2023版创新设计高考生物（新教材人教版）总复习一轮讲义第17讲 DNA的结构、复制及基因的本质

第17讲　DNA的结构、复制及基因的本质考点一　DNA的结构及相关计算1.DNA双螺旋结构模型构建者：沃森和克里克。2.DNA的结构层次提醒　一个双链DNA分子具有2个游离的磷酸基团，而环状DNA中则无。巧记　利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子的结构3.DNA的双螺旋结构内容　并非所有的DNA均具“双链”（1）DNA由两条脱氧核苷酸链组成，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。（2）外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接构成主链基本骨架。　其形成不需要酶，而断裂需解旋酶或加热处理（3）内侧：两条链上碱基通过氢键连接成碱基对。碱基互补配对遵循以下原则：A===T（两个氢键）、G≡C（三个氢键）。G—C碱基对所占比例越大，DNA热稳定性越高4.DNA的结构特点DNA中碱基数量的计算规律考向1　DNA双螺旋结构模型的构建和DNA的结构特点，考查科学思维能力1.（2021·广东卷，5）DNA双螺旋结构模型的提出是二十世纪自然科学的伟大成就之一。下列研究成果中，为该模型构建提供主要依据的是（　　）①赫尔希和蔡斯证明DNA是遗传物质的实验　②富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱　③查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等　④沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制A.①② B.②③ C.③④ D.①④答案　B解析　赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染大肠杆菌的实验，证明了DNA是遗传物质，与构建DNA双螺旋结构模型无关，①不符合题意；沃森和克里克根据富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱，推算出DNA分子呈螺旋结构，②符合题意；查哥夫发现的DNA中腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量，鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量，为沃森和克里克构建正确的碱基配对方式提供了依据，③符合题意；沃森和克里克提出DNA半保留复制机制是在DNA双螺旋结构模型的构建之后，④不符合题意。故选B。2.（2022·山东邹城期中）如图为某DNA分子片段示意图，下列有关叙述错误的是（　　）A.图中①②③是构成DNA分子的基本单位B.DNA复制时，④的形成不需要DNA聚合酶C.①和②交替排列构成DNA分子的基本骨架D.DNA分子中碱基对⑨越多，其热稳定性越低答案　A解析　图中①与②③不是同一个脱氧核苷酸的组成部分，所以①②③不是构成DNA的基本单位，A错误；DNA复制时，④的形成不需要DNA聚合酶的催化，B正确；①和②交替连接，排列在外侧，构成DNA分子的基本骨架，C正确；DNA分子中碱基对⑨（A—T）越多，氢键的相对含量越少，其热稳定性越低，D正确。　（1）DNA初步水解产物是4种脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。（2）相邻的碱基在DNA分子的一条单链中通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接，在DNA的双链之间通过“氢键”相连接。（3）除双链DNA末端的两个脱氧核糖外，其余每个脱氧核糖都连接着2个磷酸。每个双链DNA片段中，游离的磷酸基团有2个。（4）对于原核细胞来说，拟核中的DNA分子或者质粒DNA均是裸露的，没有与蛋白质一起构成染色体。考向2　借助DNA结构的相关计算，考查科学思维能力3. (不定项)（2022·河北唐山期末）下列关于双链DNA的叙述，正确的是（　　）A.一条链中A和T的数量相等，则互补链中A和T的数量也相等B.一条链中G为C的2倍，则互补链中G为C的1/2C.一条链中C∶T＝1∶2，则互补链中G∶A＝2∶1D.一条链中A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则互补链中A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3答案　ABD解析　根据碱基互补配对原则，双链DNA中，一条链中的A和T分别与互补链中的T和A配对，一条链中的G和C分别与互补链中的C和G配对，故一条链中A和T的数量相等，则互补链中A和T的数量也相等，一条链中G为C的2倍，则互补链中G为C的1/2，A、B正确；一条链中C∶T＝1∶2，则互补链中G∶A＝1∶2，C错误；双链DNA分子中，一条链中A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则互补链中A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3，D正确。4.（2022·黑龙江三中调研）在一个DNA分子中，腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占全部碱基的42%，若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的24%，胸腺嘧啶占30%，则在其互补链上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占（　　）A.12%和34% B.21%和24%C.34%和12% D.58%和30%答案　C解析　因为A＋T占全部碱基总数的42%，所以G＋C占全部碱基总数的58%；因为两种互补碱基之和在DNA分子中与在单链上的含量相等，所以在两条链中A＋T、G＋C均分别占42%、58%；设链1上C1占24%，则链1上G1占34%，其互补链2上C2占34%；设链1上T1占30%，则链1上A1占12%，其互补链2上T2占12%，故选C。　三步解决DNA分子中有关碱基比例的计算考点二　DNA的复制及基因的概念1.DNA半保留复制的实验证据（1）实验者：美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔。（2）研究方法：假说—演绎法。（3）实验材料：大肠杆菌。（4）实验技术：同位素标记技术和密度梯度离心法。（5）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。　　　　　沃森和克里克提出的。（6）实验假设：DNA以半保留的方式复制。（7）实验过程与结果：（8）实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。2.DNA复制的过程（1）概念、时间、场所（2）过程（3）特点：边解旋边复制（过程上）、半保留复制（结果上）。每个DNA分子都保留原DNA的一条链（4）准确复制的原因和意义①原因：DNA具有独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板，通过碱基互补配对原则，保证了复制能准确进行。②意义：DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传给了子代细胞，保持了遗传信息的连续性。巧记DNA复制的“二、二、三、四”3.染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系提醒　①对于RNA病毒来说，基因是有遗传效应的RNA片段。②基因可以是一段DNA，但一段DNA不一定是基因。（1）解旋酶破坏碱基对间的氢键，DNA聚合酶催化形成磷酸二酯键（√）（2）DNA分子复制时，解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用 （×）（3）DNA中氢键全部断裂后，以两条母链为模板各合成一条子链（×）（4）DNA分子上有基因，基因都在染色体上（×）（5）DNA分子的多样性指的是碱基排列顺序千变万化（√）1.图解法分析DNA复制的相关计算一个亲代DNA连续复制n次后，则：（1）子代DNA分子数：2n个①无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个做题时看准是“含”还是“只含”②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“DNA分子数”还是“链数”（2）子代DNA分子总链数：2n×2＝2n＋1条①无论复制多少次，含15N的链始终是2条②含14N的链数是（2n＋1－2）条（3）消耗的脱氧核苷酸数①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸数为m×（2n－1）个②若进行第n次复制，则需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m×2n－1个2.细胞分裂过程中的同位素标记问题（1）DNA分子半保留复制图像及解读（2）进行有丝分裂的细胞在细胞增殖过程中核DNA和染色体的标记情况分析细胞DNA复制一次细胞分裂一次，如图为连续分裂两次的过程图（以一条染色体为例）。由图可以看出，第一次有丝分裂形成的两个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条子链组成；第二次有丝分裂后最终形成的子细胞中含亲代DNA链的染色体条数是0～2n（以体细胞染色体数为2n为例）。（3）进行减数分裂的细胞在分裂过程中核DNA和染色体的标记情况分析在进行减数分裂之前，DNA复制一次，减数分裂过程中细胞连续分裂两次。如图是一次减数分裂的结果（以一对同源染色体为例）。由图可以看出，减数分裂过程中细胞虽然连续分裂两次，但DNA只复制一次，所以四个子细胞中所有核DNA分子均由一条亲代DNA链和一条利用原料合成的子链组成。考向1　围绕DNA复制过程与特点，考查科学思维能力1.(2022·江苏如皋期初，7)为探究DNA复制方式，生物学家将15N标记的大肠杆菌，放到只含14N的培养基中培养，通过密度梯度离心技术分别将细胞分裂产生的第一代和第二代细胞中的15N15N－DNA、14N14N－DNA及15N14N－DNA分离开来。因为DNA能够强烈地吸收紫外线，所以用紫外光源照射离心管，透过离心管在感光胶片上记录DNA带的位置就可以显示出离心管内不同密度的DNA带。下列有关叙述正确的是(　　)A.因为15N具有放射性，所以感光胶片上可以记录DNA带的位置B.根据第一代只出现居中的DNA条带，可以排除DNA是全保留复制C.第二代会出现15N15N－DNA、14N14N－DNA及15N14N－DNA三种不同的条带D.DNA复制过程中，DNA聚合酶是一种能调节DNA分子复制的信息分子答案　B解析　15N没有放射性，根据题干信息，因为DNA能够强烈地吸收紫外线，所以用紫外光源照射离心管，透过离心管在感光胶片上记录DNA带的位置就可以显示出离心管内不同密度的DNA带，A错误；若DNA为全保留复制，则细胞分裂产生的第一代有15N15N－DNA、14N14N－DNA，经离心后应该分布于离心管的下部和上部，根据第一代只出现一条居中的DNA条带，可以排除DNA是全保留复制，B正确；第二代中不会出现15N15N－DNA条带，C错误；DNA聚合酶只起催化作用，没有调节作用，D错误。2.（2022·武汉市调研）如图为真核生物染色体上DNA复制过程示意图，有关叙述错误的是（　　）A.图中DNA复制是从多个起点同时开始的B.图中DNA复制是边解旋边双向复制的C.真核生物DNA复制过程中解旋酶作用于氢键D.真核生物的这种复制方式提高了复制速率答案　A解析　分析题图可知，图中的三个复制起点复制的DNA片段的长度不同，圈比较大的表示复制开始的时间较早，因此DNA复制的起始时间不同，A错误；题图中DNA的复制过程是边解旋边双向复制的，B正确；DNA的复制首先要在解旋酶的作用下使双链间的氢键断裂，C正确；真核生物的DNA复制具有多个起点，这种复制方式加速了复制过程，提高了复制速率，D正确。考向2　结合DNA复制的相关计算，考查科学思维能力3.（2021·浙江6月选考，14）含有100个碱基对的一个DNA分子片段，其中一条链的A＋T占40%，它的互补链中G与T分别占22%和18%，如果连续复制2次，则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为（　　）A.240个 B.180个 C.114个 D.90个答案　B解析　一条链的A＋T占40%，则它的互补链中A＋T也占40%，双链中A＋T也占40%。双链中G＋C占60%，G＝C，则DNA中C占30%，所以含有100个碱基对的一个DNA中C＝60个。连续复制2次，则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为（22－1）×60＝180个。4.(不定项)（2021·山东滕州期中）1958年，科学家运用同位素标记技术设计了DNA复制的实验，实验的培养条件与方法：（1）在含15N的培养基中培养若干代，使DNA均被15N标记，离心结果如图中的甲；（2）转至14N的培养基培养，每20分钟繁殖一代；（3）取出每代大肠杆菌的DNA样本，离心。图中的乙、丙、丁是某学生画的结果示意图。下列有关推论，正确的是（　　）A.出现丁的结果需要60分钟B.乙是转入14N培养基中繁殖一代的结果C.转入培养基中繁殖三代后全部DNA均含有14ND.丙结果出现后，将此时的DNA热变性后离心分析可得出半保留复制的结论答案　CD解析　根据DNA半保留复制特点，转入14N培养基中繁殖两代后所得DNA分子中，有一半DNA分子只含14N，另一半DNA分子是一条链含有15N，一条链含有14N，离心后出现中带和轻带，即丁图所示结果，即出现丁的结果至少要复制两次，而大肠杆菌每20分钟繁殖一代，因此至少需要40分钟，A错误；根据DNA半保留复制特点，转入14N培养基中繁殖一代后所得DNA分子都是一条链含有15N，另一条链含有14N，离心后只出现中带，即丙图所示结果，B错误；因实验中DNA复制的原料均含14N，故转入培养基中繁殖三代后，所有的DNA都含有14N，C正确；丙是转入14N培养基中繁殖一代的结果，DNA分子都是一条链含有15N，另一条链含有14N，因此将此时的DNA热变性后离心分析可得出半保留复制的结论，D正确。考向3　结合DNA复制与细胞分裂，考查科学思维能力5.（2021·浙江6月选考，22）在DNA复制时，5－溴尿嘧啶脱氧核苷（BrdU）可作为原料，与腺嘌呤配对，掺入新合成的子链。用Giemsa染料对复制后的染色体进行染色，DNA分子的双链都含有BrdU的染色单体呈浅蓝色，只有一条链含有BrdU的染色单体呈深蓝色。现将植物根尖放在含有BrdU的培养液中培养，取根尖用Giemsa染料染色后，观察分生区细胞分裂中期染色体的着色情况。下列推测错误的是（　　）A.第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体都呈深蓝色B.第二个细胞周期的每条染色体的两条染色单体着色都不同C.第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体均为1/4D.根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后，还能观察到深蓝色的染色单体答案　C解析　DNA复制是半保留复制，第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体都是有一条DNA链含有BrdU，因此都呈深蓝色，A正确；第二个细胞周期，每个着丝粒上2个染色单体，其中一个染色单体上DNA一条链含有BrdU，染色后呈深蓝色，另一个染色单体上DNA两条链都含有BrdU，染色后呈浅蓝色，B正确；第二次分裂后期，染色体被纺锤丝牵引着移向细胞两极，形成的子细胞内的染色体深蓝色和浅蓝色的数目不确定，故第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体不一定为1/4，C错误；根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后，DNA由于半保留复制，后代总有一条链含有BrdU的DNA，所以还能观察到深蓝色的染色单体，D正确。重温真题　经典再现1.经典重组　判断正误（1）细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等（2020·全国卷Ⅲ，1C）（　　）（2）细胞中DNA分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和（2017·海南卷，23C）（　　）（3）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，5C）（　　）（4）DNA有氢键，RNA没有氢键（2013·全国卷Ⅱ，1A）（　　）提示　（1）√　（2）×　（3）×　（4）×2.(2021·辽宁卷，4)下列有关细胞内的DNA及其复制过程的叙述，正确的是(　　)A.子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3′端B.子链的合成过程不需要引物参与C.DNA每条链的5′端是羟基末端D.DNA聚合酶的作用是打开DNA双链答案　A解析　细胞内DNA复制时，子链延伸方向为5′→3′，故游离的脱氧核苷酸添加到3′端，A正确；子链的合成过程需要引物参与，B错误；DNA每条链的5′端是磷酸基团末端，3′端是羟基末端，C错误；解旋酶的作用是打开DNA双链，D错误。3.（2018·全国卷Ⅰ，2）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聚合酶答案　B解析　真核细胞染色体和染色质主要由DNA和蛋白质组成，因此都存在DNA—蛋白质复合物，A正确；原核细胞的拟核含一个裸露的环状DNA分子，该DNA的复制及转录都需要酶催化，故拟核中存在由DNA和酶构成的DNA—蛋白质复合物，B错误；DNA复制需要DNA聚合酶的催化作用，DNA聚合酶的化学本质是蛋白质，故复合物中参与DNA复制的蛋白质可能是DNA聚合酶，C正确；如果复合物中正在进行RNA的合成，则复合物中必须含有RNA聚合酶，因为RNA中核糖核苷酸之间的连接需要RNA聚合酶的催化，D正确。4.(2021·北京卷，4)酵母菌的DNA中碱基A约占32%，关于酵母菌核酸的叙述错误的是(　　)A.DNA复制后A约占32%B.DNA中C约占18%C.DNA中(A＋G)/(T＋C)＝1D.RNA中U约占32%答案　D解析　DNA分子为半保留复制，复制时遵循A－T、G－C的配对原则，子代DNA和亲代DNA是相同的，即子代DNA中A约占32%，A正确；酵母菌的DNA中碱基A约占32%，则A＝T＝32%，G＝C＝(1－2×32%)/2＝18%，B正确；DNA遵循碱基互补配对原则，A＝T、G＝C，则(A＋G)/(T＋C)＝1，C正确；由于RNA为单链结构，且RNA是以DNA的一条单链为模板转录而来，故RNA中U不一定占32%，D错误。5.（2021·全国甲卷，30）用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素32P标记的脱氧腺苷三磷酸（dATP，dA－Pα～Pβ～Pγ）等材料制备了DNA片段甲（单链），对W基因在染色体上的位置进行了研究，实验流程的示意图如下。回答下列问题：（1）该研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时，所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P，原因是_____________________________________________。（2）该研究人员以细胞为材料制备了染色体样品，在混合操作之前去除了样品中的RNA分子，去除RNA分子的目的是_________________________________________________________________。（3）为了使片段甲能够通过碱基互补配对与染色体样品中的W基因结合，需要通过某种处理使样品中的染色体DNA　　　　。（4）该研究人员在完成上述实验的基础上，又对动物细胞内某基因的mRNA进行了检测，在实验过程中用某种酶去除了样品中的DNA，这种酶是______________________________________________________。答案　（1）dATP分子中的两个特殊的化学键断裂后形成的dA－P是组成DNA的基本单位之一，所以α位磷酸基团中的磷是32P，才能使DNA具有32P的放射性　（2）防止RNA分子与DNA分子碱基互补配对结合，从而影响DNA与染色体对应位点的DNA结合　（3）解旋　（4）DNA酶（DNA水解酶）解析　（1）因为dATP分子中的两个特殊化学键断裂后形成的dA－P（腺嘌呤脱氧核糖核苷酸）是组成DNA的基本单位之一，所以只有α位磷酸基团中的磷是32P，才能使DNA合成原料具有放射性，最终使合成的DNA具有32P的放射性。（2）由题意可知，本实验的目的是用一段由放射性同位素标记的DNA片段确定W基因在染色体上的位置，在混合操作之前应去除样品中的RNA分子，若不去除RNA分子，则RNA分子会与DNA分子碱基互补配对结合，从而影响DNA与染色体对应位点的DNA结合，导致无法确定基因在染色体上的位置。（3）DNA要先解开双链，片段甲才能通过碱基互补配对与染色体样品中的W基因结合，因此，需要通过某种处理使样品中的染色体DNA解旋。（4）因为酶具有专一性，故应用DNA酶（或DNA水解酶）去除样品中的DNA。课后·分层训练（时间：35分钟）考点一　DNA的结构及相关计算1.(不定项)(2022·山东济南一模)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，下列有关叙述不正确的是(　　)A.据图①，DNA分子的Tm值与G＋C含量呈正相关B.两DNA分子若Tm值相同，则G＋C数量一定相同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(T＋A＋G)的比值大于1，则b2为DNA链答案　BD解析　由图1可知，DNA分子的Tm值与C＋G含量呈正相关，A正确；两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错误；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转录过程图解，b1链的(A＋T＋C)/b2链的(T＋A＋G)＞1，则b2不含T，为RNA链，D错误。2.（2022·广东珠海联考）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3D.DNA片段2复制n次后，可获得2n－1个DNA片段1答案　D解析　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。3.(不定项)(2021·江苏淮海中学月考)下图为一个双链DNA分子(15N标记)中某基因的部分结构示意图，该基因全部碱基中A占20%。下列说法错误的是(　　)A.DNA的特异性是由四种碱基的数量比例决定的B.DNA聚合酶可催化形成①和②处的化学键C.该基因的一条核苷酸链中(C＋G)/(A＋T)的值为1.5D.将该DNA置于不含15N的环境中复制3次后，含15N的DNA分子占总数的1/8答案　ABD解析　DNA分子中有4种碱基，4种碱基的配对方式有两种，A－T、G－C，不同的DNA分子碱基比例可能相同，但不同的DNA碱基对排列顺序一定不同，所以其特异性体现在碱基对的排列顺序，A错误；DNA聚合酶可催化形成②处的化学键(磷酸二酯键)，而①处是氢键，其形成不需要DNA聚合酶的催化作用，B错误；该基因全部碱基中A占20%，根据碱基互补配对原则可知T＝A＝20%，C＝G＝30%，因此该DNA分子中(C＋G)/(A＋T)＝(30%＋30%)/(20%＋20%)＝3/2＝1.5，又由于在双链DNA分子中一条核苷酸链中(C＋G)/(A＋T)的值＝整个DNA分子中的(C＋G)/(A＋T)的值，因此该基因的一条核苷酸链中(C＋G)/(A＋T)的值为1.5，C正确；DNA复制为半保留复制，不管复制几次，最终子代DNA都保留亲代DNA的2条母链，故最终有2个子代DNA含15N，所以含有15N的DNA分子占DNA分子总数的2/8＝1/4，D错误。4.（2022·河南郑州模拟）某研究小组用如图所示的6种卡片、脱氧核糖和磷酸之间的连接物、脱氧核糖和碱基之间的连接物、碱基对之间（代表氢键）的连接物若干，成功搭建了一个完整的DNA模型，模型中有4个T和6个G。下列有关说法正确的是（　　）A.碱基对之间（代表氢键）的连接物有24个B.代表胞嘧啶的卡片有4个C.脱氧核糖和磷酸之间的连接物有38个D.理论上能搭建出410种不同的DNA模型答案　C解析　DNA中A与T配对，它们之间有2个氢键，G与C配对，它们之间有3个氢键，则碱基对之间（代表氢键）的连接物有4×2＋6×3＝26（个），A错误；由于DNA中G＝C，模型中有6个G，因此代表胞嘧啶（C）的卡片有6个，B错误；该DNA片段中，脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数＝磷酸数＝碱基数＝20，除每条链3′一端的脱氧核糖需要1个该连接物外，其他的脱氧核糖需要2个该连接物，故该DNA片段需要的脱氧核糖和磷酸之间的连接物有20×2－2＝38（个），C正确；该DNA片段在各种碱基比例不确定的情况下，碱基排列方式共有4n＝410种（n为碱基对数），而该DNA碱基比例已确定，因此理论上能搭建出的DNA模型种类数少于410种，D错误。考点二　DNA的复制及基因的概念5.（2022·华师一附中调研）如图为某原核细胞DNA分子的复制方式模式图，图中“→”表示复制方向。下列叙述错误的是（　　）A.由图可知，该DNA分子复制为多起点双向复制B.除图示酶外，DNA分子复制还需DNA聚合酶等C.DNA分子复制时，子链的延伸方向是相同的D.解旋经过含G—C碱基对较多的区域时，消耗的能量相对较多答案　A解析　由题图可知，该DNA分子复制为单起点双向复制，A错误；图示解旋酶能打开双链间的氢键，使DNA双链解旋，还需要DNA聚合酶等将单个脱氧核苷酸连接成完整的子链，B正确；DNA分子的两条链是反向平行的，而复制的时候只能从子链的5′端向3′端延伸，所以两条子链合成方向相反，但延伸方向是相同的，C正确；G—C碱基对含有三个氢键，A—T碱基对含有两个氢键，故解旋经过含G—C碱基对较多的区域时，消耗的能量相对较多，D正确。6.(不定项)(2021·江苏模拟)滚环复制是某些环状DNA分子的一种复制方式，新合成的链可沿环状模板链滚动而延伸，其过程如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)A.复制起始需要特异的内切核酸酶在起始点切开一条链B.新链的合成通过碱基互补配对保证复制准确性C.复制在3′－OH端开始以模板链为引物向前延伸D.滚环复制最终仅产生单链的子代DNA答案　ABC解析　据图可知，该方式复制前需要先切开一条单链，故需要破坏磷酸二酯键，则所需的酶可能是特异性的内切核酸酶，A正确；DNA分子复制时遵循碱基互补配对原则，该配对方式可以保证亲子代之间遗传信息的稳定性和准确性，B正确；结合题图可知：亲代双链DNA的一条链在DNA复制起点处被切开，其5′端游离出来，DNA聚合酶便可以将脱氧核糖核苷酸聚合在3′－OH端，以3′－OH端为引物的DNA链不断地以另一条环状DNA链为模板向前延伸，C正确；DNA复制的结果是得到与亲代一样的DNA，故滚环复制的最终结果仍可得到环状DNA分子(可能由延伸得到的单链再经缠绕而成)，D错误。7.（2022·北京东城区模拟）某研究小组进行“探究DNA复制方式”的实验，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位置分布。下列叙述错误的是（　　）A.本实验所用的技术包括同位素标记技术和密度梯度离心技术B.大肠杆菌在15NH4Cl培养液中培养多代后可得到a管所示结果C.c管的结果表明该管中大肠杆菌的DNA包括14N/15N及15N/15ND.本实验结果可证明DNA分子的复制方式为半保留复制答案　C解析　图示分析：a管中条带为重带（15N/15N），b管中条带为中带（14N/15N），c管中条带为轻带（14 N/14N）和中带（14N/15N）。由题干信息“培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl”“DNA离心后在离心管中的位置分布”可知，本实验所用技术包括同位素标记技术和密度梯度离心技术， A正确；大肠杆菌在15N标记的培养液中培养多代后，根据DNA半保留复制的特点，绝大部分条带为15N/15N，即重带， B正确；c管中的条带包括一条中带和一条轻带，即DNA包括14N/15N和14N/14N，C错误；据图可知，整个实验中的DNA经离心后，出现15N/15N、14N/15N和14N/14N三种条带，可证明DNA的复制方式为半保留复制，D正确。8.（2022·湖南长郡中学联考）如图表示DNA复制的过程。结合图示判断，下列有关叙述错误的是（　　）A.DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链间的氢键，使两条链解开B.DNA的复制具有双向进行的特点，生成的两条子链方向相反C.DNA的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段D.DNA复制形成的两条子链都是连续合成的答案　D解析　DNA复制过程的第一步是解旋，需要用解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开，A正确；由题图可知，DNA的复制具有双向进行的特点，生成的两条子链方向相反，B正确；DNA的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段，C正确；由题图可知，DNA复制合成两条子链时，前导链的合成是连续的，后随链的合成是不连续的，D错误。9.（2020·北京等级模考，6）大肠杆菌拟核DNA是环状DNA分子。将无放射性标记的大肠杆菌，置于含3H标记的dTTP的培养液中培养，使新合成的DNA链中的脱氧胸苷均被3H标记。在第二次复制未完成时将DNA复制阻断，结果如图所示。下列对此实验的理解错误的是（　　）A.DNA复制过程中，双链会局部解旋B.Ⅰ所示的DNA链被3H标记C.双链DNA复制仅以一条链作为模板D.DNA复制方式是半保留复制答案　C解析　分析第二次复制的图形可知，DNA复制过程中双链会局部解旋，A正确；图中Ⅰ所示的DNA链是在含3H标记的dTTP的培养液中合成的，故Ⅰ所示的DNA链被3H标记，B正确；分析第二次复制的图形，可以看出DNA复制时两条链都可作为模板，C错误；从第一次复制及第二次复制的图形分析可知，DNA复制的方式为半保留复制，D正确。10.(2022·盐城检测)某烷化剂能使鸟嘌呤转变为烷基化鸟嘌呤(mG)，mG只与T配对，某双链DNA分子中含20%的碱基T，用芥子气使DNA分子中所有鸟嘌呤成为mG后进行一次复制，其中复制后的一个DNA分子T占碱基总数的30%，则(　　)A.原DNA分子中每条链含20%的碱基TB.原DNA分子中含60%的碱基GC.复制后的另一个DNA分子中含40%的碱基AD.复制后的另一个DNA分子中含40%的碱基T答案　D解析　根据题干信息知，烷化剂芥子气能使鸟嘌呤转变为烷基化鸟嘌呤(mG)，后者不与胞嘧啶配对而与胸腺嘧啶配对，因而会使DNA序列中G－C转换成A－T。双链DNA分子中，按照碱基互补配对原则，A＝T，C＝G，双链DNA分子中含20%的碱基T，即两条链中碱基T占20%，而每条链上碱基T不一定为20%，A错误；该双链DNA分子中T占碱基总数的20%，则根据碱基互补配对原则可知A＝T＝20%，G＝C＝30%，故原DNA分子中含30%的碱基G，B错误；该双链DNA分子中A＋T＝40%，G＋C＝60%，则一条链中G＋C＝60%，又因为用芥子气使分子中所有鸟嘌呤成为mG，mG不与胞嘧啶配对而与胸腺嘧啶配对，所以复制一次得到的两个DNA(甲、乙)，已知甲DNA分子T占碱基总数的30%，则甲中mG占碱基总数的30%－20%＝10%，则乙中mG占碱基总数的30%－10%＝20%，所以乙中T占碱基总数的20%＋20%＝40%；乙中A没有发生变化，占碱基总数的20%，故复制后的另一个DNA分子中含20%的碱基A，含40%的碱基T，C错误，D正确。11.(2021·成都模拟)DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成。DNA复制时，一条子链是连续合成的，另一条子链是不连续合成的(即先形成短链片段再相互连接)，这种复制方式称为半不连续复制，如图1。图1　DNA复制过程模式图(1)DNA复制时，子链延伸的方向为________(DNA单链中具有游离磷酸基团的一端称为5′末端)，这一过程需要________酶催化，该酶作用的机理是_________________________。图2　实验结果(2)半不连续复制是1966年日本科学家冈崎提出的。为验证假说，他进行了如下实验：让T4噬菌体在20 ℃时侵染大肠杆菌70 min后，将同位素3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，在2秒、7秒、15秒、30秒、60秒、120秒后，分离T4噬菌体DNA并通过加热使DNA分子全部变性后，再进行密度梯度离心，以DNA单链片段分布位置确定片段大小(分子越小离试管口距离越近)，并检测相应位置DNA单链片段的放射性，结果如图2。①在噬菌体DNA中能够检测到放射性，其原因是___________________________________________________________________________________________。②研究表明，富含G－C碱基的DNA分子加热变性时需要的温度较高。推测其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________。③图2中，与60秒结果相比，120秒结果中短链片段的量________，原因是________________________。④研究还发现提取的噬菌体DNA上紧密结合了一些小RNA，根据PCR反应所需条件推测，RNA的作用是_______________________________________________________________________________________________________________。答案　(1)5′→3′　DNA聚合　降低反应的活化能(2)①3H标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，为噬菌体DNA复制提供原料②DNA分子中G＋C的比例高，氢键较多，分子结构更加稳定③减少　短链片段连接成长链片段④作为子链延伸的引物解析　(1)DNA分子复制的特点：半保留复制，边解旋边复制，两条子链的合成方向是相反的，都为5′→3′，该反应需要DNA聚合酶的催化，而酶的作用本质是降低化学反应的活化能。(2)①以3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，为噬菌体DNA复制提供原料，所以在噬菌体DNA中检测到放射性。②DNA分子中G＋C的比例越高，氢键数越多，DNA结构越稳定，所以在DNA分子加热解链时，DNA分子中G＋C的比例越高，需要解链温度越高。③图2中，与60秒结果相比，120秒时有些短链片段连接成长链片段，所以短链片段减少了。④PCR反应中需要添加一些引物DNA，而题中的小RNA起相同的作用。内容要求——明考向近年考情——知规律（1）概述DNA分子的结构及主要特点；（2）概述DNA分子通过半保留方式进行复制；（3）概述基因的概念。2021·辽宁卷（4）、2021·北京卷（4）、2021·广东卷（5）、2021·河北卷（16）、2021·全国甲卷（30）、2020·全国卷Ⅲ（1）