第5单元 考点19 DNA分子的结构和复制、基因的本质-【金版教程】2025年高考生物一轮总复习首选用卷课件PPT（新教材 多选版）
2024-08-12
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教辅
内容正文：
第一编 考点通关练
第五单元 遗传的物质基础
考点19 DNA分子的结构和复制、基因的本质
目录
CONTENTS
一
基础过关
JI CHU GUO GUAN
二
综合提升
ZONG HE TI SHENG
基础过关
JI CHU GUO GUAN
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基础过关 JI CHU GUO GUAN
1．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
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2．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．基因是有遗传效应的DNA片段
C．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
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解析 基因通常是有遗传效应的DNA片段，遗传信息是指基因中碱基的排列顺序，A、B错误；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。
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3．如图为DNA分子片段结构示意
图，对该图的正确描述是( )
A．②和③相间排列，构成了DNA
分子的基本骨架
B．图中①、②和③构成了一分子
胞嘧啶脱氧核苷酸
C．每个脱氧核糖分子均与两个磷酸基团相连
D．脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1′C
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解析 图中①磷酸和②脱氧核糖相间排列，构成了DNA分子的基本骨架，A错误；图中的①(磷酸)与②③不属于同一个脱氧核苷酸，B错误；每条脱氧核苷酸链的3′端都有一个脱氧核糖只与一个磷酸基团相连，C错误。
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4．(2023·江苏四市联考)细胞在进行DNA复制时所用的引物不是DNA，而是RNA，下列叙述正确的是( )
A．DNA复制时，引物均沿2条模板链的5′→3′延伸
B．RNA引物可从子链DNA上移除，表明限制酶可特异性切割RNA
C．在补齐移除RNA引物后留下的缺口时，需要DNA聚合酶的参与
D．若缺少核糖核苷酸，则DNA复制不会受到影响
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解析 DNA复制时，引物均沿2条模板链的3′→5′延伸，A错误；限制酶只能特异性切割DNA分子，不能特异性切割RNA分子，B错误；DNA聚合酶可将单个的脱氧核苷酸连接起来，所以在补齐移除RNA引物后留下的缺口时，需要DNA聚合酶的参与，C正确；缺少核糖核苷酸会影响RNA引物的合成，进而影响DNA的复制，D错误。
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5．某双链DNA分子含有400个碱基，其中一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4。下列表述错误的是( )
A．该DNA分子中的碱基排列方式共有4200种
B．该DNA分子的一个碱基改变，不一定会引起子代性状的改变
C．该DNA分子连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸180个
D．该DNA分子中4种碱基的比例为A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7
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解析 已知一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，该双链DNA分子中含有400个碱基，则该DNA分子中A＝T＝60个，C＝G＝140个，碱基比例已经确定，因此该DNA分子中的碱基排列方式少于4200种，A错误；由于密码子的简并性等原因，DNA分子的一个碱基改变不一定会导致其所控制的蛋白质的结构和功能发生改变，因此子代性状不一定改变，B正确；由上述分析可知，该双链DNA分子中A＝T＝60个，C＝G＝140个，该DNA分子连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸数为(22－1)×60＝180(个)，C正确；该DNA分子中4种碱基A∶T∶G∶C＝60∶60∶140∶140＝3∶3∶7∶7，D正确。
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6．为探究DNA复制方式，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔将15N标记的大肠杆菌，放到只含14N的培养基中培养，通过CsCl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15N－DNA、14N－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。下列相关说法正确的是( )
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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．根据第一代只出现一条居中的DNA条带，可以排除DNA是全保留复制
C．大肠杆菌在进行DNA分子复制时需要用到解旋酶、DNA聚合酶和限制酶
D．DNA聚合酶是一种能调节DNA分子复制的信息分子
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解析 15N不具有放射性，A错误；若DNA是全保留复制，第一代会含有两条链都含15N标记的DNA和两条链都含14N标记的DNA，则会出现居下和居上的2条DNA条带，B正确；大肠杆菌在进行DNA分子复制时需要用到解旋酶和DNA聚合酶，不需要限制酶，C错误。
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7．(2021·山东等级考)利用农杆菌转化法，将含有基因修饰系统的TDNA插入到水稻细胞M的某条染色体上，在该修饰系统的作用下，一个DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，脱氨基过程在细胞M中只发生一次，将细胞M培育成植株N。下列说法错误的是( )
A．N的每一个细胞中都含有TDNA
B．N自交，子一代中含TDNA的植株占3/4
C．M经n(n≥1)次有丝分裂后，脱氨基位点为A－U的细胞占1/2n
D．M经3次有丝分裂后，含TDNA且脱氨基位点为A－T的细胞占1/2
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解析 N是由M细胞进行有丝分裂和分化形成的，由于TDNA插入到水稻细胞M的某条染色体上，该染色体复制形成的子染色体都含有TDNA，因此N的每一个细胞中都含有TDNA，A正确；N植株的一条染色体中含有TDNA，可以记为＋，因此N植株关于是否含有TDNA的基因型记为＋－，如果自交，则子代中相关的基因型为＋＋∶＋－∶－－＝1∶2∶1，有3/4的植株含TDNA，B正确；M中只有1个DNA分子上的单链上的一个C脱去氨基变为U，所以复制n次后，产生的子细胞有2n
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个，但脱氨基位点为A－U的细胞只有1个，所以这种细胞的比例为1/2n，C正确；M经3次有丝分裂后，形成的子细胞有8个，由A项可知，形成的8个子细胞都含有TDNA，由于M细胞DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，所以是G和U配对，所以复制3次后，有4个细胞脱氨基位点为C－G，3个细胞脱氨基位点为A－T，1个细胞脱氨基位点为U－A，因此含TDNA且脱氨基位点为A－T的细胞占3/8，D错误。
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8．(多选)(2024·襄阳四中调研)一个双链均被32P标记的DNA由5000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．DNA复制是一个边解旋边复制的过程
B．第三次复制需要2.1×104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∶3
D．子代DNA分子中含32P与含31P的分子数之比为1∶4
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解析 DNA分子中共有10000个碱基，其中胞嘧啶3000个，DNA第三次复制需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为(23－1)×3000－(22－1)×3000＝1.2×104(个)。
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9．(多选)(2024·湖南长郡中学高三月考)科学家以大肠杆菌为实验材料，设计如下的实验：①在含15N的培养液中培养大肠杆菌若干代，使其DNA均被15N标记，在试管中离心结果如图Ⅰ；②转至含14N的培养液继续培养；③取出每代大肠杆菌的DNA样本，离心。某生物小组绘制可能结果如图Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。下列有关叙述不正确的是( )
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A．酵母菌比大肠杆菌更适合作为本实验的材料
B．将图Ⅳ对应时期的DNA样本加热后立刻离心，试管中条带数量不会发生变化
C．图Ⅱ可表示转入含14N的培养液中繁殖的第二代
D．仅根据图Ⅱ和图Ⅳ的条带分布就能证明DNA复制的方式是半保留复制
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解析 大肠杆菌为原核生物，遗传物质简单，繁殖快，故相对于酵母菌，更适合作为本实验的材料，A错误；转入含14N的培养液中繁殖的第二代，得到4个DNA分子，其中2个DNA分子的两条链均为14N，另外2个DNA分子一条链为14N，一条链为15N，故图Ⅳ可表示转入含14N的培养液中繁殖的第二代，将图Ⅳ对应时期的DNA样本加热后立刻离心，试管中条带数量不会发生变化，仍有2条，分别是14N和15N带，B正确，C错误；图Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ根据DNA条带的位置能证明DNA复制的方式是半保留复制，D错误。
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10．(2024·陕西咸阳模拟)DNA指纹技术正发挥着越来越重要的作用，是目前在亲子鉴定、侦察罪犯等方面最为可靠的鉴定技术。请思考并回答下列有关DNA指纹技术的问题：
(1)DNA亲子鉴定中，DNA探针必不可少，DNA探针实际是一种已知碱基顺序的DNA片段。DNA探针寻找基因所用的原理是__________________。
(2)用DNA做亲子鉴定时，小孩的条码会一半与其生母相吻合，另一半与其生父相吻合，其原因是__________________________________
_______________________。
碱基互补配对原则
孩子的每一对同源染色体必定一条来自母亲，一条来自父亲
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(3)提取某小孩和其母亲以及待测定的三位男性的DNA，进行DNA指纹鉴定，部分结果如图所示。则该小孩的真正生物学父亲是________(填字母)。
(4)现在已知除了一卵双生双胞胎外，每个人的DNA是独一无二的，就好像指纹一样，这说明了______________________________。
B
DNA分子具有多样性和特异性
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解析 (2)(3)孩子的每一对同源染色体必定一条来自母亲，一条来自父亲，因此小孩的条码会一半与其生母相吻合，另一半与其生父相吻合。图中孩子上面条码与母亲吻合，则下面条码与父亲吻合，所以该小孩的真正生物学父亲是B。
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综合提升 ZONG HE TI SHENG
11．为探究大肠杆菌DNA复制的过程，在DNA复制开始时，将大肠杆菌放在含低剂量3H标记的脱氧胸苷(3H－dT)的培养基中，3H－dT可掺入正在复制的DNA分子中，使其带有放射性标记。短时间后，将大肠杆菌转移到含高剂量3H－dT的培养基中培养一段时间。收集、裂解细胞，抽取其中的DNA进行放射性自显影检测，结果如图所示。据图分析，不能作出的推测是( )
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A．复制起始区在低放射性区域
B．DNA复制方式为半保留复制
C．DNA复制从起始点向两个方向延伸
D．3H－dT由低剂量转为高剂量的时间间隔对结果影响较大
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解析 据图可以推测，开始将大肠杆菌放在含低剂量3H标记的脱氧胸苷的培养基中，故大肠杆菌DNA的复制起始区在低放射性区域，中间为低放射性区域，两边为高放射性区域，说明DNA复制从起始点向两个方向延伸，故复制的方向是b→a、b→c，A、C不符合题意；放射性自显影检测无法得出DNA复制方式为半保留复制，B符合题意；若3H－dT由低剂量转为高剂量的时间间隔太长，可能使整个DNA分子都是低放射性的，对结果影响较大，D不符合题意。
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12．(2024·辽宁省高三联合模拟考试生物)动物细胞的线粒体DNA分子上有两个复制起始区OH和OL。该DNA复制时，OH首先被启动，以L链为模板合成M链，当M链合成约2/3时，OL启动，以H链为模板合成N链，最终合成两个环状双螺旋DNA分子，该过程如下图所示。下列叙述正确的是( )
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A．复制启动时OH区和OL区首先结合的酶是DNA聚合酶
B．合成M链和N链时方向相反是因为起始区解旋方向不同
C．复制完成后M链中的嘌呤数与N链中的嘌呤数一定相同
D．线粒体环状DNA分子中每个脱氧核糖都与两个磷酸相连
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解析 DNA分子复制开始时，首先利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下进行解旋，可见，复制启动时OH区和OL区首先结合的酶是解旋酶，A错误；组成DNA分子的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，而DNA聚合酶只能从DNA的3′端延伸DNA链，所以合成M链和N链时方向相反，B错误；M、N分别是以L链、H链为模板复制的，则M、N碱基互补配对，因此复制完成后M链中的嘌呤数与N链中的嘧啶数一定相同，C错误；线粒体环状DNA分子中没有游离的磷酸基团，每个脱氧核糖都与两个磷酸相连，D正确。
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13．(2023·宁夏银川高三联考)某生物兴趣小组用卡片、曲别针、铁丝等材料制作DNA双螺旋结构模型。现在提供的卡片类型和数量如表所示，下列说法正确的是( )
卡片类型 五碳糖 磷酸 碱基
A T G C
数量 20 20 5 6 6 7
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A．五碳糖卡片在与磷酸和碱基卡片连接时，位置是可以随意变化的
B．利用以上材料最多可以构建4种脱氧核苷酸，11个核苷酸对
C．制作的模型中，每个五碳糖卡片都只连一个碱基，但不都是只连一个磷酸
D．利用以上材料最多可以构建410种具有不同碱基序列的DNA片段
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解析 核苷酸的结构是五碳糖1′－C的位置与碱基相连，5′－C的位置与磷酸基团相连，位置是不可随意变化的，A错误；材料中有4种碱基，可以构建4种脱氧核苷酸，碱基A为5个，T为6个，G为6个，C为7个，则构成的碱基对A和T为5对，C和G为6对，但是五碳糖和磷酸只有20个，所以最多有10个核苷酸对，B错误；每个五碳糖只可以连接一个碱基，DNA的每条链的3′端的脱氧核糖只连接一个磷酸，其余的脱氧核糖连接两个磷酸，C正确；如果每种碱基数量有10个，就可以构建410种序列的DNA，现在每种碱基数目都不是10个，因此构建的DNA片段少于410种，D错误。
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14．(2024·湖北襄阳第五中学高三期末)20世纪70年代，Fred sanger发明了双脱氧终止法对DNA进行测序。其原理如图，在4个试管中分别加入4种脱氧核苷三磷酸(dNTP)和1种双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)；ddNTP可以与dNTP竞争核苷酸链延长位点，并终止DNA片段的延伸。在4个试管中DNA链将会分别在A、G、C及T位置中止，并形成不同长度的DNA片段。这些片段随后可被电泳分开并显示出来。下列说法中正确的是( )
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综合提升 ZONG HE TI SHENG
A．这种测序方法需要引物和耐高温的DNA连接酶
B．电泳图谱中的箭头所指的DNA片段以鸟嘌呤结尾
C．测得未知DNA的序列为5′－GATTCGAGCTGA－3′
D．ddNTP与dNTP竞争的延长位点是核苷酸链的5′末端
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解析 PCR测序需要引物和耐高温的DNA聚合酶，A错误；电泳图谱中的箭头所指的DNA片段以鸟嘌呤结尾，B正确；由图可知：测得未知DNA的序列为5′－TCAGCTCGAATC－3′，C错误；ddNTP与dNTP竞争的延长位点是核苷酸链的3′末端，D错误。
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15．科学家发现了单链DNA的一种四螺旋结
构，一般存在于人体快速分裂的活细胞(如癌细胞)
中。形成该结构的DNA单链中富含G，每4个G之
间通过氢键等形成一个正方形的“G－4平面”，
继而形成立体的“G－四联体螺旋结构”(如图)。下列叙述正确的是( )
A．每个“G－四联体螺旋结构”中含有两个游离的磷酸基团
B．该结构中富含G－C碱基对
C．该结构中(A＋G)/(T＋C)的值与双链DNA中不一定相等
D．该“G－四联体螺旋结构”可以抑制癌细胞的分裂
答案
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解析 每个“G－四联体螺旋结构”是一条单链形成的，该结构中含有1个游离的磷酸基团，A错误；“G－四联体螺旋结构”是由单链DNA形成的一种四螺旋结构，该结构中富含G，而不是富含G－C碱基对，B错误；双链DNA中(A＋G)/(T＋C)的值始终等于1，而该单链结构中(A＋G)/(T＋C)的值不一定等于1，因此该结构中(A＋G)/(T＋C)的值与双链DNA中不一定相等，C正确；根据题意此“G－四联体螺旋结构”一般存在于人体快速分裂的活细胞(如癌细胞)中，因此该结构不能抑制癌细胞的分裂，可能促进癌细胞的分裂，D错误。
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16．(多选)(2024·湖南常德一中高三月考)图1为真核细胞核DNA复制的电镜照片，其中泡状结构为复制泡。图2为DNA复制时，形成的复制泡的示意图，图中箭头表示子链延伸方向。下列叙述不正确的是( )
A．图1过程发生在分裂间期，以核糖核苷酸为原料
B．图1中DNA分子上的多个复制起点同时复制，可提高复制速率
C．图2中a端和b端分别是模板链的3′端和5′端
D．图2可知真核细胞核DNA复制时具双向复制的特点
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解析 DNA的复制就是发生在细胞分裂的间期，以游离的四种脱氧核苷酸为原料，A错误；图1为真核细胞核DNA复制，其中一个DNA分子有多个复制泡，可加快复制速率，复制泡的大小不同，说明不同的复制起点不同时开始复制，B错误；子链的延伸方向是从5′－3′端延伸，且与模板链的关系是反向平行，因此，根据子链的延伸方向，可以判断，图2中a端和b端分别是模板链的5′端和3′端，C错误；图1中的复制泡显示DNA分子具有多起点双向复制的特点，从而加快了复制速率，D正确。
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17．(多选)用荧光标记的特定的DNA片段作为
探针，与染色体上对应的DNA片段结合可在染色
体上定位特定的基因。探针与染色体上待测基因
结合的原理如图所示，下列叙述错误的是( )
A．合成探针的原料是核糖核苷酸
B．此处煮沸的作用相当于解旋酶的作用
C．复性时，探针与基因杂交遵循碱基互补配对原则
D．对成熟叶肉细胞进行基因标记时，一条染色体上可观察到两个荧光点
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解析 探针为DNA片段，故合成探针的原料是脱氧核苷酸，A错误；煮沸使DNA双链的氢键断裂，形成单链，相当于DNA解旋酶的作用，B正确；复性时，探针单链和具有特定的基因的单链按照碱基互补配对原则杂交，C正确；成熟叶肉细胞中DNA没有复制，只能观察到一个荧光点，D错误。
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18．(2024·湖北宜昌模拟)双链DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成。早在1966年，日本科学家冈崎提出DNA半不连续复制假说：DNA复制形成互补子链时，一条子链是连续形成的，另一条子链不连续即先形成短链片段(如图1)。为验证这一假说，冈崎进行了如下实验：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分子变性、全部解螺旋，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
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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。请分析回答下列问题：
(1)若1个双链DNA片段中有1000个碱基对，其中胸腺嘧啶350个，该DNA连续复制四次，在第四次复制时需要消耗________个胞嘧啶脱氧核苷酸。
5200
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(2)以3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，最终在噬菌体DNA中检测到放射性，其原因是________________________________
_________________________。
(3)DNA解旋在细胞中需要解旋酶的催化，在体外通过加热也能实现。解旋酶不能为反应提供能量，但能__________________________。研究表明，在DNA分子加热解链时，DNA分子中G＋C的比例越高，需要解链温度越高的原因是_______________________________________
___________________。
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
降低反应所需要的活化能
DNA分子中G＋C的比例越高，氢键数越多，DNA结构越稳定
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(4)图2中，与60秒结果相比，120秒结果中短链片段减少的原因是_________________________________实验结果为冈崎假说提供的有力证据是______________________________________________________。
短链片段连接形成长链片段
在实验时间内，细胞中均能检测到较多的短链片段
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解析 (1)已知1个双链DNA片段中共有A＋T＋G＋C＝2000(个)碱基，其中T＝350个。依据碱基互补配对原则可推知，在该DNA片段中，A＝T＝350个，C＝G＝650个。该DNA连续复制四次，在第四次复制时需要消耗的胞嘧啶脱氧核苷酸数＝(24－23)×650＝5200(个)。
(3)解旋酶能降低反应所需要的活化能。在每个DNA分子中，碱基对A与T之间有2个氢键，C与G之间有3个氢键，DNA分子中G＋C的比例越高，含有的氢键数越多，DNA结构越稳定，因此在DNA分子加热解链时，DNA分子中G＋C的比例越高，需要的解链温度也越高。
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(4)已知分子越小离试管口距离越近。图2显示：与60秒结果相比，120秒结果中在离试管口较近的距离放射性强度低，说明短链片段减少，而在离试管口较远的距离放射性强，说明短链片段连接形成长链片段。在图示的实验时间内，细胞中均能检测到较多的短链片段，为冈崎假说提供了实验证据。
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