高考生物培优增分一轮全国经典版讲义第20讲DNA分子的结构和复制基因的本质

第20讲DNA分子的结构和复制、基因的本质[考纲明细]1.DNA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)板块一知识·自主梳理一、DNA分子的结构及特点1．DNA分子的结构eq\a\vs4\al\co1(DNA分子的结构)2．DNA分子的特点：多样性、特异性、稳定性。二、DNA分子的复制1．概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。2．时期：有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。3．场所：主要是细胞核，线粒体和叶绿体中也存在。4．流程(1)解旋①需要细胞提供能量；②需要解旋酶的作用；③结果：把氢键断开。(2)合成子链①模板：解开的每一段母链；②原料：游离的4种脱氧核苷酸；③酶：DNA聚合酶等；④原则：碱基互补配对原则。(3)形成子代DNA：每条新链与其对应的模板链盘绕成新DNA。5．结果：1个DNA复制形成2个完全相同的DNA。6．特点：边解旋边复制，半保留复制。7．精确复制的原因(1)独特的双螺旋结构提供模板。(2)碱基互补配对原则。8．意义：将遗传信息从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的连续性。三、基因是有遗传效应的DNA片段1．基因的本质：基因是有遗传效应的DNA片段。2．基因与DNA的关系：一个DNA分子上有许多基因。构成基因的碱基数小于DNA分子的碱基总数。3．基因与遗传信息：基因中脱氧核苷酸的排列顺序称为遗传信息；DNA分子能够储存足够量的遗传信息。4．基因与染色体的关系：基因在染色体上呈线性排列。5．生物体多样性和特异性的物质基础：DNA分子的多样性和特异性。◆深入思考1．无丝分裂过程中有DNA分子复制吗？提示有。三种增殖方式都存在DNA分子的复制。2．DNA片段都是基因吗？都携带遗传信息吗？提示DNA分子上的片段不都是基因，基因是有遗传效应的DNA片段，DNA片段不都携带遗传信息。◆自查诊断1．DNA单链上相邻碱基以氢键相连。()答案×2．磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架。()答案√3．DNA分子复制是边解旋边双向复制的。()答案√4．沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法。()答案√5．影响细胞呼吸(ATP供给)的所有因素都可能影响DNA复制。()答案√板块二考点·题型突破考点1DNA分子的结构及相关计算[2017·海南高考]DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA分子中(A＋T)/(G＋C)与(A＋C)/(G＋T)两个比值的叙述，正确的是()A．碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值不同B．前一个比值越大，双链DNA分子的稳定性越高C．当两个比值相同时，可判断这个DNA分子是双链D．经半保留复制得到的DNA分子，后一比值等于1[解析]由于双链DNA碱基A数目等于T数目，G数目等于C数目，故(A＋C)/(G＋T)为恒值1，A错误；A和T碱基对含2个氢键，C和G含3个氢键，氢键数越多，双链DNA分子的稳定性越高，故(A＋T)/(G＋C)比值越大，氢键越少，稳定性越弱，B错误；(A＋T)/(G＋C)与(A＋C)/(G＋T)两个比值相等，这个DNA分子可能是双链，也可能是单链，C错误；双链DNA中(A＋C)/(G＋T)的值恒为1，D正确。[答案]D题型一DNA分子结构及特点1．下列关于DNA结构的叙述中，错误的是()A．大多数DNA分子由两条核糖核苷酸长链盘旋而成为螺旋结构B．外侧是由磷酸和脱氧核糖交替连接构成的基本骨架，内侧是碱基C．DNA两条链上的碱基间以氢键相连，且A与T配对，C与G配对D．DNA的两条链反向平行答案A解析大多数DNA分子由两条脱氧核糖核苷酸长链盘旋而成为螺旋结构，A错误；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，B正确；DNA两条链上的碱基间以氢键相连，并且碱基配对有一定的规律：即A与T配对，C与G配对，C正确；DNA分子的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，D正确。2.图为DNA分子结构示意图，对该图的叙述正确的是()a．②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架b．④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸c．⑨是氢键，其形成遵循碱基互补配对原则d．DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息A．b、c、dB．c、dC．a、b、cD．b、c答案B解析DNA分子是双螺旋结构，①磷酸与②脱氧核糖交替连接排列在外侧，构成了DNA分子的基本骨架；④中的③②与②下方的磷酸基团组成胞嘧啶脱氧核苷酸；碱基互补配对，形成碱基对时通过氢键相连；DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息。易错警示DNA分子中的数量关系(1)DNA分子中，脱氧核苷酸数∶脱氧核糖数∶磷酸数∶含氮碱基数＝1∶1∶1∶1。(2)配对的碱基，A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键，C－G所占比例越大，DNA结构越稳定。(3)每条脱氧核苷酸链上都只有一个游离的磷酸基团，因此DNA分子中含有2个游离的磷酸基团。(4)对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体；线粒体和叶绿体也是基因的载体。(5)对于原核细胞来说，拟核中的DNA分子或者质粒DNA均是裸露的，并不与蛋白质一起构成染色体。题型二DNA分子结构相关计算3．[2014·山东高考]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()答案C解析根据DNA分子的结构特点可知，若DNA分子双链中(A＋T)/(C＋G)的比值为m，则每条链中(A＋T)/(C＋G)比值均为m，由此可判断C正确，D错误；DNA分子中(A＋C)/(T＋G)＝1，而每条链中的(A＋C)/(T＋G)不能确定，但两条链中eq\f(A＋C,T＋G)的比值互为倒数，故A、B错误。4．[2017·天津模拟]已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条(α链)子链中T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则在α链的互补链(β链)中，T和C分别占(β链)碱基总数的()A．32.9%和17.1%B．31.3%和18.7%C．18.7%和31.3%D．17.1%和32.9%答案B解析由于整个DNA分子中G＋C＝35.8%，则每条链中G＋C＝35.8%，A＋T＝64.2%；由于α链中T与C分别占α链碱基总数的32.9%和17.1%，由此可以求出α链中G＝18.7%、A＝31.3%，则其互补链β链中T和C分别占β链碱基总数的31.3%和18.7%。技法提升碱基互补配对原则及相关计算规律(1)碱基互补配对原则：A一定与T配对，G一定与C配对。(2)四个计算规律①规律一：一个双链DNA分子中，A＝T、C＝G，则A＋G＝C＋T，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。②规律二：在双链DNA分子中，互补的两碱基之和(如A＋T或C＋G)占全部碱基的比值等于其任何一条单链中该种碱基比例的比值，且等于其转录形成的mRNA(T换为U)中该种碱基比例的比值。③规律三：在DNA双链中，一条单链的eq\f(A1＋G1,T1＋C1)的值与其互补单链的eq\f(A2＋G2,T2＋C2)的值互为倒数关系。(不配对的碱基之和比例在两条单链中互为倒数)提醒：在整个DNA分子中该比值等于1。④规律四：在DNA双链中，一条单链的eq\f(A1＋T1,G1＋C1)的值，与该互补链的eq\f(A2＋T2,G2＋C2)的值是相等的，也与整个DNA分子中的eq\f(A＋T,G＋C)的值是相等的。提醒：综合规律三、四可简记为“补则等，不补则倒”。题型三核酸类型分析5．已知病毒的核酸有双链DNA、单链DNA、双链RNA、单链RNA四种类型。现发现一种新病毒，要确定其核酸属于哪一种类型，应该()A．分析碱基类型，确定碱基比例B．分析蛋白质的氨基酸组成，确定五碳糖类型C．分析碱基类型，确定五碳糖类型D．分析蛋白质的氨基酸组成，确定碱基类型答案A解析DNA的碱基为A、T、C、G，RNA的碱基是A、U、C、G，T是DNA特有的碱基，U为RNA特有的碱基，所以可以根据这一区别来分辨DNA和RNA。双链DNA中A＝T且C＝G，单链DNA和RNA则不具备这一规律。分析碱基类型判断核酸是DNA还是RNA，然后确定碱基比例，确定是单链结构还是双链结构，A正确。技法提升判断核酸种类的方法(1)DNA和RNA的判断含有碱基T或脱氧核糖⇒DNA；含有碱基U或核糖⇒RNA。(2)单链DNA和双链DNA的判断eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(若：A＝T，G＝C,或A＋G＝T＋C))⇒双链DNA；若：嘌呤≠嘧啶⇒单链DNA(3)DNA和RNA合成的判断用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T，可推断正发生DNA的合成；若大量利用U，可推断正进行RNA合成。考点2DNA复制及基因的概念[2016·全国卷Ⅱ]某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述错误的是()A．随后细胞中的DNA复制发生障碍B．随后细胞中的RNA转录发生障碍C．该物质可将细胞周期阻断在分裂中期D．可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用[解析]某物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能打开，说明该物质会阻碍DNA分子的解旋，因此会阻碍DNA分子的复制、转录和抑制细胞增殖，A、B、D三项均正确；因DNA分子的复制发生在间期，所以该物质可将细胞周期阻断在分裂间期，C项错误。[答案]C题型一DNA分子复制过程及特点1．[2016·湖南十三校联考]下图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述错误的是()A．解旋酶能使双链DNA解开，但需要消耗ATPB．DNA分子复制时两条子链的延伸方向相反C．DNA分子复制中的引物是核酸片段D．新合成的两条子链的碱基序列是一致的答案D解析两条模板链碱基互补配对，则新合成的两条子链的碱基序列是互补的，D错误。2．如图为某真核细胞中DNA复制过程模式图，下列分析错误的是()A．酶①和酶②均作用于氢键B．该过程可发生在细胞有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期C．该过程的模板链是a、b链D．DNA复制的特点是半保留复制答案A解析酶①是解旋酶，酶②是DNA聚合酶，前者作用于氢键，后者作用于磷酸二酯键，A错误；该过程需要a、b链分别作模板，c、d链分别是以a、b链为模板合成的子链，C正确；细胞有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期会发生DNA复制，B正确；DNA分子复制具有半保留复制的特点，D正确。题型二DNA复制的相关计算3．[2017·临川一中质检]用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶脱氧核苷酸60个，该DNA分子在含有14N的培养基中连续复制4次。其结果不可能是()A．含有15N的单链占全部单链的1/16B．含有14N的DNA分子占7/8C．复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸600个D．复制结果共产生16个DNA分子答案B解析由题可知，该DNA分子中有腺嘌呤(A)40个，则复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸为40×(24－1)＝600(个)。该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次，可形成16个DNA分子，其中含有15N的单链占全部单链的1/16，含有14N的DNA分子占100%。4．[2016·泰安期中]下列关于DNA的相关计算中，正确的是()A．具有1000个碱基对的DNA，腺嘌呤有600个，则每一条链上都具有胞嘧啶200个B．具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，复制n次后共需要2n·m个胸腺嘧啶C．具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，第n次复制需要2n－1·m个胸腺嘧啶D．无论是双链DNA还是单链DNA，A＋G所占的比例均是1/2答案C解析根据碱基互补配对原则，具有1000个碱基对的DNA，A＋T＋C＋G＝2000个，A＝T＝600个，C＝G＝400个，但在该DNA分子的每一条链上，所具有的胞嘧啶不一定是200个，A错误；具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，复制n次后共需要(2n－1)·m个胸腺嘧啶，B错误；具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，第n次复制共需要(2n－1)·m－(2n－1－1)·m＝2n－1·m个胸腺嘧啶，C正确；在双链DNA分子中，A＋G所占的比例是1/2，在单链DNA分子中，A＋G所占的比例不一定是1/2，D错误。技法提升DNA分子复制的有关计算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。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有2n个。(2)子代脱氧核苷酸链数为2n＋1条。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设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个，则：①经过n次复制，共需消耗游离的该种脱氧核苷酸m·(2n－1)个。②在第n次复制时，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m·2n－1个。题型三DNA半保留复制的实验分析5．DNA的复制方式可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散复制三种。究竟是哪种复制方式呢？下面设计实验来证明DNA的复制方式。实验步骤：a．在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N—DNA(对照)。b．在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N—DNA(亲代)。c．将亲代含15N的大肠杆菌转移到氮源为14N的培养基中，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用密度梯度离心法分离，不同相对分子质量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。实验预测：(1)如果与对照(14N/14N)相比，子代Ⅰ能分辨出两条DNA带：一条________带和一条________带，则可以排除_________________。(2)如果子代Ⅰ只有一条中密度带，则可以排除________，但不能肯定是________________________。(3)如果子代Ⅰ只有一条中密度带，再继续做子代ⅡDNA密度鉴定：若子代Ⅱ可以分出____________和________________，则可以排除分散复制，同时肯定半保留复制；如果子代Ⅱ不能分出________密度两条带，则排除________，同时确定为________。答案(1)轻(14N/14N)重(15N/15N)半保留复制和分散复制(2)全保留复制半保留复制还是分散复制(3)一条中密度带一条轻密度带中、轻半保留复制分散复制解析由图示可知，深色为亲代DNA的脱氧核苷酸链(母链)，浅色为新形成的子代DNA的脱氧核苷酸链(子链)。因此全保留复制后得到的两个DNA分子，一个是原来的两条母链重新形成的亲代DNA分子，一个是两条子链形成的子代DNA分子；半保留复制后得到的每个子代DNA分子的一条链为母链，一条链为子链；分散复制后得到的每个子代DNA分子的单链都是由母链片段和子链片段间隔连接而成的。6．[2016·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所有氮均为15N，它比14N分子密度大。然后将DNA被15N标记的大肠杆菌再转移到14N培养基中培养，每隔4h(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。(1)中带含有的氮元素是________。(2)如果测定第4代DNA分子密度，含15N的DNA分子所占比例为________。(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________。答案(1)14N、15N(2)1/8(3)1/2重带、1/2轻带(4)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代全部为一条链含15N、另一条链含14N的DNA分子，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。这一实验结果可以证明：DNA分子复制的方式是半保留复制。题型四DNA复制与细胞分裂问题7．用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是()A．中期20和20、后期40和20B．中期20和10、后期40和20C．中期20和20、后期40和10D．中期20和10、后期40和10答案A解析依据题目信息，第一次DNA复制的结果是一条脱氧核苷酸链被标记，一条链未被标记，第二次分裂的中期，每条染色体中有两条染色单体，即两个DNA分子，4条脱氧核苷酸单链，其中有3条未标记，1条被标记，故中期的染色体全被标记，为20条；后期着丝点分裂，染色单体分离，染色体数目加倍，故含40条染色体，20条被标记，20条未标记，选A。8．小鼠的睾丸中一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程，其染色体的放射性标记分布情况是()A．初级精母细胞中每条染色体的两条单体都被标记B．次级精母细胞中每条染色体都被标记C．只有半数精细胞中有被标记的染色体D．产生的四个精细胞中的全部染色体，被标记数与未被标记数相等答案D解析一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期后，每条染色体的DNA分子有一条链被标记，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程，初级精母细胞中每条染色体只有一条染色单体被标记，A错误；着丝点分裂后的次级精母细胞有一半的染色体被标记，B错误；由于染色体的随机结合，含有被标记染色体的精细胞的比例不能确定，C错误；整体来看，产生的四个精细胞中的全部染色体，被标记数与未被标记数相等，D正确。技法提升DNA复制与细胞分裂题的解答方法在解决这类问题时，从大到小再到大画出结构模型，先画出细胞分裂中染色体行为变化，再画DNA，再补全染色体，染色体中只要有一条脱氧核苷酸单链被标记，则认为该染色体含有放射性标记。规律总结：①有丝分裂：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：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。板块三方向·真题体验1．[2013·全国卷Ⅱ]关于DNA和RNA的叙述，正确的是()A．DNA有氢键，RNA没有氢键B．一种病毒同时含有DNA和RNAC．原核细胞中既有DNA，也有RNAD．叶绿体、线粒体和核糖体都含有DNA答案C解析DNA一般为双链结构，其碱基对间为氢键，RNA虽然一般为单链，但tRNA形成的“三叶草”结构中，也存在碱基配对现象，也存在氢键，A错误；DNA病毒只含DNA，RNA病毒只含RNA，一种病毒不可能同时含有DNA和RNA，B错误；原核细胞与真核细胞一样，既有DNA，也有RNA，C正确；叶绿体和线粒体均含有DNA和RNA，而核糖体只含有RNA，D错误。2．[2015·上海高考]在双螺旋DNA模型搭建实验中，使用代表氢键的订书钉将代表四种碱基的塑料片连为一体，为了逼真起见，A与T之间以及C与G之间最好分别钉()A．2和2个钉B．2和3个钉C．3和2个钉D．3和3个钉答案B解析A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键。由此可推知A与T之间最好钉两个钉。C与G之间最好钉3个钉，B正确。3．[2016·全国卷Ⅰ节选]在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ)。回答问题：将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是______________________________。答案一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记解析1个噬菌体含有1个双链DNA分子，用DNA分子被32P标记的噬菌体感染大肠杆菌，由于DNA分子复制为半保留复制，即亲代DNA分子的两条链在复制中保留下来，且分别进入不同的DNA分子中，所以理论上不管增殖多少代，子代噬菌体中只有2个噬菌体含有32P。限时规范特训一、选择题1．决定DNA分子有特异性的因素是()A．两条长链上的脱氧核糖与磷酸的交替排列顺序是稳定不变的B．构成DNA分子的脱氧核苷酸只有四种C．严格的碱基互补配对原则D．每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序答案D解析两条长链上的脱氧核糖与磷酸的交替排列顺序是稳定不变的，构成了DNA分子的基本骨架，说明DNA分子具有稳定性，A错误；每种DNA分子的脱氧核苷酸都有四种，说明生物界具有统一性，B错误；DNA分子的两条链遵循严格的碱基互补配对原则，可以保证DNA的精确复制，C错误；每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序，说明DNA分子具有特异性，D正确。2．[2017·湖北武汉三校联考]下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是()A.DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构B．DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基C．DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对D．DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连答案C解析DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构，A错误；DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖，且磷酸不与碱基直接相连，B错误；DNA分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连，D错误。3.[2017·上海静安期末]如图为DNA分子的片段，下列相关叙述正确的是()A．构成DNA分子的基本单位是⑦B．解旋酶可以切断⑤C．复制时DNA聚合酶催化形成①②之间的化学键D．⑥构成DNA分子中基本骨架答案B解析图中⑦是脱氧核苷酸单链，构成DNA的基本单位是脱氧核苷酸，应是④，A错误；解旋酶能将DNA解旋，可以切断⑤氢键，B正确；复制时DNA聚合酶催化形成的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键，而①②之间的键是同一个核苷酸内的化学键，C错误；⑥是碱基对，脱氧核糖和磷酸交替连接构成DNA的基本骨架，D错误。4.[2017·益阳模拟]某基因(14N)含有3000个碱基，腺嘌呤占35%。若该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；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到如图乙结果。下列有关分析正确的是()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层中含有氢键数是Y层的1/3D．W层与Z层的核苷酸数之比是1∶4答案C解析由于DNA分子复制为半保留复制，所以X层全部是含14N和15N的基因，A错误；由于DNA分子复制了3次，产生了8个DNA分子，含16条脱氧核苷酸链，其中含15N标记的有14条链。又在含有3000个碱基的DNA分子中，腺嘌呤占35%，因此胞嘧啶占15%，共450个。所以W层中含15N标记胞嘧啶为450×14÷2＝3150个，B错误；在DNA分子中，碱基对之间通过氢键相连，DNA分子复制了3次，产生的8个DNA分子中，2个DNA分子含14N和15N,6个DNA分子只含15N，所以X层中含有的氢键数是Y层的eq\f(1,3)，C正确；由于DNA分子复制了3次，产生了8个DNA分子，含16条脱氧核苷酸链，其中含15N标记的有14条链，所以W层与Z层的核苷酸之比为14∶2＝7∶1，D错误。5．[2017·河北张家口月考]一个32P标记的噬菌体侵染在31P环境中培养的大肠杆菌，已知噬菌体DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个，以下叙述不正确的是()A．大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料和酶等B．噬菌体DNA含有2m＋n个氢键C．该噬菌体繁殖四次，子代中只有14个含有31PD．噬菌体DNA第四次复制需要8(m－n)个腺嘌呤脱氧核苷酸答案C解析噬菌体营寄生生活，大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料、能量、酶和场所等，A正确；噬菌体中含有双链DNA，胞嘧啶有n个，鸟嘌呤有n个，腺嘌呤数目＝胸腺嘧啶数目＝eq\f(2m－2n,2)＝m－n(个)，A与T之间有两个氢键，G与C之间有三个氢键，所以噬菌体DNA含有的氢键数目＝(m－n)×2＋n×3＝2m＋n(个)，B正确；DNA复制是半保留复制，该噬菌体繁殖四次，一共可形成16个噬菌体，其中子代中含有32P的噬菌体有2个，含有31P的噬菌体有16个，只含有31P的噬菌体有14个，C错误；噬菌体DNA第四次复制需要的腺嘌呤脱氧核苷酸数目＝(m－n)×24－1＝8(m－n)(个)，D正确。6．[2017·四川绵阳中学模拟]下图中DNA分子片段中一条链由15N构成，另一条链由14N构成。下列有关说法错误的是()A．DNA连接酶和DNA聚合酶都可作用于形成①处的化学键，解旋酶作用于③处B．②是胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸C．若该DNA分子中一条链上G＋C＝56%，则无法确定整个DNA分子中T的含量D．把此DNA放在含15N的培养液中复制两代，子代中含15N的DNA占100%答案C解析DNA连接酶和DNA聚合酶均作用于两个核苷酸之间的化学键，解旋酶作用于碱基对之间的氢键，A正确；②是胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸，B正确；若该DNA分子中一条链上G＋C＝56%，则整个DNA分子中G＋C的含量也是56%，则整个DNA分子中T的含量为(1－56%)/2＝22%，C错误；DNA进行半保留复制，把此DNA放在含15N的培养液中复制两代，由于所用原料均含有15N，子代中含15N的DNA占100%，D正确。7．[2017·连云港三校模拟]某双链DNA分子含有200个碱基对，其中一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则有关该DNA分子的叙述，正确的是()A．含有4个游离的磷酸基B．含有腺嘌呤脱氧核苷酸30个C．4种含氮碱基A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7D．碱基排列方式共有4100种答案C解析每条单链各有一个游离的磷酸基，所以DNA分子应该有2个游离的磷酸基，A错误；计算碱基数目时，需要注意所给碱基总数为个数还是对数。该DNA分子中含有200个碱基对，一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，根据双链中A＋T所占比例＝单链中A＋T所占比例，则双链中A＋T占3/10，根据A＝T，推知A和T各占3/20，故腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为200×2×(3/20)＝60，B错误；双链中A和T分别占3/20，则C和G分别占7/20，故A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7，C正确；在碱基比例不确定的情况下，碱基排列方式共有4n种，n为碱基对数，即共有4200种，而该DNA分子碱基比例已确定，故排列方式小于4200种，D错误。8．[2017·石家庄模拟]如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，下列有关叙述错误的是()A．图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的B．图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的C．真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶D．真核生物的这种复制方式提高了复制效率答案A解析由图可看出，此段DNA分子有三个复制起点，但多个复制起点并不是同时开始的，A错误；由图中的箭头方向可知，DNA分子是双向复制的，B正确；半保留复制的模式可以保持前后代的遗传稳定性，多起点复制可以大大提高复制效率，D正确；DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等催化，C正确。9.将一个用15N标记的DNA放到14N的培养基上培养，让其连续复制三次，再将全部复制产物置于试管内进行离心，如图中分别代表复制1次、2次、3次后分层结果的是()A．c、e、fB．a、e、bC．a、b、dD．c、d、f答案A解析由于DNA分子的复制是半保留复制，一个用15N标记的DNA在含14N的培养基上培养，复制第一次后产生2个DNA分子，每个DNA分子的一条链含15N，一条链含14N，密度中，对应图中的c；复制第二次后，共产生4个DNA分子，其中含15N和14N的DNA分子为2个，密度中，只含14N的DNA分子为2个，密度小，对应图中的e；复制第三次后，共产生8个DNA分子，其中含15N和14N的DNA分子为2个，密度中，只含14N的DNA分子为6个，密度小，对应图中的f。10．[2017·豫北三市联考]某DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的54%，其中一条链上的C占该链碱基总数的26%，那么，对应的另一条互补链上的C占该链碱基总数的比例是()A．33%B．5%C．20%D．35%答案C解析已知该DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的54%，G＋C＝1－54%＝46%，G1＋C1＝46%，又因为C1＝26%，所以G1＝46%－26%＝20%，即C2＝20%。11．在DNA复制开始时，将大肠杆菌放在含低剂量放射性标记的脱氧胸苷(3H－dT)的培养基中，3H－dT可掺入正在复制的DNA分子中，使其带有放射性标记。几分钟后，将大肠杆菌转移到含高剂量3H－dT的培养基中培养一段时间。收集、裂解细胞，抽取其中的DNA进行放射性自显影检测，结果如图所示。据图可以作出的推测是()A．复制起始区在高放射性区域B．DNA复制为半保留复制C．DNA复制从起始点向两个方向延伸D．DNA复制方向为a→c答案C解析由题干信息可知，DNA复制的前一段时间，培养基中含低剂量放射性标记，后一段时间含高剂量放射性标记，最终检测的放射性结果显示低剂量在中段，高剂量在两端，所以可推测DNA复制从起始点向a和c两个方向延伸。12．[2017·河北张家口月考]将某二倍体生物的一个细胞的一对同源染色体用32P标记，放到含31P的环境中培养，若该细胞进行两次有丝分裂或一次减数分裂，下列相关叙述，正确的是()A．有丝分裂和减数分裂结束后，带标记的DNA分子数相同B．有丝分裂后，带标记的细胞数是2C．减数分裂后，带标记的细胞数是2D．减数第二次分裂过程中细胞中染色体与DNA分子数始终不变答案A解析一个被32P标记一对同源染色体的细胞(即2个DNA分子四条链被标记)，放在31P的培养液中，根据DNA分子半保留复制特点，无论复制几次，都只有四条链被32P标记，带标记的DNA分子数为4个，A正确；一个被32P标记一对同源染色体的细胞，放在31P的培养液中经两次有丝分裂后，DNA分子复制了两次，根据DNA分子半保留复制特点，所形成的4个细胞中，带标记的细胞数可能是2或3或4个，B错误；若该细胞是精原细胞，则其进行减数分裂过程中，DNA分子也进行半保留复制，所以产生的子细胞100%具有放射性，C错误；减数第二次分裂过程中细胞中DNA分子数始终不变，但染色体在减数第二次分裂后期由于着丝点分裂数目增倍，D错误。二、非选择题13．[2017·湖北八校联考]如图是某DNA分子的局部结构示意图。请据图分析回答：(1)写出下列图中序号代表的结构的中文名称：①________，⑥__________，⑧__________________。(2)图中DNA片段中碱基对有________对，该DNA分子应有________个游离的磷酸基团。(3)从主链上看，两条单链方向________，从碱基关系看，两条单链________。(4)如果将14N标记的细胞培养在含15N标记的脱氧核苷酸的培养液中，此图所示的________________(填图中序号)中可检测到15N。若细胞在该培养液中分裂4次，该DNA分子也复制4次，则得到的子代DNA分子中含14N和含15N的比例为________。(5)若该DNA分子共有a个碱基，其中腺嘌呤有m个，则该DNA分子复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸________个。答案(1)胞嘧啶