2020版高考新创新一轮复习生物通用版学案：必修②第二单元第2讲DNA分子的结构、复制与基因的本质

第2讲 DNA分子的结构、复制与基因的本质

一、DNA分子的结构及特性
1．DNA分子结构的建立者及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分子的特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。
二、DNA的复制及基因的本质
1．DNA的复制

2．染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系

[基础微点全练]
1．判断正误
(1)沃森和克里克以DNA大分子为研究材料，采用X射线衍射的方法，破译了全部密码子(2015·江苏卷，T4D)(×)
(2)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的(2014·全国卷Ⅱ，T5C)(×)
(3)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，T4C)(√)
(4)DNA有氢键，RNA没有氢键(×)
(5)沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数(×)
2．某生物体内的嘌呤碱基占碱基总数的50%，具这种特点的可能性较小的生物是(　　)
①烟草花叶病毒　②T2噬菌体　③大肠杆菌　④酵母菌和人
A．①③④　　　　　　　　 B．①②④
C．②③④ D．①②③
解析：选A　烟草花叶病毒属于RNA病毒，只含有RNA一种核酸，因此其所含嘌呤总数与嘧啶总数不一定相同；T2噬菌体属于DNA病毒，只含有DNA一种核酸，其所含嘌呤总数应与嘧啶总数相等；大肠杆菌含有DNA和RNA两种核酸，因此其所含嘌呤总数与嘧啶总数不一定相同；酵母菌和人都含有DNA和RNA两种核酸，因此其所含嘌呤总数与嘧啶总数不一定相同。
3．如图是某同学制作的脱氧核苷酸对模型，其中正确的是(　　)

解析：选D　A图，从五碳糖和磷酸基团的形态和位置可判断，两条脱氧核苷酸链不是反向平行的，错误；B图，A与T之间的氢键应该是两个而不是三个，错误；C图，含氮碱基(C)与五碳糖的连接位置不对，且G与C之间有三个氢键，错误。
4．在一对等位基因中，一定相同的是(　　)
A．氢键数目 B．碱基数目
C．遗传信息 D．基本骨架
解析：选D　等位基因是通过基因突变形成的，基因中碱基对数目和排列次序可能不同，氢键数目也可能不相同，所携带遗传信息不同。等位基因都是有遗传效应的DNA片段，都以磷酸、脱氧核糖交替排列形成基本骨架，D正确。
5．科学研究发现，小鼠体内HMIGIC基因与肥胖直接相关。具有HMIGIC基因缺陷的实验小鼠与作为对照的正常小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组小鼠变得十分肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的实验小鼠体重仍然保持正常，说明(　　)
A．基因在DNA上 B．基因在染色体上
C．基因具有遗传效应 D．DNA具有遗传效应
解析：选C　正常小鼠吃高脂肪食物会变得肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的小鼠吃同样多的高脂肪食物后体重仍保持正常，这说明肥胖由基因控制，从而得出基因能够控制性状，具有遗传效应。
6．某一个DNA分子的碱基总数中，腺嘌呤为100个，复制数次后，消耗周围环境中的腺嘌呤脱氧核苷酸1 500个，该DNA分子已经复制了(　　)
A．3次 B．4次
C．5次 D．6次
解析：选B　假设DNA复制了n次，则消耗周围环境中的腺嘌呤脱氧核苷酸个数为100×(2n－1)＝1 500，则n＝4。

一、DNA分子的结构及相关计算
[试考题·查欠缺]
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　每个脱氧核苷酸的三部分间需2个订书钉，每条链上的10个脱氧核苷酸间需9个订书钉，两条链之间的6对A—T和4对G—C间各需12个订书钉，故构建该DNA片段共需订书钉数量为29＋29＋12＋12＝82。
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
解析：选D　双链DNA分子中A＝T，C＝G，故(A＋C)/(G＋T)为恒值1，A错误。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，B错误。(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，C错误。经半保留复制得到的DNA分子是双链，(A＋C)/(G＋T)＝1，D正确。
[强知能·补欠缺]
1．两种DNA结构模型解读

(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，③是氢键。解旋酶作用于③部位，限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于①部位。
2．DNA分子中碱基计算的常用方法

(1)互补的两个碱基数量相等，即A＝T，C＝G。
(2)任意两个不互补的碱基数量之和占总碱基数的50%，即A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝(A＋T＋C＋G)×50%，＝＝1。
(3)一条链中互补的两种碱基的和等于另一条链中这两种碱基的和，即A1＋T1＝A2＋T2，G1＋C1＝G2＋C2(1、2分别代表DNA分子的两条链，下同)。
(4)一条链中互补的两种碱基数量之和占该单链碱基数的比例等于DNA分子两条链中这两种碱基数量之和占总碱基数的比例，即
＝＝，
＝＝。
(5)一条链中两种不互补碱基之和的比值，与另一条链中该比值互为倒数，即若一条链中(或)＝K，则另一条链中(或)＝。
[练题点·全过关]
1．用卡片构建DNA平面结构模型，所提供的卡片类型和数量如下表所示，以下说法正确的是(　　)
卡片类型
脱氧核糖
磷酸
碱基
A
T
G
C
卡片数量
10
10
2
3
3
2

A．最多可构建4种脱氧核苷酸，5个脱氧核苷酸对
B．构成的双链DNA片段最多有10个氢键
C．DNA中每个脱氧核糖均与1分子磷酸相连
D．最多可构建44种不同碱基序列的DNA
解析：选B　根据表格数据可知，代表脱氧核糖、磷酸和含氮碱基的卡片数分别都是10，所以最多可构建10个脱氧核苷酸，根据碱基种类可推知最多构建4种脱氧核苷酸，4个脱氧核苷酸对；构成的双链DNA片段中可含2个A—T碱基对和2个G—C碱基对，故最多可含有氢键数＝2×2＋2×3＝10(个)；DNA分子结构中，与脱氧核糖直接连接的一般是2个磷酸，但最末端的脱氧核糖只连接1个磷酸；碱基序列要达到44种，每种碱基对的数量至少要有4个。
2．如图为真核细胞内某基因片段的结构示意图，该基因全部碱基中C占30%，下列说法正确的是(　　)

A．DNA解旋酶作用于①②两处
B．该基因的一条链中(C＋G)/(A＋T)＝3∶2
C．该基因的一条链中相邻的A与T通过氢键相连
D．该基因片段中有4个游离的磷酸基团
解析：选B　DNA解旋酶作用于碱基对间的②氢键，①是磷酸二酯键；基因的一条链中相邻的A与T通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连；该基因片段中有2个游离的磷酸基团；该双链DNA中C和G均占碱基总数的30%，A和T均占碱基总数的20%。
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　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。
二、DNA分子的复制及相关计算
[试考题·查欠缺]
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
解析：选D　只含有14N的大肠杆菌在含有 15N 的培养基中繁殖两代，形成4个DNA，其中2个DNA为15N14N，另外2个DNA为15N15N。再转到含有 14N 的培养基中繁殖一代，DNA为15N14N的大肠杆菌形成的子代DNA中，一个DNA为15N14N，另外1个DNA为 14N14N；而DNA为 15N15N的大肠杆菌形成的2个子代DNA都为 15N14N；因此理论上 DNA 分子的组成类型有 15N14N 和 14N14N 两种，其比例为 3∶1。
2．(2019·德州模拟)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16个DNA分子都含14N，比例为100%；根据碱基互补配对原则，DNA分子中腺嘌呤有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24＝16个DNA分子。
[强知能·补欠缺]
1．有关DNA复制的五个问题
(1)复制的场所：主要场所是细胞核，但在拟核、线粒体、叶绿体、细胞质基质(如质粒)中也可进行DNA复制。
(2)外界条件对DNA复制的影响：在DNA复制的过程中，需要酶的催化和ATP供能，凡是影响酶活性的因素和影响细胞呼吸的因素，都会影响DNA的复制。
(3)复制方式：半保留复制。新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链(模板链)。
(4)过程特点：边解旋边复制；多点解旋和复制。
(5)DNA复制的准确性
①一般情况下，DNA分子能准确地进行复制。原因是：DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
②在特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引发基因突变。
2．DNA半保留复制的相关计算方法
(1)将一个被15N标记的DNA分子放入含14N的培养基中连续培养n代，其后代DNA分子的情况分析如下：
复制代数

DNA分子
分子数
只含15N
只含14N
含15N
含14N
亲代
||
1
1
0
1
0
1
|┆ ┆|
2
0
0
2
2
2
|┆┆┆┆┆┆|
4
0
2
2
4
n
|┆┆┆…┆┆┆|
2n
0
2n－2
2
2n
规律
繁殖n代后，含15N的DNA分子只有2个；所有子代DNA分子中都有含14N的单链；含15N的DNA分子占全部DNA分子的比为2/2n＝1/2n－1
(2)DNA复制过程中消耗的脱氧核苷酸数的计算(设某双链DNA分子中含某种碱基a个)：
图示

解读
复制的结果是形成两个一样的DNA分子，所以一个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a·2n－1(个)
[练题点·全过关]
1．下列有关双链DNA的结构和复制的叙述，正确的是(　　)
A．DNA分子复制需要模板、原料、酶和ATP等条件
B．DNA分子中每个脱氧核糖均连接着两个磷酸基团
C．DNA分子一条链上相邻的碱基通过氢键连接
D．复制后产生的两个子代DNA分子共含有2个游离的磷酸基团
解析：选A　DNA分子复制需要模板(DNA分子的两条链)、原料(四种游离的脱氧核苷酸)、酶(解旋酶、DNA聚合酶等)和ATP等条件，A正确；DNA分子中每个脱氧核糖连接一个或两个磷酸基团，B错误；DNA分子一条链上相邻的碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接，C错误；复制后产生的两个子代DNA分子共含有4个游离的磷酸基团(每个DNA分子含有2个游离的磷酸基团)，D错误。
2．(2019·江西重点中学联考)细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，细菌DNA的含氮碱基均含有15N，然后再将其移入含14N的培养基中培养，提取亲代及子代的DNA，离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是(　　)

A．子一代DNA应为②　　 B．子二代DNA应为①
C．子三代DNA应为④ D．亲代的DNA应为⑤
解析：选C　由题意可知，子一代的DNA应为14N/15N，即图②；子二代DNA应为1/214N/15N、1/214N/14N，即图①；子三代DNA应为1/414N/15N、3/414N/14N，即图③；亲代的DNA应为15N/15N，即图⑤。
3．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。下列关于该过程的叙述正确的是(　　)

A．1链中的碱基数目多于2链
B．该过程是从两个起点同时进行的
C．复制过程中2条链分别作模板，边解旋边复制
D．若该DNA连续复制三次，则第三次共需鸟嘌呤4 900个
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，A错误；该DNA分子的复制起始于断口处，由于只有一处断开，故只有一个复制起点，B错误；根据题意，断开后两条链分别作模板，边解旋边复制，C正确；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，故共需鸟嘌呤700×4＝2 800(个)，D错误。

科学思维——DNA复制与细胞分裂中染色体标记问题
1．如果把人的精原细胞中的46个DNA分子用15N标记，此细胞在不含标记的环境中依次经过一次有丝分裂和一次减数分裂，则相关描述正确的是(　　)
A．在有丝分裂后期，含有15N的染色体有46条
B．在减数第一次分裂后期，一个初级精母细胞中含有15N的DNA有46个
C．在减数第二次分裂后期，每对同源染色体中有1条染色体含有15N
D．形成的8个精细胞中，含有15N的细胞最少占25%
解析：选B　含15N标记的DNA分子的精原细胞在不含标记的环境中先经过一次有丝分裂，在有丝分裂间期，DNA分子复制一次，复制后每条染色单体中的DNA都是一条链含15N，另一条链不含15N。由于体细胞中有46条染色体，所以有丝分裂后期着丝点分裂后，染色体变为92条，每条染色体的DNA中都有一条链含15N，即有丝分裂后期含有15N 的染色体有92条。有丝分裂后再进行减数分裂，在减数第一次分裂前的间期，DNA再复制一次，复制后的每条染色体的两条染色单体中只有一条染色单体中的DNA的一条链含有15N，减数第一次分裂后期，同源染色体分开，但还未分到两个子细胞中，此时一个初级精母细胞中有46条染色体含有15N，含有15N的DNA也有46个。减数第二次分裂后期的细胞中无同源染色体存在。处于减数第二次分裂后期的次级精母细胞中的46条染色体中有23条含有15N，这些具有15N的染色体随机进入两个子细胞中，因此，形成的8个精细胞中，至少有一半含有15N标记，最多可以达到100%。
2．某高等动物的一个细胞中DNA分子的双链均被32P标记(不考虑细胞质DNA)，将其放在含31P的细胞培养液中培养，正确的是(　　)
A．若该细胞进行有丝分裂，则完成一个细胞周期后产生的子细胞100%含有32P
B．若该细胞进行无丝分裂，则产生的子细胞均不含32P
C．若该细胞是精原细胞，则其进行减数分裂产生的子细胞50%含有32P
D．若该细胞为精细胞，则其增殖产生的子细胞含32P
解析：选A　依据DNA分子的半保留复制，细胞进行一次有丝分裂后，子细胞内所有染色体均含有32P；细胞进行无丝分裂时DNA分子也进行复制，子细胞内也会含32P；精原细胞中DNA分子经半保留复制后，产生的精细胞全部含有32P；高等动物的精细胞一般不分裂。
3．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分子两条链都是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。由于染色单体分开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。
[素养提升]
学会用模型分析法解答DNA复制与染色体标记问题
解答DNA复制与细胞分裂中染色体标记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，并进而推测子细胞染色体情况
(1)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。
(2)利用模型分析细胞分裂与DNA复制相结合的知识(假设细胞中含有1对同源染色体)
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


一、选择题
1．如图为DNA分子片段平面图，有关叙述正确的是(　　)

A．解旋酶作用于结构1和2之间
B．结构6可以代表核糖核苷酸
C．限制酶作用于结构5
D．结构4是鸟嘌呤脱氧核苷酸
解析：选D　解旋酶作用于氢键，即图中的结构5，A错误；结构6代表脱氧核苷酸链，B错误；限制酶作用于磷酸二酯键，而不是氢键，C错误；结构4为鸟嘌呤脱氧核苷酸，是DNA分子的基本组成单位之一，D正确。
2．下列与DNA相关实验的叙述，错误的是(　　)
A．用盐酸处理口腔上皮细胞，可使其染色质中DNA与蛋白质分离
B．向含R型菌的培养基中加入S型菌的DNA，所得S型菌菌落数比R型菌的少
C．用32P标记亲代噬菌体，产生的子一代噬菌体中部分具有放射性
D．DNA亲子鉴定利用了DNA分子结构的特异性
解析：选D　用盐酸处理口腔上皮细胞，可使其染色质中DNA与蛋白质分离，A正确；向含R型菌的培养基中加入S型菌的DNA，使R型菌转化成S型菌，原理是基因重组，频率较低，所以所得S型菌菌落数比R型菌的少，B正确；用32P标记亲代噬菌体，标记的是亲代噬菌体的DNA，产生的子一代噬菌体中部分具有放射性，C正确；DNA亲子鉴定利用了DNA分子中碱基排列顺序的特异性，分子结构都是双螺旋结构，没有特异性，D错误。
3．(2019·哈尔滨模拟)下列关于核酸的叙述错误的是(　　)
A．RNA与DNA的分子结构相似，由四种核苷酸组成，可以储存遗传信息
B．真核细胞DNA有许多重复的碱基顺序，这是原核细胞没有的
C．核酸变性后氢键断裂，磷酸二酯键断裂，相对分子质量变小
D．不同长度的DNA分子变性后，在合适温度下复性所使用的时间基本相同
解析：选C　核酸有DNA和RNA两类，它们分子结构相似，由四种核苷酸组成，可以储存遗传信息，A正确；真核细胞DNA有许多重复的碱基顺序，这是原核细胞没有的，B正确；核酸变性后氢键断裂，但磷酸二酯键较稳定不会断裂，相对分子质量不变，C错误；不同长度的DNA分子变性后，在合适温度下复性所使用的时间基本相同，D正确。
4．(2019·武汉模拟)下列关于基因、DNA、遗传信息和染色体的描述，正确的是(　　)
A．遗传信息是指DNA中碱基的排列顺序
B．碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性和特异性
C．不管是原核生物还是真核生物，体内所有基因的碱基总数均小于DNA分子的碱基总数
D．染色体是DNA的主要载体，每一条染色体上都只有一个DNA分子
解析：选C　基因是有遗传效应的DNA片段，遗传信息是指基因中碱基的排列顺序，A错误；碱基排列顺序的千变万化构成了DNA分子的多样性，B错误；基因是有遗传效应的DNA片段，因此不管是原核生物还是真核生物，体内所有基因的碱基总数均小于DNA分子的碱基总数，C正确；染色体是DNA的主要载体，一条染色体上有1个或2个DNA分子，D错误。
5．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B　在DNA分子的结构中，脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架，A正确；科学家用放射性同位素的方法证明DNA的复制方式为半保留复制，B错误；DNA复制时，子链的延伸是在DNA聚合酶催化下，将游离的脱氧核苷酸连接起来，C正确；DNA的双螺旋结构为DNA的复制奠定了基础，D正确。
6．(2019·日照模拟)如图为真核细胞内某基因(15N标记)的结构示意图，该基因全部碱基中A占20%。下列说法正确的是(　　)

A．DNA解旋酶只作用于①部位
B．该基因一定存在于细胞核内的染色体DNA上
C．该基因的一条核苷酸链中(C＋G)/(A＋T)＝3∶2
D．将该基因置于14N培养液中复制3次后，含15N的DNA分子占1/8
解析：选C　图中①部位是磷酸二酯键，是限制酶的作用部位，A错误；该基因不一定存在于细胞核内的染色体DNA上，也可能在线粒体或叶绿体DNA 上，B错误；已知该基因全部碱基中A 占20%，根据碱基互补配对原则，A＝T＝20%，则C＝G＝30%，所以该基因的每一条核苷酸链中及整个双链中(C＋G)/(A＋T)的比例均为3∶2，C正确；DNA分子复制是半保留复制，将细胞置于14N培养液中复制3次后，全部DNA分子含14N，含15N的DNA分子占1/4，D错误。
7．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，让其分裂n次，若一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是40条和2条，则该细胞至少是处于第几次分裂的分裂期(　　)
A．第一次　　　　　　　　 B．第二次
C．第三次 D．第四次
解析：选C　由染色体总条数为40条可知是分裂后期，若是第一次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应为40条；若是第二次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应为20条；若是第三次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应在0～20之间。
8．一个双链均被32P标记的DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占20%，将其置于只含31P的环境中复制3次。下列叙述错误的是(　　)
A．该DNA分子中含有氢键的数目为1.3×104个
B．复制过程需要2.4×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
C．子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7
D．子代DNA分子中含32P与只含31P的分子数之比为1∶3
解析：选B　该DNA分子中A－T碱基对的数目为5 000×2×20%＝2 000个，G－C碱基对的数目为5 000－2 000＝3 000个，则该DNA分子中含有的氢键数目为2 000×2＋3 000×3＝1.3×104(个)；该复制过程需要的胞嘧啶脱氧核苷酸数为(23－1)×3 000＝2.1×104(个)；子代中含32 P的单链与含31P的单链之比为2∶(23×2－2)＝1∶7；子代中含32P与只含31P的DNA分子数之比为2∶(23－2)＝1∶3。
9．在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n，G与C之间形成3个氢键，A与T之间形成2个氢键。则下列有关叙述正确的是(　　)
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(3m－2n)/2　③一条链中A＋T的数量为n
④G的数量为m－n
A．①②③④ B．②③④
C．③④ D．①②③
解析：选D　每个脱氧核苷酸中含一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基，①正确；因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×[(m－2n)/2]＝(3m－2n)/2，②正确；因两条链中A＋T的总量为2n，故一条链中A＋T的数量应为n，③正确；④中计算G的数量有误，应为(m－2n)/2＝(m/2)－n，④错误。
10．如图为用15N标记的DNA分子片段，下列说法正确的是(　　)

A．把此DNA分子放在含14N的培养基中复制3代，子代中含14N标记的DNA分子占总数的3/4
B．①处的碱基对改变一定会引起生物表现型的变化
C．限制酶作用于③部位，解旋酶作用于②部位
D．该DNA分子的特异性表现在碱基种类上
解析：选C　把15N标记的DNA分子放在含14N的培养基中复制3代，所有的DNA分子中都含14N，A错误；①处的碱基对改变，增殖的过程中不一定会引起生物表现型发生变化，原因是该DNA片段不一定是基因片段，即使是基因片段，由于密码子具有简并性，转录成的mRNA翻译成的蛋白质的结构也不一定改变，B错误；限制酶切断DNA分子上的磷酸二酯键，解旋酶作用于双链碱基间的氢键，C正确；DNA分子中的碱基种类只有4种，而DNA分子中碱基对的特定排列顺序构成了DNA分子的特异性，D错误。
11．如图是在电子显微镜下拍摄的某生物细胞DNA复制过程中的物像。下列有关叙述正确的是(　　)

A．此图反映出的DNA复制模式，可作为DNA双向复制的证据
B．此过程必须遵循碱基互补配对原则，任一条链中A＝T，G＝C
C．若将该DNA进行彻底水解，产物是脱氧核苷酸和四种碱基
D．若该DNA分子的一条链中(A＋T)/(G＋C)＝a，则互补链中该比值为1/a
解析：选A　在DNA的一条链中，A与T、C与G不一定相等；DNA彻底水解时脱氧核苷酸会被进一步水解为脱氧核糖、磷酸和含氮碱基；DNA分子的两条链中互补碱基之和相等，因此DNA分子的一条链中(A＋T)/(G＋C)＝a，其互补链中该比值不变。
12．(2019·中原模拟)DNA熔解温度(Tm)是使DNA双螺旋结构解开一半时所需要的温度，不同种类DNA的Tm值不同，图1表示DNA分子中G＋C含量(G＋C数占全部碱基的比例)与Tm的关系；图2表示某生物b基因正常转录过程中的局部图解。下列有关叙述错误的是(　　)

A．据图1，DNA分子的Tm值与G＋C含量呈正相关
B．两个DNA分子Tm值相同，但G＋C数量不一定相同
C．转录时的模板是基因的一条链，原料是四种游离的核糖核苷酸
D．据图2，若b1链的(A＋T＋C)与b2链的(U＋A＋G)的比值大于1，则b2为DNA链
解析：选D　由图1可知，DNA分子的Tm值与C＋G含量呈正相关，A正确；两个DNA分子若Tm值相同，则它们所含(G＋C)比例相同，但(C＋G)的数量不一定相同，B正确；转录的模板是基因的一条链，原料是四种游离的核糖核苷酸，C 正确；图2中b1链的(A＋T＋C)/b2链的(U＋A＋G)>1，则b2不含T，为RNA链，D错误。
二、非选择题
13．如图是某DNA分子的局部结构示意图，请据图回答下列问题：

(1)写出图中某些序号代表的结构的名称：
①_____________；⑥______________；⑦_____________________________________；
⑧________________。
(2)图中DNA片段中碱基对有________对，该DNA分子应有________个游离磷酸基团。
(3)从主链上看，两条单链方向________，从碱基关系看，两条单链________________。
(4)若某DNA分子中的一条单链中(A＋C)/(T＋G)＝m，则其互补链中(A＋C)/(T＋G)＝________，整个DNA分子中(A＋C)/(T＋G)＝________。
解析：(1)分析题图可知，①是胞嘧啶，②是腺嘌呤，③是鸟嘌呤，④是胸腺嘧啶，⑤是磷酸基团，⑥是脱氧核糖，⑦是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，⑧是一条脱氧核苷酸链的片段。(2)图中有4对碱基，2个游离的磷酸基团。(3)DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸链通过碱基互补配对形成的。(4)在DNA双链中，A＝T、G＝C，所以互补链中(A＋C)/(T＋G)＝1/m，整个DNA分子中A＋C＝T＋G。
答案：(1)胞嘧啶　脱氧核糖　胸腺嘧啶脱氧核苷酸　一条脱氧核苷酸链的片段　(2)4　2　(3)反向平行　碱基互补配对　(4)1/m　1
14．(2019·武昌模拟)如图是DNA双螺旋结构模型的建构过程图解(1～5)，请据图探讨相关问题：

(1)物质1是构成DNA的基本单位，与RNA的基本单位相比，两者成分方面的差别是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)催化形成图2中的磷酸二酯键的酶是____________。
(3)图3和图4中的氢键用于连接两条脱氧核苷酸链，如果DNA耐高温的能力越强，则____________(填“G—C”或“A—T”)碱基对的比例越高。
(4)RNA病毒相比DNA病毒更容易发生变异，请结合图5和有关RNA的结构说明其原因：________________________________________________________。
解析：(1)DNA的基本单位与RNA的基本单位相比，主要区别是DNA的基本单位中的五碳糖是脱氧核糖，特有的碱基是T，而RNA的基本单位中的五碳糖是核糖，特有的碱基是U。(2)图2是由DNA分子的基本单位脱氧核苷酸经脱水缩合形成的脱氧核苷酸链，形成脱氧核苷酸链过程中有磷酸二酯键生成，其需要DNA聚合酶催化。(3)DNA分子中氢键越多，DNA分子越稳定，C—G之间有3个氢键，A—T之间有2个氢键。(4)RNA分子是单链结构，DNA分子是双螺旋结构，其结构稳定性较强，而单链RNA更容易发生变异。
答案：(1)物质1中的五碳糖是脱氧核糖，特有的碱基是T，而RNA的基本单位中的五碳糖是核糖，特有的碱基是U　(2)DNA聚合酶　(3)G—C　(4)DNA的双螺旋结构较RNA单链结构更稳定
15．1958年，Meselson和Stahl通过一系列实验首次证明了DNA的半保留复制，此后科学家便开始了有关DNA复制起点数目、方向等方面的研究。试回答下列问题：

(1)DNA分子呈________结构，DNA复制开始时首先必须解旋，从而在复制起点位置形成复制叉(如图1所示)。因此，研究中可以根据复制叉的数量推测________________。
(2)1963年Cairns将不含放射性的大肠杆菌(其拟核DNA呈环状)放在含有3H­胸腺嘧啶的培养基中培养，进一步证明了DNA的半保留复制。根据图2的大肠杆菌亲代环状DNA示意图，用简图表示复制一次和复制两次后形成的DNA分子。(注：以“……”表示含放射性的脱氧核苷酸链)。
(3)有人探究DNA的复制从一点开始以后是单向进行的还是双向进行的，将不含放射性的大肠杆菌DNA放在含有3H－胸腺嘧啶的培养基中培养，给予适当的条件，让其进行复制，得到图3所示结果，这一结果说明________________________。
(4)为了研究大肠杆菌DNA复制是单起点复制还是多起点复制，用第(2)小题的方法，观察到大肠杆菌DNA复制的过程如图4所示，这一结果说明大肠杆菌细胞中DNA复制是________起点复制的。
解析：(1)因DNA复制开始时首先必须解旋，从而在复制起点位置形成复制叉，所以可以根据复制叉的数量推测复制起点的数量。(2)因为DNA为半保留复制，故复制一次所得的2个DNA分子中，1条链带放射性标记，另一条链不带。复制两次后所得的4个DNA分子中，有2个DNA分子都是其中一条链带放射性标记，另外2个DNA分子则是两条链都带放射性标记。(3)由图示可知：该DNA分子有一个复制起点，复制为双向进行。(4)由图4可知：该DNA分子有一个复制起点，即单起点复制。
答案：(1)(规则的)双螺旋　复制起点的数量
(2)如图所示　(3)DNA复制是双向的　(4)单