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2020版新一线高考生物（人教版）一轮复习教学案：第6单元第2讲DNA分子的结构、复制与基因的本质
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第2讲
DNA分子的结构、复制与基因的本质
[考纲展示] 1.DNA分子结构的主要特点(Ⅱ) 2.基因的概念(Ⅱ) 3.DNA分子的复制(Ⅱ)
考点一| DNA分子的结构和基因的本质
1．DNA分子的结构
2．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。若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n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。
3．基因的本质
(1)染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系
(2)基因与碱基的关系
遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序中，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。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法。(√)
(2)嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定。(√)
(3)分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同。(×)
提示：核酸分子所携带的遗传信息取决于碱基排列顺序。
(4)DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连。
(×)
提示：一条链上相邻的碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连。
(5)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。
(√)
(6)DNA分子的多样性和特异性主要与它的空间结构密切相关。(×)
提示：DNA的空间结构都是双螺旋结构，与多样性和特异性无关。
(7)人体内控制β珠蛋白基因由1 700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41 700种。(×)
提示：β珠蛋白的基因的碱基排列方式是特定的。
2．思考回答(规范表述)
图1 图2
(1)由图1可知，每个DNA分子片段中，游离磷酸基团含有2个。单链中相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖连接。互补链中相邻碱基通过氢键连接。
(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。
碱基互补配对原则及相关计算：
DNA碱基互补配对原则是指在DNA分子形成碱基对时，A一定与T配对，G一定与C配对的一一对应关系。推论如下：
1．双链DNA分子中嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A＋G＝T＋C。简记：“DNA分子中两个非互补碱基之和是DNA分子总碱基数的一半”。
2．在双链DNA分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。
设在双链DNA分子中的一条链上A1＋T1＝n%，则⇒A1＋T1＝A2＋T2＝n%，所以A＋T＝A1＋A2＋T1＋T2＝＝n%。
简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。
3．双链DNA分子中，非互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数。
设双链DNA分子中一条链上，＝m，
则＝＝m，互补链中＝。
简记为：“DNA两条互补链中，不配对两碱基之和的比值互为倒数，乘积为1”。
4．双链DNA分子中，以＝b%，则＝%。
考法1 考查DNA分子的结构
1．如图表示某DNA片段，有关该图的叙述正确的是( )
A．①②③相间排列，构成DNA分子的基本骨架
B．④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸
C．⑨既容易断裂又容易生成，所以DNA稳定性与之无关
D．该DNA片段有两种碱基配对方式，四种脱氧核苷酸
D [DNA分子的基本骨架为①磷酸、②脱氧核糖交替连接形成的，A错误；①磷酸并不能与②③组成为胞嘧啶脱氧核苷酸，B错误；DNA稳定性与⑨氢键有关，含有三个氢键的碱基对越多，DNA分子越稳定，C错误；该DNA片段有两种碱基配对方式，即A与T配对、C与G配对，四种脱氧核苷酸，D正确。]
2．(2019·吉林长春外国语学校质检)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
马肝
马胸腺
马脾
1.01
1.21
1.21
1.43
1.43
1.43
A．马的DNA结构比大肠杆菌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
D [分析表格中的信息可知，马的DNA中的比值大于大肠杆菌，由于A与T之间的氢键是两个，C与G之间的氢键是三个，因此马的DNA结构比大肠杆菌DNA结构更不稳定，A错误；小麦和鼠的碱基含量相同，碱基排列顺序不相同，遗传信息不同，B错误；此题无法计算小麦DNA中A＋T的数量与鼠DNA中C＋G数量的比值，C错误；同一生物是由受精卵经过有丝分裂和细胞分化形成的，不同组织中DNA碱基组成相同，D正确。]
考法2 考查基因的本质及与DNA和染色体的关系
3．(2019·贵州思南中学期末)已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的40%，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的40%和15%。下列有关叙述正确的是( )
A．在它的互补链中，T与C之和占该链碱基总数的55%
B．在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的20%和25%
C．若该DNA分子含1 000个碱基对，则碱基之间的氢键数2 600个
D．该DNA分子中为
B [已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的40%，则C＝G＝20%，A＝T＝50%－20%＝30%，则＝60%，＝＝60%，其中一条链的T占该链碱基总数的40%，即＝40%，则＝－＝20%，＝＝20%。由于＝＝40%，其中一条链的C占该链碱基总数的15%，即＝15%，则＝－＝25%，＝＝25%，则＝45%，A错误，B正确；若该DNA分子含1 000个碱基对，则A＝T＝600，C＝G＝400，A、T之间的氢键为600×2＝1 200，C、G之间的氢键为400×3＝1 200，碱基之间的氢键数2 400个，C错误；该DNA分子中＝＝，D错误。]
4．(2018·潍坊期中)下列有关基因的叙述，正确的是( )
A．真核细胞中的基因都以染色体为载体
B．唾液淀粉酶基因在人体所有细胞中都能表达
C．等位基因的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同
D．基因是由碱基对随机排列成的DNA片段
C [真核细胞的细胞核基因以染色体为载体，细胞质基因不是以染色体为载体，A项错误；唾液淀粉酶基因只在唾液腺细胞中表达，B项错误；等位基因是基因突变产生的，两者的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同，C项正确；基因是有遗传效应的DNA片段，其中的碱基对具有特定的排列顺序，D错误。]
5．下列有关染色体、DNA、基因三者关系的叙述，不正确的是( )
A．每条染色体上都含有一个DNA分子或两个DNA分子，DNA分子上含有许多个基因
B．都能复制、分离和传递，且三者行为一致
C．三者都是生物细胞内的遗传物质
D．在生物的传宗接代过程中，染色体的行为决定着DNA和基因的行为
C [每条染色体上都含有一个DNA分子(未复制时)或两个DNA分子(复制后)。染色体是DNA的主要载体，因而染色体的行为决定着DNA和基因的行为(复制、分离、组合、传递)。染色体是遗传物质的主要载体，染色体在遗传中的作用是由DNA或基因决定的，因而不能说染色体是遗传物质。]
考点二| DNA分子的复制
1．概念：以亲代DNA为模板，合成子代DNA的过程。
2．时间：有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。
3．过程
4．特点
(1)复制方式为半保留复制。
(2)边解旋边复制。
5．DNA分子精确复制的原因
(1)DNA分子的双螺旋结构提供精确的模板。
(2)碱基互补配对原则保证复制精确进行。
6．意义：使遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。
7．研究DNA复制的常用方法
同位素示踪法和离心法，常用3H、15N标记，通过离心在试管中形成不同位置的DNA条带。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(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。(×)
提示：新合成的DNA分子的两条链有一条链是新合成的。
(2)DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制。(×)
提示：DNA复制时边解旋边复制。
(3)单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链。(×)
提示：在DNA聚合酶的作用下，单个脱氧核苷酸连接到DNA单链片段上形成子链。
(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。(√)
2．思考回答(规范表述)
如图为真核细胞DNA复制过程的模式图
DNA聚合酶的作用机理是什么？
提示：DNA聚合酶以DNA的一条链为模板，将单个脱氧核苷酸通过形成磷酸二酯键，连接到已有的脱氧核苷酸单链上。
1．各类生物体中DNA分子复制的场所
2．DNA分子复制中相关计算的规律
(1)DNA分子复制为半保留复制，若将一个被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代，其结果分析如下：
①子代DNA共2n个
(2)DNA分子复制过程中消耗的某种脱氧核苷酸数
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。
考法1 考查DNA复制的过程和特点
1．(2019·德州重点中学月考)真核细胞中DNA复制如图所示，下列表述错误的是( )
A．多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成
B．每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代
C．复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化
D．DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则
C [DNA复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化，但氢键的形成不需要酶的催化，C错误。]
2．(2018·安徽宣城二调)1958年，科学家以大肠杆菌为实验材料进行实验(如图左)，证实了DNA是以半保留方式复制的。②③④⑤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是复制两代的结果
C．对得到“DNA以半保留方式复制”的结论起关键作用的是试管③的结果
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
C [该实验运用了同位素标记法，根据DNA的半保留复制特点，亲代DNA均被15N标记，繁殖一代产生两个DNA分子，每个DNA分子都是一条链含有15N，另一条链含有14N，其结果是③；繁殖两代产生4个DNA分子，其中有两个DNA分子均是一条链含有15N，另一条链含
有14N，另外两个DNA分子的两条链均含有14N，其结果是④，因此出现④的结果至少需要60分钟，A错误；③是转入14N培养基中复制一代的结果，④是复制两代的结果，B错误；③试管中的DNA分子一条链含有15N，另一条链含有14N，对得到DNA以半保留方式复制的结论起关键作用，C正确；试管④中，有一半DNA分子每条链都含有14N，另一半DNA分子均是一条链含有14N，另一条链含有15N，加入解旋酶一段时间后，所有的DNA分子双链均打开，离心后在试管中的位置应是一部分重带，一部分轻带，D错误。]
考法2 考查DNA复制的相关计算
3．(2018·泰安期中)下列关于DNA的相关计算中，正确的是( )
A．具有1 000个碱基对的DNA，腺嘌呤有600个，则每一条链上都具有胞嘧啶200个
B．具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，复制n次后共需要2n·m个胸腺嘧啶
C．具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，第n次复制需要2n－1·m个胸腺嘧啶
D．无论是双链DNA还是单链DNA，A＋G所占的比例均是
C [根据碱基互补配对原则，具有1 000个碱基对的DNA，A＋T＋C＋G＝2 000个，A＝T＝600个，C＝G＝400个，但在该DNA分子的每一条链上，所具有的胞嘧啶不一定是200个，A项错误；具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，复制n次后共需要(2n－1)·m个胸腺嘧啶，B项错误；具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，第n次复制共需要(2n－1)·m－
(2n－1－1)·m＝2n－1·m个胸腺嘧啶，C项正确；在双链DNA分子中，A＋G所占的比例是，在单链DNA分子中，A＋G所占的比例不一定是，D项错误。]
4．一个32P标记的噬菌体侵染在31P环境中培养的大肠杆菌，已知噬菌体DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个，以下叙述不正确的是( )
A．大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料和酶等
B．噬菌体DNA含有(2m＋n)个氢键
C．该噬菌体繁殖4次，子代中只有14个含有31P
D．噬菌体DNA第4次复制共需要8(m－n)个腺嘌呤脱氧核苷酸
C [ 噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌并作为模板控制子代噬菌体的合成，其DNA复制及子代蛋白质外壳的合成需大肠杆菌提供原料、酶和ATP等，A项正确；DNA上有m个碱基对，胞嘧啶有n个，因此可知腺嘌呤为(2m－2n)/2＝(m－n)个，A和T之间两个氢键，C和G之间三个氢键，因此氢键为3n＋2(m－n)＝(2m＋n)个，B项正确；噬菌体增殖所需原料由细菌提供，模板由噬菌体DNA提供，所以噬菌体繁殖4次，共有24＝16个子代噬菌体，由于DNA的复制是半保留复制，因此所有的子代噬菌体都含有31P，C项错误；根据以上分析可知，1个DNA分子含有(m－n)个腺嘌呤，DNA分子第4次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸为24－1×(m－n)＝8(m－n)个，D项正确。]
考法3 DNA半保留复制与细胞分裂的综合考查
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，染色单体分开的局面，并进而推测子细胞染色体的情况
5．用32P标记某动物的体细胞(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，在第二次细胞分裂的后期，一个细胞中染色体总条数和被32P标记的染色体数分别是( )
A．20和20 B．40和20
C．20和10 D．20和40
B [32P标记某动物体细胞的DNA，经过复制后，产生的40个DNA均有一条链带32P标记，产生的两个子细胞含有20个DNA，且这20个DNA均有一条链带32P标记，经过第二次有丝分裂间期DNA复制后，产生的40个DNA，有20个DNA的一条链带32P标记，20个DNA两条链均不带标记，第二次有丝分裂后期染色体数为40条，其中带标记的染色体数为20条。]
6．若某动物(2n＝8)的一个精原细胞内所有核DNA分子的核苷酸链均被32P标记，经过两次分裂，对所产生的4个子细胞中核DNA分子的分析(原料不含放射性)，正确的是( )
A．若精原细胞进行的是有丝分裂，则每个子细胞中均有2个被32P标记
B．若精原细胞进行的是减数分裂，则每个子细胞中均有2个被32P标记
C．若精原细胞进行的是有丝分裂，则每个子细胞中均有4个被32P标记
D．若精原细胞进行的是减数分裂，则每个子细胞中均有4个被32P标记
D [若精原细胞进行的是有丝分裂，则第一次分裂结束后，每个子细胞内每条染色体上的DNA分子都是一条链被32P标记，另一条链未被标记；第二次有丝分裂后期，每个着丝点分裂后形成的两条子染色体(一条上的DNA分子被32P标记，另一条上的DNA分子未被标记)随机移向两极，最后进入每个子细胞内的被32P标记的核DNA分子数是不确定的，故A、C错误；若精原细胞进行的是减数分裂，则经过减Ⅰ前的间期DNA的半保留复制，每条染色体上的DNA分子都是一条链被32P标记，另一条链未被标记，即减数分裂形成的每个子细胞中都有4个被32P标记的核DNA分子，B错误，D正确。]
真题体验| 感悟高考 淬炼考能
1．(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
D [一个14N14N的DNA分子利用15N的培养基复制两代，再转到14N的培养基中复制一代共产生8个DNA分子，其中6个DNA分子为15N14N，两个DNA分子为14N14N。]
2．(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
D [双链DNA分子中A＝T，C＝G，前者之间是两个氢键，后者之间是三个氢键；碱基序列不同的双链DNA分子，前一比值不同，后一比值相同，A错误；前一个比值越小，双链DNA分子的稳定性越高，B错误；当两个比值相同时，不能判断这个DNA分子是双链，因为假设A＝30，G＝30，C＝30，T＝30这条链可能是单链也有可能是双链，C错误；双链DNA的复制方式为半保留复制，经半保留复制得到的DNA分子仍为双链，后一比值等于1，D正确。]
3．(2016·全国卷Ⅰ)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_______________________________________
____________________________________________________________。
解析：(1)根据题干信息可知，该酶能将ATP水解成ADP和磷酸基团(即Pγ)，同时将Pγ基团转移到DNA末端上。因此需将32P标记到ATP的γ位上。(2)DNA生物合成的原料为脱氧核苷酸。将dATP两个高能磷酸键都水解后的产物为dA—Pα(腺嘌呤脱氧核苷酸)，为合成DNA的原料。因此需将32P标记到dATP的α位上。(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。
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
第2讲
DNA分子的结构、复制与基因的本质
[考纲展示] 1.DNA分子结构的主要特点(Ⅱ) 2.基因的概念(Ⅱ) 3.DNA分子的复制(Ⅱ)
考点一| DNA分子的结构和基因的本质
1．DNA分子的结构
2．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。若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n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。
3．基因的本质
(1)染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系
(2)基因与碱基的关系
遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序中，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。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法。(√)
(2)嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定。(√)
(3)分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同。(×)
提示：核酸分子所携带的遗传信息取决于碱基排列顺序。
(4)DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连。
(×)
提示：一条链上相邻的碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连。
(5)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。
(√)
(6)DNA分子的多样性和特异性主要与它的空间结构密切相关。(×)
提示：DNA的空间结构都是双螺旋结构，与多样性和特异性无关。
(7)人体内控制β珠蛋白基因由1 700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41 700种。(×)
提示：β珠蛋白的基因的碱基排列方式是特定的。
2．思考回答(规范表述)
图1 图2
(1)由图1可知，每个DNA分子片段中，游离磷酸基团含有2个。单链中相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖连接。互补链中相邻碱基通过氢键连接。
(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。
碱基互补配对原则及相关计算：
DNA碱基互补配对原则是指在DNA分子形成碱基对时，A一定与T配对，G一定与C配对的一一对应关系。推论如下：
1．双链DNA分子中嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A＋G＝T＋C。简记：“DNA分子中两个非互补碱基之和是DNA分子总碱基数的一半”。
2．在双链DNA分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。
设在双链DNA分子中的一条链上A1＋T1＝n%，则⇒A1＋T1＝A2＋T2＝n%，所以A＋T＝A1＋A2＋T1＋T2＝＝n%。
简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。
3．双链DNA分子中，非互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数。
设双链DNA分子中一条链上，＝m，
则＝＝m，互补链中＝。
简记为：“DNA两条互补链中，不配对两碱基之和的比值互为倒数，乘积为1”。
4．双链DNA分子中，以＝b%，则＝%。
考法1 考查DNA分子的结构
1．如图表示某DNA片段，有关该图的叙述正确的是( )
A．①②③相间排列，构成DNA分子的基本骨架
B．④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸
C．⑨既容易断裂又容易生成，所以DNA稳定性与之无关
D．该DNA片段有两种碱基配对方式，四种脱氧核苷酸
D [DNA分子的基本骨架为①磷酸、②脱氧核糖交替连接形成的，A错误；①磷酸并不能与②③组成为胞嘧啶脱氧核苷酸，B错误；DNA稳定性与⑨氢键有关，含有三个氢键的碱基对越多，DNA分子越稳定，C错误；该DNA片段有两种碱基配对方式，即A与T配对、C与G配对，四种脱氧核苷酸，D正确。]
2．(2019·吉林长春外国语学校质检)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
马肝
马胸腺
马脾
1.01
1.21
1.21
1.43
1.43
1.43
A．马的DNA结构比大肠杆菌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
D [分析表格中的信息可知，马的DNA中的比值大于大肠杆菌，由于A与T之间的氢键是两个，C与G之间的氢键是三个，因此马的DNA结构比大肠杆菌DNA结构更不稳定，A错误；小麦和鼠的碱基含量相同，碱基排列顺序不相同，遗传信息不同，B错误；此题无法计算小麦DNA中A＋T的数量与鼠DNA中C＋G数量的比值，C错误；同一生物是由受精卵经过有丝分裂和细胞分化形成的，不同组织中DNA碱基组成相同，D正确。]
考法2 考查基因的本质及与DNA和染色体的关系
3．(2019·贵州思南中学期末)已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的40%，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的40%和15%。下列有关叙述正确的是( )
A．在它的互补链中，T与C之和占该链碱基总数的55%
B．在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的20%和25%
C．若该DNA分子含1 000个碱基对，则碱基之间的氢键数2 600个
D．该DNA分子中为
B [已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的40%，则C＝G＝20%，A＝T＝50%－20%＝30%，则＝60%，＝＝60%，其中一条链的T占该链碱基总数的40%，即＝40%，则＝－＝20%，＝＝20%。由于＝＝40%，其中一条链的C占该链碱基总数的15%，即＝15%，则＝－＝25%，＝＝25%，则＝45%，A错误，B正确；若该DNA分子含1 000个碱基对，则A＝T＝600，C＝G＝400，A、T之间的氢键为600×2＝1 200，C、G之间的氢键为400×3＝1 200，碱基之间的氢键数2 400个，C错误；该DNA分子中＝＝，D错误。]
4．(2018·潍坊期中)下列有关基因的叙述，正确的是( )
A．真核细胞中的基因都以染色体为载体
B．唾液淀粉酶基因在人体所有细胞中都能表达
C．等位基因的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同
D．基因是由碱基对随机排列成的DNA片段
C [真核细胞的细胞核基因以染色体为载体，细胞质基因不是以染色体为载体，A项错误；唾液淀粉酶基因只在唾液腺细胞中表达，B项错误；等位基因是基因突变产生的，两者的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同，C项正确；基因是有遗传效应的DNA片段，其中的碱基对具有特定的排列顺序，D错误。]
5．下列有关染色体、DNA、基因三者关系的叙述，不正确的是( )
A．每条染色体上都含有一个DNA分子或两个DNA分子，DNA分子上含有许多个基因
B．都能复制、分离和传递，且三者行为一致
C．三者都是生物细胞内的遗传物质
D．在生物的传宗接代过程中，染色体的行为决定着DNA和基因的行为
C [每条染色体上都含有一个DNA分子(未复制时)或两个DNA分子(复制后)。染色体是DNA的主要载体，因而染色体的行为决定着DNA和基因的行为(复制、分离、组合、传递)。染色体是遗传物质的主要载体，染色体在遗传中的作用是由DNA或基因决定的，因而不能说染色体是遗传物质。]
考点二| DNA分子的复制
1．概念：以亲代DNA为模板，合成子代DNA的过程。
2．时间：有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。
3．过程
4．特点
(1)复制方式为半保留复制。
(2)边解旋边复制。
5．DNA分子精确复制的原因
(1)DNA分子的双螺旋结构提供精确的模板。
(2)碱基互补配对原则保证复制精确进行。
6．意义：使遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。
7．研究DNA复制的常用方法
同位素示踪法和离心法，常用3H、15N标记，通过离心在试管中形成不同位置的DNA条带。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(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。(×)
提示：新合成的DNA分子的两条链有一条链是新合成的。
(2)DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制。(×)
提示：DNA复制时边解旋边复制。
(3)单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链。(×)
提示：在DNA聚合酶的作用下，单个脱氧核苷酸连接到DNA单链片段上形成子链。
(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。(√)
2．思考回答(规范表述)
如图为真核细胞DNA复制过程的模式图
DNA聚合酶的作用机理是什么？
提示：DNA聚合酶以DNA的一条链为模板，将单个脱氧核苷酸通过形成磷酸二酯键，连接到已有的脱氧核苷酸单链上。
1．各类生物体中DNA分子复制的场所
2．DNA分子复制中相关计算的规律
(1)DNA分子复制为半保留复制，若将一个被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代，其结果分析如下：
①子代DNA共2n个
(2)DNA分子复制过程中消耗的某种脱氧核苷酸数
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。
考法1 考查DNA复制的过程和特点
1．(2019·德州重点中学月考)真核细胞中DNA复制如图所示，下列表述错误的是( )
A．多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成
B．每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代
C．复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化
D．DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则
C [DNA复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化，但氢键的形成不需要酶的催化，C错误。]
2．(2018·安徽宣城二调)1958年，科学家以大肠杆菌为实验材料进行实验(如图左)，证实了DNA是以半保留方式复制的。②③④⑤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是复制两代的结果
C．对得到“DNA以半保留方式复制”的结论起关键作用的是试管③的结果
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
C [该实验运用了同位素标记法，根据DNA的半保留复制特点，亲代DNA均被15N标记，繁殖一代产生两个DNA分子，每个DNA分子都是一条链含有15N，另一条链含有14N，其结果是③；繁殖两代产生4个DNA分子，其中有两个DNA分子均是一条链含有15N，另一条链含
有14N，另外两个DNA分子的两条链均含有14N，其结果是④，因此出现④的结果至少需要60分钟，A错误；③是转入14N培养基中复制一代的结果，④是复制两代的结果，B错误；③试管中的DNA分子一条链含有15N，另一条链含有14N，对得到DNA以半保留方式复制的结论起关键作用，C正确；试管④中，有一半DNA分子每条链都含有14N，另一半DNA分子均是一条链含有14N，另一条链含有15N，加入解旋酶一段时间后，所有的DNA分子双链均打开，离心后在试管中的位置应是一部分重带，一部分轻带，D错误。]
考法2 考查DNA复制的相关计算
3．(2018·泰安期中)下列关于DNA的相关计算中，正确的是( )
A．具有1 000个碱基对的DNA，腺嘌呤有600个，则每一条链上都具有胞嘧啶200个
B．具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，复制n次后共需要2n·m个胸腺嘧啶
C．具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，第n次复制需要2n－1·m个胸腺嘧啶
D．无论是双链DNA还是单链DNA，A＋G所占的比例均是
C [根据碱基互补配对原则，具有1 000个碱基对的DNA，A＋T＋C＋G＝2 000个，A＝T＝600个，C＝G＝400个，但在该DNA分子的每一条链上，所具有的胞嘧啶不一定是200个，A项错误；具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，复制n次后共需要(2n－1)·m个胸腺嘧啶，B项错误；具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，第n次复制共需要(2n－1)·m－
(2n－1－1)·m＝2n－1·m个胸腺嘧啶，C项正确；在双链DNA分子中，A＋G所占的比例是，在单链DNA分子中，A＋G所占的比例不一定是，D项错误。]
4．一个32P标记的噬菌体侵染在31P环境中培养的大肠杆菌，已知噬菌体DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个，以下叙述不正确的是( )
A．大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料和酶等
B．噬菌体DNA含有(2m＋n)个氢键
C．该噬菌体繁殖4次，子代中只有14个含有31P
D．噬菌体DNA第4次复制共需要8(m－n)个腺嘌呤脱氧核苷酸
C [ 噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌并作为模板控制子代噬菌体的合成，其DNA复制及子代蛋白质外壳的合成需大肠杆菌提供原料、酶和ATP等，A项正确；DNA上有m个碱基对，胞嘧啶有n个，因此可知腺嘌呤为(2m－2n)/2＝(m－n)个，A和T之间两个氢键，C和G之间三个氢键，因此氢键为3n＋2(m－n)＝(2m＋n)个，B项正确；噬菌体增殖所需原料由细菌提供，模板由噬菌体DNA提供，所以噬菌体繁殖4次，共有24＝16个子代噬菌体，由于DNA的复制是半保留复制，因此所有的子代噬菌体都含有31P，C项错误；根据以上分析可知，1个DNA分子含有(m－n)个腺嘌呤，DNA分子第4次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸为24－1×(m－n)＝8(m－n)个，D项正确。]
考法3 DNA半保留复制与细胞分裂的综合考查
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，染色单体分开的局面，并进而推测子细胞染色体的情况
5．用32P标记某动物的体细胞(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，在第二次细胞分裂的后期，一个细胞中染色体总条数和被32P标记的染色体数分别是( )
A．20和20 B．40和20
C．20和10 D．20和40
B [32P标记某动物体细胞的DNA，经过复制后，产生的40个DNA均有一条链带32P标记，产生的两个子细胞含有20个DNA，且这20个DNA均有一条链带32P标记，经过第二次有丝分裂间期DNA复制后，产生的40个DNA，有20个DNA的一条链带32P标记，20个DNA两条链均不带标记，第二次有丝分裂后期染色体数为40条，其中带标记的染色体数为20条。]
6．若某动物(2n＝8)的一个精原细胞内所有核DNA分子的核苷酸链均被32P标记，经过两次分裂，对所产生的4个子细胞中核DNA分子的分析(原料不含放射性)，正确的是( )
A．若精原细胞进行的是有丝分裂，则每个子细胞中均有2个被32P标记
B．若精原细胞进行的是减数分裂，则每个子细胞中均有2个被32P标记
C．若精原细胞进行的是有丝分裂，则每个子细胞中均有4个被32P标记
D．若精原细胞进行的是减数分裂，则每个子细胞中均有4个被32P标记
D [若精原细胞进行的是有丝分裂，则第一次分裂结束后，每个子细胞内每条染色体上的DNA分子都是一条链被32P标记，另一条链未被标记；第二次有丝分裂后期，每个着丝点分裂后形成的两条子染色体(一条上的DNA分子被32P标记，另一条上的DNA分子未被标记)随机移向两极，最后进入每个子细胞内的被32P标记的核DNA分子数是不确定的，故A、C错误；若精原细胞进行的是减数分裂，则经过减Ⅰ前的间期DNA的半保留复制，每条染色体上的DNA分子都是一条链被32P标记，另一条链未被标记，即减数分裂形成的每个子细胞中都有4个被32P标记的核DNA分子，B错误，D正确。]
真题体验| 感悟高考 淬炼考能
1．(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
D [一个14N14N的DNA分子利用15N的培养基复制两代，再转到14N的培养基中复制一代共产生8个DNA分子，其中6个DNA分子为15N14N，两个DNA分子为14N14N。]
2．(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
D [双链DNA分子中A＝T，C＝G，前者之间是两个氢键，后者之间是三个氢键；碱基序列不同的双链DNA分子，前一比值不同，后一比值相同，A错误；前一个比值越小，双链DNA分子的稳定性越高，B错误；当两个比值相同时，不能判断这个DNA分子是双链，因为假设A＝30，G＝30，C＝30，T＝30这条链可能是单链也有可能是双链，C错误；双链DNA的复制方式为半保留复制，经半保留复制得到的DNA分子仍为双链，后一比值等于1，D正确。]
3．(2016·全国卷Ⅰ)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_______________________________________
____________________________________________________________。
解析：(1)根据题干信息可知，该酶能将ATP水解成ADP和磷酸基团(即Pγ)，同时将Pγ基团转移到DNA末端上。因此需将32P标记到ATP的γ位上。(2)DNA生物合成的原料为脱氧核苷酸。将dATP两个高能磷酸键都水解后的产物为dA—Pα(腺嘌呤脱氧核苷酸)，为合成DNA的原料。因此需将32P标记到dATP的α位上。(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。
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
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