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2020版《全程复习方略》高考生物一轮复习课堂互动探究案2DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段 学案
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课堂互动探究案2 DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段
考点突破 素养达成
DNA分子的结构、特性及基因的本质(国考5年3考)
(全国卷：2018全国卷Ⅰ；2016全国卷Ⅰ、2015全国卷Ⅰ；
地方卷：2018海南、江苏卷；2017海南卷；2015江苏卷；2014山东、四川、江苏卷)
【师说考问】
考问1 DNA分子的结构
据图回答相关问题：
(1)基本结构：
①由磷酸、脱氧核糖、含氮碱基组成，三者之间的数量关系为111。
②磷酸：每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。
(2)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，A与T之间有两个氢键，G与C之间有三个氢键。
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断，用DNA连接酶处理可连接。
(4)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。
考问2 由碱基种类及比例可分析判断核酸的种类
(1)若有U无T，则该核酸为RNA。
(2)若有T无U，且A＝T，G＝C，则该核酸一般为双链DNA。
(3)若有T无U，且A≠T，G≠C，则该核酸为单链DNA。
考问3 DNA分子中的数量对应关系
据图分析DNA分子结构中的碱基计算：
(1)在双链DNA分子中，互补碱基两两相等，A＝T，C＝G，A＋G＝C＋T，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。
(2)在双链DNA分子中，互补的两碱基之和(如A＋T或C＋G)占全部碱基的比例等于其任何一条单链中这两种碱基之和占该单链中碱基数的比例。
(3)DNA分子一条链中(A＋G)/(C＋T)的比值的倒数等于互补链中该种碱基的比值，在整个DNA分子中该比值等于1。(不配对的碱基之和的比值在两条单链中互为倒数)
(4)DNA分子一条链中(A＋T)/(C＋G)的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。(配对的碱基之和的比值在两条单链和双链中比值都相等)
(5)不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即(A＋T)/(C＋G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。
(6)若已知A占双链的比例为c%，则A1/单链的比例无法确定，但最大值可求出为2c%，最小值为0。
【题组跟进】
高考题组——研考向
DNA分子结构的综合判断
1．高考重组，判断正误。
(1)真核细胞的核中有DNA—蛋白质复合物，而原核细胞的拟核中没有。[2018·全国卷Ⅰ，T2B](×)
(2)线粒体和叶绿体中都含有DNA分子。[2018·海南卷，T10](√)
(3)DNA和RNA分子中都含有磷酸二酯键。[2018·海南卷，T10](√)
(4)沃森和克里克以DNA大分子为研究材料，采用X射线衍射的方法，破译了全部密码子。[2015·江苏卷，T4D](×)
(5)DNA与ATP中所含元素的种类相同。[2015·全国卷Ⅰ，T1A](√)
(6)控制细菌性状的基因位于拟核和线粒体中的DNA上。[2015·全国卷Ⅰ，T10](×)
(7)富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也作出了巨大的贡献。[2014·江苏卷，T4C](√)
(8)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，T5C](×)
(9)DNA有氢键，RNA没有氢键。[2013·全国卷Ⅱ，T1A](×)
(10)沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数。[2012·江苏卷，T2](×)
[高考VS,教材]
高考溯源 以上内容主要源自教材必修2 P48～50，把握DNA双螺旋结构模型构建历程及DNA双螺旋结构内涵是解题关键。
[即时对练] (必修2 P49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( )
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。
答案：D
DNA分子结构中碱基互补配对原则演化而来的计算问题
2．[2017·海南卷，24]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( )
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：由于双链DNA碱基A数目等于T数目，G数目等于C数目，故(A＋C)/(G＋T)为恒值1，A错；A和T碱基对含2个氢键，C和G含3个氢键，故(A＋T)/(G＋C)中，(G＋C)数目越多，氢键数越多，双链DNA分子的稳定性越高，B错；(A＋T)/(G＋C)与(A＋C)/(G＋T)两个比值相等，这个DNA分子可能是双链，也可能是单链，C错；经半保留复制得到的DNA分子，是双链DNA，(A＋C)/(G＋T)＝1，D正确。
答案：D
3．[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( )
解析：设该单链中四种碱基含量分别为A1、T1、G1、C1，其互补链中四种碱基含量为A2、T2、C2、G2，DNA分子中四种碱基含量A＝T、G＝C。由碱基互补配对原则可知(A＋C)/(T＋G)＝1，A曲线应为水平，A项错误；(A2＋C2)/(T2＋G2)＝(T1＋G1)/(A1＋C1)，B曲线应为双曲线的一支，B项错误；(A＋T)/(G＋C)＝(A1＋A2＋T1＋T2)/(G1＋G2＋C1＋C2)＝(A1＋T1)/(G1＋C1)，C项正确；(A1＋T1)/(G1＋C1)＝(T2＋A2)/(C2＋G2)，D项错误。
答案：C
[规律方法] DNA碱基互补配对原则的有关计算
规律1：互补的两个碱基数量相等，即A＝T，C＝G。
规律2：任意两个不互补的碱基和占总碱基的50%。
规律3：一条链中互补碱基的和等于另一条链中这两种碱基的和。
规律4：若一条链中，＝n，则另一条链中＝n，＝n。
规律5：若一条链中＝K，则另一条链中＝，＝1。
DNA分子结构的综合考查
4．[2016·全国卷Ⅰ，29节选]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：
(3)将一个带有某种噬菌体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，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(3)每个噬菌体只含有1个DNA分子。噬菌体侵染大肠杆菌时，噬菌体的DNA进入到大肠杆菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在大肠杆菌细胞外；在噬菌体的DNA的指导下，利用大肠杆菌细胞中的物质来合成噬菌体的组成成分。已知某种噬菌体DNA分子的两条链都用32P进行标记，该噬菌体所感染的大肠杆菌细胞中不含有32P。综上所述并依据DNA分子的半保留复制可知：一个含有32P标记的双链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，因此在得到的n个噬菌体中只有两个带有标记，即其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n。
答案：(3)一个含有32P标记的双链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，因此在得到的n个噬菌体中只有两个带有标记
模拟题组——预趋势
DNA分子的结构分析
1．[2019·江苏淮安模拟]下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是( )
A．DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构
B．DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基
C．DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对
D．DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连
解析：DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构，A错误；DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖，且磷酸不与碱基直接相连，B错误；DNA分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连，D错误。
答案：C
2．[2019·福建师大附中统考]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．初步水解产物的种类 D．(A＋T)/(G＋C)的比值
解析：同源染色体一条来自父方，一条来自母方，其来源不同，碱基序列存在差异，A项错误；X、Y染色体为同源染色体，但其大小不同，磷酸二酯键的数目也不同，B项错误；DNA分子都由腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸组成，C项正确；不同DNA分子中(A＋T)/(C＋G)的比值不同，D项错误。
答案：C
DNA分子中的碱基计算
3．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，则有关该DNA分子的叙述，正确的是( )
A．含有4个游离的磷酸基
B．含有腺嘌呤脱氧核苷酸30个
C．4种含氮碱基A：T：G：C＝3：3：7：7
D．碱基排列方式共有4100种
解析：每条单链各有一个游离的磷酸基，所以DNA分子应该有2个游离的磷酸基。计算碱基数目时，需要注意所给碱基总数为个数还是对数。该DNA分子中含有200个碱基对，一条链上A：T：G：C＝1：2：3：4，根据双链中A＋T所占比例＝单链中A＋T所占比例，则双链中A＋T占3/10，根据A＝T，推知A和T各占3/20，故腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为200×2×(3/20)＝60。双链中A和T分别占3/20，则C和G分别占7/20，故A：T：G：C＝3：3：7：7。在碱基比例不确定的情况下，碱基排列方式共有4n种，n为碱基对数，即共有4200种，而该DNA分子碱基比例已确定，故排列方式不等于4200种。
答案：C
4．[2019·牡丹江模拟]DNA溶解温度(Tm)是使DNA双螺旋结构解开一半时所需要的温度，不同种类DNA的Tm值不同。如图表示DNA分子中G＋C含量(占全部碱基的比例)与Tm的关系。下列有关叙述，不正确的是( )
A．—般地说，DNA分子的Tm值与G＋C含量呈正相关
B．Tm值相同的DNA分子中G＋C的数量有可能不同
C．生物体内解旋酶也能使DNA双螺旋结构的氢键断裂而解开螺旋
D．DNA分子中G与C之间的氢键总数比A与T之间多
解析：由图可知，DNA溶解温度(Tm)是使DNA双螺旋结构解开一半时所需要的温度，图示表示的DNA分子中G＋C含量(占全部碱基的比例)与Tm的关系，Tm值越大，C＋G含量越高，即DNA分子的Tm值与C＋G含量呈正相关，A正确；两DNA分子若Tm值相同，则它们所含G＋C比例相同，但C＋G的数量不一定相同，B正确；每条链上的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接，两条链之间的碱基通过氢键连接，可见维持DNA双螺旋结构的主要有氢键不是化学键和磷酸二酯键，C正确；G－C碱基对之间有3个氢键，A－T碱基对之间有2个氢键，但整个DNA分子中G与C之间的氢键数量不一定比A与T之间多，D错误。
答案：D
基因、DNA和染色体的关系
5．[2019·陕西西安中学模拟]下列有关DNA与基因关系的叙述中，正确的是( )
A．基因是碱基对随机排列而成的DNA片段
B．一个DNA分子上有许多个基因
C．DNA的碱基排列顺序就代表基因
D．组成不同基因的碱基数量一定不同
解析：基因是具有遗传效应的DNA片段，A错误；一个DNA上可以有许多个基因，B正确；DNA中具有遗传效应的片段中碱基排列顺序才是基因，C错误；组成不同的基因的碱基数量可能相同，D错误。
答案：B
6．[2019·大连市二十四中高三测试]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( )
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其雌性亲本，D正确。
答案：C
DNA分子复制的研究方法、过程和条件(国考5年2考)
(全国卷：2018全国卷Ⅰ；2016全国卷Ⅱ；地方卷：2018浙江卷；2014四川、江苏卷)
【师说考问】
考问1 DNA分子的复制的过程
如图为真核细胞DNA分子复制过程的模式图，据图回答相关问题：
(1)图中DNA复制的场所是细胞核。
(2)图中DNA分子复制是从多个起点开始的，但不同时开始，复制开始时间右边最早。
(3)图中DNA分子复制的特点有：边解旋边复制、多起点复制、双向复制、半保留复制。
(4)由图示得知，DNA分子复制的方式具有什么特点？
答案：半保留复制。
(5)图示中的解旋酶和DNA聚合酶各有什么作用？
答案：前者使氢键打开，DNA双链发生解旋；后者催化形成新的子链。
考问2 DNA复制过程中的数量关系
若将亲代DNA分子复制n代，其结构分析如下：
(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分子数为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次复制所需该脱氧核苷酸数为m·2n－1个。
考问3 有关DNA复制的几个问题
(1)复制的场所：主要场所是细胞核，但在拟核、线粒体、叶绿体、细胞质基质(如质粒)中也可进行DNA复制。
(2)复制方式：半保留复制。新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链(模板链)。
(3)过程特点：边解旋边复制；多点解旋和复制。
(4)DNA复制的准确性：
①一般情况下，DNA分子能准确地进行复制。原因：DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
②在特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引发基因突变。
【题组跟进】
高考题组——研考向
DNA分子复制基础知识综合判断
1．高考重组，判断正误。
(1)若复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能是DNA聚合酶。[2018·全国卷Ⅰ，T2C](√)
(2)DNA分子复制是边解旋边双向复制的。[2012·江苏卷，T25D](√)
(3)DNA聚合酶在细胞核内合成。[2011·全国卷Ⅱ，T1B](×)
(4)真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶和能量。[2011·海南卷，T25B](√)
(5)真核细胞核DNA的复制发生在有丝分裂前期。[2011·海南卷，T25D](×)
DNA复制过程中的相关实验探究
2.
[2018·浙江卷，22]某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl。a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是( )
A．本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术
B．a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的
C．b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是14N－15N－DNA
D．实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制的
解析：由题意“培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl”和“条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置”可知：本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术，A正确；分析图示可知：a管中的DNA密度最大，表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的，B错误；b管中的DNA密度介于a、c管之间，表明该管中的大肠杆菌的DNA都是14N－15N－DNA，C正确；实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制，D正确。
答案：B
3．[2018·海南卷，15]现有DNA分子的两条单链均只含有14N(表示为14N14N)的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代，再转到含有14N的培养基中繁殖一代，则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是( )
A．有15N14N和14N14N两种，其比例为13
B．有15N15N和14N14N两种，其比例为11
C．有15N15N和14N14N两种，其比例为31
D．有15N14N和14N14N两种，其比例为31
解析：将含有14N14N的大肠杆菌置于含有15N的培养基中繁殖两代后，由于DNA的半保留复制，得到的子代DNA为2个14N14N－DNA和2个14N15N－DNA，再将其转到含有14N的培养基中繁殖一代，会得到6个15N14N－DNA和2个14N14N－DNA，比例为31，D正确。
答案：D
4．[经典高考]下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，下列有关叙述，错误的是( )
A．图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的
B．图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的
C．真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶
D．真核生物的这种复制方式提高了复制速率
解析：从图中能看出有多个复制起点，但并不是同时开始，所以A错误；图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的，真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等酶的参与。这种半保留复制的模式不仅保持前后代的稳定性，同时提高了复制速率。
答案：A
5．[经典高考]科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。
组别
1组
2组
3组
4组
培养液中
唯一氮源
14NH4Cl
15NH4Cl
14NH4Cl
14NH4Cl
繁殖代数
多代
多代
一代
两代
培养产物
A
B
B的子Ⅰ代
B的子Ⅱ代
操作
提取DNA并离心
离心结果
仅为轻带
(14N/14N)
仅为重带
(15N/15N)
仅为中带
(15N/14N)
1/2轻带
(14N/14N)
1/2中带
(15N/14N)
请分析并回答：
(1)要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过________代培养，且培养液中的________是唯一氮源。
(2)综合分析本实验的DNA离心结果，第________组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第________________________________________________________________________
组和第____________组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是______________。
(3)分析讨论：
①若子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于________，据此可判断DNA分子的复制方式不是________复制。
②若将子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，其结果______(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。
③若在同等条件下将子Ⅱ代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置________，放射性强度发生变化的是________带。
④若某次实验的结果中，子Ⅰ代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为________________________________________________________________________。
解析：(1)要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过多代培养，并且培养液中15NH4Cl是唯一氮源。(2)从图表看，证明DNA分子的复制方式是半保留复制，第3组实验结果起到了关键作用，因为其离心后仅为中带(15N/14N)；还需与第1组和第2组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是半保留复制。(3)①亲代DNA为15N/15N，原料为14N，离心的结果为“轻”(14N/14N)和“重”(15N/15N)两条密度带，则“重带”DNA来自于亲代DNA，即B，这种复制方式没有发生母链与子链的重新组合，因而不是半保留复制。②判断DNA的复制方式主要是看子代DNA与亲代DNA的关系，实质是看母链与子链是否发生重新组合，若将DNA双链分开离心，则不能判断DNA的复制方式。③在同等条件下，将子Ⅱ代继续培养(原料为14N)，子n代DNA离心结果密度带仍为两种，即轻带(14N/14N)和中带(15N/14N)，位置未发生变化。④子Ⅰ代DNA的“中带”(15N/14N)比以往实验结果略宽，说明该实验结果中的“中带”不完全是15N/14N，有可能新形成的子链(14N)中混有少量的15N。
答案：(1)多 15N/15NH4Cl (2)3 1 2 半保留复制 (3)①B 半保留 ②不能 ③没有变化 轻 ④15N
[归纳拓展]
1．DNA复制与基因突变
(1)一般情况下，DNA分子能准确地进行复制。其原因是：DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
(2)特殊情况下，由于外界因素和生物内部因素的作用，可以造成碱基配对发生差错，引发基因突变。
2．DNA复制与细胞分裂
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2种情况是2个细胞是，1个细胞是，1个细胞是；第3种情况是2个细胞是，另外2个细胞是。
模拟题组——预趋势
DNA分子复制过程及特点分析
1．[2019·南昌模拟]下列有关DNA复制的叙述，错误的是( )
A．真核细胞和原核细胞都能进行DNA的复制
B．细胞核和细胞质中都能进行DNA的复制
C．有丝分裂和减数分裂都需要进行DNA的复制
D．DNA通过半保留复制合成的两条新链的碱基完全相同
解析：真核细胞和原核细胞的遗传物质都是DNA，都能进行DNA的复制。细胞分裂过程中，细胞核中的DNA需要进行复制；细胞质中也含有DNA，也能进行复制，如线粒体中的DNA。有丝分裂和减数分裂都需要进行DNA的复制，都发生在间期。DNA通过半保留复制合成的两条新链的碱基之间是互补关系。
答案：D
2．[2019·江西新余四中高三段考试题]将一个用15N标记的DNA分子放到14N的培养基上培养，让其连续复制三次，再将全部复制产物置于试管内进行离心，如图中分别代表复制1次、2次、3次后的分层结果的是( )
A．c、e、f B．a、e、b
C．a、b、d D．c、d、f
解析：由于DNA分子的复制是半保留复制，一个用15N标记的DNA分子在14N的培养基上培养，复制1次后，每个DNA分子的一条链含15N，另一条链含14N，离心后全部位于中间密度层，对应图中的c；复制2次后，产生4个DNA分子，其中15N和14N均含的DNA分子有2个，位于中间密度层，只含14N的DNA分子有2个，离心后位于小密度层，对应图中的e；复制3次后，产生8个DNA分子，其中15N和14N均含的DNA分子有2个(位于中间密度层)，只含14N的DNA分子为6个(位于小密度层)，对应图中的f。
答案：A
DNA分子复制过程中的相关计算
3．[2019·临川一中质检]用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶脱氧核苷酸60个，该DNA分子在含有14N的培养基中连续复制4次。其结果不可能是( )
A．含有15N的DNA分子占1/8
B．含有14N的DNA分子占7/8
C．复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D．复制结果共产生16个DNA分子
解析：DNA复制为半保留复制，子代每个DNA的两条链，一条来自母链，一条是新合成的子链。由题可知，该DNA分子中有腺嘌呤(A)40个，则复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸为40×(24－1)＝600(个)。该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次，可形成16个DNA分子，其中含有15N的DNA分子占1/8，含有14N的DNA分子占100%。
答案：B
4．[经典模拟]某DNA分子中含m对碱基，其中腺嘌呤有A个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述，错误的是( )
A．在第一次复制时，需要(m－A)个
B．在第二次复制时，需要2(m－A)个
C．在第n次复制时，需要2n－1(m－A)个
D．在n次复制过程中，总共需要2n(m－A)个
解析：解答本题时，首先把模板中胞嘧啶脱氧核苷酸的数目求出，即(2m－2A)/2＝(m－A)个，则复制一次，需要(m－A)(21－1)＝(m－A)个；复制两次，共需要(m－A)(22－1)＝3(m－A)个，因此，第二次复制需要3(m－A)－(m－A)＝2(m－A)个；在n次复制过程中，总共需要(m－A)(2n－1)个，则第n次复制需要(m－A)(2n－1)－(m－A)(2n－1－1)＝2n－1(m－A)个。
答案：D
DNA复制与细胞分裂
5．[2019·河北唐山高三统考]BrdU能替代T与A配对而渗入新合成的DNA链，植物根尖分生组织放在含有BrdU的培养基中分别培养到第一、第二个细胞周期的中期。下列有关说法中不正确的是( )
A．1条染色体形成2条染色单体的同时，DNA也完成了复制
B．1个DNA复制2次所产生的DNA分别位于4条染色单体上
C．第一个细胞周期的中期，每条染色体均有1个DNA的2条脱氧核苷酸链都含BrdU
D．第二个细胞周期的中期，每条染色体均有1个DNA的1条脱氧核苷酸链含BrdU
解析：1条染色体形成2条染色单体的同时，DNA也完成了复制，A正确；1个DNA复制2次所产生的DNA分别位于4条染色单体上，B正确；第一个细胞周期的中期，DNA分子只复制一次，根据DNA分子半保留复制特点，每条染色体均有1个DNA的1条脱氧核苷酸链含BrdU，C错误；到第二个细胞周期的中期，DNA分子进行了2次半保留复制，每条染色体均有1个DNA的1条脱氧核苷酸链含BrdU，D正确。
答案：C
6．[高考改编]用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链。再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂完成后每个细胞中被32P标记的染色体条数是( )
A．0条 B．20条
C．大于0小于20条 D．以上都有可能
解析：第一次细胞分裂完成后形成的细胞中，DNA双链均是一条链含有32P，另一条链不含32P，第二次细胞分裂的间期，染色体复制后每条染色体上都是一条染色单体含32P，一条染色单体不含32P，有丝分裂后期，姐妹染色单体分离，如果含32P的20条染色体同时移向细胞的一极，不含32P的20条染色体同时移向细胞的另一极，则产生的子细胞中被32P标记的染色体条数分别是20条和0条；如果移向细胞两极的20条染色体中既有含32P的，也有不含32P的，则形成的子细胞中被32P标记的染色体条数大于0小于20条。
答案：D
课堂总结 网络建构
[网络建构]
[答题必备]
1．DNA的两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。
2．DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。
3．DNA上的碱基对严格遵循碱基互补配对原则，通过氢键连接。
4．DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息。
5．DNA复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点。
6．DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶参与。
7．基因是具有遗传效应的DNA片段。
8．染色体是基因的主要载体，线粒体、叶绿体中也存在基因。
考点突破 素养达成
DNA分子的结构、特性及基因的本质(国考5年3考)
(全国卷：2018全国卷Ⅰ；2016全国卷Ⅰ、2015全国卷Ⅰ；
地方卷：2018海南、江苏卷；2017海南卷；2015江苏卷；2014山东、四川、江苏卷)
【师说考问】
考问1 DNA分子的结构
据图回答相关问题：
(1)基本结构：
①由磷酸、脱氧核糖、含氮碱基组成，三者之间的数量关系为111。
②磷酸：每个DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。
(2)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，A与T之间有两个氢键，G与C之间有三个氢键。
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断，用DNA连接酶处理可连接。
(4)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。
考问2 由碱基种类及比例可分析判断核酸的种类
(1)若有U无T，则该核酸为RNA。
(2)若有T无U，且A＝T，G＝C，则该核酸一般为双链DNA。
(3)若有T无U，且A≠T，G≠C，则该核酸为单链DNA。
考问3 DNA分子中的数量对应关系
据图分析DNA分子结构中的碱基计算：
(1)在双链DNA分子中，互补碱基两两相等，A＝T，C＝G，A＋G＝C＋T，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。
(2)在双链DNA分子中，互补的两碱基之和(如A＋T或C＋G)占全部碱基的比例等于其任何一条单链中这两种碱基之和占该单链中碱基数的比例。
(3)DNA分子一条链中(A＋G)/(C＋T)的比值的倒数等于互补链中该种碱基的比值，在整个DNA分子中该比值等于1。(不配对的碱基之和的比值在两条单链中互为倒数)
(4)DNA分子一条链中(A＋T)/(C＋G)的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。(配对的碱基之和的比值在两条单链和双链中比值都相等)
(5)不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即(A＋T)/(C＋G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。
(6)若已知A占双链的比例为c%，则A1/单链的比例无法确定，但最大值可求出为2c%，最小值为0。
【题组跟进】
高考题组——研考向
DNA分子结构的综合判断
1．高考重组，判断正误。
(1)真核细胞的核中有DNA—蛋白质复合物，而原核细胞的拟核中没有。[2018·全国卷Ⅰ，T2B](×)
(2)线粒体和叶绿体中都含有DNA分子。[2018·海南卷，T10](√)
(3)DNA和RNA分子中都含有磷酸二酯键。[2018·海南卷，T10](√)
(4)沃森和克里克以DNA大分子为研究材料，采用X射线衍射的方法，破译了全部密码子。[2015·江苏卷，T4D](×)
(5)DNA与ATP中所含元素的种类相同。[2015·全国卷Ⅰ，T1A](√)
(6)控制细菌性状的基因位于拟核和线粒体中的DNA上。[2015·全国卷Ⅰ，T10](×)
(7)富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也作出了巨大的贡献。[2014·江苏卷，T4C](√)
(8)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，T5C](×)
(9)DNA有氢键，RNA没有氢键。[2013·全国卷Ⅱ，T1A](×)
(10)沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数。[2012·江苏卷，T2](×)
[高考VS,教材]
高考溯源 以上内容主要源自教材必修2 P48～50，把握DNA双螺旋结构模型构建历程及DNA双螺旋结构内涵是解题关键。
[即时对练] (必修2 P49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( )
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。
答案：D
DNA分子结构中碱基互补配对原则演化而来的计算问题
2．[2017·海南卷，24]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( )
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：由于双链DNA碱基A数目等于T数目，G数目等于C数目，故(A＋C)/(G＋T)为恒值1，A错；A和T碱基对含2个氢键，C和G含3个氢键，故(A＋T)/(G＋C)中，(G＋C)数目越多，氢键数越多，双链DNA分子的稳定性越高，B错；(A＋T)/(G＋C)与(A＋C)/(G＋T)两个比值相等，这个DNA分子可能是双链，也可能是单链，C错；经半保留复制得到的DNA分子，是双链DNA，(A＋C)/(G＋T)＝1，D正确。
答案：D
3．[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( )
解析：设该单链中四种碱基含量分别为A1、T1、G1、C1，其互补链中四种碱基含量为A2、T2、C2、G2，DNA分子中四种碱基含量A＝T、G＝C。由碱基互补配对原则可知(A＋C)/(T＋G)＝1，A曲线应为水平，A项错误；(A2＋C2)/(T2＋G2)＝(T1＋G1)/(A1＋C1)，B曲线应为双曲线的一支，B项错误；(A＋T)/(G＋C)＝(A1＋A2＋T1＋T2)/(G1＋G2＋C1＋C2)＝(A1＋T1)/(G1＋C1)，C项正确；(A1＋T1)/(G1＋C1)＝(T2＋A2)/(C2＋G2)，D项错误。
答案：C
[规律方法] DNA碱基互补配对原则的有关计算
规律1：互补的两个碱基数量相等，即A＝T，C＝G。
规律2：任意两个不互补的碱基和占总碱基的50%。
规律3：一条链中互补碱基的和等于另一条链中这两种碱基的和。
规律4：若一条链中，＝n，则另一条链中＝n，＝n。
规律5：若一条链中＝K，则另一条链中＝，＝1。
DNA分子结构的综合考查
4．[2016·全国卷Ⅰ，29节选]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：
(3)将一个带有某种噬菌体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，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(3)每个噬菌体只含有1个DNA分子。噬菌体侵染大肠杆菌时，噬菌体的DNA进入到大肠杆菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在大肠杆菌细胞外；在噬菌体的DNA的指导下，利用大肠杆菌细胞中的物质来合成噬菌体的组成成分。已知某种噬菌体DNA分子的两条链都用32P进行标记，该噬菌体所感染的大肠杆菌细胞中不含有32P。综上所述并依据DNA分子的半保留复制可知：一个含有32P标记的双链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，因此在得到的n个噬菌体中只有两个带有标记，即其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n。
答案：(3)一个含有32P标记的双链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，因此在得到的n个噬菌体中只有两个带有标记
模拟题组——预趋势
DNA分子的结构分析
1．[2019·江苏淮安模拟]下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是( )
A．DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构
B．DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基
C．DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对
D．DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连
解析：DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构，A错误；DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖，且磷酸不与碱基直接相连，B错误；DNA分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连，D错误。
答案：C
2．[2019·福建师大附中统考]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．初步水解产物的种类 D．(A＋T)/(G＋C)的比值
解析：同源染色体一条来自父方，一条来自母方，其来源不同，碱基序列存在差异，A项错误；X、Y染色体为同源染色体，但其大小不同，磷酸二酯键的数目也不同，B项错误；DNA分子都由腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸组成，C项正确；不同DNA分子中(A＋T)/(C＋G)的比值不同，D项错误。
答案：C
DNA分子中的碱基计算
3．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，则有关该DNA分子的叙述，正确的是( )
A．含有4个游离的磷酸基
B．含有腺嘌呤脱氧核苷酸30个
C．4种含氮碱基A：T：G：C＝3：3：7：7
D．碱基排列方式共有4100种
解析：每条单链各有一个游离的磷酸基，所以DNA分子应该有2个游离的磷酸基。计算碱基数目时，需要注意所给碱基总数为个数还是对数。该DNA分子中含有200个碱基对，一条链上A：T：G：C＝1：2：3：4，根据双链中A＋T所占比例＝单链中A＋T所占比例，则双链中A＋T占3/10，根据A＝T，推知A和T各占3/20，故腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为200×2×(3/20)＝60。双链中A和T分别占3/20，则C和G分别占7/20，故A：T：G：C＝3：3：7：7。在碱基比例不确定的情况下，碱基排列方式共有4n种，n为碱基对数，即共有4200种，而该DNA分子碱基比例已确定，故排列方式不等于4200种。
答案：C
4．[2019·牡丹江模拟]DNA溶解温度(Tm)是使DNA双螺旋结构解开一半时所需要的温度，不同种类DNA的Tm值不同。如图表示DNA分子中G＋C含量(占全部碱基的比例)与Tm的关系。下列有关叙述，不正确的是( )
A．—般地说，DNA分子的Tm值与G＋C含量呈正相关
B．Tm值相同的DNA分子中G＋C的数量有可能不同
C．生物体内解旋酶也能使DNA双螺旋结构的氢键断裂而解开螺旋
D．DNA分子中G与C之间的氢键总数比A与T之间多
解析：由图可知，DNA溶解温度(Tm)是使DNA双螺旋结构解开一半时所需要的温度，图示表示的DNA分子中G＋C含量(占全部碱基的比例)与Tm的关系，Tm值越大，C＋G含量越高，即DNA分子的Tm值与C＋G含量呈正相关，A正确；两DNA分子若Tm值相同，则它们所含G＋C比例相同，但C＋G的数量不一定相同，B正确；每条链上的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接，两条链之间的碱基通过氢键连接，可见维持DNA双螺旋结构的主要有氢键不是化学键和磷酸二酯键，C正确；G－C碱基对之间有3个氢键，A－T碱基对之间有2个氢键，但整个DNA分子中G与C之间的氢键数量不一定比A与T之间多，D错误。
答案：D
基因、DNA和染色体的关系
5．[2019·陕西西安中学模拟]下列有关DNA与基因关系的叙述中，正确的是( )
A．基因是碱基对随机排列而成的DNA片段
B．一个DNA分子上有许多个基因
C．DNA的碱基排列顺序就代表基因
D．组成不同基因的碱基数量一定不同
解析：基因是具有遗传效应的DNA片段，A错误；一个DNA上可以有许多个基因，B正确；DNA中具有遗传效应的片段中碱基排列顺序才是基因，C错误；组成不同的基因的碱基数量可能相同，D错误。
答案：B
6．[2019·大连市二十四中高三测试]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( )
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其雌性亲本，D正确。
答案：C
DNA分子复制的研究方法、过程和条件(国考5年2考)
(全国卷：2018全国卷Ⅰ；2016全国卷Ⅱ；地方卷：2018浙江卷；2014四川、江苏卷)
【师说考问】
考问1 DNA分子的复制的过程
如图为真核细胞DNA分子复制过程的模式图，据图回答相关问题：
(1)图中DNA复制的场所是细胞核。
(2)图中DNA分子复制是从多个起点开始的，但不同时开始，复制开始时间右边最早。
(3)图中DNA分子复制的特点有：边解旋边复制、多起点复制、双向复制、半保留复制。
(4)由图示得知，DNA分子复制的方式具有什么特点？
答案：半保留复制。
(5)图示中的解旋酶和DNA聚合酶各有什么作用？
答案：前者使氢键打开，DNA双链发生解旋；后者催化形成新的子链。
考问2 DNA复制过程中的数量关系
若将亲代DNA分子复制n代，其结构分析如下：
(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分子数为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次复制所需该脱氧核苷酸数为m·2n－1个。
考问3 有关DNA复制的几个问题
(1)复制的场所：主要场所是细胞核，但在拟核、线粒体、叶绿体、细胞质基质(如质粒)中也可进行DNA复制。
(2)复制方式：半保留复制。新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链(模板链)。
(3)过程特点：边解旋边复制；多点解旋和复制。
(4)DNA复制的准确性：
①一般情况下，DNA分子能准确地进行复制。原因：DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
②在特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引发基因突变。
【题组跟进】
高考题组——研考向
DNA分子复制基础知识综合判断
1．高考重组，判断正误。
(1)若复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能是DNA聚合酶。[2018·全国卷Ⅰ，T2C](√)
(2)DNA分子复制是边解旋边双向复制的。[2012·江苏卷，T25D](√)
(3)DNA聚合酶在细胞核内合成。[2011·全国卷Ⅱ，T1B](×)
(4)真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶和能量。[2011·海南卷，T25B](√)
(5)真核细胞核DNA的复制发生在有丝分裂前期。[2011·海南卷，T25D](×)
DNA复制过程中的相关实验探究
2.
[2018·浙江卷，22]某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl。a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是( )
A．本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术
B．a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的
C．b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是14N－15N－DNA
D．实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制的
解析：由题意“培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl”和“条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置”可知：本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术，A正确；分析图示可知：a管中的DNA密度最大，表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的，B错误；b管中的DNA密度介于a、c管之间，表明该管中的大肠杆菌的DNA都是14N－15N－DNA，C正确；实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制，D正确。
答案：B
3．[2018·海南卷，15]现有DNA分子的两条单链均只含有14N(表示为14N14N)的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代，再转到含有14N的培养基中繁殖一代，则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是( )
A．有15N14N和14N14N两种，其比例为13
B．有15N15N和14N14N两种，其比例为11
C．有15N15N和14N14N两种，其比例为31
D．有15N14N和14N14N两种，其比例为31
解析：将含有14N14N的大肠杆菌置于含有15N的培养基中繁殖两代后，由于DNA的半保留复制，得到的子代DNA为2个14N14N－DNA和2个14N15N－DNA，再将其转到含有14N的培养基中繁殖一代，会得到6个15N14N－DNA和2个14N14N－DNA，比例为31，D正确。
答案：D
4．[经典高考]下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，下列有关叙述，错误的是( )
A．图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的
B．图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的
C．真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶
D．真核生物的这种复制方式提高了复制速率
解析：从图中能看出有多个复制起点，但并不是同时开始，所以A错误；图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的，真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等酶的参与。这种半保留复制的模式不仅保持前后代的稳定性，同时提高了复制速率。
答案：A
5．[经典高考]科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。
组别
1组
2组
3组
4组
培养液中
唯一氮源
14NH4Cl
15NH4Cl
14NH4Cl
14NH4Cl
繁殖代数
多代
多代
一代
两代
培养产物
A
B
B的子Ⅰ代
B的子Ⅱ代
操作
提取DNA并离心
离心结果
仅为轻带
(14N/14N)
仅为重带
(15N/15N)
仅为中带
(15N/14N)
1/2轻带
(14N/14N)
1/2中带
(15N/14N)
请分析并回答：
(1)要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过________代培养，且培养液中的________是唯一氮源。
(2)综合分析本实验的DNA离心结果，第________组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第________________________________________________________________________
组和第____________组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是______________。
(3)分析讨论：
①若子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于________，据此可判断DNA分子的复制方式不是________复制。
②若将子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，其结果______(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。
③若在同等条件下将子Ⅱ代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置________，放射性强度发生变化的是________带。
④若某次实验的结果中，子Ⅰ代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为________________________________________________________________________。
解析：(1)要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过多代培养，并且培养液中15NH4Cl是唯一氮源。(2)从图表看，证明DNA分子的复制方式是半保留复制，第3组实验结果起到了关键作用，因为其离心后仅为中带(15N/14N)；还需与第1组和第2组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是半保留复制。(3)①亲代DNA为15N/15N，原料为14N，离心的结果为“轻”(14N/14N)和“重”(15N/15N)两条密度带，则“重带”DNA来自于亲代DNA，即B，这种复制方式没有发生母链与子链的重新组合，因而不是半保留复制。②判断DNA的复制方式主要是看子代DNA与亲代DNA的关系，实质是看母链与子链是否发生重新组合，若将DNA双链分开离心，则不能判断DNA的复制方式。③在同等条件下，将子Ⅱ代继续培养(原料为14N)，子n代DNA离心结果密度带仍为两种，即轻带(14N/14N)和中带(15N/14N)，位置未发生变化。④子Ⅰ代DNA的“中带”(15N/14N)比以往实验结果略宽，说明该实验结果中的“中带”不完全是15N/14N，有可能新形成的子链(14N)中混有少量的15N。
答案：(1)多 15N/15NH4Cl (2)3 1 2 半保留复制 (3)①B 半保留 ②不能 ③没有变化 轻 ④15N
[归纳拓展]
1．DNA复制与基因突变
(1)一般情况下，DNA分子能准确地进行复制。其原因是：DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
(2)特殊情况下，由于外界因素和生物内部因素的作用，可以造成碱基配对发生差错，引发基因突变。
2．DNA复制与细胞分裂
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2种情况是2个细胞是，1个细胞是，1个细胞是；第3种情况是2个细胞是，另外2个细胞是。
模拟题组——预趋势
DNA分子复制过程及特点分析
1．[2019·南昌模拟]下列有关DNA复制的叙述，错误的是( )
A．真核细胞和原核细胞都能进行DNA的复制
B．细胞核和细胞质中都能进行DNA的复制
C．有丝分裂和减数分裂都需要进行DNA的复制
D．DNA通过半保留复制合成的两条新链的碱基完全相同
解析：真核细胞和原核细胞的遗传物质都是DNA，都能进行DNA的复制。细胞分裂过程中，细胞核中的DNA需要进行复制；细胞质中也含有DNA，也能进行复制，如线粒体中的DNA。有丝分裂和减数分裂都需要进行DNA的复制，都发生在间期。DNA通过半保留复制合成的两条新链的碱基之间是互补关系。
答案：D
2．[2019·江西新余四中高三段考试题]将一个用15N标记的DNA分子放到14N的培养基上培养，让其连续复制三次，再将全部复制产物置于试管内进行离心，如图中分别代表复制1次、2次、3次后的分层结果的是( )
A．c、e、f B．a、e、b
C．a、b、d D．c、d、f
解析：由于DNA分子的复制是半保留复制，一个用15N标记的DNA分子在14N的培养基上培养，复制1次后，每个DNA分子的一条链含15N，另一条链含14N，离心后全部位于中间密度层，对应图中的c；复制2次后，产生4个DNA分子，其中15N和14N均含的DNA分子有2个，位于中间密度层，只含14N的DNA分子有2个，离心后位于小密度层，对应图中的e；复制3次后，产生8个DNA分子，其中15N和14N均含的DNA分子有2个(位于中间密度层)，只含14N的DNA分子为6个(位于小密度层)，对应图中的f。
答案：A
DNA分子复制过程中的相关计算
3．[2019·临川一中质检]用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶脱氧核苷酸60个，该DNA分子在含有14N的培养基中连续复制4次。其结果不可能是( )
A．含有15N的DNA分子占1/8
B．含有14N的DNA分子占7/8
C．复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D．复制结果共产生16个DNA分子
解析：DNA复制为半保留复制，子代每个DNA的两条链，一条来自母链，一条是新合成的子链。由题可知，该DNA分子中有腺嘌呤(A)40个，则复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸为40×(24－1)＝600(个)。该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次，可形成16个DNA分子，其中含有15N的DNA分子占1/8，含有14N的DNA分子占100%。
答案：B
4．[经典模拟]某DNA分子中含m对碱基，其中腺嘌呤有A个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述，错误的是( )
A．在第一次复制时，需要(m－A)个
B．在第二次复制时，需要2(m－A)个
C．在第n次复制时，需要2n－1(m－A)个
D．在n次复制过程中，总共需要2n(m－A)个
解析：解答本题时，首先把模板中胞嘧啶脱氧核苷酸的数目求出，即(2m－2A)/2＝(m－A)个，则复制一次，需要(m－A)(21－1)＝(m－A)个；复制两次，共需要(m－A)(22－1)＝3(m－A)个，因此，第二次复制需要3(m－A)－(m－A)＝2(m－A)个；在n次复制过程中，总共需要(m－A)(2n－1)个，则第n次复制需要(m－A)(2n－1)－(m－A)(2n－1－1)＝2n－1(m－A)个。
答案：D
DNA复制与细胞分裂
5．[2019·河北唐山高三统考]BrdU能替代T与A配对而渗入新合成的DNA链，植物根尖分生组织放在含有BrdU的培养基中分别培养到第一、第二个细胞周期的中期。下列有关说法中不正确的是( )
A．1条染色体形成2条染色单体的同时，DNA也完成了复制
B．1个DNA复制2次所产生的DNA分别位于4条染色单体上
C．第一个细胞周期的中期，每条染色体均有1个DNA的2条脱氧核苷酸链都含BrdU
D．第二个细胞周期的中期，每条染色体均有1个DNA的1条脱氧核苷酸链含BrdU
解析：1条染色体形成2条染色单体的同时，DNA也完成了复制，A正确；1个DNA复制2次所产生的DNA分别位于4条染色单体上，B正确；第一个细胞周期的中期，DNA分子只复制一次，根据DNA分子半保留复制特点，每条染色体均有1个DNA的1条脱氧核苷酸链含BrdU，C错误；到第二个细胞周期的中期，DNA分子进行了2次半保留复制，每条染色体均有1个DNA的1条脱氧核苷酸链含BrdU，D正确。
答案：C
6．[高考改编]用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链。再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂完成后每个细胞中被32P标记的染色体条数是( )
A．0条 B．20条
C．大于0小于20条 D．以上都有可能
解析：第一次细胞分裂完成后形成的细胞中，DNA双链均是一条链含有32P，另一条链不含32P，第二次细胞分裂的间期，染色体复制后每条染色体上都是一条染色单体含32P，一条染色单体不含32P，有丝分裂后期，姐妹染色单体分离，如果含32P的20条染色体同时移向细胞的一极，不含32P的20条染色体同时移向细胞的另一极，则产生的子细胞中被32P标记的染色体条数分别是20条和0条；如果移向细胞两极的20条染色体中既有含32P的，也有不含32P的，则形成的子细胞中被32P标记的染色体条数大于0小于20条。
答案：D
课堂总结 网络建构
[网络建构]
[答题必备]
1．DNA的两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。
2．DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。
3．DNA上的碱基对严格遵循碱基互补配对原则，通过氢键连接。
4．DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息。
5．DNA复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点。
6．DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶参与。
7．基因是具有遗传效应的DNA片段。
8．染色体是基因的主要载体，线粒体、叶绿体中也存在基因。
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