专题20DNA的结构和复制基因通常是有遗传效应的DNA片段-2022年高考生物必背知识梳理与精练

专题20DNA的结构和复制、基因通常是有遗传效应的DNA片段一、DNA的结构1．在对DNA结构的探索中，于1953年摘取桂冠的是两位年轻的科学家——美国生物学家和英国物理学家。DNA双螺旋结构的揭示是划时代的伟大发现，在生物学的发展中具有里程碑式的意义。2．DNA分子是由两条链组成的，这两条链按方式盘旋成结构。3．DNA分子的基本骨架是。4．DNA分子内侧由两条链上的碱基通过形成碱基对，即A和配对（氢键有个），G和配对（氢键有个）。（碱基之间的这种一一对应的关系，叫碱基互补配对原则。）双链DNA中A（腺嘌呤）的量总是和T（胸腺嘧啶）的量相等，C（胞嘧啶）的量总是和G（鸟嘌呤）的量相等。5．脱氧核糖上与碱基相连的碳叫作1′－C，与磷酸基团相连的碳叫作。DNA的一条单链具有两个末端，一端有一个游离的磷酸基团，这一端称作，另一端有一个羟基（—OH），称作。DNA的两条单链走向相反，从双链的一端起始，一条单链是从5′－端到3′－端的，另一条单链则是从到的。二、DNA的复制1．沃森和克里克紧接着发表了第二篇论文，提出了遗传物质自我复制的假说：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的断裂，解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根据原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。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，这种复制方式称作。2．1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，运用技术，设计了一个巧妙的实验，证明了DNA的半保留复制。3．真核生物DNA的复制（1）概念：以_______________________________________________________。（2）复制方式：。（3）复制条件：①模板②原料③能量④酶（4）复制特点：①___________________________________________________________________②____________________________________________________________________。（5）复制意义：。（6）精确复制的原因：提供了复制的模板，保证了复制的精确进行。4．与DNA复制有关的碱基计算（见DNA的相关计算）（1）一个DNA连续复制n次后，DNA分子总数为：（2）第n代的DNA分子中，含原DNA母链的有2个，占（3）若某DNA分子中含碱基T为a，①则连续复制n次，所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为：②第n次复制时所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为：三、基因通常是有遗传效应的DNA片段1．一个DNA分子上有基因，每一个基因都是特定的DNA片段，有着特定的。2．人类基因组计划测定的是条染色体（条常染色体＋＋）上的DNA的碱基序列。3．大部分随机排列的脱氧核苷酸序列从来不曾出现在生物体内，而有些序列却会在生物体内重复数千甚至数百万次。基因不是碱基对随机排列成的DNA片段。4．遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性，而碱基的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性；DNA分子的多样性和特异性是生物体和的物质基础。DNA分子上分布着多个基因，基因通常是有遗传效应的DNA片段。5．有些病毒的遗传物质是RNA，如人类免疫缺陷病毒（艾滋病病毒）、流感病毒等。对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的片段。6．对绝大多数生物来说，基因是有的DNA片段。一、DNA的结构1．沃森克里克2.反向平行双螺旋3.磷酸和脱氧核糖交替连接4.氢键T2C35.5′－C5′－端3′－端3′－端5′－端二、DNA的复制1．氢键碱基互补配对半保留复制2.同位素标记3.（1）亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程（2）半保留复制（4）边解旋边复制半保留复制（5）保持了遗传信息的连续性（6）DNA双螺旋结构碱基互补配对原则4.（1）2n（2）1/2n－1（3）a（2n－1）a×2n－1三、基因通常是有遗传效应的DNA片段1．许多遗传效应2.2422XY4.多样性特异性5．RNA6.遗传效应一、单选题1．女性子宫肌瘤细胞中最长的DNA分子可达36mm，DNA复制速度约为4μm/min，但复制过程仅需40min左右即可完成。这是因为DNA分子（）A．边解旋边复制 B．复制起点多，分段进行复制C．以半保留方式复制 D．一个复制点双向复制，使子链迅速延伸【答案】B【分析】DNA的复制条件：a、模板：亲代DNA的两条链；b、原料：四种有力地脱氧核苷酸；c、能量：ATP；d、酶：解旋酶、DNA聚合酶等。【详解】由题意可知，长为36mm的DNA分子进行复制，如果只从一个位点开始，需要的时间是36000/4=9000分钟，而实际仅需40分钟就可完成，由此可推测该DNA分子复制时有多个起点，即多个起点同时分段复制，B正确，ACD错误；故选B。2．图是某基因的局部结构示意图，下列相关叙述正确的是（）A．ACA可称为一个密码子B．DNA分子的多样性取决于①②的结构C．DNA酶应作用于图中的④处D．由①②③构成的核苷酸名称是胸腺嘧啶脱氧核苷酸【答案】D【分析】分析题图：图示为DNA分子结构图，其中①为磷酸，②为脱氧核糖，③为含氮碱基（胞嘧啶），④为氢键，⑤是磷酸二酯键。【详解】A、密码子位于mRNA上，因此图中ACA不能称为一个密码子，A错误；B、DNA分子的稳定性与①②有关，多样性与③的排列顺序有关，B错误；C、DNA酶作用于⑤磷酸二酯键，C错误；D、③为T，所以由①②③构成的核苷酸名称是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，D正确。故选D。3．下列对双链DNA分子的叙述错误的是（）A．长度相同的两个DNA分子，氢键数可能不同B．DNA彻底水解的产物中五碳糖的数量大于碱基A的数量C．若一条链的A：T：G：C=1：2：3：4，该DNA分子相应碱基比为3：3：7：7D．减数分裂中DNA的两条链分别进入两个子细胞中，导致等位基因分离【答案】D【分析】DNA分子结构的主要特点：DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的双螺旋结构；DNA的外侧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，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则(AT、CG)。【详解】A、A与T之间形成2个氢键，C与G之间形成3个氢键，两个长度相同DNA分子中各种碱基对的数量不能确定，故这两个DNA分子中氢键的数目可能相同，也可能不同，A正确；B、DNA彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基，故五碳糖数量一定大于碱基A的数量，B正确；C、若双链DNA分子一条链的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，那么互补链上该比例就是2∶1∶4∶3，因此该DNA分子中A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7，C正确；D、减数分裂中同源染色体分别进入两个细胞导致等位基因分离，D错误。故选D。4．在制作DNA双螺旋结构模型中，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．能搭建出20个脱氧核苷酸B．能搭建出410种不同的DNA模型C．能搭建出一个4个碱基对的DNA片段D．所搭建的DNA片段最长为7个碱基对【答案】C【分析】在双链DNA中，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，即A=T、G=C，则A=T有3对，G=C有4对。设能搭建的DNA分子含有n个碱基对，则每条链需要脱氧核糖和磷酸之间的连接物的数目为2n1，共需（2n1）×2个，已知脱氧核糖和磷酸之间的连接物有14个，则n=4，所以只能搭建出一个4碱基对的DNA分子片段。【详解】A、由分析可知，题中提供的条件只能建出一个4碱基对的DNA分子片段，即8个脱氧核苷酸，A错误；B、由分析可知，能建出一个4碱基对的DNA分子片段，由于A/T有3对，G/C有4对，因此能搭建的DNA分子模型种类少于44种，B错误；CD、由分析可知，脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个，只能建出一个4个碱基对的DNA分子片段，C正确，D错误。故选C。5．含15N标记的某双链DNA分子含有200个碱基对，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的30%；其中的一条链上腺嘌呤有20个，下列表述正确的是（）A．该DNA分子中的碱基排列方式共有4200种B．该DNA分子中4种碱基的比例为A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3C．该DNA分子连续复制2次，需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸420个D．该DNA分子在14N的培养基连续复制3次，含15N标记的DNA分子占50%【答案】C【分析】碱基互补配对原则：在双链DNA分子中，碱基A一定与碱基T配对，碱基C一定与碱基G配对。【详解】A、该DNA分子含有200个碱基对，由于碱基的种类和比例已经确定，其碱基排列方式少于4200种，A错误；B、该DNA分子含有200个碱基对，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的30%，则A=T=15%，C=G=35%，因此四种碱基的比例为A：T：G：C=3:3:7:7，B错误；C、该DNA分子连续复制2次，需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸=（221）×140=420个，C正确；D、该DNA分子在14N的培养基连续复制3次，根据DNA半保留复制方式可知，含15N标记的DNA分子占2/8，D错误；故选C。6．下列有关DNA复制的说法，不正确的是（）A．生物体内DNA的复制只在细胞内完成B．DNA复制只在有丝分裂和减数分裂间期完成C．DNA聚合酶能降低脱氧核苷酸聚合时的活化能D．一个DNA分子复制n次后只有2个DNA分子含有最初的母链【答案】B【分析】1、DNA分子复制的特点：半保留复制；边解旋边复制。

2、DNA分子复制的场所、过程和时间：

（1）DNA分子复制的场所：细胞核、线粒体和叶绿体。

（2）DNA分子复制的过程：①解旋：在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开；②合成子链：以解开的每一条母链为模板，以游离的四种脱氧核苷酸为原料，遵循碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的子链；③形成子代DNA：每条子链与其对应的母链盘旋成双螺旋结构，从而形成2个与亲代DNA完全相同的子代DNA分子。

（3）DNA分子复制的时间：有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。

3、复制需要的基本条件：（1）模板：解旋后的两条DNA单链。（2）原料：四种脱氧核苷酸。（3）能量：ATP。（4）酶：解旋酶、DNA聚合酶等。【详解】A、所有生物体内的DNA复制都只能在细胞内完成，A正确；B、原核生物和病毒不能进行有丝分裂和减数分裂，故它们的DNA复制不是在有丝分裂和减数分裂的间期完成，B错误；C、酶催化的实质是降低反应的活化能，而DNA聚合酶催化的是脱氧核苷酸的聚合反应，C正确；D、DNA分子一般是双链结构，DNA分子的复制是半保留复制，故该DNA分子复制n次后只有2个DNA分子含有最初的母链，D正确。故选B。7．某果蝇精原细胞中8条染色体上的DNA已全部被15N标记，其中一对同源染色体上有基因A和a，现给此精原细胞提供含14N的原料让其连续进行两次分裂，产生四个子细胞，分裂过程中无基因突变和染色体畸变发生。下列叙述中正确的是（）A．若四个子细胞中均含4条染色体，则一定有一半子细胞含有a基因B．若四个子细胞中均含8条染色体，则每个子细胞中均含2个A基因C．若四个子细胞中的核DNA均含15N，则每个子细胞均含8条染色体D．若四个子细胞中有一半核DNA含15N，则每个子细胞均含4条染色体【答案】A【分析】一、DNA的复制1、概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程2、时间：细胞分裂间期3、过程：（1）解旋：DNA分子利用细胞提供的能量在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开。（2）合成子链：以解开的每一条母链为模板，按照碱基互补配对原则。（3）形成子代DNA：每一条子链与其对应的模板链盘旋绕成双螺旋结构，从而形成两个与亲代DNA分子完全相同的子代DNA分子。二、减数分裂与有丝分裂的区别：有丝分裂复制一次分裂一次，产生与亲代细胞一样的两个子细胞；减数分裂复制一次分裂两次，产生的子细胞中DNA和染色体是亲代细胞的一半。【详解】A、若四个子细咆中均含4条染色体（染色体数目是体细胞的一半），则细胞进行的减数分裂，等位基因会发生分离，形成4个精细胞两两相同，故有一半子细胞含有a基因，A正确；B、若四个子细胞中均含8条染色体（染色体数目与体细胞相同），则细胞进行的是有丝分裂，子细胞的基因型与体细胞相同，则每个子细胞中均只含有1个A基因和1个a基因，B错误；C、若四个子细胞中的核DNA均含15N，则DNA只复制一次，细胞进行的是减数分裂，四个子细胞为精细胞，染色体数目是体细胞的一半，因此四个子细胞中均含4条染色体，C错误；D、若四个子细胞中有一半核DNA含15N，说明DNA不止复制一次，则细胞进行的是有丝分裂，所以每个子细胞均含8条染色体，D错误。故选A。8．将某一经3H充分标记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，经过连续两次正常细胞分裂后，下列有关说法不正确的是（）A．若进行有丝分裂，则子细胞含3H的核DNA分子数可能为NB．若进行减数分裂，则子细胞含3H的染色体数为NC．第一次分裂结束时，子细胞中染色体都含3HD．若子细胞中有的染色体不含3H，则原因是同源染色体彼此分离【答案】D【分析】1、DNA的复制方式为半保留复制，DNA复制结束后，一个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子，亲代的两条母链分布在两个DNA分子中，若子细胞中都含有3H，可能是进行减数分裂，也可能进行的是有丝分裂。2、据题意分析，若是有丝分裂，连续两次正常细胞分裂，DNA复制2次，子细胞染色体数目保持2N；若是减数分裂，细胞连续分裂两次，而DNA只复制1次，子细胞染色体数目减半为N。【详解】A、若进行有丝分裂，经过第一次有丝分裂形成的两个子细胞的每个DNA分子均有一条链含3H，但是经过第二次有丝分裂后，由于含有标记的DNA分子随机的分配到细胞两极，则子细胞中含3H的DNA分子数为02N，可能为N，A正确；B、若进行减数分裂，减数分裂过程中染色体复制一次，而细胞分裂两次，由于DNA的半保留复制，子细胞中所有DNA均有一条链含3H，即含3H的染色体数为N，B正确；C、第一次分裂结束时，不论是有丝分裂还是减数分裂，子细胞中染色体都含3H，C正确；D、若子细胞中有的染色体不含3H，则表明两次分裂进行的是有丝分裂，有丝分裂过程中不会发生同源染色体的分离，D错误。故选D。9．某条双链DNA含有200个碱基对，其中一条链的A＋T有90个，下列关于该DNA分子的说法，正确的是（）A．另一条链的A＋T有10个B．另一条链的C＋G有10个C．该DNA分子中C占全部碱基的27.5%D．该DNA分子一条链上的两个相邻碱基由氢键相连【答案】C【分析】在DNA双链中遵循碱基互补配对原则，即A和T，C和G配对，并且A=T，C=G。【详解】A、一条链的A＋T有90个，根据碱基互补配对原则，另一条链的A＋T也为90个，A错误；B、其中一条链的A＋T有90个，另一条的T+A=90，，由于双链中，C=G，另一条链的C+G有110个，B错误；C、依照题意，可知C+G=110个，双链中C的数量有110个，该DNA分子中C占全部碱基=110/400=的27.5%，C正确；D、该DNA分子一条链上的两个相邻碱基由磷酸二脂键相连，D错误。故选C。10．具有100个碱基对的一个DNA分子片段，含有40个胸腺嘧啶，若连续复制3次，则复制三次共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数是（）A．60个 B．240个 C．360个 D．420个【答案】D【分析】已知1个DNA分子区段具有100个碱基对，即200个碱基，其中含有40个胸腺嘧啶（T），根据碱基互补配对原则，A=T=40个，则C=G=10040=60个。【详解】由题意可知，该DNA分子含有100个碱基对200个碱基，其中T=40个，根据碱基互补配对原则，A=T=40个，则C=G=10040=60个。该DNA连续复制3次，得到23=8个DNA分子，亲本不需要原料，所以复制三次共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数是60×（231）=420个。

故选D。11．图为核苷酸的模式图，下列相关说法正确的是（）A．DNA与RNA在核苷酸上的不同点只在②方面B．在DNA分子中，②和③交替连接，排列在外侧，构成基本骨架C．③在生物体中共有8种D．人体内的③有5种，②有2种【答案】D【分析】核酸的基本组成单位图中结构为核苷酸的模式图，①为磷酸，②为五碳糖，③为碱基，细胞生物既含DNA，又含RNA，故有2种五碳糖，5种碱基，8种核苷酸；病毒中只含有DNA或RNA，故有1种五碳糖，4种碱基，4种核苷酸。【详解】A、DNA与RNA在核苷酸上的不同点表现在五碳糖和含n碱基，即②和③两方面上，DNA特有脱氧核糖和T，RNA特有有核糖和U，A错误；B、在DNA分子中，①磷酸和②脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，内侧是碱基对，B错误；C、③为含氮碱基，在病毒中共有4种，在人体中共有5种，C错误；D、人体内既含有DNA，又含有RNA，体内的③碱基有5种，②五碳糖有2种，D正确。故选D。12．下列对双链DNA分子的叙述错误的是（）A．若一条链的A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4，则另一条链相应碱基比为l∶2∶3∶4B．若一条链的A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则另一条链的A∶T∶G∶C=2∶1∶4∶3C．若一条链A的数目大于T，则另一条链A的数目小于TD．若一条链A和T的数目相等，则另一条链A和T的数目也相等【答案】A【分析】1、DNA分子结构的主要特点：DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的双螺旋结构；DNA的外侧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，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则（AT、CG）。2、在双链DNA分子中，互补碱基两两相等，A=T，C=G，A+G=C+T，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。【详解】AB、由碱基互补配对原则可知，一条链上的A与另一条链上是T相等，一条链上的G与另一条链上是C相等，因此，若一条链上的A：T：G：C=1：2：3：4，则另一条链也是A：T：G：C=2：1：4：3，A错误，B正确；C、一条链上的A与另一条链上的T配对，相等，一条链上的T与另一条链上的A配对，相等，若一条链上A的数目大于T，则另一条链上A的数目小于T，C正确；D、若一条链A和T的数目相等，根据碱基互补配对原则，则另一条链中A和T的数目也相等，D正确。故选A。13．在搭建DNA分子模型的实验中，若有4种碱基塑料片共80个，其中16个C，24个G，12个A，28个T，脱氧核糖和磷酸之间的连接物64个，脱氧核糖塑料片和磷酸塑料片各80个，另有足够数量的代表氢键的连接物及脱氧核糖和碱基之间的连接物，则（）A．能搭建出80个脱氧核苷酸B．所搭建的DNA分子片段最长为16碱基对C．能搭建1600种不同的DNA分子模型D．能搭建28个碱基对的DNA分子片段【答案】B【分析】在双链DNA中，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，即A=T、G=C，则A=T有12对，G=C有16对。设能搭建的DNA分子含有n个碱基对，则每条链需要脱氧核糖和磷酸之间的连接物的数目为2n1，共需（2n1）×2个，已知脱氧核糖和磷酸之间的连接物有64个，则n=16.5，所以最多只能搭建出一个16个碱基对的DNA分子片段。【详解】A、每个脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖及一分子含氮碱基组成。每个核苷酸需要一个脱氧核糖和磷酸之间的连接物以及脱氧核糖和含氮碱基之间的连接物，脱氧核糖塑料片和磷酸塑料片各80个，含氮碱基的总数为16+24+12+28=80，但是本题中脱氧核糖和磷酸的连接物数较少（脱氧核糖和磷酸之间的连接物64个），大大制约了搭建的模型中脱氧核苷酸数。因此最多能搭建出64个脱氧核苷酸，A错误；B、由于一条DNA单链中相邻的两个核苷酸之间还需要一个脱氧核糖和磷酸之间的连接物，因此64个脱氧核糖和磷酸之间的连接物分配到每条链中最多是32个，则每条单链最多可连接16个核苷酸，即所搭建的DNA分子片段最长为16碱基对，B正确；C、由于AT、GC碱基对的数量都是具体的数值，因此能搭建的DNA分子模型小于416种，但不一定是1600种，C错误；D、根据分析可知，能搭建16个碱基对的DNA分子片段，D错误。故选B。14．下图是真核细胞某生理过程，下列叙述正确的是（）A．酶1可使磷酸二酯键断裂，酶2可催化磷酸二酯键的形成B．该过程只发生在细胞核中，a链和b链的方向相反，碱基序列互补配对C．该图表示DNA半保留复制过程，遗传信息传递方向是DNA→RNAD．c链和d链中G+C所占比例相等，该比值越大DNA热稳定性越高【答案】D【分析】1、DNA分子复制时，在解旋酶的作用下，氢键断裂，两条母链分离，以每条母链为模板合成与母链互补的子链，每条子链与母链形成一个双链的DNA分子。2、图示表示DNA分子的复制，其复制有边解旋边复制、半保留复制的特点，并且遵循碱基互补配对原则。图中酶1表示解旋酶，酶2表示DNA聚合酶。G与C碱基对之间以三个氢键连接，这种碱基对比例越高，DNA分子结构就越稳定。【详解】A、酶1是解旋酶，作用是使氢键断裂；酶2是DNA聚合酶，可催化磷酸二酯键的形成，A错误；B、该过程是DNA复制过程，主要发生在细胞核中，也可以发生在细胞质中的线粒体和叶绿体中，a链和b链的方向相反，碱基序列互补配对，B错误；C、DNA复制过程中遗传信息传递方向是DNA→DNA，C错误；D、c链和d链中的碱基是互补配对的，A与T之间以两个氢键连接，G与C之间以三个氢键连接，G＋C所占比例越大，DNA分子的热稳定性越高，因此c链和d链中G＋C所占比例相等，该比值越大DNA热稳定性越高，D正确。故选D。15．科学家曾以大肠杆菌为材料进行实验，首先用含有15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，让其繁殖若干代后转移至含有14NH4Cl的培养液中，在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA进行离心，该实验的结果为“DNA以半保留方式进行复制”提供了证据。下列相关叙述，错误的是（）A．14NH4Cl和15NH4Cl都能为大肠杆菌合成DNA提供N元素B．在14NH4Cl的培养液中进行培养时只有含15N的DNA被复制C．设定收集大肠杆菌时刻的主要依据是大肠杆菌的繁殖速率D．收集到的DNA分子中含15N的占比随时间推移会逐渐降低【答案】B【分析】DNA分子的复制时间：有丝分裂和减数分裂间期；条件：模板（DNA的双链）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和DNA聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）；过程：边解旋边复制；结果：一条DNA复制出两条DNA；特点：半保留复制。【详解】A、14NH4Cl为大肠杆菌合成DNA提供14N元素，15NH4Cl为大肠杆菌合成DNA提供15N元素，A正确；B、在14NH4Cl的培养液中进行培养时，第一次复制是只有含15N的DNA被复制，第二次复制是15N14N的DNA被复制，第三次既有15N14N也有14N的DNA被复制，B错误；C、DNA的复制方式为半保留复制，由于15N与14N的原子量不同，形成的DNA分子的相对质量不同，不同时刻收集到的DNA分子质量不同，设定收集大肠杆菌时刻的主要依据是大肠杆菌的繁殖速率，C正确；D、收集到的DNA分子中含15N的占比随时间推移会逐渐降低，14N的占比逐渐增大，D正确。故选B。16．某种大肠杆菌的细胞中只有一条环状的DNA分子，该DNA分子中的P元素全为31P时相对分子质量记为a，将这种大肠杆菌长期置于P元素为32P的培养基中培养，便可得到含32P的DNA，此时这种DNA的相对分子质量记为b。现将这种含32P的大肠杆菌重新放入到含31P的培养基中繁殖两代，子二代大肠杆菌的DNA相对分子质量平均值为（）A．（a+b）/2 B．（a+b）/4 C．（3a+b）/4 D．（a+3b）/4【答案】D【分析】DNA分子复制的特点：半保留复制；边解旋边复制，两条子链的合成方向是相反的，合成的子代DNA分子中含有一条母链和一条新合成的子链。【详解】将含32P的DNA分子在31P的培养液中培养两代，一共形成4个DNA分子，共8条链，其中有两条链含32P，组成1个DNA分子，分子量为b，剩余6条链全部是31P，组成3个DNA分子，分子量为3b，因此DNA分子的平均分子量为（a+3b）/4。故选D。17．将DNA分子双链用3H标记的蚕豆（2n＝12）根尖移入普通培养液（不含放射性元素）中，再让细胞连续进行有丝分裂。根据下图判断，在普通培养液中培养至第一次有丝分裂中期时，一个细胞中染色体标记情况是（）A．12个a B．12个bC．6个b，6个c D．b＋c＝12个【答案】A【分析】在普通培养液中第一次有丝分裂产生的子细胞的DNA分子中，仅有1条链被标记，故第二次有丝分裂中期时，每条染色体的2条染色单体中仅有1条染色单体具有放射性；在有丝分裂后期时姐妹染色单体分开，形成两条子染色体随机移向细胞的两极，即第二次有丝分裂产生的子细胞中具放射性的染色体数目不能确定；所以在第三次有丝分裂中期的细胞中有的染色体仅有1条染色单体具有放射性，有的染色体无放射性，但二者之和肯定为12。【详解】根据题意可知，亲代DNA分子双链用3H标记，由于DNA分子为半保留复制，因此亲代细胞中染色体经过复制后两条姐妹染色单体均有标记，如图a；第一次有丝分裂结束后产生的子细胞中每条染色体上的DNA分子均有一条链被标记，该细胞再经过复制，一条染色体上的两条染色单体只有一条有标记，如图b，因此第二次有丝分裂中期，一个细胞中有12条染色体，每条染色体都有一条染色单体被标记，即12个a。故选A。18．在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时，BrdU会取代胸腺嘧啶脱氧核苷酸掺入到新合成的链中，形成BrdU标记链。当用某种荧光染料对复制后的染色体进行染色，发现含半标记DNA（一条链被标记）的染色单体发出明亮荧光，含全标记DNA（两条链均被标记）的染色单体荧光被抑制（无明亮荧光）。若将一个细胞置于含BrdU的培养液中，培养到第三个细胞周期的中期进行染色并观察。下列推测错误的是（）A．1/4的染色单体发出明亮荧光 B．1/2的染色体荧光被抑制C．3/4的DNA单链被BrdU标记 D．全部DNA分子被BrdU标记【答案】C【分析】本题考查DNA复制、荧光标记等知识。DNA的复制方式为半保留复制。根据题意分析，复制到第三个细胞周期的中期时，共有4个细胞，以第一代细胞中的某一条染色体为参照，含半标记DNA的染色单体共有2条，含全标记DNA的染色单体共有6条。【详解】A、根据题意可知，在第三个细胞周期中期时，含半标记DNA的染色单体分别在两个细胞中，故有两个细胞的两条染色单体荧光全被抑制，有两个细胞中的一条染色单体发出明亮荧光，一条染色单体荧光被抑制，A正确；B、根据题意可知，在第三个细胞周期中期时，含半标记DNA的染色单体分别在两个细胞中，故有两个细胞的两条染色单体荧光全被抑制，有两个细胞中的一条染色单体发出明亮荧光，一条染色单体荧光被抑制，B正确；C、以第一代细胞中的某一条染色体为参照，在第三个细胞周期中期时一共有16条DNA单链，含BrdU标记的有14条，故有7/8的DNA单链被BrdU标记，C错误；D、一个DNA分子中有两条脱氧核苷酸链，由于DNA为半保留复制，故不含BrdU标记的两条脱氧核苷酸链分别位于两个DNA分子中，新复制得到的脱氧核苷酸链必然含BrdU标记，故所有DNA分子都被BrdU标记，D正确。故选C。19．某DNA分子（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，得到如图一所示结果；若将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到如图二所示结果。下列有关分析错误的是（）A．Z层全部是仅含14N的DNA单链B．W层中含15N标记的胞嘧啶有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7∶1【答案】B【分析】根据题意和图示分析可知：基因中含有3000个碱基，腺嘌呤占35%，则A=T=1050个，G=C=450个；DNA分子以15N同位素标记的游离脱氧核苷酸为原料复制3次，得8个DNA分子，其中2个含有14N和15N，6个只含15N，由于DNA分子为双链结构，所以加入解旋酶再离心，共得到2个含有14N的DNA单链，14个含有15N的DNA单链。【详解】A、由于DNA分子的复制方式为半保留复制，所以Z层全部是含14N的DNA分子单链，A正确；B、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，相当于14÷2=7条DNA分子，又因在含有3000个碱基的DNA分子中，腺嘌呤占35%，所以胞嘧啶占15%，共3000×15%=450个，W层中含15N标记的胞嘧啶为450×7=3150（个），B错误；C、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在X层，6个DNA分子只含15N的在Y层，所以X层中含有的氢键数是Y层的1/3，C正确；D、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条在W层，2个含有14N的DNA单链在Z层，所以W层与Z层的核苷酸数之比为14∶2=7∶1，D正确。故选B。二、多选题20．下图分别是DNA分子的平面结构图和空间结构图，下列有关该图的说法中错误的是（）A．DNA分子在复制时，解旋酶作用于部位⑨，打开双螺旋结构B．④表示的是胞嘧啶脱氧核苷酸C．DNA彻底水解的产物一共有6种，包括磷酸、核糖及⑤⑥⑦⑧D．DNA分子中，相邻碱基间都是通过氢键相连的【答案】BCD【分析】分析题图，①是磷酸，②是脱氧核糖，③是胞嘧啶，⑤⑧为碱基A、G、C、T，⑨是氢键，⑩是磷酸二酯键。【详解】A、DNA分子在复制时，解旋酶作用于部位⑨氢键，打开双螺旋结构，A正确；B、脱氧核苷酸是组成DNA的基本单位，图中的④不是一个胞嘧啶脱氧核苷酸，B错误；C、DNA彻底水解的产物一共有6种，包括磷酸、脱氧核糖及⑤⑥⑦⑧，C错误；D、DNA分子中，两条链相邻碱基间是通过氢键相连的，同一条链两相邻碱基间不是通过氢键相连的，D错误。故选BCD。21．下列有关DNA分子结构与复制的叙述，正确的是（）A．DNA分子是反向平行的双螺旋结构，由两条核糖核苷酸长链组成B．DNA分子复制时，解旋酶和DNA聚合酶均作用于氢键C．DNA复制为半保留复制，其复制模板为DNA的两条母链D．DNA分子含有的五碳糖比RNA分子含有的五碳糖少一个氧原子【答案】CD【分析】1、DNA的双螺旋结构：①DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。②DNA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，碱基在内侧。③两条链上的碱基通过氢键连接起来，形成碱基对且遵循碱基互补配对原则。2、复制需要的基本条件：（1）模板：解旋后的两条DNA单链；（2）原料：四种脱氧核苷酸；（3）能量：ATP；（4）酶：解旋酶、DNA聚合酶等。3、DNA分子复制的特点：半保留复制；边解旋边复制，两条子链的合成方向是相反的。【详解】A、DNA分子是反向平行的双螺旋结构，由两条脱氧核糖核苷酸长链组成，A错误；B、DNA分子复制时，解旋酶作用于氢键，使双链解开，DNA聚合酶作用于磷酸二酯键，使脱氧核苷酸连接成片段，B错误；C、DNA复制为半保留复制，其复制模板为DNA的两条母链，C正确；D、DNA分子含有的五碳糖为脱氧核糖，比RNA分子含有的核糖少一个氧原子，D正确。故选CD。三、综合题22．如图为DNA分子的一种结构模式图，请据图回答问题。（1）写出图中数字代表的结构的名称。1：________________；4：________________；5：________________；6：________________。（2）组成DNA分子的两条链通过碱基之间形成的________相结合。碱基配对是有规律的，这种固定的对应关系叫做________。（3）如果一条DNA分子中有7000个碱基对，其中一条链（记为a链）含有的A碱基1700个，C碱基1800个，另一条链（记为b链）含有A碱基1900个，则b链中含有C碱基________个。如果该DNA分子复制2次，需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。（4）DNA分子具有多样性，主要原因是DNA分子中________多种多样，一个具有n个碱基对的DNA分子片段理论上具有________种变化。【答案】（1）胸腺嘧啶鸟嘌呤胞嘧啶脱氧核苷酸#胞嘧啶脱氧核糖核苷酸一条脱氧核苷酸链（2）氢键碱基互补配对原则（3）160011200（4）碱基对的排列顺序4n【分析】图中是DNA分子片段结构模式图，①是T，②是C，③是A，④是G，⑤是胞嘧啶脱氧核苷酸，⑥一条脱氧核苷酸链。（1）根据碱基互补配对的原则，①是T胸腺嘧啶，②是C胞嘧啶，③是A腺嘌呤，④是G鸟嘌呤，⑤是胞嘧啶脱氧核苷酸，⑥是一条脱氧核苷酸链。（2）DNA分子的两条链之间的碱基通过氢键结合；碱基配对按照碱基互补配对的原则进行。（3）a链的A+C有1700+1800=3500个碱基，因此b链的T+G也有3500个碱基，A含有1900个，所以b链C碱基的数目为700035001900=1600个。该DNA分子中胞嘧啶脱氧核苷酸的数目有1800+1600=3400个，如果复制2次，共需要的游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为（221）×3400=11200个。（4）DNA分子多样性的主要原因是DNA分子中碱基对的排列顺序千变万化，由于DNA是双链结构，所以一个具有n个碱基对的DNA分子片段理论上具有4n中变化。【点睛】本题结合DNA分子结构模式图，考查DNA分子结构的主要特点，能正确分析题图，准确判断图中各结构的名称，结合碱基互补配对的原则答题。23．图甲是豌豆某DNA分子部分片段，图乙是在豌豆细胞中发生的某生理过程，据图回答以下有关问题。

（1）DNA分子上的______被称为基因，每个基因的脱氧核苷酸序列蕴藏着______，DNA分子结构中④的名称是______，DNA复制时解旋酶作用于图甲中______处化学键。（2）若图甲所示DNA分子中（A+T）/（G+C）=1.7，那么该DNA分子中（A+G）/（T+C）=______。另一DNA分子中，（G+C）占全部碱基的35.8%，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则它的互补链中T和C分别占该链碱基总数的______、______。（3）图乙是豌豆高茎基因复制的过程，若高茎基因有a个碱基对，其中有胞嘧啶m个，高茎基因复制5次，需要消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸的数目是______。高茎基因在复制时实际复制速率比理论值要快得多，据图乙分析，其中的原因是____________（至少答出两点）。【答案】（1）有遗传效应的片段遗传信息胞嘧啶脱氧核苷酸⑨（2）131.3%18.7%（3）31（am）多起点复制、双向复制、边解旋边复制【分析】分析题图甲：该图是DNA分子的平面结构，图中①是磷酸，②是脱氧核糖，③是胞嘧啶C，④是胞嘧啶脱氧核苷酸，⑤是A腺嘌呤，⑥是G鸟嘌呤，⑦是T胸腺嘧啶，⑧是C胞嘧啶，⑨是氢键，⑩是磷酸二酯键。分析题图乙：该图是DNA分子的复制过程，DNA分子复制的特点是边解旋边复制和半保留复制。（1）DNA分子上有遗传效应的片段被称为基因；而基因的脱氧核苷酸序列中蕴藏着遗传信息；由图可知，④由①磷酸、②脱氧核糖和③胞嘧啶组成，因此④是胞嘧啶脱氧核苷酸；DNA复制时，解旋酶催化氢键断裂，氢键为图甲中的⑨。（2）在双链DNA分子中，A=T，G=C，因此该DNA分子中（A+G）/（T+C）=1；由于互补碱基之和占DNA分子全部碱基的比率等于任一条链上该互补碱基之和占该链碱基总数的比率，因此该DNA分子一条单链上（G+C）占全部碱基的比率也足35.8%，那么该链（A+T）占全部碱基的比率就是64.2%，又由于该链上T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，因此这条链上A与G分别占该链碱基总数的31.3%和18.7%，它的互补链中T和C分别占该链碱基总数的31.3%和18.7%。（3）豌豆高茎基因中含腺嘌呤脱氧核苷酸的数目是（2a2m）/2=am，高茎基因连续复制5次，合成了25=32个DNA分子，由于其中的两条链是最初的模板链，这样就相当于合成了31个DNA分子，因此连续复制5次需要消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸的数目是31（am）；由图乙可知，高茎基因在复制时具有多起点复制、双向复制、边解旋边复制等特点，因此实际复制速率比理论值要快得多。【点睛】本题结合图示，考查遗传信息的转录和翻译，要求考生识记遗传信息的转录和翻译过程，能根据题图信息和所学知识选出正确的答案，属于考纲识记和理解层次的考查。24．如图甲图中DNA分子有a和d两条链，将甲图中某一片段放大后如乙图所示，结合所学知识回答下列问题：（1）甲图中，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链，则其中B酶是_____________（2）图甲过程在绿色植物叶肉细胞中进行的场所有_______________（3）乙图中，7是___________．DNA分子的基本骨架由_________交替连接而成；DNA分子两条链上的碱基通过___________连接成碱基对，并且遵循碱基互补配对原则（4）已知某DNA分子共含有1000个碱基对，其中一条链上A：G：T：C=1：2：3：4，以该链为模板复制以后的子代DNA分子中A：G：T：C=___________，该DNA分子连续复制两次，共需要鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数是_______________（5）若用1个32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，释放出来300个子代噬菌体其中含有32P的噬菌体所占的比例是_______【答案】（1）DNA聚合酶（2）细胞核（3）胸腺嘧啶脱氧核苷酸脱氧核糖和磷酸氢键（4）2：3：2：31800（5）1/150【分析】1、图甲所示为DNA复制的过程。DNA复制的场所是细胞核、叶绿体和线粒体。DNA复制时需要两种酶的参与，即DNA聚合酶和解旋酶。2、图乙所示为DNA的平面结构，其中1为C（胞嘧啶），2为A（腺嘌呤），3为G（鸟嘌呤），4为T（胸腺嘧啶），5为脱氧核糖，6为磷酸，7为胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸，8为GC碱基对，9为氢键，10为一条脱氧核苷酸链的片段。3、DNA分子的结构特点：①由反向平行的两条链构成；②外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接形成基本骨架；③内侧为碱基对。（1）分析题图可知，A酶的作用是使DNA分子的双螺旋结构解开，因此是解旋酶，B酶能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链，是DNA聚合酶。（2）在叶肉细胞中，DNA复制发生在含DNA的结构中，即细胞核、叶绿体、线粒体，故而DNA复制的场所是细胞核、线粒体、叶绿体。（3）乙图中，7为胸腺嘧啶、脱氧核糖和磷酸构成的胸腺嘧啶脱氧核苷酸；DNA分子的基本骨架排列在外侧，由脱氧核糖和磷酸交替连接而成；DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且遵循碱基互补配对原则。（4）根据碱基互补配对原则，双链DNA中由于A=T，G=C，所以当一条链上A∶G∶T∶C=1∶2∶3∶4，则另一链上A∶G∶T∶C=3∶4∶1∶2，整个DNA分子中A∶G∶T∶C=4：6∶4∶6=2∶3∶2∶3，子代DNA和亲代DNA分子碱基比例相同，也是A∶G∶T∶C=2∶3∶2∶3；由于亲代DNA中G=1000×2×3/10=600，该DNA分子连续复制两次，共需要鸟嘌呤脱氧核苷酸分子数（221）×600=1800个。（5）用1个32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，因为DNA的半保留复制，只有亲代的DNA分子的两条链含有32P，这两条链只能参与构成2个DNA分子，故300