【生物】2018届一轮复习人教版DNA的结构、复制及基因的本质学案

【生物】2018届一轮复习人教版DNA的结构、复制及基因的本质学案

第2讲　DNA的结构、复制及基因的本质 考纲要求 全国课标卷五年考频统计 ‎2018高考预期 ‎1.DNA分子的主要特点Ⅱ ‎2.DNA分子的复制Ⅱ ‎3.基因的概念Ⅱ ‎2016全国甲，T2‎ ‎2016全国乙，T29‎ ‎2013课标Ⅱ，T1‎ ‎2014课标Ⅱ，T5‎ 仍为常考点 考点1　DNA分子的结构及计算 ‎1．DNA双螺旋模型构建者：沃森和克里克。‎ ‎2．DNA双螺旋结构的形成 ‎3．DNA的双螺旋结构内容 ‎(1)DNA由________条脱氧核苷酸链组成，这些链按________方式盘旋成双螺旋结构。‎ ‎(2)外侧：________和________交替连接构成主链基本骨架。‎ ‎(3)内侧：两链上碱基通过氢键连接成________。碱基互补配对遵循以下原则：A＝T(两个氢键)、G≡C(三个氢键)。‎ ‎4．DNA分子结构特点 ‎(1)________性，具n个碱基对的DNA具有4n种碱基对排列顺序。‎ ‎(2)________性，如每个DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。‎ ‎(3)________性，如两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基对构成方式不变等。‎ 答案：2.腺嘌呤　胸腺嘧啶　胞嘧啶　鸟嘌呤　A、T　G、T　3.(1)两　反向平行　(2)脱氧核糖　磷酸　(3)碱基对 ‎4．(1)多样　(2)特异　(3)稳定 判断正误]‎ ‎1．双链DNA分子中一条链上磷酸和核糖是通过氢键连接的。(×)‎ 提示：DNA分子中所含五碳糖是脱氧核糖，一条脱氧核苷酸链中磷酸和脱氧核糖之间通过磷酸二酯键连接起来。‎ ‎2．DNA有氢键，RNA没有氢键。(×)‎ 提示：DNA为双链，两条链间以氢键连接，RNA为单链，但也有双链区域，如tRNA三叶草构象，双链区域也含氢键。‎ ‎3．DNA和RNA分子的碱基组成相同。(×)‎ 提示：DNA碱基种类有A、T、C、G，RNA碱基种类有A、U、C、G。‎ ‎4．沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的一个重要意义在于“发现DNA如何储存遗传信息”。(√)‎ ‎5．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。(×)‎ 提示：由于碱基互补配对，则DNA双螺旋结构中嘧啶数等于嘌呤数。‎ 题型一　DNA分子的结构 例　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(　　)‎ A．能搭建出20个脱氧核苷酸 B．所搭建的DNA分子片段最长为7碱基对 C．能搭建出410种不同的DNA分子模型 D．能搭建出一个4碱基对的DNA分子片段 解析]　每个脱氧核苷酸中，脱氧核糖数＝磷酸数＝碱基数，因脱氧核糖和磷酸之间连接物是14个，故最多只能搭建出14个脱氧核苷酸，A项错误；DNA分子的碱基中A＝T、C＝G，故提供的4种碱基最多只能构成4个C－G对和3个A－T对，但由于脱氧核苷酸之间结合形成磷酸二酯键时还需要脱氧核糖和磷酸之间的连接物，故7个碱基对需要的脱氧核糖和磷酸之间的连接物是14＋12＝26(个)，B项错误；设可搭建的DNA片段有n碱基对，按提供的脱氧核糖和磷酸之间连接物是14个计算，则有14＝n×2＋(n－1)×2，得n＝4，又因只有3个A－T对，故能搭建出不同的DNA分子片段，种类小于44种，C项错误、D项正确。‎ 答案]　D ‎1．“三看法”判断DNA分子结构的正误 ‎2．界定DNA的两级水解产物 DNA的初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。‎ ‎3．DNA分子中存在的两种重要化学键 ‎(1)氢键：碱基对之间的化学键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂。‎ ‎(2)磷酸二酯键：磷酸和脱氧核糖之间的化学键，用限制性核酸内切酶处理可切割，用DNA连接酶处理可连接。‎ ‎4．关注三类数量关系 ‎(1)由磷酸、脱氧核糖、含氮碱基组成，三者之间的数量关系为1∶1∶1。‎ ‎(2)每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。‎ ‎(3)碱基对数与氢键数的关系 若碱基对数为n，则氢键数为2n～3n，若已知A有m个，则氢键数为3n－m。‎ 题组精练]‎ ‎1．下列能正确表示DNA片段的示意图是(　　)‎ 解析：选D。DNA通常为双链结构，由含有A、T、C、G四种碱基的脱氧核苷酸组成。A与T配对，之间有两个氢键；G与C配对，之间有三个氢键。DNA分子的两条链反向平行。‎ ‎2．(2017·山东临沂期中)同源染色体上的DNA分子之间最可能相同的是(　　)‎ A．碱基对的排列顺序 B．磷酸二酯键的数目 C.的比值 D．脱氧核苷酸的种类 解析：选D。一般情况下，同源染色体上的DNA分子分别来自父方和母方，因此，同源染色体上的DNA分子之间的碱基对的排列顺序、氢键的数目、(A＋T)/(G＋C)的值一般都不相同，但同源染色体上的DNA分子中脱氧核苷酸的种类只有4种。‎ 题型二　DNA分子结构的相关计算 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(　　)‎ 解析]　本题考查DNA分子结构中的碱基互补配对关系及相关计算。整个DNA分子中，＝1，A项错误；一条单链中，的值等于其互补链中的值，即与其互补链中的的值互为倒数，B项错误；一条单链中的＝互补链中的＝整个DNA分子中的，C项正确，D项错误。‎ 答案]　C 关于碱基互补配对的四大规律总结 规律一：DNA双链中的A＝T，G＝C，两条互补链的碱基总数相等，任意两个不互补的碱基之和恒等，占碱基总数的50%，即：A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G。‎ 规律二：非互补碱基之和的比例在整个DNA分子中为1，在两条互补链中互为倒数。如在一条链中＝a，则在互补链中＝，而在整个DNA分子中＝1。‎ 规律三：互补碱基之和的比例在整个DNA分子中以及任何一条链中都相等。如在一条链中＝m，则在互补链及整个DNA分子中＝m。‎ 规律四：在双链DNA及其转录的RNA之间有下列关系，设双链DNA中a链的碱基为A1、T1、C1、G1，b链的碱基为A2、T2、C2、G2，则A1＋T1＝A2＋‎ T2＝RNA分子中(A＋U)＝(1/2)×DNA双链中的(A＋T)；G1＋C1＝G2＋C2＝RNA分子中(G＋C)＝(1/2)×DNA双链中的(G＋C)。‎ 注　由2n个脱氧核苷酸形成双链DNA分子过程中，可产生H2O分子数为(n－1)＋(n－1)＝2n－2。‎ 题组精练]‎ ‎1．已知某DNA分子中的一条单链中(A＋C)/(T＋G)＝m，则(　　)‎ A．它的互补链中的这个比值也是m B．以它为模板转录出的信使RNA上(A＋C)/(U＋G)＝1/m C．该DNA分子中的(A＋C)/(T＋G)＝m D．当m＝1时，这条单链中的A＝C＝T＝G 解析：选B。根据碱基互补配对原则可知，在双链DNA分子中，A＝T，C＝G，因此这条单链的互补链中(A＋C)/(T＋G)＝1/m，整个双链DNA分子中(A＋C)/(T＋G)＝1，以它为模板转录出的信使RNA上(A＋C)/(U＋G)＝1/m，故A项、C项错误，B项正确。当m＝1时，只能说明A＋C＝T＋G，并不能说明这条单链上的4种碱基的数量相等。‎ ‎2．某双链DNA分子含有200个碱基对，其中一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4。下列关于该DNA分子的叙述，错误的是(　　)‎ A．共有140个鸟嘌呤脱氧核苷酸 B．4种碱基的比例为A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7‎ C．若该DNA分子中的这些碱基随机排列，可能的排列方式共有4200种 D．若连续复制两次，则需180个游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸 解析：选C。双链DNA分子含有200个碱基对，说明每条链含有200个碱基。其中一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则该链中A、T、G、C分别为20、40、60、80个。依碱基互补配对原则。在该DNA分子中，C＝G＝140，A＝T＝60。故该DNA分子共有140个鸟嘌呤脱氧核苷酸，A正确；该DNA分子中4种碱基的比例为A∶T∶G∶C＝60∶60∶140∶140＝3∶3∶7∶7，B正确；该DNA分子碱基可能的排列方式小于4200种，C错误；若连续复制两次，则需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为(22－1)×60＝180，D正确。‎ 考点2　DNA分子的复制及基因的概念 ‎1．概念、时间和场所 ‎2．过程 ‎3．特点 ‎(1)过程：__________________。‎ ‎(2)方式：__________________。‎ ‎4．准确复制的原因和意义 ‎(1)原因：DNA具有独特的________结构，为复制提供精确的模板；______________________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________。‎ ‎5．观察下面的基因关系图，完善相关内容：‎ 答案：1.DNA分子　有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期　细胞核　线粒体和叶绿体 ‎3．(1)边解旋边复制　(2)半保留复制 ‎4．(1)双螺旋　碱基互补配对　(2)连续性 ‎5．①染色体　②一个或两个　③有遗传效应　④线性　⑤遗传信息 判断正误]‎ ‎1．植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制。(√)‎ ‎2．DNA复制需要消耗能量。(√)‎ ‎3．有丝分裂间期DNA复制的过程需要解旋酶参与。(√)‎ ‎4．正常动物体细胞有丝分裂间期发生DNA复制。(√)‎ ‎5．DNA复制就是基因表达的过程。(×)‎ 提示：基因的表达包括转录、翻译，DNA复制不属于基因的表达。‎ 热图思考]‎ 下图为染色体上DNA分子的复制过程 ‎(1)请解读图右侧空白处内容。‎ ‎(2)蛙的红细胞和哺乳动物成熟红细胞，是否都能进行DNA分子的复制？‎ ‎________________‎ ‎________________‎ ‎(3)上图所示DNA复制过程中形成的两个子DNA位置如何？其上面对应片段中基因是否相同？两个子DNA将于何时分开？‎ 答案：(1)细胞核　解旋酶　脱氧核苷酸　碱基互补配对　模板链　双螺旋结构　着丝点 ‎(2)蛙的红细胞进行无丝分裂，可进行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DNA分子即位于两姐妹染色单体中，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，两子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，随两单体分离而分开，分别进入两个子细胞中。‎ 题型一　DNA分子的复制 DNA复制方式的探究 实验材料：大肠杆菌 ‎　　　　↓‎ 实验方法：同位素标记法和密度梯度离心法 ‎(亲代DNA分子与子代DNA分子的区分方法)‎ ‎　　　　↓‎ 实验假设：DNA分子以半保留的方式复制 ‎　　　　↓‎ ‎　　　　↓‎ 实验结果：与预期结果一致 ‎　　　　↓‎ 实验结论：DNA分子以半保留的方式复制 拓展 ‎1．一个DNA分子可以由多个复制起点同时(或先后)复制。下图中，从3个复制起点进行双向复制，明显提高了DNA分子复制的速率；图中的复制环大小不一，因此它们的复制时间有先后，右侧最早，左侧最晚。‎ ‎2．体外也可以进行DNA复制，PCR技术进行DNA体外扩增，所需基本条件相似，但需注意温度、pH的控制。‎ ‎3．基因突变通常发生在细胞分裂的间期。‎ 例　如图为真核细胞DNA复制过程模式图。据图分析，下列相关叙述中，错误的是(　　)‎ A．由图示得知，DNA复制的方式是半保留复制 B．从图中可以看出合成两条子链时，DNA聚合酶移动的方向是相反的 C．子链合成的方向是一定的 D．解旋需解旋酶及DNA聚合酶的催化，且需要消耗ATP 解析]　由图示可以看出：新合成的每个子代DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此，DNA复制的方式为半保留复制；由图中的箭头可知：两条链上DNA聚合酶移动的方向是相反的；子链合成的方向是一定的，即只能从5′端向3′端延伸；图示解旋的过程中只有解旋酶的作用，而没有DNA聚合酶的参与。‎ 答案]　D DNA分子连续复制两次图像及解读 题组精练]‎ ‎1．(2017·山东德州重点中学月考)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：选C。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．某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是(　　)‎ 解析：选D。DNA分子的复制方式为半保留复制，所以亲本DNA分子的两条链进入不同的子代DNA分子中，A、B项错误；因为第二次复制时得到的4个DNA分子中，都有一条DNA子链是在第二次复制时形成的，而C项中只有两个DNA分子中含第二次复制出的子链(黑色表示)，因此C项错误、D项正确。‎ 题型二　DNA分子的复制相关计算 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＝2n＋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＝2n个DNA分子中该脱氧核苷酸数－2n－1个DNA分子中该脱氧核苷酸数＝2n·m－m·2n－1＝m·(2n－2n－1)＝m·2n－1。‎ 例　洋葱根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中完成一个细胞周期，然后转入不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养第二代，如下图所示，则经过两代培养后获得的子细胞内DNA分子的标记情况不可能为(只考虑其中一对染色体上的DNA分子)(　　)‎ 解析]　由于DNA分子的半保留复制，则第一次分裂后的DNA的一条链有放射性标记，另一条链没有放射性标记，洋葱根尖细胞第二次分裂时培养液中不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸，复制后有一半的DNA分子两条链均不含放 射性，另外一半只有一条链有放射性，在后期着丝点分裂后，染色体随机移向细胞两极，使得子细胞内DNA的标记情况会出现选项A、C、D所示的结果。‎ 答案]　B ‎1．将含有15N标记的1个DNA分子放在含有14N的培养基中培养，复制n次 ‎(1)含14N的DNA分子有2n个，只含14N的DNA分子有(2n－2)个，做题时看准是“含”还是“只含”。‎ ‎(2)子代DNA分子中，总链数为2n×2＝2n＋1条，模板链始终是2条，做题时应看准是“DNA分子数”，还是“链数”。‎ ‎2．利用图示法理解细胞分裂与DNA复制的相互关系 此类问题可通过构建模型图解答，如下图：‎ 这样来看，最后形成的4个子细胞有3种情况：第一种情况是4个细胞都是；第二种情况是2个细胞是，1个细胞是，1个细胞是；第三种情况是2个细胞是，另外2个细胞是。‎ 题组精练]‎ ‎1．若N个双链DNA分子在第i轮复制结束后，某一复制产物分子一条链上的某个C突变为T，这样在随后的各轮复制结束时，突变位点为A＝T碱基对的双链DNA分子数与总DNA分子数的比例始终为(　　)‎ A.　　　　　　　B. C. D. 解析：选C。N个DNA分子第i轮复制结束后，得到的DNA分子数为N×2i，在此基础上复制一次得到的DNA分子的总数为N×2i＋1，其中以变异的DNA分子为模板复制一次，得到一个变异DNA分子和一个正常的DNA分子，由此可推知突变位点为A＝T碱基对的双链DNA分子数与总DNA分子数的比例＝1/(N×2i＋1)，若再复制两次，得到的变异的DNA分子为2，总DNA分子数为N×2i＋2，则比例为2/(N×2i＋2)＝1/(N×2i＋1)，因此可推知答案选C。‎ ‎2．果蝇一个精原细胞中的一个核DNA分子用15N标记，在正常情况下，其减数分裂形成的精子中，含有15N的精子数占(　　)‎ A．1/16　　　　　　　　　B．1/8‎ C．1/4 D．1/2‎ 解析：选D。减数分裂过程中，同源染色体要发生联会和分离现象，因此要体现减数分裂过程中染色体中DNA的变化，至少要画出一对同源染色体。果蝇一个精原细胞中的一个核DNA分子用15N标记，即果蝇4对同源染色体中有3对未标记(画图时可略去)，另一对同源染色体中有一条染色体上的DNA分子用15N标记，则该精原细胞进行正常减数分裂形成精细胞时，染色体和DNA的标记情况可用下图进行解析。‎ 结合上图分析，观察产生的4个精细胞，答案选D。‎ 题型三　基因的本质 如果DNA分子上某一片段是一个有遗传效应的片段，则该片段(　　)‎ ‎①携带遗传信息　②上面有密码子　③能转录产生mRNA　④能进入核糖体　⑤能携带氨基酸　⑥能控制蛋白质的合成　⑦在体细胞中可能成对存在 A．①③⑥⑦ B．②④⑤⑥‎ C．①②③⑤ D．②④⑤⑦‎ 解析：选A。基因是DNA分子上有遗传效应的片段，能携带遗传信息，①正确；密码子是位于mRNA上决定氨基酸的三个连续的核苷酸，②错误；基因可转录产生mRNA，③正确；能进入核糖体的是mRNA，④错误；能携带氨基酸的是转运RNA，⑤错误；基因能控制蛋白质的合成，⑥正确；基因在二倍体体细胞的细胞核中成对存在，⑦正确。‎ ‎1．针对遗传物质为DNA的生物而言，基因是指“有遗传效应的DNA片段”，但就RNA病毒而言，其基因为“有遗传效应的RNA片段”。‎ ‎2．并非所有DNA片段都是基因，基因不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将不同的基因分割开的。‎ 课堂归纳]‎ 填充：①稳定性　②特异性　③基因　④边解旋边复制、半保留复制　⑤解旋→合成子链→形成子代DNA　⑥两条反向平行长链　⑦磷酸、脱氧核糖交替连接　⑧碱基互补配对形成碱基对 易错清零]‎ 易错点1　误认为DNA分子都是双链的或认为DNA分子中“嘌呤一定等于嘧啶”或认为嘌呤＝嘧啶时一定为双链DNA分子。‎ 提示]　DNA分子一般为“双螺旋结构”，但也有些DNA分子呈“单链”结构，在此类DNA分子中嘌呤与嘧啶可能相等也可能不相等。由此可见，双链DNA分子中嘌呤“A＋G”固然等于“T＋C”或(A＋C)/(T＋G)＝1，但存在该等量或比例关系时，未必一定是双链DNA分子。‎ 易错点2　误认为DNA复制“只发生于”细胞核中 提示]　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。‎ 需特别注意的是DNA病毒虽有DNA分子，但其不能独立完成DNA分子的复制——病毒的DNA复制必须借助寄主细胞完成，在其DNA复制时，病毒只提供“模板链”，其他一切条件(包括场所、原料、酶、能量)均由寄主细胞提供。‎ 易错点3　混淆DNA复制、“剪切”与“水解”中的四种酶 提示]　(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)解旋酶：在DNA复制时，依靠解旋酶将DNA两条链解开；‎ ‎(3)限制性核酸内切酶：识别特定的碱基序列，并在特定位点切割，切割成两段DNA分子；(4)DNA水解酶：将DNA水解成单个脱氧核苷酸分子。‎ 随堂演练]‎ ‎1．(2016·高考全国甲卷)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(　　)‎ 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：选C。在DNA分子的复制过程中，DNA分子需要先经过解旋，即DNA双链解开，加入该物质后DNA分子双链不能解开，故细胞中DNA的复制会发生障碍，A项正确。DNA分子转录产生RNA的过程中，DNA分子也需要在RNA聚合酶作用下先将双链解开，再以DNA的一条链为模板进行转录，加入该物质后DNA分子双链不能解开，故细胞中的RNA转录会发生障碍，B项正确。因DNA复制发生在细胞分裂间期，故该物质阻断的是分裂间期DNA分子的复制过程，从而将细胞周期阻断在分裂间期，C项错误。癌细胞的增殖方式是有丝分裂，其分裂过程中可发生DNA复制和转录，加入该物质会阻碍这两个过程，从而抑制癌细胞的增殖，D项正确。‎ ‎2．(2016·高考上海卷)在DNA分子模型的搭建实验中，若仅用订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含10对碱基(A有6个)的DNA双链片段，那么使用的订书钉个数为(　　)‎ A．58　　　　　　　　　 B．78‎ C．82 D．88‎ 解析：选C。每个脱氧核苷酸的三部分间需2个订书钉，每条链上的10个脱氧核苷酸间需9个订书钉，两条链间的6对A—T和4对G—C间各需12个订书钉，故构建该DNA片段共需订书钉数量为29＋29＋12＋12＝82。‎ ‎3．(2013·高考新课标全国卷Ⅱ)关于DNA和RNA的叙述，正确的是(　　)‎ A．DNA有氢键，RNA没有氢键 B．一种病毒同时含有DNA和RNA C．原核细胞中既有DNA，也有RNA D．叶绿体、线粒体和核糖体都含有DNA 解析：选C。本题主要考查DNA和RNA的相关知识，DNA一般为双链结构，其碱基对间为氢键，RNA虽然一般为单链，但tRNA形成的“三叶草”结构中，也存在碱基配对现象，也存在氢键；DNA病毒只含DNA，RNA病毒只含RNA，一种病毒不可能同时含有DNA和RNA；原核细胞与真核细胞一样，既有DNA，也有RNA；叶绿体和线粒体均含有DNA和RNA，而核糖体只含有RNA。‎ ‎4．(2016·高考全国乙卷)在有关DNA分子的研究中，常用32P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________(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________(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2/n，原因________________‎ ‎________________。‎ 解析：(1)根据题干信息可知，该酶能将ATP水解成ADP和磷酸基团(即Pγ)，同时将Pγ基团转移到DNA末端上。因此需用32P标记到ATP的γ位上。(2)DNA生物合成的原料为脱氧核苷酸。将dATP两个高能磷酸键都水解后产物为dA－Pα(腺嘌呤脱氧核苷酸)，为合成DNA的原料。因此需用32P标记到dATP的α位上。(3)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。‎ 答案：(1)γ　(2)α　(3)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 课时规范训练 一、选择题 ‎1．下图为DNA分子部分结构示意图，以下叙述正确的是(　　)‎ A．解旋酶可以断开⑤键，因此DNA的稳定性与⑤无关 B．④是一个鸟嘌呤脱氧核苷酸 C．DNA连接酶可催化⑥或⑦键形成 D．A链、B链的方向相反，磷酸和脱氧核糖交替连接构成基本骨架 解析：选D。DNA分子的氢键越多，DNA的稳定性越高，A错误；④不能表示一个脱氧核苷酸，应是②③和下面的磷酸构成鸟嘌呤脱氧核苷酸，B错误；DNA连接酶连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键，C错误；DNA分子的两条链反向平行构成双螺旋结构，磷酸和脱氧核糖交替连接构成基本骨架，D正确。‎ ‎2．关于DNA分子结构的叙述中，不正确的是(　　)‎ A．DNA分子由四种脱氧核苷酸组成 B．每个DNA分子中，碱基数＝脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数 C．双链DNA分子中的一段，若含有30个胞嘧啶，就一定会同时含有30个鸟嘌呤 D．DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个含氮碱基 解析：选D。DNA分子中除两端外，每个脱氧核糖均连接两个磷酸和一个含氮碱基。‎ ‎3．具有p个碱基对的1个双链DNA分子片段，含有q个腺嘌呤。下列叙述正确的是(　　)‎ A．该片段即为一个基因 B．该分子片段中，碱基的比例总是(A＋T)/(C＋G)＝1‎ C．该DNA分子控制合成的多肽最多含有的氨基酸个数为p/3‎ D．该片段完成n次复制需要2n(p－q)个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸 解析：选C。基因是具有遗传效应的DNA片段，一个DNA片段不一定是一个基因，A错误；双链DNA分子遵循碱基互补配对原则，即A＝T、G＝C，(A＋T)/(C＋G)不一定等于1，B错误；DNA分子中碱基个数、mRNA碱基个数与多肽中的氨基酸数目之间的比例为6∶3∶1，故该DNA分子控制合成的多肽最多含有的氨基酸个数为p/3，C正确；DNA复制的特点是半保留复制，该片段复制n次，需要胞嘧啶脱氧核苷酸(2n－1)(p－q)个，D错误。‎ ‎4．某生物体内的嘌呤碱基占碱基总数的50%，具这种特点的可能性较小的生物是(　　)‎ ‎①烟草花叶病毒　②T2噬菌体　③大肠杆菌　④酵母菌和人 A．①③④　　　　　　　 B．①②④‎ C．②③④ D．①②③‎ 解析：选A。烟草花叶病毒属于RNA病毒，只含有RNA一种核酸，因此其所含嘌呤总数与嘧啶总数不一定相同，①正确；T2噬菌体属于DNA病毒，只含有DNA一种核酸，其所含嘌呤总数应与嘧啶总数相等，②错误；大肠杆菌含有DNA和RNA两种核酸，因此其所含嘌呤总数与嘧啶总数不一定相同，③正 确；酵母菌和人都含有DNA和RNA两种核酸，因此其所含嘌呤总数与嘧啶总数不一定相同，④正确。‎ ‎5．以下是某同学制作的脱氧核苷酸对模型，其中正确的是(　　)‎ 解析：选D。选项A中，从五碳糖和磷酸基团的形态和位置可判断，两条脱氧核苷酸链不是反向平行的，A错误；选项B中，A与T之间的氢键应该是两个而不是三个，B错误；选项C中，含氮碱基(C)应连接在五碳糖的1号位上(如图所示)，且G与C之间有三个氢键，C错误。‎ ‎6．在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n，G与C之间形成3个氢键，A与T之间形成2个氢键。则下列有关叙述正确的是(　　)‎ ‎①脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基总数＝m　②碱基之间的氢键数为(‎3m－2n)/2　③一条链中A＋T的数量为n　④G的数量为m－n A．①②③④ B．②③④‎ C．③④ D．①②③‎ 解析：选D。每个脱氧核苷酸中含一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基，故①中的等量关系正确；对于②，因G与C之间形成3个氢键，A与T之间形成2个氢键，故氢键数为2n＋3×(m－2n)/2]＝(‎3m－2n)/2；③因两条链中A＋T的总量为2n，故一条链中A＋T的数量应为n；④中计算G的数量有误，应为(m－2n)/2＝(m/2)－n。‎ ‎7．如图为用15N标记的DNA分子片段，下列说法中，正确的是(　　)‎ A．把此DNA分子放在含14N的培养基中复制3代，子代中含14N标记的DNA分子占总数的3/4‎ B．①处的碱基对改变一定会引起生物表现型的变化 C．限制酶作用于③部位，解旋酶作用于②部位 D．该DNA分子的特异性表现在碱基种类上 解析：选C。把15N标记的DNA分子放在含14N的培养基中复制3代，所有的DNA分子中都含14N，A错误；①处的碱基对改变增殖的过程中不一定会引起生物表现型发生变化，原因是该DNA片段不一定是基因片段，即使是基因片段，由于密码子具有简并性，故转录成的mRNA翻译成的蛋白质的结构也不一定改变，B错误；限制酶切断DNA分子上的磷酸二酯键，解旋酶作用于双链碱基间的氢键，C正确；DNA分子中的碱基种类只有4种，而DNA分子中碱基对的特定排列顺序构成了DNA分子的特异性，D错误。‎ ‎8．科学研究发现，小鼠体内HMIGIC基因与肥胖直接相关。具有HMIGIC基因缺陷的实验小鼠与作为对照的正常小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组小鼠变得十分肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的实验小鼠体重仍然保持正常，这说明(　　)‎ A．基因在DNA上 B．基因在染色体上 C．基因具有遗传效应 D．DNA具有遗传效应 解析：选C。根据对照实验，正常小鼠吃高脂肪食物会变得肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的小鼠吃同样多的高脂肪食物体重仍保持正常，说明肥胖由基因控制，从而得出基因能够控制性状，具有遗传效应。‎ ‎9．已知一条完全标记15N的DNA分子在只含14N的培养基中经n次复制后，仅含14N的分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1，则n是(　　)‎ A．2 B．3‎ C．4 D．5‎ 解析：选C。该DNA分子经过n次复制后得到的DNA分子数为2n个，其中有两个DNA分子中各有一条链带有15N标记，故有(2n－2)∶2＝7∶1，所以n＝4。‎ ‎10．一个双链均被32P标记的DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占20%，将其置于只含31P的环境中复制3次。下列叙述不正确的是(　　)‎ A．该DNA分子中含有氢键的数目为1.3×104个 B．复制过程需要2.4×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸 C．子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7‎ D．子代DNA分子中含32P与只含31P的分子数之比为1∶3‎ 解析：选B。由题意可知，该DNA分子中，A＝T＝10 000×20%＝2 000(个)，C＝G＝10 000×30%＝3 000(个)，则含有的氢键数为2 000×2＋3 000×3＝1.3×104(个)；DNA复制3次形成8个DNA分子，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为3 000×7＝2.1×104(个)；子代DNA分子中含有32P的单链与含有31P的单链之比为1∶7；子代DNA分子中含有32P的分子数与只含有31P的分子数之比为2∶6＝1∶3。‎ ‎11．一mRNA上含有a个碱基，其中C、G之和为b，经过反转录得到一单链DNA分子，利用该单链DNA得到n个双链DNA分子，合成这些双链DNA分子共需胸腺嘧啶脱氧核苷酸的个数为(　　)‎ A．无法计算 B．(n－1)(a－b)‎ C．2n(a－b) D．n(a－b)‎ 解析：选D。mRNA含有a个碱基，其中C、G之和为b，则1个DNA分子中碱基总数为‎2a，G＋C＝2b，碱基T＝(‎2a－2b)/2＝a－b，合成n个双链DNA分子需要n(a－b)个胸腺嘧啶脱氧核苷酸。‎ ‎12．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：选C。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；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；该实验不能证明DNA复制为半保留复制，B错误。‎ 二、非选择题 ‎13．如图是DNA双螺旋结构模型的建构过程图解(1～5)，请据图探讨相关问题。‎ ‎(1)物质1是构成DNA的基本单位，与RNA的基本单位相比，两者成分方面的差别是________________‎ ‎________________。‎ ‎(2)催化形成图2中的磷酸二酯键的酶有________(供选酶：RNA聚合酶、DNA聚合酶、DNA解旋酶)。‎ ‎(3)图3和图4中的氢键用于连接两条脱氧核苷酸链，如果DNA耐高温的能力越强，则________(填“G—C”或“A—T”)碱基对的比例越高。‎ ‎(4)RNA病毒相比DNA病毒更容易发生变异，请结合图5和有关RNA的结构说明其原因：‎ ‎________________‎ ‎________________。‎ 解析：(1)DNA的基本单位是脱氧核苷酸，RNA的基本单位是核糖核苷酸，二者的主要区别是五碳糖和特有的碱基不同：脱氧核苷酸中的五碳糖是脱氧核糖，特有的碱基是T，而RNA的基本单位中的五碳糖是核糖，特有的碱基是U。(2)图2中的核苷酸链是脱氧核苷酸链，DNA聚合酶能在脱氧核苷酸之间构建磷酸二酯键。(3)G—C之间的氢键是三个，而A—T之间的氢键是二个，氢键数量越多则耐高温的能力越强。(4)DNA是规则的双螺旋结构，其结构的稳定性较强，而RNA是单链的，其结构稳定性较差，所以RNA病毒要比DNA病毒更容易发生变异。‎ 答案：(1)物质1中的五碳糖是脱氧核糖，特有的碱基是T，而RNA的基本单位中的五碳糖是核糖，特有的碱基是U　(2)DNA聚合酶　(3)G—C　(4)DNA的双螺旋结构较RNA单链结构更稳定(其他合理答案也可)‎ ‎14．1958年，Meselson和Stahl通过一系列实验首次证明了DNA的半保留复制，此后科学家便开始了有关DNA复制起点数目、方向等方面的研究。试回答下列问题：‎ ‎(1)DNA分子呈________结构，DNA复制开始时首先必须解旋，从而在复制起点位置形成复制叉(如图1所示)。因此，研究中可以根据复制叉的数量推测________。‎ ‎(2)1963年Cairns将不含放射性的大肠杆菌(其拟核DNA呈环状)放在含有3H—胸腺嘧啶的培养基中培养，进一步证明了DNA的半保留复制。根据图2的大 肠杆菌亲代环状DNA示意图，用简图表示复制一次和复制两次后形成的DNA分子。(注：以“……”表示含放射性的脱氧核苷酸链)。‎ ‎(3)有人探究DNA的复制从一点开始以后是单向进行的还是双向进行的，将不含放射性的大肠杆菌DNA放在含有3H—胸腺嘧啶的培养基中培养，给予适当的条件，让其进行复制，得到图3所示结果，这一结果说明____________________。‎ ‎(4)为了研究大肠杆菌DNA复制是单起点复制还是多起点复制，用第(2)小题的方法，观察到大肠杆菌DNA复制的过程如图4所示，这一结果说明大肠杆菌细胞中DNA复制是________起点复制的。‎ 解析：(1)因DNA复制开始时首先必须解旋，从而在复制起点位置形成复制叉，所以可以根据复制叉的数量推测复制起点的数量。(2)因为DNA为半保留复制，故复制一次所得的2个DNA分子中，1条链带放射性标记，另一条链不带。复制两次后所得的4个DNA分子中，有2个DNA分子都是其中一条链带放射性标记，另外2个DNA分子则是两条链都带放射性标记。(3)由图示可以看出：该DNA分子有一个复制起点，复制为双向进行。(4)由图4可知：该DNA分子有一个复制起点，即单起点复制。‎ 答案：(1)(规则的)双螺旋　复制起点的数量 ‎(2)如图所示 ‎(3)DNA复制是双向的　(4)单