2024年高考生物大一轮必修2复习讲义::第23讲 DNA的结构、复制及基因的本质
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这是一份2024年高考生物大一轮必修2复习讲义::第23讲 DNA的结构、复制及基因的本质,共25页。试卷主要包含了DNA双螺旋结构模型的构建,DNA的结构,DNA的结构特点等内容,欢迎下载使用。
第23讲 DNA的结构、复制及基因的本质
课标内容 (1)概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段,有些病毒的基因在RNA分子上。(2)概述DNA分子由四种脱氧核苷酸构成,通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构,碱基的排列顺序编码了遗传信息。(3)概述DNA分子通过半保留方式进行复制。(4)活动:制作DNA分子双螺旋结构模型。
考点一 DNA的结构及相关计算
1.DNA双螺旋结构模型的构建
2.DNA的结构
①一个双链DNA分子具有2个游离的磷酸基团,而环状DNA不存在。
②氢键的形成不需要酶,但断裂需解旋酶或加热处理;G—C碱基对比例越大,DNA热稳定性越高。
③相邻的碱基在DNA分子的一条单链中通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接,在DNA的双链之间通过氢键相连接。
④不是所有的脱氧核糖都连接着两个磷酸基团,两条链各有一个3′端的脱氧核糖连接着一个磷酸基团。
3.DNA的结构特点
【考点速览·诊断】
(1)沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。(2022·广东卷,5D)(×)
提示 沃森和克里克以DNA衍射图谱为基础推算出DNA呈螺旋结构。
(2)某同学制作DNA双螺旋结构模型,在制作脱氧核苷酸时,需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基。(2022·浙江6月选考,13A)(×)
提示 在制作脱氧核苷酸时,需在脱氧核糖上连接磷酸和碱基。
(3)制作DNA双螺旋结构模型时,鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连。(2022·浙江6月选考,13B)(×)
提示 G、C之间形成3个氢键。
(4)DNA每条链的5′端是羧基末端。(2021·辽宁卷,4C)(×)
提示 DNA每条链的5′端是磷酸基团末端,3′端是羟基(—OH)末端。
(5)生物体内DNA分子中(A+T)/(G+C)的值越大,双链DNA分子的稳定性越高。(2017·海南卷,24B)(×)
提示 G+C含量越高,双链DNA分子越稳定。
(6)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)(×)
提示 DNA分子中不含核糖,磷酸与脱氧核糖之间也不是通过氢键连接的。
【情境推理·探究】
根据下列DNA的两模型思考回答:
(1)由图1可知,每个DNA分子片段中,游离磷酸基团含有________个。单链中相邻碱基通过________________连接。互补链中相邻碱基通过________连接。
(2)图2是图1的简化形式,其中①是________,②是________。解旋酶作用于________部位,限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于________部位。
提示 (1)2 —脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖— 氢键
(2)3′,5′—磷酸二酯键 氢键 ② ①
【重点难点·透析】
DNA中碱基数量的计算规律
考向1 结合DNA的结构及特点,考查结构与功能观
1.(2023·福州一中质检)下列关于DNA分子结构的叙述,正确的是( )
A.DNA分子中含有四种核糖核苷酸
B.每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基
C.双链DNA分子中,碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的
D.双链DNA分子中,A+T=G+C
答案 C
解析 DNA的基本单位为脱氧核苷酸,所以每个DNA分子一般都含有四种脱氧核苷酸,A错误;DNA分子每条链的3′端只连着一个磷酸,B错误;一分子脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成,所以每个DNA分子中,碱基、磷酸和脱氧核糖的数量都相等,C正确;双链DNA分子之间的碱基配对时,遵循碱基互补配对原则(A=T、C=G),因此A+G=T+C,但(A+T)与(G+C)不一定相等,D错误。
2.(2023·广东深圳调研)下图是制作DNA双螺旋结构模型的过程图,下列叙述错误的是 ( )
A.图甲中②③交替连接构成DNA基本骨架
B.若一条链的下端是磷酸基团,则另一条链的上端也是磷酸基团
C.取两位同学制作的单链即可连接成DNA双链
D.丙到丁过程体现了DNA分子双螺旋的特点
答案 C
解析 DNA分子结构的主要特点:DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的双螺旋结构;DNA的外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架,内侧是碱基通过氢键连接形成的碱基对,碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则。
考向2 结合DNA结构的相关计算,考查科学思维
3.(2023·福建龙岩期末)若生物体内DNA分子中(G+C)/(A+T)=a,(A+C)/(G+T)=b,则下列有关两个比值的叙述中不正确的是( )
A.a值越大,双链DNA分子的稳定性越高
B.DNA分子一条单链及其互补链中,a值相同
C.碱基序列不同的双链DNA分子,b值不同
D.经半保留复制得到的DNA分子,b值等于1
答案 C
解析 G与C之间通过三个氢键相连,A与T之间通过两个氢键相连,a值越大,(G+C)所占比例越大,双链DNA分子的稳定性越高,A正确;DNA分子中互补碱基之和的比值即(G+C)/(A+T)=a,则在每条单链中(G+C)/(A+T)=a,B正确;DNA分子中非互补碱基之和的比值等于1,(A+C)/(G+T)=b=1,碱基序列不同的双链DNA分子,b值相同,C错误,D正确。
4.(2023·哈尔滨三中调研)在一个DNA分子中,腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占全部碱基的42%,若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的24%,胸腺嘧啶占30%,则在其互补链上,胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占( )
A.12%和34% B.21%和24%
C.34%和12% D.58%和30%
答案 C
解析 因为A+T占全部碱基总数的42%,所以G+C占全部碱基总数的58%;因为两种互补碱基之和在DNA分子中与在单链上的含量相等,所以在两条链中A+T、G+C均分别占42%、58%;设链1上C1占24%,则链1上G1占34%,其互补链2上C2占34%;设链1上T1占30%,则链1上A1占12%,其互补链2上T2占12%,故选C。
考点二 DNA的复制及基因的概念
1.DNA半保留复制的实验证据
2.DNA复制
(1)概念、时间、场所
(2)过程
3.染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系
【情境推理·探究】
1.若DNA的复制方式为如图所示的全保留方式或分散方式,绘出连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)的实验结果中各条带的分布图像(重带、中带和轻带)。
提示 如图所示
2.真核细胞中DNA复制的速率一般为50~100 bp/s,果蝇DNA的电镜照片中有一些泡状结构,叫作DNA复制泡,是DNA上正在复制的部分,果蝇DNA上形成多个复制泡,这说明________________________________________________
_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
提示 果蝇的DNA有多个复制起点,可从多个起点开始DNA复制,由此加快DNA复制的速率,为细胞分裂做好物质准备。
【重点难点·透析】
1.图解法分析DNA复制的相关计算
一个亲代DNA连续复制n次后,则:
(1)子代DNA分子数:2n个
做题时看准是“含”还是“只含”
①无论复制多少次,含15N的DNA分子始终是2个做题时看准是“含”还是“只含”
做题时看准是“DNA分子数”还是“链数”
②含14N的DNA分子有2n个,只含14N的DNA分子有(2n-2)个
(2)子代DNA分子总链数:2n×2=2n+1条
①无论复制多少次,含15N的链始终是2条
②含14N的链数是(2n+1-2)条
(3)消耗的脱氧核苷酸数
①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸数为m×(2n-1)个
②若进行第n次复制,则需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m×2n-1个
2.细胞分裂过程中的同位素标记问题
(1)DNA分子半保留复制图像及解读
(2)进行有丝分裂的细胞在细胞增殖过程中核DNA和染色体的标记情况分析
细胞DNA复制一次细胞分裂一次,如图为连续分裂两次的过程图(以一条染色体为例)。
由图可以看出,第一次有丝分裂形成的两个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条子链组成;第二次有丝分裂后最终形成的子细胞中含亲代DNA链的染色体条数是0~2n(以体细胞染色体数为2n为例)。
(3)进行减数分裂的细胞在分裂过程中核DNA和染色体的标记情况分析
在进行减数分裂之前,DNA复制一次,减数分裂过程中细胞连续分裂两次。如图是一次减数分裂的结果(以一对同源染色体为例)。
由图可以看出,减数分裂过程中细胞虽然连续分裂两次,但DNA只复制一次,所以四个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条利用原料合成的子链组成。
考向1 结合DNA复制过程及实验证据,考查科学思维
1.(2023·武汉市调研)如图为真核生物染色体上DNA复制过程示意图,有关叙述错误的是( )
A.图中DNA复制是从多个起点同时开始的
B.图中DNA复制是边解旋边双向复制的
C.真核生物DNA复制过程中解旋酶作用于氢键
D.真核生物的这种复制方式提高了复制速率
答案 A
解析 分析题图可知,图中的三个复制起点复制的DNA片段的长度不同,圈比较大的表示复制开始的时间较早,因此DNA复制的起始时间不同,A错误;题图中DNA的复制过程是边解旋边双向复制的,B正确;DNA的复制首先要在解旋酶的作用下使双链间的氢键断裂,C正确;真核生物的DNA复制具有多个起点,这种复制方式加速了复制过程,提高了复制速率,D正确。
2.(2023·江苏百校联考)下图为科学家设计的DNA合成的同位素标记实验,利用大肠杆菌探究DNA的复制过程,下列叙述正确的是 ( )
A.比较试管①和②的结果可证明DNA复制为半保留复制
B.实验中没有采用放射性同位素示踪的研究方法
C.可用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验,且提取DNA更方便
D.大肠杆菌在含有15NH4Cl的培养液中生长若干代,细胞中只有DNA含15N
答案 B
解析 比较试管①、②和③的结果可证明DNA复制为半保留复制,A错误;本实验采用的是同位素标记和密度梯度离心的研究方法,没有采用放射性同位素示踪的研究方法,B正确;噬菌体不能利用培养基培养,因此不能用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验,C错误;大肠杆菌的蛋白质、RNA等都含有氮,D错误。
考向2 围绕DNA复制过程的有关计算,考查科学思维
3.(2023·襄阳四中调研)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.DNA复制是一个边解旋边复制的过程
B.第三次复制需要2.1×104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与含31P的分子数之比为1∶4
答案 B
解析 DNA分子中共有10 000个碱基,其中胞嘧啶3 000个,DNA第三次复制需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为(23-1)×3 000-(22-1)×3 000=1.2×104(个)。
4.(2023·江西南昌市调研)一个被15N标记的、含1 000个碱基对的DNA分子片段,其中一条链中T+A占30%,若将该DNA分子放在含14N的培养基中连续复制3次,相关叙述正确的是( )
A.该DNA分子的另一条链中T+A占70%
B.该DNA分子中含有A的数目为400个
C.该DNA分子第3次复制时需要消耗2 800个G
D.经3次复制后,子代DNA分子中含14N的比例为7/8
答案 C
解析 DNA分子片段的一条链中T+A占30%,根据碱基互补配对原则,另一条链中T+A也为30%,A错误;根据题意分析可知,该DNA分子中含有A的数目为300个,B错误;根据题意分析可知,G=C=700,该DNA分子第3次复制时需要消耗G的数量=22×700=2 800个,C正确;经3次复制后,8个子代DNA分子中都含14N,故比例为1,D错误。
考向3 结合DNA复制与细胞分裂的关系,考查科学思维
5.(2021·浙江6月选考,22)在DNA复制时,5溴尿嘧啶脱氧核苷(BrdU)可作为原料,与腺嘌呤配对,掺入新合成的子链。用Giemsa染料对复制后的染色体进行染色,DNA分子的双链都含有BrdU的染色单体呈浅蓝色,只有一条链含有BrdU的染色单体呈深蓝色。现将植物根尖放在含有BrdU的培养液中培养,取根尖用Giemsa染料染色后,观察分生区细胞分裂中期染色体的着色情况。下列推测错误的是( )
A.第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体都呈深蓝色
B.第二个细胞周期的每条染色体的两条染色单体着色都不同
C.第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体均为1/4
D.根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后,还能观察到深蓝色的染色单体
答案 C
解析 DNA复制是半保留复制,第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体都是有一条DNA链含有BrdU,因此都呈深蓝色,A正确;第二个细胞周期,每个着丝粒上2个染色单体,其中一个染色单体上DNA一条链含有BrdU,染色后呈深蓝色,另一个染色单体上DNA两条链都含有BrdU,染色后呈浅蓝色,B正确;第二次分裂后期,染色体被纺锤丝牵引着移向细胞两极,形成的子细胞内的染色体深蓝色和浅蓝色的数目不确定,故第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体不一定为1/4,C错误;根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后,DNA由于半保留复制,后代有一条链含有BrdU的DNA,所以还能观察到深蓝色的染色单体,D正确。
重温真题 经典再现
1.(2022·广东卷,5)下列关于遗传学史上重要探究活动的叙述,错误的是( )
A.孟德尔用统计学方法分析实验结果发现了遗传规律
B.摩尔根等基于性状与性别的关联证明基因在染色体上
C.赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质
D.沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式
答案 D
解析 孟德尔用统计学方法分析杂合子自交子代的表型及比例,发现了遗传规律,A正确;摩尔根等基于果蝇眼色与性别的关联,证明了基因在染色体上,B正确;赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记T2噬菌体的DNA和蛋白质,通过对比两组实验结果,证明了DNA是遗传物质,C正确;沃森和克里克用DNA衍射图谱推算出DNA呈螺旋结构,D错误。
2.(2022·广东卷,12)λ噬菌体的线性双链DNA两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌后其DNA会自连环化(如图),该线性分子两端能够相连的主要原因是( )
A.单链序列脱氧核苷酸数量相等
B.分子骨架同为脱氧核糖与磷酸
C.单链序列的碱基能够互补配对
D.自连环化后两条单链方向相同
答案 C
解析 单链序列脱氧核苷酸数量相等、分子骨架同为脱氧核糖与磷酸交替连接,不能决定线性DNA分子两端能够相连,A、B错误;据图可知,单链序列的碱基能够互补配对,决定线性DNA分子两端能够相连,C正确;DNA的两条链是反向的,因此自连环化后两条单链方向相反,D错误。
3.(2021·辽宁卷,4)下列有关细胞内的DNA及其复制过程的叙述,正确的是( )
A.子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3′端
B.子链的合成过程不需要引物参与
C.DNA每条链的5′端是羟基末端
D.DNA聚合酶的作用是打开DNA双链
答案 A
解析 细胞内DNA复制时,子链延伸方向为5′端→3′端,故游离的脱氧核苷酸添加到3′端,A正确;子链的合成过程需要引物参与,B错误;DNA每条链的5′端是磷酸基团末端,3′端是羟基末端,C错误;解旋酶的作用是打开DNA双链,D错误。
4.(2021·浙江6月选考,14)含有100个碱基对的一个DNA分子片段,其中一条链的A+T占40%,它的互补链中G与T分别占22%和18%,如果连续复制2次,则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为( )
A.240个 B.180个
C.114个 D.90个
答案 B
解析 一条链的A+T占40%,则它的互补链中A+T也占40%,双链中A+T也占40%。双链中G+C占60%,G=C,则DNA中C占30%,所以含有100个碱基对的一个DNA中C=60个。连续复制2次,则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为(22-1)×60=180个。
5.(2022·海南卷,11)科学家曾提出DNA复制方式的三种假说:全保留复制、半保留复制和分散复制(图1)。对此假说,科学家以大肠杆菌为实验材料,进行了如下实验(图2):
图1
图2
下列有关叙述正确的是( )
A.第一代细菌DNA离心后,试管中出现1条中带,说明DNA复制方式一定是半保留复制
B.第二代细菌DNA离心后,试管中出现1条中带和1条轻带,说明DNA复制方式一定是全保留复制
C.结合第一代和第二代细菌DNA的离心结果,说明DNA复制方式一定是分散复制
D.若DNA复制方式是半保留复制,继续培养至第三代,细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带
答案 D
解析 第一代细菌DNA离心后,试管中出现1条中带,则可以排除全保留复制,但不能肯定是半保留复制或分散复制,继续做第二代DNA密度鉴定,若第二代DNA可以分出一条中带和一条轻带,则可以排除分散复制,同时肯定是半保留复制,A、B、C错误;若DNA复制方式是半保留复制,继续培养至第三代,形成的子代DNA只有两条链均为14N,或一条链含有14N一条链含有15N两种类型,因此细菌DNA离心后试管中只会出现1条中带和1条轻带,D正确。
限时强化练
(时间:30分钟)
【对点强化】
考点一 DNA的结构及相关计算
1.(2023·广东惠州调研)沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构模型具有划时代的意义,称为遗传学发展史上最重要的里程碑之一。下列属于DNA双螺旋结构模型意义的是( )
①证明了DNA可以作为转录的模板 ②为阐明DNA的复制奠定基础 ③确定DNA和蛋白质是染色体的主要组成成分 ④发现DNA如何储存遗传信息
A.①② B.①③
C.②④ D.③④
答案 C
解析 沃森和克里克提出DNA双螺旋结构模型的意义:不仅从结构上解释了DNA如何储存遗传信息,还为阐明DNA的复制奠定了基础,②④正确。
2.(2023·山东邹城期中)如图为某DNA分子片段示意图,下列有关叙述错误的是( )
A.图中①②③是构成DNA分子的基本单位
B.DNA复制时,④的形成不需要DNA聚合酶
C.①和②交替排列构成DNA分子的基本骨架
D.DNA分子中碱基对⑨越多,其热稳定性越低
答案 A
解析 图中①与②③不是同一个脱氧核苷酸的组成部分,所以①②③不能构成一个DNA的基本单位,A错误;DNA复制时,④的形成不需要DNA聚合酶的催化,B正确;①和②交替连接,排列在外侧,构成DNA分子的基本骨架,C正确;DNA分子中碱基对⑨(A—T)越多,氢键的相对含量越少,其热稳定性越低,D正确。
3.(2023·河南名校联盟)某兴趣小组同学用如下塑料材料构建DNA双链模型,下列有关叙述正确的是( )
脱氧核糖塑料片
磷酸塑料片
碱基塑料片
甲连接物(碱基间连接物)
乙连接物(连接脱氧核糖和碱基)
丙连接物(连接脱氧核糖和磷酸)
20片
25片
A(7片)
T(13片)
G(9片)
C(11片)
100个
100个
100个
A.利用表中材料构建的DNA模型中最多含有11个碱基对
B.此实验中含10对碱基的DNA分子最多可构建出410种
C.实验中需要的碱基塑料片数量关系为A+G=T+C
D.构建DNA时需要的连接物数量为乙连接物=丙连接物
答案 C
解析 由于塑料材料中脱氧核糖塑料只有20个,利用表中材料构建的DNA模型中最多含有10个碱基对,A错误;由于A-T最多形成7个碱基对,G-C最多形成9个碱基对,故此实验中含10对碱基的DNA分子种类小于410种,B错误;在DNA双链模型中,根据碱基互补配对原则,可知碱基塑料片数量关系为A+G=T+C,C正确;构建DNA时需要的连接物数量为丙连接物数量多于乙连接物数量,D错误。
4.(2023·长沙一中调研)DNA分为B型和Z型,B型为右手双螺旋结构,而ZDNA为左手双螺旋且DNA骨架的走向呈锯齿状。从DNA分子螺旋轴的方向看,双螺旋表面有两个宽度不同的沟槽。由于ZDNA结构不稳定及超螺旋化,使得许多蛋白质分子赖以结合的元件缩入沟槽。下列相关叙述正确的是( )
A.B型和Z型DNA都由2条同向的核苷酸链双螺旋而成
B.ZDNA的脱氧核糖与碱基交替连接排列在外侧,构成基本骨架
C.缩入沟槽的蛋白质可能会影响染色质结构及DNA的复制和转录
D.与ZDNA相比,BDNA的高稳定性取决于碱基间的配对方式
答案 C
解析 BDNA和ZDNA都由反向的2条脱氧核苷酸链经双螺旋而成,A错误;ZDNA和BDNA的基本骨架都是磷酸脱氧核糖交替连接排列在外侧,B错误;缩入沟槽的蛋白质可能会影响染色质结构,进而影响DNA的复制和转录,C正确;相比ZDNA结构的不稳定,BDNA的稳定性与氢键数、链长等有关,与碱基间的配对方式无关,D错误。
考点二 DNA的复制及基因的概念
5.(2023·河北正定调研)下列关于DNA的叙述,错误的是( )
A.一条染色体中含有一个或两个DNA分子
B.DNA分子在复制时严格遵守碱基互补配对原则,所以遗传信息不会发生改变
C.同卵双胞胎的体细胞中的遗传信息不一定完全相同
D.含有2 000个核苷酸的DNA分子的碱基序列最多有41 000种
答案 B
解析 DNA分子复制过程中可能会发生基因突变,导致其中的遗传信息发生改变,B错误。
6.(2023·哈尔滨三中质检)HTLV1型病毒由9 000个核苷酸组成,与成人T细胞白血病/淋巴瘤有关,是第一个被发现与人类疾病相关的逆转录病毒。该病毒既无已知的病毒癌基因,也不会在其基因组插入宿主细胞时活化与其相邻细胞的癌基因,而是通过激活宿主细胞癌基因诱发癌变。下列关于HTLV1型病毒的相关叙述正确的是( )
A.组成该病毒遗传物质的基本单位是脱氧核苷酸
B.遗传物质复制至少需要9 000个核苷酸
C.属于病毒致癌因子,能够影响宿主细胞的DNA
D.该病毒增殖过程中的遗传信息传递过程是
答案 C
解析 由“HTLV1型病毒是一种逆转录病毒”可知,HTLV1型病毒的遗传物质是RNA,组成该病毒遗传物质的基本单位是核糖核苷酸,A错误;其遗传物质复制过程中首先是逆转录形成DNA,然后以DNA的一条链为模板合成HTLV1型病毒的RNA,因此至少需要9 000×3=27 000个核苷酸,B错误;由“该病毒……不会在其基因组插入宿主细胞时活化与其相邻细胞的癌基因,而是通过激活宿主细胞癌基因诱发癌变”可知,HTLV1型病毒属于病毒致癌因子,能够影响宿主细胞的DNA,C正确;该病毒增殖过程中的遗传信息传递过程中应有逆转录过程,且不会有RNA的复制过程,D错误。
7.(2023·合肥市统考)下列有关DNA分子结构和DNA复制的叙述,错误的是( )
A.嘌呤碱基和嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定
B.若某双链DNA片段中,A占23%,则该双链DNA片段中G占27%
C.DNA分子中碱基对的排列顺序千变万化,构成了DNA分子的多样性
D.将某只含14N的DNA分子置于含15N的培养液中复制3次后,含14N的DNA分子占1/8
答案 D
解析 嘌呤碱基和嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定,A正确;某双链DNA片段中,A+G=50%,因A占23%,则该DNA片段中G占27%,B正确;DNA中碱基(或碱基对、脱氧核苷酸)的排列顺序千变万化,构成了DNA分子的多样性,C正确;将某只含14N的DNA分子置于含15N的培养液中复制3次得到8个DNA分子,根据DNA半保留复制的特点,这8个DNA分子中有2个DNA分子一条链含14N,一条链含15N,其余6个DNA分子只含15N,所以含14N的DNA分子占1/4,D错误。
8.(2023·华大新高考联盟)DNA复制时子链从5′端到3′端延伸,合成的两条链分别称为前导链和后随链,复制过程如图所示,下列相关叙述正确的是( )
A.DNA聚合酶作用的部位是氢键,DNA连接酶作用的部位是磷酸二酯键
B.DNA聚合酶沿母链的3′端到5′端移动,两条子链都是由左向右合成
C.DNA复制过程中解旋酶将两条链完全解旋后进行复制,可以减少复制所需时间
D.引物在前导链的合成过程中引发一次,后连续合成,而后随链需多个引物参与
答案 D
解析 DNA聚合酶和DNA连接酶作用的部位都是磷酸二酯键,A错误;据题干信息可知,子链的延伸方向为5′→3′,则DNA聚合酶是从母链的3′→5′方向移动,两条子链合成的方向相反,B错误;DNA复制为边解旋边复制,C错误;从图中分析可知,前导链的合成过程中需要一个引物参与,然后连续合成,而后随链则需要多个引物参与,合成的是DNA片段,D正确。
9.(2023·山西师大附中质检)生物学家为探究DNA复制方式,将15N标记的大肠杆菌放到只含14N的培养基中培养,通过CsCl密度梯度离心技术,将细胞中的14N/14N—DNA及15N/14N-DNA分离开来,在试管中得到不同密度的DNA带。下列有关DNA复制的说法,错误的是( )
A.根据第一代细胞只出现一条居中的DNA带,可以排除DNA的复制方式是全保留复制
B.如果是半保留复制,那么第二代细胞中的DNA分子离心后可以得到两条DNA带
C.DNA分子复制时,边解旋边复制,同时需要模板、原料、能量和酶等
D.探究DNA复制方式的方法与分离细胞器的方法完全相同
答案 D
解析 如果是全保留复制,那么第一代DNA分子离心后可以得到两条DNA带,A正确;若一个DNA分子进行半保留复制,则第二代DNA分子有四个,其中有两个只含14N,另外两个同时含14N和15N,B正确;探究DNA复制方式的方法是密度梯度离心技术,而分离细胞器用的是差速离心法,D错误。
【综合提升】
10.(2023·四川绵阳市诊断)如图1、2分别为DNA分子结构及复制示意图。请据图回答下列问题:
(1)1953年沃森和克里克提出了DNA双螺旋结构模型。该模型认为:DNA分子中的________________交替连接,排列在外侧,构成基本骨架;碱基排列在内侧。图1中由①②③构成的④称为__________________________________________。
(2)从图2可以看出,DNA复制有多个起点,其意义在于________________;图中所示的A酶为________酶,作用于DNA结构中的氢键。DNA复制所需基本条件主要包括________________________(至少答出两项)等。从图2还可以看出DNA复制时,一条子链是连续合成的,而另一条子链是________________________,即先形成短链片段再通过________酶相互连接。
(3)若将某动物精原细胞的全部DNA分子用32P标记,置于不含32P的培养液中培养,经过减数分裂产生的4个子细胞中含被标记染色体的子细胞比例为________。
答案 (1)脱氧核糖与磷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 (2)提高了复制速率 解旋 模板、酶、原料和能量 不连续合成的 DNA连接 (3)100%
解析 (1)DNA分子中的脱氧核糖与磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架。图1中由①②③构成的④称为鸟嘌呤脱氧核苷酸,是DNA的基本组成单位之一。(2)DNA复制从多个起点开始,能提高复制速率。图中所示的A酶为解旋酶,作用于碱基之间的氢键,使DNA双螺旋结构打开。DNA复制所需基本条件主要包括模板、酶、原料和能量等。由图2可知,DNA复制时,一条子链是连续合成的,而另一条子链是不连续合成的,即先形成短链片段再通过DNA连接酶相互连接。(3)若将某雄性动物精原细胞的全部DNA分子用32P标记,置于不含32P的培养液中培养,由于DNA复制为半保留复制,所以DNA分子在间期复制后,每个DNA分子中都含有一条被标记的母链,经过减数分裂后产生的4个子细胞全部含有32P,比例为100%。
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