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2021版新高考选考生物一轮复习通用版学案：第18讲 DNA分子的结构、复制及基因的本质
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第18讲 DNA分子的结构、复制及基因的本质
考点1 DNA分子的结构
1．DNA分子的结构层次
[助学巧记] 利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子的结构
2．DNA分子的结构特点
(必修2 P58 “科学·技术·社会”、P60“思维拓展”改编)DNA指纹图谱法的基本操作：从生物样品中提出DNA(DNA一般都有部分的降解)，可运用________扩增出DNA片段或完整的基因组DNA，然后将扩增出的DNA用合适的________切割成DNA片段，利用电泳技术将这些片段按大小分开后，转移至尼龙滤膜上，然后将已标记的DNA探针与膜上具有________序列的DNA片段杂交，用放射自显影便可获得DNA指纹图谱。
答案：PCR技术 限制酶 互补碱基
【真题例证·体验】
(2017·高考海南卷)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：选D。由于双链DNA分子中碱基A的数目等于T的数目，G的数目等于C的数目，故(A＋C)/(G＋T)为恒值1，A错误；碱基对A和T含2个氢键，C和G含3个氢键，(G＋C)数目越多，氢键数越多，双链DNA分子的稳定性越高，B错误；(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错误；经半保留复制得到的DNA分子，是双链DNA，故(A＋C)/(G＋T)＝1，D正确。
【考法纵览·诊断】
(1)细胞中DNA分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和
[2017·海南卷，23C](×)
(2)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](×)
(3)DNA有氢键，RNA没有氢键
[2013·全国卷Ⅱ，T1A](×)
【长句应答·特训】
根据DNA分子的结构图，回答下列问题：
(1)基本单位：________________。
①由磷酸、脱氧核糖、含氮碱基组成，三者之间的数量关系为________。
②每个DNA片段中，含________个游离的磷酸基团。
(2)水解产物：DNA的初步水解产物是________，彻底水解产物是___________。
(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________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________________处理可切割，用________________处理可连接。
(4)碱基对数与氢键数的关系：
①若碱基对数为n，则氢键数为________。
②若n个碱基对中，A有m个，则氢键数为________。
(5)DNA分子的多样性与其空间结构________(填“有关”或“无关”)，其多样性的原因是____________________________________________________________。
(6)DNA分子的结构具有稳定性的原因是____________________________________。
答案：(1)脱氧核苷酸 ①1∶1∶1 ②2
(2)脱氧核苷酸 磷酸、脱氧核糖和含氮碱基
(3)①解旋酶 ②限制性核酸内切酶 DNA连接酶
(4)①2n～3n ②3n－m
(5)无关 不同DNA分子中碱基的排列顺序是千变万化的
(6)外侧的脱氧核糖和磷酸交替排列的方式稳定不变，内侧碱基配对方式稳定不变
1．DNA分子结构的三个热考点
(1)DNA在DNA酶作用下能够水解生成4种脱氧核苷酸；脱氧核苷酸彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。
(2)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。
(3)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；DNA分子链的方向是从磷酸基到脱氧核糖，两条链反向平行。
2．“归纳法”求解DNA分子中的碱基数量
(1)在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同，即A＋G＝T＋C。
(2)“互补碱基之和”的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同，即若在一条链中＝m，在互补链及整个DNA分子中＝m(注：不同DNA分子中m值可不同，显示特异性)。
(3)非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，即若在DNA一条链中＝a，则在其互补链中＝，而在整个DNA分子中＝1(注：不同双链DNA分子中非互补碱基之和的比均为1，无特异性)。
DNA分子的结构及特点
生命观念
1．(2020·河北定州中学开学考试)下图表示一个DNA分子的片段，下列有关叙述正确的是( )
A．④代表的物质中储存着遗传信息
B．不同生物的DNA分子中④的种类无特异性
C．转录时该片段的两条链都可作为模板链
D．DNA分子中A与T碱基对的含量越高，其结构越稳定
答案：B
2．(2020·陕西西安高三月考)20世纪50年代初，查哥夫对多种生物的DNA做了碱基定量分析，发现(A＋T)/(C＋G)的值如下表。结合所学知识，你认为能得出的结论是( )
DNA来源
大肠杆菌
小麦
鼠
猪肝
猪胸腺
猪脾
(A＋T)/(C＋G)
1.01
1.21
1.21
1.43
1.43
1.43
A．猪的DNA结构比大肠杆菌的DNA结构更稳定一些
B．小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息相同
C．小麦的DNA中(A＋T)的数量是鼠的DNA中(C＋G)数量的1.21倍
D．同一生物不同组织的DNA碱基组成相同
答案：D
DNA分子结构的相关计算
科学思维
3．(2020·山东淄博高三月考)下列关于双链DNA分子结构的叙述，正确的是( )
A．某DNA分子含有500个碱基，可能的排列方式有4500种
B．若质粒含有2 000个碱基，则该分子同时含有2个游离的磷酸基团
C．某DNA分子内胞嘧啶占25%，则每条单链上的胞嘧啶占25%～50%
D．某DNA分子上有胸腺嘧啶312个，占总碱基的26%，则该DNA分子上有鸟嘌呤288个
解析：选D。某DNA分子含有500个碱基，则可能的排列方式有4250种，A错误；质粒是环状DNA分子，其中不含游离的磷酸基团，B错误；某DNA分子内胞嘧啶占25%，则每条单链上的胞嘧啶占0%～50%，C错误；某DNA分子上有胸腺嘧啶312个，占总碱基的26%，则该DNA分子上碱基总数为312÷26%＝1 200个，根据碱基互补配对原则，该DNA分子中有鸟嘌呤1 200×(50%－26%)＝288个，D正确。
4．(2020·黑龙江牡丹江高三开学摸底)从某生物组织中提取DNA进行分析，其中鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的46%，又知该DNA分子的一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤，24%是胞嘧啶，则与H链相对应的另一条链中，腺嘌呤、胞嘧啶分别占该链全部碱基数的( )
A．26%、22%
B．24%、28%
C．14%、11%
D．11%、14%
解析：选A。已知DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基总数的46%，即C＋G＝46%，则C＝G＝23%、A＝T＝50%－23%＝27%。又已知该DNA的一条链所含的碱基中28%是腺嘌呤，24%是胞嘧啶，即A1＝28%、C1＝24%，根据碱基互补配对原则，A＝(A1＋A2)÷2，C＝(C1＋C2)÷2，则A2＝26%，C2＝22%。
解答有关碱基计算题的“三步曲”
考点2 DNA分子的复制
1．DNA复制的假说与证据
2．DNA分子的复制
【真题例证·体验】
(高考全国卷Ⅱ)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。DNA分子的复制和转录都需要在DNA双链解开后才能进行，A、B项正确；DNA分子的复制发生在细胞周期中的分裂间期，若DNA双链不能解开，细胞周期将被阻断在分裂间期而不是中期，C项错误；癌细胞具有无限增殖的能力，该物质能阻断DNA分子的复制，故能抑制癌细胞的增殖，D项正确。
【考法纵览·诊断】
(1)用3H标记胸腺嘧啶后合成脱氧核苷酸，注入真核细胞，可用于研究DNA复制的场所
[2019·天津卷，T1A](√)
(2)有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期，都进行1次染色质DNA的复制
[2016·浙江卷，T3A](√)
【长句应答·特训】
下图是DNA复制的有关图示，A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制。D→E→F→G表示哺乳动物的DNA分子复制。图中黑点表示复制起始点，“→”表示复制过程。请回答下列问题：
(1)若A中含48 502个碱基对，而子链延伸速度是105个碱基对/min，如果是单起点单向复制，则此DNA分子复制完成需约30 s，而实际上只需约16 s。根据A→C图分析，是因为________________________________________________________________________。
(2)哺乳动物的DNA分子展开可达2 m之长，若按A→C的方式复制，至少需要8 h，而实际上只需要2 h左右。据D→G图分析，是因为____________________。
(3)A→G均有以下特点：延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明____________________的。
(4)C与A相同，G与D相同，C、G能被如此准确地复制出来，是因为_____________。
答案：(1)复制是双向进行的
(2)从多个起始点同时进行复制
(3)DNA分子复制是边解旋边复制
(4)DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板；碱基互补配对原则保证了DNA分子复制能准确无误地完成
1．DNA复制的类型
在真核生物中，DNA复制一般是多起点复制。在原核生物中，DNA复制一般是一个起点。无论是真核生物还是原核生物，DNA复制大多数都是双向进行的。下图所示为真核生物DNA的多起点、双向复制：
图中显示多起点复制，但多起点并非同时进行，其意义在于提高复制速率。
2．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＝m·(2n－1)个；
②第n次复制需要该脱氧核苷酸数＝m·(2n－2n－1)＝m·2n－1个。
DNA分子复制的过程及特点
生命观念、科学探究
1．(2020·青岛模拟)下图所示为某DNA复制过程的部分图解，其中rep蛋白具有解旋的功能。下列相关叙述错误的是( )
A．rep蛋白可破坏A与C、T与G之间形成的氢键
B．DNA结合蛋白可能具有防止DNA单链重新形成双链的作用
C．DNA复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点
D．随从链之间的缺口需要DNA连接酶将其补齐
解析：选A。rep蛋白具有解旋功能，破坏的是A与T、G与C之间的氢键；从题图中可看出有了DNA结合蛋白后，碱基对之间不能再形成氢键，可以防止DNA单链重新形成双链；DNA连接酶可以将随从链之间的缺口通过磷酸二酯键连接，从而形成完整的单链。
2．(2020·长沙高三模拟)右图为DNA复制可能的两种方式，甲组实验用15N(无半衰期)标记细菌的DNA后，将细菌放在只含14N的培养基中繁殖一代，提取子代细菌的DNA进行离心分析；乙组实验用甲组培养的子代细菌放在只含14N的培养基中繁殖一代，提取子代细菌的DNA进行离心分析。下列有关甲、乙两组实验结果与结论的分析，正确的是( )
A．只分析甲组离心管中条带的数量与位置可确定复制方式
B．只分析甲组离心管中放射性分布的位置可确定复制方式
C．只分析乙组离心管中条带的数量可确定复制方式
D．只分析乙组离心管中放射性分布的位置可确定复制方式
解析：选A。甲组实验中亲代DNA都用15N标记，在离心管中处于重带，在含14N的培养液中繁殖一代，若DNA的复制方式为半保留复制，合成的DNA的两条链的标记情况为15N14N，在离心管中全处于中带，若是全保留复制，合成的DNA的两条链的标记情况为15N15N、14N14N，且数量相同，在离心管中的位置分别为重带、轻带，宽度相同，A正确；乙组实验无论是半保留还是全保留复制，离心管中的条带都是两条，C错误；15N无放射性，无法通过观察放射性来判断复制方式，B、D错误。
DNA分子复制的相关计算
科学思维
3．(不定项)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个。该DNA分子在14N培养基中连续复制4次，其结果可能是( )
A．含有14N的DNA占100%
B．复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸640个
C．含15N的链占1/8
D．子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是1∶1
解析：选AD。在14N培养基中连续复制4次，得到24＝16个DNA分子，32条链，其中含14N的DNA分子占100%，含15N的链有2条，占1/16，A项正确，C项错误；根据已知条件，每个DNA分子中腺嘌呤脱氧核苷酸有(100×2－60×2)/2＝40个，复制过程中消耗的腺嘌呤脱氧核苷酸为40×(24－1)＝600个，B项错误；每个DNA分子中嘌呤数和嘧啶数相等，两者之比是1∶1，D项正确。
4．(不定项)将一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌(拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶)放在含有32P标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到如图Ⅰ、Ⅱ两种类型的DNA(虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链)。下列有关该实验的结果预测与分析，不正确的是( )
A．DNA第二次复制产生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ两种类型，比例为1∶3
B．DNA复制后分配到两个子细胞时，其上的基因遵循基因分离定律
C．复制n次需要胞嘧啶的数目是(2n－1)(m－a)/2个
D．复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链为2n＋1－2条
答案：ABC
DNA复制与细胞分裂的关系
科学思维
5．(2019·浙江4月选考)在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时，BrdU会取代胸苷掺入新合成的链中，形成BrdU标记链。当用某种荧光染料对复制后的染色体进行染色，发现含半标记DNA(一条链被标记)的染色单体发出明亮荧光，含全标记DNA(两条链均被标记)的染色单体荧光被抑制(无明亮荧光)。若将一个细胞置于含BrdU的培养液中，培养到第三个细胞周期的中期进行染色并观察。下列推测错误的是( )
A．1/2的染色体荧光被抑制
B．1/4的染色单体发出明亮荧光
C．全部DNA分子被BrdU标记
D．3/4的DNA单链被BrdU标记
解析：选D。根据DNA的半保留复制特点，第一次有丝分裂结束后，细胞中的DNA全部为一条链含有BrdU，一条链不含；第二次有丝分裂结束，子代所有DNA中有一半DNA的两条链均含BrdU，有一半DNA只有一条链含有BrdU；第三次有丝分裂中期，有1/2的染色体两条染色单体中的DNA双链均含BrdU(即被染色后无明亮荧光)，有1/2的染色体一条染色单体中的DNA一条链含BrdU(被染色后有明亮荧光)，另一条染色单体中DNA双链均含BrdU(被染色后无明亮荧光)。因此在第三次有丝分裂中期，1/2的染色体荧光被抑制，A正确；有1/4的染色单体发出明亮荧光，B正确；全部DNA分子被BrdU标记，C正确；7/8的DNA单链被BrdU标记，D错误。
6．若用32P标记人的“类胚胎干细胞”的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养液中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是( )
A．中期是46条和46条、后期是92条和46条
B．中期是46条和46条、后期是92条和92条
C．中期是46条和23条、后期是92条和23条
D．中期是46条和23条、后期是46条和23条
解析：选A。有丝分裂中期、后期染色体条数的分析：“类胚胎干细胞”来自人体，人体的一个正常细胞中含有染色体条数为46条，有丝分裂中期染色体条数与体细胞相同(46条)，后期染色体条数加倍(92条)，故无论经过几次分裂，在有丝分裂中期染色体条数都是46条，后期染色体条数都是92条。有丝分裂中期、后期被32P标记的染色体条数的分析：以1个DNA分子为例，双链被32P标记，转入不含32P的培养液中培养，由于DNA具有半保留复制的特点，第一次有丝分裂完成时，每个DNA分子中都有1条链被32P标记；第二次有丝分裂完成时，只有1/2的DNA分子被32P标记，故第二次细胞分裂后期，被32P标记的染色体条数是46条。有丝分裂中期时，染色单体没有分开，而这2条没有分开的染色单体中，其中一条被32P标记，导致整条染色体也被32P标记，故第二次细胞分裂中期的细胞中被32P标记的细胞有46条。
考点3 基因是有遗传效应的DNA片段
染色体、DNA及基因之间的关系
1．下面关于基因的理解，正确的是( )
A．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，T1D)
B．编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链(2015·重庆卷，T5D)
C．真核生物基因具有以下特点：①携带遗传信息；②能转运氨基酸；③能与核糖体结合；④能转录产生RNA；⑤可能发生碱基对的增添、缺失或替换(2014·海南卷，T21改编)
D．线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成(2013·全国卷Ⅰ，T1D)
答案：D
2．(2020·石家庄模拟)下图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图，下列有关叙述正确的是( )
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
答案：B
[易误警示]
易错点1 误认为DNA分子都是双链结构或认为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
[点拨] 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分子复制“只发生于”细胞核中
[点拨] 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分子复制时，病毒只提供“模板链”，其他条件(包括场所、原料、酶、能量)均由寄主细胞提供。
易错点3 对DNA复制过程中“第n次”还是“n次”复制所需某种碱基数量的计算原理不清
[点拨] 第n次复制是所有DNA只复制第n次所需碱基数目；n次复制是指由原来的DNA分子复制n次所需碱基数目。
易错点4 误认为染色体是基因的唯一载体
[点拨] (1)真核细胞中的线粒体和叶绿体也是基因的载体。
(2)原核细胞无染色体，拟核中的DNA分子和质粒DNA均是裸露的。
易错点5 混淆基因、DNA与染色体的关系
[点拨]
[纠错体验]
1．下列有关DNA复制的叙述，错误的是( )
A．有丝分裂和减数分裂过程中均可以进行
B．DNA解旋之后复制随之开始
C．DNA复制后每个新DNA分子含一条母链和一条新子链
D．DNA复制可以发生在细胞核和细胞质中
答案：B
2．下列关于DNA的叙述，正确的有( )
①碱基互补配对原则是DNA精确复制的保障之一
②DNA复制时一定需要解旋酶的参与
③DNA分子的特异性是指脱氧核苷酸序列的千变万化
④嘌呤碱基与嘧啶碱基的配对保证了DNA分子空间结构的相对稳定
⑤在细菌的一个完整质粒中含有两个游离的磷酸基团
A．0项 B．1项
C．2项 D．3项
答案：C
3．下列关于DNA的计算中，正确的是( )
A．具有1 000个碱基对的DNA，腺嘌呤有600个，则每一条链上都具有胞嘧啶200个
B．具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，复制n次后共需要2n·m个胸腺嘧啶
C．具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，第n次复制需要2n－1·m个胸腺嘧啶
D．无论是双链DNA还是单链DNA，A＋G所占的比例均是1/2
答案：C
4．(不定项)下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是( )
A．在DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸基和一个碱基
B．基因一般是具有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上可含有成百上千个基因
C．一个基因含有许多个脱氧核苷酸，基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的
D．染色体是DNA的主要载体，一条染色体上含有1个DNA分子
解析：选AD。在DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的一般是两个磷酸基和一个碱基，A错误；1条染色体上含有1个或2个DNA分子，D错误。
1．(2020·湖南衡阳八中月考)用卡片构建DNA平面结构模型，所提供的卡片类型和数量如下表所示，以下说法正确的是( )
卡片类型
脱氧核糖
磷酸
碱基
A
T
G
C
卡片数量
10
10
2
3
3
2
A．最多可构建4种脱氧核苷酸，5个脱氧核苷酸对
B．构成的双链DNA片段最多有10个氢键
C．DNA中每个脱氧核糖均与1个磷酸相连
D．最多可构建44种不同碱基序列的DNA
解析：选B。据表格数据可知，代表脱氧核糖、磷酸和含氮碱基的卡片数分别都是10，所以最多可构建10个脱氧核苷酸，根据碱基种类可推知最多能构建4种脱氧核苷酸，4个脱氧核苷酸对，A错误；构成的双链DNA片段中最多包含2个A—T碱基对和2个G—C碱基对，所以最多可含有氢键2×2＋2×3＝10个，B正确；DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的一般是2个磷酸，但是两端各有1个脱氧核糖只连接1个磷酸，C错误；碱基序列要达到44种，每种碱基对的数量至少要有4对，D错误。
2．(2018·高考海南卷)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1∶3
B．有15N15N和14N14N两种，其比例为1∶1
C．有15N15N和14N14N两种，其比例为3∶1
D．有15N14N和14N14N两种，其比例为3∶1
解析：选D。大肠杆菌为原核细胞，其拟核是一条DNA分子，大肠杆菌繁殖一代，即该条DNA复制一代。14N14N的DNA分子在15N的培养基中复制一代的结果全为15N14N，复制两代的结果为1/215N15N、1/215N14N。再转到含有14N的培养基中繁殖一代的结果为3/415N14N、1/414N14N，D正确。
3．右图为真核细胞DNA复制过程模式图，下列相关分析错误的是( )
A．酶①为解旋酶，酶②为DNA聚合酶
B．图示体现了边解旋边复制及半保留复制的特点
C．在复制完成后，甲、乙可在有丝分裂后期、减数第一次分裂后期分开
D．将该模板DNA置于15N培养液中复制3次后，含15N的DNA占100%
答案：C
4．某双链DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的比例为a，其中一条链上鸟嘌呤占该链全部碱基的比例为b，则下列说法正确的是( )
A．互补链中含2个游离的磷酸基团
B．互补链中鸟嘌呤与胞嘧啶所占比例为a
C．互补链中鸟嘌呤占该链碱基的比例为(a－b)/2
D．以互补链为模板转录产生的某mRNA中鸟嘌呤与胞嘧啶所占比例为a
解析：选B。链状DNA每条链含有1个游离的磷酸基团；在双链DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的比例与每条链中鸟嘌呤与胞嘧啶所占的比例相等；互补链中鸟嘌呤占该链的比例为a－b；转录是以DNA上某基因为模板，所以转录产生的mRNA中鸟嘌呤与胞嘧啶所占比例是不确定的。
5．(2020·湖北武汉模拟)现已知基因M含有碱基共N个，腺嘌呤n个，具有类似右图的平面结构，下列说法正确的是( )
A．基因M共有4个游离的磷酸基团，1.5N－n个氢键
B．右图a可以代表基因M，基因M的等位基因m可以用b表示
C．基因M的双螺旋结构中，脱氧核糖和磷脂交替排列在外侧，构成基本骨架
D．基因M和它的等位基因m含有的碱基数可以不相等
解析：选D。基因M的每一条链都有1个游离的磷酸基团，因此基因M含有2个游离的磷酸基，氢键数为1.5N－n，A错误；基因是由两条脱氧核苷酸链组成的，图中a和b共同组成基因M，因此基因M的等位基因m不能用b表示，B错误；DNA双螺旋结构中，脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架，C错误；等位基因是基因突变产生的，而基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失或替换，因此基因M和它的等位基因m的碱基数可以不相等，D正确。
6．(2020·山东临沂模拟)某双链DNA分子中含有200个碱基，一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4。下列关于该DNA分子的叙述，正确的是( )
A．四种含氮碱基A∶T∶G∶C＝4∶4∶7∶7
B．若该DNA中A为p个，占全部碱基的n/m(m>2n)，则G的个数为(pm/2n)－p
C．碱基排列方式共有4200种
D．含有4个游离的磷酸基团
解析：选B。该DNA分子中A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7；若该DNA分子中A为p个，其占全部碱基的n/m，则全部碱基数为p÷(n/m)，所以G的个数为[p÷(n/m)－2p]÷2，即(pm/2n)－p；碱基的排列方式应少于4100种；双链DNA分子应含有2个游离的磷酸基团。
7．(2020·天津模拟)已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条子链(α链)中T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则在α链的互补链(β链)中，T和C分别占β链碱基总数的( )
A．32.9%和17.1% B．31.3%和18.7%
C．18.7%和31.3% D．17.1%和32.9%
解析：选B。由于整个DNA分子中G＋C＝35.8%，则每条链中G＋C＝35.8%，A＋T＝64.2%；由于α链中T与C分别占α链碱基总数的32.9%和17.1%，由此可以求出α链中G＝18.7%、A＝31.3%，则其互补链(β链)中T和C分别占β链碱基总数的31.3%和18.7%。
8．(2020·河南郑州一中期中)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。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正确；因G与C之间形成3个氢键，A与T之间形成2个氢键，故该DNA分子中，碱基之间的氢键数为2n＋3×[(m－2n)/2]＝(3m－2n)/2，故②正确；因两条链中A＋T的数量为2n，故一条链中A＋T的数量应为n，故③正确；G的数量应为(m－2n)/2＝(m/2)－n，故④错误。
9．分析DNA复制过程，回答下列问题：
(1)图示中的解旋酶和DNA聚合酶的作用分别是_______________________________。
(2)蛙的红细胞________(填“能”或“不能”)进行图示过程；哺乳动物的成熟红细胞________(填“能”或“不能”)进行图示过程。
(3)上图所示DNA复制过程若发生在细胞核内，形成的两个子DNA的位置是________。其上面对应片段中的基因_______(填“相同”或“不相同”)。两个子DNA将于_________分开。
答案：(1)使氢键打开，DNA双链解旋；催化形成磷酸二酯键 (2)能 不能 (3)位于两条姐妹染色单体中，由着丝点相连 相同 有丝分裂后期或减数第二次分裂后期
10．(2020·江苏南京高三模拟)下图为真核生物DNA的结构(图甲)及发生的生理过程(图乙)，请据图回答下列问题：
(1)图甲为DNA的结构示意图，其基本骨架由________和________(填序号)交替排列构成，④为___________________________________。
(2)从图乙可看出，该过程是从________个起点开始复制的，从而________复制速率；图中所示的酶为________酶；作用于图甲中的________(填序号)。
(3)若用1个被32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，释放出300个子代噬菌体，其中含有32P的噬菌体所占的比例是________。
(4)若图甲中的亲代DNA分子含有100个碱基对，将该DNA分子放在含有用32P标记的脱氧核苷酸培养液中复制一次，则子代DNA分子的相对分子质量比原来增加________。
(5)若图乙中亲代DNA分子在复制时，一条链上的G变成了A，则该DNA分子经过n次复制后，发生差错的DNA分子占DNA分子总数的________。
解析：(1)DNA分子的基本骨架由①磷酸和②脱氧核糖交替连接构成。图中的④是由一分子脱氧核糖、一分子磷酸和一分子C(胞嘧啶)组成的胞嘧啶脱氧核苷酸。(2)分析图乙可知，有多个复制起点，这样可以大大提高复制的速率。图中酶使碱基对间的⑨氢键断裂，使DNA双链解旋，应为解旋酶。(3)用32P标记的1个噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，根据DNA分子半保留复制的特点，则新形成的300个噬菌体中有2个含32P，占1/150。(4)亲代DNA分子含有100个碱基对，在含有用32P标记的脱氧核苷酸的培养液中复制一次形成的子代DNA分子一条链含32P，一条链含31P，标记部分的脱氧核苷酸比未标记的相对分子质量增加1，因此相对分子质量增加100。(5)DNA分子复制时一条链上的碱基发生突变，另一条链上的碱基不发生突变，以发生突变的单链为模板复制形成的DNA分子都是异常的，以碱基没有发生突变的单链为模板合成的DNA分子都是正常的，因此无论复制多少次，发生差错的DNA分子都占DNA分子总数的1/2。
答案：(1)① ② 胞嘧啶脱氧核苷酸 (2)多 提高 解旋 ⑨ (3)1/150 (4)100 (5)1/2
11．(不定项)(2020·江苏苏州模拟)将某一经3H充分标记DNA的雄性动物细胞(染色体数为2N)置于不含3H的培养基中培养，经过连续两次正常细胞分裂后，下列有关说法不正确的是( )
A．若进行有丝分裂，则子细胞含3H的核DNA分子数可能为N
B．若进行减数分裂，则子细胞含3H的染色体数为N
C．第一次分裂结束时，子细胞中染色体上每条DNA单链都含3H
D．若子细胞中有的染色体不含3H，则原因是同源染色体彼此分离
解析：选CD。将某一经3H充分标记核DNA的雄性动物细胞(染色体数为2N)置于不含3H的培养基中培养，若进行有丝分裂，则细胞分裂两次，DNA复制两次，在第二次有丝分裂后期，所有染色体一半被标记，一半未被标记，由于分裂成两个子细胞时，染色体分配是随机的，所以子细胞中含3H的染色体数即核DNA分子数可能为N，A正确；若进行减数分裂，则DNA只复制一次，所以子细胞的N条染色体都被标记，B正确；第一次分裂结束时，因为DNA只复制一次，所以子细胞中染色体都含3H，DNA上一条链含3H，一条链不含3H，C错误；若子细胞中有的染色体不含3H，则该细胞进行的是有丝分裂，则不可能是由于同源染色体彼此分离，D错误。
12．(不定项)下图为某植物细胞的一个DNA分子中a、b、c三个基因的分布状况，图中Ⅰ、Ⅱ为无遗传效应的序列。下列有关叙述正确的是( )
A．在植物的每个细胞中，a、b、c基因都会表达出相应蛋白质
B．a、b互为非等位基因，在亲子代间传递时可自由组合
C．b中碱基对若发生了增添、缺失或替换，则发生了基因突变，但性状不一定改变
D．基因在染色体上呈线性排列，基因不一定都位于染色体上
解析：选CD。在植物的不同细胞中a、b、c基因可能选择性表达，A项错误；a、b两个基因为一条染色体上的非等位基因，在亲子代间传递时不能进行自由组合，B项错误；若该植物为显性纯合子，b基因突变为隐性基因，则该植物的性状不发生改变，C项正确；基因是有遗传效应的DNA片段，染色体是DNA的主要载体，线粒体、叶绿体中也有少量DNA，D项正确。
13．(不定项)(2020·济宁模拟)某基因(14N)含有3 000个碱基对，腺嘌呤占35%。若该DNA分子以15N同位素标记的游离脱氧核苷酸为原料复制3次，再将全部复制产物置于试管内离心，进行密度分层，得到结果如图①所示；然后加入解旋酶再离心，得到结果如图②所示。则下列有关分析正确的是( )
A．X层中的基因只含14N标记，Y层中的基因只含15N标记
B．W层中含15N标记的鸟嘌呤为6 300个
C．W层与Z层的核苷酸数之比为3∶1
D．X层中含有的氢键数是Y层中的1/3
解析：选BD。由于DNA分子复制方式为半保留复制，所以X层全部是含一条链为14N和一条链为15N的基因，A错误；由于DNA分子复制了3次，产生了8个DNA分子，含16条脱氧核苷酸链，其中含15N标记的有14条链，在含有3 000 个碱基对的DNA分子中，腺嘌呤占35%，因此鸟嘌呤占15%，共900个，所以W层中含15N标记的鸟嘌呤为900×14÷2＝6 300个，B正确；由于DNA分子复制了3次，产生了8个DNA分子，含16条脱氧核苷酸链，其中含15N标记的有14条链，所以W层与Z层的核苷酸之比为14∶2＝7∶1，C错误；在DNA分子中，碱基对之间通过氢键相连，DNA分子复制了3次，产生的8个DNA分子中，2个DNA分子含14N和15N，6个DNA分子只含15N，所以X层中含有的氢键数是Y层的1/3，D正确。
14．正常情况下细胞内可以自主合成组成核酸的核糖核苷酸和脱氧核苷酸，某细胞系由于发生基因突变而不能自主合成，必须从培养基中摄取。为验证“DNA 分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸”，现提供如下实验材料，请你完成实验方案。
(1)实验材料：突变细胞系、基本培养基、12C—核糖核苷酸、14C—核糖核苷酸、12C—脱氧核苷酸、14C—脱氧核苷酸、细胞放射性检测技术等。
(2)实验步骤：第一步：取基本培养基若干，随机分成两组，分别编号为甲组和乙组。
第二步：在甲组培养基中加入适量的12C—核糖核苷酸和14C—脱氧核苷酸；在乙组培养基中加入____________________。
第三步：在甲、乙两组培养基中分别接种_________________________________，在 5% CO2 恒温培养箱中培养一段时间，使细胞增殖。
第四步：分别取出甲、乙两组培养基中的细胞，检测细胞中出现放射性的部位。
(3)预期结果：_________________________________________________________。
(4)实验结论：_________________________________________________________。
解析：(2)根据生物实验需要遵循对照原则和控制单一变量原则，可进行如下实验：
实验步骤：
第一步：编号。取基本培养基若干，随机分成两组，编号为甲、乙，两组之间进行对照。
第二步：设置对比实验。在培养基甲中加入适量的12C—核糖核苷酸和14C—脱氧核苷酸；在培养基乙中加入等量的14C—核糖核苷酸和12C—脱氧核苷酸。
第三步：培养。在甲、乙培养基中分别接种等量的突变细胞系，放到适宜的相同环境中培养一段时间，让细胞增殖。
第四步：观察、检测。分别取出培养基甲、乙中的细胞，用放射性探测显微仪探测、观察细胞核和细胞质的放射性强弱。
(3)预期结果：由于DNA主要分布在细胞核中，而RNA主要分布在细胞质中，所以甲组培养基中细胞的放射性部位主要在细胞核；乙组培养基中细胞的放射性部位主要在细胞质。
(4)实验结论：DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸而不是核糖核苷酸。
答案：(2)等量的14C—核糖核苷酸和12C—脱氧核苷酸 等量的突变细胞系
(3)甲组培养基中细胞的放射性部位主要在细胞核；乙组培养基中细胞的放射性部位主要在细胞质
(4)DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸
考点1 DNA分子的结构
1．DNA分子的结构层次
[助学巧记] 利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子的结构
2．DNA分子的结构特点
(必修2 P58 “科学·技术·社会”、P60“思维拓展”改编)DNA指纹图谱法的基本操作：从生物样品中提出DNA(DNA一般都有部分的降解)，可运用________扩增出DNA片段或完整的基因组DNA，然后将扩增出的DNA用合适的________切割成DNA片段，利用电泳技术将这些片段按大小分开后，转移至尼龙滤膜上，然后将已标记的DNA探针与膜上具有________序列的DNA片段杂交，用放射自显影便可获得DNA指纹图谱。
答案：PCR技术 限制酶 互补碱基
【真题例证·体验】
(2017·高考海南卷)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：选D。由于双链DNA分子中碱基A的数目等于T的数目，G的数目等于C的数目，故(A＋C)/(G＋T)为恒值1，A错误；碱基对A和T含2个氢键，C和G含3个氢键，(G＋C)数目越多，氢键数越多，双链DNA分子的稳定性越高，B错误；(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错误；经半保留复制得到的DNA分子，是双链DNA，故(A＋C)/(G＋T)＝1，D正确。
【考法纵览·诊断】
(1)细胞中DNA分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和
[2017·海南卷，23C](×)
(2)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](×)
(3)DNA有氢键，RNA没有氢键
[2013·全国卷Ⅱ，T1A](×)
【长句应答·特训】
根据DNA分子的结构图，回答下列问题：
(1)基本单位：________________。
①由磷酸、脱氧核糖、含氮碱基组成，三者之间的数量关系为________。
②每个DNA片段中，含________个游离的磷酸基团。
(2)水解产物：DNA的初步水解产物是________，彻底水解产物是___________。
(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________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________________处理可切割，用________________处理可连接。
(4)碱基对数与氢键数的关系：
①若碱基对数为n，则氢键数为________。
②若n个碱基对中，A有m个，则氢键数为________。
(5)DNA分子的多样性与其空间结构________(填“有关”或“无关”)，其多样性的原因是____________________________________________________________。
(6)DNA分子的结构具有稳定性的原因是____________________________________。
答案：(1)脱氧核苷酸 ①1∶1∶1 ②2
(2)脱氧核苷酸 磷酸、脱氧核糖和含氮碱基
(3)①解旋酶 ②限制性核酸内切酶 DNA连接酶
(4)①2n～3n ②3n－m
(5)无关 不同DNA分子中碱基的排列顺序是千变万化的
(6)外侧的脱氧核糖和磷酸交替排列的方式稳定不变，内侧碱基配对方式稳定不变
1．DNA分子结构的三个热考点
(1)DNA在DNA酶作用下能够水解生成4种脱氧核苷酸；脱氧核苷酸彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。
(2)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。
(3)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；DNA分子链的方向是从磷酸基到脱氧核糖，两条链反向平行。
2．“归纳法”求解DNA分子中的碱基数量
(1)在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同，即A＋G＝T＋C。
(2)“互补碱基之和”的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同，即若在一条链中＝m，在互补链及整个DNA分子中＝m(注：不同DNA分子中m值可不同，显示特异性)。
(3)非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，即若在DNA一条链中＝a，则在其互补链中＝，而在整个DNA分子中＝1(注：不同双链DNA分子中非互补碱基之和的比均为1，无特异性)。
DNA分子的结构及特点
生命观念
1．(2020·河北定州中学开学考试)下图表示一个DNA分子的片段，下列有关叙述正确的是( )
A．④代表的物质中储存着遗传信息
B．不同生物的DNA分子中④的种类无特异性
C．转录时该片段的两条链都可作为模板链
D．DNA分子中A与T碱基对的含量越高，其结构越稳定
答案：B
2．(2020·陕西西安高三月考)20世纪50年代初，查哥夫对多种生物的DNA做了碱基定量分析，发现(A＋T)/(C＋G)的值如下表。结合所学知识，你认为能得出的结论是( )
DNA来源
大肠杆菌
小麦
鼠
猪肝
猪胸腺
猪脾
(A＋T)/(C＋G)
1.01
1.21
1.21
1.43
1.43
1.43
A．猪的DNA结构比大肠杆菌的DNA结构更稳定一些
B．小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息相同
C．小麦的DNA中(A＋T)的数量是鼠的DNA中(C＋G)数量的1.21倍
D．同一生物不同组织的DNA碱基组成相同
答案：D
DNA分子结构的相关计算
科学思维
3．(2020·山东淄博高三月考)下列关于双链DNA分子结构的叙述，正确的是( )
A．某DNA分子含有500个碱基，可能的排列方式有4500种
B．若质粒含有2 000个碱基，则该分子同时含有2个游离的磷酸基团
C．某DNA分子内胞嘧啶占25%，则每条单链上的胞嘧啶占25%～50%
D．某DNA分子上有胸腺嘧啶312个，占总碱基的26%，则该DNA分子上有鸟嘌呤288个
解析：选D。某DNA分子含有500个碱基，则可能的排列方式有4250种，A错误；质粒是环状DNA分子，其中不含游离的磷酸基团，B错误；某DNA分子内胞嘧啶占25%，则每条单链上的胞嘧啶占0%～50%，C错误；某DNA分子上有胸腺嘧啶312个，占总碱基的26%，则该DNA分子上碱基总数为312÷26%＝1 200个，根据碱基互补配对原则，该DNA分子中有鸟嘌呤1 200×(50%－26%)＝288个，D正确。
4．(2020·黑龙江牡丹江高三开学摸底)从某生物组织中提取DNA进行分析，其中鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的46%，又知该DNA分子的一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤，24%是胞嘧啶，则与H链相对应的另一条链中，腺嘌呤、胞嘧啶分别占该链全部碱基数的( )
A．26%、22%
B．24%、28%
C．14%、11%
D．11%、14%
解析：选A。已知DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基总数的46%，即C＋G＝46%，则C＝G＝23%、A＝T＝50%－23%＝27%。又已知该DNA的一条链所含的碱基中28%是腺嘌呤，24%是胞嘧啶，即A1＝28%、C1＝24%，根据碱基互补配对原则，A＝(A1＋A2)÷2，C＝(C1＋C2)÷2，则A2＝26%，C2＝22%。
解答有关碱基计算题的“三步曲”
考点2 DNA分子的复制
1．DNA复制的假说与证据
2．DNA分子的复制
【真题例证·体验】
(高考全国卷Ⅱ)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。DNA分子的复制和转录都需要在DNA双链解开后才能进行，A、B项正确；DNA分子的复制发生在细胞周期中的分裂间期，若DNA双链不能解开，细胞周期将被阻断在分裂间期而不是中期，C项错误；癌细胞具有无限增殖的能力，该物质能阻断DNA分子的复制，故能抑制癌细胞的增殖，D项正确。
【考法纵览·诊断】
(1)用3H标记胸腺嘧啶后合成脱氧核苷酸，注入真核细胞，可用于研究DNA复制的场所
[2019·天津卷，T1A](√)
(2)有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期，都进行1次染色质DNA的复制
[2016·浙江卷，T3A](√)
【长句应答·特训】
下图是DNA复制的有关图示，A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制。D→E→F→G表示哺乳动物的DNA分子复制。图中黑点表示复制起始点，“→”表示复制过程。请回答下列问题：
(1)若A中含48 502个碱基对，而子链延伸速度是105个碱基对/min，如果是单起点单向复制，则此DNA分子复制完成需约30 s，而实际上只需约16 s。根据A→C图分析，是因为________________________________________________________________________。
(2)哺乳动物的DNA分子展开可达2 m之长，若按A→C的方式复制，至少需要8 h，而实际上只需要2 h左右。据D→G图分析，是因为____________________。
(3)A→G均有以下特点：延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明____________________的。
(4)C与A相同，G与D相同，C、G能被如此准确地复制出来，是因为_____________。
答案：(1)复制是双向进行的
(2)从多个起始点同时进行复制
(3)DNA分子复制是边解旋边复制
(4)DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板；碱基互补配对原则保证了DNA分子复制能准确无误地完成
1．DNA复制的类型
在真核生物中，DNA复制一般是多起点复制。在原核生物中，DNA复制一般是一个起点。无论是真核生物还是原核生物，DNA复制大多数都是双向进行的。下图所示为真核生物DNA的多起点、双向复制：
图中显示多起点复制，但多起点并非同时进行，其意义在于提高复制速率。
2．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＝m·(2n－1)个；
②第n次复制需要该脱氧核苷酸数＝m·(2n－2n－1)＝m·2n－1个。
DNA分子复制的过程及特点
生命观念、科学探究
1．(2020·青岛模拟)下图所示为某DNA复制过程的部分图解，其中rep蛋白具有解旋的功能。下列相关叙述错误的是( )
A．rep蛋白可破坏A与C、T与G之间形成的氢键
B．DNA结合蛋白可能具有防止DNA单链重新形成双链的作用
C．DNA复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点
D．随从链之间的缺口需要DNA连接酶将其补齐
解析：选A。rep蛋白具有解旋功能，破坏的是A与T、G与C之间的氢键；从题图中可看出有了DNA结合蛋白后，碱基对之间不能再形成氢键，可以防止DNA单链重新形成双链；DNA连接酶可以将随从链之间的缺口通过磷酸二酯键连接，从而形成完整的单链。
2．(2020·长沙高三模拟)右图为DNA复制可能的两种方式，甲组实验用15N(无半衰期)标记细菌的DNA后，将细菌放在只含14N的培养基中繁殖一代，提取子代细菌的DNA进行离心分析；乙组实验用甲组培养的子代细菌放在只含14N的培养基中繁殖一代，提取子代细菌的DNA进行离心分析。下列有关甲、乙两组实验结果与结论的分析，正确的是( )
A．只分析甲组离心管中条带的数量与位置可确定复制方式
B．只分析甲组离心管中放射性分布的位置可确定复制方式
C．只分析乙组离心管中条带的数量可确定复制方式
D．只分析乙组离心管中放射性分布的位置可确定复制方式
解析：选A。甲组实验中亲代DNA都用15N标记，在离心管中处于重带，在含14N的培养液中繁殖一代，若DNA的复制方式为半保留复制，合成的DNA的两条链的标记情况为15N14N，在离心管中全处于中带，若是全保留复制，合成的DNA的两条链的标记情况为15N15N、14N14N，且数量相同，在离心管中的位置分别为重带、轻带，宽度相同，A正确；乙组实验无论是半保留还是全保留复制，离心管中的条带都是两条，C错误；15N无放射性，无法通过观察放射性来判断复制方式，B、D错误。
DNA分子复制的相关计算
科学思维
3．(不定项)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个。该DNA分子在14N培养基中连续复制4次，其结果可能是( )
A．含有14N的DNA占100%
B．复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸640个
C．含15N的链占1/8
D．子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是1∶1
解析：选AD。在14N培养基中连续复制4次，得到24＝16个DNA分子，32条链，其中含14N的DNA分子占100%，含15N的链有2条，占1/16，A项正确，C项错误；根据已知条件，每个DNA分子中腺嘌呤脱氧核苷酸有(100×2－60×2)/2＝40个，复制过程中消耗的腺嘌呤脱氧核苷酸为40×(24－1)＝600个，B项错误；每个DNA分子中嘌呤数和嘧啶数相等，两者之比是1∶1，D项正确。
4．(不定项)将一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌(拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶)放在含有32P标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到如图Ⅰ、Ⅱ两种类型的DNA(虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链)。下列有关该实验的结果预测与分析，不正确的是( )
A．DNA第二次复制产生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ两种类型，比例为1∶3
B．DNA复制后分配到两个子细胞时，其上的基因遵循基因分离定律
C．复制n次需要胞嘧啶的数目是(2n－1)(m－a)/2个
D．复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链为2n＋1－2条
答案：ABC
DNA复制与细胞分裂的关系
科学思维
5．(2019·浙江4月选考)在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时，BrdU会取代胸苷掺入新合成的链中，形成BrdU标记链。当用某种荧光染料对复制后的染色体进行染色，发现含半标记DNA(一条链被标记)的染色单体发出明亮荧光，含全标记DNA(两条链均被标记)的染色单体荧光被抑制(无明亮荧光)。若将一个细胞置于含BrdU的培养液中，培养到第三个细胞周期的中期进行染色并观察。下列推测错误的是( )
A．1/2的染色体荧光被抑制
B．1/4的染色单体发出明亮荧光
C．全部DNA分子被BrdU标记
D．3/4的DNA单链被BrdU标记
解析：选D。根据DNA的半保留复制特点，第一次有丝分裂结束后，细胞中的DNA全部为一条链含有BrdU，一条链不含；第二次有丝分裂结束，子代所有DNA中有一半DNA的两条链均含BrdU，有一半DNA只有一条链含有BrdU；第三次有丝分裂中期，有1/2的染色体两条染色单体中的DNA双链均含BrdU(即被染色后无明亮荧光)，有1/2的染色体一条染色单体中的DNA一条链含BrdU(被染色后有明亮荧光)，另一条染色单体中DNA双链均含BrdU(被染色后无明亮荧光)。因此在第三次有丝分裂中期，1/2的染色体荧光被抑制，A正确；有1/4的染色单体发出明亮荧光，B正确；全部DNA分子被BrdU标记，C正确；7/8的DNA单链被BrdU标记，D错误。
6．若用32P标记人的“类胚胎干细胞”的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养液中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是( )
A．中期是46条和46条、后期是92条和46条
B．中期是46条和46条、后期是92条和92条
C．中期是46条和23条、后期是92条和23条
D．中期是46条和23条、后期是46条和23条
解析：选A。有丝分裂中期、后期染色体条数的分析：“类胚胎干细胞”来自人体，人体的一个正常细胞中含有染色体条数为46条，有丝分裂中期染色体条数与体细胞相同(46条)，后期染色体条数加倍(92条)，故无论经过几次分裂，在有丝分裂中期染色体条数都是46条，后期染色体条数都是92条。有丝分裂中期、后期被32P标记的染色体条数的分析：以1个DNA分子为例，双链被32P标记，转入不含32P的培养液中培养，由于DNA具有半保留复制的特点，第一次有丝分裂完成时，每个DNA分子中都有1条链被32P标记；第二次有丝分裂完成时，只有1/2的DNA分子被32P标记，故第二次细胞分裂后期，被32P标记的染色体条数是46条。有丝分裂中期时，染色单体没有分开，而这2条没有分开的染色单体中，其中一条被32P标记，导致整条染色体也被32P标记，故第二次细胞分裂中期的细胞中被32P标记的细胞有46条。
考点3 基因是有遗传效应的DNA片段
染色体、DNA及基因之间的关系
1．下面关于基因的理解，正确的是( )
A．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，T1D)
B．编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链(2015·重庆卷，T5D)
C．真核生物基因具有以下特点：①携带遗传信息；②能转运氨基酸；③能与核糖体结合；④能转录产生RNA；⑤可能发生碱基对的增添、缺失或替换(2014·海南卷，T21改编)
D．线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成(2013·全国卷Ⅰ，T1D)
答案：D
2．(2020·石家庄模拟)下图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图，下列有关叙述正确的是( )
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
答案：B
[易误警示]
易错点1 误认为DNA分子都是双链结构或认为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
[点拨] 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分子复制“只发生于”细胞核中
[点拨] 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分子复制时，病毒只提供“模板链”，其他条件(包括场所、原料、酶、能量)均由寄主细胞提供。
易错点3 对DNA复制过程中“第n次”还是“n次”复制所需某种碱基数量的计算原理不清
[点拨] 第n次复制是所有DNA只复制第n次所需碱基数目；n次复制是指由原来的DNA分子复制n次所需碱基数目。
易错点4 误认为染色体是基因的唯一载体
[点拨] (1)真核细胞中的线粒体和叶绿体也是基因的载体。
(2)原核细胞无染色体，拟核中的DNA分子和质粒DNA均是裸露的。
易错点5 混淆基因、DNA与染色体的关系
[点拨]
[纠错体验]
1．下列有关DNA复制的叙述，错误的是( )
A．有丝分裂和减数分裂过程中均可以进行
B．DNA解旋之后复制随之开始
C．DNA复制后每个新DNA分子含一条母链和一条新子链
D．DNA复制可以发生在细胞核和细胞质中
答案：B
2．下列关于DNA的叙述，正确的有( )
①碱基互补配对原则是DNA精确复制的保障之一
②DNA复制时一定需要解旋酶的参与
③DNA分子的特异性是指脱氧核苷酸序列的千变万化
④嘌呤碱基与嘧啶碱基的配对保证了DNA分子空间结构的相对稳定
⑤在细菌的一个完整质粒中含有两个游离的磷酸基团
A．0项 B．1项
C．2项 D．3项
答案：C
3．下列关于DNA的计算中，正确的是( )
A．具有1 000个碱基对的DNA，腺嘌呤有600个，则每一条链上都具有胞嘧啶200个
B．具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，复制n次后共需要2n·m个胸腺嘧啶
C．具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，第n次复制需要2n－1·m个胸腺嘧啶
D．无论是双链DNA还是单链DNA，A＋G所占的比例均是1/2
答案：C
4．(不定项)下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是( )
A．在DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸基和一个碱基
B．基因一般是具有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上可含有成百上千个基因
C．一个基因含有许多个脱氧核苷酸，基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的
D．染色体是DNA的主要载体，一条染色体上含有1个DNA分子
解析：选AD。在DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的一般是两个磷酸基和一个碱基，A错误；1条染色体上含有1个或2个DNA分子，D错误。
1．(2020·湖南衡阳八中月考)用卡片构建DNA平面结构模型，所提供的卡片类型和数量如下表所示，以下说法正确的是( )
卡片类型
脱氧核糖
磷酸
碱基
A
T
G
C
卡片数量
10
10
2
3
3
2
A．最多可构建4种脱氧核苷酸，5个脱氧核苷酸对
B．构成的双链DNA片段最多有10个氢键
C．DNA中每个脱氧核糖均与1个磷酸相连
D．最多可构建44种不同碱基序列的DNA
解析：选B。据表格数据可知，代表脱氧核糖、磷酸和含氮碱基的卡片数分别都是10，所以最多可构建10个脱氧核苷酸，根据碱基种类可推知最多能构建4种脱氧核苷酸，4个脱氧核苷酸对，A错误；构成的双链DNA片段中最多包含2个A—T碱基对和2个G—C碱基对，所以最多可含有氢键2×2＋2×3＝10个，B正确；DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的一般是2个磷酸，但是两端各有1个脱氧核糖只连接1个磷酸，C错误；碱基序列要达到44种，每种碱基对的数量至少要有4对，D错误。
2．(2018·高考海南卷)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1∶3
B．有15N15N和14N14N两种，其比例为1∶1
C．有15N15N和14N14N两种，其比例为3∶1
D．有15N14N和14N14N两种，其比例为3∶1
解析：选D。大肠杆菌为原核细胞，其拟核是一条DNA分子，大肠杆菌繁殖一代，即该条DNA复制一代。14N14N的DNA分子在15N的培养基中复制一代的结果全为15N14N，复制两代的结果为1/215N15N、1/215N14N。再转到含有14N的培养基中繁殖一代的结果为3/415N14N、1/414N14N，D正确。
3．右图为真核细胞DNA复制过程模式图，下列相关分析错误的是( )
A．酶①为解旋酶，酶②为DNA聚合酶
B．图示体现了边解旋边复制及半保留复制的特点
C．在复制完成后，甲、乙可在有丝分裂后期、减数第一次分裂后期分开
D．将该模板DNA置于15N培养液中复制3次后，含15N的DNA占100%
答案：C
4．某双链DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的比例为a，其中一条链上鸟嘌呤占该链全部碱基的比例为b，则下列说法正确的是( )
A．互补链中含2个游离的磷酸基团
B．互补链中鸟嘌呤与胞嘧啶所占比例为a
C．互补链中鸟嘌呤占该链碱基的比例为(a－b)/2
D．以互补链为模板转录产生的某mRNA中鸟嘌呤与胞嘧啶所占比例为a
解析：选B。链状DNA每条链含有1个游离的磷酸基团；在双链DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的比例与每条链中鸟嘌呤与胞嘧啶所占的比例相等；互补链中鸟嘌呤占该链的比例为a－b；转录是以DNA上某基因为模板，所以转录产生的mRNA中鸟嘌呤与胞嘧啶所占比例是不确定的。
5．(2020·湖北武汉模拟)现已知基因M含有碱基共N个，腺嘌呤n个，具有类似右图的平面结构，下列说法正确的是( )
A．基因M共有4个游离的磷酸基团，1.5N－n个氢键
B．右图a可以代表基因M，基因M的等位基因m可以用b表示
C．基因M的双螺旋结构中，脱氧核糖和磷脂交替排列在外侧，构成基本骨架
D．基因M和它的等位基因m含有的碱基数可以不相等
解析：选D。基因M的每一条链都有1个游离的磷酸基团，因此基因M含有2个游离的磷酸基，氢键数为1.5N－n，A错误；基因是由两条脱氧核苷酸链组成的，图中a和b共同组成基因M，因此基因M的等位基因m不能用b表示，B错误；DNA双螺旋结构中，脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架，C错误；等位基因是基因突变产生的，而基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失或替换，因此基因M和它的等位基因m的碱基数可以不相等，D正确。
6．(2020·山东临沂模拟)某双链DNA分子中含有200个碱基，一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4。下列关于该DNA分子的叙述，正确的是( )
A．四种含氮碱基A∶T∶G∶C＝4∶4∶7∶7
B．若该DNA中A为p个，占全部碱基的n/m(m>2n)，则G的个数为(pm/2n)－p
C．碱基排列方式共有4200种
D．含有4个游离的磷酸基团
解析：选B。该DNA分子中A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7；若该DNA分子中A为p个，其占全部碱基的n/m，则全部碱基数为p÷(n/m)，所以G的个数为[p÷(n/m)－2p]÷2，即(pm/2n)－p；碱基的排列方式应少于4100种；双链DNA分子应含有2个游离的磷酸基团。
7．(2020·天津模拟)已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条子链(α链)中T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则在α链的互补链(β链)中，T和C分别占β链碱基总数的( )
A．32.9%和17.1% B．31.3%和18.7%
C．18.7%和31.3% D．17.1%和32.9%
解析：选B。由于整个DNA分子中G＋C＝35.8%，则每条链中G＋C＝35.8%，A＋T＝64.2%；由于α链中T与C分别占α链碱基总数的32.9%和17.1%，由此可以求出α链中G＝18.7%、A＝31.3%，则其互补链(β链)中T和C分别占β链碱基总数的31.3%和18.7%。
8．(2020·河南郑州一中期中)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。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正确；因G与C之间形成3个氢键，A与T之间形成2个氢键，故该DNA分子中，碱基之间的氢键数为2n＋3×[(m－2n)/2]＝(3m－2n)/2，故②正确；因两条链中A＋T的数量为2n，故一条链中A＋T的数量应为n，故③正确；G的数量应为(m－2n)/2＝(m/2)－n，故④错误。
9．分析DNA复制过程，回答下列问题：
(1)图示中的解旋酶和DNA聚合酶的作用分别是_______________________________。
(2)蛙的红细胞________(填“能”或“不能”)进行图示过程；哺乳动物的成熟红细胞________(填“能”或“不能”)进行图示过程。
(3)上图所示DNA复制过程若发生在细胞核内，形成的两个子DNA的位置是________。其上面对应片段中的基因_______(填“相同”或“不相同”)。两个子DNA将于_________分开。
答案：(1)使氢键打开，DNA双链解旋；催化形成磷酸二酯键 (2)能 不能 (3)位于两条姐妹染色单体中，由着丝点相连 相同 有丝分裂后期或减数第二次分裂后期
10．(2020·江苏南京高三模拟)下图为真核生物DNA的结构(图甲)及发生的生理过程(图乙)，请据图回答下列问题：
(1)图甲为DNA的结构示意图，其基本骨架由________和________(填序号)交替排列构成，④为___________________________________。
(2)从图乙可看出，该过程是从________个起点开始复制的，从而________复制速率；图中所示的酶为________酶；作用于图甲中的________(填序号)。
(3)若用1个被32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，释放出300个子代噬菌体，其中含有32P的噬菌体所占的比例是________。
(4)若图甲中的亲代DNA分子含有100个碱基对，将该DNA分子放在含有用32P标记的脱氧核苷酸培养液中复制一次，则子代DNA分子的相对分子质量比原来增加________。
(5)若图乙中亲代DNA分子在复制时，一条链上的G变成了A，则该DNA分子经过n次复制后，发生差错的DNA分子占DNA分子总数的________。
解析：(1)DNA分子的基本骨架由①磷酸和②脱氧核糖交替连接构成。图中的④是由一分子脱氧核糖、一分子磷酸和一分子C(胞嘧啶)组成的胞嘧啶脱氧核苷酸。(2)分析图乙可知，有多个复制起点，这样可以大大提高复制的速率。图中酶使碱基对间的⑨氢键断裂，使DNA双链解旋，应为解旋酶。(3)用32P标记的1个噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，根据DNA分子半保留复制的特点，则新形成的300个噬菌体中有2个含32P，占1/150。(4)亲代DNA分子含有100个碱基对，在含有用32P标记的脱氧核苷酸的培养液中复制一次形成的子代DNA分子一条链含32P，一条链含31P，标记部分的脱氧核苷酸比未标记的相对分子质量增加1，因此相对分子质量增加100。(5)DNA分子复制时一条链上的碱基发生突变，另一条链上的碱基不发生突变，以发生突变的单链为模板复制形成的DNA分子都是异常的，以碱基没有发生突变的单链为模板合成的DNA分子都是正常的，因此无论复制多少次，发生差错的DNA分子都占DNA分子总数的1/2。
答案：(1)① ② 胞嘧啶脱氧核苷酸 (2)多 提高 解旋 ⑨ (3)1/150 (4)100 (5)1/2
11．(不定项)(2020·江苏苏州模拟)将某一经3H充分标记DNA的雄性动物细胞(染色体数为2N)置于不含3H的培养基中培养，经过连续两次正常细胞分裂后，下列有关说法不正确的是( )
A．若进行有丝分裂，则子细胞含3H的核DNA分子数可能为N
B．若进行减数分裂，则子细胞含3H的染色体数为N
C．第一次分裂结束时，子细胞中染色体上每条DNA单链都含3H
D．若子细胞中有的染色体不含3H，则原因是同源染色体彼此分离
解析：选CD。将某一经3H充分标记核DNA的雄性动物细胞(染色体数为2N)置于不含3H的培养基中培养，若进行有丝分裂，则细胞分裂两次，DNA复制两次，在第二次有丝分裂后期，所有染色体一半被标记，一半未被标记，由于分裂成两个子细胞时，染色体分配是随机的，所以子细胞中含3H的染色体数即核DNA分子数可能为N，A正确；若进行减数分裂，则DNA只复制一次，所以子细胞的N条染色体都被标记，B正确；第一次分裂结束时，因为DNA只复制一次，所以子细胞中染色体都含3H，DNA上一条链含3H，一条链不含3H，C错误；若子细胞中有的染色体不含3H，则该细胞进行的是有丝分裂，则不可能是由于同源染色体彼此分离，D错误。
12．(不定项)下图为某植物细胞的一个DNA分子中a、b、c三个基因的分布状况，图中Ⅰ、Ⅱ为无遗传效应的序列。下列有关叙述正确的是( )
A．在植物的每个细胞中，a、b、c基因都会表达出相应蛋白质
B．a、b互为非等位基因，在亲子代间传递时可自由组合
C．b中碱基对若发生了增添、缺失或替换，则发生了基因突变，但性状不一定改变
D．基因在染色体上呈线性排列，基因不一定都位于染色体上
解析：选CD。在植物的不同细胞中a、b、c基因可能选择性表达，A项错误；a、b两个基因为一条染色体上的非等位基因，在亲子代间传递时不能进行自由组合，B项错误；若该植物为显性纯合子，b基因突变为隐性基因，则该植物的性状不发生改变，C项正确；基因是有遗传效应的DNA片段，染色体是DNA的主要载体，线粒体、叶绿体中也有少量DNA，D项正确。
13．(不定项)(2020·济宁模拟)某基因(14N)含有3 000个碱基对，腺嘌呤占35%。若该DNA分子以15N同位素标记的游离脱氧核苷酸为原料复制3次，再将全部复制产物置于试管内离心，进行密度分层，得到结果如图①所示；然后加入解旋酶再离心，得到结果如图②所示。则下列有关分析正确的是( )
A．X层中的基因只含14N标记，Y层中的基因只含15N标记
B．W层中含15N标记的鸟嘌呤为6 300个
C．W层与Z层的核苷酸数之比为3∶1
D．X层中含有的氢键数是Y层中的1/3
解析：选BD。由于DNA分子复制方式为半保留复制，所以X层全部是含一条链为14N和一条链为15N的基因，A错误；由于DNA分子复制了3次，产生了8个DNA分子，含16条脱氧核苷酸链，其中含15N标记的有14条链，在含有3 000 个碱基对的DNA分子中，腺嘌呤占35%，因此鸟嘌呤占15%，共900个，所以W层中含15N标记的鸟嘌呤为900×14÷2＝6 300个，B正确；由于DNA分子复制了3次，产生了8个DNA分子，含16条脱氧核苷酸链，其中含15N标记的有14条链，所以W层与Z层的核苷酸之比为14∶2＝7∶1，C错误；在DNA分子中，碱基对之间通过氢键相连，DNA分子复制了3次，产生的8个DNA分子中，2个DNA分子含14N和15N，6个DNA分子只含15N，所以X层中含有的氢键数是Y层的1/3，D正确。
14．正常情况下细胞内可以自主合成组成核酸的核糖核苷酸和脱氧核苷酸，某细胞系由于发生基因突变而不能自主合成，必须从培养基中摄取。为验证“DNA 分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸”，现提供如下实验材料，请你完成实验方案。
(1)实验材料：突变细胞系、基本培养基、12C—核糖核苷酸、14C—核糖核苷酸、12C—脱氧核苷酸、14C—脱氧核苷酸、细胞放射性检测技术等。
(2)实验步骤：第一步：取基本培养基若干，随机分成两组，分别编号为甲组和乙组。
第二步：在甲组培养基中加入适量的12C—核糖核苷酸和14C—脱氧核苷酸；在乙组培养基中加入____________________。
第三步：在甲、乙两组培养基中分别接种_________________________________，在 5% CO2 恒温培养箱中培养一段时间，使细胞增殖。
第四步：分别取出甲、乙两组培养基中的细胞，检测细胞中出现放射性的部位。
(3)预期结果：_________________________________________________________。
(4)实验结论：_________________________________________________________。
解析：(2)根据生物实验需要遵循对照原则和控制单一变量原则，可进行如下实验：
实验步骤：
第一步：编号。取基本培养基若干，随机分成两组，编号为甲、乙，两组之间进行对照。
第二步：设置对比实验。在培养基甲中加入适量的12C—核糖核苷酸和14C—脱氧核苷酸；在培养基乙中加入等量的14C—核糖核苷酸和12C—脱氧核苷酸。
第三步：培养。在甲、乙培养基中分别接种等量的突变细胞系，放到适宜的相同环境中培养一段时间，让细胞增殖。
第四步：观察、检测。分别取出培养基甲、乙中的细胞，用放射性探测显微仪探测、观察细胞核和细胞质的放射性强弱。
(3)预期结果：由于DNA主要分布在细胞核中，而RNA主要分布在细胞质中，所以甲组培养基中细胞的放射性部位主要在细胞核；乙组培养基中细胞的放射性部位主要在细胞质。
(4)实验结论：DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸而不是核糖核苷酸。
答案：(2)等量的14C—核糖核苷酸和12C—脱氧核苷酸 等量的突变细胞系
(3)甲组培养基中细胞的放射性部位主要在细胞核；乙组培养基中细胞的放射性部位主要在细胞质
(4)DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸
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