第5单元 第28讲 DNA的结构、复制及基因的本质(教参Word版)-【创新教程】2027年高考生物总复习大一轮讲义（多选）

该高中生物学高考复习讲义聚焦DNA的结构、复制及基因的本质核心考点，按“结构特点—复制机制—基因本质”逻辑构建知识体系，通过必备知识复盘梳理结构稳定性与多样性、半保留复制过程，结合关键能力提升（碱基计算、实验分析）和真题研析，形成“考点梳理—方法指导—真题训练”的系统复习流程。 讲义突出科学思维与科学探究素养培养，如通过DNA复制方式探究实验，引导学生分析Meselson-Stahl实验结果归纳半保留复制规律，用碱基计算“补则等、不补则倒”口诀提升效率。设置分层练习（基础巩固、能力提升、真题演练），助力教师把控节奏，有效提升学生应考能力。

第28讲　DNA的结构、复制及基因的本质 知识体系——定内容 核心素养——定能力 生命 观念 通过掌握DNA分子的结构和功能，理解生命的延续和发展 科学 思维 通过DNA分子中的碱基数量和DNA复制的计算规律，培养归纳与概括逻辑分析和计算能力 科学 探究 通过对DNA复制方式的探究，培养实验设计及结果分析的能力 考点1　DNA的结构及相关计算 [必备知识·复盘] 1．DNA双螺旋结构模型的构建 　①一个双链DNA分子具有2个游离的磷酸基团，而环状DNA不存在。 ②氢键的形成不需要酶，但断裂需解旋酶或加热处理；G—C碱基对比例越大，DNA热稳定性越高。 ③相邻的碱基在DNA分子的一条单链中通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接，在DNA的双链之间通过氢键相连接。 ④不是所有的脱氧核糖都连接着两个磷酸基团，两条链各有一个3′端的脱氧核糖连接着一个磷酸基团。 2．DNA的结构 3．DNA的结构特点 (1)　多样　性：具n个碱基对的DNA可能有4n种碱基对排列顺序。 (2)　特异　性：每种DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序。 (3)　稳定　性：如两条主链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。 1．科学家证明“尼安德特人”是现代人的近亲，依据的是DNA的碱基序列。(2024北京卷，2C)(√) 2．若双链DNA一条链的G＋C＝47%，则另一条链中A＋T＝47%。(2024·浙江6月选考，9D)(×) 3．制作DNA双螺旋结构模型时，鸟嘌呤与胞嘧啶之间用2个氢键连接物相连。(×) 4．沃森和克里克用DNA衍射图谱得出碱基配对方式。(×) 1．(必修2 P48“思考·讨论”)沃森和克里克在构建模型的过程中，利用了哪些他人的经验和成果？ 答案：当时科学界已经发现的证据有：①英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的DNA的X射线衍射图谱；②奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果。 2．(必修2 P51“探究·实践”) (1)DNA只含有4种脱氧核苷酸，它为什么能够储存足够量的遗传信息？ 答案：DNA虽然只含有4种脱氧核苷酸，但是碱基的排列顺序却是千变万化的。碱基排列顺序的千变万化，使DNA储存了大量的遗传信息。 (2)DNA是如何维系它的遗传稳定性的？ 答案：①靠DNA碱基对之间的氢键维系两条链的偶联；②在DNA双螺旋结构中，由于碱基对平面之间相互靠近，形成了与碱基对平面垂直方向的相互作用力。 3．(情景探究)根据DNA分子结构图回答下列问题。 (1)基本单位：　________________　。 ①由磷酸、脱氧核糖、含氮碱基组成，三者之间的数量关系为　____________　。 ②每个DNA片段中，含2个游离的磷酸基团。 (2)水解产物：DNA的初步水解产物是　____________　，彻底水解产物是　________________________　。 (3)DNA分子中存在的化学键(分子间引力) ①氢键：碱基对之间的引力，可用　________　断裂，也可加热断裂。 ②磷酸二酯键：磷酸和脱氧核糖之间的化学键，用　______________　处理可切割，用　________________　处理可连接。 (4)碱基对数与氢键数的关系 ①若碱基对数为n，则氢键数为________________________________________________________________________。 ②若n个碱基对中，A有m个，则氢键数为________________________________________________________________________。 答案：(1)脱氧核苷酸　1∶1∶1　(2)脱氧核苷酸　磷酸、脱氧核糖和含氮碱基　(3)解旋酶　限制性内切核酸酶　DNA连接酶　(4)2n～3n　3n－m [关键能力·提升] ◆[提升点1]　通过DNA分子结构考查理解能力和获取信息的能力　 1．(2022·广东高考)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 解析：：C　[单链序列脱氧核苷酸数量相等、分子骨架同为脱氧核糖与磷酸交替连接，不能决定该线性DNA分子两端能够相连，A、B错误；据题图可知，单链序列的碱基能够互补配对，决定该线性DNA分子两端能够相连，C正确；DNA的两条链是反向的，因此自连环化后两条单链方向相反，D错误。] 2．图为一个DNA分子片段的结构示意图，搭建一个DNA分子模型正确的顺序是(　　) ①多核苷酸双链　　　②1条多核苷酸链 ③脱氧核苷酸 ④双螺旋结构 A．①②④③ B．③②①④ C．③④②① D．④①②③ 解析：：B　[通过DNA分子双螺旋结构构建过程可知：首先将脱氧核糖、磷酸、碱基连接起来，形成脱氧核苷酸；其次将单个脱氧核糖核苷酸连接起来形成1条多核苷酸链，然后再将两条脱氧核苷酸链连接起来，最后两条脱氧核苷酸链形成双螺旋结构，即③②①④，B正确，A、C、D错误。] 理清DNA分子结构中两种关系与两类化学键(引力) ◆[提升点2]　通过DNA分子结构的相关计算考查科学思维能力和计算能力　 3．在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基总数的54%。若其中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的22%，胸腺嘧啶占28%，则另一条链上，胞嘧啶、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的(　　) A．24%、26% B．22%、28% C．27%、23% D．20%、30% 解析：：A　[已知双链DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的54%，即A＋T＝54%，则A＝T＝27%，C＝G＝50%－27%＝23%。又已知一条链上的胞嘧啶占该链碱基总数的22%、胸腺嘧啶占28%，即C1＝22%，T1＝28%，根据碱基互补配对原则，C＝(C1＋C2)÷2，所以C2＝24%，同理T2＝26%。] 4．下列有关双链DNA分子的叙述，正确的是(　　) A．若DNA分子一条链中的碱基A所占比例为a，则另一条链的碱基C所占比例为1/2－a B．如果一条链上(A＋T)∶(G＋C)＝m，则另一条链上该比值也为m C．如果一条链上的A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3，则另一条链上该比值为3∶3∶2∶2 D．由50个碱基对组成的DNA分子片段中至少含有氢键的数量为150个 解析：：B　[若DNA分子一条链中的碱基A所占比例为a，据此无法计算出另一条链的碱基C所占比例，A错误；如果一条链上的A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3，则另一条链上该比值为2∶2∶3∶3，C错误；由50个碱基对组成的DNA分子片段中至少含有氢键的数量为50×2＝100(个)，最多含有氢键的数量为50×3＝150(个)，D错误。] 5．(不定项)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脱氧核糖核苷酸 B．用DNA解旋酶可以打开该结构中的氢键 C．每个G－四联体螺旋结构中含有一个游离的磷酸基团 D．该结构中(A＋G)/(T＋C)的值与双链DNA中相等 解析：：ABC　[DNA的基本单位是由四种脱氧核苷酸组成，A正确；由题图可知DNA的四螺旋结构是由DNA单链螺旋而成，用DNA解旋酶可以打开该结构的氢键，B正确；DNA分子中“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，C正确；DNA双螺旋中A＝T、C＝G，所以(A＋G)/(T＋C)的值始终等于1，而该结构只有一条DNA单链，所以其中(A＋G)/(T＋C)的值不一定相等，D错误。] 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。 (1)A1＋A2＝T1＋T2；G1＋G2＝C1＋C2。 即：双链中A＝T，G＝C，A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝1/2(A＋G＋T＋C)。 规律一：双链DNA中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，任意两个不互补碱基之和为碱基总数的一半。 (2)A1＋T1＝A2＋T2；G1＋C1＝G2＋C2。 A1＋T1/N1＝A2＋T2/N2＝A＋T/N(N为相应的碱基总数)， C1＋G1/N1＝C2＋G2/N2＝C＋G/N。 规律二：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，简记为“补则等”。 (3)与的关系是互为倒数。 规律三：非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数，简记为“不补则倒”。 (4)若A1/N1＝a，A2/N2＝b，则A/N＝1/2(a＋b)。 规律四：某种碱基在双链中所占的比例等于它在每一条单链中所占比例和的一半。 考点2　DNA的复制及基因的本质 [必备知识·复盘] 1． DNA半保留复制的实验证据 2．DNA复制 (1)概念、时间、场所 (2)过程 (3)类型 (4)结果 一个DNA分子形成了两个　完全相同　的DNA分子。 (5)DNA准确复制 3．染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系 1．DNA复制时，脱氧核苷酸通过氢键连接成子链。(2024·河北卷，4A)(×) 2．DNA分子两条链之间的氢键是由DNA聚合酶催化形成的。(2024·浙江6月选考，9C)(×) 3．DNA分子复制是边解旋边双向复制的。(√) 1．(必修2 P55“旁栏思考”)第一代只出现一条居中的DNA条带，这个结果排除了哪种复制方式？ 答案：第一代只出现一条居中的DNA条带，这个结果排除了全保留复制的方式。 2．(必修2 P58“相关信息”)如何理解遗传物质是信息分子？ 答案：量子物理学奠基人薛定谔认为遗传是遗传信息的复制、传递与表达，遗传物质是一种信息分子。 3．(情景探究)科学家推测DNA复制可能有如图1所示的三种方式。为确定其复制方式，1958年，Meslson和Stahl进行如下实验：在氮源为14N的培养基中培养大肠杆菌若干代(对照)，在氮源为15N的培养基中培养大肠杆菌若干代(亲代)，将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代(子代Ⅰ和子代Ⅱ)，各组提取DNA后离心得到如图2所示的结果。请回答下列问题。 (1)本实验过程采用的方法有哪些？ (2)图2实验结果表明DNA分子复制的方式是哪种类型？ (3)若将复制后DNA加热解旋后进行离心，图1三种推测复制方式中，哪种复制方式与其他两种实验结果有较大差异？ 答案：(1)同位素标记法、密度梯度离心法 (2)半保留复制 (3)分散复制 [关键能力·提升] ◆[提升点1]　通过DNA复制过程考查信息提取能力、理解能力　 1．如图所示为某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 解析：：A　[rep蛋白具有解旋功能，破坏的是A与T、G与C之间的氢键；从题图中可看出有了DNA结合蛋白后，碱基之间不能再形成氢键，可以防止DNA单链重新形成双链；DNA连接酶可以将随从链之间的缺口通过磷酸二酯键连接，从而形成完整的单链。] 明确DNA复制、“剪接”与“水解”中的四种酶 (1)DNA聚合酶：需借助母链模板，依据碱基互补配对原则，将单个脱氧核苷酸连接到已有的链上。 (2)DNA连接酶：将多个复制起点所复制出的“DNA片段”“缝合”起来形成磷酸二酯键，即连接“片段”。 (3)限制性内切核酸酶：用于切断DNA双链中主链上的“3′，5′－磷酸二酯键”。 (4)DNA水解酶：用于将DNA分子水解为脱氧核苷酸。 ◆[提升点2]　通过探究DNA复制的方式考查科学探究能力　 2．如图表示利用大肠杆菌探究DNA复制方式的实验，下列叙述正确的是(　　) A．可用T2噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验 B．可用(NH4)2 35SO4、(NH4)2 32SO4分别代替15NH4Cl、14NH4Cl进行上述实验 C．试管③中b带的DNA的两条链均含有14N D．仅比较试管②和③的结果不能证明DNA复制为半保留复制 解析：：D　[T2噬菌体是病毒，不能用普通培养基培养，不能用T2噬菌体代替大肠杆菌进行题述实验，A错误；DNA分子中不含S元素，不能用(NH4)2 35SO4、(NH4)2 32SO4分别代替15NH4Cl、14NH4Cl进行题述实验，B错误；试管③中a带的DNA的两条链均含有14N，而b带的DNA的一条链含有14N，另一条链含有15N，C错误；需综合比较试管①②③的结果才能证明DNA的半保留复制，D正确。] 3．用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP，dA－Pα～Pβ～Pγ，)等材料制备了DNA片段甲(单链)，对W基因在染色体上的位置进行了研究，实验流程的示意图如下。 回答下列问题。 (1)该研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时，所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P，原因是______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)该研究人员以细胞为材料制备了染色体样品，在混合操作之前去除了样品中的RNA分子，去除RNA分子的目的是　_______　________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)为了使片段甲能够通过碱基互补配对与染色体样品中的W基因结合，需要通过某种处理使样品中的染色体DNA　_______　。 (4)该研究人员在完成上述实验的基础上，又对动物细胞内某基因的mRNA进行了检测，在实验过程中用某种酶去除了样品中的DNA，这种酶是　_______　。 解析：：(1)dA－Pα～Pβ～Pγ脱去β、γ位上的两个磷酸基团后，则为腺嘌呤脱氧核苷酸，是合成DNA的原料之一。因此研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时，所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P。 (2)RNA分子也可以与染色体DNA进行碱基互补配对，产生杂交带，从而干扰32P标记的DNA片段甲与染色体DNA的杂交，故去除RNA分子，可以防止RNA分子与染色体DNA的W基因发生片段杂交。 (3)DNA分子解旋后的单链片段才能与32P标记的DNA片段甲进行碱基互补配对，故需要使样品中的染色体DNA解旋。 (4)DNA酶可以水解DNA分子从而去除样品中的DNA。 答案：(1)dATP脱去β、γ位上的两个磷酸基团后，则为腺嘌呤脱氧核苷酸，是合成DNA的原料之一　(2)防止RNA分子与染色体DNA的W基因发生片段杂交　(3)解旋　(4)DNA酶 “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。 [真题研析]——浸润素养 [例]　(2024·浙江6月选考)下列关于双链DNA分子结构的叙述，正确的是(　　) A．磷酸与脱氧核糖交替连接构成了DNA的基本骨架 B．双链DNA中T占比越高，DNA热变性温度越高 C．两条链之间的氢键形成由DNA聚合酶催化 D．若一条链的G＋C占47%，则另一条链的A＋T也占47% [关键信息点] ① 双链DNA的分子结构 ② DNA的基本骨架是磷酸－脱氧核糖长链 解析：：A　[DNA的外侧是由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架，内侧是碱基通过氢键连接形成的碱基对，A正确；双链DNA中G—C碱基对占比越高，DNA热变性温度越高，B错误；DNA聚合酶催化形成的是磷酸二酯键，C错误；互补的碱基在单链上所占的比例相等，若一条链的G＋C占47%，则另一条链的G＋C也占47%，A＋T占1－47%＝53%，D错误。] [真题品悟]——厚积素养 [考向1]　DNA的结构　 1．(2024·北京高考)科学家证明“尼安德特人”是现代人的近亲，依据的是DNA的(　　) A．元素组成　　　　B．核苷酸种类 C．碱基序列 D．空间结构 解析：：C　[DNA的元素组成都是C、H、O、N、P，A不符合题意；DNA分子的核苷酸种类只有4种，B不符合题意；每种DNA的碱基序列不同，“尼安德特人”与现代人的DNA碱基序列有相似部分，证明“尼安德特人”与现代人是近亲，C符合题意；DNA的空间结构都是规则的双螺旋结构，D不符合题意。] 2．(2025·贵州卷)下图为核酸的部分结构及遗传信息传递过程的示意图。下列叙述正确的是(　　) A．图中箭头所指碳原子上连接的基团是－OH B．甲链中相邻两个五碳糖通过磷酸二酯键连接 C．若图中序列编码一个氨基酸，则其密码子为UAC D．遗传信息可从甲链流向乙链，但不能从乙链流向甲链 解析：：B　[图中含有尿嘧啶和胸腺嘧啶，应该代表的是转录(或逆转录)过程，图中箭头所指碳原子为脱氧核糖的2号碳原子，其上连接的基团是－H，A错误；甲链中相邻两个五碳糖通过磷酸二酯键连接，即核酸中连接两个核苷酸的是磷酸二酯键，B正确；若图中序列编码一个氨基酸，即图示过程为转录过程，则其密码子为5′－CAU－3′，因为密码子读取的方向是5′端→3′端，C错误；遗传信息通过转录过程从甲链流向乙链，还可通过逆转录过程从乙链流向甲链，D错误。] [考向2]　DNA的复制　 3．(2025·北京卷)1958年，Meselson和Stahl通过15N标记DNA的实验，证明了DNA的半保留复制。关于这一经典实验的叙述正确的是(　　) A．因为15N有放射性，所以能够区分DNA的母链和子链 B．得到的DNA带的位置有三个，证明了DNA的半保留复制 C．将DNA变成单链后再进行离心也能得到相同的实验结果 D．选择大肠杆菌作为实验材料是因为它有环状质粒DNA 解析：：B　[15N没有放射性，它与14N只是氮元素的不同同位素，质量不同，可通过密度梯度离心技术区分含不同氮元素的DNA，进而区分DNA的母链和子链，A错误；在15N标记DNA的实验中，得到的DNA带的位置有轻带(两条链都含14N)、中带(一条链含14N，一条链含15N)、重带(两条链都含15N)三个；根据不同代DNA在离心后出现的这些带的位置和比例，证明了DNA的半保留复制，B正确；若将DNA解链为单链后离心，无论是全保留还是半保留复制，都是只有两条条带，不能证明DNA的半保留复制，C错误；选择大肠杆菌作为实验材料是因为大肠杆菌繁殖快，容易培养，能在短时间内获得大量的子代，便于观察实验结果，而不是因为它有环状质粒DNA，D错误。] [考向3]　基因的本质　 4．(2023·海南高考)噬菌体ΦX174的遗传物质为单链环状DNA分子，部分序列如图。 下列有关叙述正确的是(　　 ) A．D基因包含456个碱基，编码152个氨基酸 B．E基因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列，其互补DNA序列是5′－GCGTAC－3′ C．噬菌体ΦX174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种核糖核苷酸 D．E基因和D基因的编码区序列存在部分重叠，且重叠序列编码的氨基酸序列相同 解析：：B　[题图中的噬菌体DNA上，D基因起始区至终止区除了含有152个氨基酸的编码序列，还包含终止密码子的编码序列，故D基因的碱基数为152×3＋3＝459(个)，A错误；据题图可知，E基因编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列为5′－GTACGC－3′，根据互补DNA与原DNA反向平行及碱基互补配对原则可知，其互补DNA序列是5′－GCGTAC－3′，B正确；DNA复制的原料是4种脱氧核糖核苷酸，C错误；D基因和E基因编码区重叠但密码子的读取起点不一致，所以编码的氨基酸序列不相同，D错误。] DNA复制与细胞分裂中染色体标记问题 [深研真题　确定考向] 1．(2024·浙江1月卷)大肠杆菌在含有3H－脱氧核苷培养液中培养，3H－脱氧核苷掺入到新合成的 DNA链中，经特殊方法显色，可观察到双链都掺入3H－脱氧核苷的 DNA区段显深色，仅单链掺入的显浅色，未掺入的不显色。掺入培养中，大肠杆菌拟核 DNA 第2 次复制时，局部示意图如图。DNA 双链区段①、②、③对应的显色情况可能是(　　) A．深色、浅色、浅色 B．浅色、浅色、深色 C．浅色、深色、深色 D．深色、浅色、深色 解析：：B　[大肠杆菌在含有3H－脱氧核苷培养液中培养，DNA的复制方式为半保留复制，大肠杆菌拟核 DNA 第1 次复制后产生的子代DNA的两条链一条被3H标记，另一条未被标记，大肠杆菌拟核 DNA 第2 次复制时，以两条链中一条被3H标记，另一条未被标记的DNA分子为模板，DNA 双链区段①为浅色，②③中DNA两条模板链中一条有掺入3 H－脱氧核苷，另一条无，而新合成的子链都掺入3 H－脱氧核苷。故双链都掺入3 H－脱氧核苷的 DN 双链区段，显深色；仅单链掺入的 DNA双链区段，显浅色。ACD错误，B正确。] 2．(2021·浙江6月卷)在DNA复制时，5­溴尿嘧啶脱氧核苷(BrdU)可作为原料，与腺嘌呤配对，掺入新合成的子链。用Giemsa染料对复制后的染色体进行染色，DNA分子的双链都含有BrdU的染色单体呈浅蓝色，只有一条链含有BrdU的染色单体呈深蓝色。现将植物根尖放在含有BrdU的培养液中培养，取根尖用 Giemsa 染料染色后，观察分生区细胞分裂中期染色体的着色情况。下列推测错误的是(　　) A．第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体都呈深蓝色 B．第二个细胞周期的每条染色体的两条染色单体着色都不同 C．第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体均为1/4 D．根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后，还能观察到深蓝色的染色单体 解析：：C　[第一个分裂周期中，由于DNA分子是半保留复制，因此形成的每条染色单体均为一条链含有BrdU，一条链不含有，均呈深蓝色，A正确；第二个分裂周期中，以含有BrdU为模板复制的染色单体两条链均含有BrdU，呈浅蓝色；以不含有BrdU为模板复制的染色单体一条链含有BrdU，一条链不含有，呈深蓝色，因此每条染色体的两条染色单体着色都不同，B正确；第二个分裂周期结束后，两条链均含有BrdU和一条链含有BrdU，一条链不含有的染色单体各占一半，再经过DNA复制后，以不含有BrdU的一条链为模板复制的染色单体为深蓝色，其余均为浅蓝色，C错误；根尖分生区的细胞可以进行有丝分裂，所以不管经过多少个细胞周期，依旧可以观察到含有BrdU的深蓝色染色单体，D正确。] [归纳概括　提炼核心] 解答DNA复制与细胞分裂中染色体的标记问题的关键是构建细胞分裂过程模型图，并清楚染色体与DNA的关系。具体如下： 1．有丝分裂中子染色体标记情况分析 (1)过程图解(选取1对同源染色体)。 进行一次有丝分裂(母链被同位素标记，培养液中不含标记同位素)： 转至不含标记同位素的培养液中再培养一个细胞周期： (2)规律总结：若只进行一次有丝分裂，产生的子染色体都带有标记同位素；若进行两次有丝分裂，产生的子染色体只有一半带有标记同位素。 2．减数分裂中子染色体标记情况分析 (1)过程图解：减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象，如图所示。 (2)规律总结：进行减数分裂的细胞DNA只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记同位素。 [演练提升　即时突破] 1．某科研小组为探究“DNA复制的方式是半保留复制还是全保留复制”，用15N标记大肠杆菌的DNA(初始均为15N － 15N DNA)，再将其转移到含14N的培养基中培养，不同时刻(Ⅰ代、Ⅱ代)收集大肠杆菌，提取DNA进行离心。下列叙述错误的是(　　) A．分离细胞器与该实验中DNA离心的方法不同 B．若Ⅰ代DNA离心后出现1条重密度带和1条轻密度带，则支持全保留复制 C．根据Ⅱ代DNA离心后是否出现轻密度带无法准确判断DNA复制的方式 D．若Ⅱ代DNA离心后出现中密度带，则支持全保留复制 解析：：D　[分离细胞器使用差速离心法，而DNA离心采用密度梯度离心法，两者原理不同，A正确；若Ⅰ代DNA离心后出现1条重带(15N－15N)和1条轻带(14N－14N)，说明母链完全保留，支持全保留复制，B正确；Ⅱ代DNA离心后若出现轻带(14N－14N)，可能是半保留复制(中带和轻带)或全保留复制(重带和轻带)，仅凭轻带无法确定复制方式，C正确；若Ⅱ代出现中密度带(15N－14N)，说明DNA复制时母链与新链结合，支持半保留复制，而非全保留复制，D错误。] 2．研究人员将DNA均被32P标记的果蝇(2n＝8)的精原细胞置于不含32P的培养液中培养，结果发现其中一个精原细胞经历一次有丝分裂后形成两个细胞，这两个细胞中的一个再次经历一次有丝分裂，另一个进入减数分裂，此两细胞分裂过程中产生了甲、乙、丙三个细胞，这些细胞的染色体和染色单体情况如图所示。在不考虑其他变异的情况下，下列叙述错误的是(　　) A．该精原细胞已经历了 2 次 DNA 复制和 1 次着丝粒分裂 B．甲细胞的纺锤丝牵引着染色体运动且着丝粒在赤道板上 C．形成丙细胞的过程发生了四分体的非姐妹染色单体互换 D．分裂结束后，3 个细胞最多可形成 2 个不含32P的子细胞 解析：：B　[据图可知，甲、乙、丙三个细胞中的染色体数目∶染色单体数目均为1∶2，且甲细胞的染色体数目均为乙、丙细胞的2倍，这说明甲细胞正处于第2次有丝分裂的前期或中期，乙、丙细胞正处于减数分裂Ⅱ的前期或中期，所以该精原细胞总共经历了2次DNA复制(有丝分裂间期1次，后续有丝分裂或减数分裂前的间期1次)和1次着丝粒分裂(第一次有丝分裂后期)，A正确；甲、乙、丙三个细胞中的染色体数目∶染色单体数目均为1∶2，且甲细胞的染色体数目均为乙、丙细胞的2倍，这说明甲细胞正处于第2次有丝分裂的前期或中期，若处于有丝分裂前期，则着丝粒并不位于赤道板上，B错误；丙细胞的含32P的染色体数为4条，染色单体数目为8条，但其中含32P的染色单体数目有5条，这说明其中一对同源染色体的非姐妹染色单体发生了互换，其发生的时期是联会形成四分体时，C正确；丙细胞分裂产生的子细胞均含32P，若甲、乙细胞在分裂后期，不含32P的子染色体全部移到细胞的一极，则其分裂产生的4个子细胞中，2个含32P,2个不含32P，D正确。] 3．将某动物(体细胞中染色体数为2n)分裂旺盛的精巢组织置于含有BrdU(结构与胸腺嘧啶脱氧核苷酸类似，可与碱基A配对)的培养液中培养，在不同分裂时期取出细胞，用Giemsa染料染色(已知DNA分子两条单链均含BrdU呈浅蓝色，不含或一条单链含BrdU时呈深蓝色)。若一条染色体的两条染色单体颜色有差异，称为色差染色体。下列说法正确的是(　　) A．对处于第三次有丝分裂中期的细胞进行染色观察，在所有的染色单体中，深蓝色占3/4 B．在第二次分裂中期的细胞中和第三次分裂中期的细胞中出现的色差染色体数均为2n C．若亲代DNA分子含胞嘧啶a个，第m次复制共需消耗游离胞嘧啶脱氧核苷酸a·2m D．若观察到某个第二次分裂中期的细胞没有色差染色体，则该细胞分裂产生的子细胞染色体数为n 解析：：D　[第三次有丝分裂中期时，每个DNA分子已复制三次。第一次复制后DNA均为一条原链(不含BrdU)和一条BrdU链(深蓝色)；第二次复制后，原链继续保留，新链均为BrdU链，此时一半DNA为深蓝色，一半为浅蓝色；第三次复制时，所有DNA均为BrdU链，故深蓝色染色单体仅占1/4，A错误；第二次分裂中期时，所有染色体的DNA均为一条原链＋一条BrdU链(深蓝)或两条BrdU链(浅蓝)，色差染色体数为2n；第三次分裂时，部分DNA为两条BrdU链(浅蓝)，无色差，色差染色体数少于2n，B错误；第m次DNA复制需消耗游离胞嘧啶脱氧核苷酸为a·2m－1(每次复制需前一次DNA总量)，而非a·2m，C错误；若第二次分裂中期(减数分裂Ⅱ)细胞无色差染色体，说明姐妹染色单体DNA均为BrdU链，该细胞为次级精母细胞，分裂后子细胞染色体数为n，D正确。] 学科网（北京）股份有限公司 $