专项突破8 DNA结构及复制的相关计算-【学霸黑白题】2025-2026学年高中生物必修2 遗传与进化（人教版）

心专项突破8 DNA结构及复制的相关计算 1.(2024·湖北阶段练习)将大肠杆菌放在含有5N的培养基培养，使得DNA分子的两条链均 被5N标记，假设其DNA分子共含有1000个碱基对，C+G占全部碱基的30%，已知其中一条 链上的T有200个，下列相关叙述正确的是 () A.该DNA分子中碱基对的排列方式最多有4种 B.该DNA分子中4种碱基的比例为A:T:G:C=3:3:2:2 C.该DNA分子连续复制4次，需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸4500个 D.该DNA分子在含14N的培养基中连续复制3次，含15N的DNA分子占50% 2.(2024·陕西咸阳阶段练习)甲磺酸乙酯(EMS)能使鸟嘌呤(G)的N位置上带有乙基而成为 7-乙基鸟嘌呤，这种鸟嘌呤不与胞嘧啶(C)配对而与胸腺嘧啶(T)配对。某双链DNA分子中 A占碱基总数的30%，用甲磺酸乙酯(EMS)使所有鸟嘌呤(G)的N位置上带有乙基而成为 7-乙基鸟嘌呤后进行复制，产生的两个子一代DNA中，其中一个DNA分子（甲）中T占碱基 总数的45%，假设另一个DNA分子为乙。下列叙述正确的是 A.甲DNA分子中A所占比例为20% B.乙DNA分子中G所占比例比甲高 C.乙DNA分子中T占碱基总数的35% D.乙DNA分子中A、T、G、C比例无法确定 3.(2024·福建三明期中)某长度为1000个碱基对的双链环状DNA分子，其中含腺嘌呤300个 该DNA分子复制时，1链首先被断开形成3'端口、5'端口，接着5'端与2链发生分离，随后 DNA分子以2链为模板，通过滚动从1链的3'端开始延伸子链，同时还以分离出来的5'端单 链为模板合成另一条子链，其过程如图所示。下列关于该过程的叙述中正确的是() -●●X● DNA 链 滚动一圈后 滚动 5端 ↑剪切 A.若1链中含胞嘧啶400个，侧2链中胞嘧啶也是400个 B.子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3'端 C.DNA每条链的5'端是羟基末端 D.若该DNA连续复制3次，则第三次共需鸟嘌呤4900个 4.将一个不含放射性同位素2P标记的大肠杆菌（拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其中有 α个胸腺嘧啶)放在含有32P胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到如图I、 Ⅱ两种类型的DNA(虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链)。下列有关该实验的结果预测与 分析，不正确的是 () 进阶突破·专项练15 A.DNA第二次复制产生的子代DNA有I、Ⅱ两种类型，比例为1：1 B.DNA复制后分配到两个子细胞时，其上的基因的遗传不遵循基因分离定律 C.复制n次需要胞嘧啶的数目是(2”-1)[(m-2a)/2] D.复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链为(2”-2)条 5.(2024·山东济宁阶段练习)双链DNA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，一条子链连续形 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70min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2s、7s、15s、30s、60s、120s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 答下列问题： 赵 120s 2 '60s 5′31 1 复制叉 30s 159 21 缺口 01234 3'5'3'5 3'5 离试管口的距离 图1 图2 (1)将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 (2)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，复制四次后含亲代脱氧核苷酸 链的DNA有 个。 (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。解旋酶的作用 是 。DNA分子准确复制的原因是 (答出两点即可)。 (4)图2中：与60s结果相比，120s结果中短链片段减少的原因是 该实验结果为冈崎假说提供的有力证据是 16黑白题生物|必修第二册·RJⅢ，基因型为X“Y,其亲本Ⅱ，基因型为XAX4,Ⅱ，基因型为XAY,因 此Ⅲ，基因型为1/2XAXA、1/2XAX,若Ⅲ，携带半乳糖血症致病基 因，基因型为Bb,故Ⅲ，的基因型是1/2 BbXAX或1/2 BbX4X2;Ⅲ6基 因型为1/3 BBXAY、2/3 BbXAY,两人婚配，生出患半乳糖血症(bb)孩 子概率为2/3×1/4=1/6，则基因型为B的概率为5/6，生出患遗传性 肾炎(X“X+XaY)概率为1/2×1/2×1/2=1/8，则基因型为(XAX+ XAY)的概率为7/8，故生下正常孩子的概率为5/6×7/8=35/48，生 下患病孩子的概率为1-35/48=13/48。(3)若Ⅲ，已通过基因检测 得知不携带半乳糖血症致病基因，其基因型是1/2 BBXA XA 1/2 BBXAX,生男孩患遗传性肾炎(XY)的概率为1/2×1/2=1/4，生 女孩的基因型全为XX,不患病，故从优生角度，给予他们的建议是 生女孩。 四名师点睛 分析遗传系谱图：Ⅱ，和Ⅱ不患半乳糖血症，却生育出患该病的 女儿Ⅲ4，所以半乳糖血症的遗传方式为常染色体隐性遗传；Ⅱ 和Ⅱ，不患遗传性肾炎，但是生育出患遗传性肾炎的孩子Ⅲ2，结 合题干信息可知，两种病中有一种为伴性遗传，说明遗传性肾炎 的遗传方式为伴X染色体隐性遗传。 专项突破7DNA复制方式的探究及 DNA复制的过程 1.D解析：第2组的结果是仅为重带(15N/15N),须满足多代培养和培 养液中的5N是唯一氮源两个条件，A正确；若将B的子1代DNA双 链分开后再离心，无法判断两条带的来源，其结果不能判断DNA的 复制方式，B正确：若第3组离心结果为“轻”和“重”两条密度带，可 判断DNA复制方式不是半保留复制，如果是半保留复制，结果应该 全为15N/4N,C正确：若设置第5组在含14N的培养液中培养B的 子4代，DNA离心后密度带的位置与第4组相同，因为还是只有 2个5N/14N,其余全是14N/14N,D错误。故选D。 解题指导 分析题表：DNA的复制方式可能为半保留复制、全保留复制和分散复 制。若为全保留复制，则第3组中子代DNA经离心后应该分为轻带 (4N/4N)和重带(5N/5N),而实际只有中带(15N/4N),说明DNA 复制方式不是全保留复制：若为分散复制，则第4组中子代DNA经离 心后应该只有中带(5N/4N),而实际结果与之不符，说明DNA复制 方式不是分散复制，则DNA的复制方式为半保留复制。 2.A解析：大肠杆菌约20min繁殖一代，DNA复制一代后均为 15N/14N-DNA(Q处)，20min后继续培养并取样测定，将会在 Q(15N/14N-DNA)及Q的上方(14N/I4N-DNA)出现两个峰值，A错 误：DNA在复制过程中，边解旋边进行半保留复制，但此实验无法证 明DNA的半保留复制方式是边解旋边复制，B正确；15N不具有放射 性，故本实验不能通过测定放射性强度来确定DNA的复制方式！ C正确；培养60min,DNA复制3次，会出现15N/14N和14N/14N两种 DNA条带，此时5N/I4N与20min时相同，14N/I4N的DNA数目多 于15N/4N的DNA,取样测定，发现Q处仍有峰值且大小与20min时 相同，D正确。故选A。 3.B解析：DNA分子复制时引物与模板的3'端结合，子链的延伸方向 是5'→3'，A正确；DNA分子的复制特点是边解旋边复制，解旋酶能 使DNA两条螺旋的双链打开，B错误：C一G碱基对含有氢键的数量 较多，若DNA中含C一G碱基对比例高，解旋时会消耗更多能量， C正确：DNA半保留复制方式能够精确地指导子代DNA的合成，因 此能保持亲代与子代之间遗传信息的连续性，D正确。故选B。 4.D解析：DNA甲需要特异的酶断裂磷酸二酯键打开缺口，DNA水解 酶会将DNA完全水解，A错误；DNA乙（以b链为模板）和DNA丙 (以a链为模板)中新合成链的碱基序列互补，B错误：据题图可知， 以a链为模板合成子链时，子链不是连续合成，但无论是以a链为模 板，还是以b链为模板，都需要DNA聚合酶，C错误；由题图可知，以 环状b链为模板，从a链的3'-0H末端加入与b链互补的脱氧核苷 酸，使链不断延长，通过逆时针滚动合成新的链，D正确。故选D。 5.(1)同位素标记全保留(2)半保留①0②3 解析：(1)本研究使用了15N对DNA分子进行了标记，应用了同位素 标记技术，同时用密度梯度离心法对DNA分子进行分离：若亲代大 肠杆菌繁殖一次，出现题图2中的实验结果1（离心后只有1条中 带)，可以说明DNA分子的复制可能是半保留复制，也可能是分散复 制，但可以排除全保留复制，因为若为全保留复制，则DNA复制一次 后形成的2个DNA分子是1个只含14N,另一个只含15N,实验结果应 必修第二册·RJ 出现一条轻带和一条重带。(2)若DNA复制方式是半保留复制，则 亲代大肠杆菌繁殖两代，形成的4个DNA分子，只含15N的两个， 条链含14N、一条链含5N的两个，经离心出现实验结果2。①亲代大 肠杆菌繁殖N代(N≥2)，无论复制多少代，形成的2个DNA分子 只含4N的0个，一条链含4N、一条链含5N的两个，只含5N的 2W-2个，即实验结果中只含轻带的DNA分子数量应为0。②题图3 的DNA片段2复制3次，共产生8个DNA分子，进行第一次复制时 会出现T/A(模板链A/U上的碱基U与A配对)，第二次复制时，就 会产生2条T/A单链，1条A/T单链，因此第三次复制时会产生3个 和片段③一样的DNA分子结构。 专项突破8DNA结构及复制的相关计算 1.C解析：该DNA分子结构已经确定，其碱基排列方式为1种，A错 误：C+G占全部碱基的30%，所以G+C=1000×2×30%=600个，G= C=300个，则A和T分别为700个，所以该DNA分子中4种碱基的 比例为A:T:G:C=7:7:3:3,B错误：该DNA分子连续复制 4次，需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸300×(24-1)=4500个，C正确； 该DNA分子在不含15N的培养基上连续复制3次得到8个DNA分 子，根据DNA半保留复制的特点，其中有2个DNA的一条链含15N, 所以含15N标记的DNA分子占25%，D错误。故选C。 2.C解析：双链DNA中A占30%，由于A=T、G=C,则DNA分子中 A=T=30%、G=C=20%。因为7-乙基鸟嘌昤不与胞嘧啶(C)配对而 与胸腺嘧啶(T)配对，其他配对关系不受影响，因此，子代DNA分子 中A、G所占比例不变，甲、乙两DNA分子中A都是占30%、G都是 占20%，A、B错误；设复制的DNA分子两条链分别为α链和B链，甲 DNA分子由a链复制产生，乙DNA分子由B链复制产生，由a链复 制形成的甲DNA分子中T占碱基总数的45%，比正常的30%增加了 15%,说明链中7-乙基鸟嘌呤占该链碱基的30%，由此可推知 B链7-乙基鸟嘌呤占该链碱基的10%，乙DNA分子中A:T：G: C=30%:(30%+10%×1/2):20%:(20%-10%×1/2)=30:35: 20:15,C正确，D错误。故选C。 3.B解析：DNA分子含腺嘌呤300个，所以胸腺嘧啶也为300个，则胞 嘧啶和鸟嘌呤均为700个，若1链中含胞嘧啶400个，则2链中胞嘧 啶是300个，A错误：子链延伸的方向是5'→3'，即子链延伸时游离的 脱氧核苷酸添加到3'端，B正确；DNA每条链的3'端是羟基末端 5'端连接磷酸基因，C错误；DNA分子含腺嘌呤300个，所以胸腺嘧 啶也为300个，则胞嘧啶和鸟嘌呤均为700个，第三次复制过程中， 共需鸟嘌呤(23-22)×700=2800个，D错误。故选B。 4.D解析：DNA第二次复制产生的子代DNA共4个，有I、Ⅱ两种类 型，比例为1：1，A正确；大肠杆菌属于原核生物，不能进行诚数分 裂，细胞内的基因不遵循基因分离定律，B正确：拟核DNA中共含 有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶，则A=T=a,G=C=(m-2a)/2,复 制n次需要胞嘧啶的数目是(2n-1)[(m-2a)/2],C正确：复制n次 可以合成DNA分子2n个，共有2+1条链，只有两条母链不含放射性 所以形成的放射性脱氧核苷酸单链为(2+1-2)条，D错误。故选D。 5.(1)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(2)52002(3)打开（或断裂）氢键DNA分子独特的双螺 旋结构提供精确模板：通过碱基互补配对原则保证了复制准确地进 行(4)短链片段连接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 解析：(1)将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中检测到放射性。(2)1个双链DNA片段中有 1000个碱基对，其中胸腺嘧啶350个，则胞嘧啶有1000-350= 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(241)×650=5200个，复制四次后含最初亲代脱氧 核苷酸链的DNA有2个。(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。解旋酶的作用是打开（或断裂）氢键。 DNA分子准确复制的原因有DNA分子独特的双螺旋结构提供精确 模板；通过碱基互补配对原则保证了复制准确地进行。(4)题图2 中，与60s结果相比，120s时有些短链片段连接成长链片段，所以短 链片段减少了。该实验结果为冈崎假说提供的有力证据是在实验时 间内细胞中均能检测到较多的短链片段。 巴名师点睛 题图1为DNA的半保留复制过程，显示复制方向、起点、缺口等： 题图2自变量有时间、离试管口的距离，因变量是放射性强度。 黑白题38