析
（1）過程圖解（選取1對同源染色體）。
進行一次有絲分裂（母鏈被同位素標記，培養(yǎng)液中不含標記同位素）：
轉(zhuǎn)至不含標記同位素的培養(yǎng)液中再培養(yǎng)一個細胞周期：
（2）規(guī)律總結(jié)：若只進行一次有絲分裂，產(chǎn)生的子染色體都帶有標記同位素；若進行兩次有絲分裂，產(chǎn)生的子染色體只有一半帶有標記同位素。
2.減數(shù)分裂中子染色體標記情況分析
（1）過程圖解：減數(shù)分裂一般選取一對同源染色體為研究對象，如圖所示。
（2）規(guī)律總結(jié)：進行減數(shù)分裂的細胞DNA只復(fù)制一次，因此產(chǎn)生的子染色體都帶有標記同位素。
題型訓練
1. [2023巴蜀中學適應(yīng)性考試]羥胺可使胞嘧啶轉(zhuǎn)化為羥化胞嘧啶而與腺嘌呤配對。一個精原細胞在進行某種方式的細胞分裂時，核DNA復(fù)制過程中，一個DNA分子的兩個胞嘧啶堿基發(fā)生羥化，下列不可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是( D )
A. 該DNA分子復(fù)制完成后，子代DNA分子中的氫鍵數(shù)目減少
B. 若進行有絲分裂，只有一個子細胞中含有羥化胞嘧啶
C. 若進行減數(shù)分裂，初級精母細胞中有2條姐妹染色單體含有羥化胞嘧啶
D. 若進行減數(shù)分裂，精子中發(fā)生了 堿基對被替換為 堿基對的改變
[解析]羥胺可使胞嘧啶轉(zhuǎn)化為羥化胞嘧啶而與腺嘌呤配對，復(fù)制后，含3個氫鍵的 堿基對減少，子代DNA分子中的氫鍵數(shù)目減少，A正確。一個DNA分子的兩個胞嘧啶堿基發(fā)生羥化，若這兩個發(fā)生羥化的胞嘧啶位于DNA分子的一條鏈上，則進行有絲分裂后，只有一個子細胞中含有羥化胞嘧啶；若這兩個發(fā)生羥化的胞嘧啶位于DNA分子的兩條鏈上，則進行有絲分裂后，有兩個子細胞中含有羥化胞嘧啶，B正確。一個精原細胞在進行核DNA復(fù)制時，一個DNA分子的兩個胞嘧啶堿基發(fā)生羥化，形成的初級精母細胞中可能有一條或兩條姐妹染色單體含有羥化胞嘧啶，C正確。進行減數(shù)分裂的細胞DNA復(fù)制一次， 堿基對還沒有被替換為 ，D錯誤。
2. [2023鄭州四中調(diào)研]取小鼠睪丸中的一個精原細胞，在含 標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)基中完成一次有絲分裂，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。下列有關(guān)敘述正確的是( D )
A. 初級精母細胞中每條染色體的兩條染色單體都被標記
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. 所有精細胞的全部染色體中，被標記的染色體數(shù)與未被標記的染色體數(shù)相等
[解析]精原細胞經(jīng)過減數(shù)分裂前的間期形成初級精母細胞，在間期時DNA復(fù)制1次，每條染色體中只有1條染色單體被標記，A錯誤；次級精母細胞在減數(shù)分裂Ⅱ后期著絲粒分裂，姐妹染色單體分開后形成的子染色體只有一半被標記，B錯誤；所有精細胞的全部染色體中，被標記的染色體數(shù)與未被標記的染色體數(shù)相等，但不一定是半數(shù)精細胞中有被標記的染色體，也可能是全部的精細胞中有被標記的染色體，C錯誤、D正確。
作業(yè)幫 練透好題 精準分層
1. 將全部DNA分子雙鏈經(jīng) 標記的雄性動物細胞（染色體數(shù) ）置于不含 的培養(yǎng)液中培養(yǎng),經(jīng)過一次減數(shù)分裂后產(chǎn)生4個子細胞。下列有關(guān)推斷正確的是( D )
A. 減數(shù)分裂Ⅰ后期,1個細胞中被 標記的染色體為40條
B. 減數(shù)分裂Ⅱ后期,1個細胞中被 標記的染色體為40條
C. 4個子細胞中含 染色體的子細胞比例為
D. 4個子細胞中含 染色體的子細胞比例一定為1
[解析]減數(shù)分裂Ⅰ后期只有20條染色體,1個細胞中被 標記的染色體為20條,A錯誤;減數(shù)分裂Ⅱ后期,同源染色體已分離,著絲粒分裂,所以1個細胞中被 標記的染色體為20條,B錯誤;減數(shù)分裂過程中,DNA只復(fù)制一次,細胞經(jīng)過減數(shù)分裂后產(chǎn)生4個子細胞,含 染色體的子細胞比例一定為1,C錯誤、D正確。
2. 取一個含有一對同源染色體的受精卵（不含 標記），讓其在含被 標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)基中完成一次細胞分裂，然后在不含 標記的培養(yǎng)基中繼續(xù)完成一次細胞分裂。下列敘述錯誤的是( B )
A. 第一次細胞分裂中，細胞內(nèi)放射性迅速升高的時期在分裂間期
B. 第一次細胞分裂結(jié)束后，每個子細胞中都有一半的染色體被標記
C. 第二次細胞分裂的中期，每條染色體中僅有一條單體被標記
D. 第二次細胞分裂結(jié)束后，每個子細胞中含 的染色體數(shù)目可能不同
[解析]分裂間期細胞中進行DNA的復(fù)制，因此第一次細胞分裂中，細胞內(nèi)放射性迅速升高的時期在分裂間期，A正確；第一次分裂完成后，每個子細胞中所有染色體都被標記，B錯誤；第二次細胞分裂中期，每條染色體含有2個DNA分子（1個DNA分子的一條鏈被 標記，另一條鏈沒有被 標記，另一個DNA分子的兩條鏈都沒有被標記），在后期，著絲粒分裂，姐妹染色單體分開成為染色體，并隨機移向細胞兩極，因此完成兩次分裂后，每個子細胞中含 的染色體數(shù)目可能不同，C、D正確。
3. [2023日照聯(lián)考]某果蠅精原細胞中8條染色體上的DNA已全部被 標記，其中一對同源染色體上有基因 和 ，現(xiàn)給此精原細胞提供含 的原料讓其進行兩次分裂，產(chǎn)生四個子細胞，分裂過程中無基因突變和染色體變異的發(fā)生。下列敘述正確的是( A )
A. 若四個子細胞中均含4條染色體，則一定有一半子細胞含有 基因
B. 若四個子細胞中均含8條染色體，則每個子細胞中均含2個 基因
C. 若四個子細胞中的核DNA均含 ，則每個子細胞中均含8條染色體
D. 若四個子細胞中有一半核 DNA含 ，則每個子細胞中均含4條染色體
[解析]若四個子細胞中均含有4條染色體，則細胞進行的是減數(shù)分裂，有一半子細胞含有 基因，A正確；若四個子細胞中均含8條染色體，則細胞進行的是有絲分裂，每個子細胞中都只含有1個 基因，B錯誤；若四個子細胞中的核DNA均含有 ,則該細胞只進行了一次復(fù)制，其進行的是減數(shù)分裂，故四個子細胞中均含4條染色體，C錯誤；若四個子細胞中有一半核DNA含有 ，則細胞進行的是有絲分裂，每個子細胞均含8條染色體，D錯誤。
4. 在含有 的培養(yǎng)液中進行DNA復(fù)制時， 會取代胸苷摻入到新合成的鏈中，形成 標記鏈。當用某種熒光染料對復(fù)制后的染色體進行染色，發(fā)現(xiàn)含半標記DNA（一條鏈被標記）的染色單體發(fā)出明亮熒光，含全標記DNA（兩條鏈均被標記）的染色單體熒光被抑制（無明亮熒光）。若將一個細胞置于含 的培養(yǎng)液中，培養(yǎng)到第三個細胞周期的中期進行染色并觀察。下列推測錯誤的是( D )
A. 的染色體熒光被抑制 B. 的染色單體發(fā)出明亮熒光
C. 全部DNA分子被 標記 D. 的DNA單鏈被 標記
[解析]根據(jù)題意分析，復(fù)制到第三個細胞周期的中期時，共有4個細胞，DNA為半保留復(fù)制，故不含 標記的兩條脫氧核苷酸鏈分別位于兩個DNA分子中，新復(fù)制得到的脫氧核苷酸鏈必然含 標記，故所有DNA分子都被 標記，C正確；含半標記DNA的染色單體分別在兩個細胞中，故有兩個細胞的兩條染色單體熒光全被抑制，有兩個細胞中的一條染色單體發(fā)出明亮熒光，一條染色單體熒光被抑制，A、B正確；以第一代細胞中的某一條染色體為參照，在第三個細胞周期中期時一共有16條DNA單鏈，含 標記的有14條，故有 的DNA單鏈被 標記，D錯誤。
5. [2022滄州模擬]將某一經(jīng) 充分標記DNA的雄性動物細胞（染色體數(shù)為 ）置于不含 的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，該細胞分裂兩次后形成4個大小相同的子細胞。下列有關(guān)敘述正確的是( B )
A. 若子細胞中染色體數(shù)為 ，則第二次分裂中期被標記的染色體數(shù)為
B. 若子細胞中每條染色體都含 ，則細胞分裂過程中可能會發(fā)生聯(lián)會現(xiàn)象
C. 若子細胞中染色體數(shù)為 ，則第一次分裂的后期被標記的DNA數(shù)目為
D. 若子細胞中有的染色體不含 ，則細胞第一次分裂過程中會發(fā)生基因重組
[解析]若子細胞中染色體數(shù)目為 ，說明該細胞進行的是兩次連續(xù)的有絲分裂，該過程中DNA復(fù)制了兩次，根據(jù)DNA半保留復(fù)制的特點，第一次分裂形成的子細胞中含有 的染色體數(shù)目為 ，則第二次有絲分裂中期被標記的染色體數(shù)也為 ，A錯誤；若子細胞中染色體都含 ，說明該細胞進行的是減數(shù)分裂，減數(shù)分裂過程中可能會發(fā)生聯(lián)會現(xiàn)象，B正確；若子細胞中染色體數(shù)為 ，則該細胞進行的是減數(shù)分裂，該過程中DNA只復(fù)制一次，根據(jù)DNA半保留復(fù)制的特點，所有DNA分子都被標記，因此減數(shù)第一次分裂后期被標記的DNA數(shù)目為 ，C錯誤；有絲分裂后期，著絲粒分裂，2條姐妹染色單體分開，形成的2條子染色體分別隨機移向細胞兩極，所以第二次有絲分裂結(jié)束后得到的子細胞，含有 的染色體數(shù)在 ，即若子細胞中有的染色體不含 ，則細胞進行的是有絲分裂，不發(fā)生基因重組，D錯誤。
6. [2022濟南檢測]將兩個兩條鏈均被 標記的 基因?qū)肽硠游?精原細胞的染色體中，然后置于不含 的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，經(jīng)過兩次細胞分裂后產(chǎn)生4個子細胞，測定子細胞的染色體標記情況。不考慮互換和染色體變異，下列敘述錯誤的是( D )
A. 4個子細胞中被 標記的染色體總條數(shù)最多為4條，最少為2條
B. 每個子細胞中被 標記的染色體所占比例可能有4種情況
C. 若4個子細胞中只有3個含有 ，則一定進行了有絲分裂
D. 若4個子細胞中只有2個含有 ，則一定進行了減數(shù)分裂
[解析]兩個 基因可能插入同一條染色體上，也可能插入不同染色體上，該精原細胞可能進行兩次有絲分裂，也可能進行一次減數(shù)分裂，DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制。若兩個 基因插入兩條染色體上，則共有4條DNA單鏈被標記，該精原細胞進行兩次有絲分裂或進行一次減數(shù)分裂，含 的染色體共有4條，則4個子細胞中被 標記的染色體總條數(shù)為4條；若兩個 基因插入同一條染色體上，則4個子細胞中被 標記的染色體總條數(shù)為2條，A、B正確。若兩個 基因插入兩條非同源染色體上，該精原細胞進行兩次有絲分裂，第一次有絲分裂產(chǎn)生的兩個子細胞均含有 ，經(jīng)第二次有絲分裂，由于姐妹染色單體分開后隨機進入兩個子細胞，可能出現(xiàn)4個子細胞中均含 或3個子細胞中含 、另外1個子細胞不含或2個子細胞中含 、另外2個子細胞不含，C正確、D錯誤。

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