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2020版高考一轮复习生物新课改省份专用讲义：第六单元 第二讲 DNA分子的结构、复制与基因的本质
展开
第二讲DNA分子的结构、复制与基因的本质
知识体系——定内容
核心素养——定能力
生命
观念
通过掌握DNA分子的结构和功能，理解生命的延续和发展
理性
思维
通过DNA分子中的碱基数量和DNA复制的计算规律，培养归纳与概括、逻辑分析和计算能力
科学
探究
通过DNA复制方式的探究，培养实验设计及结果分析的能力
考点一 DNA分子的结构和相关计算[重难深化类]
1．DNA分子结构模型的建立者及DNA的组成
(1)DNA双螺旋模型构建者：沃森和克里克。
(2)图解DNA分子结构
2．DNA分子结构特点
(1)多样性：若DNA含有n个碱基对，则其可能有4n种碱基对排列顺序。
(2)特异性：每个DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。
(3)稳定性：两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基对配对方式不变等。
[基础自测]
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)双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数(√)
(3)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(√)
(4)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(√)
(5)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(√)
(6)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(×)
(7)含有G、C碱基对比较多的DNA分子热稳定性较差(×)
(8)磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架(√)
(9)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(2014·江苏卷，T4D)(√)
2．根据DNA分子结构图回答下列问题
(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，含个游离的磷酸基团。
(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：
①若碱基对数为n，则氢键数为2n～3n。
②若n个碱基对中，A有m个，则氢键数为3n－m。
3．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
(1)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________________________________________________________________________
________________________。
(2)DNA分子的结构具有稳定性的原因是______________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)无关 不同DNA分子中碱基排列顺序是千变万化的
(2)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
借助示意图辨析DNA分子的结构
[典型图示]
[问题设计]
(1)由图1可解读以下信息：
(2)图2是图1的简化形式，其中①是磷酸二酯键，②是氢键。解旋酶作用于②部位，限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于①部位。
[对点落实]
1．(2017·浙江11月选考单科卷)某真核生物DNA片段的结构示意图如下。下列叙述正确的是( )
A．①的形成需要DNA聚合酶催化
B．②表示腺嘌呤脱氧核苷
C．③的形成只能发生在细胞核
D．若α链中A＋T占48%，则DNA分子中G占26%
解析：选D ①是氢键，其形成不需要DNA聚合酶催化；②代表腺嘌呤；③是磷酸二酯键，在线粒体、叶绿体内也可形成。
2．某班级分组制作DNA双螺旋结构模型时，采用了如下流程：制作脱氧核苷酸→制作脱氧核苷酸链→制作双链DNA→螺旋化。下列叙述错误的是( )
A．制作脱氧核苷酸时，将磷酸和碱基连在脱氧核糖的特定位置
B．制作脱氧核苷酸链时，相邻脱氧核苷酸的磷酸基团直接相连
C．制作双链DNA时，两条链之间的碱基A与T配对、G与C配对
D．各组DNA模型的碱基序列往往不同，反映了DNA分子的多样化
解析：选B 相邻脱氧核苷酸的磷酸基团通过磷酸二酯键(一个脱氧核苷酸的脱氧核糖与另一个脱氧核苷酸的磷酸基团之间形成)相连。
[类题通法]
“三看法”判断DNA分子结构的正误
“归纳法”求解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，而且由任一条链转录来的mRNA分子中(A＋U)/(G＋C)仍为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＝1/a，而在整个DNA分子中＝1。(注：不同双链DNA分子中互补碱基之和的比均为1，无特异性)
[对点落实]
3．(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 DNA分子中(A＋C)/(T＋G)应始终等于1；一条单链中(A＋C)/(T＋G)与其互补链中(A＋C)/(T＋G)互为倒数，一条单链中(A＋C)/(T＋G)＝0.5时，则互补链中(A＋C)/(T＋G)＝2；一条单链中(A＋T)/(G＋C)与其互补链中(A＋T)/(G＋C)及DNA分子中(A＋T)/(G＋C)都相等。
4．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%
解析：选B 配对的碱基之和的比例在任意一条链中与在整个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%。
5．(2019·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，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pm/n，所以G的个数为÷2，即pm/2n－p；对于某种特定的DNA分子其碱基的排列方式是特定的，只有一种；一个DNA分子含有2个游离的磷酸基团。
[类题通法]
解答有关碱基计算题的“三步曲”
随着社会的发展，基因研究相关成果的应用越来越广泛，如DNA指纹、DNA分子杂交等建立在遗传物质多样性和特异性基础上的应用，教材中也有资料对此进行了介绍。研究近年来高考命题发现，教材中的资料往往是命题的重要素材。这体现了关注教材基础知识和学以致用的命题思路。
[对点落实]
6．DNA指纹技术正发挥着越来越重要的作用，可用于亲子鉴定、侦察罪犯等方面，请思考并回答下列有关DNA指纹技术的问题。
(1)DNA亲子鉴定中，DNA探针必不可少，DNA探针是一种已知碱基顺序的DNA片段。请问用DNA探针检测基因所用的原理是________________________________________。
现在已知除了同卵双生双胞胎外，每个人的DNA都是独一无二的，就好像指纹一样，这说明：______________________________________________________________。
(2)为了确保实验的准确性，需要克隆出较多的DNA样品，若一个只含31P的DNA分子以被32P标记的脱氧核苷酸为原料连续复制3次后，含32P的单链占全部单链的________。
(3)DNA指纹技术可应用于尸体的辨认工作中，煤矿瓦斯爆炸事故中尸体的辨认就可借助于DNA指纹技术。
①如表所示为分别从尸体和死者生前的生活用品中提取的某条染色体上同一区段DNA单链的碱基序列，根据碱基配对情况判断(不考虑基因突变)，A、B、C三组DNA中不是同一人的是______组。
A组
B组
C组
尸体中的DNA碱基序列
ACTGACGGTT
GGCTTATCGA
GCAATCGTGC
家属提供的DNA碱基序列
TGACTGCCAA
CCGAATAGCA
CGGTAAGACG
②为什么从尸体与死者家属提供的死者生前的生活用品中分别提取的DNA可以完全互补配对？__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)DNA探针检测基因依据的是碱基互补配对原则和DNA分子的特异性。每个人的DNA独一无二，说明DNA分子具有多样性；每个人又有特定的DNA序列，说明DNA分子具有特异性。(2)一个双链被31P标记的DNA分子，在复制过程中，只能提供2条含31P的单链，复制3次后，得到8个DNA分子，16条脱氧核苷酸链，其中只有2条单链含31P，所以含32P的单链占全部单链的(16－2)/16＝7/8。(3)①分析表格可知，A组尸体中的DNA碱基序列和家属提供的DNA碱基序列能完全进行互补配对，但B组与C组的不能完全配对，说明B、C组不是同一个人的。②一个人的所有细胞都来自同一个受精卵的有丝分裂，不考虑基因突变时，家属提供的死者生前物品上的DNA与死者尸体中的DNA相同，碱基可以完全互补配对。
答案：(1)碱基互补配对原则和DNA分子的特异性 DNA分子具有多样性和特异性 (2)7/8 (3)①B、C ②人体所有细胞均由一个受精卵经有丝分裂产生，细胞核中均含有相同的遗传物质(或DNA)
[归纳拓展]
DNA分子杂交技术和DNA指纹技术
两者原理和方法不同。DNA分子杂交技术是指用已知碱基序列的DNA的一条链为探针，与未知碱基序列的DNA单链或RNA单链进行碱基互补配对，从而判定未知DNA或RNA的碱基序列，可用于基因工程中目的基因导入和表达的检测等；人教版生物教材必修②P58介绍了“DNA指纹技术”，DNA指纹技术首先要用合适的酶将待检测DNA切成许多片段，再用电泳等方法将这些片段按大小分开，经一系列步骤，最后得到DNA指纹图。除同卵双生外，每个人的DNA是独一无二的，每个人的DNA指纹图也不一样，因此可以用于人身份的确认。
考点二 DNA分子的复制及相关计算[重难深化类]
1．DNA的复制
2．染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系
[基础自测]
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)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(√)
(4)多数生物的基因是有遗传效应的DNA片段，有些病毒的基因在RNA分子上(√)
(5)DNA复制时，两条脱氧核苷酸链均可作为模板(√)
(6)脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶的作用下才能连接形成子链(√)
(7)DNA分子复制是边解旋边双向复制的(√)
2．据图回答问题
(1)据图1可知基因与染色体的关系是基因在染色体上呈线性排列。
(2)若图2为染色体组成的概念模型，则图2中的字母分别表示：
a．染色体，b.DNA，c.基因，d.脱氧核苷酸。
(3)染色体主要由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。
(4)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。
3．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
(1)DNA分子精确复制的原因是________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)DNA半保留复制的主要意义是______________________________________________
________________________。
答案：(1)①DNA分子独特的双螺旋结构能够为复制提供模板，②碱基配对原则保证了复制能够准确进行
(2)保持亲代细胞和子代细胞遗传信息的连续性
1．DNA分子复制特点及子DNA存在位置与去向
(1)复制特点：半保留复制即新DNA分子总有一条链来自亲代DNA(即模板链)，另一条链(子链)由新链构建而成。
(2)2个子DNA位置：当1个DNA分子复制后形成2个新DNA分子后，这2个子DNA恰位于两条姐妹染色单体上，且由着丝点连在一起。(如图所示)
(3)子DNA去向：在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期，当着丝点分裂时，两条姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极，此时子DNA随染色单体分开而分开。
2．“图解法”分析DNA复制过程中的数量关系
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为m×(2n－1)个；
②一个DNA分子复制n次后，得到的DNA分子数为2n个，复制(n－1)次后得到的DNA分子数为2n－1个。第n次复制增加的DNA分子数为2n－2n－1＝2n－1(个)，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为m·2n－1个。
[对点落实]
1．(2019·青岛模拟)如图所示为某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．用15N标记含有100个碱基对的DNA分子(其中有腺嘌呤60个)，该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次。下列有关判断错误的是( )
A．含有15N的DNA分子有两个
B．含有14N的DNA分子占总数的7/8
C．第4次复制消耗胞嘧啶脱氧核苷酸320个
D．复制共产生16个DNA分子
解析：选B 由于DNA分子的复制是半保留复制，亲代DNA分子的两条链始终存在于子代的两个DNA分子中，因此含有15N的DNA分子有两个；该DNA分子是在含14N的培养基中复制的，新形成的子链均含有14N，故所有DNA分子都含14N；根据碱基互补配对原则，DNA分子含有100个碱基对，其中腺嘌呤有60个，则胞嘧啶有40个，第4次复制需消耗胞嘧啶脱氧核苷酸数＝24－1×40＝320(个)；1个DNA分子经过4次复制，共产生DNA分子数＝24＝16(个)。
3．如图是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：
(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8 h，而实际上约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DNA分子复制是____________________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)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；DNA分子的碱基互补配对原则保证了DNA分子复制能准确无误地完成
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。
[对点落实]
4．(2019·杭州模拟)如图为科学家设计的DNA 合成的同位素示踪实验，利用大肠杆菌来探究DNA 的复制过程，下列说法正确的是( )
A．从获得试管①到试管③，细胞内的染色体复制了两次
B．用噬菌体代替大肠杆菌进行实验，提取DNA更方便
C．试管③中含有14N的DNA占3/4
D．本实验是科学家对DNA 复制方式假设的验证
解析：选D 大肠杆菌细胞内没有染色体；噬菌体营寄生，不能在培养液中繁殖，不能代替大肠杆菌进行实验；试管③中含有14N的DNA占100%；本实验是对DNA半保留复制的验证实验。
5．DNA的复制方式，可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散(弥散)复制三种。究竟是哪种复制方式呢？用下面设计实验来证明DNA的复制方式。
实验步骤：
a．在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14NDNA(对照)；
b．在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15NDNA(亲代)；
c．将亲代15N大肠杆菌转移到氮源为含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，不同分子量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。
实验预测：
(1)如果与对照(14N/14N)相比，子代Ⅰ能分辨出两条DNA带：一条________带和一条________带，则可以排除____________和分散复制。
(2)如果子代Ⅰ只有一条中密度带，则可以排除________，但不能肯定是______________________。
(3)如果子代Ⅰ只有一条中密度带，再继续做子代ⅡDNA密度鉴定：若子代Ⅱ可以分出____________和__________，则可以排除分散复制，同时肯定是半保留复制； 如果子代Ⅱ不能分出________两条密度带，则排除____________，同时确定为________。
解析：从题目中的图示可知，深色为亲代DNA的脱氧核苷酸链(母链)，浅色为新形成的子代DNA的脱氧核苷酸链(子链)。全保留复制后得到的两个DNA分子，一个是原来的两条母链重新形成的亲代DNA分子，一个是两条子链形成的子代DNA分子；半保留复制后得到的每个子代DNA分子的一条链为母链，另一条链为子链；分散复制后得到的每个子代DNA分子的单链都是由母链片段和子链片段间隔连接而成的。
答案：(1)轻(14N/14N) 重(15N/15N) 半保留复制 (2)全保留复制 半保留复制或分散复制 (3)一条中密度带 一条轻密度带 中、轻 半保留复制 分散复制
巧用图解，突破DNA复制与细胞分裂中染色体标记问题
解答此类问题的关键是构建细胞分裂过程模型图，并完成染色体与DNA的转换。具体如下：
第一步
画出含一条染色体的细胞图，下方画出该条染色体上的1个DNA分子，用竖实线表示含同位素标记
第二步
画出复制一次，分裂一次的子细胞染色体图，下方画出染色体上的DNA链，未被标记的新链用竖虚线表示
第三步
再画出第二次复制(分裂)后的细胞的染色体组成和DNA链的情况
第四步
若继续推测后期情况，可想象着丝点分裂，染色单体(a与a′)分开的局面，进而推测子细胞染色体情况
[对点落实]
题点(一) 有丝分裂中染色体标记情况分析
6．果蝇的体细胞含有8条染色体。现有一个果蝇体细胞，它的每条染色体的DNA双链都被32P标记。如果把该细胞放在不含32P的培养基中培养，使其连续分裂，那么将会在第几次细胞分裂中出现每个细胞的中期和后期都有8条染色体被32P标记( )
A．第1次 B．第2次
C．第3次 D．第4次
解析：选B 由于被标记的是DNA分子的双链，所以本题关键是要弄清染色体上DNA的变化，由于DNA的复制是半保留复制，所以在第一次有丝分裂结束后果蝇的体细胞中均含有8条染色体、8个DNA，每个DNA的2条链中均含1条标记链和1条非标记链。在第二次有丝分裂时，间期复制完成时会有16个DNA，但是这16个DNA中，有8个DNA均是含1条标记链和1条非标记链，另外8个DNA均含非标记链；中期由于着丝点没有分裂，所以每条染色体上有2个DNA，一个DNA含1条标记链和1条非标记链，另一个只含非标记链，所以在中期会有8条染色体有标记；后期着丝点分裂，每条染色体上的DNA随着姐妹染色单体的分开而分开，在后期形成16条染色体，其中只有8条含有标记，这8条染色体中的DNA含1条标记链和1条非标记链。
[类题通法]
有丝分裂中子染色体标记情况分析
(1)过程图解(一般只研究一条染色体)：
复制一次(母链标记，培养液不含标记同位素)：
转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期：
(2)规律总结：若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。
题点(二) 减数分裂中染色体标记情况分析
7．将全部DNA分子双链经32P标记的雄性动物细胞(染色体数为2N)置于不含32P的培养基中培养。经过连续3次细胞分裂后产生8个子细胞，检测子细胞中的情况。下列推断正确的是( )
A．若只进行有丝分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1/2
B．若进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂，则含32P染色体的子细胞比例至少占1/2
C．若子细胞中都含32P，则一定进行有丝分裂
D．若子细胞中的染色体都不含32P，则一定进行减数分裂
解析：选B 若该生物细胞内含一对染色体，且只进行有丝分裂，分裂三次形成8个细胞，则含放射性DNA的细胞最多有4个，占1/2；若该生物只有一对染色体，其进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂，共产生8个细胞，含32P染色体的子细胞占1/2，若该生物有两对染色体，则占的比例会更高；若该生物含有多对染色体，则不管是有丝分裂还是减数分裂，子细胞都有可能含放射性；D选项所述的情况不可能出现。
[类题通法]
减数分裂中子染色体标记情况分析
(1)过程图解：减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象，如下图：
(2)规律总结：由于减数分裂没有细胞周期，DNA只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记。
题点(三) 分裂产生子细胞中染色体的标记情况
8．用32P标记玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂中期、后期及所产生的子细胞中被32P标记的染色体数分别为( )
A．20、40、20 B．20、20、20
C．20、20、0～20 D．20、40、0～20
解析：选C 用32P标记玉米体细胞的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第一次有丝分裂结束后，每条染色体都带有标记，且每条染色体中的DNA分子2条链都是1条有标记、1条没有标记。在第二次有丝分裂时，间期复制完成后，含有20条染色体，每条染色体均有标记，但染色单体中只有一半含有32P标记，后期着丝点分裂，染色单体分开，形成40条染色体，有20条含有32P标记，20条不含32P标记。由于分开的染色单体移向两极具有随机性，因此子细胞中所含的20条染色体中，含32P标记的染色体数目为0～20条。
[类题通法]
利用模型分析子细胞中染色体标记情况
模
型
解
读
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
课堂一刻钟
1．(2018·海南高考)下列与真核生物中核酸有关的叙述，错误的是( )
A．线粒体和叶绿体中都含有DNA分子
B．合成核酸的酶促反应过程中不消耗能量
C．DNA和RNA分子中都含有磷酸二酯键
D．转录时有DNA双链解开和恢复的过程
易错探因——过程不明
部分学生因不明确核酸的合成过程而出错。核酸的合成过程是复制(DNA)或转录(RNA)，这些过程都需要耗能，命题者用“合成核酸的酶促反应”代替“转录或复制”，以此迷惑考生。
解析：选B 线粒体和叶绿体中都含有少量的DNA和RNA分子；真核细胞内合成核酸的酶促反应过程，需消耗细胞代谢产生的能量；DNA由双链构成，RNA一般由单链构成，两者都含有磷酸二酯键；转录时有DNA双链解开和恢复的过程。
2．(2018·海南高考)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
易错探因——审题不细
解答此类问题要明确放射性标记的是模板DNA还是原料。此题15N只在原料中出现，而14N则在模板DNA和原料中都出现。
解析：选D 将含有14N14N的大肠杆菌置于含有15N的培养基中繁殖两代后，由于DNA的半保留复制，得到的子代DNA为2个15N15NDNA和2个15N14NDNA，再将其转到含有14N的培养基中繁殖一代，会得到6个15N14NDNA和2个14N14NDNA，比例为3∶1。
3.(2018·浙江4月选考单科卷)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14N15NDNA
D．实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制的
解题关键——图文转换
解答此题要明确图示含义，a管中的DNA密度最大，表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的；b管中的DNA密度介于a、c管中的之间，表明该管中大肠杆菌的DNA都是14N15NDNA。
解析：选B 由题意“培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl”和“条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置”可知：本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术；分析图示可知：a管中的DNA密度最大，表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的；b管中的DNA密度介于a、c管中的之间，表明该管中大肠杆菌的DNA都是14N15NDNA；实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制。
4．(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
易错探因——张冠李戴
DNA分子中C与G的含量越高，DNA稳定性越高，而不是A与T的含量越高，DNA稳定性越高。
解析：选D 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；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；当两个比值相同时，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，后一比值等于1。
5．(2016·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
解题关键——获取信息
由于该物质使DNA双链不能解开，因此会抑制DNA复制和转录，进而抑制癌细胞的增殖。而DNA复制发生在细胞间期，因此C项正误显而易见。
解析：选C 在DNA分子的复制和转录过程中，DNA分子都需要先将双链解开，加入该物质后DNA分子双链不能解开，故细胞中的DNA复制和RNA转录都会发生障碍；因DNA复制发生在细胞分裂间期，故该物质阻断的是分裂间期DNA分子的复制过程，从而将细胞周期阻断在分裂间期；癌细胞的增殖方式是有丝分裂，其分裂过程中可发生DNA复制和转录，加入该物质会阻碍这两个过程，进而抑制癌细胞的增殖。
[学情考情·了然于胸]
一、明考情·知能力——找准努力方向
考查知识
1.DNA分子的结构，重点考查DNA分子中碱基之间的关系。
2．DNA复制的原理、过程和特点，多考查DNA复制的方式和相关数量计算。
考查能力
1.识记能力：主要考查对DNA的结构和DNA复制的方式、特点等的识记能力。
2．推理能力：主要考查DNA的碱基计算和DNA复制过程中的相关数量关系的推理能力。
3．实验探究能力：通过探究DNA复制方式，考查实验设计与分析能力。
二、记要点·背术语——汇总本节重点
1．DNA的结构
(1)DNA的两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。
(2)DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。
(3)DNA上的碱基对严格遵循碱基互补配对原则，通过氢键连接。
(4)DNA分子中脱氧核苷酸(或碱基)的排列顺序代表了遗传信息。
2．DNA的复制
(1)DNA复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点。
(2)DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶参与。
3．基因
(1)基因是具有遗传效应的DNA(核酸)片段。
(2)染色体是基因的主要载体，线粒体、叶绿体中也存在基因。
[课下达标检测]
一、选择题
1．下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是( )
A．组成DNA分子的核糖核苷酸有4种
B．每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基
C．双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的
D．双链DNA分子中，A＋T＝G＋C
解析：选C DNA分子的基本单位是脱氧核糖核苷酸；位于DNA分子长链结束部位的脱氧核糖上只连着一个磷酸和一个碱基；双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的；双链DNA分子中，根据碱基互补配对原则，A＋G＝T＋C。
2．下列关于DNA复制的叙述，正确的是( )
A．DNA复制时，严格遵循A－U、C－G的碱基互补配对原则
B．DNA复制时，两条脱氧核苷酸链均可作为模板
C．DNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制
D．脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链
解析：选B DNA复制时，严格遵循A－T、C－G的碱基互补配对原则；DNA是以两条脱氧核苷酸链作为模板进行复制的；DNA分子边解旋边复制；脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶的作用下才能连接形成子链。
3．(2017·浙江4月选考单科卷)下列关于DNA、RNA和基因的叙述，错误的是( )
A．基因是具有遗传功能的核酸分子片段
B．遗传信息通过转录由DNA传递到RNA
C．亲代DNA通过复制在子代中表达遗传信息
D．细胞周期的间期和分裂期均有RNA的合成
解析：选C 基因的表达是通过转录和翻译实现的。
4．下图为某DNA分子的部分平面结构图，该DNA分子片段中含100个碱基对，40个胞嘧啶，则下列说法错误的是( )
A．②与①交替连接，构成了DNA分子的基本骨架
B．③是连接DNA单链上两个核糖核苷酸的磷酸二酯键
C．该DNA复制n次，含母链的DNA分子只有2个
D．该DNA复制n次，消耗的腺嘌呤脱氧核苷酸数为60×(2n－1)个
解析：选B ①是脱氧核糖，②是磷酸，两者交替连接构成了DNA分子的基本骨架；④是连接DNA单链上两个脱氧核糖核苷酸的化学键，③是鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸中连接磷酸和脱氧核糖的化学键；该DNA复制n次，得到2n个DNA，其中含母链的DNA分子共有2个；该DNA复制n次，消耗腺嘌呤脱氧核苷酸数为(200－40×2)÷2×(2n－1)＝60×(2n－1)。
5．20世纪50年代初，查哥夫对多种生物DNA做了碱基定量分析，发现(A＋T)/(C＋G)的比值如表。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DNA中(A＋T)的数量是鼠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
解析：选D 大肠杆菌DNA中(A＋T)/(C＋G)的比值小于猪的，说明大肠杆菌DNA所含C－G碱基对的比例较高，而C－G碱基对含三个氢键，因此大肠杆菌的DNA结构稳定性高于猪的；虽然小麦和鼠的DNA中(A＋T)/(C＋G)比值相同，但不能代表二者的碱基序列与数目相同；同一生物的不同组织所含DNA的碱基序列是相同的，因此DNA碱基组成也相同。
6．下图为DNA片段1经过诱变处理后获得DNA片段2，而后DNA片段2经过复制得到DNA片段3的示意图(除图中变异位点外不考虑其他位点的变异)。下列叙述正确的是( )
A．在DNA片段3中同一条链上相邻碱基A与T通过两个氢键连接
B．理论上DNA片段3的结构比DNA片段1的结构更稳定
C．DNA片段2至少需要经过3次复制才能获得DNA片段3
D．DNA片段2复制n次后，可获得2n－1个DNA片段1
解析：选D DNA中同一条脱氧核苷酸链上相邻碱基A与T通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”进行连接；理论上DNA片段3中氢键数目比DNA片段1少，故其结构不如DNA片段1稳定；DNA片段2经过2次复制即可获得DNA片段3；DNA片段2复制n次后，获得的DNA片段1所占的比例为1/2，即2n－1个。
7．(2019·聊城模拟)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复制一次，所以细胞第一次分裂完成后得到的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。
8．在研究解旋酶在DNA复制过程中的作用机制时，科研人员发现，随着解旋酶的移动和双链的打开，DNA链中的张力变小了。下列相关分析错误的是( )
A．解旋酶可能位于DNA双链叉状分离的位置
B．减小DNA链中的张力可能有助于DNA进行自我复制
C．在DNA双链被打开的过程中不需要外界提供能量
D．解旋酶缺陷的发生可能与多种人类疾病的产生有关
解析：选C 解旋酶常常依赖于单链的存在，并能识别复制叉的单链结构，因此解旋酶可能位于DNA双链叉状分离的位置；随着解旋酶的移动和双链的打开，DNA链中的张力变小，因此减小DNA链中的张力可能有助于DNA进行自我复制；在DNA双链被打开的过程中需要ATP的水解来提供能量；解旋酶用于打开DNA中的氢键，解旋酶缺陷就无法将氢键打开，DNA无法复制，使人类产生多种疾病。
9.现已知基因M含有碱基共N个，腺嘌呤n个，具有类似如图的平面结构，下列说法正确的是( )
A．基因M共有4个游离的磷酸基，氢键数目为(1.5N＋n)个
B．如图a可以代表基因M，基因M的等位基因m可以用b表示；a链含有A的比例最多为2n/N
C．基因M的双螺旋结构，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的每一条链有1个游离的磷酸基，故有2个游离的磷酸基，氢键数为(1.5N－n)个；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；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；等位基因是基因突变产生的，基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失或替换，基因M和它的等位基因m的碱基数或排列顺序可以不同。
10．分析某病毒的遗传物质，其成分如下：
碱基种类
A
C
G
T
碱基浓度(%)
36
24
18
22
据此，下列推测错误的是( )
A．该病毒的遗传物质不是双链DNA
B．该病毒的遗传信息流动过程不遵循中心法则
C．以该病毒DNA为模板，复制出的DNA不是子代病毒的遗传物质
D．该病毒DNA的突变频率较高
解析：选B 该病毒的核酸中含有碱基T，说明该病毒的遗传物质是DNA，根据该DNA分子中碱基A和T、C和G的数量不相等，可以确定该病毒的遗传物质为单链DNA；该病毒的遗传信息流动过程遵循中心法则；以该病毒DNA为模板复制出的是与其碱基序列互补的DNA单链，与病毒DNA的碱基序列并不相同，因此复制出的DNA不是子代病毒的遗传物质；该病毒DNA是单链结构，其结构不稳定，容易发生突变。
11.某基因(14N)含有3 000个碱基，腺嘌呤占35%。若该DNA分子以15N同位素标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次，将全部复制产物进行密度梯度离心，得到如图甲结果；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到如图乙结果。下列有关分析正确的是( )
A．X层全部是仅含14N的基因
B．W层中含15N标记的胞嘧啶6 300个
C．X层中含有氢键数是Y层的1/3
D．W层与Z层的核苷酸数之比是1∶4
解析：选C X层应全部是含14N15N的基因，W层中含15N标记的胞嘧啶数为3 000×(1－2×35%)÷2×6＝2 700(个)；复制得到的DNA分子与亲代DNA分子的碱基序列相同，则两者的氢键数也应该是相等的，X层有2个DNA，Y层有6个DNA，故X层与Y层的氢键数之比为1∶3；W层与Z层的核苷酸数之比应为3∶1。
12．某长度为1 000个碱基对的双链环状DNA分子，其中含腺嘌呤300个，该DNA分子复制时，1链首先被断开形成3′、5′端口，接着5′端与2链发生分离，随后DNA分子以2链为模板，通过滚动从1链的3′端开始延伸子链，同时还以分离出来的5′端单链为模板合成另一条子链，其过程如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A．该过程是从两个起点同时进行的，1链中的碱基数目多于2链
B．若该DNA连续复制3次，则第三次共需鸟嘌呤4 900个
C．复制过程中两条链分别作模板，边解旋边复制
D．该环状DNA通常存在于细菌、酵母菌等原核细胞中
解析：选C 双链DNA分子的两条链是严格按照碱基互补配对原则形成的，所以1链和2链均含1 000个碱基，两者碱基数目相同；根据碱基互补配对原则(A－T、G－C)，DNA分子含腺嘌呤300个，所以胸腺嘧啶也为300个，则胞嘧啶和鸟嘌呤均为700个，在第三次复制过程中，DNA分子数由4个增加到8个，即第三次新合成4个DNA分子，故需鸟嘌呤700×4＝2 800(个)；根据题意可知，复制过程中两条链分别作模板，边解旋边复制；酵母菌细胞是真核细胞。
二、非选择题
13．请回答下列与DNA分子的结构和复制有关的问题：
(1)DNA分子复制的时间是________________________________，一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基靠________________________________连接。
(2)在DNA分子模型搭建实验中，如果用一种长度的塑料片代表A和G，用另一种长度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型粗细________，原因是____________________________。
(3)DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基(P)变成了尿嘧啶，该DNA连续复制两次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为U—A、A—T、G—C、C—G，推测“P”可能是________________。
(4)7乙基鸟嘌呤不与胞嘧啶(C)配对而与胸腺嘧啶(T)配对。某DNA分子中腺嘌呤(A)占碱基总数的30%，其中的鸟嘌呤(G)全部被7乙基化，该DNA分子正常复制产生两个DNA分子，其中一个DNA分子中胸腺嘧啶(T)占碱基总数的45%，另一个DNA分子中鸟嘌呤(G)所占比例为________。
(5)请你在下面框图中画出某亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物模式图。
解析：(1)DNA分子复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基靠“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接。(2)A、G都为嘌呤碱基，C、T都为嘧啶碱基，根据碱基互补配对原则，一条链中嘌呤碱基只能和另一条链中的嘧啶碱基互补配对，故搭建成的DNA模型粗细相同。(3)突变后是U，则以突变的单链为模板两次复制后形成2个DNA分子，其相应位点上的碱基为U—A、A—T。另外一条未突变单链两次复制后形成2个DNA分子，其相应位点上的碱基是G—C、C—G。所以P点正常碱基可能是G或C。 (4)据DNA分子中的A占30%，可知T占30%，C占20%，G占20%。当其中的G全部被7乙基化后，新复制的两个DNA分子中G的比例不变，仍为20%。(5)DNA复制为半保留复制，因此在第二次复制形成的4个DNA分子中，其中2个DNA分子是亲本链和第二次复制子链形成的，另2个DNA分子是第一次复制子链和第二次复制子链形成的。
答案：(1)有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期 —脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖— (2)相同 嘌呤必定与嘧啶互补配对 (3)胞嘧啶或鸟嘌呤 (4)20% (5)如图
14．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
15．(2019·菏泽摸底)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，研究者以蚕豆根尖进行实验，主要步骤如下：
步骤①：将蚕豆根尖置于含放射性3H标记胸腺嘧啶的培养液中，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的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________(填字母)，且第三个细胞周期的放射性检测结果符合图中的________(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)根据步骤①中“将蚕豆根尖置于含放射性3H标记胸腺嘧啶的培养液中，培养大约一个细胞周期的时间”，可以确定本实验最主要的研究方法是同位素示踪法。用蚕豆根尖进行实验时，DNA复制发生在具有细胞周期的细胞的分裂间期，因此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的目的是标记细胞中的DNA分子。(2)图A中每条染色体的姐妹染色单体均含有放射性，图B中每条染色体的姐妹染色单体中只有一条含有放射性，图C中每条染色体的姐妹染色单体均不含放射性。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，其中一条染色单体含有放射性，另一条染色单体不含放射性，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有一半染色体不含放射性，另一半染色体的姐妹染色单体中，有一条染色单体含有放射性，另一条染色单体不含放射性，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
知识体系——定内容
核心素养——定能力
生命
观念
通过掌握DNA分子的结构和功能，理解生命的延续和发展
理性
思维
通过DNA分子中的碱基数量和DNA复制的计算规律，培养归纳与概括、逻辑分析和计算能力
科学
探究
通过DNA复制方式的探究，培养实验设计及结果分析的能力
考点一 DNA分子的结构和相关计算[重难深化类]
1．DNA分子结构模型的建立者及DNA的组成
(1)DNA双螺旋模型构建者：沃森和克里克。
(2)图解DNA分子结构
2．DNA分子结构特点
(1)多样性：若DNA含有n个碱基对，则其可能有4n种碱基对排列顺序。
(2)特异性：每个DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。
(3)稳定性：两条主链磷酸与脱氧核糖交替排列的顺序不变，碱基对配对方式不变等。
[基础自测]
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)双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数(√)
(3)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(√)
(4)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(√)
(5)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(√)
(6)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(×)
(7)含有G、C碱基对比较多的DNA分子热稳定性较差(×)
(8)磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架(√)
(9)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(2014·江苏卷，T4D)(√)
2．根据DNA分子结构图回答下列问题
(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，含个游离的磷酸基团。
(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：
①若碱基对数为n，则氢键数为2n～3n。
②若n个碱基对中，A有m个，则氢键数为3n－m。
3．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
(1)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________________________________________________________________________
________________________。
(2)DNA分子的结构具有稳定性的原因是______________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)无关 不同DNA分子中碱基排列顺序是千变万化的
(2)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
借助示意图辨析DNA分子的结构
[典型图示]
[问题设计]
(1)由图1可解读以下信息：
(2)图2是图1的简化形式，其中①是磷酸二酯键，②是氢键。解旋酶作用于②部位，限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于①部位。
[对点落实]
1．(2017·浙江11月选考单科卷)某真核生物DNA片段的结构示意图如下。下列叙述正确的是( )
A．①的形成需要DNA聚合酶催化
B．②表示腺嘌呤脱氧核苷
C．③的形成只能发生在细胞核
D．若α链中A＋T占48%，则DNA分子中G占26%
解析：选D ①是氢键，其形成不需要DNA聚合酶催化；②代表腺嘌呤；③是磷酸二酯键，在线粒体、叶绿体内也可形成。
2．某班级分组制作DNA双螺旋结构模型时，采用了如下流程：制作脱氧核苷酸→制作脱氧核苷酸链→制作双链DNA→螺旋化。下列叙述错误的是( )
A．制作脱氧核苷酸时，将磷酸和碱基连在脱氧核糖的特定位置
B．制作脱氧核苷酸链时，相邻脱氧核苷酸的磷酸基团直接相连
C．制作双链DNA时，两条链之间的碱基A与T配对、G与C配对
D．各组DNA模型的碱基序列往往不同，反映了DNA分子的多样化
解析：选B 相邻脱氧核苷酸的磷酸基团通过磷酸二酯键(一个脱氧核苷酸的脱氧核糖与另一个脱氧核苷酸的磷酸基团之间形成)相连。
[类题通法]
“三看法”判断DNA分子结构的正误
“归纳法”求解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，而且由任一条链转录来的mRNA分子中(A＋U)/(G＋C)仍为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＝1/a，而在整个DNA分子中＝1。(注：不同双链DNA分子中互补碱基之和的比均为1，无特异性)
[对点落实]
3．(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 DNA分子中(A＋C)/(T＋G)应始终等于1；一条单链中(A＋C)/(T＋G)与其互补链中(A＋C)/(T＋G)互为倒数，一条单链中(A＋C)/(T＋G)＝0.5时，则互补链中(A＋C)/(T＋G)＝2；一条单链中(A＋T)/(G＋C)与其互补链中(A＋T)/(G＋C)及DNA分子中(A＋T)/(G＋C)都相等。
4．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%
解析：选B 配对的碱基之和的比例在任意一条链中与在整个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%。
5．(2019·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，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pm/n，所以G的个数为÷2，即pm/2n－p；对于某种特定的DNA分子其碱基的排列方式是特定的，只有一种；一个DNA分子含有2个游离的磷酸基团。
[类题通法]
解答有关碱基计算题的“三步曲”
随着社会的发展，基因研究相关成果的应用越来越广泛，如DNA指纹、DNA分子杂交等建立在遗传物质多样性和特异性基础上的应用，教材中也有资料对此进行了介绍。研究近年来高考命题发现，教材中的资料往往是命题的重要素材。这体现了关注教材基础知识和学以致用的命题思路。
[对点落实]
6．DNA指纹技术正发挥着越来越重要的作用，可用于亲子鉴定、侦察罪犯等方面，请思考并回答下列有关DNA指纹技术的问题。
(1)DNA亲子鉴定中，DNA探针必不可少，DNA探针是一种已知碱基顺序的DNA片段。请问用DNA探针检测基因所用的原理是________________________________________。
现在已知除了同卵双生双胞胎外，每个人的DNA都是独一无二的，就好像指纹一样，这说明：______________________________________________________________。
(2)为了确保实验的准确性，需要克隆出较多的DNA样品，若一个只含31P的DNA分子以被32P标记的脱氧核苷酸为原料连续复制3次后，含32P的单链占全部单链的________。
(3)DNA指纹技术可应用于尸体的辨认工作中，煤矿瓦斯爆炸事故中尸体的辨认就可借助于DNA指纹技术。
①如表所示为分别从尸体和死者生前的生活用品中提取的某条染色体上同一区段DNA单链的碱基序列，根据碱基配对情况判断(不考虑基因突变)，A、B、C三组DNA中不是同一人的是______组。
A组
B组
C组
尸体中的DNA碱基序列
ACTGACGGTT
GGCTTATCGA
GCAATCGTGC
家属提供的DNA碱基序列
TGACTGCCAA
CCGAATAGCA
CGGTAAGACG
②为什么从尸体与死者家属提供的死者生前的生活用品中分别提取的DNA可以完全互补配对？__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)DNA探针检测基因依据的是碱基互补配对原则和DNA分子的特异性。每个人的DNA独一无二，说明DNA分子具有多样性；每个人又有特定的DNA序列，说明DNA分子具有特异性。(2)一个双链被31P标记的DNA分子，在复制过程中，只能提供2条含31P的单链，复制3次后，得到8个DNA分子，16条脱氧核苷酸链，其中只有2条单链含31P，所以含32P的单链占全部单链的(16－2)/16＝7/8。(3)①分析表格可知，A组尸体中的DNA碱基序列和家属提供的DNA碱基序列能完全进行互补配对，但B组与C组的不能完全配对，说明B、C组不是同一个人的。②一个人的所有细胞都来自同一个受精卵的有丝分裂，不考虑基因突变时，家属提供的死者生前物品上的DNA与死者尸体中的DNA相同，碱基可以完全互补配对。
答案：(1)碱基互补配对原则和DNA分子的特异性 DNA分子具有多样性和特异性 (2)7/8 (3)①B、C ②人体所有细胞均由一个受精卵经有丝分裂产生，细胞核中均含有相同的遗传物质(或DNA)
[归纳拓展]
DNA分子杂交技术和DNA指纹技术
两者原理和方法不同。DNA分子杂交技术是指用已知碱基序列的DNA的一条链为探针，与未知碱基序列的DNA单链或RNA单链进行碱基互补配对，从而判定未知DNA或RNA的碱基序列，可用于基因工程中目的基因导入和表达的检测等；人教版生物教材必修②P58介绍了“DNA指纹技术”，DNA指纹技术首先要用合适的酶将待检测DNA切成许多片段，再用电泳等方法将这些片段按大小分开，经一系列步骤，最后得到DNA指纹图。除同卵双生外，每个人的DNA是独一无二的，每个人的DNA指纹图也不一样，因此可以用于人身份的确认。
考点二 DNA分子的复制及相关计算[重难深化类]
1．DNA的复制
2．染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系
[基础自测]
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)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(√)
(4)多数生物的基因是有遗传效应的DNA片段，有些病毒的基因在RNA分子上(√)
(5)DNA复制时，两条脱氧核苷酸链均可作为模板(√)
(6)脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶的作用下才能连接形成子链(√)
(7)DNA分子复制是边解旋边双向复制的(√)
2．据图回答问题
(1)据图1可知基因与染色体的关系是基因在染色体上呈线性排列。
(2)若图2为染色体组成的概念模型，则图2中的字母分别表示：
a．染色体，b.DNA，c.基因，d.脱氧核苷酸。
(3)染色体主要由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。
(4)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。
3．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
(1)DNA分子精确复制的原因是________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)DNA半保留复制的主要意义是______________________________________________
________________________。
答案：(1)①DNA分子独特的双螺旋结构能够为复制提供模板，②碱基配对原则保证了复制能够准确进行
(2)保持亲代细胞和子代细胞遗传信息的连续性
1．DNA分子复制特点及子DNA存在位置与去向
(1)复制特点：半保留复制即新DNA分子总有一条链来自亲代DNA(即模板链)，另一条链(子链)由新链构建而成。
(2)2个子DNA位置：当1个DNA分子复制后形成2个新DNA分子后，这2个子DNA恰位于两条姐妹染色单体上，且由着丝点连在一起。(如图所示)
(3)子DNA去向：在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期，当着丝点分裂时，两条姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极，此时子DNA随染色单体分开而分开。
2．“图解法”分析DNA复制过程中的数量关系
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为m×(2n－1)个；
②一个DNA分子复制n次后，得到的DNA分子数为2n个，复制(n－1)次后得到的DNA分子数为2n－1个。第n次复制增加的DNA分子数为2n－2n－1＝2n－1(个)，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为m·2n－1个。
[对点落实]
1．(2019·青岛模拟)如图所示为某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．用15N标记含有100个碱基对的DNA分子(其中有腺嘌呤60个)，该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次。下列有关判断错误的是( )
A．含有15N的DNA分子有两个
B．含有14N的DNA分子占总数的7/8
C．第4次复制消耗胞嘧啶脱氧核苷酸320个
D．复制共产生16个DNA分子
解析：选B 由于DNA分子的复制是半保留复制，亲代DNA分子的两条链始终存在于子代的两个DNA分子中，因此含有15N的DNA分子有两个；该DNA分子是在含14N的培养基中复制的，新形成的子链均含有14N，故所有DNA分子都含14N；根据碱基互补配对原则，DNA分子含有100个碱基对，其中腺嘌呤有60个，则胞嘧啶有40个，第4次复制需消耗胞嘧啶脱氧核苷酸数＝24－1×40＝320(个)；1个DNA分子经过4次复制，共产生DNA分子数＝24＝16(个)。
3．如图是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：
(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8 h，而实际上约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DNA分子复制是____________________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)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；DNA分子的碱基互补配对原则保证了DNA分子复制能准确无误地完成
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。
[对点落实]
4．(2019·杭州模拟)如图为科学家设计的DNA 合成的同位素示踪实验，利用大肠杆菌来探究DNA 的复制过程，下列说法正确的是( )
A．从获得试管①到试管③，细胞内的染色体复制了两次
B．用噬菌体代替大肠杆菌进行实验，提取DNA更方便
C．试管③中含有14N的DNA占3/4
D．本实验是科学家对DNA 复制方式假设的验证
解析：选D 大肠杆菌细胞内没有染色体；噬菌体营寄生，不能在培养液中繁殖，不能代替大肠杆菌进行实验；试管③中含有14N的DNA占100%；本实验是对DNA半保留复制的验证实验。
5．DNA的复制方式，可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散(弥散)复制三种。究竟是哪种复制方式呢？用下面设计实验来证明DNA的复制方式。
实验步骤：
a．在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14NDNA(对照)；
b．在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15NDNA(亲代)；
c．将亲代15N大肠杆菌转移到氮源为含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，不同分子量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。
实验预测：
(1)如果与对照(14N/14N)相比，子代Ⅰ能分辨出两条DNA带：一条________带和一条________带，则可以排除____________和分散复制。
(2)如果子代Ⅰ只有一条中密度带，则可以排除________，但不能肯定是______________________。
(3)如果子代Ⅰ只有一条中密度带，再继续做子代ⅡDNA密度鉴定：若子代Ⅱ可以分出____________和__________，则可以排除分散复制，同时肯定是半保留复制； 如果子代Ⅱ不能分出________两条密度带，则排除____________，同时确定为________。
解析：从题目中的图示可知，深色为亲代DNA的脱氧核苷酸链(母链)，浅色为新形成的子代DNA的脱氧核苷酸链(子链)。全保留复制后得到的两个DNA分子，一个是原来的两条母链重新形成的亲代DNA分子，一个是两条子链形成的子代DNA分子；半保留复制后得到的每个子代DNA分子的一条链为母链，另一条链为子链；分散复制后得到的每个子代DNA分子的单链都是由母链片段和子链片段间隔连接而成的。
答案：(1)轻(14N/14N) 重(15N/15N) 半保留复制 (2)全保留复制 半保留复制或分散复制 (3)一条中密度带 一条轻密度带 中、轻 半保留复制 分散复制
巧用图解，突破DNA复制与细胞分裂中染色体标记问题
解答此类问题的关键是构建细胞分裂过程模型图，并完成染色体与DNA的转换。具体如下：
第一步
画出含一条染色体的细胞图，下方画出该条染色体上的1个DNA分子，用竖实线表示含同位素标记
第二步
画出复制一次，分裂一次的子细胞染色体图，下方画出染色体上的DNA链，未被标记的新链用竖虚线表示
第三步
再画出第二次复制(分裂)后的细胞的染色体组成和DNA链的情况
第四步
若继续推测后期情况，可想象着丝点分裂，染色单体(a与a′)分开的局面，进而推测子细胞染色体情况
[对点落实]
题点(一) 有丝分裂中染色体标记情况分析
6．果蝇的体细胞含有8条染色体。现有一个果蝇体细胞，它的每条染色体的DNA双链都被32P标记。如果把该细胞放在不含32P的培养基中培养，使其连续分裂，那么将会在第几次细胞分裂中出现每个细胞的中期和后期都有8条染色体被32P标记( )
A．第1次 B．第2次
C．第3次 D．第4次
解析：选B 由于被标记的是DNA分子的双链，所以本题关键是要弄清染色体上DNA的变化，由于DNA的复制是半保留复制，所以在第一次有丝分裂结束后果蝇的体细胞中均含有8条染色体、8个DNA，每个DNA的2条链中均含1条标记链和1条非标记链。在第二次有丝分裂时，间期复制完成时会有16个DNA，但是这16个DNA中，有8个DNA均是含1条标记链和1条非标记链，另外8个DNA均含非标记链；中期由于着丝点没有分裂，所以每条染色体上有2个DNA，一个DNA含1条标记链和1条非标记链，另一个只含非标记链，所以在中期会有8条染色体有标记；后期着丝点分裂，每条染色体上的DNA随着姐妹染色单体的分开而分开，在后期形成16条染色体，其中只有8条含有标记，这8条染色体中的DNA含1条标记链和1条非标记链。
[类题通法]
有丝分裂中子染色体标记情况分析
(1)过程图解(一般只研究一条染色体)：
复制一次(母链标记，培养液不含标记同位素)：
转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期：
(2)规律总结：若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。
题点(二) 减数分裂中染色体标记情况分析
7．将全部DNA分子双链经32P标记的雄性动物细胞(染色体数为2N)置于不含32P的培养基中培养。经过连续3次细胞分裂后产生8个子细胞，检测子细胞中的情况。下列推断正确的是( )
A．若只进行有丝分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1/2
B．若进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂，则含32P染色体的子细胞比例至少占1/2
C．若子细胞中都含32P，则一定进行有丝分裂
D．若子细胞中的染色体都不含32P，则一定进行减数分裂
解析：选B 若该生物细胞内含一对染色体，且只进行有丝分裂，分裂三次形成8个细胞，则含放射性DNA的细胞最多有4个，占1/2；若该生物只有一对染色体，其进行一次有丝分裂再进行一次减数分裂，共产生8个细胞，含32P染色体的子细胞占1/2，若该生物有两对染色体，则占的比例会更高；若该生物含有多对染色体，则不管是有丝分裂还是减数分裂，子细胞都有可能含放射性；D选项所述的情况不可能出现。
[类题通法]
减数分裂中子染色体标记情况分析
(1)过程图解：减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象，如下图：
(2)规律总结：由于减数分裂没有细胞周期，DNA只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记。
题点(三) 分裂产生子细胞中染色体的标记情况
8．用32P标记玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂中期、后期及所产生的子细胞中被32P标记的染色体数分别为( )
A．20、40、20 B．20、20、20
C．20、20、0～20 D．20、40、0～20
解析：选C 用32P标记玉米体细胞的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第一次有丝分裂结束后，每条染色体都带有标记，且每条染色体中的DNA分子2条链都是1条有标记、1条没有标记。在第二次有丝分裂时，间期复制完成后，含有20条染色体，每条染色体均有标记，但染色单体中只有一半含有32P标记，后期着丝点分裂，染色单体分开，形成40条染色体，有20条含有32P标记，20条不含32P标记。由于分开的染色单体移向两极具有随机性，因此子细胞中所含的20条染色体中，含32P标记的染色体数目为0～20条。
[类题通法]
利用模型分析子细胞中染色体标记情况
模
型
解
读
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
课堂一刻钟
1．(2018·海南高考)下列与真核生物中核酸有关的叙述，错误的是( )
A．线粒体和叶绿体中都含有DNA分子
B．合成核酸的酶促反应过程中不消耗能量
C．DNA和RNA分子中都含有磷酸二酯键
D．转录时有DNA双链解开和恢复的过程
易错探因——过程不明
部分学生因不明确核酸的合成过程而出错。核酸的合成过程是复制(DNA)或转录(RNA)，这些过程都需要耗能，命题者用“合成核酸的酶促反应”代替“转录或复制”，以此迷惑考生。
解析：选B 线粒体和叶绿体中都含有少量的DNA和RNA分子；真核细胞内合成核酸的酶促反应过程，需消耗细胞代谢产生的能量；DNA由双链构成，RNA一般由单链构成，两者都含有磷酸二酯键；转录时有DNA双链解开和恢复的过程。
2．(2018·海南高考)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
易错探因——审题不细
解答此类问题要明确放射性标记的是模板DNA还是原料。此题15N只在原料中出现，而14N则在模板DNA和原料中都出现。
解析：选D 将含有14N14N的大肠杆菌置于含有15N的培养基中繁殖两代后，由于DNA的半保留复制，得到的子代DNA为2个15N15NDNA和2个15N14NDNA，再将其转到含有14N的培养基中繁殖一代，会得到6个15N14NDNA和2个14N14NDNA，比例为3∶1。
3.(2018·浙江4月选考单科卷)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14N15NDNA
D．实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制的
解题关键——图文转换
解答此题要明确图示含义，a管中的DNA密度最大，表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的；b管中的DNA密度介于a、c管中的之间，表明该管中大肠杆菌的DNA都是14N15NDNA。
解析：选B 由题意“培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl”和“条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置”可知：本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术；分析图示可知：a管中的DNA密度最大，表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的；b管中的DNA密度介于a、c管中的之间，表明该管中大肠杆菌的DNA都是14N15NDNA；实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制。
4．(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
易错探因——张冠李戴
DNA分子中C与G的含量越高，DNA稳定性越高，而不是A与T的含量越高，DNA稳定性越高。
解析：选D 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；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；当两个比值相同时，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，后一比值等于1。
5．(2016·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
解题关键——获取信息
由于该物质使DNA双链不能解开，因此会抑制DNA复制和转录，进而抑制癌细胞的增殖。而DNA复制发生在细胞间期，因此C项正误显而易见。
解析：选C 在DNA分子的复制和转录过程中，DNA分子都需要先将双链解开，加入该物质后DNA分子双链不能解开，故细胞中的DNA复制和RNA转录都会发生障碍；因DNA复制发生在细胞分裂间期，故该物质阻断的是分裂间期DNA分子的复制过程，从而将细胞周期阻断在分裂间期；癌细胞的增殖方式是有丝分裂，其分裂过程中可发生DNA复制和转录，加入该物质会阻碍这两个过程，进而抑制癌细胞的增殖。
[学情考情·了然于胸]
一、明考情·知能力——找准努力方向
考查知识
1.DNA分子的结构，重点考查DNA分子中碱基之间的关系。
2．DNA复制的原理、过程和特点，多考查DNA复制的方式和相关数量计算。
考查能力
1.识记能力：主要考查对DNA的结构和DNA复制的方式、特点等的识记能力。
2．推理能力：主要考查DNA的碱基计算和DNA复制过程中的相关数量关系的推理能力。
3．实验探究能力：通过探究DNA复制方式，考查实验设计与分析能力。
二、记要点·背术语——汇总本节重点
1．DNA的结构
(1)DNA的两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋成规则的双螺旋结构。
(2)DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。
(3)DNA上的碱基对严格遵循碱基互补配对原则，通过氢键连接。
(4)DNA分子中脱氧核苷酸(或碱基)的排列顺序代表了遗传信息。
2．DNA的复制
(1)DNA复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点。
(2)DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶参与。
3．基因
(1)基因是具有遗传效应的DNA(核酸)片段。
(2)染色体是基因的主要载体，线粒体、叶绿体中也存在基因。
[课下达标检测]
一、选择题
1．下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是( )
A．组成DNA分子的核糖核苷酸有4种
B．每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基
C．双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的
D．双链DNA分子中，A＋T＝G＋C
解析：选C DNA分子的基本单位是脱氧核糖核苷酸；位于DNA分子长链结束部位的脱氧核糖上只连着一个磷酸和一个碱基；双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的；双链DNA分子中，根据碱基互补配对原则，A＋G＝T＋C。
2．下列关于DNA复制的叙述，正确的是( )
A．DNA复制时，严格遵循A－U、C－G的碱基互补配对原则
B．DNA复制时，两条脱氧核苷酸链均可作为模板
C．DNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制
D．脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链
解析：选B DNA复制时，严格遵循A－T、C－G的碱基互补配对原则；DNA是以两条脱氧核苷酸链作为模板进行复制的；DNA分子边解旋边复制；脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶的作用下才能连接形成子链。
3．(2017·浙江4月选考单科卷)下列关于DNA、RNA和基因的叙述，错误的是( )
A．基因是具有遗传功能的核酸分子片段
B．遗传信息通过转录由DNA传递到RNA
C．亲代DNA通过复制在子代中表达遗传信息
D．细胞周期的间期和分裂期均有RNA的合成
解析：选C 基因的表达是通过转录和翻译实现的。
4．下图为某DNA分子的部分平面结构图，该DNA分子片段中含100个碱基对，40个胞嘧啶，则下列说法错误的是( )
A．②与①交替连接，构成了DNA分子的基本骨架
B．③是连接DNA单链上两个核糖核苷酸的磷酸二酯键
C．该DNA复制n次，含母链的DNA分子只有2个
D．该DNA复制n次，消耗的腺嘌呤脱氧核苷酸数为60×(2n－1)个
解析：选B ①是脱氧核糖，②是磷酸，两者交替连接构成了DNA分子的基本骨架；④是连接DNA单链上两个脱氧核糖核苷酸的化学键，③是鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸中连接磷酸和脱氧核糖的化学键；该DNA复制n次，得到2n个DNA，其中含母链的DNA分子共有2个；该DNA复制n次，消耗腺嘌呤脱氧核苷酸数为(200－40×2)÷2×(2n－1)＝60×(2n－1)。
5．20世纪50年代初，查哥夫对多种生物DNA做了碱基定量分析，发现(A＋T)/(C＋G)的比值如表。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DNA中(A＋T)的数量是鼠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
解析：选D 大肠杆菌DNA中(A＋T)/(C＋G)的比值小于猪的，说明大肠杆菌DNA所含C－G碱基对的比例较高，而C－G碱基对含三个氢键，因此大肠杆菌的DNA结构稳定性高于猪的；虽然小麦和鼠的DNA中(A＋T)/(C＋G)比值相同，但不能代表二者的碱基序列与数目相同；同一生物的不同组织所含DNA的碱基序列是相同的，因此DNA碱基组成也相同。
6．下图为DNA片段1经过诱变处理后获得DNA片段2，而后DNA片段2经过复制得到DNA片段3的示意图(除图中变异位点外不考虑其他位点的变异)。下列叙述正确的是( )
A．在DNA片段3中同一条链上相邻碱基A与T通过两个氢键连接
B．理论上DNA片段3的结构比DNA片段1的结构更稳定
C．DNA片段2至少需要经过3次复制才能获得DNA片段3
D．DNA片段2复制n次后，可获得2n－1个DNA片段1
解析：选D DNA中同一条脱氧核苷酸链上相邻碱基A与T通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”进行连接；理论上DNA片段3中氢键数目比DNA片段1少，故其结构不如DNA片段1稳定；DNA片段2经过2次复制即可获得DNA片段3；DNA片段2复制n次后，获得的DNA片段1所占的比例为1/2，即2n－1个。
7．(2019·聊城模拟)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复制一次，所以细胞第一次分裂完成后得到的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。
8．在研究解旋酶在DNA复制过程中的作用机制时，科研人员发现，随着解旋酶的移动和双链的打开，DNA链中的张力变小了。下列相关分析错误的是( )
A．解旋酶可能位于DNA双链叉状分离的位置
B．减小DNA链中的张力可能有助于DNA进行自我复制
C．在DNA双链被打开的过程中不需要外界提供能量
D．解旋酶缺陷的发生可能与多种人类疾病的产生有关
解析：选C 解旋酶常常依赖于单链的存在，并能识别复制叉的单链结构，因此解旋酶可能位于DNA双链叉状分离的位置；随着解旋酶的移动和双链的打开，DNA链中的张力变小，因此减小DNA链中的张力可能有助于DNA进行自我复制；在DNA双链被打开的过程中需要ATP的水解来提供能量；解旋酶用于打开DNA中的氢键，解旋酶缺陷就无法将氢键打开，DNA无法复制，使人类产生多种疾病。
9.现已知基因M含有碱基共N个，腺嘌呤n个，具有类似如图的平面结构，下列说法正确的是( )
A．基因M共有4个游离的磷酸基，氢键数目为(1.5N＋n)个
B．如图a可以代表基因M，基因M的等位基因m可以用b表示；a链含有A的比例最多为2n/N
C．基因M的双螺旋结构，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的每一条链有1个游离的磷酸基，故有2个游离的磷酸基，氢键数为(1.5N－n)个；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；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；等位基因是基因突变产生的，基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失或替换，基因M和它的等位基因m的碱基数或排列顺序可以不同。
10．分析某病毒的遗传物质，其成分如下：
碱基种类
A
C
G
T
碱基浓度(%)
36
24
18
22
据此，下列推测错误的是( )
A．该病毒的遗传物质不是双链DNA
B．该病毒的遗传信息流动过程不遵循中心法则
C．以该病毒DNA为模板，复制出的DNA不是子代病毒的遗传物质
D．该病毒DNA的突变频率较高
解析：选B 该病毒的核酸中含有碱基T，说明该病毒的遗传物质是DNA，根据该DNA分子中碱基A和T、C和G的数量不相等，可以确定该病毒的遗传物质为单链DNA；该病毒的遗传信息流动过程遵循中心法则；以该病毒DNA为模板复制出的是与其碱基序列互补的DNA单链，与病毒DNA的碱基序列并不相同，因此复制出的DNA不是子代病毒的遗传物质；该病毒DNA是单链结构，其结构不稳定，容易发生突变。
11.某基因(14N)含有3 000个碱基，腺嘌呤占35%。若该DNA分子以15N同位素标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次，将全部复制产物进行密度梯度离心，得到如图甲结果；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到如图乙结果。下列有关分析正确的是( )
A．X层全部是仅含14N的基因
B．W层中含15N标记的胞嘧啶6 300个
C．X层中含有氢键数是Y层的1/3
D．W层与Z层的核苷酸数之比是1∶4
解析：选C X层应全部是含14N15N的基因，W层中含15N标记的胞嘧啶数为3 000×(1－2×35%)÷2×6＝2 700(个)；复制得到的DNA分子与亲代DNA分子的碱基序列相同，则两者的氢键数也应该是相等的，X层有2个DNA，Y层有6个DNA，故X层与Y层的氢键数之比为1∶3；W层与Z层的核苷酸数之比应为3∶1。
12．某长度为1 000个碱基对的双链环状DNA分子，其中含腺嘌呤300个，该DNA分子复制时，1链首先被断开形成3′、5′端口，接着5′端与2链发生分离，随后DNA分子以2链为模板，通过滚动从1链的3′端开始延伸子链，同时还以分离出来的5′端单链为模板合成另一条子链，其过程如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A．该过程是从两个起点同时进行的，1链中的碱基数目多于2链
B．若该DNA连续复制3次，则第三次共需鸟嘌呤4 900个
C．复制过程中两条链分别作模板，边解旋边复制
D．该环状DNA通常存在于细菌、酵母菌等原核细胞中
解析：选C 双链DNA分子的两条链是严格按照碱基互补配对原则形成的，所以1链和2链均含1 000个碱基，两者碱基数目相同；根据碱基互补配对原则(A－T、G－C)，DNA分子含腺嘌呤300个，所以胸腺嘧啶也为300个，则胞嘧啶和鸟嘌呤均为700个，在第三次复制过程中，DNA分子数由4个增加到8个，即第三次新合成4个DNA分子，故需鸟嘌呤700×4＝2 800(个)；根据题意可知，复制过程中两条链分别作模板，边解旋边复制；酵母菌细胞是真核细胞。
二、非选择题
13．请回答下列与DNA分子的结构和复制有关的问题：
(1)DNA分子复制的时间是________________________________，一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基靠________________________________连接。
(2)在DNA分子模型搭建实验中，如果用一种长度的塑料片代表A和G，用另一种长度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型粗细________，原因是____________________________。
(3)DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基(P)变成了尿嘧啶，该DNA连续复制两次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为U—A、A—T、G—C、C—G，推测“P”可能是________________。
(4)7乙基鸟嘌呤不与胞嘧啶(C)配对而与胸腺嘧啶(T)配对。某DNA分子中腺嘌呤(A)占碱基总数的30%，其中的鸟嘌呤(G)全部被7乙基化，该DNA分子正常复制产生两个DNA分子，其中一个DNA分子中胸腺嘧啶(T)占碱基总数的45%，另一个DNA分子中鸟嘌呤(G)所占比例为________。
(5)请你在下面框图中画出某亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物模式图。
解析：(1)DNA分子复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基靠“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接。(2)A、G都为嘌呤碱基，C、T都为嘧啶碱基，根据碱基互补配对原则，一条链中嘌呤碱基只能和另一条链中的嘧啶碱基互补配对，故搭建成的DNA模型粗细相同。(3)突变后是U，则以突变的单链为模板两次复制后形成2个DNA分子，其相应位点上的碱基为U—A、A—T。另外一条未突变单链两次复制后形成2个DNA分子，其相应位点上的碱基是G—C、C—G。所以P点正常碱基可能是G或C。 (4)据DNA分子中的A占30%，可知T占30%，C占20%，G占20%。当其中的G全部被7乙基化后，新复制的两个DNA分子中G的比例不变，仍为20%。(5)DNA复制为半保留复制，因此在第二次复制形成的4个DNA分子中，其中2个DNA分子是亲本链和第二次复制子链形成的，另2个DNA分子是第一次复制子链和第二次复制子链形成的。
答案：(1)有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期 —脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖— (2)相同 嘌呤必定与嘧啶互补配对 (3)胞嘧啶或鸟嘌呤 (4)20% (5)如图
14．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
15．(2019·菏泽摸底)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，研究者以蚕豆根尖进行实验，主要步骤如下：
步骤①：将蚕豆根尖置于含放射性3H标记胸腺嘧啶的培养液中，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的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________(填字母)，且第三个细胞周期的放射性检测结果符合图中的________(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)根据步骤①中“将蚕豆根尖置于含放射性3H标记胸腺嘧啶的培养液中，培养大约一个细胞周期的时间”，可以确定本实验最主要的研究方法是同位素示踪法。用蚕豆根尖进行实验时，DNA复制发生在具有细胞周期的细胞的分裂间期，因此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的目的是标记细胞中的DNA分子。(2)图A中每条染色体的姐妹染色单体均含有放射性，图B中每条染色体的姐妹染色单体中只有一条含有放射性，图C中每条染色体的姐妹染色单体均不含放射性。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，其中一条染色单体含有放射性，另一条染色单体不含放射性，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有一半染色体不含放射性，另一半染色体的姐妹染色单体中，有一条染色单体含有放射性，另一条染色单体不含放射性，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
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