学案第六单元第18讲DNA的结构复制与基因的本质

第18讲DNA的结构、复制与基因的本质考纲解读考情播报最新考纲核心内容分子结构的主要特点(Ⅱ)2．DNA分子的复制(Ⅱ)3．基因的概念(Ⅱ)主要考查DNA分子的结构和DNA的复制1.考查方式：可单独考查DNA分子的结构，可结合试验考查DNA的复制，或者结合细胞增殖和中心法那么考查DNA的复制。2．考查题型：主要是选择题，非选择题的某个小题也可能涉及。学问点一DNA分子的结构【巧学助记】DNA分子结构的“五、四、三、二、一〞不同生物，其DNA分子是否相同？同一生物不同细胞其DNA是否相同？在不同DNA分子中以下哪一项具特异性？①A/T②A＋G/T＋C③A＋T/G＋C④A＋C/T＋G⑤G/C提示：不同生物，其DNA分子各不相同，同一生物不同细胞，其DNA分子相同，①～⑤中，只有③具特异性，其余各项均不具特异性。学问点二DNA的复制(1)蛙的红细胞和哺乳动物成熟红细胞，是否都能进行DNA分子的复制？提示：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丢失细胞核，也无各种细胞器，不能进行DNA分子的复制。(2)在核DNA复制过程中，刚形成的两个子DNA位置如何？其上面对应片段中基因是否相同？两个子DNA将于何时分开？提示：染色体复制后形成两条姐妹染色单体，刚复制产生的两个子DNA分子即位于两姐妹染色单体中，由着丝点相连，其对应片段所含基因在无突变等特别变异状况下应完全相同，两子DNA分子将于有丝分裂后期或减数其次次分裂后期着丝点分裂时，随两单体别离而分开，分别进入两个子细胞中。学问点三染色体、DNA和脱氧核苷酸的关系1．推断有关DNA结构表达的正误(1)双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的(2014·课标全国Ⅱ卷)(×)(2)富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也作出了巨大的奉献。(2014·江苏卷)(√)(3)DNA有氢键，RNA没有氢键(经典再现)(×)(4)沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数(经典再现)(×)2．推断有关DNA复制表达的正误(1)植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制(2014·课标全国Ⅱ卷)(√)(2)将牛催乳素基因用32P标记后导入小鼠乳腺细胞，选取仅有一条染色体上整合有单个目的基因的某个细胞进行体外培育连续分裂n次后，子细胞中32P标记的细胞占1/2n＋1(2014·四川卷)(×)(3)DNA复制需要消耗能量(经典再现)(√)(4)真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期(经典再现)(×)3．将代表以下结构的字母填入图中的相应横线上一、选择题1．(2016·衡阳模拟)具有p个碱基对的1个双链DNA分子片段，含有q个腺嘌呤，以下表达正确的选项是()A．该片段即为一个基因B．该分子片段中，碱基的比例总是eq\f(A＋T,C＋G)＝1C．该DNA分子中应有2个游离的磷酸基团D．该片段完成n次复制需要2n(p－q)个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸解析：基因是有遗传效应的DNA片段，该片段DNA不肯定具有遗传效应，因此不肯定是基因，A错误；该DNA分子中，eq\f(A＋C,T＋G)＝eq\f(A＋G,T＋C)＝1，eq\f(A＋T,C＋G)的比值不肯定是1，B错误；双链DNA分子中含有2个游离的磷酸基团，分别位于两条链的两端，C正确；该片段DNA分子复制n次形成2n个DNA分子，需要(2n－1)(p－q)个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸，D错误。答案：C2．某生物体内的嘌呤碱基占总数的44%，嘧啶碱基占总数的56%，该生物不行能是()A．T2噬菌体B．烟草花叶病毒C．大肠杆菌D．酵母菌和人解析：双链DNA中嘌呤数等于嘧啶数，单链RNA中嘌呤数不肯定等于嘧啶数。T2噬菌体是DNA病毒，体内嘌呤数肯定等于嘧啶数，而其他生物都含有RNA，因此嘌呤数可能不等于嘧啶数。答案：A3．(2015·江苏卷)以下关于讨论材料、方法及结论的表达，错误的选项是()A．孟德尔以豌豆为讨论材料，采纳人工杂交的方法，发觉了基因别离与自由组合定律B．摩尔根等人以果蝇为讨论材料，通过统计后代雌雄个体眼色性状别离比，认同了基因位于染色体上的理论C．赫尔希与蔡斯以噬菌体和细菌为讨论材料，通过同位素示踪技术区分蛋白质与DNA，证明白DNA是遗传物质D．沃森和克里克以DNA大分子为讨论材料，采纳X射线衍射的方法，破译了全部密码子解析：孟德尔以豌豆作为试验材料，采纳人工杂交的方法，利用假说演绎法，发觉了基因别离和自由组合定律，A正确；摩尔根等人以果蝇作为材料，通过讨论其眼色的遗传，认同了基因位于染色体上的理论，B正确；赫尔希和蔡斯以噬菌体和细菌为试验材料，利用同位素示踪技术，证明白DNA是遗传物质，C正确；沃森和克里克提出DNA分子的双螺旋结构，尼伦伯格破译了第一个密码子，后来科学家间续破译了全部密码子，D错误。答案：D4．关于核酸生物合成的表达，错误的选项是()A．DNA的复制需要消耗能量B．RNA分子可作为DNA合成的模板C．真核生物的大局部核酸在细胞核中合成D．真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期解析：A项，DNA分子的复制需要线粒体供应能量；B项，RNA可以逆转录合成DNA，因此某些逆转录病毒可以把RNA作为DNA合成的模板；C项，DNA的复制，mRNA、tRNA的合成都主要是在细胞核中完成的；D项，真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂的间期或减数第一次分裂前的间期，不是有丝分裂前期。答案：D5．(2016·唐山模拟)碱基互补配对可发生在以下哪些生理过程或生物技术中()①种子的萌发②病毒的增殖过程③细菌的二分裂过程④目的基因与运载体的结合⑤DNA探针的使用⑥分泌蛋白的加工和运输A．①②③④⑤B．①②③④⑤⑥C．②④⑤D．②③⑤⑥解析：①种子的萌发过程中，细胞通过有丝分裂方式增殖，而细胞增殖过程中有DNA的复制和有关蛋白质的合成，因此会发生碱基互补配对，①正确；②病毒的增殖过程中有遗传物质和蛋白质的合成，因此会发生碱基互补配对，②正确；③细菌的二分裂过程中，有DNA的复制，因此会发生碱基互补配对，③正确；④目的基因与运载体的结合时遵循碱基互补配对原那么，④正确；⑤DNA探针的使用原理是分子杂交，遵循碱基互补配对原那么，⑤正确；⑥分泌蛋白的加工和运输过程中没有涉及碱基互补配对原那么，⑥错误。答案：A6．(2015·安徽卷)Qβ噬菌体的遗传物质(QβRNA)是一条单链RNA。当噬菌体侵染大肠杆菌后，QβRNA马上作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA复制酶(如下图)，然后利用该复制酶复制QβRNA。以下表达正确的选项是()A．QβRNA的复制需经受一个逆转录过程B．QβRNA的复制需经受形成双链RNA的过程C．一条QβRNA模板只能翻译出一条肽链D．QβRNA复制后，复制酶基因才能进行表达解析：RNA复制酶是催化RNA复制过程的，说明该病毒能以RNA为模板，直接合成RNA，没有逆转录过程，A错误。RNA虽然为单链，但复制过程中，必定有合成的新链和原来的母链形成双链RNA的过程，B正确。从图中看出，不同蛋白确定由不同的肽链组成，C错误。结合题意，先合成RNA复制酶，才能催化RNA的合成，D错误。答案：B7．DNA分子中，碱基对A与T之间形成两个氢键，C与G之间形成三个氢键；在一个双链DNA分子片段中有200个碱基对，其中腺嘌呤有90个。因此在这个DNA片段中含有游离的磷酸基的数目和氢键的数目依次为()A．200和400个B．44个和510个C．2个和400个D．2个和510个解析：一个DNA片段中含有游离的磷酸基的数目为2个；由于DNA分子片段中有200个碱基对，其中腺嘌呤有90个，那么胸腺嘧啶有90个，胞嘧啶和鸟嘌呤各有110个，腺嘌呤与胸腺嘧啶之间的氢键为180个，胞嘧啶和鸟嘌呤之间的氢键为330个，故DNA分子中氢键的个数为510个。答案：D8．让细菌在含15N的培育基中繁殖数代，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入含14N的培育基中培育，抽取亲代及子代的DNA经高速离心别离，图中①～⑤为可能的结果。以下表达错误的选项是()A．子一代DNA应为②B．子二代DNA应为①C．子三代DNA应为④D．亲代的DNA应为⑤解析：让细菌在含15N的培育基中繁殖数代，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，说明亲代DNA分子的两条链均含15N，故⑤为亲代DNA；移入含14N的培育基中培育，假设复制一次，由于DNA分子的复制特点是半保存复制，所以②为子一代DNA；假设再复制一次，那么会消失两条链均含14N的DNA，且两条链均含14N的DNA与一条链含14N、一条链含15N的DNA数量相等，即为①；随着复制次数的增多，两条链均含14N的DNA的比例增大，即为③，不行能消失④中的情形。答案：C9．(2014·江苏卷改编)羟胺可使胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶，导致DNA复制时发生错配(如图)。假设一个DNA片段的两个胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶，以下相关表达正确的选项是()A．该片段复制后的子代DNA分子上的碱基序列都发生转变B．该片段复制后的子代DNA分子中G－C碱基对与总碱基对的比上升C．这种变化肯定会引起编码的蛋白质结构转变D．在细胞核与细胞质中均可发生如下图的错配解析：图示可见，胞嘧啶转化为羟化胞嘧啶后不再与鸟嘌呤配对，而是与腺嘌呤配对。该片段复制后的子代DNA分子上发生碱基对的替换，并非碱基序列都发生转变，A错误；因羟化胞嘧啶不再与鸟嘌呤配对，故复制后的子代DNA分子中G－C碱基对在总碱基中所占的比例下降，B错误；这种变化为基因突变，由于密码子的简并性等缘由，不肯定引起编码的蛋白质结构转变，C错误；细胞核与细胞质中都含DNA，复制过程中都可能发生图示的错配，D正确。答案：D10．(2015·课标全国Ⅰ卷)以下表达错误的选项是()A．DNA与ATP中所含元素的种类相同B．一个tRNA分子中只有一个反密码子C．T2噬菌体的核酸由脱氧核糖核苷酸组成D．掌握细菌性状的基因位于拟核和线粒体中的DNA上解析：和ATP中所含元素的种类都是C、H、O、N、P。B.一个tRNA分子有三个相邻的碱基，对应一个反密码子。2噬菌体是DNA病毒，核酸只有DNA，由脱氧核糖核苷酸组成。D.细菌是原核生物，没有线粒体。答案：D11．一条完全标记15N的DNA分子在只含14N的培育基中经n次复制后，仅含14N的分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1，那么n是()A．2B．3C．4D．5解析：该DNA分子经过n次复制后得到的DNA分子数为2n个，其中有两个DNA分子中各有一条链带有15N标记，故有(2n－2)∶2＝7∶1，所以n＝4。答案：C12．用15N标记精原细胞的一个DNA分子，并供应含14N的原料。那么该细胞产生的4个精子中，含14N的有()A．1个B．2个C．3个D．4个解析：由于DNA分子是半保存复制，一个精原细胞经过一次减数分裂，DNA只复制一次，所以每个DNA分子中都含有一条15N链和一条14N链，那么该细胞产生的4个精子中，每个都含14N。答案：D13．(2016·益阳模拟)某基因(14N)含有3000个碱基，腺嘌呤占35%。假设该DNA分子以15N同位素标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次，将全部复制产物进行密度梯度离心，得到如图甲结果；假如将全部复制产物参加解旋酶处理后再离心，那么得到如图乙结果。以下有关分析正确的选项是()A．X层全部是仅含14N的基因B．W层中含15N标记的胞嘧啶6300个C．X层中含有的氢键数是Y层的1/3D．W层与Z层的核苷酸数之比是1∶4解析：DNA分子的复制是半保存复制，复制3次后，共有8个DNA分子，其中有两个DNA分子的一条链含有14N，另一条链含15N，另外6个DNA分子只含有15N。离心后，含14N的DNA分子位于X层(也含有15N)，只含15N的DNA分子位于Y层，A错误；一个DNA分子中含有A(腺嘌呤)＝T＝3000×35%＝1050(个)，G＝C＝(3000－1050×2)/2＝450(个)，解旋酶解旋离心后，含14N的2条链位于Z层，其他14条链含15N位于W层，相当于7个完整DNA分子，W层中含15N标记的胞嘧啶是450×7＝3150(个)，B错误；X层中含有的氢键数与Y层的氢键数比为2∶6，X层中含有的氢键数是Y层的1/3，C正确；W层与Z层的核苷酸数之比为1∶7，D错误。答案：C14．如图为某DNA分子片段，假设该DNA分子中有碱基5000对，A＋T占碱基总数的34%，假设该DNA分子在含14N的培育基中连续复制2次，以下表达正确的选项是()A．复制时作用于③处的酶为限制酶B．复制2次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸9900个C．④处指的是腺嘌呤核糖核苷酸D．子代中含15N的DNA分子占eq\f(3,4)解析：DNA复制时作用于③处的酶应为解旋酶；由于A＋T所占的比例是34%，且该DNA分子中有5000个碱基对，所以C的数量为5000×2×(1－34%)×eq\f(1,2)＝3300(个)，所以该DNA分子复制2次需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数量为(22－1)×3300＝9900(个)；因题图为某DNA分子片段，故④处指的是腺嘌呤脱氧核苷酸；因亲代只有一条链含15N，故复制2次形成的4个DNA分子中只有1个DNA分子中含有15N，占eq\f(1,4)。答案：B二、非选择题15．以下图是DNA分子结构模式图，请据图答复以下问题。(1)组成DNA的根本单位是]__________。(2)图中1、2、6的名称依次为：_______________、_____________、____________。(3)图中8表示的是______________。在双链DNA分子中，嘌呤与嘧啶之间的数量关系可表示为_____________________________。(4)由于解旋酶的作用使]__________断裂，两条扭成螺旋的双链解开。假设4是胞嘧啶，那么3是________________。(5)上述DNA分子彻底水解得到的产物是()A．脱氧核糖、核糖和磷酸B．脱氧核糖、碱基和磷酸C．核糖、碱基和磷酸D．核糖核苷酸、碱基和磷酸解析：(1)组成DNA的根本单位是脱氧核苷酸，1个脱氧核苷酸分子由1分子磷酸、1分子脱氧核糖、1分子含氮碱基(A、T、G、C)组成。(3)DNA分子由两条链组成，这两条链按反向平行方式回旋成双螺旋结构，图中8表示的是一条脱氧核苷酸链的片段。在双链DNA分子中嘌呤数与嘧啶数相等。(4)在DNA分子复制过程中，由于解旋酶的作用，氢键断裂，两条扭成螺旋的双链解开，这个过程称作解旋。依据碱基互补配对原那么，假设4是胞嘧啶，那么3是鸟嘌呤。(5)DNA分子初步水解后形成4种脱氧核苷酸，彻底水解得到的产物是脱氧核糖、碱基和磷酸。答案：(1)5]脱氧核苷酸(2)磷酸(基团)脱氧核糖碱基对(3)一条脱氧核苷酸链的片段嘌呤数＝嘧啶数(A＋G＝T＋C)(4)7]氢键鸟嘌呤(5)B16．在正常状况下，细胞内完全可以自主合成组成核酸的核糖和脱氧核糖。现在细胞系由于发生基因突变而不能自主合成核糖和脱氧核糖，必需从培育基中摄取。为验证DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸，现供应如下试验材料，请你完成试验方案。试验材料：突变细胞系、根本培育基、核糖核苷酸、14C—核糖核苷酸、脱氧核苷酸、14C(1)试验原理：DNA主要分布在______，其根本组成单位是________；RNA主要分布在______，其根本组成单位是________。(2)试验步骤：第一步：编号。取根本培育基两个，编号为甲、乙。其次步：设置对比试验。在培育基甲中参加适量的核糖核苷酸和14C—脱氧核苷酸；在培育基乙中参加等量的___________________第三步：培育。在甲、乙培育基中分别接种等量的突变细胞系，放到______________________________培育一段时间，让细胞增殖。第四步：观看。分别取出培育基甲、乙中