第6单元 第2课时 DNA分子的结构和复制-【优化探究】2025年高考生物一轮复习高考总复习配套课件（苏教版2019）

遗传的分子基础 第六单元 第2课时　DNA分子的结构和复制 [课标要求]　1.概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成。2.阐明DNA分子的特点，碱基的排列顺序编码了遗传信息。3.概述DNA分子通过半保留方式进行复制。 内容索引 NEIRONGSUOYIN DNA分子的结构 DNA的复制 考点二 考点一 课时作业 巩固训练 高考演练 素能提升 课堂落实——10分钟自纠自查 DNA分子的结构 考点一 归纳 梳理必备知识 1．DNA双螺旋结构模型的构建者：____________。 2．DNA的结构 沃森和克里克 脱氧核苷酸　 脱氧核糖 碱基 A与T配对， G与C配对 3．遗传信息与DNA的特性 (1)遗传信息：储存在碱基对的________中。 (2)DNA的特性 ①多样性：具有n个碱基对的DNA具有________种碱基对排列顺序。 ②________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。 排列顺序 4n　 特异 4．DNA双螺旋结构的总结 (1) (2) (3) (4) 5．DNA中的碱基数量的计算规律   设DNA一条链为1链，互补链为2链。根据碱基互补配对原则可知，A1＝T2，A2＝T1，G1＝C2，G2＝C1。 A2＋T2　 G2＋C2 拓展 深挖教材细节 1．(必修2 P52“边做边学”)DNA只有4种脱氧核苷酸，能够储存大量遗传信息的原因是________________________________________________ ______________________。 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 2．我国考古学家利用现代人的DNA序列设计并合成了一种类似磁铁的“引子”，成功将极其微量的古人类DNA从提取自土壤沉积物中的多种生物的DNA中识别并分离出来，用于研究人类起源及进化，思考回答下列问题。 (1)“引子”的彻底水解产物有_________________________________，确定的依据是__________________________。 磷酸、脱氧核糖和四种含氮碱基 “引子”是一段DNA序列 (2)设计“引子”的DNA序列信息仅来自核DNA吗？ 提示：不是。由于线粒体中也含有DNA，因此设计“引子”的DNA序列信息还可以来自线粒体DNA。 (3)设计“引子”前需要知道古人类的DNA序列吗？判断的依据是什么？ 提示：不需要。根据题干信息“利用现代人的DNA序列设计并合成了引子”，说明设计“引子”前不需要知道古人类的DNA序列。 突破 强化关键能力 1．如图为某链状DNA分子部分结构示意图。 下列有关叙述正确的是(　　) A．图中甲、丙是该DNA片段的3′端 B．图中DNA连续复制2次，需胸腺嘧啶 脱氧核苷酸的数量是6个 C．图中虚线框内代表的结构也存在于RNA中 D．DNA中核苷酸的连接方式决定了遗传信息 B 有游离磷酸基团的一端为DNA的5′端，有羟基 的一端为3′端，因此甲、丙是该DNA片段的5′ 端，乙、丁端是该DNA片段的3′端，A错误； 图中胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数量为2个，DNA连 续复制2次后形成的DNA个数为22＝4个，则消耗 胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数量为2×(4－1)＝6个， B正确；DNA中的五碳糖为脱氧核糖，而RNA中的五碳糖为核糖，因此图中虚线框内代表的结构不会存在于RNA中，C错误；DNA中核苷酸的排列顺序决定了遗传信息，D错误。 2．某生物兴趣小组在构建DNA平面结构模型时，所提供的卡片名称和数量如表所示，下列说法正确的是(　　) A.最多可构建4种脱氧核苷酸，5个脱氧核苷酸对 B．DNA中每个脱氧核糖均与1分子磷酸相连 C．可构建的DNA种类数少于44种 D．构成的双链DNA片段最多有12个氢键 卡片名称 磷酸 脱氧核糖 碱基 A G T C 卡片数量 12 10 3 3 2 2 C 卡片中只有2个T、2个C，所以最多可构建4种脱氧核苷酸，4个脱氧核苷酸对，A错误；DNA中绝大多数脱氧核糖与2分子磷酸相连，只有5′末端的脱氧核糖与1分子磷酸相连，B错误；这些卡片可形成2对A－T碱基对，2对C－G碱基对，由于碱基对种类和数目确定，可构建的碱基序列种类应小于44，C正确；由表格中卡片数量分析可知，这些卡片最多可形成2对A－T碱基对，2对C－G碱基对，而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，D错误。 DNA的复制 考点二 归纳 梳理必备知识 1．DNA复制方式的实验证据 (1)实验者：美国科学家米西尔森和斯塔尔。 (2)实验材料：细菌。 (3)实验技术：____________技术和离心技术。 (4)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。 同位素标记 (5)实验过程及分析 ①实验的基本步骤 a．用含14N的普通培养基培养细菌，一段时间后取样并提取DNA(作为对照)。 b．用含15N的培养基连续培养细菌。 c．将细菌转移到含14N的普通培养基中继续培养。 d．在不同时刻取样并提取DNA分子，放入盛有氯化铯溶液的试管中________处理，记录试管中DNA的位置。 离心 全部重链　 全部杂合链 (6)结论 DNA分子____________：在新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。 半保留复制 2．DNA的复制 (1)概念、时间、场所 间期 (2)过程 解旋酶　 脱氧核 　DNA聚合酶　 双螺旋结构 苷酸 完全相同 半保留 遗传信息 3．“图解法”分析DNA复制过程中的数量关系 DNA分子的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有： (1)DNA分子数 ①子代DNA分子数＝2n个； ②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个； ③不含亲代DNA链的子代DNA分子数＝(2n－2)个。 (2)脱氧核苷酸链数 ①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n+1条； ②亲代脱氧核苷酸链数＝2条； ③新合成的脱氧核苷酸链数＝(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，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m×(2n－1)个； ②一个DNA分子复制n次后，得到的DNA分子数为2n个，复制(n－1)次后得到的DNA分子数为2n-1个。第n次复制增加的DNA分子数为2n－2n-1＝2n-1(个)，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为m·2n-1个。 拓展 深挖教材细节 下列为DNA复制的有关图示，A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制，D→E→F表示哺乳动物的DNA分子复制。图中黑点表示复制起点，“→”表示复制方向，“⇨”表示时间顺序。 (1)若A中含有48 502个碱基对，而子链延伸速率是105个碱基对/min，假设DNA分子从头到尾复制，理论上此DNA分子复制约需30 s，而实际上只需约16 s，根据A→C过程分析，这是因为____________________。 (2)哺乳动物体细胞中的DNA分子展开可达2 m长，若按A～C图的方式复制，至少需要8 h，而实际上只需约6 h，根据D～F图分析，原因是________________________________。 (3)A～F图均有以下特点：延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA分子复制的特点是______________。 复制是双向进行的 DNA分子从多个起点(双向)复制 边解旋边复制 突破 强化关键能力 1．研究人员将1个含14N－DNA 的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为 唯一氮源的培养液中，培养24 h 后提取子代大肠杆菌的DNA。 将DNA解开双螺旋，变成单链；然后进行密度梯度离心，试管中出现两种条带(如图)。下列说法正确的是(　　) A．由结果可推知该大肠杆菌的细胞周期大约为6 h B．根据条带的数目和位置可以确定DNA的复制方式 C．解开DNA双螺旋的实质是破坏核苷酸之间的磷酸二酯键 D．若直接将子代DNA进行密度梯度离心也能得到两条条带 D 据图分析可知，由于14N单链∶15N单 链＝1∶7，说明DNA复制了3次，可 推知该细菌的细胞周期大约为24/3＝ 8 h，A错误。由于DNA解开了双螺 旋，变成单链，所以根据条带的数目和位置只能判断DNA单链的标记情况，无法判断DNA的复制方式，B错误。解开DNA双螺旋的实质是破坏核苷酸之间的氢键，C错误。DNA复制3次，有2个DNA链是15N/14N，在中带；有6个DNA链都是15N，在重带，即直接将子代DNA进行密度梯度离心也能得到两条条带，D正确。 C 根据题意分析，用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出128个子代噬菌体，相当于新合成了127个DNA分子，因此该过程至少需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数＝127×(x－m)＝127(x－m)，A错误；噬菌体增殖需要的模板是由其自身提供的，B错误；由于半保留复制，所以在释放出的128个子代噬菌体中，只含31P与含32P的子代噬菌体的比例为63∶1，C正确；该DNA分子含有的氢键数＝2m＋3(x－m)＝3x－m，D错误。 DNA复制相关计算的4个易错点 (1)复制次数：“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别：前者包括所有的复制，但后者只包括最后一次复制。 (2)碱基数目：注意碱基的数目单位是“对”还是“个”。 (3)复制模板：在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。 (4)关键词语：看清是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”等关键词。　 高考演练 素能提升 2 3 1 4 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 B 5 2 3 1 4 2．(2023·山东卷，5)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(　　) 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 D 5 2 3 1 4 据题干信息，延伸进行时2条链延伸速率相等，甲 时①比②短，说明①在此前延伸时暂停过，而乙 时①比②长，说明②在延伸时暂停过，A正确；甲 时①和②等长的部分两条链中A和T是互补的， 这段区间①中A、T之和与②中A、T之和相等， 若②比①长的部分不存在A和T，那么两条链A、 T之和是相等的，B正确；丙时复制结束，①和②作为该DNA的两条子链等长而且互补，按照碱基互补配对原则，①中A、T之和与②中A、T之和一定相等，C正确；DNA子链延伸的方向都是5′端到3′端，①和②是一个DNA复制产生的两条子链，二者反向平行，②又和其模板链反向平行，所以②的模板链和①方向相同，都是5′端指向解旋方向，D错误。 5 2 3 1 4 3．(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 A 5 2 3 1 4 4．(2022·广东卷，12)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)，该线性分子两端能够相连的主要原因是(　　) 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 C 5 2 3 1 4 5．(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)＝1 D．RNA中U约占32% D 5 DNA分子为半保留复制，复制时遵循A－T、G－C的配对原则，则DNA复制后的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的一条单链为模板进行转录而来，故RNA中U不一定占32%，D错误。 2 3 1 4 5 课堂落实——10分钟自纠自查 一、易错易混诊断 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．G—C碱基对的比例越大，DNA分子的稳定性越高。( ) 3．在环状DNA和链状DNA结构中，均有两个游离磷酸。( ) 4．DNA复制时，严格遵循A—U、C—G的碱基互补配对原则。( ) 5．DNA分子复制时解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用。( ) × √ × × × 二、情境长句设问 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所示。回答下列问题。 (1)DNA复制时，子链延伸的方向为________(填“5′→3′”或“3′→5′”)。 5′→3′ (1)DNA是反向平行的，由图可知新链的形成方向都是从5′→3′。 (2)据图1分析，DNA分子复制能在较短时间内迅速完成的原因可能是_____________________________(答出1点即可)。 双向复制、多起点进行复制 (2)由于DNA复制为双向复制以及多起点复制，因此能在较短时间内迅速完成DNA复制过程。 (3)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所示。 ①在噬菌体DNA中能够检测到放射性的原因是____________________ ___________________________________________________________。 ②研究表明，富含G—C碱基对的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_____________________________。 被大肠杆菌吸收，为寄生在大肠杆菌中噬菌体的DNA复制提供原料 3H标记的脱氧核苷酸 DNA分子中碱基对G/C的比例高，氢键相对较多， 分子结构更加稳定 减少 短链片段连接成长链片段 (3)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中能检测到放射性。 ②由于G—C之间为三个氢键，而A—T之间为两个氢键，因此富含G—C碱基的DNA分子加热变性时需要的温度较高，可能是因为DNA分子中G＋C的比例高，氢键较多，分子结构更加稳定。 ③在图2中分子越小离试管口距离越近，所以分析图2可知，与60秒结果相比，120秒结果中短链片段的量减少，应是因为短链片段在DNA连接酶的作用下被连接成长链片段。 课时作业 巩固训练 56 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 一、选择题 1．20世纪50年代初，查哥夫对多种生物的DNA做了碱基定量分析，发现(A＋T)/(C＋G)的值如表所示。结合所学知识，你认为能得出的结论是(　　) A.猪的DNA结构比大肠杆菌的DNA结构更稳定(假设二者DNA所含碱基数相同) B．小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息完全相同 C．小麦DNA中(A＋T)的数量是鼠DNA中(C＋G)数量的1.21倍 D．猪肝、猪胸腺、猪脾的DNA碱基组成相同 DNA来源 大肠杆菌 小麦 鼠 猪肝 猪胸腺 猪脾 (A＋T)/ (C＋G) 1.01 1.21 1.21 1.43 1.43 1.43 D 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 由于DNA分子中，C和G之间有3个氢键，而A和T之间有2个氢键，因此，C和G所占的比例越高，DNA分子的稳定性就越高，根据表中数据可知，大肠杆菌的DNA中的(A＋T)/(C＋G)比值比猪的小，由于二者DNA所含碱基数相同，因此大肠杆菌的DNA中的G与C含量更多，因此大肠杆菌的DNA结构比猪的DNA结构更稳定，A错误；表中只能看出小麦和鼠的(A＋T)/(G＋C)的比例相同，但碱基排列顺序不一定相同，故小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息不一定相同，B错误；表中小麦和鼠的(A＋T)/(G＋C)比例相等，由于两者含有的碱基总数不一定相同，因此小麦DNA中(A＋T)的数量与鼠DNA中(C＋G)无法比较，只是小麦(或鼠)DNA分子中(A＋T)是小麦(或鼠)DNA中(C＋G)数量的1.21倍，C错误；同一生物不同组织的DNA碱基组成相同，都是A、T、G、C，即猪肝、猪胸腺、猪脾的DNA碱基组成相同，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 2．科学家在人体快速分裂的细胞中发现了DNA的四螺旋结构，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“G4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．组成该结构的基本单位为鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸 B．用DNA解旋酶可以打开该结构中的磷酸二酯键 C．该结构中(A＋G)/(T＋C)的值与双链DNA中相等 D．每个“G四联体螺旋结构”中含有一个游离的磷酸基团 D 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 3．如图为某DNA复制过程的部分图解，其中rep蛋白具有解旋的功能。下列相关叙述错误的是(　　) A．rep蛋白可破坏A与C、T与G之间形成的氢键 B．DNA结合蛋白可能具有防止DNA单链重新形成双链的作用 C．DNA复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点 D．随从链之间的缺口需要DNA连接酶将其补齐 A 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 4．如图为真核细胞内某DNA片段(15N标记)结构示意图，共有1 000个脱氧核苷酸对组成，其中碱基A占20%。下列说法正确的是(　　) A．该DNA片段复制3次，则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸2 800个 B．该DNA片段的一条核苷酸链中(C＋G)/(A＋T)为3∶2 C．解旋酶作用于①部位，DNA聚合酶用于催化②部位的化学键构成 D．将该DNA片段置于14N培养液中复制3次后，含14N的DNA分子占3/4 B 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 由题意知，该基因是1 000个碱基对，其中碱基A占20%，因此鸟嘌呤G＝2 000×30%＝600，复制3次，则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸是600×(23－1)＝600×7＝4 200个，A错误；已知该基因全部碱基中A占20%，根据碱基互补配对原则，A＝T＝20%，则C＝G＝30%，所以该基因的每一条核苷酸链中及整个双链中(C＋G)/(A＋T)的比例均为3∶2，B正确；DNA解旋酶水解氢键，作用于②部位，DNA聚合酶作用于①部位，C错误；DNA分子复制是半保留复制，将细胞置于14N培养液中复制3次后，DNA分子均含14N，所以含14N的DNA分子占1，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 5．(2024·江苏徐州模拟)下列关于双链DNA分子结构的叙述，正确的是(　　) A．大肠杆菌拟核中的DNA含有2个游离的磷酸基团 B．DNA分子一条链上的(A＋T)/(G＋C)越大，热稳定性越强 C．具有A个碱基对、m个腺嘌呤的DNA分子片段，完成第n次复制需(A－m)(2n－1)个胞嘧啶脱氧核苷酸 D．含2对同源染色体的某细胞(DNA 均被 15N 标记)，在供给 14N 的环境中进行两次有丝分裂，产生的4个子细胞中含 15N 的细胞可能有2、3、4个 D 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 大肠杆菌拟核中的DNA为环状结构，不含游离的磷酸基团，A错误；由于A与T之间有2个氢键，C与G之间有3个氢键，所以C和G的含量越多，DNA分子结构越稳定，因此DNA分子一条链上的(A＋T)/(G＋C)越大，热稳定性越弱，B错误；由题意可知，共2A个碱基，腺嘌呤有m个，胞嘧啶有(2A－2m)÷2＝A－m个，完成第n次复制时需要胞嘧啶脱氧核苷酸(A－m)2n-1个，C错误；含2对同源染色体的某细胞(DNA 均被 15N 标记)，在供给 14N 的环境中进行两次有丝分裂，由于DNA是半保留复制，则经过第一次有丝分裂产生的两个子细胞的染色体都含 15N，若再经过一次有丝分裂后，在有丝分裂后期，细胞中含有4条被15N标记的染色体和4条不被15N标记的染色体，随机移向细胞的两极，因此，产生4个子细胞，含15N染色体的子细胞个数可能有2、3、4个，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 6．真核细胞DNA复制部分过程如图，下列说法正确的是(　　) A．DNA复制过程中由3′端向5′端延伸子链 B．DNA复制时，解旋酶和DNA聚合酶 不能同时发挥作用 C．DNA复制遗传信息不变，DNA甲基化遗传信息改变 D．若部分A—T被G—C替换，解旋时会消耗更多ATP D 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 由图可知，DNA复制过程中由5′端→3′端延伸子链， A错误；DNA复制是一个边解旋边复制的过程，解旋 酶和DNA聚合酶可同时发挥作用，B错误；DNA甲基 化后，基因的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了 甲基化修饰，抑制了基因的表达，故DNA甲基化遗传 信息不变，C错误；G—C碱基对之间有三个氢键， A—T碱基对之间有两个氢键，若DNA中部分A—T被G—C替换，则解旋时断裂的氢键数目增多，因此会消耗更多ATP，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 7．(2024·江苏盐城统考)哺乳动物的线粒体 DNA是双链闭合环状分子，外环为 H链，内环为 L链，如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.线粒体 DNA分子中含有两个游离的磷酸基团 B．子链中新形成的磷酸二酯键数目和脱氧核苷酸数目相同 C．子链1的延伸方向是 3′端→5′端，需要 DNA聚合酶的催化 D．若该线粒体 DNA放在 15N的培养液中复制 3次，含15N的 DNA有 6个 B 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 环状DNA链首尾相连，不会有裸露 的3′端、5′端，因而不会有游离的 磷酸基团，线粒体DNA分子为环状 DNA，因而其中不含游离的磷酸基 团，A错误；由于形成的DNA分子是环状的，因此子链中新形成的磷酸二酯键数目和脱氧核苷酸数目相同，B正确；图示表明，子链1的延伸方向是 5′端→3′端，子链合成过程需要 DNA 聚合酶的催化，C错误；若该线粒体DNA放在15N的培养液中复制 3 次，新合成的子链中均含有15N，由于DNA进行半保留复制，故每个DNA分子都含有新合成的子链，即含15N的DNA有23＝8个，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 8．如图表示科学家利用大肠杆菌探究DNA复制方式的实验，下列有关叙述错误的是(　　) A．实验中采用了同位素标记和离心技术 B．试管①中应出现两条不同位置的DNA条带 C．试管②的结果可排除DNA分子为全保留复制方式 D．试管③中含有14N/14N-DNA和15N/14N-DNA B 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 该实验采用了同位素示踪技术和密度 梯度离心技术，A正确；大肠杆菌在 含15NH4Cl的培养液中培养若干代， 得到的DNA分子两条链都被15N标记， 提取DNA并离心后，试管①中应出现 一条靠近底部的DNA条带，即重链带，B错误；根据试管②DNA只出现一个条带的结果，可排除DNA全保留复制，因为若为全保留复制，形成的子代DNA为15N/15N、14N/14N，离心后出现在轻链带和重链带，C正确；试管③中的DNA由15N/15N-DNA在14N的环境中复制2次得到，由于DNA为半保留复制，故子代DNA为14N/14N-DNA和15N/14N-DNA，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 9．(多选)(2024·江苏扬州模拟)沃森和克里克提出的“DNA 双螺旋结构模型”为 DNA的研究提供了理论基础。 一条DNA单链的部分碱基序列为5′-GGACTGATT-3′。下列叙述错误的是(　　) A．沃森和克里克使用模型构建法制作了 DNA 双螺旋结构模型 B．通过氢键连接的碱基对排列在内侧，构成DNA的基本骨架 C．双链DNA分子中，嘌呤碱基数量等于嘧啶碱基的数量 D．该DNA互补链对应片段的碱基序列为 3′-AATCAGTCC-5′ BD 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 沃森和克里克使用模型构建法制作了 DNA 双螺旋结构模型，该模型为物理模型，A正确；通过氢键连接的碱基对排列在内侧，而脱氧核糖和磷酸相间排列构成的长链形成了DNA的基本骨架，B错误；双链DNA分子中，碱基之间的配对发生在嘌呤碱基和嘧啶碱基之间，因此，嘌呤碱基数量等于嘧啶碱基的数量，C正确；一条DNA单链的部分碱基序列为5′-GGACTGATT-3′，该DNA互补链对应片段的碱基序列为 3′-CCTGACTAA-5′，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 10．(多选)真核生物的DNA分子中有多个复制起始位点，可以大大提高DNA复制速率。中科院李国红团队通过研究揭示了一种精细的DNA复制起始位点的识别调控机制该成果入选2020年中国科学十大进展。下列叙述正确的是(　 　) A．DNA复制起始位点是解旋酶与DNA的初始结合位点 B．DNA的两条链在复制起始位点解旋后都可以作为复制模板 C．DNA复制时可能是从复制起始位点开始同时向两个方向进行 D．可将外源的尿嘧啶类似物掺入新合成的DNA链中来鉴定复制起始位点 ABC 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 DNA解旋成为单链之后才能开始复制，而解旋酶的作用是使DNA双链中氢键打开，因此，DNA复制起始位点是解旋酶与DNA的初始结合位点，A正确；DNA复制过程是以解开的两条单链分别为模板进行的，即DNA的两条链在复制起始位点解旋后都可以作为复制模板，B正确；DNA复制时可能是从复制起始位点开始同时向两个方向进行，而且表现为多起点复制，进而提高了DNA分子的合成效率，C正确；尿嘧啶不是组成DNA的碱基，故不能将其类似物掺入新合成的DNA链中鉴定复制起始位点，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 二、非选择题 11．图1为某高等动物细胞亚显微结构示意图，结构①～⑥为各种细胞器。图2中，A细胞表示一种多能干细胞；C、D细胞分别表示皮肤干细胞、皮肤成纤维细胞，C、D细胞在减缓皮肤衰老、损伤修复中起作用，a1、a2、a3表示生理过程。请分析回答问题。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (1)图1中，产生ATP的主要场所是________(填写图中序号)；该细胞与高等植物细胞相比，特有的结构是________(填写图中序号)；在细胞生命活动中，能够形成囊泡的结构有________(填写图中序号)。 ⑥　 ③ ②④⑦ 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (1)高等动物细胞通过细胞呼吸合成ATP，细胞呼吸发生在细胞质基质和线粒体，图1中⑥为线粒体；与高等植物细胞相比，高等动物特有的细胞器是中心体，为图1中的③；在分泌蛋白的合成和加工过程中，内质网形成囊泡将蛋白质运送到高尔基体加工，高尔基体加工完成后形成囊泡将蛋白质运输到细胞膜处分泌到细胞外，细胞膜也可通过胞吞作用形成囊泡，故能够形成囊泡的结构有②内质网、④高尔基体、⑦细胞膜。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (2)图2中，表示同一种生理过程的有________，能够发生转录、翻译的过程有____________。在老年个体内，C、D细胞的数量相对变________。 a1和a2 a1、a2、a3　 少 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (2)图2中A表示一种多能干细胞；C、D分别表示皮肤干细胞、皮肤成纤维细胞，由A形成C、D的过程为细胞分化，故a1和a2都表示细胞分化；基因指导蛋白质合成的过程包括转录和翻译，在细胞分裂和分化的过程中都需要蛋白质的合成，故能够发生转录、翻译的过程有a1、a2、a3；依据题干信息“C、D在减缓皮肤衰老、损伤修复中起作用”，在老年个体内，皮肤已经衰老，故C、D细胞的数量相对变少。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (3)图1中的结构③在图2中的过程________发挥作用，其作用时期是____________________。 a3　 有丝分裂前期 (3)图1中的结构③中心体，在有丝分裂前期发出星射线形成纺锤体，故③中心体在图2过程a3有丝分裂中发挥作用，作用时期是有丝分裂前期。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (4)某DNA分子有1 600个碱基对，其中腺嘌呤700个，一条链含15N，一条链含14N。该DNA分子在含14N的溶液中复制2次。下列叙述正确的是________。 A．复制完成后，含有15N的胸腺嘧啶共有700个 B．复制完成后，含14N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为4∶1 C．第2次复制过程中，消耗胞嘧啶脱氧核苷酸1 800个 D．含有14N的子代DNA分子的两条链都含有14N BC 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (4)因为某DNA分子有1 600个碱基对，其中腺嘌呤700个，根据碱基互补配对原则，该DNA分子中胸腺嘧啶有700个。该DNA分子在含14N的溶液中复制2次后，形成4个DNA分子，其中1个DNA分子一条链含15N，一条链含14N，另外3个DNA分子两条链均含14N，不能确定含有15N的胸腺嘧啶有700个，A错误；该DNA分子在含14N的溶液中复制2次后，形成4个DNA分子，其中1个DNA分子一条链含15N，一条链含14N，另外3个DNA分子两条链均含14N，因此14N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为4∶1，含有14N的子代DNA分子的两条链不一定都含有14N，B正确，D错误；该DNA分子有1 600个碱基对，其中腺嘌呤700个，根据碱基互补配对原则，该DNA分子含有胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为(1 600×2－700×2)÷2＝900个，第2次复制过程中，由2个DNA形成4个DNA，故需要胞嘧啶脱氧核苷酸＝900×2＝1 800个，C正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (5)如图为真核细胞内细胞核中某基因的结构及变化示意图(基因突变仅涉及图中1对碱基改变)。   ①基因1链中碱基A、T之间通过___________________________连接。 ②如图所示过程中能破坏氢键的是____________________________。 脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖 基因复制和基因转录 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (5)①基因1链中碱基A、T是属于相邻两个核苷酸的碱基，故二者之间通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”结构相连。 ②图示过程中，基因的复制需要用解旋酶断开氢键，将DNA双螺旋解开，氢键暴露，基因转录过程中在RNA聚合酶的作用下将氢键断裂，碱基暴露，故破坏氢键的过程是基因复制和基因转录。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 12．(2024·江苏无锡模拟)正常小鼠体内，由于DNA聚合酶只能沿着特定方向对核苷酸链进行延伸，导致DNA分子复制时两条子链的形成过程有所差异，如图1所示。请回答下列问题。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (1)图中物质A是________，据图可看出DNA复制具有的特点是_________________________________________________。 解旋酶　 半保留复制、边解旋边复制、半不连续复制 (1)由图1可知，该图是DNA复制的过程，其中A是解旋酶，可以断裂氢键，打开双链；DNA复制具有的特点有半保留复制、边解旋边复制、半不连续复制。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (2)引物的化学本质是RNA，DNA聚合酶能将游离的脱氧核苷酸逐个加到引物的________端使子链得以延伸。复制过程中，引物会被切除，引物留下的空缺部分会被相关酶修复，此时图中的子链片段a，b可起到________的作用。 3′　 引物 (2)引物的化学本质是RNA，DNA聚合酶催化DNA的复制，沿模板的3′→5′方向，将对应的脱氧核苷酸连接到新生DNA链的3′端，使新生链沿5′→3′方向延长。复制过程中，引物会被切除，引物留下的空缺部分会被相关酶修复，此时图中的子链片段a，b可起到引物的作用。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (3)不是所有引物切除后的空缺都会被修复，位于子链起始端的引物空缺部分无法修复，原因是________________________________________ _____________________，这会导致DNA复制后双链出现“不平齐”的现象。 DNA聚合酶不能沿5′端延伸DNA链(脱氧核苷 酸链)(或缺少引物) (3)不是所有引物切除后的空缺都会被修复，由于DNA聚合酶不能沿5′端延伸DNA链，位于子链起始端的引物空缺部分无法修复，这会导致DNA复制后双链出现“不平齐”的现象。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (4)DNA复制后双链不平齐的现象会使DNA分子随着复制次数的增加而持续缩短，端粒酶则可以使缩短部分得以恢复，机理如图2所示。 ①端粒酶实际是一种____________酶，端粒酶作用的直接结果使DNA双链不平齐程度________(填“加大”或“减小”)。 ②较短的DNA链的“补长”主要是由_____________酶完成的。 逆转录　 加大 DNA聚合 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (4)①DNA复制后双链不平齐的现象会使DNA分子随着复制次数的增加而持续缩短，而端粒酶是逆转录酶，能够将变短的DNA末端重新加长，这样会使DNA双链不平齐程度加大。 ②DNA聚合酶催化DNA的复制，将对应的脱氧核苷酸连接到新生DNA链的3′端，故较短的DNA链的“补长”主要是由DNA聚合酶完成的。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (5)小鼠的正常Igf-2基因(A)突变后(a)会影响小鼠生长发育，长成矮小型小鼠。Igf-2基因在雌配子形成过程中会发生甲基化修饰，而在雄配子形成过程中，甲基化会被解除。则①甲基化修饰会通过影响基因的________过程影响后代的性状，这种性状____________(填“能”“不能”或“不一定能”)遗传。 ②如果两只小鼠的后代中正常鼠∶矮小鼠＝1∶1，则亲代雌鼠的基因型可能是____________________。 转录　 不一定能 AA、Aa、aa 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (5)①转录过程中，RNA聚合酶与DNA上的启动子结合，启动转录过程。因此DNA发生甲基化会影响RNA聚合酶与基因的结合，使转录过程不能正常进行，从而影响基因表达。由于Igf-2基因在雌配子形成过程中会发生甲基化修饰，而在雄配子形成过程中，甲基化会被解除，故这种性状不一定能遗传。 ②由题意可知，Igf-2基因(A)在雌配子形成过程中会发生甲基化修饰，而在雄配子形成过程中，甲基化会被解除。则不管亲代雌鼠的基因型为AA、Aa还是aa，产生的雌配子中A基因均会甲基化，即不能表达，故若两只小鼠的后代中正常鼠(A－)∶矮小鼠(aa)＝1∶1，其亲代雌鼠的基因型可能是AA、Aa、aa。 $$