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2020版高考生物大一轮人教讲义：第六单元 第18讲 DNA分子的结构、复制及基因的本质
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这是一份2020版高考生物大一轮人教讲义：第六单元 第18讲 DNA分子的结构、复制及基因的本质，共25页。
考点一 DNA分子的结构及相关计算
1．DNA分子的结构层次
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
(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：每种DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。
(3)稳定性：两条主链中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eq \f(A＋T,G＋C)＝m，在互补链及整个DNA分子中eq \f(A＋T,G＋C)＝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eq \f(A＋G,T＋C)＝a，则在其互补链中eq \f(A＋G,T＋C)＝eq \f(1,a)，而在整个DNA分子中eq \f(A＋G,T＋C)＝1。
1．判断下列有关DNA分子结构的叙述
(1)沃森和克里克构建的DNA分子模型和富兰克林拍摄的DNA分子的X光衍射照片都属于物理模型( × )
(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)相对分子质量大小相同、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分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基( × )
(5)DNA分子一条链上的相邻碱基通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”相连( × )
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( × )
(5)DNA分子的多样性是指一个DNA分子上有许多个基因( × )
分析DNA分子结构图像
(1)一个双链DNA分子片段中有几个游离的磷酸基团，位置如何？
提示 2个，分别位于DNA分子的两端。
(2)图中④能表示胞嘧啶脱氧核苷酸吗？
提示 不能。
(3)图中碱基之间是如何连接的？ 一条链上的脱氧核苷酸之间又是如何连接的？
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，而同一条链上碱基之间是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连的；一条链上的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接。
(4)解旋酶作用于图中哪个部位？限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于图中哪个部位？
提示 解旋酶作用于⑨，限制性核酸内切酶和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种脱氧核苷酸，彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。
(6)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．如图为某同学在学习DNA的结构后画的含有两个碱基对的DNA片段(“○”代表磷酸基团)，下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是( )
A．甲说：“物质组成和结构上没有错误”
B．乙说：“只有一处错误，就是U应改为T”
C．丙说：“至少有三处错误，其中核糖应改为脱氧核糖”
D．丁说：“如果说他画的是RNA双链则该图应是正确的”
答案 C
解析 图中有三处错误：①五碳糖应为脱氧核糖，而不是核糖；②DNA不含碱基U，而是含碱基T；③两个相邻核苷酸之间的磷酸二酯键连接不正确，应是前一个核苷酸的脱氧核糖与后一个核苷酸的磷酸基团连接形成磷酸二酯键，A、B错误，C正确；如果图中画的是RNA双链，则两个相邻核苷酸之间的磷酸二酯键连接也不正确，D错误。
2．(2018·郑州模拟)下面关于DNA分子结构的叙述中，错误的是( )
A．每个双链DNA分子一般都含有4种脱氧核苷酸
B．每个核糖上均连接着1个磷酸和1个碱基
C．每个DNA分子的碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数
D．双链DNA分子中的一段若含有40个胞嘧啶，就一定会同时含有40个鸟嘌呤
答案 B
解析 DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，每个DNA分子中通常都会含有4种脱氧核苷酸，A正确；在DNA分子中，一般情况下每个脱氧核糖上连接2个磷酸和1个碱基，B错误；1分子脱氧核苷酸由1分子碱基、1分子磷酸和1分子脱氧核糖组成，因此DNA中碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数，C正确；在双链DNA分子中A＝T，C＝G，D正确。
科学思维 “三看法”判断DNA分子结构的正误
命题点二 DNA分子结构的相关计算
3．(2018·济南调研)已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%。则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的( )
A．32.9%,17.1% B．31.3%,18.7%
C．18.7%,31.3% D．17.1%,32.9%
答案 B
解析 配对的碱基之和在一条链中与在整个DNA分子中的比例是相同的，因此，一条链中A、T、C、G的比例分别为31.3%、32.9%、17.1%和18.7%，根据碱基互补配对原则，它的互补链中T、C的比例分别为31.3%、18.7%。
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。
科学思维 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分子的复制及基因的概念
1．DNA分子的复制
(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。
(3)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：细胞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：DNA分子通过复制，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。
归纳总结 (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个时期(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。
2．基因的概念
1．判断下列有关DNA分子复制过程及特点分析的叙述
(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( × )
2．判断下列有关染色体、DNA、基因与脱氧核苷酸关系的叙述
(1)真核细胞的基因只存在于细胞核中，而核酸并非仅存在于细胞核中( × )
(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的红细胞，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分子分别位于两条姐妹染色单体上，由着丝点相连；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点分裂时，随两条姐妹染色单体的分离而分开，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。请预测并绘出若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 辨析DNA分子复制过程与特点
1．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。
2．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。
命题点二 DNA分子复制过程的有关计算
3．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苷酸数为eq \f(100×2－60×2,2)＝40(个)，则复制过程中需消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸数为40×(24－1)＝600(个)，B项错误；每个DNA分子中嘌呤碱基和嘧啶碱基互补，两者之比是1∶1，D项错误。
4．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 －胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到下图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，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，其上的基因的遗传遵循基因分离定律
C．复制n次需要胞嘧啶的数目是eq \f(2n－1m－a,2)
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 D
解析 DNA第二次复制产生的子代DNA有4个，有Ⅰ、Ⅱ两种类型，各类型均有2个，A错误；基因的分离定律只适用于真核生物，B错误；由题可知，T＝a个，故C＝eq \f(m,2)－a，复制n次，需要C＝(eq \f(m,2)－a)(2n－1)，C错误；复制n次，脱氧核苷酸链有2n＋1条，不含放射性的有2条，故含有放射性的有2n＋1－2条，D正确。
科学思维 “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的培养基中连续复制n次，则：
①子代DNA共2n个eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(含15N的DNA分子：2个,只含15N的DNA分子：0个,含14N的DNA分子：2n个,只含14N的DNA分子：2n－2个))
②脱氧核苷酸链共2n＋1条eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(含15N的脱氧核苷酸链：2条,含14N的脱氧核苷酸链：2n＋1－2条))
(2)DNA分子复制过程中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，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n－1)。
②第n次复制需要该种脱氧核苷酸数为m·2n－1。
命题点三 分析DNA半保留复制的实验证据
5．(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eq \f(1,4)重带和eq \f(3,4)轻带，与试管⑤所示不符，D项错误。
6．用15N标记细菌的DNA分子，再将其放入含14N的培养基上连续繁殖4代，a、b、c为三种DNA分子：a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N。图中表示这三种DNA分子的比例正确的是( )
答案 D
解析 15N标记细菌DNA分子，放在含14N的培养基上复制4次形成16个DNA分子。则：①只含15N的DNA分子为0个；②同时含15N、14N的DNA分子为2个；③只含14N的DNA分子为14个。
矫正易错 强记长句
1．有关“DNA结构”的7点提醒
(1)DNA中两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，A—T含两个氢键，G—C含三个氢键。
(2)DNA中并不是所有的脱氧核糖都连着两个磷酸基团，两条链各有一个3′端的脱氧核糖连着一个磷酸基团。
(3)双链DNA中A与T分子数相等，G与C分子数相等，但A＋T的量不一定等于G＋C的量。
(4)DNA中当(A＋G)/(T＋C)＝(A＋C)/(G＋T)时 ，可能是双链DNA，也可能是单链DNA。
(5)并非所有的DNA分子均具“双链”，有的DNA分子为单链。
(6)DNA的特异性是由碱基对的排列顺序决定的，而不是由配对方式决定的，配对方式只有四种：A—T、C—G、T—A、G—C。
(7)并非所有DNA片段都是基因，基因是有遗传效应的DNA片段，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。
2．有关“DNA复制”的6点“注意”
(1)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。
(2)DNA中氢键可由解旋酶催化断裂，同时需要ATP供能，也可加热断裂(体外)；而氢键是自动形成的，不需要酶和能量。
(3)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。
(4)在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。
(5)DNA复制计算时看清试题中所给出的碱基的单位是“对”还是“个”；所问的是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”。
(6)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。
1.DNA分子具有多样性的原因是由于不同的DNA分子中碱基排列顺序是千变万化的；DNA分子具有特异性的原因是由于每个DNA分子具有特定的碱基排列顺序。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．DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程，复制需要模板、原料、能量和酶等基本条件。
3．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。
4．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)的比值相同的原因是因为所有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之间存在差异是碱基的数目、比例和排列顺序不同。
5．每个DNA片段中有两个磷酸基团，分别在两条链的其中一端；DNA双链分子中磷酸、脱氧核糖和碱基之间的数量比为1∶1∶1。
6．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，则前一个比值越大，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．(经典高考题)假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是( )
A．该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
B．噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
C．含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1∶49
D．该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变
答案 C
解析 根据题干信息可知，噬菌体的DNA含有5 000个碱基对，即为10 000个碱基，腺嘌呤(A)占全部碱基的20%，即A＝T＝2 000个，则G＝C＝3 000个。在噬菌体增殖的过程中，DNA进行半保留复制，100个子代噬菌体含有100个DNA，相当于新合成了99个DNA，至少需要的鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸为99×3 000＝297 000(个)，A项错误；噬菌体增殖的过程中需要自身的DNA作为模板，而原料和酶由细菌提供，B项错误；根据DNA半保留复制方式的特点可知，在子代噬菌体的100个DNA中，同时含32P和31P的只有2个，只含31P的为98个，C项正确；DNA发生突变，其控制的性状不一定发生改变，如AA突变为Aa以及密码子的简并性等，D项错误。
4．小鼠的睾丸中一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程，其染色体的放射性标记分布情况是( )
A．初级精母细胞中每条染色体的两条单体都被标记
B．次级精母细胞中每条染色体都被标记
C．只有半数精细胞中有被标记的染色体
D．产生的四个精细胞中的全部染色体，被标记数与未被标记数相等
答案 D
解析 一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期后，每条染色体的DNA分子有一条链被标记，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程，初级精母细胞中每条染色体只有一条染色单体被标记，A项错误；着丝点分裂后的次级精母细胞只有一半的染色体被标记，B项错误；由于染色体的随机结合，含有被标记染色体的精细胞的比例不能确定，C项错误；整体来看，产生的四个精细胞中的全部染色体，被标记数与未被标记数相等，D项正确。
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。
一、选择题
1．如图为核苷酸模式图，下列说法正确的是( )
A．组成DNA与RNA的核苷酸只有③不同
B．在人的口腔上皮细胞中，①有1种，③有5种
C．RNA分子中，连接②和③的化学键的数目等于氢键的数目
D．在含有5对核苷酸的DNA片段中，连接①和②的化学键有12个
答案 B
解析 组成DNA与RNA的核苷酸，②(五碳糖)也不同，A错误；人口腔上皮细胞中既有DNA也有RNA，因此③(碱基)有5种，①(磷酸)有1种，B正确；RNA分子一般为单链，一般没有氢键(tRNA含有氢键)，C错误；5对核苷酸组成的DNA片段中，连接①和②的化学键应该是18个，D错误。
2．(2018·青岛模拟)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．脱氧核苷酸的种类 D.eq \f(A＋T,C＋G)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的脱氧核苷酸只有4种，C项正确、D项错误。
3．某单链DNA可以催化两个底物DNA片段之间的连接，下列有关叙述正确的是( )
A．该DNA分子中，嘌呤数一定等于嘧啶数
B．该DNA分子中，碱基数＝脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数
C．该DNA分子作用的底物和DNA聚合酶作用的底物是相同的
D．该DNA分子中，每个脱氧核糖上均连有2个磷酸和1个含氮碱基
答案 B
解析 该DNA分子为单链DNA，其碱基不遵循碱基互补配对原则，因此其嘌呤数不一定等于嘧啶数，A错误；组成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸，每个脱氧核苷酸分子由一分子磷酸、一分子含氮碱基和一分子脱氧核糖组成，因此在该DNA分子中，碱基数＝脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数，B正确；DNA聚合酶能催化单个脱氧核苷酸连接到DNA分子上，该DNA分子可以催化两个底物DNA片段之间的连接，相当于DNA连接酶，C错误；在该DNA分子中，大多数脱氧核糖上均连有2个磷酸和1个含氮碱基，3′端的脱氧核糖只连接一个磷酸和一个含氮碱基，D错误。
4．在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n。在碱基A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键。则下列叙述正确的是( )
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eq \f(3m,2)－n
③两条链中A＋T的数量为2n
④G的数量为(m－n)
A．①②③④ B．②③④ C．③④ D．①②③
答案 D
解析 每个脱氧核苷酸均由一个磷酸、一个碱基和一个脱氧核糖组成，因此，脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基总数＝m；腺嘌呤碱基数为n，则T也为n个，说明有n个A—T碱基对，含有2n个氢键，G—C碱基对之间含有的氢键总数为eq \f(3m－2n,2)，因此，该DNA含有的氢键总数为eq \f(3m－2n,2)＋2n＝eq \f(3m,2)－n；两条链中A＋T的数量为2n；G的数量为eq \f(m－2n,2)＝eq \f(m,2)－n。
5．(2018·长沙一模)下列关于DNA分子结构和复制的叙述，错误的是( )
A．DNA分子中磷酸与脱氧核糖交替连接，构成DNA的基本骨架
B．科学家利用“假说—演绎法”证实DNA是以半保留的方式复制的
C．DNA复制时，DNA聚合酶可催化脱氧核苷酸间形成磷酸二酯键
D．DNA双螺旋结构模型的建立为DNA复制机制的阐明奠定了基础
答案 B
解析 科学家用放射性同位素标记法证明DNA的复制方式为半保留复制，B项错误。
6．(2018·张家界模拟)下列有关DNA分子的说法正确的是( )
A．在环状DNA分子和链状DNA分子结构中，每个脱氧核糖均与两个磷酸相连
B．某DNA分子的碱基对数等于该DNA分子上所有基因的碱基对数之和
C．DNA分子复制和转录时DNA聚合酶、RNA聚合酶的结合位点分别位于DNA、RNA上
D．双链均含15N的DNA在14N环境中复制3次，子代DNA中含15N的与含14N的数量之比为1∶4
答案 D
解析 在环状DNA分子结构中，每个脱氧核糖均与两个磷酸相连，而在链状DNA分子结构中，多数脱氧核糖与两个磷酸相连，但每条链末端有一个脱氧核糖只连接一个磷酸，A项错误；基因是有遗传效应的DNA片段，因此某DNA分子的碱基对数大于该DNA分子上所有基因的碱基对数之和，B项错误；DNA分子复制和转录时DNA聚合酶、RNA聚合酶的结合位点都位于DNA上，C项错误；双链均含15N的DNA在14N环境中复制3次，共形成8个DNA分子，根据DNA分子半保留复制特点，子代DNA中含15N的有2个，含14N的有8个，即子代DNA中含15N的与含14N的数量之比为1∶4，D项正确。
7．(2018·大连一中高三模拟)某未被32P标记的DNA分子含有1 000个碱基对，其中鸟嘌呤300个，将该DNA分子置于含32P的培养基中连续复制3次。下列有关叙述错误的是( )
A．所有子代DNA分子都含32P
B．含32P的子代DNA分子中，可能只有一条链含32P
C．第三次复制过程中需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸4 900个
D．子代DNA分子中不含32P的脱氧核苷酸链占总链数的1/8
答案 C
解析 将该DNA分子置于含32P的培养基中连续复制3次，得到8个DNA分子，其中6个DNA分子两条链均含32P，另外2个DNA分子其中的一条链含32P，A、B正确；子代DNA共含有16条链，其中不含32P的脱氧核苷酸链有2条，占总链的1/8，D正确；一个DNA分子中含有腺嘌呤数＝1 000－300＝700个，则第三次复制过程中需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸数＝700×(23－22)＝2 800个。
8．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。
9．(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过程，D正确。
10．(2018·石家庄模拟)如图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图，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
解析 R基因中的脱氧核苷酸序列不一定都能编码蛋白质，如非编码区和内含子不能编码蛋白质，A项错误；R、S、N、O控制果蝇不同的性状，互为非等位基因，B项正确；基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，C项错误；基因中有一个碱基对的替换，由于密码子的简并性，密码子决定的氨基酸不一定改变；如果密码子所决定的氨基酸有所改变，将导致蛋白质组成的变化以及其空间结构等的变化，但生物的表现型还与生物所处环境等外界因素有关，所以表现型也不一定会改变，D项错误。
11．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分子中两条链都是14N
B．Ⅱ代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的eq \f(1,4)
C．预计Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量为eq \f(7a＋b,8)
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分子中一条链是14N，另一条链是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eq \f(1,2)，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eq \f(a,2)； 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eq \f(b,2)。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eq \f(b,2)×2＋eq \f(a,2)×14＝b＋7a，所以每个DNA分子的平均相对分子质量为eq \f(7a＋b,8)，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。
12．(2018·成都诊断)将洋葱根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧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的原因是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。
二、非选择题
13．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苷酸。(2)分析图乙可知，DNA复制过程中有多个起点，这样可以大大提高复制的速率。图乙中酶使碱基对间的氢键断裂，使DNA双链解旋，应为解旋酶，作用于图甲中的⑨。(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，标记的脱氧核苷酸比未标记的相对分子质量增加1，因此子代DNA的相对分子质量比原来增加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。
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：_____________________________________________________________
_________________________________________________________________________。
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
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。
考点一 DNA分子的结构及相关计算
1．DNA分子的结构层次
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
(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：每种DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。
(3)稳定性：两条主链中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eq \f(A＋T,G＋C)＝m，在互补链及整个DNA分子中eq \f(A＋T,G＋C)＝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eq \f(A＋G,T＋C)＝a，则在其互补链中eq \f(A＋G,T＋C)＝eq \f(1,a)，而在整个DNA分子中eq \f(A＋G,T＋C)＝1。
1．判断下列有关DNA分子结构的叙述
(1)沃森和克里克构建的DNA分子模型和富兰克林拍摄的DNA分子的X光衍射照片都属于物理模型( × )
(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)相对分子质量大小相同、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分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基( × )
(5)DNA分子一条链上的相邻碱基通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”相连( × )
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( × )
(5)DNA分子的多样性是指一个DNA分子上有许多个基因( × )
分析DNA分子结构图像
(1)一个双链DNA分子片段中有几个游离的磷酸基团，位置如何？
提示 2个，分别位于DNA分子的两端。
(2)图中④能表示胞嘧啶脱氧核苷酸吗？
提示 不能。
(3)图中碱基之间是如何连接的？ 一条链上的脱氧核苷酸之间又是如何连接的？
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，而同一条链上碱基之间是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连的；一条链上的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接。
(4)解旋酶作用于图中哪个部位？限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于图中哪个部位？
提示 解旋酶作用于⑨，限制性核酸内切酶和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种脱氧核苷酸，彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。
(6)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．如图为某同学在学习DNA的结构后画的含有两个碱基对的DNA片段(“○”代表磷酸基团)，下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是( )
A．甲说：“物质组成和结构上没有错误”
B．乙说：“只有一处错误，就是U应改为T”
C．丙说：“至少有三处错误，其中核糖应改为脱氧核糖”
D．丁说：“如果说他画的是RNA双链则该图应是正确的”
答案 C
解析 图中有三处错误：①五碳糖应为脱氧核糖，而不是核糖；②DNA不含碱基U，而是含碱基T；③两个相邻核苷酸之间的磷酸二酯键连接不正确，应是前一个核苷酸的脱氧核糖与后一个核苷酸的磷酸基团连接形成磷酸二酯键，A、B错误，C正确；如果图中画的是RNA双链，则两个相邻核苷酸之间的磷酸二酯键连接也不正确，D错误。
2．(2018·郑州模拟)下面关于DNA分子结构的叙述中，错误的是( )
A．每个双链DNA分子一般都含有4种脱氧核苷酸
B．每个核糖上均连接着1个磷酸和1个碱基
C．每个DNA分子的碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数
D．双链DNA分子中的一段若含有40个胞嘧啶，就一定会同时含有40个鸟嘌呤
答案 B
解析 DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，每个DNA分子中通常都会含有4种脱氧核苷酸，A正确；在DNA分子中，一般情况下每个脱氧核糖上连接2个磷酸和1个碱基，B错误；1分子脱氧核苷酸由1分子碱基、1分子磷酸和1分子脱氧核糖组成，因此DNA中碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数，C正确；在双链DNA分子中A＝T，C＝G，D正确。
科学思维 “三看法”判断DNA分子结构的正误
命题点二 DNA分子结构的相关计算
3．(2018·济南调研)已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%。则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的( )
A．32.9%,17.1% B．31.3%,18.7%
C．18.7%,31.3% D．17.1%,32.9%
答案 B
解析 配对的碱基之和在一条链中与在整个DNA分子中的比例是相同的，因此，一条链中A、T、C、G的比例分别为31.3%、32.9%、17.1%和18.7%，根据碱基互补配对原则，它的互补链中T、C的比例分别为31.3%、18.7%。
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。
科学思维 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分子的复制及基因的概念
1．DNA分子的复制
(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。
(3)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：细胞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：DNA分子通过复制，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。
归纳总结 (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个时期(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。
2．基因的概念
1．判断下列有关DNA分子复制过程及特点分析的叙述
(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( × )
2．判断下列有关染色体、DNA、基因与脱氧核苷酸关系的叙述
(1)真核细胞的基因只存在于细胞核中，而核酸并非仅存在于细胞核中( × )
(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的红细胞，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分子分别位于两条姐妹染色单体上，由着丝点相连；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点分裂时，随两条姐妹染色单体的分离而分开，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。请预测并绘出若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 辨析DNA分子复制过程与特点
1．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。
2．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。
命题点二 DNA分子复制过程的有关计算
3．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苷酸数为eq \f(100×2－60×2,2)＝40(个)，则复制过程中需消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸数为40×(24－1)＝600(个)，B项错误；每个DNA分子中嘌呤碱基和嘧啶碱基互补，两者之比是1∶1，D项错误。
4．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 －胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到下图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，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，其上的基因的遗传遵循基因分离定律
C．复制n次需要胞嘧啶的数目是eq \f(2n－1m－a,2)
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 D
解析 DNA第二次复制产生的子代DNA有4个，有Ⅰ、Ⅱ两种类型，各类型均有2个，A错误；基因的分离定律只适用于真核生物，B错误；由题可知，T＝a个，故C＝eq \f(m,2)－a，复制n次，需要C＝(eq \f(m,2)－a)(2n－1)，C错误；复制n次，脱氧核苷酸链有2n＋1条，不含放射性的有2条，故含有放射性的有2n＋1－2条，D正确。
科学思维 “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的培养基中连续复制n次，则：
①子代DNA共2n个eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(含15N的DNA分子：2个,只含15N的DNA分子：0个,含14N的DNA分子：2n个,只含14N的DNA分子：2n－2个))
②脱氧核苷酸链共2n＋1条eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(含15N的脱氧核苷酸链：2条,含14N的脱氧核苷酸链：2n＋1－2条))
(2)DNA分子复制过程中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，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n－1)。
②第n次复制需要该种脱氧核苷酸数为m·2n－1。
命题点三 分析DNA半保留复制的实验证据
5．(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eq \f(1,4)重带和eq \f(3,4)轻带，与试管⑤所示不符，D项错误。
6．用15N标记细菌的DNA分子，再将其放入含14N的培养基上连续繁殖4代，a、b、c为三种DNA分子：a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N。图中表示这三种DNA分子的比例正确的是( )
答案 D
解析 15N标记细菌DNA分子，放在含14N的培养基上复制4次形成16个DNA分子。则：①只含15N的DNA分子为0个；②同时含15N、14N的DNA分子为2个；③只含14N的DNA分子为14个。
矫正易错 强记长句
1．有关“DNA结构”的7点提醒
(1)DNA中两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，A—T含两个氢键，G—C含三个氢键。
(2)DNA中并不是所有的脱氧核糖都连着两个磷酸基团，两条链各有一个3′端的脱氧核糖连着一个磷酸基团。
(3)双链DNA中A与T分子数相等，G与C分子数相等，但A＋T的量不一定等于G＋C的量。
(4)DNA中当(A＋G)/(T＋C)＝(A＋C)/(G＋T)时 ，可能是双链DNA，也可能是单链DNA。
(5)并非所有的DNA分子均具“双链”，有的DNA分子为单链。
(6)DNA的特异性是由碱基对的排列顺序决定的，而不是由配对方式决定的，配对方式只有四种：A—T、C—G、T—A、G—C。
(7)并非所有DNA片段都是基因，基因是有遗传效应的DNA片段，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。
2．有关“DNA复制”的6点“注意”
(1)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。
(2)DNA中氢键可由解旋酶催化断裂，同时需要ATP供能，也可加热断裂(体外)；而氢键是自动形成的，不需要酶和能量。
(3)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。
(4)在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。
(5)DNA复制计算时看清试题中所给出的碱基的单位是“对”还是“个”；所问的是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”。
(6)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。
1.DNA分子具有多样性的原因是由于不同的DNA分子中碱基排列顺序是千变万化的；DNA分子具有特异性的原因是由于每个DNA分子具有特定的碱基排列顺序。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．DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程，复制需要模板、原料、能量和酶等基本条件。
3．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。
4．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)的比值相同的原因是因为所有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之间存在差异是碱基的数目、比例和排列顺序不同。
5．每个DNA片段中有两个磷酸基团，分别在两条链的其中一端；DNA双链分子中磷酸、脱氧核糖和碱基之间的数量比为1∶1∶1。
6．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，则前一个比值越大，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．(经典高考题)假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是( )
A．该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
B．噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
C．含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1∶49
D．该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变
答案 C
解析 根据题干信息可知，噬菌体的DNA含有5 000个碱基对，即为10 000个碱基，腺嘌呤(A)占全部碱基的20%，即A＝T＝2 000个，则G＝C＝3 000个。在噬菌体增殖的过程中，DNA进行半保留复制，100个子代噬菌体含有100个DNA，相当于新合成了99个DNA，至少需要的鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸为99×3 000＝297 000(个)，A项错误；噬菌体增殖的过程中需要自身的DNA作为模板，而原料和酶由细菌提供，B项错误；根据DNA半保留复制方式的特点可知，在子代噬菌体的100个DNA中，同时含32P和31P的只有2个，只含31P的为98个，C项正确；DNA发生突变，其控制的性状不一定发生改变，如AA突变为Aa以及密码子的简并性等，D项错误。
4．小鼠的睾丸中一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程，其染色体的放射性标记分布情况是( )
A．初级精母细胞中每条染色体的两条单体都被标记
B．次级精母细胞中每条染色体都被标记
C．只有半数精细胞中有被标记的染色体
D．产生的四个精细胞中的全部染色体，被标记数与未被标记数相等
答案 D
解析 一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期后，每条染色体的DNA分子有一条链被标记，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程，初级精母细胞中每条染色体只有一条染色单体被标记，A项错误；着丝点分裂后的次级精母细胞只有一半的染色体被标记，B项错误；由于染色体的随机结合，含有被标记染色体的精细胞的比例不能确定，C项错误；整体来看，产生的四个精细胞中的全部染色体，被标记数与未被标记数相等，D项正确。
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。
一、选择题
1．如图为核苷酸模式图，下列说法正确的是( )
A．组成DNA与RNA的核苷酸只有③不同
B．在人的口腔上皮细胞中，①有1种，③有5种
C．RNA分子中，连接②和③的化学键的数目等于氢键的数目
D．在含有5对核苷酸的DNA片段中，连接①和②的化学键有12个
答案 B
解析 组成DNA与RNA的核苷酸，②(五碳糖)也不同，A错误；人口腔上皮细胞中既有DNA也有RNA，因此③(碱基)有5种，①(磷酸)有1种，B正确；RNA分子一般为单链，一般没有氢键(tRNA含有氢键)，C错误；5对核苷酸组成的DNA片段中，连接①和②的化学键应该是18个，D错误。
2．(2018·青岛模拟)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．脱氧核苷酸的种类 D.eq \f(A＋T,C＋G)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的脱氧核苷酸只有4种，C项正确、D项错误。
3．某单链DNA可以催化两个底物DNA片段之间的连接，下列有关叙述正确的是( )
A．该DNA分子中，嘌呤数一定等于嘧啶数
B．该DNA分子中，碱基数＝脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数
C．该DNA分子作用的底物和DNA聚合酶作用的底物是相同的
D．该DNA分子中，每个脱氧核糖上均连有2个磷酸和1个含氮碱基
答案 B
解析 该DNA分子为单链DNA，其碱基不遵循碱基互补配对原则，因此其嘌呤数不一定等于嘧啶数，A错误；组成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸，每个脱氧核苷酸分子由一分子磷酸、一分子含氮碱基和一分子脱氧核糖组成，因此在该DNA分子中，碱基数＝脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数，B正确；DNA聚合酶能催化单个脱氧核苷酸连接到DNA分子上，该DNA分子可以催化两个底物DNA片段之间的连接，相当于DNA连接酶，C错误；在该DNA分子中，大多数脱氧核糖上均连有2个磷酸和1个含氮碱基，3′端的脱氧核糖只连接一个磷酸和一个含氮碱基，D错误。
4．在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n。在碱基A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键。则下列叙述正确的是( )
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eq \f(3m,2)－n
③两条链中A＋T的数量为2n
④G的数量为(m－n)
A．①②③④ B．②③④ C．③④ D．①②③
答案 D
解析 每个脱氧核苷酸均由一个磷酸、一个碱基和一个脱氧核糖组成，因此，脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基总数＝m；腺嘌呤碱基数为n，则T也为n个，说明有n个A—T碱基对，含有2n个氢键，G—C碱基对之间含有的氢键总数为eq \f(3m－2n,2)，因此，该DNA含有的氢键总数为eq \f(3m－2n,2)＋2n＝eq \f(3m,2)－n；两条链中A＋T的数量为2n；G的数量为eq \f(m－2n,2)＝eq \f(m,2)－n。
5．(2018·长沙一模)下列关于DNA分子结构和复制的叙述，错误的是( )
A．DNA分子中磷酸与脱氧核糖交替连接，构成DNA的基本骨架
B．科学家利用“假说—演绎法”证实DNA是以半保留的方式复制的
C．DNA复制时，DNA聚合酶可催化脱氧核苷酸间形成磷酸二酯键
D．DNA双螺旋结构模型的建立为DNA复制机制的阐明奠定了基础
答案 B
解析 科学家用放射性同位素标记法证明DNA的复制方式为半保留复制，B项错误。
6．(2018·张家界模拟)下列有关DNA分子的说法正确的是( )
A．在环状DNA分子和链状DNA分子结构中，每个脱氧核糖均与两个磷酸相连
B．某DNA分子的碱基对数等于该DNA分子上所有基因的碱基对数之和
C．DNA分子复制和转录时DNA聚合酶、RNA聚合酶的结合位点分别位于DNA、RNA上
D．双链均含15N的DNA在14N环境中复制3次，子代DNA中含15N的与含14N的数量之比为1∶4
答案 D
解析 在环状DNA分子结构中，每个脱氧核糖均与两个磷酸相连，而在链状DNA分子结构中，多数脱氧核糖与两个磷酸相连，但每条链末端有一个脱氧核糖只连接一个磷酸，A项错误；基因是有遗传效应的DNA片段，因此某DNA分子的碱基对数大于该DNA分子上所有基因的碱基对数之和，B项错误；DNA分子复制和转录时DNA聚合酶、RNA聚合酶的结合位点都位于DNA上，C项错误；双链均含15N的DNA在14N环境中复制3次，共形成8个DNA分子，根据DNA分子半保留复制特点，子代DNA中含15N的有2个，含14N的有8个，即子代DNA中含15N的与含14N的数量之比为1∶4，D项正确。
7．(2018·大连一中高三模拟)某未被32P标记的DNA分子含有1 000个碱基对，其中鸟嘌呤300个，将该DNA分子置于含32P的培养基中连续复制3次。下列有关叙述错误的是( )
A．所有子代DNA分子都含32P
B．含32P的子代DNA分子中，可能只有一条链含32P
C．第三次复制过程中需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸4 900个
D．子代DNA分子中不含32P的脱氧核苷酸链占总链数的1/8
答案 C
解析 将该DNA分子置于含32P的培养基中连续复制3次，得到8个DNA分子，其中6个DNA分子两条链均含32P，另外2个DNA分子其中的一条链含32P，A、B正确；子代DNA共含有16条链，其中不含32P的脱氧核苷酸链有2条，占总链的1/8，D正确；一个DNA分子中含有腺嘌呤数＝1 000－300＝700个，则第三次复制过程中需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸数＝700×(23－22)＝2 800个。
8．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。
9．(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过程，D正确。
10．(2018·石家庄模拟)如图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图，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
解析 R基因中的脱氧核苷酸序列不一定都能编码蛋白质，如非编码区和内含子不能编码蛋白质，A项错误；R、S、N、O控制果蝇不同的性状，互为非等位基因，B项正确；基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，C项错误；基因中有一个碱基对的替换，由于密码子的简并性，密码子决定的氨基酸不一定改变；如果密码子所决定的氨基酸有所改变，将导致蛋白质组成的变化以及其空间结构等的变化，但生物的表现型还与生物所处环境等外界因素有关，所以表现型也不一定会改变，D项错误。
11．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分子中两条链都是14N
B．Ⅱ代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的eq \f(1,4)
C．预计Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量为eq \f(7a＋b,8)
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分子中一条链是14N，另一条链是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eq \f(1,2)，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eq \f(a,2)； 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eq \f(b,2)。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eq \f(b,2)×2＋eq \f(a,2)×14＝b＋7a，所以每个DNA分子的平均相对分子质量为eq \f(7a＋b,8)，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。
12．(2018·成都诊断)将洋葱根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧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的原因是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。
二、非选择题
13．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苷酸。(2)分析图乙可知，DNA复制过程中有多个起点，这样可以大大提高复制的速率。图乙中酶使碱基对间的氢键断裂，使DNA双链解旋，应为解旋酶，作用于图甲中的⑨。(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，标记的脱氧核苷酸比未标记的相对分子质量增加1，因此子代DNA的相对分子质量比原来增加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。
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：_____________________________________________________________
_________________________________________________________________________。
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
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。
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