2020版生物新导学大一轮北师大版讲义：第五单元遗传的分子基础第15讲

第15讲　DNA分子的结构、复制及基因的本质
[考纲要求]　1.DNA分子结构的主要特点(Ⅱ)。2.基因的概念(Ⅱ)。3.DNA分子的复制(Ⅱ)。
考点一　DNA分子的结构及基因的本质

1．DNA分子的结构层次

2．DNA分子的结构特点
(1)多样性：具n个碱基对的DNA具有4n种碱基对排列顺序。
(2)特异性：如每种DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。
(3)稳定性：如两条主链磷酸与脱氧核糖交替连接的顺序不变，碱基对构成方式不变等。
3．DNA分子中的碱基数量的计算规律
(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。
(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分子的一条链中＝a，则在其互补链中＝，而在整个DNA分子中＝1。
4．观察下面的基因关系图，完善相关内容


1．判断下列有关DNA分子结构的叙述
(1)沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法(　√　)
(2)嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定(　√　)
(3)分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同(　×　)
(4)DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连(　×　)
(5)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的(　×　)
(6)DNA分子中的核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成基本骨架(　×　)
2．判断下列有关DNA分子的特性的叙述
(1)DNA分子的多样性和特异性主要与它的空间结构密切相关(　×　)
(2)不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值可能相同(　√　)
(3)同一生物个体不同细胞中DNA分子的(A＋T)/(C＋G)的值不同(　×　)
(4)人体内控制β­珠蛋白的基因由1 700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41 700种(　×　)
3．判断下列有关染色体、DNA、基因与脱氧核糖核苷酸关系的叙述
(1)真核细胞的基因只存在于细胞核中，而核酸并非仅存在细胞核中(　×　)
(2)DNA分子中每一个片段都是一个基因(　×　)
(3)非等位基因都位于非同源染色体上(　×　)
(4)真核细胞基因中核糖核苷酸的排列顺序代表遗传信息(　×　)
(5)基因只位于染色体上，所以染色体是基因的载体(　×　)







分析DNA分子结构图像

(1)一个DNA分子片段中有几个游离的磷酸基团？
提示　2个。
(2)图中④能表示胞嘧啶脱氧核糖核苷酸吗？
提示　不能。
(3)图中碱基之间是如何连接的？
提示　双链DNA中，反向平行的两条链之间的碱基通过氢键连接成碱基对，而同一条链上核苷酸之间是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连的。
(4)解旋酶作用于哪个部位？限制性内切酶和DNA连接酶作用于哪个部位？
提示　解旋酶作用于⑨，限制性内切酶和DNA连接酶作用于⑩。
(5)DNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么？
提示　初步水解的产物是4种脱氧核糖核苷酸，彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。
(6)如何根据碱基的种类和比例确定核酸的类型？
提示　根据碱基的种类确定是DNA还是RNA，若含有碱基U而不含有碱基T，则是RNA，若含有碱基T而不含有碱基U，则是DNA；根据碱基的比例确定是单链还是双链，若嘌呤数/嘧啶数＝1，则一般是双链，若嘌呤数/嘧啶数≠1，则是单链。
(7)若某双链DNA分子含有200个碱基，一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则该DNA分子碱基排列方式共有4100种，对吗？
提示　错。

命题点一　DNA分子结构分析
1．下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是(　　)
A．DNA分子是以4种脱氧核糖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
答案　C
解析　DNA分子是以4种脱氧核糖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。
2．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种脱氧核糖核苷酸，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分子磷酸相连
D．最多可构建44种不同碱基序列的DNA
答案　B
解析　根据表格数据可知，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构建4种脱氧核糖核苷酸，4个脱氧核糖核苷酸对；构成的双链DNA片段中可含有2个A—T碱基对和2个G—C碱基对，故最多可含有氢键数＝2×2＋2×3＝10(个)；DNA分子结构中，与脱氧核糖直接连接的一般是2个磷酸，但最末端的脱氧核糖只连接1个磷酸；碱基序列要达到44种，每种碱基对的数量至少要有4个。
命题点二　DNA分子结构的相关计算
3．某双链DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的比率为a，其中一条链上鸟嘌呤占该链全部碱基的比例为b，则(　　)
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率为
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率为a
答案　B
解析　双链DNA分子的每条链含有1个游离的磷酸基团，A项错误；在双链DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的比率与每条链中鸟嘌呤与胞嘧啶所占的比率相等，B项正确；互补链中鸟嘌呤占该链的比率为a－b，C项错误；转录是以DNA上某基因的一条链为模板，所以转录产生的mRNA中鸟嘌呤与胞嘧啶所占比率是不确定的，D项错误。
4．某双链(α链和β链)DNA分子中有2 000个碱基，其中腺嘌呤占20%。下列有关分析正确的是(　　)
A．α链中A＋T的含量等于β链中C＋G的含量
B．α链和β链中G所占本链的比例之和等于DNA双链中G所占的比例
C．该DNA分子中含有的氢键数目为2 600个
D．以该DNA分子为模板转录出的RNA中A＋U＝800个
答案　C
解析　α链中A＋T的含量等于β链中T＋A的含量，A错误；α链和β链中G所占本链的比例之和是DNA双链中G所占比例的2倍，B错误；该DNA分子中氢键数目为A的数目×2＋G的数目×3＝400×2＋600×3＝2 600(个)，C正确；一个DNA分子上有多个基因，且有非编码序列，因此无法判断转录出的RNA中A＋U的数目，D错误。

三步解决DNA分子中有关碱基比例的计算
第一步：搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例，还是占DNA分子一条链上碱基的比例。
第二步：画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知的和所求的碱基。
第三步：根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。
考点二　DNA分子的复制

一、DNA分子复制的实验证据
1．方式推测：沃森和克里克提出假说：DNA分子复制方式为半保留复制。
2．实验证据
(1)实验方法：放射性同位素示踪法和离心技术。
(2)实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。
(3)实验假设：DNA以半保留的方式复制。
(4)实验预期：离心后应出现3条DNA带。重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA；中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA；轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。


(5)实验过程

(6)过程分析：立即取出，提取DNA→离心→全部重带。繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。繁殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。
(7)实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。
二、复制过程
1．概念：以亲代DNA为模板，合成子代DNA的过程。
2．时间：有丝分裂的间期或减数第一次分裂前的间期。
3．图解

4．特点：边解旋边复制。
5．方式：半保留复制。
6．结果：形成两个完全相同的DNA分子。
7．意义：将遗传信息从亲代传给了子代，从而保持了遗传信息的连续性。
8．保障：DNA具有独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
知识拓展　(1)利用数字“1,2,3,4”巧记DNA的复制
1个主要场所(细胞核)，2种时期(有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期)，3个步骤(解旋、合成新链、形成子代DNA)，4个条件(模板、酶、原料和能量)。
(2)DNA分子的多起点、双向复制
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。


(1)DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的DNA分子中两条链均是新合成的(　×　)
(2)单个脱氧核糖核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链(　×　)
(3)DNA复制时，严格遵循A－U、C－G的碱基互补配对原则(　×　)
(4)在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在两条DNA母链之间(　√　)
(5)在人体内，成熟的红细胞、浆细胞中不发生DNA的复制(　√　)
(6)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如下图D所示(　√　)

(7)将已被15N标记了DNA的大肠杆菌在含14N的培养基中培养繁殖一代，若子代大肠杆菌的DNA分子中既含有14N，又含有15N，则可说明DNA的复制为半保留复制(　×　)
(8)复制时，子代DNA分子的两条单链中只有一条和亲代DNA分子完全相同(　×　)
(9)DNA分子复制时解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用(　×　)

分析DNA复制过程

(1)图示中的解旋酶和DNA聚合酶各有什么作用？
提示　前者使氢键打开，DNA双链解旋；后者催化形成磷酸二酯键，从而形成新的子链。
(2)蛙的红细胞和哺乳动物成熟红细胞，是否都能进行图示过程呢？
提示　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)上图所示DNA复制过程若发生在细胞核内，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？
提示　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分子即位于两条姐妹染色单体中，由着丝粒相连；其对应片段所含基因在无基因突变等特殊变异情况下应完全相同；两个子DNA分子将于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝粒分裂时，随两条姐妹染色单体分离而分开，分别进入两个子细胞中。
(4)现将含15N的大肠杆菌转移到氮源为14N的培养基中，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用密度梯度离心法分离，不同相对分子质量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。请预测绘出若DNA的复制方式为下图所示的全保留方式或分散方式复制时，连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)的实验结果中各带的分布图像(重带、中带和轻带)。

提示　


命题点一　透过新情景辨析DNA分子复制
1．如图所示为DNA复制的较为详细的图解，据图分析下列相关叙述错误的是(　　)

A．仅在解旋酶和DNA聚合酶的催化下，DNA复制不能顺利进行
B．在DNA复制的过程中，可能会出现尿嘧啶与腺嘌呤互补配对现象
C．图示DNA复制的特点有边解旋边复制以及半保留复制等
D．复制完成后，前导链和随后链所在单链碱基排列顺序相同
答案　D
解析　从图示信息可知，DNA复制需要拓扑异构酶Ⅱ、解旋酶、引物合成酶、聚合酶Ⅰ和Ⅲ等多种酶的催化，A正确；在DNA复制过程中，RNA引物能与模板链互补形成杂交链，该杂交链中可能含有碱基对A—U，B正确；从图中信息可知，DNA复制的特点有边解旋边复制和半保留复制等，C正确；从图中信息可知，前导链和随后链都是新合成的子链，而两条子链上的碱基是互补的，D错误。
2．正常情况下，DNA分子在细胞内复制时，双螺旋解开后会产生一段单链区，DNA结合蛋白(SSB)能很快地与单链结合，防止解旋的单链重新配对，而使DNA呈伸展状态，SSB在复制过程中可以重复利用，下列有关推理合理的是(　　)
A．SSB是一种解开DNA双螺旋的解旋酶
B．SSB与单链的结合将不利于DNA复制
C．SSB与DNA单链既可结合也可分开
D．SSB与单链的结合遵循碱基互补配对原则
答案　C
解析　根据题干中“双螺旋解开后会产生一段单链区，DNA结合蛋白(SSB)能很快地与单链结合”，说明SSB不是一种解开DNA双螺旋的解旋酶，A项错误；SSB与单链的结合有利于DNA复制，B项错误；SSB与DNA单链既可结合也可分开，C项正确；SSB是一种DNA结合蛋白，故与单链的结合不遵循碱基互补配对原则，D项错误。
命题点二　DNA分子复制过程的有关计算
疑难精讲
“图解法”分析DNA复制相关计算

(1)将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则：
①子代DNA共2n个
②多核苷酸链共2n＋1条
(2)DNA分子复制过程中消耗的脱氧核糖核苷酸数
①若亲代DNA分子含有某种脱氧核糖核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该种脱氧核糖核苷酸数为m·(2n－1)。
②第n次复制需要该种脱氧核糖核苷酸数为m·2n－1。
3．(2018·青岛二中质检)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分子在含14N的培养基中连续复制4次，其结果可能是(　　)
A．含有14N的DNA分子占100%
B．复制过程中需要游离的腺嘌呤脱氧核糖核苷酸640个
C．含15N的链占1/8
D．子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是2∶3
答案　A
解析　在含14N的培养基中连续复制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糖核苷酸数为＝40，则复制过程中需消耗的腺嘌呤脱氧核糖核苷酸数为40×(24－1)＝600(个)，B项错误；每个DNA分子中嘌呤和嘧啶互补相等，两者之比是1∶1，D项错误。
4．用15N标记含有100个碱基对的DNA分子片段，碱基间的氢键共有260个，该DNA分子在含14N的培养基中连续复制多次后共消耗游离的嘌呤类脱氧核糖核苷酸1 500个，下列叙述正确的是(　　)
A．该DNA片段中共有腺嘌呤60个，复制多次后含有14N的DNA分子占
B．若一条链中(A＋G)/(T＋C)＜1，则其互补链中该比例也小于1
C．若一条链中A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则其互补链中该比例为4∶3∶2∶1
D．该DNA经复制后产生了16个DNA分子
答案　D
解析　分析题干：假设A＝T＝X，则C＝G＝100－X，由于A和T之间有2个氢键，C和G之间有3个氢键，因此2X＋3(100－X)＝260，解得X＝40。该DNA分子中含有的嘌呤数是碱基总数的一半，即100个，假设该DNA分子复制n次，则(2n－1)×100＝1 500，解得n＝4，根据半保留复制特点，子代含有14N的DNA分子占100%，A项错误；若一条链中(A＋G)/(T＋C)＜1，根据碱基互补配对原则，其互补链中该比例为其倒数，应该大于1，B项错误；若一条链中A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，根据碱基互补配对原则，其互补链中该比例为2∶1∶4∶3，C项错误；该DNA共复制4次，因此经复制后产生了16个DNA分子，D项正确。

“DNA复制”相关题目的4点“注意”
(1)注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，但后者只包括第n次的复制。
(2)注意碱基的单位是“对”还是“个”。
(3)切记在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代多核苷酸单链的DNA分子都只有两个。
(4)看清试题中问的是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”等关键词，以免掉进陷阱。
命题点三　DNA半保留复制的实验证据延伸分析
5．细菌在15N培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入14N培养基中培养，抽取其子代的DNA经高速离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是(　　)

A．第一次分裂的子代DNA应为⑤
B．第二次分裂的子代DNA应为①
C．第三次分裂的子代DNA应为③
D．亲代的DNA应为⑤
答案　A
解析　亲代DNA为15N－15N，经第一次复制所形成的子代DNA应均为15N－14N，应如图②所示。
6．在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N—DNA(相对分子质量为a)和15N—DNA(相对分子质量为b)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用离心方法分离得到的结果如图所示。下列对此实验的叙述正确的是(　　)

A．Ⅰ代细菌DNA分子中两条链都含14N
B．Ⅱ代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的
C．预计Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量为
D．上述实验Ⅰ代→Ⅱ代的结果能证明DNA复制方式为半保留复制
答案　C
解析　Ⅰ代细菌DNA分子中一条链含14N，另一条链含15N，A项错误；Ⅱ代细菌含15N的DNA分子有2个，占全部(4个)DNA分子的，B项错误；由于1个含有14N的DNA分子的相对分子质量为a，则每条链的相对分子质量为； 1个含有15N的DNA分子的相对分子质量为b，则每条链的相对分子质量为。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，连续繁殖三代，得到共8个DNA分子，这8个DNA分子共16条链，只有2条是含15N的，14条是含14N的，因此总相对分子质量为×2＋×14＝b＋7a，所以每个DNA分子的平均相对分子质量为，C项正确；实验Ⅰ代→Ⅱ代的结果不能证明DNA复制方式为半保留复制，D项错误。
矫正易错　强记长句

1．配对的碱基，A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键，C－G对占比例越大，DNA结构越稳定。
2．DNA复制的场所并非只在细胞核，真核生物中，除细胞核外还有线粒体、叶绿体；而原核生物中，DNA分子复制的场所有拟核、细胞质。
3．DNA复制发生于细胞分裂间期和在DNA病毒繁殖时，其中的细胞分裂并非仅指减数分裂和有丝分裂。
4．DNA分子并非全部解旋后才开始进行DNA复制，而是边解旋边复制。
5．遗传效应是指基因能够转录成mRNA，进而翻译成蛋白质，能够控制一定的性状。
6．DNA分子中还存在着不具有遗传效应的片段，在真核细胞中这部分片段所占比例很大，这些片段不是基因。
7．通常的基因是指双链DNA片段，而RNA病毒的基因是指具有遗传效应的RNA片段。

1.DNA分子碱基间配对方式有2种，但由于不同的DNA分子中碱基排列顺序是千变万化的，所以DNA分子具有多样性；由于每个DNA分子具有特定的碱基排列顺序，使DNA分子具有特异性。DNA分子的结构具有稳定性的原因是：外侧的脱氧核糖和磷酸的相间排列方式稳定不变，内侧碱基配对的方式稳定不变。
2．保证DNA分子精确复制的原因有：(1)DNA分子独特的双螺旋结构，能够为复制提供精确的模板，(2)通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
3．分别以不同生物的DNA为模板合成的各个新DNA分子之间，(A＋C)∶(T＋G)的比值是否相同？相同。为什么？因为所有DNA双链中，A与T的数目相同，C与G的数目相同。分别以不同生物的DNA为模板合成的各个新DNA之间存在差异，这些差异是什么？碱基的数目、比例和排列顺序不同。
4．DNA的复制方式是半保留复制，其意义是保持了遗传信息的连续性。
重温高考　演练模拟
1．(2017·海南，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
答案　D
解析　双链DNA分子中，互补碱基两两相等，即A＝T，C＝G，则A＋C＝G＋T，即A＋C与G＋T的比值为1。因此，碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值相同，A项错误；DNA分子中，C和G之间有3个氢键，A与T之间有2个氢键，则C与G的含量越高，DNA稳定性越高。因此，前一个比值越大，C与G的含量越低，双链DNA分子的稳定性越低，B项错误；当两个比值相同时，这个DNA分子可能是双链，也可能是单链，C项错误；经半保留复制得到的DNA分子，后一比值等于1，D项正确。

2．(2016·全国Ⅱ，2)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
答案　C
解析　某物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开，说明该物质会阻碍DNA分子的解旋，因而会阻碍DNA分子的复制、转录和抑制细胞增殖，A、B、D三项均正确；因DNA分子的复制发生在分裂间期，所以该物质可将细胞周期阻断在分裂间期，C项错误。
3．(2014·山东，5)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(　　)


答案　C
解析　根据DNA分子的结构特点可知，若DNA分子双链中(A＋T)/(C＋G)的比值为m，则每条链中(A＋T)/(C＋G)比值均为m，由此可判断C项正确，D项错误；DNA分子中(A＋C)/(T＋G)＝1，而每条链中的(A＋C)/(T＋G)不能确定，但两条链中(A＋C)/(T＋G)的比值互为倒数，故A、B项错误。
4．若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸培养液中，培养至第二次分裂中期。下列叙述正确的是(　　)
A．每条染色体中的两条染色单体均含3H
B．每个DNA 分子的两条多核苷酸链均含3H
C．每个 DNA 分子中均只有一条多核苷酸链含3H
D．每条染色单体均只有一个DNA分子的两条多核苷酸链含3H
答案　A
解析　若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸培养液中，在间期的S期时DNA复制1次，所以第一次细胞分裂完成后得到的2个子细胞都是每一条染色体的DNA都只有1条链被标记，培养至第二次分裂中期，每条染色体中的两条染色单体均含3H标记，其中一条单体上的DNA分子的2条链都含3H，另一单体上的DNA分子只1条链含3H。
5．(2016·全国Ⅰ，29)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，原因是_____________________________。
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
解析　(1)ATP水解生成ADP的过程中，断裂的是远离腺苷A的那个高能磷酸键，即β位和γ位之间的高能磷酸键，因此要将32P标记到DNA上，带有32P的磷酸基团应在γ位上。(2)dATP脱去β位和γ位的磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，为DNA的基本组成单位之一，用dATP为原料合成DNA时，要将32P标记到新合成的DNA上，则带有32P的磷酸基团应在α位上。(3)由于DNA分子复制为半保留复制，故在噬菌体双链DNA的复制过程中，被32P标记的两条单链始终被保留，并分别存在于两个子代DNA分子中。另外，新合成DNA的过程中，原料无32P标记，所以n个子代DNA分子中有且只有2个含有32P标记。





1．如图为多核苷酸链结构图，下列表述不正确的是(　　)

A．能构成一个完整核苷酸的是图中的a和b
B．图中与每个五碳糖直接相连的碱基只有1个
C．各核苷酸之间是通过化学键③连接起来的
D．从碱基组成上看，缺少的碱基是T
答案　A
解析　a中一分子的磷酸、一分子的五碳糖、一分子的含氮碱基正好构成一个核苷酸，b中包含另一个核苷酸的磷酸；由图可知，与每个五碳糖直接相连的碱基只有1个；各核苷酸之间是通过③磷酸二酯键连接的；组成脱氧核糖核苷酸的碱基有A、T、C、G四种。
2．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．脱氧核糖核苷酸的种类
D.的比值
答案　C
解析　同源染色体上的DNA分子可能是相同的，也可能是不同的，如X、Y染色体，所以构成DNA的脱氧核糖核苷酸数目可能不同，连接两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键的数目也就可能不同，碱基对的排列顺序不同，A、B项错误；DNA分子中A＝T、C＝G，但(A＋T)/(C＋G)在不同的DNA分子中可能不同，而构成DNA的脱氧核糖核苷酸只有4种，C项正确，D项错误。
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。下列关于该DNA分子的叙述，错误的是(　　)
A．共有140个鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸
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，则需要180个游离的胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸
答案　C
解析　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。依据碱基互补配对原则，在该DNA分子中，C＝G＝140个，A＝T＝60个。故该DNA分子共有140个鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸，A项正确；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项正确；因碱基数量比例已确定，故该DNA分子碱基可能的排列方式小于4200种，C项错误；若连续复制两次，则需要游离的胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸数为(22－1)×60＝180个，D项正确。
4．(2018·长沙一中质检)一个双链均被32P标记的DNA分子由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。下列叙述错误的是(　　)
A．该DNA分子的特异性与碱基对的排列顺序有关
B．复制过程需要2.4×104个游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸
C．子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链数目之比为1∶7
D．子代DNA分子中含32P的分子数目与只含31P的分子数目之比为1∶3
答案　B
解析　由题可知，该DNA分子中胞嘧啶占30%，则该DNA复制时需要消耗游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数为10 000×30%×(23－1)＝2.1×104个，B项错误。
5．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，占总碱基比例为26%，则该DNA分子上有鸟嘌呤288个
答案　D
解析　某DNA分子含有500个碱基，可能的排列方式有4250种，A项错误；质粒是环状DNA分子，不含游离的磷酸基团，B项错误；某DNA分子内胞嘧啶占25%，则每条单链上的胞嘧啶占0%～50%，C项错误；某DNA分子上有胸腺嘧啶312个，占总碱基比例为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项正确。
6．真核细胞中某生理过程如图所示，下列叙述错误的是(　　)

A．a链和b链的方向相反，a链与c链的碱基序列相同
B．酶1可使磷酸二酯键断裂，酶2可催化磷酸二酯键的形成
C．该图表示DNA半保留复制过程，遗传信息传递方向是DNA→DNA
D．植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生该过程
答案　B
解析　由题图可知，a链和b链螺旋形成新的DNA分子，因此a、b链是反向的，a、c链都与b链互补，因此a链与c链的碱基序列相同，A项正确；酶1是解旋酶，作用是使氢键断裂，使双链DNA分子解旋，B项错误；分析题图可知，DNA分子的复制是半保留复制，通过DNA分子的复制，遗传信息从DNA流向DNA，C项正确；植物细胞的线粒体和叶绿体中都含有少量DNA，可以发生DNA分子的复制过程，D项正确。
7．(2018·玄武区校级三模)1958年，科学家以大肠杆菌为实验材料进行实验(如图所示)，证实了DNA是以半保留方式复制的，②、③、④、⑤试管是模拟可能出现的结果，下列相关推论正确的是(　　)

A．该实验运用了同位素标记法，出现④的结果至少需要90分钟
B．③是转入14N培养基中复制一代的结果，②是复制二代的结果
C．对得到DNA以半保留方式复制结论起关键作用的是试管③结果
D．给试管④中加入解旋酶一段时间后离心出现的结果如试管⑤所示
答案　C
解析　该实验运用了同位素标记法，根据DNA半保留复制特点可知，④是复制二代的结果，因此出现④的结果至少需要60分钟，A项错误；根据DNA半保留复制特点可知，③是转入14N培养基中复制一代的结果，④是复制二代的结果，B项错误；对得到DNA以半保留方式复制结论起关键作用的是试管③结果，C项正确；给试管④中加入解旋酶一段时间后离心出现的结果应该是出现重带和轻带，与试管⑤所示不符，D项错误。
8．(2018·河南第三次大联考)下图表示洋葱根尖分生区某细胞内正在发生的某种生理过程，图中甲、乙、丙均表示DNA分子，a、b、c、d均表示DNA链，A、B表示相关酶。下列相关叙述正确的是(　　)

A．图中酶A能使甲解旋，酶B在c链的形成及c链和d链的连接过程中发挥作用
B．运用放射性同位素示踪技术无法研究图示过程中的半保留复制
C．图示过程发生在细胞核内，乙、丙分开的时期为减数第二次分裂后期
D．该细胞中伴随图示过程发生的反应还有RNA和蛋白质的合成等
答案　D
解析　图中酶A为解旋酶，能使DNA分子双螺旋解开，酶B为DNA聚合酶，在合成c链的过程中发挥作用，但在子代DNA的c链和d链的连接过程中不发挥作用，A错误；运用放射性同位素示踪技术如15N标记，可研究图示过程中的半保留复制，B错误；图示DNA复制过程发生在洋葱根尖细胞的细胞核内，洋葱根尖分生区细胞只进行有丝分裂，乙、丙分开的时期为有丝分裂后期，C错误；图示细胞正处于分裂的间期，有ATP的水解、基因的转录及蛋白质的合成等发生，D正确。
9．请回答下列与DNA分子有关的问题：
(1)含有m个腺嘌呤的DNA分子第n次复制需要腺嘌呤脱氧核糖核苷酸________个。
(2)在一个双链DNA分子中，G＋C占碱基总数的M%，那么该DNA分子的每条链中G＋C都占该链碱基总数的____________。
(3)假定大肠杆菌只含14N的DNA的相对分子质量为a；只含15N的DNA的相对分子质量为b。现将只含15N的DNA培养在含14N的培养液中，子二代DNA的平均相对分子质量为__________。
答案　(1)2n－1·m　(2)M%　(3)
解析　(1)含有m个腺嘌呤的DNA第n次复制需要腺嘌呤脱氧核糖核苷酸数为2n－1·m个。(2)由于双链DNA分子中，遵循G与C、A与T的碱基互补配对原则，因此双链DNA分子中G＋C所占的比例与每条单链DNA分子中G＋C所占的比例相等。(3)一个只含15N的DNA分子培养在含14N的培养液中，子二代产生4个DNA分子，8条DNA单链，其中含15N的单链有2条，含14N的单链有6条，故这4个DNA分子的平均相对分子质量为(×b×2＋×a×6)×＝。


10．将洋葱根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸培养液中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养液中继续完成一个细胞周期。下列叙述正确的是(　　)
A．第一个细胞周期中，细胞内放射性迅速升高的时期是分裂前期
B．第一个细胞周期结束后，每个子细胞中都有一半的染色体被标记
C．第二个细胞周期的分裂中期，每条染色体中仅有一条染色单体被标记
D．完成两个细胞周期后，每个子细胞中含3H标记的染色体数目相同
答案　C
解析　含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸是DNA复制的原料，第一个细胞周期中，细胞内放射性迅速升高是由于DNA分子复制，发生在分裂间期，A项错误；由于DNA分子复制是半保留复制，形成的子代DNA分子中一条是原来的母链，一条是新合成的子链，第一个细胞周期结束后，每个子细胞中所有的染色体都被标记，B项错误；第二个细胞周期中，在不含放射性标记的培养液中培养，间期染色体复制，一条染色体上的两条染色单体只有一条有放射性，第二个细胞周期的分裂中期，每条染色体中仅有一条染色单体被标记，C项正确；第二次分裂的后期，含3H标记的染色体与不含3H标记的染色体随机向两极移动，每个子细胞中含3H标记的染色体数目不一定相同，D项错误。
11．(2018·枣庄八中检测)将全部DNA分子双链经32P标记的雄性动物细胞(染色体数2n＝20)置于不含32P的培养液中培养，经过连续两次细胞分裂后产生了4个子细胞。下列有关推断正确的是(　　)
A．第二次有丝分裂后期，1个细胞中被32P标记的染色体为40条
B．减数第二次分裂后期，1个细胞中被32P标记的染色体为40条
C．若进行有丝分裂，则4个子细胞中含32P染色体的子细胞比例一定为
D．若进行减数分裂，则4个子细胞中含32P染色体的子细胞比例一定为1
答案　D
解析　若进行有丝分裂，经第一次有丝分裂形成的子细胞中，染色体都被标记；当细胞处于第二次有丝分裂后期时，具有32P标记的染色体为20条，然后随机进入2个子细胞，所以经过连续两次有丝分裂后产生的4个子细胞中，含32P标记染色体的子细胞可能有2个、3个或4个，A、C项错误；若进行减数分裂，减数第二次分裂后期，同源染色体已分离，着丝粒分裂，所以1个细胞中被32P标记的染色体为20条，B项错误；若进行减数分裂，DNA只复制一次，细胞经过连续两次分裂后产生4个子细胞，含32P染色体的子细胞比例一定为1，D项正确。


12．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标记的脱氧核糖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____。
答案　(1)①　②　胞嘧啶脱氧核糖核苷酸　(2)多　提高　解旋　⑨　(3)1/150　(4)100　(5)1/2
解析　(1)DNA分子的基本骨架由磷酸和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糖核苷酸。(2)分析图乙，有多个复制的起点，这样可以大大提高复制的速率。图中酶使碱基对间的氢键断裂，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标记的脱氧核糖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，标记部分的脱氧核糖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1/2。
13．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糖核苷酸，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糖核苷酸，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—脱氧核糖核苷酸、14C—脱氧核糖核苷酸、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—脱氧核糖核苷酸；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：____________________________________________________________。
答案　(2)第二步：等量的14C—核糖核苷酸和12C—脱氧核糖核苷酸　 第三步：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糖核苷酸，而不是核糖核苷酸
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，取基本培养基两个，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—脱氧核糖核苷酸；在培养基乙中加入等量的14C—核糖核苷酸和12C—脱氧核糖核苷酸。
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糖核苷酸而不是核糖核苷酸。