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【備考2024】生物高考一輪復(fù)習(xí)
第18 DNA分子的結(jié)構(gòu)、復(fù)制及基因的本質(zhì)
[課標(biāo)要求] 1.概述多數(shù)生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上2.概述DNA分子是由四種脫氧核苷酸構(gòu)成，通常由兩條堿基互補(bǔ)配對(duì)的反向平行長(zhǎng)鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，堿基的排列順序編碼了遺傳信息3.概述DNA分子通過(guò)半保留方式進(jìn)行復(fù)制
[核心素養(yǎng)](教師用書(shū)獨(dú)具) 1.通過(guò)構(gòu)建DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，從結(jié)構(gòu)和功能的視角闡明DNA分子作為遺傳物質(zhì)所具有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，闡明DNA分子通過(guò)復(fù)制傳遞遺傳信息。(生命觀念)2.分析DNA復(fù)制過(guò)程，歸納DNA復(fù)制過(guò)程中相關(guān)數(shù)量計(jì)算，提高邏輯分析和計(jì)算能力；分析相關(guān)資料，得出基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。(科學(xué)思維)3.運(yùn)用假說(shuō)—演繹法，探究DNA分子的復(fù)制方式為半保留復(fù)制。(科學(xué)探究)
考點(diǎn)1　DNA分子的結(jié)構(gòu)和基因的本質(zhì)
一、DNA的結(jié)構(gòu)
1．DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建
(1)構(gòu)建者：沃森和克里克。
(2)構(gòu)建過(guò)程：
2．DNA的結(jié)構(gòu)
二、基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段
1．說(shuō)明基因與DNA關(guān)系的實(shí)例
2．DNA片段中的遺傳信息
(1)遺傳信息：蘊(yùn)藏在4種堿基的排列順序之中。
(2)特點(diǎn)
①多樣性：堿基排列順序的千變?nèi)f化。
②特異性：每一個(gè)DNA分子的堿基有特定的排列順序。
(3)意義
DNA分子的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。
3．基因
通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。有些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，對(duì)這類病毒而言，基因就是有遺傳效應(yīng)的RNA片段。
1．沃森和克里克研究DNA分子的結(jié)構(gòu)時(shí)，運(yùn)用了構(gòu)建物理模型的方法。 (√)
2．磷酸與核糖交替連接排列在外側(cè)構(gòu)成了DNA的基本骨架。 (×)
提示：磷酸和脫氧核糖交替連接排列在外側(cè)。
3．DNA中一條鏈的嘌呤數(shù)或嘧啶數(shù)一定等于另一條鏈的嘌呤數(shù)或嘧啶數(shù)。 (×)
提示：DNA雙鏈中嘌呤和嘧啶互補(bǔ)配對(duì)，DNA中一條鏈的嘌呤數(shù)或嘧啶數(shù)一定等于另一條鏈中的嘧啶數(shù)或嘌呤數(shù)。
4．DNA分子的多樣性和特異性主要與它的空間結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。 (×)
提示：DNA的空間結(jié)構(gòu)都是雙螺旋結(jié)構(gòu)，與多樣性和特異性無(wú)關(guān)。
5．DNA分子中G和C所占的比例越大，其穩(wěn)定性越低。 (×)
提示：G和C之間有三個(gè)氫鍵，A和T之間有兩個(gè)氫鍵，因此，DNA分子中G和C所占的比例越大，穩(wěn)定性越高。
6．基因研究最新發(fā)現(xiàn)表明，人與小鼠的基因約80%相同，則人與小鼠DNA堿基序列相同的比例也是80%。 (×)
提示：基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，DNA中還有大量的非基因序列，故無(wú)法確定DNA堿基序列的相同比例是多少。
在現(xiàn)代刑偵領(lǐng)域中，DNA指紋技術(shù)正在發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，此外，DNA指紋技術(shù)還可以用于親子鑒定等。如圖是通過(guò)提取某小孩和其母親以及待測(cè)定的四位男性的DNA，分別經(jīng)合適的酶處理后，形成若干DNA片段，然后進(jìn)行電泳等一系列步驟得到的一組DNA指紋圖，請(qǐng)分析：F1～F4中，誰(shuí)是該小孩真正生物學(xué)上的父親？為什么？(必修2　P52“科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)”)
提示：F2。C的DNA指紋圖中一條帶與M DNA指紋圖中的一條帶相同，另一條帶與F2DNA指紋圖中的一條帶相同。
1．DNA只有4種脫氧核苷酸，能夠儲(chǔ)存足夠量遺傳信息的原因是
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_______________________________________________________________。
提示：構(gòu)成DNA的4種脫氧核苷酸的數(shù)目成千上萬(wàn)，脫氧核苷酸的排列順序千差萬(wàn)別
2．基因是堿基對(duì)隨機(jī)排列成的DNA分子片段嗎？為什么？
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
提示：不是。基因的堿基序列都有特定的排列順序
DNA的結(jié)構(gòu)中的相關(guān)計(jì)算(注意是單鏈還是雙鏈，堿基對(duì)數(shù)還是堿基個(gè)數(shù))
1．以DNA雙鏈為研究對(duì)象時(shí)堿基數(shù)量的關(guān)系
(1)A、T、G、C的關(guān)系：A＝T，G＝C。
(2)DNA雙鏈中，兩個(gè)不互補(bǔ)的堿基之和相等，并為堿基總數(shù)的1/2，即(A＋G)＝(T＋C)＝(A＋C)＝(T＋G)＝1/2×堿基總數(shù)。
(3)非互補(bǔ)堿基和之比：(A＋G)/(T＋C)＝(A＋C)/(T＋G)＝1。
結(jié)論：DNA雙鏈中非互補(bǔ)堿基之和相等。
2．以DNA單鏈為研究對(duì)象時(shí)堿基數(shù)量的關(guān)系
(1)A1＝T2，G1＝C2，C1＝G2，T1＝A2。
(2)若1鏈中(A1＋G1)/(T1＋C1)＝m，則2鏈中(A2＋G2)/(T2＋C2)＝1/m。
結(jié)論：兩鏈間非互補(bǔ)堿基和之比互為倒數(shù)。
3．DNA雙鏈和單鏈中堿基數(shù)量的關(guān)系
(1)若雙鏈DNA中的一條鏈上A1＋T1＝n%，則
A1＋T1＝A2＋T2＝n%，所以A＋T＝(A1＋A2＋T1＋T2)/2＝(n%＋n%)/2＝n%。
結(jié)論：在同一DNA中，單鏈中某互補(bǔ)堿基之和所占的比例與雙鏈中該互補(bǔ)堿基之和所占的比例相等。
(2)若1鏈中A1所占比例為X1，2鏈中A2所占比例為X2，則整個(gè)DNA中A所占比例為(X1＋X2)/2。
結(jié)論：某堿基占雙鏈DNA堿基總數(shù)的比例等于相應(yīng)堿基占相應(yīng)單鏈比例之和的一半。
4．涉及DNA單鏈堿基計(jì)算的3個(gè)解題步驟
根據(jù)DNA的下列兩模型思考回答：
圖1　　　　　　　　　圖2
(1)由圖1可知，每個(gè)DNA分子片段中，游離磷酸基團(tuán)含有2個(gè)。單鏈中相鄰堿基通過(guò)脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖連接。互補(bǔ)鏈中相鄰堿基通過(guò)氫鍵連接。
(2)圖2是圖1的簡(jiǎn)化形式，其中①是磷酸二酯鍵，②是氫鍵。解旋酶作用于②部位，限制性內(nèi)切核酸酶和DNA連接酶作用于①部位。
考查DNA分子的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)
1．下圖是某DNA片段的結(jié)構(gòu)示意圖，下列敘述正確的是(　　)
A．圖中①是氫鍵，②是脫氧核苷酸鏈的5′端，③是3′端
B．DNA分子中A＋T含量高時(shí)穩(wěn)定性較高
C．磷酸與脫氧核糖交替排列構(gòu)成DNA分子的基本骨架
D．a(chǎn)鏈、b鏈方向相同，a鏈與b鏈的堿基互補(bǔ)配對(duì)
C　[圖中①是氫鍵，②是脫氧核苷酸鏈的3′端，③是5′端，A項(xiàng)錯(cuò)誤；堿基A和T之間有兩個(gè)氫鍵，堿基G和C之間有三個(gè)氫鍵，因此G＋C含量高時(shí)DNA分子的相對(duì)穩(wěn)定性較高，B項(xiàng)錯(cuò)誤；磷酸與脫氧核糖交替排列構(gòu)成DNA分子的基本骨架，C項(xiàng)正確；DNA分子的兩條鏈反向平行，a鏈與b鏈的堿基互補(bǔ)配對(duì)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]
2．(2021·衡水中學(xué)檢測(cè))下列關(guān)于DNA的敘述，正確的是(　　)
A．DNA的基本骨架由C、H、O、N、P等元素組成
B．復(fù)制后產(chǎn)生的兩個(gè)子代DNA分子共含有4個(gè)游離的磷酸基團(tuán)
C．DNA的片段都有遺傳效應(yīng)，可控制生物的性狀
D．DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)以及堿基間的氫鍵使DNA分子具有較強(qiáng)的特異性
B　[DNA的基本骨架是脫氧核糖和磷酸交替連接形成的，由C、H、O、P元素組成，A錯(cuò)誤；DNA分子是由兩條鏈按反向平行方式盤(pán)旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)，每一條鏈有1個(gè)游離的磷酸基團(tuán)，所以復(fù)制后產(chǎn)生的兩個(gè)子代DNA分子共含有4個(gè)游離的磷酸基團(tuán)，B正確；DNA上具有遺傳效應(yīng)的片段稱為基因，可以控制生物的性狀。并非所有片段都有遺傳效應(yīng)，C錯(cuò)誤；DNA分子中堿基的特定的排列順序，決定了每一個(gè)DNA分子的特異性，與氫鍵無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤。]
考查基因的概念及與DNA和染色體的關(guān)系
3．下列有關(guān)基因的敘述，正確的是 (　　)
A．真核細(xì)胞中的基因都以染色體為載體
B．唾液淀粉酶基因在人體所有細(xì)胞中都能表達(dá)
C．等位基因的根本區(qū)別是脫氧核苷酸的排列順序不同
D．基因是由堿基對(duì)隨機(jī)排列成的DNA片段
C　[真核細(xì)胞的細(xì)胞核基因以染色體為載體，細(xì)胞質(zhì)基因不是以染色體為載體；唾液淀粉酶基因只在唾液腺細(xì)胞中表達(dá)；等位基因是基因突變產(chǎn)生的，兩者的根本區(qū)別是脫氧核苷酸的排列順序不同；基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，其中的堿基對(duì)具有特定的排列順序。]
4．(不定項(xiàng))如圖表示細(xì)胞內(nèi)與基因有關(guān)的物質(zhì)或結(jié)構(gòu)，其中i是遺傳物質(zhì)的主要載體。下列相關(guān)敘述正確的是 (　　)
A．堿基對(duì)數(shù)目的差異是不同f攜帶信息不同的主要原因
B．f在i上呈線性排列，f與性狀不是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系
C．e為脫氧核糖核苷酸，h為蛋白質(zhì)
D．若g中(G＋C)/(A＋T)＝0.5，則A占g中總堿基數(shù)的比例為1/2
BC　[f為基因，不同基因攜帶信息不同的主要原因是堿基對(duì)的排列順序不同；i為染色體，基因在染色體上呈線性排列，基因與性狀不是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系；e為基因的基本組成單位——脫氧核糖核苷酸，h為組成染色體的成分——蛋白質(zhì)；若g中(G＋C)/(A＋T)＝0.5，假設(shè)G＝C＝n，則A＝T＝2n，故A占g中總堿基數(shù)的比例為1/3。]
考點(diǎn)2　DNA分子的復(fù)制
一、對(duì)DNA復(fù)制的推測(cè)
1．沃森和克里克的半保留復(fù)制假說(shuō)
2．遺傳物質(zhì)自我復(fù)制的其他假說(shuō)
全保留復(fù)制是指DNA復(fù)制以DNA雙鏈為模板，子代DNA的雙鏈都是新合成的。
二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)
1．實(shí)驗(yàn)原理
15N和14N是N元素的兩種穩(wěn)定同位素，這兩種同位素的相對(duì)原子質(zhì)量不同。含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用離心技術(shù)可以在試管中區(qū)分含有不同N元素的DNA。
2．技術(shù)方法
同位素標(biāo)記技術(shù)和離心技術(shù)。
3．實(shí)驗(yàn)假設(shè)
DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制。
4．實(shí)驗(yàn)思路與預(yù)期結(jié)果
(1)實(shí)驗(yàn)思路
用15N標(biāo)記細(xì)菌的DNA
　↓
轉(zhuǎn)入以14N物質(zhì)為唯一氮源的培養(yǎng)液中
　↓一段時(shí)間
收集細(xì)菌，提取DNA，進(jìn)行密度梯度離心
(2)預(yù)期結(jié)果
①?gòu)?fù)制一次產(chǎn)生的DNA分子中，一條鏈含14N，另一條鏈含15N，離心后DNA分子處于試管中間。
②復(fù)制兩次產(chǎn)生的DNA分子中，有兩個(gè)DNA分子雙鏈均含14N，另兩個(gè)DNA分子中一條鏈含15N，另一條鏈含14N。離心后DNA分子處于試管上部和中間。
5．實(shí)驗(yàn)結(jié)論
實(shí)際結(jié)果和預(yù)期結(jié)果一致，證明了DNA是以半保留的方式進(jìn)行復(fù)制的。
三、DNA復(fù)制的過(guò)程
1．時(shí)間
細(xì)胞分裂前的間期。即有絲分裂前的間期和減數(shù)分裂Ⅰ前的間期。
2．場(chǎng)所
(1)真核生物：主要在細(xì)胞核內(nèi)，線粒體和葉綠體也可以進(jìn)行。
(2)原核生物：主要在擬核。
(3)DNA病毒：活的宿主細(xì)胞內(nèi)。
3．復(fù)制過(guò)程
4．復(fù)制結(jié)果
形成兩個(gè)完全相同的DNA。
5．準(zhǔn)確復(fù)制的原因
(1)DNA獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的模板。
(2)通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。
6．意義
將遺傳信息從親代傳給子代，保持了遺傳信息的連續(xù)性。
1．DNA復(fù)制遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，新合成的DNA分子的兩條鏈均是新合成的。 (×)
提示：新合成的DNA分子的兩條鏈有一條鏈?zhǔn)切潞铣傻摹?br/>2．DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)全部解旋后，開(kāi)始DNA的復(fù)制。 (×)
提示：DNA復(fù)制時(shí)邊解旋邊復(fù)制。
3．單個(gè)脫氧核苷酸在DNA酶的作用下連接合成新的子鏈。 (×)
提示：在DNA聚合酶的作用下，單個(gè)脫氧核苷酸連接到DNA單鏈片段上形成子鏈。
4．復(fù)制后的兩個(gè)子代DNA分子將在有絲分裂后期或減數(shù)分裂Ⅱ后期著絲粒分裂時(shí)，隨染色單體分離而分開(kāi)，分別進(jìn)入兩個(gè)子細(xì)胞中。 (√)
5．在人體內(nèi)，成熟的紅細(xì)胞、漿細(xì)胞中不發(fā)生DNA的復(fù)制。 (√)
假如全保留復(fù)制是正確的，實(shí)驗(yàn)預(yù)期將是什么？(必修2　P54“思考·討論”)
提示：第一代離心結(jié)果為1/2的14N/14N DNA(輕帶)和1/2的15N/15N DNA(重帶)，第二代離心結(jié)果為1/4的15N/15N DNA(重帶)和3/4的14N/14N DNA(輕帶)。
1．將一個(gè)某種噬菌體DNA分子的兩條鏈用32P進(jìn)行標(biāo)記，并使其感染大腸桿菌，在不含有32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時(shí)間。若得到的所有噬菌體雙鏈DNA分子都裝配成噬菌體(n個(gè))并釋放，則其中含有32P的噬菌體所占比例為2/n，原因是______________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
提示：一個(gè)含有32P標(biāo)記的噬菌體雙鏈DNA分子經(jīng)半保留復(fù)制后，標(biāo)記的兩條單鏈只能分配到兩個(gè)噬菌體的雙鏈DNA分子中，因此在得到的n個(gè)噬菌體中只有2個(gè)帶有標(biāo)記
2．將發(fā)生癌變的小腸上皮細(xì)胞用含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)液培養(yǎng)，一段時(shí)間后再移至普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)，不同間隔時(shí)間取樣，檢測(cè)到被標(biāo)記的癌細(xì)胞比例減少，出現(xiàn)上述結(jié)果的原因是___________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
提示：依據(jù)DNA半保留復(fù)制特點(diǎn)，移到普通培養(yǎng)液中的被標(biāo)記的癌細(xì)胞，隨著細(xì)胞增殖次數(shù)的增加，不被標(biāo)記的癌細(xì)胞開(kāi)始出現(xiàn)并不斷增多，故被標(biāo)記的癌細(xì)胞比例減少
圖解法分析DNA復(fù)制的相關(guān)計(jì)算
一個(gè)親代DNA連續(xù)復(fù)制n次后，則：
(1)子代DNA分子數(shù)：2n個(gè)
①無(wú)論復(fù)制多少次，含15N的DNA分子始終是2個(gè)；
②含14N的DNA分子有2n個(gè)，只含14N的DNA分子有(2n－2)個(gè)。
(2)子代DNA分子總鏈數(shù)：2n×2＝2n＋1條
①無(wú)論復(fù)制多少次，含15N的鏈?zhǔn)冀K是2條；
②含14N的鏈數(shù)是(2n＋1－2)條。
(3)消耗的脫氧核苷酸數(shù)
①若親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，則經(jīng)過(guò)n次復(fù)制需要消耗游離的該脫氧核苷酸數(shù)為m×(2n－1)個(gè)；
②若進(jìn)行第n次復(fù)制，則需消耗游離的該脫氧核苷酸數(shù)為m×2n－1個(gè)。
胸腺嘧啶脫氧核糖核苷(簡(jiǎn)稱胸苷)，在細(xì)胞內(nèi)可以轉(zhuǎn)化為胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸，后者是合成DNA的原料，用含有3H 胸苷的營(yíng)養(yǎng)液，處理活的小腸黏膜層，半小時(shí)后洗去游離的3H 胸苷，連續(xù)48小時(shí)檢測(cè)小腸絨毛被標(biāo)記的部位，結(jié)果如圖(黑點(diǎn)表示放射性部位)。
幾小時(shí)后檢測(cè)　　24小時(shí)后檢測(cè)　48小時(shí)后檢測(cè)
思考回答：
(1)處理后開(kāi)始的幾小時(shí)，發(fā)現(xiàn)只有a處能夠檢測(cè)到放射性，這說(shuō)明什么？
(2)處理后24小時(shí)左右，在b處可以檢測(cè)到放射性，48小時(shí)左右，在c處檢測(cè)到放射性，為什么？
(3)如果繼續(xù)跟蹤檢測(cè)，小腸黏膜層上的放射性將發(fā)生怎樣的變化？
(4)上述實(shí)驗(yàn)假如選用含有3H 尿嘧啶核糖核苷的營(yíng)養(yǎng)液，請(qǐng)推測(cè)：幾小時(shí)內(nèi)小腸黏膜層上放射性出現(xiàn)的情況將會(huì)怎樣？為什么？
提示：(1)小腸黏膜層只有a處的細(xì)胞能進(jìn)行DNA復(fù)制和細(xì)胞分裂。
(2)a處的細(xì)胞連續(xù)分裂把帶有放射性標(biāo)記的細(xì)胞推向b處，直至c處。
(3)小腸黏膜細(xì)胞上的放射性將會(huì)因?yàn)榧?xì)胞的衰老、死亡、脫落而消失。
(4)在小腸黏膜層的各處都可以檢測(cè)到放射性，因?yàn)樾∧c黏膜層上的細(xì)胞不斷進(jìn)行mRNA的合成。
考查DNA分子復(fù)制的過(guò)程和特點(diǎn)
1．(2021·黃岡聯(lián)考)關(guān)于DNA分子復(fù)制機(jī)制，科學(xué)家用熒光染料給Rep(DNA解旋酶中作為引擎的那部分結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)復(fù)制叉的移動(dòng))加上了綠色熒光蛋白從而獲知被標(biāo)記的分子相對(duì)于DNA分子的運(yùn)動(dòng)軌跡，結(jié)果如圖所示。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．Rep可以破壞相鄰核苷酸之間的磷酸二酯鍵
B．DNA結(jié)合蛋白可能具有防止DNA單鏈重新形成雙鏈的作用
C．根據(jù)材料推斷Rep推動(dòng)復(fù)制叉移動(dòng)是通過(guò)水解ATP提供能量
D．DNA復(fù)制具有邊解旋邊復(fù)制和半保留復(fù)制的特點(diǎn)
A　[根據(jù)Rep蛋白的功能可推斷出，Rep蛋白應(yīng)為解旋酶，該酶能破壞氫鍵，A錯(cuò)誤；DNA結(jié)合蛋白纏繞在DNA單鏈上，可防止單鏈之間重新螺旋化，B正確；根據(jù)材料推斷Rep推動(dòng)復(fù)制叉移動(dòng)是通過(guò)水解ATP提供能量，C正確；根據(jù)題意和圖示分析可知：DNA復(fù)制具有邊解旋邊復(fù)制和半保留復(fù)制的特點(diǎn)，D正確。]
2．(2021·湖北九師聯(lián)盟檢測(cè))如圖表示環(huán)狀DNA復(fù)制的一種方式，因只有一個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)，該DNA分子復(fù)制形成復(fù)制泡而呈現(xiàn)希臘字母θ形，隨著復(fù)制的進(jìn)行，復(fù)制泡逐漸擴(kuò)大，直至產(chǎn)生2個(gè)相同的環(huán)狀DNA分子。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．復(fù)制泡的逐漸擴(kuò)大與解旋酶和DNA聚合酶相關(guān)
B．在復(fù)制泡的擴(kuò)大過(guò)程中有氫鍵的斷開(kāi)和氫鍵的形成
C．復(fù)制泡中的每條DNA子鏈均通過(guò)連續(xù)復(fù)制逐步向兩側(cè)延伸
D．子代DNA中包含一條母鏈和一條子鏈且沒(méi)有游離的磷酸基團(tuán)
C　[復(fù)制泡的逐漸擴(kuò)大與解旋酶逐漸打開(kāi)氫鍵和DNA聚合酶催化子鏈形成有關(guān)，A正確；在復(fù)制泡的擴(kuò)大過(guò)程中，解旋酶打開(kāi)氫鍵，子鏈形成時(shí)，新的脫氧核苷酸上的堿基和母鏈上的堿基之間自動(dòng)形成氫鍵，B正確；圖示的復(fù)制方式為不連續(xù)方式復(fù)制產(chǎn)生的DNA子鏈，C錯(cuò)誤；由于DNA是環(huán)狀，子代中沒(méi)有游離的磷酸基團(tuán)，由于復(fù)制是半保留復(fù)制，子代DNA中含一條母鏈和一條子鏈，D正確。]
考查證明DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)及分析
3．(2021·江蘇百校聯(lián)考)下圖為科學(xué)家設(shè)計(jì)的DNA合成的同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)，利用大腸桿菌探究DNA的復(fù)制過(guò)程，下列敘述正確的是(　　)
A．比較試管①和②的結(jié)果可證明DNA復(fù)制為半保留復(fù)制
B．實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有采用放射性同位素示蹤的研究方法
C．可用噬菌體代替大腸桿菌進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，且提取DNA更方便
D．大腸桿菌在含有15NH4Cl的培養(yǎng)液中生長(zhǎng)若干代，細(xì)胞中只有DNA含15N
B　[比較試管①、②和③的結(jié)果可證明DNA復(fù)制為半保留復(fù)制，A項(xiàng)錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)采用的是同位素標(biāo)記和密度梯度離心的研究方法，沒(méi)有采用放射性同位素示蹤的研究方法，B項(xiàng)正確；噬菌體不能利用培養(yǎng)基培養(yǎng)，因此不能用噬菌體代替大腸桿菌進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；大腸桿菌的蛋白質(zhì)、RNA等都含有氮，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]
4.(不定項(xiàng))(2021·濰坊模擬)某研究小組進(jìn)行“探究DNA復(fù)制方式”的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖所示。其中培養(yǎng)大腸桿菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl，a、b、c表示離心管編號(hào)，條帶表示大腸桿菌DNA離心后在離心管中的位置分布。下列敘述正確的是(　　)
a　b　 c
A．本實(shí)驗(yàn)所用的技術(shù)包括同位素標(biāo)記技術(shù)和密度梯度離心技術(shù)
B．大腸桿菌在15NH4Cl培養(yǎng)液中培養(yǎng)多代后可得到a管所示結(jié)果
C．c管的結(jié)果表明該管中大腸桿菌的DNA包括14N/15N及15N/15N
D．本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可證明DNA分子的復(fù)制方式為半保留復(fù)制
ABD　[a管中條帶為重帶(15N/15N)，b管中條帶為中帶(14N/15N)，c管中條帶為輕帶(14N/14N)和中帶(14N/15N)。A項(xiàng)正確：由題干信息“培養(yǎng)大腸桿菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl”“DNA離心后在離心管中的位置分布”可知，本實(shí)驗(yàn)所用技術(shù)包括同位素標(biāo)記技術(shù)和密度梯度離心技術(shù)；B項(xiàng)正確：大腸桿菌在帶15N標(biāo)記的培養(yǎng)液中培養(yǎng)多代后，根據(jù)DNA半保留復(fù)制的特點(diǎn)，絕大部分條帶為15N/15N，即重帶；C項(xiàng)錯(cuò)誤：c管中的條帶包括一條中帶和一條輕帶，即DNA包括14N/15N和14N/14N；D項(xiàng)正確：據(jù)圖可知，整個(gè)實(shí)驗(yàn)中的DNA經(jīng)離心后，出現(xiàn)15N/15N、14N/15N和14N/14N三種條帶，可證明DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制。]
考查DNA復(fù)制的相關(guān)計(jì)算
5．(2021·山東等級(jí)考)利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，將含有基因修飾系統(tǒng)的T DNA插入到水稻細(xì)胞M的某條染色體上，在該修飾系統(tǒng)的作用下，一個(gè)DNA分子單鏈上的一個(gè)C脫去氨基變?yōu)閁，脫氨基過(guò)程在細(xì)胞M中只發(fā)生一次。將細(xì)胞M培育成植株N。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A．N的每一個(gè)細(xì)胞中都含有T DNA
B．N自交，子一代中含T DNA的植株占3/4
C．M經(jīng)n(n≥1)次有絲分裂后，脫氨基位點(diǎn)為A—U的細(xì)胞占1/2n
D．M經(jīng)3次有絲分裂后，含T DNA且脫氨基位點(diǎn)為A—T的細(xì)胞占1/2
D　[N是由M細(xì)胞形成的，在形成過(guò)程中沒(méi)有DNA的丟失，由于T DNA插入到水稻細(xì)胞M的某條染色體上，所以M細(xì)胞含有T DNA，因此N的每一個(gè)細(xì)胞中都含有T DNA，A正確；N植株的一條染色體中含有T DNA，可以記為＋，因此N植株關(guān)于是否含有T DNA的基因型記為＋－，如果自交，則子代中相關(guān)的基因型為＋＋∶＋－∶－－＝1∶2∶1，有3/4的植株含T DNA，B正確；M中只有1個(gè)DNA分子上的單鏈上的一個(gè)C脫去氨基變?yōu)閁，所以復(fù)制n次后，產(chǎn)生的子細(xì)胞有2n個(gè)，但脫氨基位點(diǎn)為A—U的細(xì)胞的只有1個(gè)，所以這種細(xì)胞的比例為1/2n，C正確；如果M經(jīng)3次有絲分裂后，形成子細(xì)胞有8個(gè)，由于M細(xì)胞DNA分子單鏈上的一個(gè)C脫去氨基變?yōu)閁，所以是G和U配對(duì)，所以復(fù)制三次后，有4個(gè)細(xì)胞脫氨基位點(diǎn)為C—G，3個(gè)細(xì)胞脫氨基位點(diǎn)為A—T，1個(gè)細(xì)胞脫氨基位點(diǎn)為U—A，因此含T DNA且脫氨基位點(diǎn)為A—T的細(xì)胞占3/8，D錯(cuò)誤。故選D。]
6．(2021·衡水中學(xué)四調(diào))一個(gè)雙鏈均被32P標(biāo)記的DNA由5 000個(gè)堿基對(duì)組成，其中腺嘌呤占20%，將其置于只含31P的環(huán)境中復(fù)制3次。下列敘述不正確的是 (　　)
A．DNA復(fù)制是一個(gè)邊解旋邊復(fù)制的過(guò)程
B．第三次復(fù)制需要2.1×104個(gè)游離的胞嘧啶脫氧核苷酸
C．子代DNA分子中含32P的單鏈與含31P的單鏈之比為1∶7
D．子代DNA分子中含32P與含31P的分子數(shù)之比為1∶4
B　[DNA分子中共有10 000個(gè)堿基，其中胞嘧啶3 000個(gè)，DNA第三次復(fù)制需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為(23－1)×3 000－(22－1)×3 000＝1.2×104(個(gè))。]
　準(zhǔn)確把握DNA復(fù)制的相關(guān)計(jì)算問(wèn)題
(1)復(fù)制次數(shù)：“DNA復(fù)制了n次”和“第n次復(fù)制”的區(qū)別：前者包括所有的復(fù)制，后者只包括最后一次復(fù)制。
(2)堿基數(shù)目：堿基的數(shù)目單位是“對(duì)”還是“個(gè)”。
(3)復(fù)制模板：在DNA復(fù)制過(guò)程中，無(wú)論復(fù)制了幾次，含有親代脫氧核苷酸單鏈的DNA分子都只有兩個(gè)。
(4)關(guān)鍵詞語(yǔ)：看清是“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”，“含”還是“只含”等關(guān)鍵詞。
1．核心概念
(1)(必修2 P50)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則：A(腺嘌呤)一定與T(胸腺嘧啶)配對(duì)，G(鳥(niǎo)嘌呤)一定與C(胞嘧啶)配對(duì)，堿基之間的這種一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，叫作堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。
(2)(必修2 P55)DNA的復(fù)制是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過(guò)程。
(3)(必修2 P59)基因：通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。
2．結(jié)論語(yǔ)句
(1)(必修2 P55)DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行的。
(2)(必修2 P56)DNA復(fù)制是一個(gè)邊解旋邊復(fù)制的過(guò)程，需要模板、原料、能量和酶等基本條件。　(3)(必修2 P56)DNA獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供了精確的模板，通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。
(4)(必修2 P56)DNA通過(guò)復(fù)制，將遺傳信息從親代細(xì)胞傳遞給子代細(xì)胞，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。
(5)(必修2 P59)遺傳信息蘊(yùn)藏在4種堿基的排列順序之中；堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA的多樣性，而堿基特定的排列順序，又構(gòu)成了每個(gè)DNA分子的特異性。
(6)(必修2 P59)DNA的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。
1．(2021·廣東選擇性考試)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的提出是二十世紀(jì)自然科學(xué)的偉大成就之一。下列研究成果中，為該模型構(gòu)建提供主要依據(jù)的是(　　)
①赫爾希和蔡斯證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)
②富蘭克林等拍攝的DNA分子X(jué)射線衍射圖譜
③查哥夫發(fā)現(xiàn)的DNA中嘌呤含量與嘧啶含量相等
④沃森和克里克提出的DNA半保留復(fù)制機(jī)制
A．①② B．②③　　　
C．③④　 D．①④
B　[赫爾希和蔡斯通過(guò)噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)，證明了DNA是遺傳物質(zhì)，與構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型無(wú)關(guān)，①不符合題意；沃森和克里克根據(jù)富蘭克林等拍攝的DNA分子X(jué)射線衍射圖譜，推算出DNA分子呈螺旋結(jié)構(gòu)，②符合題意；查哥夫發(fā)現(xiàn)的DNA中腺嘌呤(A)的量總是等于胸腺嘧啶(T)的量，鳥(niǎo)嘌呤(G)的量總是等于胞嘧啶(C)的量，為沃森和克里克構(gòu)建正確的堿基配對(duì)方式提供了依據(jù)，③符合題意；沃森和克里克提出的DNA半保留復(fù)制機(jī)制未能為DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建提供依據(jù)，④不符合題意。故選B。]
2．(2021·福建選擇考適應(yīng)性測(cè)試)下列關(guān)于遺傳物質(zhì)的敘述，錯(cuò)誤的是(　　)
A．雙鏈DNA分子的基本骨架由脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成
B．T2噬菌體侵染細(xì)菌后，利用自身攜帶的解旋酶催化DNA的復(fù)制
C．利用DNA指紋技術(shù)鑒定身份的依據(jù)是個(gè)體的DNA具有特異性
D．通過(guò)基因修飾或基因合成能對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造或制造新蛋白質(zhì)
B　[脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成雙鏈DNA分子的基本骨架，A正確；T2噬菌體侵染細(xì)菌后，其DNA復(fù)制所需要的解旋酶由宿主細(xì)胞提供，B錯(cuò)誤；DNA分子具有多樣性和特異性，利用DNA指紋技術(shù)鑒定身份的依據(jù)是個(gè)體的DNA具有特異性，C正確；基因通過(guò)轉(zhuǎn)錄、翻譯控制蛋白質(zhì)的合成，通過(guò)基因修飾或基因合成可對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造或制造新蛋白質(zhì)，D正確。]
3．(2021·浙江6月選考)含有100個(gè)堿基對(duì)的一個(gè)DNA分子片段，其中一條鏈的A＋T占40%，它的互補(bǔ)鏈中G與T分別占22%和18%，如果連續(xù)復(fù)制2次，則需游離的胞嘧啶脫氧核糖核苷酸數(shù)量為(　　)
A．240個(gè) B．180個(gè)
C．114個(gè) D．90個(gè)
B　[100個(gè)堿基對(duì)的一個(gè)DNA分子片段，每一條鏈上有100個(gè)堿基，其中一條鏈上，A＋T共40個(gè)，C 22個(gè)，G 38個(gè)；另一條鏈上，C 38個(gè)，整個(gè)DNA分子共有C 60個(gè)。該DNA分子連續(xù)復(fù)制2次，需要的胞嘧啶脫氧核糖核苷酸數(shù)量為(22－1)×60＝180個(gè)。]
4．(2021·山東等級(jí)考)我國(guó)考古學(xué)家利用現(xiàn)代人的DNA序列設(shè)計(jì)并合成了一種類似磁鐵的“引子”，成功將極其微量的古人類DNA從提取自土壤沉積物中的多種生物的DNA中識(shí)別并分離出來(lái)，用于研究人類起源及進(jìn)化。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．“引子”的徹底水解產(chǎn)物有兩種
B．設(shè)計(jì)“引子”的DNA序列信息只能來(lái)自核DNA
C．設(shè)計(jì)“引子”前不需要知道古人類DNA序列
D．土壤沉積物中的古人類雙鏈DNA可直接與“引子”結(jié)合從而被識(shí)別
C　[根據(jù)分析“引子”是一段DNA序列，徹底水解產(chǎn)物有磷酸、脫氧核糖和四種含氮堿基，共6種產(chǎn)物，A錯(cuò)誤；由于線粒體中也含有DNA，因此設(shè)計(jì)“引子”的DNA序列信息還可以來(lái)自線粒體DNA，B錯(cuò)誤；根據(jù)題干信息“利用現(xiàn)代人的DNA序列設(shè)計(jì)并合成了引子”，說(shuō)明設(shè)計(jì)“引子”前不需要知道古人類的DNA序列，C正確；土壤沉積物中的古人類雙鏈DNA需要經(jīng)過(guò)提取，且在體外經(jīng)過(guò)加熱解旋后，才能與“引子”結(jié)合，而不能直接與引子結(jié)合，D錯(cuò)誤。故選C。]
5．(2020·浙江7月選考)某DNA片段的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A．①表示胞嘧啶　　　 B．②表示腺嘌呤
C．③表示葡萄糖 D．④表示氫鍵
D　[根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可知，DNA結(jié)構(gòu)中與A配對(duì)的是T，①表示胸腺嘧啶，A項(xiàng)錯(cuò)誤。與G配對(duì)的是C，②表示胞嘧啶，B項(xiàng)錯(cuò)誤。脫氧核苷酸中的單糖③表示脫氧核糖，C項(xiàng)錯(cuò)誤。④表示氫鍵，D項(xiàng)正確。]
6．(2020·北京等級(jí)考適應(yīng)性測(cè)試)大腸桿菌擬核DNA是環(huán)狀DNA分子。將無(wú)放射性標(biāo)記的大腸桿菌，置于含3H標(biāo)記的dTTP的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，使新合成的DNA鏈中的脫氧核苷酸均被3H標(biāo)記。在第二次復(fù)制未完成時(shí)將DNA復(fù)制阻斷，結(jié)果如圖所示。下列對(duì)此實(shí)驗(yàn)的理解錯(cuò)誤的是(　　)
第一次復(fù)制得到的DNA　　第二次復(fù)制被阻斷后的DNA
A．DNA復(fù)制過(guò)程中，雙鏈會(huì)局部解旋
B．Ⅰ所示的DNA鏈被3H標(biāo)記
C．雙鏈DNA復(fù)制僅以一條鏈作為模板
D．DNA復(fù)制方式是半保留復(fù)制
C　[雙鏈DNA復(fù)制是兩條鏈分別作為模板進(jìn)行的。]
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