2022届高三生物一轮复习 第18讲 DNA分子的结构、复制及基因的本质(新高考 共88页)
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2022届高三生物一轮复习 第18讲 DNA分子的结构、复制及基因的本质(新高考 共88页)

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时间:2021-06-21

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资料简介
第六单元 遗传的分子基础 第18讲 DNA分子的结构、复制及基因的本质  【内容要求】 概念3 遗传信息控制生物性状, 并代代相传 3.1亲代传递给子代的遗传信息 主要编码在DNA分子上 3.1.1概述多数生物的基因是 DNA分子的功能片段,有些病毒 的基因在RNA分子上 【素养解读】 1.生命观念:以生命观念为指导,基于 DNA分子结构的认识和半保留复制的 理解,解释其结构特点与编码遗传信息、 复制的适应关系。解释DNA分子与基 因的关系,基于复制过程的认识,阐明物 质、能量和信息变化的统一性及细胞各 部分结构和功能的统一性。  【内容要求】 3.1.2概述DNA分子是由四种脱氧核 苷酸构成,通常由两条碱基互补配对 的反向平行长链形成双螺旋结构,碱 基的排列顺序编码了遗传信息 3.1.3概述DNA分子通过半保留方式 进行复制 【素养解读】 2.科学思维:结合DNA双螺旋结构模 型,阐明DNA作为遗传物质所具有的 特性。 3.科学探究:依据DNA分子结构特点, 制作DNA双螺旋结构模型,认识其空 间结构。 考点一  DNA分子的结构及相关计算 基础·自主诊断 素养·全面提升 1.图解DNA分子结构 C、H、O、N、P 脱氧核苷酸             脱氧核糖 与磷酸 氢键                   A—T、 G—C 反向 平行 2.DNA分子的特性 (1)稳定性:磷酸和脱氧核糖交替连接,排列在外侧构成基本骨架,两条链互补的 碱基之间通过    相连。  (2)    性:遗传信息蕴藏在         中。碱基排列顺序的千 变万化,如某DNA分子中有n个碱基对,则排列顺序有    种(其中n代表碱 基对数)。  (3)    性:每种DNA分子都有             。  氢键 多样 4种碱基的排列顺序 4n 特异 特定的碱基排列顺序 正误辨析 (1)同一条脱氧核苷酸链上相邻的两个碱基通过氢键相连。 (  ) (2)DNA分子中每个脱氧核糖都连接两个磷酸,每个碱基都连接一个脱氧核糖。  (  ) × [解析]同一条脱氧核苷酸链上相邻的两个碱基通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核 糖”连接。 × [解析]DNA双链的两端各有一个脱氧核糖只连接着一个磷酸。 (3)DNA有氢键,RNA没有氢键。 (  ) (4)大肠杆菌的拟核DNA分子和质粒DNA分子都为双链环状。 (  ) (5)沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数。 (  ) √ × [解析]DNA双螺旋结构中嘧啶数等于嘌呤数。 [解析]tRNA为三叶草结构,双链区域也含氢键。 × 教材拓展 DNA分子都是“链状”吗? 目前发现链状的DNA存在于真核细胞的细胞核中,并与蛋白质结合组成染色体, 而细胞器(线粒体、叶绿体)中的DNA、原核细胞中的DNA以及病毒中的DNA 一般为环状。 1.解读两种DNA结构模型 (1)由图甲可解读以下信息 (2)图乙是图甲的简化形式,其中①是磷酸二酯键,③是氢键。 解旋酶作用于③部位,限制性内切酶和DNA连接酶作用于①部位。 2.碱基互补配对原则及相关计算 (1)碱基互补配对原则:A—T,G—C (2)有关推论 ①嘌呤总数与嘧啶总数相等,即A+G=T+C。 ②在双链DNA分子中,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。设在双链DNA分子中的一条链上A1+T1=n%,以 A+T=A1+A2+T1+T2=(n%+n%)/2=n%。 简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。 生命观念  识结构 明功能 1.下列关于DNA分子结构的描述,错误的 是 (  ) A.每一个DNA分子由一条多核苷酸链盘 绕而成螺旋结构 B.外侧是由磷酸与脱氧核糖交替连接构 成的骨架,内部是碱基 C.DNA两条链上的碱基间以氢键相连, 且A与T配对、G与C配对 D.DNA的两条链等长,但是反向平行 A [解析] DNA双螺旋结构具有如下特点:① 一个DNA分子是由两条脱氧核苷酸链构 成的双螺旋结构,两条链等长且是反向平 行的。②DNA分子中脱氧核糖和磷酸交 替连接,排列在外侧构成基本骨架;碱基 排列在内侧。③DNA分子两条链上的碱 基通过氢键连接成碱基对时,A与T配 对,G与C配对,综上可知,A错误。 2.下图为DNA分子部分结构示意图,下列对该图的描述不正确的是 (  ) A.脱氧核糖核苷酸相互连接形成DNA能够产生水 B.④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸,②和③相间排列, 构成了DNA分子的基本骨架 C.⑤⑥⑦⑧对应的碱基依次为A、G、C、T D.DNA分子的两条链是反向平行的,并且游离的 磷酸基团位于不同端 B [解析] 脱氧核糖核苷酸通过脱水缩合反应相互连接形成DNA,因此DNA的合 成能够产生水,故A正确。 ①和②交替连接构成了DNA的基本骨架,故B错误。 根据碱基互补配对原则A和T相配对,G和C相配对, 故C正确。 DNA分子的两条链是反向平行的,并且游离的 磷酸基团位于两端,故D正确。 科学思维  重理解 拓思维 3.下列关于DNA分子的计算,正确的是 (  ) A.同种生物不同个体的细胞中,DNA分子的(A+T)/(G+C) 的值一般相同 B.不同种生物的不同细胞中,DNA分子的(A+G)/(T+C) 的值一定不同 C.若DNA的一条链中(A+G)/(T+C)=0.5,则其互补链中 (A+G)/(T+C)=0.5 D.10对A—T碱基对和20对C—G碱基对与若干数目的磷 酸基团和脱氧核糖可构成的DNA分子种类数小于430种 D [解析] DNA分子具有特异性, 同种生物不同个体的DNA分 子有所不同,因此它们的细胞 中DNA分子的(A+T)/(G+C) 的值一般不同,A错误; 双链DNA分子中,A与T配 对,G与C配对,因此不同种生 物的不同细胞中,DNA分子 的(A+G)/(T+C)的值一般都 等于1,B错误; 3.下列关于DNA分子的计算,正确的是(  ) A.同种生物不同个体的细胞中,DNA分子的 (A+T)/(G+C)的值一般相同 B.不同种生物的不同细胞中,DNA分子的 (A+G)/(T+C)的值一定不同 C.若DNA的一条链中(A+G)/(T+C)=0.5,则其 互补链中(A+G)/(T+C)=0.5 D.10对A—T碱基对和20对C—G碱基对与若 干数目的磷酸基团和脱氧核糖可构成的 DNA分子种类数小于430种 D 根据碱基互补配对原则可知,在双链 DNA分子中,(A+G)/(T+C)的值在两条 单链中互为倒数,因此若DNA的一条 链中(A+G)/(T+C)=0.5,则其互补链中 a(A+G)/(T+C)=2,C错误; 10对A—T碱基对和20对C—G碱基对 与若干数目的磷酸基团和脱氧核糖 可构成的DNA分子种类数小于430 种,D正确。 4.某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成,根据测定结果绘制了 DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比 值的关系图,下列正确的是 (  ) A           B C           D C A           B C           D 考点二  制作 DNA 分子双螺旋结构模型 素养·全面提升 1.制作原理 DNA分子的空间结构——规则的双螺旋结构,这一结构的主要特点: (1)DNA 分子由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成。 (2)DNA 分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架;碱基 排列在内侧。 (3)DNA 分子两条链上的碱基按照碱基互补配对原则两两配对,并且以氢键 连接。 2.操作步骤 (1)构思和设计 (2)确定实施过程和分工 (3)制作4种小分子模型 用塑料片分别剪好若干个磷酸(用球形代表)、脱氧核糖(用五边形代表)、4种 不同的碱基(用不同颜色的长方形代表)。 (4)制作脱氧核苷酸模型 将剪好的上述3种零件相互连接,制成若干个含有不同碱基的脱氧核苷酸模型。 (5)制作第一条脱氧核苷酸长链 将制成的上述模型,依次穿在一条长细铁丝上,制成一条脱氧核苷酸长链。 (6)制作第二条脱氧核苷酸长链 用同样方法制作DNA的另一条长链,两条长链中核苷酸的个数必须相同,两 条长链并排时,必须保证碱基之间能够相互配对。 (7)拼接DNA双链结构 用订书钉将两条长链之间的互补碱基连接好,“拼成”DNA。 (8)旋转得到DNA双螺旋结构 双手分别提着双链的两端,反向旋转一下,即可得到一个DNA分子双螺旋结 构模型。 (9)检查、修补。 (10)鉴赏、交流。 3.注意事项 (1)制作4种小分子模型时:①腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)的一端应剪成相互吻 合的形状;同理,鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)的一端也应剪成另一种相互吻合的 形状。 ②这两种碱基对模型的长度应相等,以保证DNA分子中两条平行链之间的 距离相等。 (2)制作脱氧核苷酸长链时,脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本 骨架;碱基排列在内侧;两条长链中核苷酸的个数必须相同,两条长链并排时, 必须保证碱基之间能够相互配对。 (3)拼接DNA双链结构时,注意两条脱氧核苷酸链反向平行。 1.某班级分组制作DNA双螺旋结构模型时,采用了如下流程:制作脱氧核苷 酸→制作脱氧核苷酸链→制作双链DNA→螺旋化。下列叙述错误的是(   ) A.制作脱氧核苷酸时,将磷酸和碱基连在脱氧核糖的特定位置 B.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 C.制作双链DNA时,两条链之间的碱基A与T配对,G与C配对 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 B 科学探究  抓探究 提实践 [解析] 制作脱氧核苷酸时,磷酸连接5号碳原子上,碱基连在1号碳原子上,A 正确; 制作脱氧核苷酸链时,相邻脱氧核苷酸之间以磷酸和脱氧核糖相连,B错误; 制作双链DNA时,两条链之间的碱基A与T配对,G与C配对,C正确; 组成DNA的脱氧核苷酸有4种,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.在搭建DNA分子模型的实验中,若有4种碱基 塑料片共20个,其中4个C,6个G,3个A,7个T,脱氧 核糖和磷酸之间的连接物14个,脱氧核糖塑料 片40个,磷酸塑料片100个,代表氢键的连接物若 干,脱氧核糖和碱基之间的连接物若干,则(  ) A.能搭出20个脱氧核苷酸 B.所搭建的DNA分子片段最长为7个碱基对 C.能搭建出一个含4个碱基对的DNA分子片段 D.能搭建410种不同的DNA分子模型 C [解析] 代表碱基的塑料片 共有20个,根据C与G配 对,A与T配对可知,最多只 有7个碱基对即14个脱氧核 苷酸,A错误; 根据代表碱基的塑料片可 知,搭建的DNA分子中最多 含有7个碱基对,形成7个碱 2.在搭建DNA分子模型的实验中,若有4种碱基 塑料片共20个,其中4个C,6个G,3个A,7个T,脱氧 核糖和磷酸之间的连接物14个,脱氧核糖塑料 片40个,磷酸塑料片100个,代表氢键的连接物若 干,脱氧核糖和碱基之间的连接物若干,则(  ) A.能搭出20个脱氧核苷酸 B.所搭建的DNA分子片段最长为7个碱基对 C.能搭建出一个含4个碱基对的DNA分子片段 D.能搭建410种不同的DNA分子模型 C 基对需要脱氧核糖和磷酸 之间的连接物14个,而在形 成DNA分子时,一条链中两 个相邻的脱氧核苷酸之间 也需要该连接物,根据提供 的连接物的数目可知,所搭 建的DNA分子片段少于7 个碱基对,B错误; 2.在搭建DNA分子模型的实验中,若有4种碱基 塑料片共20个,其中4个C,6个G,3个A,7个T,脱氧 核糖和磷酸之间的连接物14个,脱氧核糖塑料 片40个,磷酸塑料片100个,代表氢键的连接物若 干,脱氧核糖和碱基之间的连接物若干,则(  ) A.能搭出20个脱氧核苷酸 B.所搭建的DNA分子片段最长为7个碱基对 C.能搭建出一个含4个碱基对的DNA分子片段 D.能搭建410种不同的DNA分子模型 C 结合代表碱基的塑料片数 目和脱氧核糖与磷酸之间 的连接物数目可知,能搭建 出一个含4个碱基对的 DNA分子片段,8个脱氧核 苷酸需要8个脱氧核糖与磷 酸之间的连接物,8个脱氧 核苷酸连接成2条链另需要 2.在搭建DNA分子模型的实验中,若有4种碱基 塑料片共20个,其中4个C,6个G,3个A,7个T,脱氧 核糖和磷酸之间的连接物14个,脱氧核糖塑料 片40个,磷酸塑料片100个,代表氢键的连接物若 干,脱氧核糖和碱基之间的连接物若干,则(  ) A.能搭出20个脱氧核苷酸 B.所搭建的DNA分子片段最长为7个碱基对 C.能搭建出一个含4个碱基对的DNA分子片段 D.能搭建410种不同的DNA分子模型 C 6个脱氧核糖与磷酸之间的 连接物,C正确; 由以上分析可知,该DNA只 含有4个碱基对,且每种碱 基对的数目有限,故不能搭 建410种不同的DNA分子模 型,D错误。 考点三  DNA的复制及基因的本质 基础·自主诊断 素养·全面提升 1.DNA分子复制的过程 (1)概念:以亲代DNA为模板,合成子代DNA的过程。 (2)时间:                    。有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期 (3)过程  能量 解旋 DNA双链 母链 脱氧核苷酸 DNA聚合酶 碱基互补配对 母链 双螺旋结构 (4)特点:        (过程上)、        (结果上)。  (5)精确复制的原因: ①            为复制提供了精确的模板。  ②         保证了复制能够准确地进行。  (6)意义:将      从亲代传给子代,保持了      的连续性。  边解旋边复制 半保留复制 DNA独特的双螺旋结构 碱基互补配对原则 遗传信息 遗传信息 2.基因的本质 (1)本质: 基因是具有      的    片段。 遗传效应 DNA (2)基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系 染色体 一个或两个 有遗传效应 线性 遗传信息 (3)基因的基本功能: 遗传信息的    和    。 传递 表达 正误辨析 (1)DNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制。(  ) (2)DNA必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链。 (  ) (3)DNA聚合酶催化两个游离的脱氧核苷酸之间的连接。 (  ) [解析]细胞内DNA分子是边解旋边复制的。 × × [解析]DNA酶催化DNA水解,而不是催化其形成子链。 × [解析]DNA聚合酶在有模板和引物的条件下催化单个游离的脱氧核苷酸连接 到脱氧核苷酸链上。 (4)植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制。 (  ) (5)DNA复制就是基因表达的过程。 (  ) (6)解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、限制性核酸内切酶都能作用于DNA分 子,它们的作用部位都是相同的。 (  ) √ × [解析]基因的表达包括转录、翻译,DNA复制不属于基因的表达。 × [解析]解旋酶作用于DNA的氢键,DNA聚合酶、DNA连接酶、限制性核酸内切 酶作用于磷酸二酯键。 1.DNA复制方式的探究 (1)实验材料:大肠杆菌。 (2)实验方法:同位素标记法和密度梯度离心法(亲代DNA分子与子代DNA分子 的区分方法)。 (3)实验假设:DNA分子以半保留的方式复制 (4)实验步骤与预期结果 (5)实验结论:实验结果 与预期结果一致,即 DNA分子以半保留的 方式复制。 2.DNA复制的有关计算 DNA复制为半保留复制,若将亲代DNA分子复制n代,其结果分析如下: (1)子代DNA分子数为2n个。其中: ①含有亲代链的DNA分子数为2个。 ②不含亲代链的DNA分子数为(2n-2)个。 ③含子代链的DNA分子有2n个。 (2)子代脱氧核苷酸链数为2n+1条。其中: ①亲代脱氧核苷酸链数为2条。 ②新合成的脱氧核苷酸链数为(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次复制需要消耗游离的该 脱氧核苷酸数为m·(2n-1)个。 ②第n次复制所需该脱氧核苷酸数为(m·2n-1)个。 3.DNA半保留复制应用于细胞分裂过程的分析 (1)有丝分裂中染色体标记情况分析 ①过程图解(一般只研究一条染色体): 复制一次(母链标记,培养液不含标记同位素): 转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期: ②规律总结:若只复制一次,产生的子染色体都带有标记;若复制两次,产生的子 染色体只有一半带有标记。 (2)减数分裂中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:由于减数分裂没有 细胞周期,DNA只复制一次, 因此产生的子染色体都带有标记。 生命观念  识结构 明功能 1.下列关于 DNA 复制的叙述,正确的是 (  ) A.DNA 复制时,严格遵循 A—U、C—G 的碱基 互补配对原则 B.DNA 复制时,两条脱氧核苷酸链均可作为模板 C.DNA 分子全部解旋后才开始进行复制 D.脱氧核苷酸必须在 DNA 酶的作用下才能连接 形成子链 B [解析] DNA 复制时,严格遵循 A—T、C—G的碱基互补配对 原则;DNA 是以两条脱氧核苷 酸链作为模板进行复制的; DNA 分子边解旋边复制;脱氧 核苷酸必须在 DNA 聚合酶的 作用下才能连接形成子链。 2.[2019·浙江一模] 下列关于基 因的说法,正确的是 (  ) A.基因是有遗传效应的DNA片段,DNA 片段一定是基因 B.染色体是基因的载体,基因的载体不一 定是染色体 C.DNA双链中能转录的一条链是显性基 因,不能转录的是隐性基因 D.基因表达的产物不可以参与基因表达 B [解析] 基因是具有遗传效应的 DNA片段,DNA片段不一定是基 因,A错误; 染色体是DNA和蛋白质结合形成 的结构,位于线粒体和叶绿体等细 胞器中的DNA不与蛋白质结合形 成染色体,故基因的载体不一定是 染色体,B正确; 2.[2019·浙江绍兴] 下列关于基因的说法,正确 的是 (  ) A.基因是有遗传效应的DNA片段,DNA片段 一定是基因 B.染色体是基因的载体,基因的载体不一定是 染色体 C.DNA双链中能转录的一条链是显性基因,不 能转录的是隐性基因 D.基因表达的产物不可以参与基因表达 B DNA双链中能转录的一条链和 不能转录的一条链所对应的基 因不是显隐性关系,C错误; 基因表达的产物是基因表达过 程中形成的RNA或蛋白质,它 们有的可以参与基因表达的过 程,D错误。 科学思维  重理解 拓思维 角度一 考查DNA复制的相关计算 3.[2019·模拟] 一个被15N标记的、含 500个碱基对的DNA分子片段,其中一条链中T+A 占40%。若将该DNA分子放在含14N的培养基中连 续复制3次,下列相关叙述正确的是 (  ) A.该DNA分子的另一条链中T+A占60% B.该DNA分子中含有A的数目为400个 C.该DNA分子第3次复制时需要消耗1200个G D.经3次复制后,子代DNA分子中含14N的单链占1/8 C [解析] DNA分子片段的一条链 中T+A占一条链的40%,根据碱 基互补配对原则,另一条链中 T+A占另一条链的40%,A错误; DNA分子片段的一条链中T+A 占40%,则T+A也占该DNA分子 碱基总数的40%,A=T=20%,该 DNA分子中含有A的数目为 500×2×20%=200(个),B错误; 3.[2021·模拟] 一个被15N标记的、 含500个碱基对的DNA分子片段,其中一条链中 T+A占40%。若将该DNA分子放在含14N的培养 基中连续复制3次,下列相关叙述正确的是 (  ) A.该DNA分子的另一条链中T+A占60% B.该DNA分子中含有A的数目为400个 C.该DNA分子第3次复制时需要消耗1200个G D.经3次复制后,子代DNA分子中含14N的单链占 1/8 C 据B中分析可知,G=C=30%,该 DNA分子第3次复制时需要 消耗鸟嘌呤500×2×30%×22 =1200(个),C正确; 经3次复制后,子代DNA中单 链共有16条,其中含14N的单 链有14条,占总数的7/8,D错误。 4.[2019·五月模拟] 某被15N标记的1个T2 噬菌体(第一代)侵染未标记的大肠杆菌后,共释放 出n个子代噬菌体,整个过程中共消耗a个腺嘌呤。 下列叙述正确的是 (  ) A.子代噬菌体中含15N的个体所占比例为1/2n-1 B.可用含15N的培养液直接培养出第一代噬菌体 C.噬菌体DNA复制过程需要的模板、酶、ATP和 原料都来自大肠杆菌 D.第一代噬菌体的DNA中含有a/(n-1)个胸腺嘧啶 D [解析] 1个噬菌体中含1个DNA, 则被15N标记的有两条链,在释放 n个子代噬菌体,共有n个DNA,其 中含有15N标记的DNA有2个,据 此分析。子代噬菌体中含15N个 体所占比例为2/n,A错误; 噬菌体是病毒,不能直接用含15N 的培养液直接培养,B错误; 4.[2019·五月模拟] 某被15N标记的1个T2 噬菌体(第一代)侵染未标记的大肠杆菌后,共释放 出n个子代噬菌体,整个过程中共消耗a个腺嘌呤。 下列叙述正确的是 (  ) A.子代噬菌体中含15N的个体所占比例为1/2n-1 B.可用含15N的培养液直接培养出第一代噬菌体 C.噬菌体DNA复制过程需要的模板、酶、ATP和 原料都来自大肠杆菌 D.第一代噬菌体的DNA中含有a/(n-1)个胸腺嘧啶 D 噬菌体DNA复制过程需要的模 板是噬菌体本身的DNA,C错误; 产生n个子代噬菌体共消耗了a 个腺嘌呤,则每个DNA分子中腺 嘌呤的个数为a/(n-1),而DNA分 子中腺嘌呤数量等于胸腺嘧啶 数量,故第一代噬菌体的DNA中 含有a/(n-1)个胸腺嘧啶,D正确。 ■易错提醒 DNA复制相关计算的4个易错点 (1)“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)碱基的数目单位是“对”还是“个”。 (3)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)另外,还要看清是“DNA分子数”还是“链数”,“含”还是“只含”等关键词,以免 掉进陷阱。 角度二 综合考查DNA复制与细胞分裂 5.某DNA被32P标记的精原细胞在不含32P的培养液中经过一次有丝分裂,产生两 个精原细胞,其中一个接着进行一次减数分裂,其四分体时期的一对同源染色体 上的DNA组成示意图正确的是 (  ) A       B         C        D B [解析] 依据DNA的半保留复制方式可知,某DNA被32P标记的精原细胞在不含 32P的培养液中经过一次有丝分裂后,产生的两个精原细胞中,每个核DNA分子 均为1条链含32P,1条链不含32P。其中一个精原细胞接着进行一次减数分裂,在 减数第一次分裂前的间期,每一个核DNA分子经过复制后所形成的2个子代 DNA分子中,有1个DNA的1条链含32P,另1条链不含32P,另一个DNA分子的2条 链都不含有32P,这2个DNA分子分别位于一条染色体的2条姐妹染色单体上。 综上所述,四分体时期的一对同源染色体 上的DNA组成如B项所示。 角度三 考查基因的本质 6.将某一经3H充分标记了DNA的雄性动物细胞(染色体数为2N)置于不含3H的 培养基中培养,该细胞经过两次连续分裂后形成4个大小相等的子细胞。下列 有关说法正确的是 (  ) A.若子细胞中染色体数为2N,则其中含3H的染色体数一定为N B.若子细胞中染色体数为N,则其中含3H的DNA分子数为N/2 C.若子细胞中染色体都含3H,则细胞分裂过程中可能会发生基因重组 D.若子细胞中有的染色体不含3H,原因是同源染色体分离 C [解析] 该动物细胞经过3H标记后,放在不含3H的培养基中培养,经过两次有丝 分裂后形成的4个细胞中,每个细胞中含3H的染色体数可能是0~2N,A错误。 如果该细胞中染色体数为N,则该细胞发生的是减数分裂,则含3H的DNA分子 数为N,B错误。 如果子细胞中染色体都含有3H,该细胞可能发生的是减数分裂,减数分裂过程 中会发生基因重组,C正确。 如果子细胞中有的染色体不含3H,则该细胞发生的是有丝分裂,不可能发生同 源染色体分离,D错误。 ■易错提醒 (1)对于真核细胞来说,染色体是基因(遗传物质DNA)的主要载体;线粒体和叶 绿体也是基因的载体。 (2)遗传效应是指基因能够转录成mRNA,进而翻译成蛋白质,控制一定的性状。 (3)DNA分子中还存在着不具有遗传效应的片段,在真核细胞中这部分片段所 占比例很大,这些片段不是基因。 (4)通常的基因是指有遗传效应的DNA片段,而RNA病毒的基因是指具有遗传 效应的RNA片段。 真题·新题 五年真题 1.[2021·广东卷] 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 [解析] ①赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染大肠 杆菌的实验,证明了DNA是遗传物质,与构 建DNA双螺旋结构模型无关,①错误;②沃 森和克里克根据富兰克林等拍摄的DNA分子 X射线衍射图谱,推算出DNA分子呈螺旋结 构,②正确;③查哥夫发现的DNA中嘌呤含 量与嘧啶含量相等,沃森和克里克据此推出 碱基的配对方式,③正确;④沃森和克里克 提出的DNA半保留复制机制,是在DNA双螺 旋结构模型之后提出的,④错误。 五年真题 1.[2019·天津卷] 用3H标记胸腺嘧 啶后合成脱氧核苷酸。注入真核 细胞,可用于研究 (  ) A.DNA复制的场所 B.mRNA与核糖体的结合 C.分泌蛋白的运输 D.细胞膜脂质的流动 A [解析] 本题主要考查DNA的复制。用3H 标记胸腺嘧啶后合成胸腺嘧啶脱氧核苷 酸(构成DNA分子的基本单位之一),注入 真核细胞中,可根据3H的放射性追踪胸腺 嘧啶脱氧核苷酸的位置变化,从而能推断 出DNA复制的场所,A项正确。 2.[2018·全国卷Ⅰ] 生物体内的DNA常与蛋白质结 合,以DNA-蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙 述错误的是 (  ) A.真核细胞染色体和染色质中都存在DNA-蛋白质 复合物 B.真核细胞的核中有DNA-蛋白质复合物,而原核细 胞的拟核中没有 C.若复合物中的某蛋白参与DNA复制,则该蛋白可 能是DNA聚合酶 D.若复合物中正在进行RNA的合成,则该复合物中 含有RNA聚合酶 B [解析] 真核细胞中染色体和 染色质是同一种物质,都由 DNA和蛋白质组成,A项正确。 真核细胞和原核细胞中都会 发生DNA复制的过程,DNA 复制时,DNA聚合酶会与 DNA分子相结合,形成DNA- 蛋白质复合物,B项错误。 2.[2018·全国卷Ⅰ] 生物体内的DNA常与蛋白质结 合,以DNA-蛋白质复合物的形式存在。下列相关 叙述错误的是 (  ) A.真核细胞染色体和染色质中都存在DNA-蛋白质 复合物 B.真核细胞的核中有DNA-蛋白质复合物,而原核细 胞的拟核中没有 C.若复合物中的某蛋白参与DNA复制,则该蛋白可 能是DNA聚合酶 D.若复合物中正在进行RNA的合成,则该复合物中 含有RNA聚合酶 B DNA分子复制时,需要DNA 聚合酶的参与,DNA会与 DNA聚合酶形成DNA-蛋白 质复合物,C项正确。 若复合物中正进行RNA的合 成,该过程可能是转录,此时 RNA聚合酶与DNA形成 DNA-蛋白质复合物,D项正确。 3.[2018·江苏卷] 下列关于DNA和 RNA的叙述,正确的是(  ) A.原核细胞内DNA的合成都需要 DNA片段作为引物 B.真核细胞内DNA和RNA的合成都 在细胞核内完成 C.肺炎双球菌转化实验证实了细胞 内的DNA和RNA都是遗传物质 D.原核细胞和真核细胞中基因表达 出蛋白质都需要DNA和RNA的参与 D [解析] 引物一般是一小段核苷酸序列,A项 错误。 真核细胞内 DNA 和 RNA 的合成主要在细 胞核内进行,在线粒体和叶绿体中也能完 成,B项错误。 肺炎双球菌体外转化实验证实了DNA是遗 传物质,不能证实RNA是遗传物质,C项错误。 原核细胞和真核细胞中基因表达出蛋白质 都需要经过转录和翻译过程,都有 DNA 和  RNA 的参与,D项正确。 新题精选 1.研究发现人体细胞内双链DNA分子具有自我修复功 能,双链DNA分子的一条链发生损伤(碱基错配或碱基 丢失)后,能以另一条链为模板对损伤链进行修复。下 列有关叙述错误的是 (  ) A.DNA 分子的修复过程需要 DNA 聚合酶 B.DNA 复制过程中 A 与 C 的错配会导致 DNA 损伤 C.DNA 在自我修复前后,分子中的碱基比例保持不变 D.若损伤的DNA分子不能被正常修复,则可能引发基 因突变 C [解析] DNA 分子的修 复过程是以一条链(未 损伤链)为模板修复损 伤链的过程,需要 DNA聚合酶的催化; 1.研究发现人体细胞内双链DNA分子具有自我修复 功能,双链DNA分子的一条链发生损伤(碱基错配或 碱基丢失)后,能以另一条链为模板对损伤链进行修复。 下列有关叙述错误的是 (  ) A.DNA 分子的修复过程需要 DNA 聚合酶 B.DNA 复制过程中 A 与 C 的错配会导致 DNA 损 伤 C.DNA 在自我修复前后,分子中的碱基比例保持不变 D.若损伤的DNA分子不能被正常修复,则可能引发基 因突变 C 双链DNA分子的一条链发生损 伤指的是碱基错配或碱基丢失, 因此DNA分子复制过程中A与 C的错配会导致DNA分子损伤; DNA分子自我修复前后碱基比 例可能会发生改变; 若损伤的DNA分子不能被正常 修复,会导致碱基对发生改变或 缺失,进而可能引发基因突变。 2.[2020·山东模拟] 双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)与脱氧核苷三磷酸(dNTP)的结 构如图所示。已知ddNTP按碱基互补配对的方式加到正在复制的子链中后,子 链的延伸立即终止。某同学要通过PCR技术获得被32P标记且以碱基“C”为末 端的、不同长度的子链DNA片段。在反应管中已经有单链模板、引物、DNA 聚合酶和相应的缓冲液等,还需要加入下列哪些原料 (  ) ①dGTP, dATP, dTTP, dCTP ②dGTP,dATP, dTTP ③α位32P标记的ddCTP ④γ位32P标记的ddCTP A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ A [解析] PCR技术除需要模板、引物、耐高温的DNA聚合酶、缓冲液外,还需要 体外合成DNA的基本单位和能量,dNTP中β、γ位磷酸键断裂后既可以提供能 量又可以提供合成DNA的基本单位,即四种脱氧核苷酸,故需要dGTP、dATP、 dTTP、dCTP;若使子链的延伸终止且末端被32P标记且以C为末端,需要加入α 位32P标记的ddCTP,这样ddNTP中β、γ 位磷酸键断裂提供能量,α位32P标记的 磷酸基团加入子链的末端,合成终止, 故选①③,A正确。 1.核心概念 (1)P52 由于新合成的每个DNA分子中,都保留了原来DNA分子中的一条链,因 此,这种复制方式被称为半保留复制。 (2)P57 基因:基因是有遗传效应的DNA片段。 2.重点易错语句 (1)P54 DNA分子复制的时期:细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。 (2)P54 DNA分子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。 (3)P54 DNA通过半保留复制方式将遗传信息从亲代传给了子代,其意义是保持 遗传信息的连续性。 (4)P57 碱基特定的排列顺序,构成了每一个DNA分子的特异性。 (5)P57 DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。 3.边角知识 (1)P52 科学家以大肠杆菌为实验材料,运用同位素示踪技术,证实了DNA是以半 保留的方式复制的。 (2)P56 人类基因组计划测定的是24条染色体(22条常染色体+X+Y)上DNA的碱 基序列。 (3)P58 每个人的DNA都不完全相同,因此,DNA也可以像指纹一样用来识别身 份,这种方法就是DNA指纹技术。 (4)P59 碱基序列的多样性构成了DNA分子的多样性,DNA分子因而能够储存大 量的遗传信息。 1.在一对等位基因中,一定相同的是 (  ) A.氢键数目 B.碱基数目 C.遗传信息 D.基本骨架 D [解析] 基因都是有遗传效应的 DNA片段,都以磷酸、脱氧核糖 交替连接形成基本骨架,D项正确。 2.用32P标记玉米体细胞(含20条染色 体)的DNA分子。再将这些细胞转入 不含32P的培养基中培养,在第二次细 胞分裂完成后每个细胞中被32P标记 的染色体条数是 (  ) A.0条                          B.20条 C.大于0条小于20条 D.以上都有可能 D [解析] 第一次细胞分裂完成后形成 的细胞中,DNA双链均是一条链含有 32P,另一条链不含32P,第二次细胞分 裂的间期,染色体复制后每条染色体 上都是一条染色单体含32P,一条染色 单体不含32P;有丝分裂后期,着丝点 分裂,姐妹染色单体分离,如果含32P 的20条染色体同时移向细胞的一极, 2.用32P标记玉米体细胞(含20条染色体)的 DNA分子。再将这些细胞转入不含32P的培 养基中培养,在第二次细胞分裂完成后每个 细胞中被32P标记的染色体条数是 (  ) A.0条                          B.20条 C.大于0条小于20条 D.以上都有可能 D 不含32P的20条染色体同时移向 细胞的另一极,则产生的子细胞 中被32P标记的染色体条数分别 是20条和0条;如果移向细胞两 极的20条染色体中既有含32P的, 也有不含32P的,则形成的子细胞 中被32P标记的染色体条数大于 0条小于20条。 3.以下关于基因、染色体和性状的说法正确 的是 (  ) A.非等位基因都位于非同源染色体上 B.位于X或Y染色体上的基因,其相应的性状 表现与性别相关联 C.基因与性状之间是一一对应的关系 D.基因突变一定能够改变生物体的表现型 B [解析] 同源染色体上也可出 现非等位基因;一个性状可能 由多个基因控制;基因突变不 一定改变生物体的表现型。 4.BrdU是一种嘧啶类似物,能替代胸腺嘧啶与腺 嘌呤配对。将植物根尖分生组织放在含有BrdU 的培养基中培养到第二个细胞周期的中期,其染 色体的情况是 (  ) A.每条染色体的两条染色单体都含有BrdU B.每条染色体的两条染色单体都不含有BrdU C.每条染色体中都只有一条染色单体含有BrdU D.只有半数的染色体中一条染色单体含有BrdU A [解析] BrdU相当于一种替代 胸腺嘧啶的标记物,到第二个 细胞周期中期,相当于经过两 次复制,这时细胞内每条染色 体有两条姐妹染色单体,每条 染色单体含有一个DNA分子, 每个DNA分子上都有BrdU, 所以每条染色体的两条染色 单体都含有BrdU。 5.[2019·山东七校联考] 科学家在人体快速分裂的活细胞(如癌细胞)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”。下列叙述 正确的是(  ) ①该结构是沃森和克里克首次发现的  ②该结构由一条脱氧核苷酸链形成  ③用DNA解旋酶可打开该结构中的氢键  ④该结构中(A+G)/(T+C)的值与DNA双螺旋结构中的比值相等 A.①②              B.②③ C.①④              D.②④ B [解析] “G—四联体螺旋结构”不是沃森和克里克首次发现的,①错误; 由图中实线可知,该结构由一条脱氧核苷酸链形成,②正确; DNA解旋酶能打开碱基之间的氢键,③正确; DNA双螺旋结构中(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 (A+G)/(T+C)的值不一定等于1,④错误。 6.[2020·西安二模] 将大肠杆菌放在含有15N的培养基中培育若干代后,细菌 DNA中所有氮均为15N,它比14N分子密度大。将DNA被15N标记的大肠杆菌再 移到含14N的培养基中培养,每隔4 h(相当于分裂繁殖一代的时间)取样一次,测 定其不同世代细菌DNA分子的密度。 DNA分子的密度梯度离心实验结果 如图所示。请回答: (1)中带含有的氮元素是     。14N、15N (2)如果测定第4代DNA分子密度,含15N的DNA分子所占比例为    。 1/8 (3)如果将第1代(全中)DNA链的氢键断裂后再测定密度,它的四条DNA单链在 试管中的分布位置应为        。 (4)上述实验表明,DNA分子复制的方式是        。  1/2重带、1/2轻带  半保留复制 [解析] 两条DNA单链均被15N标记的DNA分子为全重DNA分子,在离心管的最下 边;含全重DNA分子的大肠杆菌转入含14N的培养基中培养后,第1代DNA全部是一 条链含15N、另一条链含14N,在离心管的中间;第2代为1/2中带DNA分子,1/2轻带 DNA分子;第4代为2/24中带DNA分子,(24-2)/24轻带DNA分子。根据这一实验结果 可以证明:DNA分子复制的方式是半保留复制。

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