高考生物一轮复习讲练 第6单元 第18讲　DNA分子的结构、复制及基因的本质 (含解析)

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第18讲　DNA分子的结构、复制及基因的本质
[考纲要求]　1.DNA分子结构的主要特点(Ⅱ)。2.DNA分子的复制(Ⅱ)。3.基因的概念(Ⅱ)。


1．DNA分子的双螺旋结构


(1)DNA分子由两条脱氧核苷酸链组成，这两条链按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。
(2)外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架。
(3)内侧：两条链上的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一定与T配对，G一定与C配对。
巧记　利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子的结构

2．DNA分子的结构特性
(1)多样性：具有n个碱基对的DNA具有4n 种碱基对排列顺序。
(2)特异性：每种DNA分子都有其特定的碱基排列顺序。
(3)稳定性：两条主链中磷酸与脱氧核糖交替连接的顺序不变，碱基配对方式不变等。
3．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。
(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分子的一条链中＝a，则在其互补链中＝，而在整个DNA分子中＝1。

1．判断关于DNA分子结构说法的正误
(1)DNA分子一条链上的相邻碱基通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”相连(　×　)
(2)DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基(　×　)
(3)双链DNA分子同时含有2个游离的磷酸基团，其中嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数(　√　)
(4)DNA分子是由两条核糖核苷酸长链反向平行盘旋成双螺旋结构(　×　)
(5)某双链DNA分子中一条链上A∶T＝1∶2，则该DNA分子中A∶T＝2∶1(　×　)
2．判断关于DNA分子的特性说法的正误
(1)DNA分子中(A＋T)/(C＋G)的值越大，该分子结构稳定性越低(　√　)
(2)相对分子质量大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同(　×　)
(3)DNA分子的多样性是指一个DNA分子上有许多个基因(　×　)
(4)人体内控制β-珠蛋白的基因由1 700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41 700种(　×　)
易错警示　有关DNA结构的7点提醒
(1)DNA中两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，A—T含2个氢键，G—C含3个氢键。
(2)DNA中并不是所有的脱氧核糖都连着两个磷酸基团，两条链各有一个脱氧核糖连着一个磷酸基团。
(3)双链DNA中A与T分子数相等，G与C分子数相等，但A＋T的量不一定等于G＋C的量。
(4)DNA中，当(A＋G)/(T＋C)＝1时，可能是双链DNA，也可能是单链DNA。
(5)并非所有的DNA分子均具“双链”，有的DNA分子为单链。
(6)DNA的特异性是由碱基的排列顺序决定的，而不是由配对方式决定的，配对方式只有四种：A—T、C—G、T—A、G—C。
(7)并非所有DNA片段都是基因，基因是有遗传效应的DNA片段，不是连续分布在DNA上的，而是由碱基序列将不同的基因分隔开。

考向一　DNA分子结构分析

分析DNA分子结构图像

(1)图中④能表示胞嘧啶脱氧核苷酸吗？
提示　不能。
(2)解旋酶作用于图中哪个部位？限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于图中哪个部位？
提示　解旋酶作用于⑨，限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于⑩。
(3)DNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么？
提示　初步水解的产物是4种脱氧核苷酸，彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。
(4)图中碱基之间是如何连接的？ 一条链上的脱氧核苷酸之间又是如何连接的？
提示　双链DNA中，反向平行的两条链之间的碱基通过氢键连接，而同一条链上碱基之间通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连；一条链上的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接。

1．如图为某同学在学习DNA的结构后画的含有两个碱基对的DNA片段(“○”代表磷酸基团)，下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是(　　)

A．甲说：“物质组成和结构上没有错误”
B．乙说：“只有一处错误，就是U应改为T”
C．丙说：“至少有三处错误，其中核糖应改为脱氧核糖”
D．丁说：“如果说他画的是RNA双链则该图应是正确的”
答案　C
解析　图中有三处错误：①五碳糖应为脱氧核糖，而不是核糖；②DNA不含碱基U，而是含碱基T；③两个相邻核苷酸之间的磷酸二酯键连接不正确，应是前一个核苷酸的脱氧核糖与后一个核苷酸的磷酸基团连接形成磷酸二酯键，A、B错误，C正确；如果图中画的是RNA双链，则两个相邻核苷酸之间的磷酸二酯键连接也不正确，D错误。
2．下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是(　　)
A．脱氧核苷酸链中相邻碱基以氢键相连
B．每个DNA分子中碱基数＝磷酸数＝核糖数
C．T2噬菌体的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸
D．在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数
答案　C
解析　脱氧核苷酸链中相邻碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连，A错误；每个DNA分子中碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数，B错误；T2噬菌体的遗传物质为DNA，其水解可产生4种脱氧核苷酸，C正确；在DNA双螺旋结构中嘧啶数等于嘌呤数，D错误。
考向二　DNA分子结构的相关计算

三步解决DNA分子中有关碱基比例的计算
第一步：搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例，还是占DNA分子一条链上碱基的比例。
第二步：画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知的和所求的碱基。
第三步：根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。

3．已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条链中的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%
答案　B
解析　互补的碱基之和的比例在DNA的任何一条链中及整个DNA分子中都相等，由G与C之和占全部碱基总数的35.8%，T和C分别占一条链碱基总数的32.9%和17.1%，可知A占这条链碱基总数的1－35.8%－32.9%＝31.3%，G占这条链碱基总数的35.8%－17.1%＝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%。

4．下列有关双链DNA分子的叙述，正确的是(　　)
A．若DNA分子一条链中的碱基A所占比例为a，则另一条链的碱基C所占比例为
B．如果一条链上(A＋T)∶(G＋C)＝m，则另一条链上该比值也为m
C．如果一条链上的A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3，则另一条链上该比值为3∶3∶2∶2
D．由50个碱基对组成的DNA分子片段中至少含有氢键的数量为150个
答案　B
解析　若DNA分子一条链中的碱基A所占比例为a，据此无法计算出另一条链的碱基C所占比例，A错误；如果一条链上(A＋T)∶(G＋C)＝m，根据碱基互补配对原则，则另一条链上该比值也为m，B正确；如果一条链上的A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3，则另一条链上该比值为2∶2∶3∶3，C错误；由50个碱基对组成的DNA分子片段中至少含有氢键的数量为50×2＝100(个)，最多含有氢键的数量为50×3＝150(个)，D错误。


1．DNA分子的复制
(1)方式推测：沃森和克里克提出遗传物质自我复制的假说：DNA分子复制方式为半保留复制。
(2)实验证据
①实验方法：同位素示踪技术和离心技术。
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。重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA；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；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
立即取出，提取DNA→离心→全部重带。繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。繁殖两代后取出，提取DNA→离心→轻带、中带。
⑦实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。
(3)复制过程
①概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
②时间：细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。
③图解

④场所：真核生物在细胞核、线粒体和叶绿体；原核生物在拟核和细胞质。
⑤特点：边解旋边复制。
⑥方式：半保留复制。
⑦结果：形成两个完全相同的DNA分子。
⑧意义：DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，从而保持了遗传信息的连续性。
⑨保障：DNA分子具有独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
2．基因与DNA的关系

教材拾遗　(1)在DNA半保留复制的实验证据中，因本实验是根据半保留复制的原理和DNA密度的变化来设计的，所以在本实验中根据试管中DNA带所在的位置就可以区分亲代与子代的DNA分子。(P53旁栏思考)
(2)大肠杆菌细胞的拟核有1个环状DNA分子，另外，质粒也是环状DNA。(P55资料分析)
(3)基因的遗传效应是指基因能够复制、传递和表达性状的过程。(P56资料分析)

1．判断关于DNA分子复制说法的正误
(1)DNA复制时，严格遵循A—U、C—G的碱基互补配对原则，并且新合成的DNA分子中两条链均是新合成的(　×　)
(2)DNA分子复制时，解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用(　×　)
(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)DNA分子复制过程中的解旋在细胞核中进行，复制在细胞质中进行(　×　)
2．判断关于染色体、DNA、基因与脱氧核苷酸关系说法的正误
(1)真核细胞的基因只存在于细胞核中，而核酸并非仅存在于细胞核中(　×　)
(2)真核细胞基因中核糖核苷酸的排列顺序代表遗传信息(　×　)
(3)基因只位于染色体上，所以染色体是基因的载体(　×　)
(4)等位基因位于同一个DNA分子的两条脱氧核苷酸链上(　×　)
(5)细胞中组成一个基因的嘌呤碱基与嘧啶碱基数量不一定相等(　×　)
易错警示　有关DNA复制的4点“注意”
(1)DNA中氢键可由解旋酶催化断裂，同时需要ATP供能，也可加热断裂(体外)；而氢键是自动形成的，不需要酶和能量。
(2)注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，后者只包括第n次的复制。
(3)DNA复制计算时看清题中所给出的碱基的单位是“对”还是“个”；所问的是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”。
(4)在真核生物中，DNA复制一般是多起点复制；在原核生物中，DNA复制一般是一个起点。无论是真核生物还是原核生物，DNA复制大多数都是双向进行的。

考向一　DNA分子复制过程及实验证据辨析

分析DNA复制过程
(1)图示中的解旋酶和DNA聚合酶各有什么作用？

提示　前者使氢键打开，DNA双链解旋；后者催化形成磷酸二酯键，从而形成新的子链。
(2)蛙的红细胞和哺乳动物成熟的红细胞，是否都能进行图示过程呢？
提示　蛙的红细胞进行无丝分裂，可进行DNA分子的复制；哺乳动物成熟的红细胞已丧失细胞核，也无各种细胞器，不能进行DNA分子的复制。
(3)上图所示DNA复制过程若发生在细胞核内，形成的两个子DNA位置如何？其上面对应片段中基因是否相同？两个子DNA分子将于何时分开？
提示　染色体复制后形成两条姐妹染色单体，刚复制产生的两个子DNA分子分别位于两条姐妹染色单体上，由着丝点相连；其对应片段所含基因在无基因突变等特殊情况下应完全相同；两个子DNA分子将于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期，随两条姐妹染色单体的分离而分开，分别进入两个子细胞中。
(4)现将含15N的大肠杆菌转移到含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，不同相对分子质量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。请预测并绘出若DNA的复制方式为下图所示的全保留方式或分散方式复制时，连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)的实验结果中各带的分布图像(重带、中带和轻带)。

提示　


5．真核细胞中某生理过程如图所示，下列叙述错误的是(　　)

A．a链和b链的方向相反，a链与c链的碱基序列相同
B．酶1可使磷酸二酯键断裂，酶2可催化磷酸二酯键的形成
C．该图表示DNA半保留复制过程，遗传信息传递方向是DNA→DNA
D．植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生该过程
答案　B
解析　由题图可知，a链和b链螺旋形成新的DNA分子，因此a、b链是反向的，a、c链都与d链互补，因此a链与c链的碱基序列相同，A项正确；酶1是解旋酶，作用是使氢键断裂，使双链DNA分子解旋，B项错误；分析题图可知，DNA分子的复制是半保留复制，通过DNA分子的复制，遗传信息从DNA流向DNA，C项正确；植物细胞的线粒体和叶绿体中都含有少量DNA，可以发生DNA分子的复制过程，D项正确。
6．1958年，科学家以大肠杆菌为实验材料进行实验(如图所示)，证实了DNA是以半保留方式复制的，②、③、④、⑤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是复制二代的结果
C．对得到DNA以半保留方式复制结论起关键作用的是试管③
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
答案　C
解析　该实验运用了同位素标记法，根据DNA半保留复制特点可知，④是复制二代的结果，因此出现④的结果至少需要60分钟，A项错误；根据DNA半保留复制特点可知，③是转入14N培养基中复制一代的结果，④是复制二代的结果，B项错误；对得到DNA以半保留方式复制结论起关键作用的是试管③，C项正确；给试管④中加入解旋酶一段时间后离心出现的结果应该是出现重带和轻带，与试管⑤所示不符，D项错误。






考向二　DNA分子复制过程的有关计算

“图解法”分析DNA复制相关计算

(1)将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养液中连续复制n次，则：
①子代DNA共2n个
②脱氧核苷酸链共2n＋1条
(2)DNA分子复制过程中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，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次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·2n－1。

7．(2019·安徽合肥高三调研)如图为某DNA分子片段，假设该DNA分子中有5 000对碱基，A＋T占碱基总数的34%，若该DNA分子在含14N的培养基中连续复制2次，下列叙述正确的是(　　)

A．复制时作用于③处的酶为DNA聚合酶
B．DNA分子复制2次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸9 900个
C．④处指的是腺嘌呤核糖核苷酸
D．子代中含15N的DNA分子占
答案　B
解析　复制时作用于③处的酶为DNA解旋酶，A错误；由题意知，DNA分子中A＋T占碱基总数的34%，则C＋G占66%，DNA分子中G＝C＝5 000×2×66%÷2＝3 300(个)，该DNA分子复制2次增加3个DNA分子，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸3 300×3＝9 900(个)，B正确；DNA分子的基本单位是脱氧核糖核苷酸，所以④处指的是腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，C错误；由题图可知，该DNA分子中的两条链一条含有15N，一条含有14N，若该DNA分子在含14N的培养基中连续复制2次，则形成的4个DNA分子中，只有一个含有15N，即占，D错误。
8．某DNA分子(两条链均含14N)含有3 000个碱基，腺嘌呤占35%，若该DNA分子用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1所示结果；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2所示结果。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3 150个
C．X层中含有的氢键数是Y层的
D．W层与Z层的核苷酸数之比为1∶4
答案　B
解析　由于DNA分子复制为半保留复制，所以X层全部是一条核苷酸链含14N和互补链含15N的基因，A错误；由于DNA分子复制了3次，产生了8个DNA分子，含16条脱氧核苷酸链，其中含15N标记的有14条链，该DNA含3 000个碱基，腺嘌呤占35%，因此胞嘧啶占15%，共450个，所以W层中含15N标记的胞嘧啶为450×7＝3 150(个)，B正确；在DNA分子中，碱基对之间通过氢键相连，DNA分子复制了3次，产生的8个DNA分子中，2个DNA分子含14N和15N，6个DNA分子只含15N，所以X层中含有的氢键数是Y层的，C错误；由上述分析可知，含15N标记的DNA链有14条，含14N标记的DNA链有2条链，所以W层与Z层的核苷酸数之比为14∶2＝7∶1，D错误。








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分子中脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息。
5．DNA复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点。
6．DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶参与。
7．基因是具有遗传效应的DNA片段。
8．染色体是基因的主要载体，线粒体、叶绿体中也存在基因。

1．(2017·浙江11月选考)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%
答案　D
解析　①是氢键，它的形成不需要DNA聚合酶催化，A错误；②是腺嘌呤，B错误；③是磷酸二酯键，合成DNA或者合成RNA的过程中都会有③形成，所以形成的场所还可能是线粒体、叶绿体、细胞质基质，C错误；α链中A＋T＝48%，互补链中A＋T也为48%，因此DNA分子中A＋T＝48%，则G＋C＝52%，且G＝C，所以G占26%，D正确。
2．(2018·海南，15)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
答案　D
解析　DNA分子的两条单链均只含有14N，该大肠杆菌在含有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形成的子代DNA中，1个DNA为15N14N，另外1个DNA为14N14N；而DNA为15N15N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。
3．(2017·海南，24)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
答案　D
解析　双链DNA分子中，互补碱基两两相等，即A＝T，C＝G，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，A项错误；DNA分子中，C与G之间有3个氢键，A与T之间有2个氢键，C与G的含量越高，DNA稳定性越高，则前一个比值越小，B项错误；当两个比值相同时，这个DNA分子可能是双链，也可能是单链，C项错误；经半保留复制得到的DNA分子，后一比值等于1，D项正确。
4．(2016·全国Ⅱ，2)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
答案　C
解析　某物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开，说明该物质会阻碍DNA分子的解旋，因而会阻碍DNA分子的复制、转录并抑制细胞增殖，A、B、D正确；因DNA分子的复制发生在分裂间期，所以该物质可将细胞周期阻断在分裂间期，C错误。
5．小鼠的睾丸中一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程，其染色体的放射性标记分布情况是(　　)
A．初级精母细胞中每条染色体的两条单体都被标记
B．次级精母细胞中每条染色体都被标记
C．只有半数精细胞中有被标记的染色体
D．产生的四个精细胞中的全部染色体，被标记数与未被标记数相等
答案　D
解析　一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期后，每条染色体的DNA分子有一条链被标记，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程，初级精母细胞中每条染色体只有一条染色单体被标记，A项错误；着丝点分裂后的次级精母细胞只有一半的染色体被标记，B项错误；由于染色体的随机结合，含有被标记染色体的精细胞的比例不能确定，C项错误；整体来看，产生的四个精细胞中的全部染色体，被标记数与未被标记数相等，D项正确。
6．(2016·全国Ⅰ，29)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__________________________。
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
解析　(1)ATP水解生成ADP的过程中，断裂的是远离腺苷A的那个高能磷酸键，即β位和γ位之间的高能磷酸键，因此要将32P标记到DNA上，带有32P的磷酸基团应在γ位上。(2)dATP脱去β位和γ位的磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，为DNA的基本组成单位之一，用dATP为原料合成DNA时，要将32P标记到新合成的DNA上，则带有32P的磷酸基团应在α位上。(3)由于DNA分子复制为半保留复制，故在噬菌体双链DNA的复制过程中，被32P标记的两条单链始终被保留，并分别存在于两个子代DNA分子中。另外，新合成DNA的过程中，原料无32P标记，所以n个子代DNA分子中有且只有2个含有32P标记。

一、选择题
1．下列关于DNA的叙述，正确的是(　　)
A．DNA的基本骨架由C、H、O、N、P等元素组成
B．连接磷酸与五碳糖的化学键可在解旋酶的作用下断裂
C．DNA的片段都有遗传效应，可控制生物的性状
D．DNA的复制和转录都能在细胞质中进行
答案　D
解析　DNA基本骨架由脱氧核糖和磷酸交替排列构成，有C、H、O、P元素，无N元素，A错误；解旋酶的作用对象是氢键，B错误；DNA分子中有遗传效应的片段，也有无遗传效应的片段，C错误。
2．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2分子磷酸相连
D．可构建44种不同碱基序列的DNA
答案　B
解析　双链DNA分子中，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，即A－T、C－G，且配对的碱基数目彼此相等，结合表中数据可知，这些卡片最多可形成2对A－T碱基对，2对C－G碱基对，即共形成4个脱氧核苷酸对，A和T之间有2个氢键，C和G之间有3个氢键，因此构成的双链DNA片段最多有10个氢键，所以A错误，B正确；DNA中绝大多数脱氧核糖与2分子磷酸相连，只有末端的脱氧核糖与1分子磷酸相连，C错误；这些卡片可形成2对A—T碱基对，2对C—G碱基对，且碱基对种类和数目确定，因此可构建的DNA种类数少于44种，D错误。
3．(2020·山东青岛期初调研)下列有关双链DNA及其复制的叙述，正确的是(　　)
A．DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基
B．DNA的双螺旋结构使DNA分子具有较强的稳定性
C．若某一段DNA含有60个腺嘌呤，就一定会同时含有60个胞嘧啶
D．DNA分子复制合成的两条子链中碱基序列相同
答案　B
解析　DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖，且磷酸不与碱基直接相连，A错误；DNA分子的双螺旋结构、磷酸与脱氧核糖交替连接形成的基本骨架、碱基互补配对原则等使DNA分子具有较强的稳定性，B正确；双链DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶配对，如果某一段DNA含有60个腺嘌呤，就一定会同时含有60个胸腺嘧啶，而胞嘧啶的数量无法判断，C错误；DNA分子复制合成的两条子链中碱基序列互补，D错误。
4．某双链DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的比例为a，其中一条链上鸟嘌呤占该链全部碱基的比例为b，则(　　)
A．互补链中含2个游离的磷酸基团
B．互补链中鸟嘌呤与胞嘧啶所占比例为a
C．互补链中鸟嘌呤占该链碱基的比例为
D．以互补链为模板转录产生的某mRNA中鸟嘌呤与胞嘧啶所占比例为a
答案　B
解析　双链DNA分子的每条链含有1个游离的磷酸基团，A项错误；在双链DNA分子中，鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基的比例与每条链中鸟嘌呤与胞嘧啶所占的比例相等，都为a，B项正确；互补链中鸟嘌呤占该链的比例为a－b，C项错误；转录是以DNA上某基因的一条链为模板，所以转录产生的mRNA中鸟嘌呤与胞嘧啶所占比例是不确定的，D项错误。
5．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
答案　B
解析　根据碱基互补配对原则，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和C分别占该链碱基总数的40%和15%，则A占该链碱基总数的1－40%－40%＝20%，G占该链碱基总数的40%－15%＝25%，则它的互补链中，T和C分别占碱基总数的20%和25%，T和C之和占该互补链碱基的20%＋25%＝45%，A错误，B正确；若该DNA分子含1 000个碱基对，则A＝T＝600(个)，C＝G＝400(个)，A、T之间的氢键为600×2＝1 200(个)，C、G之间的氢键为400×3＝1 200(个)，碱基之间的氢键数2 400个，C错误；该DNA分子中＝＝，D错误。
6．(2018·河南第三次大联考)下图表示洋葱根尖分生区某细胞内正在发生的某种生理过程，图中甲、乙、丙均表示DNA分子，a、b、c、d均表示DNA链，A、B表示相关酶。下列相关叙述正确的是(　　)

A．图中酶A能使甲解旋，酶B在c链的形成及c链和d链的连接过程中发挥作用
B．运用同位素示踪技术无法研究图示过程中的半保留复制
C．图示过程发生在细胞核内，乙、丙分开的时期为减数第二次分裂后期
D．该细胞中伴随图示过程发生的反应还有RNA和蛋白质的合成等
答案　D
解析　图中酶A为解旋酶，能使DNA分子双螺旋解开，酶B为DNA聚合酶，在合成c链的过程中发挥作用，但在子代DNA的c链和d链的连接过程中不发挥作用，A错误；运用同位素示踪技术如15N标记，可研究图示过程中的半保留复制，B错误；图示DNA复制过程发生在洋葱根尖细胞的细胞核内，洋葱根尖分生区细胞只进行有丝分裂，乙、丙分开的时期为有丝分裂后期，C错误；图示细胞正处于分裂的间期，有ATP的水解、基因的转录及蛋白质的合成等过程，D正确。
7．下列关于真核细胞DNA复制的说法，正确的是(　　)
A．新的子链由4种脱氧核苷酸聚合而成，核苷酸的聚合过程需要DNA连接酶
B．构成DNA子链的4种脱氧核苷酸聚合时，ATP为降低反应活化能提供能量
C．DNA分子在解旋酶的作用下，先完成解旋后再进行复制
D．DNA复制过程中若出现错误，生物出现的新性状可能适应环境也可能不适应环境
答案　D
解析　脱氧核苷酸的聚合需要DNA聚合酶的催化，A错误；构成DNA子链的4种脱氧核苷酸聚合时，ATP为其提供能量，降低反应活化能的是DNA聚合酶，B错误；DNA分子的复制为边解旋边复制，C错误；DNA复制过程中若出现错误，则出现的新性状可能适应环境也可能不适应环境，D正确。
8．正常情况下，DNA分子在细胞内复制时，双螺旋解开后会产生一段单链区，DNA结合蛋白(SSB)能很快与单链结合，防止解旋的单链重新配对，而使DNA呈伸展状态，SSB在复制过程中可以重复利用，下列有关推理，合理的是(　　)
A．SSB是一种解开DNA双螺旋的解旋酶
B．SSB与单链的结合将不利于DNA复制
C．SSB与DNA单链既可结合也可分开
D．SSB与单链结合遵循碱基互补配对原则
答案　C
解析　根据题干中“双螺旋解开后会产生一段单链区，DNA结合蛋白(SSB)能很快地与单链结合”，说明SSB不是一种解开DNA双螺旋的解旋酶，A项错误；SSB与单链的结合有利于DNA复制，B项错误；SSB是一种DNA结合蛋白，故与单链的结合不遵循碱基互补配对原则，D项错误。
9．在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N—DNA(相对分子质量为a)和15N—DNA(相对分子质量为b)。将含15N的亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用离心方法分离得到的结果如图所示。下列对此实验的叙述，正确的是(　　)

A．Ⅰ代细菌DNA分子中两条链都是14N
B．Ⅱ代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的
C．预计Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量为
D．上述实验Ⅰ代→Ⅱ代的结果能证明DNA复制方式为半保留复制
答案　C
解析　Ⅰ代细菌DNA分子中一条链是14N，另一条链是15N，A项错误；Ⅱ代细菌含15N的DNA分子有2个，占全部(4个)DNA分子的，B项错误；由于1个含有14N－DNA分子的相对分子质量为a，则每条链的相对分子质量为；1个含有15N－DNA分子的相对分子质量为b，则每条链的相对分子质量为。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，连续繁殖三代，得到8个DNA分子，这8个DNA分子共16条链，只有2条是含15N的，14条是含14N的，因此总相对分子质量为×2＋×14＝b＋7a，所以每个DNA分子的平均相对分子质量为，C项正确；实验Ⅰ代→Ⅱ代的结果不能证明DNA复制方式为半保留复制，D项错误。
10．7-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(　　)
A．10% B．20%
C．30% D．45%
答案　B
解析　根据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分子中如果一个DNA分子中的T占总数的45%，则另一个DNA分子中的T占35%，但G的比例不变。
11．如图为某植物细胞的一个DNA分子中a、b、c三个基因的分布状况，图中Ⅰ、Ⅱ为无遗传效应的序列。有关叙述正确的是(　　)

A．在植物的每个细胞中，a、b、c基因都会表达出相应蛋白质
B．a、b互为非等位基因，在亲子代间传递时可自由组合
C．b中碱基对若发生了增添、缺失或替换，则发生了基因突变，但性状不一定改变
D．基因在染色体上呈线性排列，基因一定位于染色体上
答案　C
解析　在植物的不同细胞中a、b、c基因可能选择性表达，A项错误；a、b两个基因为一条染色体上的非等位基因，在亲子代间传递时不能进行自由组合，B项错误；若该植物为显性纯合子，b基因突变为隐性基因，则该植物的性状不发生改变，C项正确；染色体是基因的主要载体，线粒体、叶绿体中也有少量DNA，D项错误。

二、非选择题
12．下图为真核生物DNA的结构(图甲)及发生的生理过程(图乙)，请据图回答下列问题：
　
(1)图甲为DNA的结构示意图，其基本骨架由_________和_________(填序号)交替排列构成，④为___________________________________。
(2)从图乙可看出，该过程是从________个起点开始复制的，从而________复制速率；图中所示的酶为________酶；作用于图甲中的________(填序号)。
(3)若用1个32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，释放出300个子代噬菌体，其中含有32P的噬菌体所占的比例是________。
(4)若图甲中的亲代DNA分子含有100个碱基对，将该DNA分子放在含有用32P标记的脱氧核苷酸培养液中复制一次，则子代DNA分子的相对分子质量比原来增加________。
(5)若图乙中亲代DNA分子在复制时，一条链上的G变成了A，则该DNA分子经过n次复制后，发生差错的DNA分子占DNA分子总数的______。
答案　(1)①　②　胞嘧啶脱氧核苷酸　(2)多　提高　解旋　⑨　(3)　(4)100　(5)
解析　(1)DNA分子的基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接构成。图中的④是由一分子脱氧核糖、一分子磷酸和一分子C(胞嘧啶)组成的胞嘧啶脱氧核苷酸。(2)分析图乙可知，DNA复制过程中有多个起点，这样可以大大提高复制的速率。图乙中酶使碱基对间的氢键断裂，使DNA双链解旋，应为解旋酶，作用于图甲中的⑨(氢键)。(3)用32P标记的1个噬菌体侵染大肠杆菌，根据DNA分子半保留复制的特点，新形成的300个噬菌体中有2个噬菌体含32P，占。(4)亲代DNA分子含有100个碱基对，在含有用32P标记的脱氧核苷酸的培养液中复制一次形成的子代DNA分子一条链含32P，一条链含31P，标记的脱氧核苷酸比未标记的相对分子质量增加1，因此子代DNA的相对分子质量比原来增加100。(5)DNA分子复制时一条链上的碱基发生突变，另一条链上的碱基不发生突变，以碱基发生突变的单链为模板复制形成的DNA分子都是异常的，以碱基没有发生突变的单链为模板合成的DNA分子都是正常的，因此无论复制多少次，发生差错的DNA分子都占DNA分子总数的。
13．科学家为了探究DNA复制方式，先用含有15NH4Cl的原料来培养大肠杆菌若干代作为亲本，再将亲本大肠杆菌转移到含14NH4Cl原料中培养，收集不同时期的大肠杆菌并提取DNA，再将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。
(1)用含有15NH4Cl的原料来培养大肠杆菌若干代作为亲本，培养若干代的目的是__________________________________________________________________________。
(2)有科学家认为DNA的复制是全保留复制，复制形成的两条子链结合在一起，两条模板链重新结合在一起。若是全保留复制，则实验结果是：子一代的DNA位置是_________。
(3)科学家进行实验，得到的实验结果是：子一代的DNA位置全在中带，子二代的DNA位置一半在中带一半在轻带。这个结果否定了全保留复制，你对此的解释是____________。
(4)有人认为，将子一代的DNA分子用解旋酶处理后再离心，就能直接判断DNA的复制方式，如果为轻带，为重带，则一定为半保留复制。你认为这种说法是否正确，并说出你的理由。
__________________________________________________________________________。
答案　(1)保证用于实验的大肠杆菌的DNA中都含有15N　(2)一半在重带，一半在轻带　(3)DNA的复制是半保留复制，即新形成DNA分子的两条链中，一条为母链，一条为以母链作为模板形成的子链　(4)不正确，因为无论是全保留复制还是半保留复制，子一代用解旋酶处理后都有一半的单链含15N，一半的单链含14N，离心后都是重带，轻带