高中生物必修二课件：微专题五　基因本质的相关题型突破

微专题五基因本质的相关题型突破第3章

基因的本质[学习目标]

1.掌握DNA分子结构的相关计算。2.掌握DNA分子复制过程中的相关计算。3.了解同位素标记噬菌体的相关分析。微型专题内容索引考题精选微型专题一、噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析例1有人试图通过实验来了解H5N1禽流感病毒侵入家禽的一些过程。设计实验如图：选项放射性S元素P元素A全部无全部32S全部31PB全部有全部35S多数32P、少数31PC少数有全部32S少数32P、多数31PD全部有全部35S少数32P、多数31P一段时间后，检测子代H5N1病毒的放射性及S、P元素，下表对结果的预测中，最可能发生的是√答案解析解析病毒侵染细胞时，蛋白质外壳留在外面，只有核酸注入细胞。由图可知，病毒先在含32P的宿主细胞1中培养(其DNA被32P标记)，然后转移到含35S的宿主细胞2中培养。病毒以自身的遗传物质为模板，利用宿主细胞的原料合成子代病毒的遗传物质和蛋白质外壳，故子代病毒的核酸多数含31P，少数含32P，蛋白质全部被35S标记。1.32P噬菌体侵染大肠杆菌方法总结2.35S噬菌体侵染大肠杆菌2.35S噬菌体侵染大肠杆菌变式1下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是A.分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体B.分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间

的保温培养C.用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌

不充分所致D.32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不

是遗传物质√答案解析解析噬菌体营寄生生活，不能用培养基直接培养，需用含放射性的大肠杆菌培养才能使噬菌体带上放射性标记，A项错误；实验中保温时间不能过长，若保温时间太长则可能使一些含32P的子代噬菌体释放出来，离心后存在于上清液中，导致上清液中检测到32P，B项错误；35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，理论上应存在于上清液中，但可能会因搅拌不充分，使部分噬菌体仍吸附在细菌表面而存在于沉淀物中，C项正确；本实验可说明DNA是遗传物质，因为缺少蛋白质进入细菌细胞的对照实验，不能证明蛋白质不是遗传物质，D项错误。解析噬菌体营寄生生活，不能用培养基直接培养，需用含放射性的大肠杆菌培养才能使噬菌体带上放射性标记，A项错误；实验中保温时间不能过长，若保温时间太长则可能使一些含32P的子代噬菌体释放出来，离心后存在于上清液中，导致上清液中检测到32P，B项错误；35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，理论上应存在于上清液中，但可能会因搅拌不充分，使部分噬菌体仍吸附在细菌表面而存在于沉淀物中，C项正确；本实验可说明DNA是遗传物质，因为缺少蛋白质进入细菌细胞的对照实验，不能证明蛋白质不是遗传物质，D项错误。二、DNA分子结构的计算例2已知某双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的A.34%和16% B.34%和18%C.16%和34% D.32%和18%√答案解析解析设该DNA分子的两条链分别为1链和2链，双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，则A＋T占66%，又因为双链DNA分子中，互补配对的两种碱基之和占整个DNA分子比例和每条链中的比例相同，因此A1＋T1＝66%，G1＋C1＝34%，又因为T1与C1分别占该链碱基总数的32%和18%，则A1＝66%－32%＝34%，G1＝34%－18%＝16%。根据DNA分子的碱基互补配对关系可知，T2＝A1＝34%，C2＝G1＝16%。解析设该DNA分子的两条链分别为1链和2链，双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，则A＋T占66%，又因为双链DNA分子中，互补配对的两种碱基之和占整个DNA分子比例和每条链中的比例相同，因此A1＋T1＝66%，G1＋C1＝34%，又因为T1与C1分别占该链碱基总数的32%和18%，则A1＝66%－32%＝34%，G1＝34%－18%＝16%。根据DNA分子的碱基互补配对关系可知，T2＝A1＝34%，C2＝G1＝16%。方法总结1.碱基互补配对原则是核酸中碱基数量计算的基础根据碱基互补配对原则可推知以下多条用于碱基计算的规律。项目双链DNA分子1链2链A、G、T、C的关系A1＝T2；G1＝C2A＝T；G＝CA2＝T1；G2＝C1A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝DNA中碱基总数50%1mnnn某种碱基的比例(X为A、T、G、C中某种碱基的含量)(X1%＋X2%)X1%X2%2.碱基比例与双链DNA分子的共性及特异性(1)共性：不因生物种类的不同而不同2.碱基比例与双链DNA分子的共性及特异性(1)共性：不因生物种类的不同而不同3.进行碱基计算要注意的三点(1)单位是“对”还是“个”，这方面往往带来数据成倍的错误。(2)注意提供的数据是DNA双链还是DNA的一条单链。(3)解题时最好画一下简图，比较直观，减少因为思路不清引起的错误。变式2

DNA的一条单链中

＝0.4。上述比值在其互补单链和整个DNA分子中分别为A.0.4、0.6 B.2.5、1.0C.0.4、0.4 D.0.6、1.0答案解析√三、DNA复制的有关计算例2某DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有A个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述中，错误的是A.在第一次复制时，需要(m－A)个B.在第二次复制时，需要2(m－A)个C.在第n次复制时，需要2n－1(m－A)个D.在n次复制过程中，总共需要2n(m－A)个√答案解析解析DNA复制n次是指DNA连续复制了n次，产生的子代DNA分子为2n个，形成的脱氧核苷酸链有2n＋1条。第n次复制是指DNA已复制了n－1次，产生的子代DNA分子继续进行第n次复制。两种复制情况下所需的脱氧核苷酸的数目是不同的。在计算DNA分子在第n次复制过程中所需含某种碱基的脱氧核苷酸数目时，要先计算出复制n次所需要的该种脱氧核苷酸数，再减去(n－1)次复制过程中所需要的该种脱氧核苷酸数。该DNA分子含胞嘧啶数目为(m－A)个，复制n次需胞嘧啶脱氧核苷酸数目为(m－A)(2n－1)个。方法总结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第n次复制需该脱氧核苷酸数＝m·2n－1个。变式3某一个DNA分子中，A为200个，复制数次后，消耗周围环境中含A的脱氧核苷酸3000个，该DNA分子已经复制了几次A.4次 B.3次 C.5次 D.6次答案解析√解析利用DNA复制规律得知，经过n次复制利用腺嘌呤脱氧核苷酸数目3000＝(2n－1)×200，得n＝4。考题精选1.(2018·济宁高一检测)某DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的44%，其中一条链(a)上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链(b)上的G占DNA分子碱基总数的比例是A.35% B.29% C.28% D.17.5%答案解析12345√解析已知该DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的比例为44%，根据碱基互补配对原则可知，A＝T＝22%，则G＝C＝28%。又已知一条链(a)上的G占该链碱基总数的21%，即G1＝21%，则该链上C1＝35%，互补链(b)上G2＝G1＝35%，则G2占双链碱基总数的比例为

＝17.5%。62.(2018·成都诊断)将洋葱根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养液中继续完成一个细胞周期。下列叙述正确的是A.第一个细胞周期中，细胞内放射性迅速升高的时期是分裂前期B.第一个细胞周期结束后，每个子细胞中都有一半的染色体被标记C.第二个细胞周期的分裂中期，每条染色体中仅有一条染色单体被标记D.完成两个细胞周期后，每个子细胞中含3H标记的染色体数目相同答案解析12345√612345解析含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸是DNA复制的原料，第一个细胞周期中，细胞内放射性迅速升高是由于DNA分子复制，发生在分裂间期，A项错误；由于DNA分子复制是半保留复制，形成的子代DNA分子中一条是原来的母链，一条是新合成的子链，第一个细胞周期结束后，每个子细胞中所有的染色体都被标记，B项错误；第二个细胞周期中，在不含放射性标记的培养液中培养，间期染色体复制，一条染色体上的两条染色单体只有一条有放射性，第二个细胞周期的分裂中期，每条染色体中仅有一条染色单体被标记，C项正确；第二次分裂的后期，含3H标记的染色体与不含3H标记的染色体随机向两极移动，每个子细胞中含3H标记的染色体数目不一定相同，D项错误。63.(2018·湖南教改共同体高一期中)如果把人的精原细胞核中的46个DNA分子用15N标记，此细胞在不含标记的环境中依次经过1次有丝分裂和1次减数分裂，则下列相关描述正确的是A.在有丝分裂的后期，含有放射性的染色体有92条B.在减数第一次分裂后期，一个初级精母细胞中含有放射性的DNA有92个C.在减数第二次分裂中期，一个次级精母细胞中含放射性的DNA是46个D.形成的8个精细胞中，含有放射性的细胞最少占25%答案解析12345√6解析精原细胞中每个DNA都有15N，根据半保留复制可知，有丝分裂后期产生的92个DNA分子都有15N，A正确；经过有丝分裂产生的子细胞中，每个DNA都有放射性，但每个DNA只有一条链有放射性，因此减数第一次分裂后期，形成的46条染色体都有放射性，其中46个DNA有放射性，另外46个DNA没有，B错误；减数第二次分裂一个次级精母细胞中含有放射性的DNA只有23个，C错误；1234564.(2018·江西临川一中期中)一个双链均被32P标记的DNA由5000个碱基对组成，其中腺嘌呤占20%，将其置于只含31P的环境中复制3次。下列叙述不正确的是A.该DNA分子中含有氢键的数目为13000B.复制过程需要21000个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸C.子代DNA分子中含31P与含32P的分子数之比为3∶1D.子代DNA分子中含31P的单链与含32P的单链之比为7∶1答案解析12345√6解析由题意知，该DNA分子含有5000个碱基对，A占20%，因此A＝T＝10000×20%＝2000，C＝G＝3000，则该DNA分子中含有氢键的数目＝2000×2＋3000×3＝13000，A正确；DNA分子复制3次形成了8个DNA分子，其中有7个DNA分子需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸，所以复制过程需要的游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数目＝7×3000＝21000，B正确；子代DNA分子中含32P的DNA分子只有两个，含31P的分子数是8个，则子代中含31P的DNA分子数与含32P的DNA分子数之比为4∶1，C错误；由题意知，含有32P标记的DNA单链是2条，含有31P的单链是2×8－2＝14条，因此子代DNA分子中含31P的单链与含32P的单链之比为7∶1，D正确。123456解析5.(2016·课标Ⅰ，29)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)。回答下列问题：(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的_____(填“α”“β”或“γ”)位上。12345解析ATP水解生成ADP的过程中，断裂的是远离腺苷A的那个高能磷酸键即β位和γ位之间的高能磷酸键，即γ位磷酸基团转移到DNA末端。要将32P标记到DNA上，带有32P的磷酸基团应在γ位上。γ答案6解析(2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。12345答案解析dATP脱去β位和γ位的磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，即DNA的基本组成单位之一，用dATP为原料合成DNA时，要将32P标记到新合成的DNA上，则32P应在α位。α6解析(3)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

，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。12345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612345解析由于DNA分子复制为半保留复制，故噬菌体双链DNA的复制过程中，被32P标记的两条单链始终被保留，并分别存在于两个子代DNA分子中。另外，新合成DNA过程中，原料无32P标记，所以n个子代DNA分子中有且只有2个含有32P标记。66.DNA分子双螺旋结构模型提出之后，人们又去探究DNA是如何传递遗传信息的。当时推测可能有如图A所示的三种方式。1958年，Meslson和Stahl用密度梯度离心的方法，追踪由15N标记的DNA亲代链的去向，实验过程是：在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N－DNA(对照)，在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA均为15N－DNA(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)后离心得到如图B所示的结果。请依据上述材料回答下列问题：123456解析(1)如果与对照相比，子代Ⅰ离心后能分出轻和重两条密度带，则说明DNA传递遗传信息的方式是__________。如果子代Ⅰ离心后只有1条中密度带，则可以排除DNA传递遗传信息的方式是__________。如果子代Ⅰ离心后只有1条中密度带，再继续做子代Ⅱ的DNA密度鉴定：①若子代Ⅱ离心后能分出中、轻两条密度带，则可以确定DNA传递遗传信息的方式是____________。答案全保留复制全保留复制半保留复制123456解析由题意可知，如果子代Ⅰ离心后能分出轻和重两条密度带，可得出是全保留复制。如果子代Ⅰ离心后只有1条中密度带，肯定不可能是全保留复制，可能是半保留复制或分散复制。子代Ⅱ为第二次复制的产物，若是半保留复制会有

中和

轻密度带；若是全保留复制会有

重和

轻密度带。若子代Ⅱ能分出轻、中密度带，可推知为半保留复制方式；若没有中、轻密度带之分，则可能为分散复制。123456②若子代Ⅱ离心后不能分出中、轻两条密度带，则可以确定DNA传递遗传信息的方式是__________。分散复制答案123456(2)他们观测的实验数据如下：梯度离心DNA浮力密度(g/mL)表答案世代实验对照亲代1.7241.710子代Ⅰ1.7171.710子代Ⅱ()1.717，()1.7101.710分析实验数据可知：实验结果与当初推测的DNA三种可能复制方式中的____________方式相吻合。半保留复制123456解析123456②若子代Ⅱ离心后不能分出中、轻两条密度带，则可以确定DNA传递遗传信息的方式是__________。