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第二讲 DNA分子的结构、复制与基因的本质
知识点一　DNA分子的结构
填写DNA分子的结构层次
[巧学助记]　DNA分子结构的“五、四、三、二、一”
知识点二　DNA分子的复制
填写DNA分子复制的有关知识
时间 有丝分裂的间期和减数第一次分裂间期
场所 主要发生在细胞核中
条件 模板：DNA的两条链原料：游离的4种脱氧核苷酸能量：ATP酶：解旋酶、DNA聚合酶等
原则 碱基互补配对原则
过程 解旋―→合成互补子链―→形成子代DNA分子
特点 ①边解旋边复制　②半保留复制
结果 1个DNA分子―→2个子代DNA分子
意义 确保了亲子代之间遗传信息的连续性
知识点三　基因是有遗传效应的DNA片段
1．据图①分析得出
(1)基因与染色体的关系是：基因在染色体上呈线性排列。
(2)染色体由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。
(3)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。
2．将代表下列结构的字母填入图②中的相应横线上
a．染色体 b.DNA c.基因 d.脱氧核苷酸。
一、理解运用能力
1．判断有关DNA结构叙述的正误。
(1)DNA有氢键，RNA没有氢键(2013·课标卷ⅡT1A)(×)
(2)HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸(2009·江苏卷T5D)( ×)
(3)DNA单链上相邻碱基以氢键相连(2009·广东卷T24B)(×)
(4)磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架(2009·广东卷T24D)(√)
(5)沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数(2012·江苏卷T2)(×)
2．判断有关DNA复制叙述的正误。
(1)DNA复制需要消耗能量(2011·海南卷T25A)(√)
(2)真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期(2011·海南卷T25D)(×)
(3)真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶(2009·江苏卷T12C)(√)
(4)DNA分子复制是边解旋边双向复制的(2009·江苏卷T12B)(√)
3．(2009·江苏高考)下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是(　　)
A．图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的
B．图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的
C．真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶
D．真核生物的这种复制方式提高了复制速率
答案：A
二、读图析图能力
据DNA分子结构模式图回答下列问题：
(1)1个双链DNA分子中含有多少个游离的磷酸基团？
答案：2个。
(2)DNA分子复制时，解旋酶作用于哪些部位？
答案：碱基对间的氢键。
(3)若该双链DNA中含有1 000个脱氧核苷酸，则其蕴含的遗传信息有多少种？
答案：4500种。
[理清脉络]
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考点一|DNA与基因的关系及碱基计算
1．染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系
2．双链DNA分子中碱基的计算规律
(1)嘌呤总数与嘧啶总数相等，即A＋G＝T＋C。
(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，互补链上＝。
简记为：“DNA两互补链中，不配对两碱基之和的比值乘积为1。”
[典例1]　已知某DNA分子中，G与C之 ( http: / / www.21cnjy.com )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%和17.1%　　B．31.3%和18.7%
C．18.7%和31.3% D．17.1%和32.9%
[解析]　由题中G＋C＝35.8%，可推知，在整个DNA分子中及任意一条链中该比值都相等。
一条链中
可推知互补链中：T＝31.3%，C＝18.7%。
[答案]　B
1．染色体并非基因的唯一载体
(1)真核细胞的线粒体和叶绿体也是基因的载体。
(2)原核细胞无染色体，拟核中的DNA分子和质粒DNA均是裸露的。
2．并非所有的DNA分子都遵循碱基互补配对原则
(1)双链DNA分子中嘌呤数＝嘧啶数，遵循碱基互补配对原则。
(2)单链DNA分子中不遵循碱基互补配对原则，嘌呤数和嘧啶数不一定相等。
[针对练习]
高考命题常从以下角度设置陷阱
(1)根据生物类型或细胞类型，判断DNA的存在部位。
(2)依据碱基种类和比例，确定核酸的种类。
1．下列叙述不正确的是(　　)
A．真核细胞中，DNA的主要载体是染色体
B．病毒中可能不含DNA
C．在洋葱根尖细胞中，线粒体和叶绿体也是DNA的载体
D．牛的成熟红细胞中不含DNA
解析：选C　洋葱根尖细胞中不含叶绿体。
2．(2014·成都模拟)双链DNA分子的碱基组成中，在A≠C的情况下，下列公式会随生物种类不同而不同的是(　　)
A．C/G　　　　　B．(A＋T)/(C＋G)
C．(A＋C)/(G＋T) D．(G＋A)/(T＋C)
解析：选B　双链DNA分子中，碱基互补配对 ( http: / / www.21cnjy.com )，A＝T，C＝G，故不同种类生物中都存在C/G＝1，(A＋C)/(G＋T)＝1，(G＋A)/(T＋C)＝1，而在A≠C的情况下，不同种类生物中(A＋T)/(C＋G)是不同的。
1．DNA和RNA的判断
含有碱基T或脱氧核糖 DNA；
含有碱基U或核糖 RNA。
2．单链DNA和双链DNA的判断
若： 双链DNA；
若：嘌呤≠嘧啶 单链DNA。
3．DNA和RNA合成的判断
用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T，可推断正发生DNA的合成；若大量利用U，可推断正进行RNA合成。
[针对练习]
3．经过对某生物体内的核酸成分的化学分析得知，该生物体内的核酸中，嘌呤占58%，嘧啶占42%，由此可以判断(　　)
A．此生物体内的核酸一定是DNA
B．该生物一定不含DNA而只含RNA
C．若此生物只含DNA，则一定是单链的
D．若此生物含DNA，则一定是双链的
解析：选C　因该生物核酸中嘌呤数和嘧啶数不等，故可能是只含有RNA，或同时含有DNA和RNA，或只含单链DNA。
考点二|以半保留复制为基础，考查DNA复制的过程及相关计算
1．DNA复制的相关问题整合分析
2．DNA分子复制中相关计算的规律方法
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分子数：2n个。
①无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个。
②含14N的有2n个，只含14N的有(2n－2)个，做题时应看准是“含”还是“只含”。
(2)子代DNA分子的总链数：2n×2＝2n＋1条。
①无论复制多少次，含15N的链始终是2条。做题时应看准是“DNA分子数”还是“链数”。
②含14N的链数是(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，则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸为m×(2n－1)个。
②若进行第n次复制，则需消耗该脱氧核苷酸数为m×2n－1个。
[典例2]　(2014·潍坊模拟)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。下列叙述不正确的是(　　)
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
[思维流程]
[解析]　由题意可知，该DNA分子中，A＝ ( http: / / www.21cnjy.com )T＝10 000×20%＝2 000(个)，C＝G＝10 000×30%＝3 000(个)，则含有的氢键数为2 000×2＋3 000×3＝1.3×104(个)；DNA复制3次形成8个DNA分子，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为3 000×7＝2.1×104(个)；子代DNA分子中含有32P的单链与含有31P的单链之比为1∶7；子代DNA分子中含有32P的分子数与只含有31P的分子数之比为2∶6＝1∶3。
[答案]　B
1．生物体中DNA分子复制的场所
2．影响DNA复制的外界条件
3．DNA复制与基因突变
(1)一般情况下，DNA分 ( http: / / www.21cnjy.com )子能准确地进行复制。原因：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，可以造成碱基配对发生差错，引发基因突变。
4．DNA复制与细胞分裂
此类问题可通过构建模型图解答，如下图：
这样来看，最后形成的4个子细胞有3种情况：第一种情况是4个细胞都是；第2种情况是2个细胞是，1个细胞是，1个细胞是；第3种情况是2个细胞是，另外2个细胞是。
[针对练习]
4．(2014·绵阳检测)用32P标记 ( http: / / www.21cnjy.com )了玉米体细胞(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，在第二次细胞分裂完成后每个细胞中被32P标记的染色体条数是(　　)
A．0条　　　　　　　　　B．20条
C．大于0小于20条 D．以上都有可能
解析：选D　第一次细胞分裂完成后形 ( http: / / www.21cnjy.com )成的细胞中，DNA双链均是一条链含有32P，另一条链不含32P，第二次细胞分裂的间期，染色体复制后每条染色体上都是一条染色单体含32P，一条染色单体不含32P，有丝分裂后期，姐妹染色单体分离，如果含32P的20条染色体同时移向细胞的一极，不含32P的20条染色体同时移向细胞的另一极，则产生的子细胞中被32P标记的染色体条数分别是20条和0条，如果移向细胞两极的20条染色体中既有含32P的，也有不含32P的，则形成的子细胞中被32P标记的染色体条数大于0小于20条。
图表信息获取能力|DNA结构模式图解读
[典型图表] [课件展示更丰富　见配套光盘]
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[信息解读]
(1)由图1可解读以下信息：
①数量关系
②位置关系
③化学键
(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，限制性内切酶和DNA连接酶作用于①部位。
[解题技法]
(1)分析DNA结构模式图要从点(脱氧核苷酸)、线(脱氧核苷酸链)、面(DNA平面结构)和体(双螺旋结构)四个层次分析。
(2)解答此类问题时要明确相邻碱基间的连接方式、碱基对与氢键的数量关系等。
[强化训练]
1．下图表示一个DNA分子的片段，下列有关表述正确的是(　　)
A．④代表的物质中贮存了遗传信息
B．不同生物的DNA分子中④的种类无特异性
C．转录时该片段的两条链都可作为模板链
D．解旋酶作用位点在⑤处
解析：选B　图中④代表脱氧核苷酸， ( http: / / www.21cnjy.com )碱基对的排列顺序代表遗传信息；不同生物的DNA分子中脱氧核苷酸的种类都是四种，无特异性；转录是以DNA分子的一条链为模板的；解旋酶作用于氢键。
2．关于下图所示DNA分子的叙述，正确的是(　　)
A．限制酶作用于①部位，DNA连接酶作用于③部位
B．该DNA的特异性表现在碱基种类和(A＋T)/(G＋C)的比例上
C．若该DNA分子中A为p个，占全部碱基的n/m(m＞2n)，则G的个数为(pm/2n)－p
D．把该DNA分子放在含15N的培养液中复制两代，子代中含15N的DNA分子占3/4
解析：选C　限制酶和DNA连接酶都作用于①部 ( http: / / www.21cnjy.com )位；该DNA的特异性不表现在碱基种类上，而是表现在碱基的排列顺序上；把该DNA放在含15N的培养基中复制两代，子代DNA都含有15N。
[课堂对点练]
题组一　DNA的结构与本质
1．(2013·广东高考)1953年Watson和Crick构建了DNA双螺旋结构模型，其重要意义在于(　　)
①证明DNA是主要的遗传物质　②确定DNA是染色体的组成成分　③发现DNA如何储存遗传信息　④为DNA复制机制的阐明奠定基础
A．①③　　　　　　　　　B．②③
C．②④ D．③④
解析：选D　本题考查DNA ( http: / / www.21cnjy.com )的结构和复制的相关知识，体现了对总结归纳与知识应用能力的考查。DNA分子双螺旋结构模型中，碱基排列在内侧，碱基对的排列顺序代表遗传信息，③正确；DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制，DNA分子双螺旋结构模型为DNA复制机制的阐明奠定基础，④正确。
2.科学研究发现，小鼠体 ( http: / / www.21cnjy.com )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，这一现象说明基因(　　)
A．在DNA上 B．在染色体上
C．具有遗传效应 D．具有多样性和特异性
解析：选C　正常小鼠吃高脂肪食物会变得 ( http: / / www.21cnjy.com )肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的小鼠吃同样多的高脂肪食物体重仍保持正常，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。
3．20世纪90年代，Cuenoud等 ( http: / / www.21cnjy.com )发现DNA也有催化活性。他们根据共有序列设计并合成了由47个核苷酸组成的单链DNA E47，它可以催化两个DNA片段之间的连接。下列有关叙述正确的是(　　)
A．在DNA E47中，嘌呤数与嘧啶数相等
B．在DNA E47中，每个脱氧核糖上均连有一个磷酸和一个含N碱基
C．DNA也有酶催化活性
D．DNA E47作用的底物和DNA聚合酶作用的底物是相同的
解析：选C　DNA E47为单链， ( http: / / www.21cnjy.com )嘧啶数与嘌呤数不一定相等。DNA聚合酶的作用底物是游离的脱氧核苷酸，而DNA E47的作用底物为两个DNA片段。
题组二　DNA分子的复制
4．(2013·上海高考)在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在(　　)
A．两条DNA母链之间
B．DNA子链与其互补的母链之间
C．两条DNA子链之间
D．DNA子链与其非互补母链之间
解析：选A　DNA复制是边解旋边复制。在解旋酶的作用下，两条DNA母链之间的氢键断裂，从而使亲代DNA的两条链分开，分别作为模板来合成子链。
5．(2012·福建高考)双脱氧核苷酸常 ( http: / / www.21cnjy.com )用于DNA测序，其结构与脱氧核苷酸相似，能参与DNA的合成，且遵循碱基互补配对原则。DNA合成时，在DNA聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终止；若连接上的是脱氧核苷酸，子链延伸继续。在人工合成体系中，有适量的序列为GTACATACATG的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸。则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有(　　)
A．2种 B．3种
C．4种 D．5种
解析：选D　由题干分析可知，题中所给 ( http: / / www.21cnjy.com )的单链模板中含有4个“A”，其中每个“A”均可能与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对，当单链模板上的“A”与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对时子链延伸终止，因此当单链模板上的“A”与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对会有4种不同长度的子链；若单链模板上的“A”只与脱氧核苷酸结合，以该单链为模板合成出的子链只有1种，综上所述，以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有5种。
6．(原创题)如图表示DNA复制的过程，结合图示判断，下列有关叙述不正确的是(　　)
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分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链方向相反
C．DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段
D．DNA的两条子链都是连续合成的
解析：选D　由图可知，两条子链中，一条是连续合成的，另一条是不连续合成的。
[课下提能练]
一、选择题
1．下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是(　　)
A．基因一定位于染色体上
B．核基因在染色体上呈线性排列
C．四种脱氧核苷酸的数目和排列顺序决定了基因的多样性和特异性
D．一条染色体上含有1个或2个DNA分子
解析：选A　基因是具有遗传效应的DNA ( http: / / www.21cnjy.com )片段，DNA不一定位于染色体上，因此基因不一定位于染色体上；多个基因位于同一条染色体上，基因在染色体上呈线性排列； 不同基因中脱氧核苷酸的数目和排列顺序不同，基因具有多样性，而每一个基因中脱氧核苷酸的数目和排列顺序是特定的，因此基因又具有特异性； 没有复制的每条染色体含有1个DNA分子，复制后的每条染色体含有2个DNA分子。
2．(2014·苏北四市二模)关于DNA分子结构与复制的叙述，正确的是(　　)
A．DNA分子中含有四种核糖核苷酸
B．在双链DNA分子中A/T的值不等于G/C的值
C．DNA复制不仅需要氨基酸做原料，还需要ATP供能
D．DNA复制不仅发生在细胞核中，也发生于线粒体、叶绿体中
解析：选D　DNA分子的基本单 ( http: / / www.21cnjy.com )位是脱氧核糖核苷酸而不是核糖核苷酸；DNA复制不需要氨基酸做原料，而是需要脱氧核糖核苷酸做原料。在双链DNA分子中A/T＝G/C＝1。
3．关于DNA分子结构的叙述，正确的是(　　)
A．组成双链DNA分子的脱氧核苷酸可以只有1种
B．绝大多数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　组成双链DNA分子的脱氧核 ( http: / / www.21cnjy.com )苷酸有4种，其中的五碳糖为脱氧核糖；位于DNA分子长链结束部位的每个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，有A＋G＝T＋C。
4．(2014·东城区联考)下图为DNA分子部分结构示意图，以下叙述正确的是(　　)
A．解旋酶可以断开⑤，因此DNA的稳定性与⑤无关
B．④是一个鸟嘌呤脱氧核苷酸
C．DNA连接酶可催化⑥或⑦的形成
D．A链、B链的方向相反，骨架是磷酸和脱氧核糖
解析：选D　图中⑤为氢键，解旋酶能断开氢键，DNA的稳定性与氢键有关；①和②③不属于同一个脱氧核苷酸；DNA连接酶不能催化⑦的形成。
5．科学家利用一种量化单分子测序技术，探测 ( http: / / www.21cnjy.com )到人类细胞中一类新型小分子RNA，并证实了哺乳动物细胞能通过直接复制RNA分子来合成RNA。下列关于RNA复制的说法中，错误的是(　　)
A．复制所需的原料是4种游离的核糖核苷酸
B．以单链RNA分子为模板直接复制合成的RNA与模板RNA相同
C．复制过程可能会出现差错
D．复制过程所需要的能量主要通过呼吸作用产生
解析：选B　由于RNA复制遵循碱基互补配对原则，所以以单链RNA分子为模板直接复制合成的RNA与模板RNA的碱基互补配对。
6．将一个用15N标记的、含1 560个碱基对的DNA片段在无放射性标记的溶液中复制4次，已知该DNA片段中有腺嘌呤750个，则(　　)
A．复制完成后，具有放射性的腺嘌呤有1 500个
B．复制过程中，共消耗胞嘧啶脱氧核苷酸12 150个
C．复制完成后，不含放射性的DNA分子占1/15
D．具放射性的DNA分子的两条链都有放射性
解析：选B　复制后具有放射性 ( http: / / www.21cnjy.com )的还是母链上的那750个腺嘌呤；已知该DNA片段含1 560个碱基对，即含3 120个碱基，其中A有750个，T也有750个，那么G＝C＝(3 120－750×2)/2＝810(个)，复制4次后，共消耗G(或C)810×(24－1)＝810×15＝12 150(个)；复制完成后共有16个DNA分子，其中2个DNA分子含有放射性，所以不含放射性的DNA分子占14/16＝7/8；由于DNA是半保留复制，故具放射性的DNA分子的两条链中，一条链有放射性，一条链无放射性。
7．真核细胞某生理过程如下图，相关叙述错误的是(　　)
A．酶1可使磷酸二酯键断裂，酶2可催化磷酸二酯键的形成
B．a链和b链的方向相反，a链与c链的碱基序列相同
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．c链和d链中G＋C所占比例相等，该比值越大DNA热稳定性越高
解析：选A　酶1是解旋酶，可使氢键断裂，酶2是DNA聚合酶，可催化磷酸二酯键的形成。
8．(2013·安庆二模)一个T2噬菌体的所有成分均被3H标记，其DNA由6 000个碱基对组成，其中鸟嘌呤占全部碱基的1/6，用该噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，共释放出151个子代噬菌体。下列叙述正确的是(　　)
A．可用含3H的培养基制备标记噬菌体
B．该过程共需要6×105个胸腺嘧啶脱氧核苷酸
C．少数子代噬菌体的蛋白质外壳带有放射性
D．子代噬菌体可因基因重组而表现出不同性状
解析：选B　噬菌体属于病毒，不能进行基因重组，也不能用普通培养基直接制备；虽然亲代噬菌体的蛋白质外壳带有放射性，但在侵染时蛋白质外壳并不进入细菌体内，子代噬菌体的蛋白质外壳所需的原料均来自于无放射性的细菌，故均无放射性；由题意，鸟嘌呤占T2噬菌体DNA全部6 000对碱基的1/6，即2 000个，则在该DNA中，胸腺嘧啶为4 000个。151个子代噬菌体共需150份原料，即需要胸腺嘧啶脱氧核苷酸：4 000个×150＝600 000个＝6×105个。
9．下图表示大肠杆菌的DNA复制示意图 ( http: / / www.21cnjy.com )。如果是单起点单向复制，按正常的子链延伸速度，此DNA分子复制约需30 s，而实际上复制从开始到结束只需约16 s。据图分析，下列说法不正确的是(　　)
A．“甲→乙”的场所与真核生物的DNA分子复制场所不同
B．实际复制的时间之所以减半，是由于该DNA分子是从两个起点同时进行复制的
C．把甲放在含15N的培养液中复制三代，子代中含15N的DNA占100%
D．如果甲中碱基A占20%，那么其子代DNA中碱基G的比例为30%
解析：选B　由图可知，该环状DNA分子 ( http: / / www.21cnjy.com )从一个起点开始向两个方向复制，导致复制速度加倍。真核细胞内的线粒体、叶绿体内含有环状DNA。后代DNA分子中，至少含有1条新合成的单链，因此子代DNA分子均含有15N。双链DNA分子中，A＋G＝50%，A为20%，则G为30%。
10．下图是在电子显微镜下拍摄的某生物细胞DNA复制过程中的图像。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．此过程遵循碱基互补配对原则，任一条链中A＝T，G＝C
C．若将该DNA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　在一条链中A与T不一定相等； ( http: / / www.21cnjy.com )DNA彻底水解是指将脱氧核苷酸也水解，产物是脱氧核糖、磷酸和四种碱基；DNA分子的一条链中两互补碱基之和的比值，与另一条链中该比值相等。
11．(2013·西城区期末)BrdU能代替 ( http: / / www.21cnjy.com )胸腺嘧啶脱氧核苷掺入到新合成的DNA链中。若用姬姆萨染料染色，在染色单体中，DNA只有一条单链掺有BrdU则着色深，DNA的两条单链都掺有BrdU则着色浅。将植物根尖分生组织放在含有BrdU的培养液中培养一段时间，取出根尖并用姬姆萨染料染色，用显微镜观察每条染色体的染色单体的颜色差异。下列相关叙述不正确的是(　　)
A．在第一个分裂周期中，每条染色体的染色单体间均无颜色差异
B．在第二个分裂周期的前期，每条染色体中有3条脱氧核苷酸链含有BrdU
C．在第三个分裂周期的中期，细胞中有1/4染色体的染色单体间出现颜色差异
D．此实验可用于验证DNA的复制方式为半保留复制
解析：选C　根据DNA半保留复制的特 ( http: / / www.21cnjy.com )点可知在第一次复制之后，每个DNA分子的双链中均为1条链含有BrdU，一条链不含有BrdU，所以每条染色体的染色单体都着色深；在第二次复制后，最初不含BrdU的链存在于其中1个DNA分子中，而另1个DNA分子的双链都含有BrdU，即一条染色体所含2条染色单体的4条脱氧核苷酸链中，会有3条脱氧核苷酸链含有BrdU；第二个分裂周期结束后，染色体随机进入子细胞，故第三个分裂周期的中期细胞中染色单体间出现颜色差异的染色体比例无法确定；此实验可以反过来用于验证DNA的复制方式为半保留复制。
12．φX174噬菌体中的DNA为单链 ( http: / / www.21cnjy.com )，有5 386个碱基，其中A约占20%。φX174噬菌体进入寄主则合成互补链，形成环状双链的繁殖型DNA(RF－DNA)。以此RF－DNA为模板，合成作为噬菌体基因组的环状单链DNA及噬菌体的mRNA和蛋白质，形成噬菌体粒子。一个用32P标记的φX174噬菌体侵入细菌后，释放出100个子代噬菌体粒子。下列说法正确的是(　　)
A．子代噬菌体中含放射性的占1/50
B．生成100个φX174噬菌体需消耗G 159 964个
C．φX174噬菌体的增殖过程不遵循碱基互补配对原则
D．噬菌体粒子的生成需要解旋酶、DNA聚合酶等多种酶的参与
解析：选D　由于φX174噬菌体中的DN ( http: / / www.21cnjy.com )A为单链，因此含放射性的子代噬菌体占1/100。单链DNA中不遵循A＝T，C＝G，因此消耗的G数目不能确定。φX174噬菌体增殖时合成了双链的繁殖型DNA，并以此为模板合成子代DNA，该增殖过程遵循碱基互补配对原则，需要解旋酶、DNA聚合酶等多种酶的参与。
二、非选择题
13．下面甲图中DNA分子有a和d两条链，将甲图中某一片段放大后如乙图所示，结合所学知识回答下列问题：
(1)从甲图可看出DNA复制的方式是________。
(2)甲图中，A和B均是DNA分子 ( http: / / www.21cnjy.com )复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链；则A是________酶，B是________酶。
(3)图甲过程在绿色植物叶肉细胞中进行的场所有____________________________
____________________。
(4)乙图中，7是________________________________________________________。
DNA分子的基本骨架由____________交替连接而成；DNA分子两条链上的碱基通过________连接成碱基对，并且遵循________________原则。
解析：(1)DNA复制的方式是半保留复 ( http: / / www.21cnjy.com )制，即子代DNA保留了母链的一条。(2)A酶是解旋酶，破坏了DNA分子中两条链中的氢键，使DNA分子解开螺旋；B酶催化DNA子链的合成，为DNA聚合酶。(3)图甲为DNA复制，发生在细胞核、线粒体和叶绿体中。(4)图乙中4为胸腺嘧啶，5为脱氧核糖，6为磷酸，三者构成的7为胸腺嘧啶脱氧核苷酸。
答案：(1)半保留复制
(2)解旋　DNA聚合
(3)细胞核、线粒体、叶绿体
(4)胸腺嘧啶脱氧核苷酸　脱氧核糖和磷酸　氢键　碱基互补配对
14．蚕豆体细胞染色体数目2N＝12，科学家用3H标记蚕豆根尖细胞的DNA，可以在染色体水平上研究真核生物的DNA复制方法。
实验的基本过程如下：
Ⅰ.将蚕豆幼苗培养在含有3H的胸腺嘧啶核苷的培养基上，培养一段时间后，观察细胞分裂中期染色体的放射性情况。
Ⅱ.当DNA分子双链都被3H标记后，再将根移到含有秋水仙素的非放射性培养基中，培养一段时间后，观察细胞分裂中期染色体的放射性情况。
请回答相关问题：
(1)蚕豆根尖细胞进行的分裂 ( http: / / www.21cnjy.com )方式是________；秋水仙素能使部分细胞的染色体数目加倍，其作用的机理是________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)Ⅰ中，在根尖细胞进行第一次分裂时，每 ( http: / / www.21cnjy.com )一条染色体上带有放射性的染色单体有________条，每个DNA分子中，有________条链带有放射性。Ⅱ中，若观察到一个细胞具有24条染色体，且二分之一的染色单体具有放射性，则表明该细胞的染色体在无放射性的培养基上复制________次，该细胞含有________个染色体组。
(3)上述实验表明，DNA分子的复制方式是________。
解析：(1)蚕豆根尖细胞为体细胞，其分裂方式 ( http: / / www.21cnjy.com )为有丝分裂。秋水仙素可以抑制纺锤体的形成，导致染色体不能被拉向两极，从而形成了染色体数目加倍的细胞。(2)由于DNA的复制为半保留复制，第一次分裂完成时，每个DNA分子中都有一条链被3H标记，每一条染色体上有2条染色单体被3H标记。当DNA分子双链都被3H标记后，再将根移到含有秋水仙素的非放射性培养基中，观察到一个细胞具有24条染色体，且二分之一的染色单体具有放射性，则表明该细胞的染色体在无放射性的培养基上复制2次，该细胞含有4个染色体组。(3)该实验证明DNA分子的复制是半保留复制。
答案：(1)有丝分裂　抑制纺锤体的形成
(2)2　1　2　4
(3)半保留复制
15．科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。
组别 1组 2组 3组 4组
培养液中唯一氮源 14NH4Cl 15NH4Cl 14NH4Cl 14NH4Cl
繁殖代数 多代 多代 一代 两代
培养产物 A B B的子Ⅰ代 B的子Ⅱ代
操作 提取DNA并离心
离心结果 仅为轻带(14N/14N) 仅为重带(15N/15N) 仅为中带(15N/14N) 1/2轻带(14N/14N)1/2中带(15N/14N)
请分析并回答：
(1)要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过________代培养，且培养液中的________是唯一氮源。
(2)综合分析本实验的DNA离心结果，第__ ( http: / / www.21cnjy.com )______组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第________组和第________组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是________。
(3)分析讨论：
①若子Ⅰ代DNA的离心结果为 ( http: / / www.21cnjy.com )“轻带”和“重带”两条密度带，则“重带”DNA来自于________代，据此可判断DNA分子的复制方式不是________复制。
②若将子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，其结果________(填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。
③若在同等条件下将子Ⅱ代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置________，放射性强度发生变化的是________带。
④若某次实验的结果中，子Ⅰ代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为________。
解析：(1)要得到DNA中的N全 ( http: / / www.21cnjy.com )部被放射性标记的大肠杆菌B，即第2组的结果，应连续培养多代，且唯一氮源为15NH4Cl。(2)第3组实验最为重要，因为B为15N/15N，B的子Ⅰ代为15N/14N，这就说明DNA复制为半保留复制。但中带只有与轻带和重带进行比较才能得出，所以它要与第1组和第2组进行比较。(3)①若子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻带”和“重带”两条密度带，说明不是半保留复制，而是全保留复制。重带是15N/15N，即B。②若把DNA双链分开，就无法得知DNA的复制方式了。③当对子Ⅱ代的14N/14N、15N/14N进行培养n代后，离心还是得到两个密度带，位置和原来相同。④当新合成DNA单链中的N含有少量15N时，条带会比正常情况下宽一些。
答案：(1)多　15NH4Cl　(2)3　1　2　半保留复制
(3)①B　半保留　②不能　③没有变化　轻　④15N

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