2025届高考生物备考教案：第六章　遗传的分子基础 课时2　DNA分子的结构、复制及基因的本质

课时2　DNA分子的结构、复制及基因的本质 考点1　DNA的结构 1.DNA双螺旋结构模型的构建 2.DNA的结构 提醒 确辨析DNA分子的两种关系 （1） （2） DNA的一条单链具有两个末端，有游离的磷酸基团的一端称作5'－端，有羟基的一端称作3'－端，两条单链方向相反。 3.DNA的特性 4.DNA中碱基数量的计算规律 （1） （2）双链DNA中，某碱基的比例为两条单链相应碱基比例的平均值，如：若A1＝a％，A2＝b％，则A＝（a％＋b％）/2。 基础自测 1.双链DNA分子中嘌呤数一定等于嘧啶数。（ √　） 2.沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建数学模型的方法。（ ×　） 3.嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定。（ √　） 4.DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖。（ ×　） 5.DNA分子中一条脱氧核苷酸链上的碱基是通过氢键连接的。（ ×　） 6.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。（ ×　） 7.DNA中（A＋T）/（C＋G）的值越大，该分子结构稳定性越低。（ √　） 8.DNA的多样性是指一个DNA分子上有许多个基因。（ ×　） 9.双螺旋模型的碱基互补配对原则解释了DNA分子具有稳定的直径[2022河北，T8D]。（ √　） 10.富兰克林等拍摄的DNA分子X射线衍射图谱、查哥夫发现的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等，为DNA双螺旋结构模型构建提供了主要依据[2021广东，T5改编]。（ √　） 深度思考 1.与RNA相比，为什么DNA更适用于贮存遗传信息？ 提示　因为DNA分子为规则的双螺旋结构，双链很稳定，能稳定地将遗传信息传给子代且不易发生较大变异；而RNA一般为单链，具有不稳定性，不能稳定遗传。 2.蛋白质分子和DNA分子的多样性都与其空间结构相关吗？为什么？ 提示　不都是。蛋白质分子的多样性与其空间结构密切相关，但DNA是规则的双螺旋结构，其多样性与空间结构无关，而与组成DNA的碱基数量和排列顺序有关。 3.DNA只含有4种脱氧核苷酸，但能够储存足够量的遗传信息，其原因是什么？ 提示　构成DNA的4种脱氧核苷酸的数目成千上万，脱氧核苷酸的排列顺序千差万别。 命题点　DNA分子的结构及相关计算 1.[2022浙江6月]某同学欲制作DNA双螺旋结构模型，已准备了足够的相关材料。下列叙述正确的是（ C　） A.在制作脱氧核苷酸时，需在磷酸上连接脱氧核糖和碱基 B.制作模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连 C.制成的模型中，腺嘌呤与胞嘧啶之和等于鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和 D.制成的模型中，磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的内侧 解析　在制作脱氧核苷酸时，需在脱氧核糖上连接碱基和磷酸，A错误；鸟嘌呤与胞嘧啶之间用3个氢键连接物相连，B错误；制成的模型中，A和T、C和G的数量分别相等，所以A＋C的量等于T＋G的量，C正确；磷酸和脱氧核糖交替连接位于主链的外侧，D错误。 命题变式 [设问拓展型]在题干条件不改变的情况下，下列叙述正确的是（ D　） A.制成的模型中，连接相邻两个碱基的键都是氢键 B.制作模型时，两条脱氧核苷酸链之间的碱基通过磷酸二酯键相连 C.制作脱氧核苷酸链时，相邻脱氧核苷酸的磷酸基团直接相连 D.各组DNA模型的碱基序列往往不同，反映了DNA分子的多样性 解析　DNA的一条链中相邻的碱基通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”相连，A错误；制作模型时，两条脱氧核苷酸链之间的碱基通过氢键连接，B错误；制作脱氧核苷酸链时，相邻脱氧核苷酸的磷酸基团不直接相连，而是一个脱氧核苷酸的磷酸基团与另一个脱氧核苷酸的脱氧核糖直接相连，C错误；各组DNA模型的碱基序列往往不同，反映了DNA分子的多样性，D正确。 2.[2022广东]λ噬菌体的线性双链DNA两端各有一段单链序列。这种噬菌体在侵染大肠杆菌后其DNA会自连环化（如图所示），该线性分子两端能够相连的主要原因是（ C　） A.单链序列脱氧核苷酸数量相等 B.分子骨架同为脱氧核糖与磷酸 C.单链序列的碱基能够互补配对 D.自连环化后两条单链方向相同 解析　单链序列脱氧核苷酸数量相等和分子骨架同为脱氧核糖与磷酸都不是该线性DNA分子两端能够相连的主要原因，A、B错误；据图可知，单链序列的碱基能够互补配对，这是该线性DNA分子两端能够相连的主要原因，C正确；该线性DNA分子自连环化后两条单链方向相反，D错误。 通性通法 “三看法”判断DNA的结构 3.[2021北京]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（ D　） A.DNA复制后A约占32％　　 B.DNA中C约占18％ C.DNA中（A＋G）/（T＋C）＝1 D.RNA中U约占32％ 解析　DNA的复制方式为半保留复制，且遵循碱基互补配对原则，故DNA复制后碱基A所占比例不变，即子代DNA分子中A也约占32％，A正确；根据碱基互补配对原则，双链DNA中，A＝T，G＝C，A约占32％，则C约占（100％－2×32％）÷2＝18％，B正确；双链DNA中，A＝T，G＝C，（A＋G）/（T＋C）＝1，C正确；RNA是以DNA中的一条链为模板按照碱基互补配对原则形成的，由于模板链中A所占比例未知，故不能确定RNA中U所占比例，D错误。 考点2　DNA的复制和基因的本质 1.假说—演绎法分析DNA半保留复制的实验证据 2.DNA的复制 3.图解法分析DNA复制的相关计算 （1）将一个双链均被15N标记的DNA分子放在只含有14N的培养基上培养，复制n次，则 子代DNA共2n个 脱氧核苷酸链共2n＋1条 （2）DNA复制中消耗的脱氧核苷酸数，若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个： ①经过n次复制需要消耗游离的该种脱氧核苷酸数为[18]　m·（2n－1）　。 ②第n次复制所需游离的该种脱氧核苷酸数为[19]　m·2n－1　。 提醒 在DNA复制的相关计算中，要注意碱基的数目单位是“对”还是“个”。另外，还要看清是“DNA分子数”还是“脱氧核苷酸链数”，“含”还是“只含”等关键词。 4.染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸之间的关系 提醒 （1）对于RNA病毒来说，基因是有遗传效应的RNA片段。 （2）基因是一段DNA，但一段DNA不一定是基因。 基础自测 1.植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制。（ √　） 2.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。（ √　） 3.DNA分子复制时，解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用。（ ×　） 4.DNA中氢键全部断裂后，以两条母链为模板各合成一条子链。（ ×　） 5.单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下相互连接合成新的子链。（ ×　） 提示　DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸加到已有的DNA片段的3'端。 6.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。（ ×　） 7.DNA分子上有基因，基因都在染色体上。（ ×　） 8.细胞中DNA的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和。（ ×　） 9.以DNA双螺旋结构模型为理论基础的是DNA半保留复制[2022重庆，T4改编]。（ √　） 深度思考 1.DNA能够准确复制的原因是什么？ 提示　DNA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.蛙的红细胞和哺乳动物成熟的红细胞，是否都能进行DNA的复制过程？ 提示　否。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.影响DNA复制的外界条件可能有哪些？ 提示　在DNA复制过程中，需要酶的催化和ATP供能，凡是影响酶活性的因素、影响细胞呼吸的因素，都会影响DNA的复制。 4.据图思考：生物细胞内所有的DNA聚合酶都只能催化DNA子链从5'→3'方向延伸，但是DNA的两条链是反向平行的，那么DNA的两条链是如何同时作为模板合成其互补链的？DNA复制还需要什么酶？ 提示　DNA复制过程中，当以a链为模板时，DNA聚合酶可以沿5'→3'方向连续合成新的互补链（称为前导链）；以b链为模板时，DNA聚合酶也是沿5'→3'方向合成新链片段，但是与前导链的合成方向相反，最终合成的互补链（称为后随链）实际上是由许多沿5'→3'方向合成的DNA片段连接起来的。因此，还需要DNA连接酶将相邻冈崎片段连接起来。可见，DNA复制除DNA聚合酶外，还需要解旋酶、DNA连接酶等的参与。 5.DNA复制形成的两个子代DNA上对应片段中基因是否相同？两个子代DNA将于何时分开？ 提示　在不产生错误的情况下，DNA复制产生的两个子代DNA分子应完全相同。两个子代DNA分子于有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂时，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。 命题点1　DNA复制的过程分析 1.[2021辽宁]下列有关细胞内的DNA及其复制过程的叙述，正确的是（ A　） 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 解析　在DNA复制过程中，DNA聚合酶从引物的3'端延伸子链，即子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3'端，A正确；DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3'端延伸DNA链，因此，子链的合成过程需要引物参与，B错误；通常将DNA的羟基末端称为3'端，而磷酸基团末端称为5'端，C错误；细胞内的DNA进行复制时需解旋酶打开DNA双链，DNA聚合酶的作用是催化合成DNA子链，D错误。 2.[2023山东]将一个双链DNA分子的一端固定于载玻片上，置于含有荧光标记的脱氧核苷酸的体系中进行复制。甲、乙和丙分别为复制过程中3个时间点的图像，①和②表示新合成的单链，①的5'端指向解旋方向，丙为复制结束时的图像。该DNA复制过程中可观察到单链延伸暂停现象，但延伸进行时2条链延伸速率相等。已知复制过程中严格遵守碱基互补配对原则，下列说法错误的是（ D　） A.据图分析，①和②延伸时均存在暂停现象 B.甲时①中 A、T 之和与②中 A、T 之和可能相等 C.丙时①中 A、T 之和与②中 A、T 之和一定相等 D.②延伸方向为5'端至3'端，其模板链3'端指向解旋方向 解析　由题中信息知，①和②表示新合成的单链，DNA复制过程中可观察到单链延伸暂停现象，且延伸进行时2条链延伸速率相等。据图分析，甲时②链比①链长，乙时①链比②链长，丙时两条链等长，说明①和②延伸时均存在暂停现象，A正确。甲时②链比①链长，两者等长的部分可发生碱基互补配对，等长的两条链中A、T之和相等。②链比①链多出来的单链区段，可能不含有A、T碱基，也可能含有A、T碱基，因此甲时①中A、T之和与②中A、T之和可能相等也可能不相等，B正确。丙时DNA复制结束，两条链等长，①链与②链可发生碱基互补配对，故丙时①中A、T之和与②中A、T之和一定相等，C正确。DNA两条链反向平行，由于①的5'端指向解旋方向，则②的3'端指向解旋方向，进而推出②的模板链5'端指向解旋方向，D错误。 命题点2　DNA复制的相关计算 3.[2021海南]已知5－溴尿嘧啶（BU）可与碱基A或G配对。大肠杆菌DNA上某个碱基位点已由A—T转变为A—BU，要使该位点由A—BU转变为G—C，则该位点所在的DNA至少需要复制的次数是（ B　） A.1　　　　B.2　　　　C.3　　　　D.4 解析　根据题意可知，BU既可以与碱基A配对，又可以和碱基G配对，又知大肠杆菌DNA上某个碱基位点已由A—T转变为A—BU，则该位点所在的DNA复制一次，该位点可能会变为G—BU，再复制一次，该位点可能会变为G—C，即该位点所在的DNA至少需要复制2次才能使该位点由A—BU转变为G—C，B正确。 命题变式 [条件改变型]已知5－溴尿嘧啶（BU）可与碱基A或G配对，酵母菌的某DNA中碱基A占32％。第一次复制后该DNA上某个碱基位点已由A—T转变为A—BU。下列相关叙述正确的是（ D　） A.突变前酵母菌DNA的两条链中，C＋G所占的比例均为68％ B.BU掺入DNA复制，可能使子代DNA分子结构的稳定性降低 C.A—BU转变为G—C的过程中，该位点复制至少需要2个胞嘧啶 D.复制n次后，DNA分子中嘌呤数与嘧啶数仍然相等 解析　DNA分子中，A＝T、G＝C，由题可知突变前酵母菌DNA碱基A占32％，故G＋C所占比例＝100％－32％×2＝36％，A错误；若BU掺入DNA复制，可能使DNA分子某位点上发生碱基对A—T到G—C的替换，G—C之间有3个氢键，因此DNA分子的稳定性可能会增强，B错误；A—BU第一次复制可能出现BU—G，第二次复制可能出现G—C，A—BU转变为G—C的过程中最少需要1个胞嘧啶，C错误；根据碱基互补配对原则可知，复制n次后，DNA分子中嘌呤数仍等于嘧啶数，D正确。 4.用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在14N的培养基中连续复制5次。下列有关判断错误的是（ C　） A.含有15N的DNA分子有2个 B.只含有14N的DNA分子占15/16 C.复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸1 280个 D.复制第四次时需胞嘧啶脱氧核苷酸480个 解析　DNA复制为半保留复制，不管复制几次，形成的子代DNA中都有2个DNA分子保留了亲代DNA的一条母链，故最终有2个子代DNA含15N，A正确；一个DNA分子复制5次会产生25（即32）个子代DNA，由于DNA分子是半保留复制，最终只有2个子代DNA各含1条15N链、1条14N链，其余30个DNA都只含14N，故只含有14N的DNA分子占30/32＝15/16，B正确；该DNA有200个碱基，其中C＝G＝60个，则A＝T＝40个，故复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸数＝（25－1）×40＝1 240（个），C错误；复制第四次时需胞嘧啶脱氧核苷酸数＝24－1×60＝480（个），D正确。 命题点3　DNA复制方式的实验探究 5.[2022海南]科学家曾提出DNA复制方式的三种假说：全保留复制、半保留复制和分散复制（图1）。对此假说，科学家以大肠杆菌为实验材料，进行了如下实验（图2）。下列有关叙述正确的是（ D　） A.第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带，说明DNA复制方式一定是半保留复制 B.第二代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带和1条轻带，说明DNA复制方式一定是全保留复制 C.结合第一代和第二代细菌DNA的离心结果，说明DNA复制方式一定是分散复制 D.若DNA复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带 解析　由题意和题图可知，第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带，则可以排除全保留复制，但不能肯定是半保留复制或分散复制，第二代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带和1条轻带，则可以排除分散复制，同时肯定是半保留复制，A、B、C错误；若DNA复制方式为半保留复制，继续培养至第三代，得到的8个子代DNA分子离心后，试管中会出现1条中带和1条轻带，D正确。 1.[2023浙江6月]紫外线引发的DNA损伤，可通过“核苷酸切除修复（NER）”方式修复，机制如图所示。着色性干皮症（XP）患者的NER酶系统存在缺陷，受阳光照射后，皮肤出现发炎等症状。患者幼年发病，20岁后开始发展成皮肤癌。下列叙述错误的是（ C　） A.修复过程需要限制酶和DNA聚合酶 B.填补缺口时，新链合成以5'到3'的方向进行 C.DNA有害损伤发生后，在细胞增殖后进行修复，对细胞最有利 D.随年龄增长，XP患者几乎都会发生皮肤癌的原因，可用突变累积解释 解析　修复过程中，限制酶识别特定的双链DNA序列并使DNA在特定位置断裂，DNA聚合酶以DNA链为模板合成新链，A正确；填补缺口时，新链合成与DNA复制相似，以5'到3'的方向进行，B正确；如果DNA有害损伤发生后，在细胞增殖后进行修复，可能有更多的细胞含有损伤的DNA，C错误；XP患者的核苷酸切除修复系统存在缺陷，不能修复紫外线引发的DNA损伤，随年龄增长，XP患者细胞积累的损伤DNA增多，进而发生皮肤癌，这可用突变累积解释，D正确。 2.[2021辽宁，不定项]脱氧核酶是人工合成的具有催化活性的单链DNA分子。如图为10－23型脱氧核酶与靶RNA结合并进行定点切割的示意图。切割位点在一个未配对的嘌呤核苷酸（图中R所示）和一个配对的嘧啶核苷酸（图中Y所示）之间，图中字母均代表由相应碱基构成的核苷酸。下列有关叙述错误的是（ BCD　） A.脱氧核酶的作用过程受温度的影响 B.图中Y 与两个R之间通过氢键相连 C.脱氧核酶与靶RNA之间的碱基配对方式有两种 D.利用脱氧核酶切割mRNA可以抑制基因的转录过程 解析　脱氧核酶的本质为DNA，温度会影响脱氧核酶的结构，从而影响脱氧核酶的作用，A正确；据图可知，图中Y与其中一个R是同一条链上的核苷酸，二者之间通过磷酸二酯键相连，B错误；据题意可知，脱氧核酶与靶RNA之间的碱基配对方式有A—U、T—A、G—C、C—G四种，C错误；利用脱氧核酶切割mRNA会影响翻译过程，D错误。 3.[2021山东]利用农杆菌转化法，将含有基因修饰系统的T－DNA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（ D　） A.N的每一个细胞中都含T－DNA B.N自交，子一代中含T－DNA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T－DNA且脱氨基位点为A—T的细胞占1/2 解析　在将细胞M培育成植株N的过程中，进行了有丝分裂，所以N的每一个细胞中都含T－DNA，A正确；结合题中信息，“T－DNA插入到水稻细胞M的某条染色体上”，由细胞M培育成植株N，植株N自交，则子一代中含T－DNA的植株占3/4，B正确；结合题中信息“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”可知，M经n（n≥1）次有丝分裂后，脱氨基位点为A—U的DNA分子总是一个，则含有该DNA分子的细胞占1/2n，C正确；结合上述分析可知，M经3次有丝分裂后，脱氨基位点为A—U的细胞占1/8，脱氨基位点为C—G的细胞占1/2，则含T－DNA且脱氨基位点为A—T的细胞占3/8，D错误。 基础练习 一、选择题 1.[2024郑州模拟]1953年沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型。下列有关叙述错误的是（ A　） A.DNA双螺旋结构模型的构建确定了DNA是染色体的组成成分之一 B.A的含量等于T的含量、G的含量等于C的含量为构建DNA双螺旋结构模型提供了重要信息 C.DNA衍射图谱的有关数据为推算DNA分子呈螺旋结构奠定了基础 D.DNA双螺旋结构模型构建为提出DNA自我复制的假说奠定了基础 解析　DNA双螺旋结构模型的构建并没有确定DNA是染色体的组成成分之一，A错误。 2.[2023哈尔滨质监]如图是DNA分子结构的部分示意图，下列说法错误的是（ C　） A.图中数字1表示磷酸基团，2表示脱氧核糖 B.图中3与4是通过氢键连接起来的 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.脱氧核苷酸中，磷酸基团和碱基分别连在脱氧核糖的5'－C和1'－C上 解析　图中数字1表示磷酸基团，2表示脱氧核糖，A正确。图中3与4表示含氮碱基，是通过氢键连接起来的，B正确。DNA复制时，DNA聚合酶可以催化游离的脱氧核苷酸连接到DNA子链上，而不是催化两个游离的脱氧核苷酸连接起来，C错误。脱氧核苷酸中，磷酸基团连在脱氧核糖的5'－C上，碱基连在脱氧核糖的1'－C上，D正确。 3.[2024重庆巴蜀中学模拟]1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔将DNA双链都被15N标记的亲代大肠杆菌转移到含14N的培养液中培养两代，分别收集亲代、子一代和子二代大肠杆菌并提取DNA，对提取的DNA进行离心，其结果如图所示。下列说法错误的是（ A　） A.该实验运用了差速离心技术 B.由亲代和子一代的离心结果可排除全保留复制 C.实验结果可以证明DNA为半保留复制 D.子二代含14N的DNA分子有4个 解析　该实验运用了同位素标记技术和密度梯度离心技术，A项错误。若DNA是全保留复制，则子一代离心后应得到两条带，与实验结果不符，因此由亲代和子一代的离心结果可排除全保留复制，B项正确。亲代大肠杆菌离心后，试管中只出现了一条DNA带，与子一代、子二代中的DNA带相比，此条带的位置最靠近试管的底部，说明其密度最大，是15N/15N－DNA；子一代离心后，试管中也只有一条带且位置居中，说明其密度居中，是15N/14N－DNA；子二代离心后，试管中出现两条带，一条带位置居中，为15N/14N－DNA，另一条带的位置更靠上，说明其密度最小，是14N/14N－DNA，实验结果可以证明DNA复制为半保留复制，C项正确。由于DNA复制为半保留复制，所以子二代含14N的DNA分子有4个（2个15N/14N－DNA、2个14N/14N－DNA），D项正确。 4.[2024沈阳郊联体联考]某科学家分析了多种生物DNA的碱基组成，一部分实验数据如表所示。据表分析下列说法错误的是（ A　） 表1 来源 A/G T/C A/T G/C 嘌呤/嘧啶 人 1.56 1.43 1.00 1.00 1.00 鲱鱼 1.43 1.43 1.02 1.02 1.02 小麦 1.22 1.18 1.00 0.97 0.99 结核分枝杆菌 0.40 0.40 1.09 1.08 1.10 表2 生物 猪 牛 器官 肝 脾 胰 肺 肾 胃 （A＋T）/（G＋C） 1.43 1.43 1.42 1.29 1.29 1.30 A.不同生物的DNA中4种脱氧核苷酸的比例不同，说明DNA具有特异性 B.同种生物不同器官细胞的DNA中各种脱氧核苷酸比例基本相同，说明同种生物DNA的碱基组成具有一致性 C.不同生物的A、T之和与G、C之和比值不一致，说明不同生物DNA的碱基组成比例不同 D.除少数RNA病毒外，绝大多数生物的遗传物质都是DNA，所以DNA是主要的遗传物质 解析　不同生物的DNA中4种脱氧核苷酸的比例不同，DNA中碱基的排列顺序是千变万化的，说明DNA分子具有多样性，A错误；同种生物不同器官都是由同一受精卵发育而来的，含有相同的DNA，故同种生物不同器官细胞的DNA中脱氧核苷酸的比例基本相同，其DNA的碱基组成基本一致，B正确。 5.若某双链DNA分子中含有1 000个脱氧核苷酸，其中一条链上A：T：G：C＝2：2：1：5。下列有关该DNA分子的叙述，错误的是（ C　） A.该DNA分子中共有1 300个氢键 B.该DNA分子中A：T：G：C＝2：2：3：3 C.该DNA分子中的碱基排列方式共有4500种 D.A—T碱基对与G—C碱基对具有相同的形状和直径 解析　某双链DNA分子中含有1 000个脱氧核苷酸，其中一条链上A：T：G：C＝2：2：1：5，因此该DNA分子中共含有200个A—T碱基对和300个G—C碱基对，该DNA分子中A：T：G：C＝2：2：3：3，A和T之间形成2个氢键，G和C之间形成3个氢键，则该DNA分子中共有200×2＋300×3＝1 300个氢键，A、B正确；若DNA的碱基组成无任何限制条件，DNA的碱基排列方式共有4500种，但该DNA的一条链上A：T：G：C＝2：2：1：5，因此该DNA的碱基排列方式肯定小于4500种，C错误；DNA分子中A—T碱基对与G—C碱基对具有相同的形状和直径，D正确。 6.[2023潍坊检测]若肺炎链球菌的某个环状质粒含有1 000个碱基对，其中碱基A占32％。下列说法正确的是（ D　） A.该质粒第三次复制时，需要消耗胸腺嘧啶脱氧核苷酸4 480个 B.转录形成的RNA中，碱基U占32％ C.该质粒中磷酸二酯键的数目为1 998个，游离的磷酸基团为2个 D.该质粒的每条单链中A＋T均占64％ 解析　该质粒中碱基A占32％，则T＝A＝32％，G＝C＝18％，该质粒含有1 000个碱基对，则胸腺嘧啶的数目为640个，根据DNA半保留复制可知，该质粒第三次复制时，作为模板的质粒有4个，需要消耗胸腺嘧啶脱氧核苷酸4×640＝2 560（个），A错误；转录是以DNA的一条链为模板进行的，由于不清楚DNA模板链中A的比例，故不清楚转录形成的RNA中碱基的比例，B错误；环状质粒没有游离的磷酸基团，C错误；该质粒双链中A＋T的比例等于每条单链中A＋T的比例，双链中A＋T所占比例为64％，每条单链中A＋T也占64％，D正确。 7.[情境创新/2024重庆育才中学段考]人类免疫缺陷病毒（HIV）含有两个相同的单链RNA分子，两者通过局部碱基互补配对形成“吻式”结构，进而形成特殊的“共轴螺旋”，如图所示。下列说法错误的是（ C　） A.RNA分子是HIV的遗传物质 B.“吻式”结构中，碱基A与U数量相等，碱基C与G数量相等 C.图中虚线内的C与G、C与A之间均以氢键连接 D.以解开螺旋的RNA分子为模板合成DNA的过程发生在宿主细胞内 解析　HIV是RNA病毒，RNA分子是HIV的遗传物质，A正确；“吻式”结构中，A与U配对、G与C配对，B正确；图中虚线内的C与G之间以氢键连接，C与A之间以磷酸二酯键相连，C错误；病毒侵入宿主细胞后开始增殖，D正确。 8.[2024保定模拟]人的遗传信息主要分布于染色体上的DNA中，因此DNA可以像指纹一样用来识别身份，这种方法就是DNA指纹技术。该技术在现代刑侦领域发挥重大作用，如图为DNA指纹图，下列相关叙述错误的是（ D　） A.受害者体内的精液来自1号怀疑对象，除精液外，血液或毛发等也都可进行DNA指纹鉴定 B.同一个人的不同组织产生的DNA指纹图一般相同 C.该技术还可以用于亲子鉴定、死者遗骸的鉴定 D.从出生到年老，每个人的DNA指纹图会发生很大变化 解析　由图示分析可知，1号怀疑对象的DNA指纹图与从受害者体内分离的精液样品的DNA指纹图一致，因此受害者体内的精液来自1号怀疑对象，除精液外，血液或毛发等也都可进行DNA指纹鉴定，A正确；同一个人的不同组织细胞都是由受精卵分裂、分化形成的，所以产生的DNA指纹图一般相同，B正确；DNA分子的特异性可以用于亲子鉴定、死者遗骸的鉴定，C正确；DNA具有稳定性，从出生到年老，每个人的DNA指纹图一般不会发生变化，D错误。 二、非选择题 9.[10分]双链DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成的。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，一条子链连续合成，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 s、7 s、15 s、30 s、60 s、120 s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： （1）由图1可知，DNA分子复制的方式是　半保留复制　，DNA子链的延伸方向是　5'→3'　（填“5'→3'”或“3'→5'”）。 （2）若1个双链DNA片段中有1 000个碱基对，其中胸腺嘧啶350个，则该DNA连续复制四次，在第四次复制时需要消耗　5　200　个胞嘧啶脱氧核苷酸。 （3）DNA解旋在细胞中需要　解旋　酶的催化并消耗能量，在体外通过加热也能实现。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　DNA分子中G＋C的比例越高，氢键数越多，DNA结构越稳定　。 （4）图2中实验结果　能　（填“能”或“不能”）为冈崎假说提供有力证据。与60 s结果相比，120 s结果中短链片段减少的原因可能是　短链片段连接形成长片段　。 解析　（1）由图1可知，DNA分子复制时以DNA分子两条链分别为模板进行半保留复制。复制过程中，两条子链延伸的方向都是5'→3'。（2）若1个双链DNA片段中有1 000个碱基对，其中胸腺嘧啶350个，则胞嘧啶有1 000－350＝650（个），若该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为2（4－1）×650＝5 200（个）。（3）DNA解旋在细胞中需要解旋酶的催化并消耗能量，在体外通过加热也能实现。研究表明，在DNA分子加热解链时，DNA分子中G＋C的比例越高，氢键数越多，DNA结构越稳定，所以DNA分子中G＋C的比例越高，需要解链温度越高。（4）图2中，与60 s结果相比，120 s结果中短链片段减少的原因可能是短链片段连接形成长片段。 能力提升 一、选择题 10.[2023南昌模拟]真核细胞中DNA的复制方式如图所示，下列表述错误的是（ C　） A.多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成 B.每个子代DNA都有一条脱氧核苷酸链来自亲代 C.复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化 D.DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则 解析　DNA复制过程中氢键的破坏需要解旋酶，氢键的形成不需要酶的催化，C错误。 11.[2024华中师大一附中模拟]如图是果蝇DNA复制的电镜照片，图中泡状结构①、②和③是复制过程中形成的复制泡。下列叙述错误的是（ B　） A.多起点、边解旋边复制提高了复制效率 B.③复制起始的时间早于①和② C.①②③中遵循碱基互补配对原则合成新链 D.参与DNA复制的酶有解旋酶和DNA聚合酶 解析　DNA复制时，多起点、边解旋边复制提高了复制效率，A正确；复制泡越大，说明复制起始的时间越早，③复制泡最小，说明其复制起始的时间晚于①和②，B错误；DNA复制时遵循碱基互补配对原则，C正确；DNA复制过程中需要解旋酶将双链解开，DNA聚合酶可催化合成DNA子链，D正确。 12.[2024烟台模拟]某DNA片段共有4×108个碱基对，其中碱基C的数量占全部碱基的30％。为了验证DNA的半保留复制，科研小组把一个只含14N的该DNA片段放到只含15N的培养液中，让其复制三次。将每次复制的产物分别置于离心管中进行离心，结果分别对应图中的a、b、c。下列说法错误的是（ A　） A.本实验利用15N的放射性判断DNA在离心管中的位置 B.该DNA分子第2次复制，需要利用3.2×108个胸腺嘧啶脱氧核苷酸 C.c结果中含15N标记的DNA单链与含14N标记的DNA单链的数量比为7：1 D.三个结果中密度为中的DNA分子的数量比为1：1：1 解析　15N为稳定性同位素，没有放射性，A项错误。由题干信息知，该DNA片段共有4×108个碱基对，则有8×108个碱基，其中碱基C的数量占全部碱基的30％，则G的数量占全部碱基的30％，A与T均占全部碱基的20％，则该DNA分子中A＝T＝8×108×20％＝1.6×108（个），该DNA分子第2次复制，需要利用（22－1×1.6×108＝）3.2×108个胸腺嘧啶脱氧核苷酸，B项正确。对DNA复制过程进行分析，第一次复制产物的离心结果为2个14N/15N－DNA分布在中带，对应图中a。第二次复制产物的离心结果为2个14N/15N－DNA分布在中带，2个15N/15N－DNA分布在重带（密度大），对应图中b。第三次复制产物的离心结果为2个14N/15N－DNA分布在中带，6个15N/15N－DNA分布在重带（密度大），对应图中c。因此，c结果中含14N的DNA单链有2条，含15N的DNA单链有14条，含15N的DNA单链与含14N标记的DNA单链的数量比为7∶1，C项正确。三个结果中密度为中的DNA分子的数量比为1∶1∶1，D项正确。 二、非选择题 13.[2024成都检测，10分]科学家曾对DNA的复制提出两种假说：全保留复制和半保留复制。以下是运用密度梯度离心等方法探究DNA复制机制的两个实验，请分析并回答下列问题。 实验一：从含15N的大肠杆菌和含14N的大肠杆菌中分别提取亲代DNA，混合后放在100 ℃条件下进行热变性处理，即解开双螺旋，变成单链，然后进行密度梯度离心，再测定离心管中混合的DNA单链含量，结果如图a所示。 实验二：将含15N的大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中，繁殖一代后提取子代大肠杆菌的DNA（F1DNA），将F1DNA热变性处理后进行密度梯度离心，离心管中出现的两个条带对应图b中的两个峰。 （1）热变性处理破坏了DNA分子中的　氢键　（填键的名称）。 （2）根据图a、图b中条带的数目和位置，能否判断DNA的复制方式是“全保留复制”还是“半保留复制”？　不能　，原因是　无论DNA是全保留复制还是半保留复制，经热变性后都能得到相同的实验结果　。 （3）研究人员发现，若实验二中提取的F1DNA　不做热变性处理　，将其直接进行密度梯度离心，则离心管中只出现一个条带，据此分析DNA的复制方式是半保留复制。 （4）研究人员继续研究发现，将含15N的大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中，培养24 h后提取大肠杆菌的DNA，经实验二的相关处理后，离心管中出现的14N条带与15N条带峰值的相对比例为7：1，则大肠杆菌的分裂周期为　8　h。 （5）如果大肠杆菌的DNA分子中含有1 000个碱基对（P都为32P）。若将DNA分子放在只含31P的脱氧核苷酸的溶液中让其复制2次，与在只含32P的脱氧核苷酸溶液中复制2次相比，子代每个DNA的相对分子质量平均减少　1 500　。 解析　（1）热变性处理破坏了DNA分子中的氢键，使DNA分子的双螺旋打开。（2）根据图a、图b中条带的数目和位置，不能判断DNA的复制方式是“全保留复制”还是“半保留复制”，因为无论DNA是全保留复制还是半保留复制，经热变性后都能得到相同的实验结果。（3）若双链的F1DNA不做热变性处理，将其直接进行密度梯度离心，结果只有一个条带，排除“全保留复制”。（4）DNA复制为半保留复制，形成的子代DNA含有一条亲代链和一条新形成的子代链，若将含15N的大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中，培养24 h后提取大肠杆菌的DNA，经实验二的相关处理后，离心管中出现的14N条带与15N条带峰值的相对比例为7：1＝14：2，则此时大肠杆菌含有16条DNA单链，共复制了3次，大肠杆菌的分裂周期为8 h。（5）1个DNA分子复制2次形成了4个DNA分子，将含有1 000个碱基对（只含32P）的DNA分子放在只含31P的脱氧核苷酸的培养液中，其中有6条单链含有31P，与在只含32P的脱氧核苷酸溶液中复制2次相比，减少的相对分子质量的总和是1 000×6＝6 000，因此每个DNA分子相对分子质量平均减少6 000÷4＝1 500。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$