2020版高考一轮复习生物江苏专版讲义：必修2 第二单元 第2讲 DNA分子的结构、复制和基因的本质
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[思维导图·成一统]
[巧学助记] DNA分子结构的“五、四、三、二、一”
[基础速练·固根基]
1．判断下列叙述的正误
(1)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的(×)
(2)DNA有氢键，RNA没有氢键(×)
(3)双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数(√)
(4)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(√)
(5)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(√)
(6)DNA分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的(√)
(7)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(×)
(8)含有G、C碱基对比较多的DNA分子热稳定性较差(×)
(9)磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架(√)
(10)富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也作出了巨大的贡献(√)
2．结合图示识记DNA分子的结构
(1)基本单位：脱氧核苷酸。
①由磷酸、脱氧核糖、含氮碱基组成，三者之间的数量关系为1∶1∶1。
②每个DNA片段中，含游离的磷酸基团有个。
(2)水解产物：DNA的初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。
(3)DNA分子中存在的化学键：
①氢键：碱基对之间的化学键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂。
②磷酸二酯键：磷酸和脱氧核糖之间的化学键，用限制性核酸内切酶处理可切割，用DNA连接酶处理可连接。
(4)碱基对数与氢键数的关系：若碱基对数为n，则氢键数为2n～3n，若已知A有m个，则氢键数为3n－m。
3．填空识记DNA分子的特性
(1)相对稳定性：DNA分子中磷酸和脱氧核糖交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变。
(2)多样性：不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同，排列顺序多种多样。若DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有种。
(3)特异性：每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。
[师说考点·解疑难]
1．由碱基种类及比例可分析判断核酸的种类
(1)若有U无T，则该核酸为RNA。
(2)若有T无U，且A＝T，G＝C，则该核酸一般为双链DNA。
(3)若有T无U，且A≠T，G≠C，则该核酸为单链DNA。
2．双链DNA分子中碱基互补配对的相关计算
(1)DNA分子中，互补碱基两两相等，即A＝T，C＝G，且嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。
(2)DNA分子中，任意两不互补的碱基之和恒等，即(A＋G)＝(T＋C)＝(A＋C)＝(T＋G)；并且任意两不互补的碱基之和占碱基总量的50%，即(A＋G)%＝(T＋C)%＝(A＋C)%＝(T＋G)%＝50%。
(3)DNA分子中，任意两个不互补碱基之和的比值：一条链与互补链互为倒数，双链中为1。即：
(4)DNA分子中，任意两个互补碱基之和的比值：一条链与互补链以及双链中皆相等。即：
(5)不同DNA分子中其互补配对的碱基之和的比值一般不同，即(A＋T)/(C＋G)的比值不同。
3．关于DNA分子的共性与特异性问题
(1)共性：、、或在不同双链DNA分子中无特异性(均相同)。
(2)特异性：在不同DNA中可不相同。
(3)即使两个DNA分子中(A＋T)与(G＋C)的数量相同，其碱基对排列顺序也可能是不同的，只有同1个DNA分子复制得到的子代之间才会拥有种类、数量、排列顺序均相同的碱基对。
[研透考情·备高考]
考向一 DNA分子的结构及特点
1．(2016·上海高考)在DNA分子模型的搭建实验中，若仅用订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含10对碱基(A有6个)的DNA双链片段，那么使用的订书钉个数为( )
A．58 B．78
C．82 D．88
解析：选C 构成一个脱氧核苷酸需要2个订书钉，20个脱氧核苷酸共需要40个；一条DNA单链需要9个订书钉连接，两条链共需要18个；双链间的氢键数共有10×2＋4＝24(个)，所以构建该DNA片段共需要订书钉40＋18＋24＝82(个)。
2.如图表示生物体内核酸的基本组成单位——核苷酸的模式图，下列说法正确的是( )
A．DNA与RNA在核苷酸上的不同点是③
B．如果要构成三磷酸腺苷，必须在②上加上2个磷酸基团
C．人体内的③有5种，②有2种
D．③在细胞核内共有4种
解析：选C DNA与RNA在核苷酸上的不同点有两处：②五碳糖不同、③含氮碱基不同；要构成三磷酸腺苷必须在①上加上2个磷酸基团；③在细胞核内共有5种。
3．下图示为DNA分子的片段，下列相关叙述正确的是( )
A．构成DNA分子的基本单位是⑦
B．RNA聚合酶可以切断⑤
C．复制时DNA聚合酶催化形成①②之间的化学键
D．⑥构成DNA分子中基本骨架
解析：选B 图中⑦是脱氧核苷酸单链，构成DNA的基本单位是脱氧核苷酸，应是④；RNA聚合酶能将DNA解旋，可以切断氢键⑤；复制时DNA聚合酶催化形成的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键，而①②之间的键是同一个核苷酸内的化学键；⑥是碱基对，脱氧核糖和磷酸交替连接构成DNA的基本骨架。
考向二 DNA分子结构中碱基的计算
4．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，则该DNA分子( )
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(m>2n)，则G的个数为－p
C．碱基排列方式共有4200种
D．含有4个游离的磷酸
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，则全部碱基数为p÷，所以G的个数为(p÷－2p)÷2，即－p；碱基的排列方式应少于4100种；含有2个游离的磷酸。
5．(2017·海南高考)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 双链DNA分子中A＝T，C＝G，故(A＋C)/(G＋T)为恒值1。A和T碱基对含2个氢键，C和G碱基对含3个氢键，故(A＋T)/(G＋C)中，(G＋C)数目越多，氢键数越多，双链DNA分子的稳定性越高。(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。经半保留复制得到的DNA分子是双链，(A＋C)/(G＋T)＝1。
[思维导图·成一统]
[基础速练·固根基]
1．判断下列叙述的正误
(1)植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制(√)
(2)真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶和能量(√)
(3)DNA复制就是基因表达的过程(×)
(4)DNA复制时，严格遵循A－U、C－G的碱基互补配对原则(×)
(5)DNA复制时，两条脱氧核苷酸链均可作为模板(√)
(6)DNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制(×)
(7)脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链(×)
(8)复制后产生的两个子代DNA分子中共含4个游离的磷酸基团(√)
(9)真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期(×)
(10)DNA分子复制是边解旋边双向复制的(√)
2．填图理清染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系
3．将代表下列结构或成分的字母填入图中的相应横线上
a．染色体 b．DNA
c．基因 d．脱氧核苷酸
4．填空回答下列相关问题
(1)基因与染色体的关系是：基因在染色体上呈线性排列。
(2)染色体由DNA和蛋白质构成，一个DNA上有许多个基因，构成基因的碱基数小于(填“大于”“小于”或“等于”)DNA分子的碱基总数。
(3)基因的本质是有遗传效应的DNA片段。遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中。
[师说考点·解疑难]
1．DNA半保留复制的实验分析
(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。
①重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。
②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。
③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：
①立即取出，提取DNA→离心→全部重带。
②繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。
③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。
2．影响DNA复制的外界因素
[研透考情·备高考]
考向一 DNA复制的过程及特点
1.(2018·浙江选考)某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl，a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是( )
A．本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术
B．a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的
C．b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是15N14NDNA
D．实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制的
解析：选B 本活动中使用到14N和15N，即采用了同位素示踪技术；3个离心管中的条带需经密度梯度离心技术获得。a管中只有重带，即15N15NDNA，表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的。b管中只有中带，即DNA都是15N14NDNA。c管中1/2中带为15N14NDNA,1/2轻带为14N14NDNA。综合a、b、c三支管可推测，a管中为亲代DNA：15N15NDNA，b管中为复制一代后的子代DNA：15N14NDNA，c管中为复制两代后的子代DNA：1/215N14NDNA、1/214N14NDNA，说明DNA分子的复制是半保留复制。
2．下面为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，相关叙述错误的是( )
A．由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制
B．解旋酶能使双链DNA解开，但需要消耗ATP
C．子代DNA分子的两条链是反向平行排列的
D．DNA在复制过程中是先进行解旋，后半保留复制
解析：选D 由图示可知，新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此DNA分子复制的方式是半保留复制；解旋酶使DNA双链解开的过程消耗ATP；子代DNA分子的两条链是反向平行的；DNA在复制过程中是边解旋，边半保留复制。
考向二 DNA复制的相关计算
3．用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶脱氧核苷酸60个，该DNA分子在含有14N的培养基中连续复制4次。其结果不可能是( )
A．含有15N的DNA分子占1/8
B．含有14N的DNA分子占7/8
C．复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D．复制结果共产生16个DNA分子
解析：选B DNA复制为半保留复制，子代每个DNA的两条链，一条来自母链，一条是新合成的子链。由题可知，该DNA分子中有腺嘌呤(A)40个，则复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸为40×(24－1)＝600(个)。该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次，可形成16个DNA分子，其中含有15N的DNA分子占1/8，含有14N的DNA分子占100%。
4．某mRNA含有a个碱基，其中C、G之和为b，经过逆转录得到一单链DNA分子，利用该单链DNA得到n个双链DNA分子，合成这些双链DNA分子共需胸腺嘧啶脱氧核苷酸的个数为( )
A．无法计算 B．(n－1)(a－b)
C．2n(a－b) D．n(a－b)
解析：选D mRNA含有a个碱基，其中C、G之和为b，则1个DNA分子中碱基总数为2a，G＋C＝2b，碱基T＝(2a－2b)/2＝a－b，合成n个双链DNA分子需要n(a－b)个胸腺嘧啶脱氧核苷酸。
[归纳拓展] 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，其结果分析如下：
(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为m·(2n－1)个；
②第n次复制所需该脱氧核苷酸数＝2n个DNA分子中该脱氧核苷酸数－2n－1个DNA分子中该脱氧核苷酸数＝2n·m－m·2n－1＝m·(2n－2n－1)＝m·2n－1(个)。
考向三 DNA复制与细胞分裂问题
5．取1个含有1对同源染色体的精原细胞，用15N标记细胞核中的DNA，然后放在含14N的培养基中培养，让其连续进行两次有丝分裂，形成4个细胞，这4个细胞中含15N的细胞个数可能是( )
A．2 B．3
C．4 D．前三项都对
解析：选D 由于有丝分裂后期子染色体移向细胞两极是随机的，因此，经过两次连续分裂而产生的4个子细胞中，含有15N的细胞数可能有2个，也可能有3个或4个。(具体分析过程见[方法规律])
6．将玉米的一个根尖细胞放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中完成一个细胞周期，然后将子代细胞转入不含放射性标记的培养基中继续培养。下列关于细胞内染色体的放射性标记分布情况的描述，正确的是( )
A．第二次分裂结束只有一半的细胞具有放射性
B．第二次分裂结束具有放射性的细胞可能有4个
C．在第二次分裂的中期每条染色体的两条单体都被标记
D．在第二次分裂的中期只有半数的染色体中一条单体被标记
解析：选B 根尖细胞进行有丝分裂，一个细胞周期在间期时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只有1条链被标记。第二次分裂后期姐妹染色单体分开时，被标记的染色体是随机分配移向两极的，所以第二次分裂得到的子细胞被标记的个数是2～4个；经过间期DNA复制后第二次分裂前期和中期的染色体是每条染色体都只有1条染色单体被标记。
[方法规律] DNA复制与细胞分裂题的解答方法
此类题目可通过构建模型图解答，图示及分析如下：
这样来看，最后形成的4个子细胞有三种情况：第一种情况是4个细胞都是；第二种情况是2个细胞是，1个细胞是，1个细胞是；第三种情况是2个细胞是，另外2个细胞是。
考向四 DNA复制方式的探究
7．在研究DNA复制机制的过程中，为验证DNA分子的半保留复制方式，研究者用蚕豆根尖进行实验，主要步骤如下：
步骤①：将蚕豆根尖置于含放射性3H标记的胸腺嘧啶培养基中，培养大约一个细胞周期的时间。
步骤②：取出根尖，洗净后转移至不含放射性物质的培养液中，继续培养大约两个细胞周期的时间。
分别在第一个、第二个和第三个细胞周期取样，通过放射自显影技术检测有丝分裂中期细胞染色体上的放射性分布。
(1)本实验最主要的研究方法称为__________________。实验所用的细胞材料最可能取自蚕豆根尖的________区，步骤①目的是标记细胞中的________分子。
(2)若第一个细胞周期的检测结果是每条染色体的姐妹染色单体都具有放射性，如图A所示。第二个细胞周期的放射性检测结果符合图中的__________(选填字母)，且第三个细胞周期的放射性检测结果符合图中的__________(选填字母)，说明DNA分子的复制方式为半保留复制。
中期的染色体示意图(深色代表染色单体具有放射性)
解析：(1)本实验最主要的研究方法是同位素示踪法。该实验所用的细胞材料最可能取自蚕豆根尖的分生区，胸腺嘧啶是合成DNA的原料之一，因此步骤①目的是标记细胞中的DNA分子。(2)DNA分子的复制为半保留复制，第一个细胞周期DNA复制后每个DNA分子中只有一条链含有放射性，第二个细胞周期每个DNA分子复制后形成两个DNA分子，一个DNA分子含有放射性，另一个DNA分子不含放射性，则放射性检测结果是每条染色体含有两条染色单体，其中一条单体含有放射性，另一条单体不含放射性，符合题图中B；同理可知，第三个细胞周期的放射性检测结果是一半染色体不含放射性，另一半染色单体的姐妹染色体中，有一条单体含有放射性，另一条单体不含放射性，符合题图中B和C。
答案：(1)同位素示踪法 分生 DNA (2)B B和C
[易错点拨] 与DNA分子复制相关计算的两点提醒
将含有15N标记的1个DNA分子放在含有14N的环境中复制n次。则：
①含14N的DNA分子有2n个，只含14N的DNA分子有(2n－2)个，做题时看准是“含”还是“只含”。
②子代DNA分子中，总链数为2n×2＝2n＋1条，模板链始终是2条，做题时应看准是“DNA分子数”，还是“链数”。
[课堂巩固练—小试身手]
1．(2018·全国卷Ⅰ)生物体内的DNA常与蛋白质结合，以DNA蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是( )
A．真核细胞染色体和染色质中都存在DNA蛋白质复合物
B．真核细胞的核中有DNA蛋白质复合物，而原核细胞的拟核中没有
C．若复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能是DNA聚合酶
D．若复合物中正在进行RNA的合成，则该复合物中含有RNA聚合酶
解析：选B 真核细胞的染色体和染色质都主要是由DNA和蛋白质组成的，都存在DNA蛋白质复合物；原核细胞无成形的细胞核，DNA裸露存在，不含染色体(质)，但是其DNA会在相关酶的催化下发生复制，DNA分子复制时会出现DNA蛋白质复合物；DNA复制需要DNA聚合酶，若复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能为DNA聚合酶；在DNA转录合成RNA时，需要RNA聚合酶的参与，故该DNA蛋白质复合物中含有RNA聚合酶。
2．(2014·山东高考)某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是( )
解析：选C 无论DNA分子的一条单链中(A＋C)/(T＋G)的值为多少，整个DNA分子中(A＋C)/(T＋G)应始终等于1；一条单链中(A＋C)/(T＋G)的值与其互补链中(A＋C)/(T＋G)的值互为倒数；一条单链中(A＋T)/(G＋C)的值与其互补链中(A＋T)/(G＋C)的值及DNA分子中(A＋T)/(G＋C)的值都相等。
3．(2016·江苏高考)近年诞生的具有划时代意义的CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑。其原理是由一条单链向导RNA引导核酸内切酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割。通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列，可人为选择DNA上的目标位点进行切割(见下图)。下列相关叙述错误的是( )
A．Cas9蛋白由相应基因指导在核糖体中合成
B．向导RNA中的双链区遵循碱基配对原则
C．向导RNA可在逆转录酶催化下合成
D．若α链剪切位点附近序列为……TCCAGAATC……则相应的识别序列为……UCCAGAAUC……
解析：选C 基因控制蛋白质的合成，蛋白质的合成场所是核糖体；由图示可见，单链向导RNA中含有双链区，双链区的碱基配对遵循碱基配对原则；逆转录酶催化合成的产物不是RNA而是DNA；若α链剪切位点附近序列为……TCCAGAATC……，则目标DNA中另一条链的碱基序列是……AGGTCTTAG……，故向导RNA中的识别序列是……UCCAGAAUC……。
4．(2015·江苏高考)荧光原位杂交可用荧光标记的特异DNA片段为探针，与染色体上对应的DNA片段结合，从而将特定的基因在染色体上定位。请回答下列问题：
(1)DNA荧光探针的制备过程如上图1所示，DNA酶Ⅰ随机切开了核苷酸之间的________键从而产生切口，随后在DNA聚合酶Ⅰ作用下，以荧光标记的________为原料，合成荧光标记的DNA探针。
(2)图2表示探针与待测基因结合的原理。先将探针与染色体共同煮沸，使DNA双链中________键断裂，形成单链。随后在降温复性过程中，探针的碱基按照____________原则，与染色体上的特定基因序列形成较稳定的杂交分子。图中两条姐妹染色单体中最多可有________条荧光标记的DNA片段。
(3)A、B、C分别代表不同来源的一个染色体组，已知AA和BB中各有一对同源染色体可被荧光探针标记。若植物甲(AABB)与植物乙(AACC)杂交，则其F1有丝分裂中期的细胞中可观察到______个荧光点；在减数第一次分裂形成的两个子细胞中分别可观察到________个荧光点。
解析：(1)从图中可以看出，DNA酶Ⅰ可将DNA切割成若干片段，故其作用类似于限制酶，即可以使脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。DNA探针的本质是荧光标记的DNA片段，其基本单位是脱氧核苷酸。(2)由图可知，高温可以使双链DNA分子中的氢键断裂形成DNA单链，DNA探针的单链与染色体中特定基因的DNA单链重新形成杂交的双链DNA分子，此时互补的双链的碱基间应遵循碱基互补配对原则，而一条染色体的两条染色单体上共有两个双链DNA分子，氢键断裂后可形成4条DNA单链，所以与探针杂交后最多有4个荧光点。(3)甲、乙杂交所得的F1的染色体组为AABC，假设染色体组A、B中可被荧光标记的染色体均用a表示，则在有丝分裂中期细胞中有3个a，故可观察到6个荧光点；在减数第一次分裂后期，AA中的染色体可平均分配，但是B、C中的染色体因不能联会而随机分配，形成的两个子细胞中分别含有1个a和2个a，所以可分别观察到2个和4个荧光点。
答案：(1)磷酸二酯 脱氧核苷酸 (2)氢 碱基互补配对 4 (3)6 2和4
[课下模拟练—自我检测]
一、选择题
1．双链DNA分子中，一条链上的A占30%，则双链中C＋T占( )
A．15% B．20%
C．30% D．50%
解析：选D 双链DNA分子中，不互补的碱基之和等于总碱基数的一半。
2．下列关于DNA分子复制的叙述，正确的是( )
A．复制以DNA分子的两条链为模板
B．需要原料尿嘧啶核糖核苷酸
C．DNA分子完全解旋后才开始复制
D．需要RNA聚合酶的参与
解析：选A 尿嘧啶核糖核苷酸参与构成RNA，不参与构成DNA；DNA分子的复制是边解旋边复制；RNA聚合酶参与转录过程。
3．(2019·宿迁学测模拟)下列有关细胞中基因的叙述，正确的是( )
A．基因是染色体的主要载体
B．基因的基本单位是氨基酸
C．基因是有遗传效应的DNA片段
D．基因是有遗传效应的RNA片段
解析：选C 染色体是DNA的主要载体。基因是具有遗传效应的DNA片段。基因的基本单位是脱氧核苷酸。
4．(2019·泰州中学学测模拟)HIV、流感病毒属于RNA病毒，具有逆转录酶。如果它决定某性状的一段RNA含碱基A＝19%、C＝26%、G＝32%，则通过逆转录过程形成的双链DNA含有的碱基A占碱基总数的( )
A．19% B．21%
C．23% D．42%
解析：选B 在RNA中，C＝26%，G＝32%，即C＋G＝58%，则以该RNA为模板逆转录形成的DNA链中C＋G＝58%，即在通过逆转录过程形成的双链DNA分子中C＋G＝58%，A＋T＝42%，所以A＝T＝21%。
5．在搭建DNA分子模型的实验中，若有4种碱基塑料片共20个，其中4个C,6个G,3个A,7个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个，脱氧核糖塑料片40个，磷酸塑料片100个，代表氢键的连接物若干，脱氧核糖和碱基之间的连接物若干，则所搭建的DNA分子片段最长的碱基对是( )
A．4 B．5
C．6 D．7
解析：选A 在双链DNA中，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，即A—T、G—C，根据题意可知，A—T最多有3对，G—C最多有4对，设能搭建的DNA分子含有n个碱基对，则每条链需要脱氧核糖和磷酸之间的连接物数为2n－1，共需(2n－1)×2个，由题意可得n＝4，所以搭建的DNA分子片段最长的碱基对是4对。
6．某DNA分子中含有1 000个碱基，腺嘌呤占35%。将该DNA分子利
用15N同位素标记过的游离脱氧核苷酸连续复制3次，然后进行密度梯度离心，结果如图甲；再将其全部解旋，重新离心，结果如图乙。下列有关分析正确的是( )
A．a层DNA均只含14N
B．a层中含有的氢键数是b层的1/6
C．c层与d层的脱氧核苷酸之比为1∶4
D．d层中含15N标记的胞嘧啶1 050个
解析：选D 根据题意知，DNA分子中含有1 000个碱基，腺嘌呤占35%，则A＝T＝350个，G＝C＝150个；DNA分子以15N标记的游离脱氧核苷酸为原料复制3次，产生8个DNA分子，其中2个含有14N和15N,6个只含15N。a层中的DNA含14N和含15N，b层中的DNA只含15N；a层中有2个DNA分子，b层中有6个DNA分子，所以b层中含有的氢键数是a层的3倍；由于DNA分子为双链结构，加入解旋酶再离心，得到2条含有14N的DNA单链，14条含有15N的DNA单链，d层与c层的核苷酸数之比为(8×2－2)∶2＝7∶1；d层中含15N标记的胞嘧啶＝150×7＝1 050个。
7．(2019·苏锡常镇四市一模)研究发现人体细胞内双链DNA具有自我修复功能，双链DNA的一条链发生损伤(碱基错配或碱基丟失)后，能以另一条链为模板并对损伤链进行修复。下列有关叙述错误的是( )
A．DNA分子的修复过程需要DNA聚合酶
B．DNA复制过程中A与C的错配会导致DNA损伤
C．DNA在自我修复前后，分子中的碱基比例保持不变
D．若损伤的DNA不能被正常修复，则可能引发基因突变
解析：选C DNA分子的修复过程是以一条链为模板，修复损伤链的过程，需要DNA聚合酶的催化；双链DNA的一条链发生损伤指的是碱基错配或碱基丟失，因此DNA复制过程中A与C的错配会导致DNA损伤；若DNA损伤是由于碱基丢失导致的，则自我修复前后碱基比例会发生改变；若损伤的DNA不能被正常修复，会导致碱基对发生改变或缺失，进而引发基因突变。
8．(2019·南通一模)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聚合酶可催化两个游离的脱氧核苷酸连接起来
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
解析：选C DNA分子中磷酸与脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架；科学家利用“假说－演绎法”证实了DNA分子是以半保留的方式复制的；DNA聚合酶催化游离的脱氧核苷酸与DNA链上的脱氧核苷酸之间的连接；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。
9．下列关于基因的叙述正确的是( )
A．海蜇的绿色荧光蛋白基因不能在小鼠体细胞内稳定表达
B．人体肝脏细胞的细胞核与线粒体中均有基因分布
C．染色体DNA分子中碱基序列发生改变即可引起基因突变
D．正常情况下女性红绿色盲携带者的一个次级卵母细胞中有一个红绿色盲基因
解析：选B 海蜇的绿色荧光蛋白基因可在小鼠体细胞内稳定表达。人体肝脏细胞的细胞核与线粒体中均有基因分布。染色体DNA分子中只有基因中碱基序列发生改变才可引起基因突变。正常情况下女性红绿色盲携带者的一个次级卵母细胞中有两个或没有红绿色盲基因。
10．(2019·苏州一模)动物细胞的线粒体DNA分子上有两个复制起始区OH和OL。该DNA复制时，OH首先被启动，以L链为模板合成H′链，当H′链合成约2/3时，OL启动，以H链为模板合成L′链，最终合成两个环状双螺旋DNA分子，该过程如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A．该复制方式不符合半保留复制的特点
B．H′链全部合成时，L′链只合成了2/3
C．子链中新形成的磷酸二酯键数目与脱氧核苷酸数目相同
D．若该线粒体DNA在含15N的培养液中复制3次，不含15N的DNA只有两个
解析：选C 分析题图可知，线粒体双环状DNA复制时，首先是OH被启动，以L链为模板，合成H′链片段，新H′链一边复制，一边取代原来老的H链，当H′链合成约2/3时，OL启动，以被取代的H链为模板，合成新的L′链，待全部复制完成后，新的H′链和老的L链、新的L′链和老的H链各自组合成两个环状双螺旋DNA分子。综上分析：该复制方式符合半保留复制的特点；H′链全部合成时，L′链只合成了1/3；子链中新形成的磷酸二酯键数目与脱氧核苷酸数目相同；由于是半保留复制，所以该线粒体DNA在含15N的培养液中复制3次，所形成的子代DNA都含有15N。
11．20世纪90年代，Cuenoud等发现DNA也有催化活性。他们根据共有序列设计并合成了由47个核苷酸组成的单链DNAE47，它可以催化两个DNA片段之间的连接。下列有关叙述正确的是( )
A．在DNAE47中，嘌呤数与嘧啶数相等
B．在DNAE47中，每个脱氧核糖上均连有一个磷酸和一个含N碱基
C．DNA也有酶催化活性
D．DNAE47作用的底物和DNA聚合酶作用的底物是相同的
解析：选C DNAE47为单链，嘧啶数与嘌呤数不一定相等。DNA聚合酶的作用底物是游离的脱氧核苷酸，而DNAE47的作用底物为两个DNA片段。
12．(2019·盐城模拟)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苷酸培养液中，培养至第二次分裂中期。下列有关叙述正确的是( )
A．每条染色体中的两条染色单体均含3H
B．每个DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含3H
C．每个DNA分子中只有一条脱氧核苷酸链含3H
D．所有染色体的DNA分子中，含3H的脱氧核苷酸链占总链数的1/4
解析：选A 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。第二次分裂中期，1/2的DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含3H，1/2的DNA分子一条脱氧核苷酸链含3H。所有染色体的DNA分子中，含3H的脱氧核苷酸链占总链数的3/4。
13．(2019·泰州中学模拟，多选)如图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图，有关叙述错误的是( )
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
解析：选ACD 基因中的非编码区和编码区的内含子不能编码蛋白质；R、S、N、O互为同一染色体上的非等位基因；果蝇的每个基因都是由脱氧核糖核苷酸组成的；基因中有一个碱基对的替换，会引起基因突变，不一定引起生物性状的改变。
14．(多选)在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n，下列有关叙述错误的是( )
A．脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基总数＝m
B．碱基之间的氢键数为(3m－2n)/2
C．一个链中A＋T的数量为n/2
D．G的数量为m－n
解析：选CD 每个脱氧核苷酸中都含一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基；G与C之间形成3个氢键，A与T之间形成2个氢键，故氢键数为：2n＋3×＝；2条链中A＋T的总量为2n，故一条链中的A＋T的数量应为n；G＝＝－n。
15．(多选)科学家们在研究成体干细胞的分裂时提出这样的假说：成体干细胞总是将含有相对古老的DNA链(永生化链)的染色体分配给其中一个子代细胞，使其成为成体干细胞，同时将含有相对新的合成链染色体分配给另一个子代细胞，使其开始分化并最终衰老死亡(如下图所示)。下列相关叙述，正确的是( )
A．成体干细胞的增殖方式为有丝分裂，保证了亲子代细胞的遗传稳定性
B．从图中看出成体干细胞分裂时DNA进行半保留复制，染色体随机分配
C．通过该方式可以减少成体干细胞积累DNA复制过程中产生的基因突变
D．根据该假说可以推测生物体内的成体干细胞的数量长期保持相对稳定
解析：选ACD 体细胞的增殖方式为有丝分裂，有丝分裂可以保证亲子代细胞的遗传稳定性；由图可知，成体干细胞分裂时染色体没有进行随机分配；相对古老的DNA链的染色体一直存在于成体干细胞中，这样可以减少成体干细胞积累DNA复制过程中产生的基因突变；一个成体干细胞每次分裂结束后产生的子细胞中有一个仍然是成体干细胞，所以生物体内的成体干细胞的数量长期保持相对稳定。
二、非选择题
16．下面的甲图中DNA分子有a和d两条链，将甲图中某一片段放大后如乙图所示，结合所学知识回答下列问题：
(1)从甲图可看出DNA复制的方式是___________________________________。
(2)甲图中，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链；则A是________酶，B是________酶。
(3)图甲过程在绿色植物叶肉细胞中进行的场所有____________________________。
(4)乙图中，7是_________________________________________________________。
DNA分子的基本骨架由____________交替连接而成；DNA分子两条链上的碱基通过________连接成碱基对，并且遵循________________原则。
解析：(1)从甲图可看出DNA复制的方式是半保留复制。(2)A是解旋酶，B是DNA聚合酶。(3)绿色植物叶肉细胞中DNA分子复制的场所有细胞核、线粒体、叶绿体。(4)乙图中，7是胸腺嘧啶脱氧核苷酸。DNA分子的基本骨架由脱氧核糖和磷酸交替连接而成；DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且遵循碱基互补配对原则。
答案：(1)半保留复制 (2)解旋 DNA聚合 (3)细胞核、线粒体、叶绿体 (4)胸腺嘧啶脱氧核苷酸 脱氧核糖和磷酸 氢键 碱基互补配对
17．(2019·苏州调研)如图是人体细胞中某DNA分子结构及相关变化示意图，①～⑤表示相关生理过程。请据图回答：
(1)图中Ⅰ的全称是___________________________________________________。
(2)发生①②的主要场所是______________。由图可知，①②是边解旋边双向复制，其生物学意义是__________________________________。
(3)人体皮肤长时间接受紫外线照射，可能会导致③的发生，进而引发皮肤癌。该变异通常__________(填“会”或“不会”)遗传给子代。
(4)④⑤过程形成c链需要________________酶的参与。下列细胞中能发生④⑤过程的有____________________。
A．浆细胞 B．神经细胞
C．成熟的红细胞 D．记忆细胞
解析：(1)图中Ⅰ位于a链(DNA链)上，含有碱基G，因此其全称是鸟嘌呤脱氧核苷酸。(2)过程①②表示DNA复制，发生的主要场所是细胞核。过程①②所示的DNA进行边解旋边双向复制的生物学意义是：提高了DNA分子的复制效率。(3)过程③表示基因突变，发生在皮肤细胞等体细胞中的基因突变通常不会遗传给子代。(4)过程④⑤表示转录，形成的c链为mRNA，需要RNA聚合酶参与催化。浆细胞、神经细胞和记忆细胞都能合成蛋白质，而蛋白质的合成过程包括转录和翻译，因此都能发生④⑤过程；成熟的红细胞没有细胞核和众多的细胞器，也就没有DNA，所以不能发生④⑤过程。
答案：(1)鸟嘌呤脱氧核苷酸 (2)细胞核 提高了DNA分子的复制效率 (3)不会 (4)RNA聚合 ABD
