【备考2024】生物高考一轮复习学案：第18讲 DNA分子的结构、复制及基因的本质(含答案）
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| 名称 | 【备考2024】生物高考一轮复习学案：第18讲 DNA分子的结构、复制及基因的本质(含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.9MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-03-27 10:16:29 | ||
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文档简介
【备考2024】生物高考一轮复习
第18 DNA分子的结构、复制及基因的本质
[课标要求] 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.概述DNA分子通过半保留方式进行复制
[核心素养](教师用书独具) 1.通过构建DNA分子双螺旋结构模型，从结构和功能的视角阐明DNA分子作为遗传物质所具有的结构特点，阐明DNA分子通过复制传递遗传信息。(生命观念)2.分析DNA复制过程，归纳DNA复制过程中相关数量计算，提高逻辑分析和计算能力；分析相关资料，得出基因通常是有遗传效应的DNA片段。(科学思维)3.运用假说—演绎法，探究DNA分子的复制方式为半保留复制。(科学探究)
考点1 DNA分子的结构和基因的本质
一、DNA的结构
1．DNA双螺旋结构模型的构建
(1)构建者：沃森和克里克。
(2)构建过程：
2．DNA的结构
二、基因通常是有遗传效应的DNA片段
1．说明基因与DNA关系的实例
2．DNA片段中的遗传信息
(1)遗传信息：蕴藏在4种碱基的排列顺序之中。
(2)特点
①多样性：碱基排列顺序的千变万化。
②特异性：每一个DNA分子的碱基有特定的排列顺序。
(3)意义
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．基因
通常是有遗传效应的DNA片段。有些病毒的遗传物质是RNA，对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。
1．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。 (√)
2．磷酸与核糖交替连接排列在外侧构成了DNA的基本骨架。 (×)
提示：磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧。
3．DNA中一条链的嘌呤数或嘧啶数一定等于另一条链的嘌呤数或嘧啶数。 (×)
提示：DNA双链中嘌呤和嘧啶互补配对，DNA中一条链的嘌呤数或嘧啶数一定等于另一条链中的嘧啶数或嘌呤数。
4．DNA分子的多样性和特异性主要与它的空间结构密切相关。 (×)
提示：DNA的空间结构都是双螺旋结构，与多样性和特异性无关。
5．DNA分子中G和C所占的比例越大，其稳定性越低。 (×)
提示：G和C之间有三个氢键，A和T之间有两个氢键，因此，DNA分子中G和C所占的比例越大，稳定性越高。
6．基因研究最新发现表明，人与小鼠的基因约80%相同，则人与小鼠DNA碱基序列相同的比例也是80%。 (×)
提示：基因是有遗传效应的DNA片段，DNA中还有大量的非基因序列，故无法确定DNA碱基序列的相同比例是多少。
在现代刑侦领域中，DNA指纹技术正在发挥着越来越重要的作用，此外，DNA指纹技术还可以用于亲子鉴定等。如图是通过提取某小孩和其母亲以及待测定的四位男性的DNA，分别经合适的酶处理后，形成若干DNA片段，然后进行电泳等一系列步骤得到的一组DNA指纹图，请分析：F1～F4中，谁是该小孩真正生物学上的父亲？为什么？(必修2 P52“科学·技术·社会”)
提示：F2。C的DNA指纹图中一条带与M DNA指纹图中的一条带相同，另一条带与F2DNA指纹图中的一条带相同。
1．DNA只有4种脱氧核苷酸，能够储存足够量遗传信息的原因是
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提示：构成DNA的4种脱氧核苷酸的数目成千上万，脱氧核苷酸的排列顺序千差万别
2．基因是碱基对随机排列成的DNA分子片段吗？为什么？
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提示：不是。基因的碱基序列都有特定的排列顺序
DNA的结构中的相关计算(注意是单链还是双链，碱基对数还是碱基个数)
1．以DNA双链为研究对象时碱基数量的关系
(1)A、T、G、C的关系：A＝T，G＝C。
(2)DNA双链中，两个不互补的碱基之和相等，并为碱基总数的1/2，即(A＋G)＝(T＋C)＝(A＋C)＝(T＋G)＝1/2×碱基总数。
(3)非互补碱基和之比：(A＋G)/(T＋C)＝(A＋C)/(T＋G)＝1。
结论：DNA双链中非互补碱基之和相等。
2．以DNA单链为研究对象时碱基数量的关系
(1)A1＝T2，G1＝C2，C1＝G2，T1＝A2。
(2)若1链中(A1＋G1)/(T1＋C1)＝m，则2链中(A2＋G2)/(T2＋C2)＝1/m。
结论：两链间非互补碱基和之比互为倒数。
3．DNA双链和单链中碱基数量的关系
(1)若双链DNA中的一条链上A1＋T1＝n%，则
A1＋T1＝A2＋T2＝n%，所以A＋T＝(A1＋A2＋T1＋T2)/2＝(n%＋n%)/2＝n%。
结论：在同一DNA中，单链中某互补碱基之和所占的比例与双链中该互补碱基之和所占的比例相等。
(2)若1链中A1所占比例为X1，2链中A2所占比例为X2，则整个DNA中A所占比例为(X1＋X2)/2。
结论：某碱基占双链DNA碱基总数的比例等于相应碱基占相应单链比例之和的一半。
4．涉及DNA单链碱基计算的3个解题步骤
根据DNA的下列两模型思考回答：
图1 图2
(1)由图1可知，每个DNA分子片段中，游离磷酸基团含有2个。单链中相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖连接。互补链中相邻碱基通过氢键连接。
(2)图2是图1的简化形式，其中①是磷酸二酯键，②是氢键。解旋酶作用于②部位，限制性内切核酸酶和DNA连接酶作用于①部位。
考查DNA分子的结构和特点
1．下图是某DNA片段的结构示意图，下列叙述正确的是( )
A．图中①是氢键，②是脱氧核苷酸链的5′端，③是3′端
B．DNA分子中A＋T含量高时稳定性较高
C．磷酸与脱氧核糖交替排列构成DNA分子的基本骨架
D．a链、b链方向相同，a链与b链的碱基互补配对
C [图中①是氢键，②是脱氧核苷酸链的3′端，③是5′端，A项错误；碱基A和T之间有两个氢键，碱基G和C之间有三个氢键，因此G＋C含量高时DNA分子的相对稳定性较高，B项错误；磷酸与脱氧核糖交替排列构成DNA分子的基本骨架，C项正确；DNA分子的两条链反向平行，a链与b链的碱基互补配对，D项错误。]
2．(2021·衡水中学检测)下列关于DNA的叙述，正确的是( )
A．DNA的基本骨架由C、H、O、N、P等元素组成
B．复制后产生的两个子代DNA分子共含有4个游离的磷酸基团
C．DNA的片段都有遗传效应，可控制生物的性状
D．DNA双螺旋结构以及碱基间的氢键使DNA分子具有较强的特异性
B [DNA的基本骨架是脱氧核糖和磷酸交替连接形成的，由C、H、O、P元素组成，A错误；DNA分子是由两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，每一条链有1个游离的磷酸基团，所以复制后产生的两个子代DNA分子共含有4个游离的磷酸基团，B正确；DNA上具有遗传效应的片段称为基因，可以控制生物的性状。并非所有片段都有遗传效应，C错误；DNA分子中碱基的特定的排列顺序，决定了每一个DNA分子的特异性，与氢键无关，D错误。]
考查基因的概念及与DNA和染色体的关系
3．下列有关基因的叙述，正确的是 ( )
A．真核细胞中的基因都以染色体为载体
B．唾液淀粉酶基因在人体所有细胞中都能表达
C．等位基因的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同
D．基因是由碱基对随机排列成的DNA片段
C [真核细胞的细胞核基因以染色体为载体，细胞质基因不是以染色体为载体；唾液淀粉酶基因只在唾液腺细胞中表达；等位基因是基因突变产生的，两者的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同；基因是有遗传效应的DNA片段，其中的碱基对具有特定的排列顺序。]
4．(不定项)如图表示细胞内与基因有关的物质或结构，其中i是遗传物质的主要载体。下列相关叙述正确的是 ( )
A．碱基对数目的差异是不同f携带信息不同的主要原因
B．f在i上呈线性排列，f与性状不是简单的一一对应关系
C．e为脱氧核糖核苷酸，h为蛋白质
D．若g中(G＋C)/(A＋T)＝0.5，则A占g中总碱基数的比例为1/2
BC [f为基因，不同基因携带信息不同的主要原因是碱基对的排列顺序不同；i为染色体，基因在染色体上呈线性排列，基因与性状不是简单的一一对应关系；e为基因的基本组成单位——脱氧核糖核苷酸，h为组成染色体的成分——蛋白质；若g中(G＋C)/(A＋T)＝0.5，假设G＝C＝n，则A＝T＝2n，故A占g中总碱基数的比例为1/3。]
考点2 DNA分子的复制
一、对DNA复制的推测
1．沃森和克里克的半保留复制假说
2．遗传物质自我复制的其他假说
全保留复制是指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。
二、DNA半保留复制的实验证据
1．实验原理
15N和14N是N元素的两种稳定同位素，这两种同位素的相对原子质量不同。含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA。
2．技术方法
同位素标记技术和离心技术。
3．实验假设
DNA的复制方式为半保留复制。
4．实验思路与预期结果
(1)实验思路
用15N标记细菌的DNA
↓
转入以14N物质为唯一氮源的培养液中
↓一段时间
收集细菌，提取DNA，进行密度梯度离心
(2)预期结果
①复制一次产生的DNA分子中，一条链含14N，另一条链含15N，离心后DNA分子处于试管中间。
②复制两次产生的DNA分子中，有两个DNA分子双链均含14N，另两个DNA分子中一条链含15N，另一条链含14N。离心后DNA分子处于试管上部和中间。
5．实验结论
实际结果和预期结果一致，证明了DNA是以半保留的方式进行复制的。
三、DNA复制的过程
1．时间
细胞分裂前的间期。即有丝分裂前的间期和减数分裂Ⅰ前的间期。
2．场所
(1)真核生物：主要在细胞核内，线粒体和叶绿体也可以进行。
(2)原核生物：主要在拟核。
(3)DNA病毒：活的宿主细胞内。
3．复制过程
4．复制结果
形成两个完全相同的DNA。
5．准确复制的原因
(1)DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。
(2)通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
6．意义
将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。
1．DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的DNA分子的两条链均是新合成的。 (×)
提示：新合成的DNA分子的两条链有一条链是新合成的。
2．DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制。 (×)
提示：DNA复制时边解旋边复制。
3．单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链。 (×)
提示：在DNA聚合酶的作用下，单个脱氧核苷酸连接到DNA单链片段上形成子链。
4．复制后的两个子代DNA分子将在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂时，随染色单体分离而分开，分别进入两个子细胞中。 (√)
5．在人体内，成熟的红细胞、浆细胞中不发生DNA的复制。 (√)
假如全保留复制是正确的，实验预期将是什么？(必修2 P54“思考·讨论”)
提示：第一代离心结果为1/2的14N/14N DNA(轻带)和1/2的15N/15N DNA(重带)，第二代离心结果为1/4的15N/15N DNA(重带)和3/4的14N/14N DNA(轻带)。
1．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______________________________________________________________
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提示：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
2．将发生癌变的小肠上皮细胞用含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液培养，一段时间后再移至普通培养液中培养，不同间隔时间取样，检测到被标记的癌细胞比例减少，出现上述结果的原因是___________________________
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提示：依据DNA半保留复制特点，移到普通培养液中的被标记的癌细胞，随着细胞增殖次数的增加，不被标记的癌细胞开始出现并不断增多，故被标记的癌细胞比例减少
图解法分析DNA复制的相关计算
一个亲代DNA连续复制n次后，则：
(1)子代DNA分子数：2n个
①无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个；
②含14N的DNA分子有2n个，只含14N的DNA分子有(2n－2)个。
(2)子代DNA分子总链数：2n×2＝2n＋1条
①无论复制多少次，含15N的链始终是2条；
②含14N的链数是(2n＋1－2)条。
(3)消耗的脱氧核苷酸数
①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸数为m×(2n－1)个；
②若进行第n次复制，则需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m×2n－1个。
胸腺嘧啶脱氧核糖核苷(简称胸苷)，在细胞内可以转化为胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸，后者是合成DNA的原料，用含有3H 胸苷的营养液，处理活的小肠黏膜层，半小时后洗去游离的3H 胸苷，连续48小时检测小肠绒毛被标记的部位，结果如图(黑点表示放射性部位)。
几小时后检测 24小时后检测 48小时后检测
思考回答：
(1)处理后开始的几小时，发现只有a处能够检测到放射性，这说明什么？
(2)处理后24小时左右，在b处可以检测到放射性，48小时左右，在c处检测到放射性，为什么？
(3)如果继续跟踪检测，小肠黏膜层上的放射性将发生怎样的变化？
(4)上述实验假如选用含有3H 尿嘧啶核糖核苷的营养液，请推测：几小时内小肠黏膜层上放射性出现的情况将会怎样？为什么？
提示：(1)小肠黏膜层只有a处的细胞能进行DNA复制和细胞分裂。
(2)a处的细胞连续分裂把带有放射性标记的细胞推向b处，直至c处。
(3)小肠黏膜细胞上的放射性将会因为细胞的衰老、死亡、脱落而消失。
(4)在小肠黏膜层的各处都可以检测到放射性，因为小肠黏膜层上的细胞不断进行mRNA的合成。
考查DNA分子复制的过程和特点
1．(2021·黄冈联考)关于DNA分子复制机制，科学家用荧光染料给Rep(DNA解旋酶中作为引擎的那部分结构，驱动复制叉的移动)加上了绿色荧光蛋白从而获知被标记的分子相对于DNA分子的运动轨迹，结果如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A．Rep可以破坏相邻核苷酸之间的磷酸二酯键
B．DNA结合蛋白可能具有防止DNA单链重新形成双链的作用
C．根据材料推断Rep推动复制叉移动是通过水解ATP提供能量
D．DNA复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点
A [根据Rep蛋白的功能可推断出，Rep蛋白应为解旋酶，该酶能破坏氢键，A错误；DNA结合蛋白缠绕在DNA单链上，可防止单链之间重新螺旋化，B正确；根据材料推断Rep推动复制叉移动是通过水解ATP提供能量，C正确；根据题意和图示分析可知：DNA复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点，D正确。]
2．(2021·湖北九师联盟检测)如图表示环状DNA复制的一种方式，因只有一个复制起始点，该DNA分子复制形成复制泡而呈现希腊字母θ形，随着复制的进行，复制泡逐渐扩大，直至产生2个相同的环状DNA分子。下列相关叙述错误的是( )
A．复制泡的逐渐扩大与解旋酶和DNA聚合酶相关
B．在复制泡的扩大过程中有氢键的断开和氢键的形成
C．复制泡中的每条DNA子链均通过连续复制逐步向两侧延伸
D．子代DNA中包含一条母链和一条子链且没有游离的磷酸基团
C [复制泡的逐渐扩大与解旋酶逐渐打开氢键和DNA聚合酶催化子链形成有关，A正确；在复制泡的扩大过程中，解旋酶打开氢键，子链形成时，新的脱氧核苷酸上的碱基和母链上的碱基之间自动形成氢键，B正确；图示的复制方式为不连续方式复制产生的DNA子链，C错误；由于DNA是环状，子代中没有游离的磷酸基团，由于复制是半保留复制，子代DNA中含一条母链和一条子链，D正确。]
考查证明DNA半保留复制的实验及分析
3．(2021·江苏百校联考)下图为科学家设计的DNA合成的同位素标记实验，利用大肠杆菌探究DNA的复制过程，下列叙述正确的是( )
A．比较试管①和②的结果可证明DNA复制为半保留复制
B．实验中没有采用放射性同位素示踪的研究方法
C．可用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验，且提取DNA更方便
D．大肠杆菌在含有15NH4Cl的培养液中生长若干代，细胞中只有DNA含15N
B [比较试管①、②和③的结果可证明DNA复制为半保留复制，A项错误；本实验采用的是同位素标记和密度梯度离心的研究方法，没有采用放射性同位素示踪的研究方法，B项正确；噬菌体不能利用培养基培养，因此不能用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验，C项错误；大肠杆菌的蛋白质、RNA等都含有氮，D项错误。]
4.(不定项)(2021·潍坊模拟)某研究小组进行“探究DNA复制方式”的实验，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl，a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的位置分布。下列叙述正确的是( )
a b c
A．本实验所用的技术包括同位素标记技术和密度梯度离心技术
B．大肠杆菌在15NH4Cl培养液中培养多代后可得到a管所示结果
C．c管的结果表明该管中大肠杆菌的DNA包括14N/15N及15N/15N
D．本实验结果可证明DNA分子的复制方式为半保留复制
ABD [a管中条带为重带(15N/15N)，b管中条带为中带(14N/15N)，c管中条带为轻带(14N/14N)和中带(14N/15N)。A项正确：由题干信息“培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl”“DNA离心后在离心管中的位置分布”可知，本实验所用技术包括同位素标记技术和密度梯度离心技术；B项正确：大肠杆菌在带15N标记的培养液中培养多代后，根据DNA半保留复制的特点，绝大部分条带为15N/15N，即重带；C项错误：c管中的条带包括一条中带和一条轻带，即DNA包括14N/15N和14N/14N；D项正确：据图可知，整个实验中的DNA经离心后，出现15N/15N、14N/15N和14N/14N三种条带，可证明DNA的复制方式为半保留复制。]
考查DNA复制的相关计算
5．(2021·山东等级考)利用农杆菌转化法，将含有基因修饰系统的T DNA插入到水稻细胞M的某条染色体上，在该修饰系统的作用下，一个DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，脱氨基过程在细胞M中只发生一次。将细胞M培育成植株N。下列说法错误的是( )
A．N的每一个细胞中都含有T DNA
B．N自交，子一代中含T DNA的植株占3/4
C．M经n(n≥1)次有丝分裂后，脱氨基位点为A—U的细胞占1/2n
D．M经3次有丝分裂后，含T DNA且脱氨基位点为A—T的细胞占1/2
D [N是由M细胞形成的，在形成过程中没有DNA的丢失，由于T DNA插入到水稻细胞M的某条染色体上，所以M细胞含有T DNA，因此N的每一个细胞中都含有T DNA，A正确；N植株的一条染色体中含有T DNA，可以记为＋，因此N植株关于是否含有T DNA的基因型记为＋－，如果自交，则子代中相关的基因型为＋＋∶＋－∶－－＝1∶2∶1，有3/4的植株含T DNA，B正确；M中只有1个DNA分子上的单链上的一个C脱去氨基变为U，所以复制n次后，产生的子细胞有2n个，但脱氨基位点为A—U的细胞的只有1个，所以这种细胞的比例为1/2n，C正确；如果M经3次有丝分裂后，形成子细胞有8个，由于M细胞DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，所以是G和U配对，所以复制三次后，有4个细胞脱氨基位点为C—G，3个细胞脱氨基位点为A—T，1个细胞脱氨基位点为U—A，因此含T DNA且脱氨基位点为A—T的细胞占3/8，D错误。故选D。]
6．(2021·衡水中学四调)一个双链均被32P标记的DNA由5 000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．DNA复制是一个边解旋边复制的过程
B．第三次复制需要2.1×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
C．子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7
D．子代DNA分子中含32P与含31P的分子数之比为1∶4
B [DNA分子中共有10 000个碱基，其中胞嘧啶3 000个，DNA第三次复制需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为(23－1)×3 000－(22－1)×3 000＝1.2×104(个)。]
准确把握DNA复制的相关计算问题
(1)复制次数：“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别：前者包括所有的复制，后者只包括最后一次复制。
(2)碱基数目：碱基的数目单位是“对”还是“个”。
(3)复制模板：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)关键词语：看清是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”等关键词。
1．核心概念
(1)(必修2 P50)碱基互补配对原则：A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对，G(鸟嘌呤)一定与C(胞嘧啶)配对，碱基之间的这种一一对应关系，叫作碱基互补配对原则。
(2)(必修2 P55)DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
(3)(必修2 P59)基因：通常是有遗传效应的DNA片段。
2．结论语句
(1)(必修2 P55)DNA的复制是以半保留的方式进行的。
(2)(必修2 P56)DNA复制是一个边解旋边复制的过程，需要模板、原料、能量和酶等基本条件。 (3)(必修2 P56)DNA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。
(4)(必修2 P56)DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。
(5)(必修2 P59)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的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性。
(6)(必修2 P59)DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。
1．(2021·广东选择性考试)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 [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不符合题意；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符合题意；查哥夫发现的DNA中腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量，为沃森和克里克构建正确的碱基配对方式提供了依据，③符合题意；沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制未能为DNA双螺旋结构模型的构建提供依据，④不符合题意。故选B。]
2．(2021·福建选择考适应性测试)下列关于遗传物质的叙述，错误的是( )
A．双链DNA分子的基本骨架由脱氧核糖和磷酸交替连接构成
B．T2噬菌体侵染细菌后，利用自身携带的解旋酶催化DNA的复制
C．利用DNA指纹技术鉴定身份的依据是个体的DNA具有特异性
D．通过基因修饰或基因合成能对蛋白质进行改造或制造新蛋白质
B [脱氧核糖和磷酸交替连接构成双链DNA分子的基本骨架，A正确；T2噬菌体侵染细菌后，其DNA复制所需要的解旋酶由宿主细胞提供，B错误；DNA分子具有多样性和特异性，利用DNA指纹技术鉴定身份的依据是个体的DNA具有特异性，C正确；基因通过转录、翻译控制蛋白质的合成，通过基因修饰或基因合成可对蛋白质进行改造或制造新蛋白质，D正确。]
3．(2021·浙江6月选考)含有100个碱基对的一个DNA分子片段，其中一条链的A＋T占40%，它的互补链中G与T分别占22%和18%，如果连续复制2次，则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为( )
A．240个 B．180个
C．114个 D．90个
B [100个碱基对的一个DNA分子片段，每一条链上有100个碱基，其中一条链上，A＋T共40个，C 22个，G 38个；另一条链上，C 38个，整个DNA分子共有C 60个。该DNA分子连续复制2次，需要的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为(22－1)×60＝180个。]
4．(2021·山东等级考)我国考古学家利用现代人的DNA序列设计并合成了一种类似磁铁的“引子”，成功将极其微量的古人类DNA从提取自土壤沉积物中的多种生物的DNA中识别并分离出来，用于研究人类起源及进化。下列说法正确的是( )
A．“引子”的彻底水解产物有两种
B．设计“引子”的DNA序列信息只能来自核DNA
C．设计“引子”前不需要知道古人类DNA序列
D．土壤沉积物中的古人类双链DNA可直接与“引子”结合从而被识别
C [根据分析“引子”是一段DNA序列，彻底水解产物有磷酸、脱氧核糖和四种含氮碱基，共6种产物，A错误；由于线粒体中也含有DNA，因此设计“引子”的DNA序列信息还可以来自线粒体DNA，B错误；根据题干信息“利用现代人的DNA序列设计并合成了引子”，说明设计“引子”前不需要知道古人类的DNA序列，C正确；土壤沉积物中的古人类双链DNA需要经过提取，且在体外经过加热解旋后，才能与“引子”结合，而不能直接与引子结合，D错误。故选C。]
5．(2020·浙江7月选考)某DNA片段的结构如图所示。下列叙述正确的是( )
A．①表示胞嘧啶 B．②表示腺嘌呤
C．③表示葡萄糖 D．④表示氢键
D [根据碱基互补配对原则可知，DNA结构中与A配对的是T，①表示胸腺嘧啶，A项错误。与G配对的是C，②表示胞嘧啶，B项错误。脱氧核苷酸中的单糖③表示脱氧核糖，C项错误。④表示氢键，D项正确。]
6．(2020·北京等级考适应性测试)大肠杆菌拟核DNA是环状DNA分子。将无放射性标记的大肠杆菌，置于含3H标记的dTTP的培养液中培养，使新合成的DNA链中的脱氧核苷酸均被3H标记。在第二次复制未完成时将DNA复制阻断，结果如图所示。下列对此实验的理解错误的是( )
第一次复制得到的DNA 第二次复制被阻断后的DNA
A．DNA复制过程中，双链会局部解旋
B．Ⅰ所示的DNA链被3H标记
C．双链DNA复制仅以一条链作为模板
D．DNA复制方式是半保留复制
C [双链DNA复制是两条链分别作为模板进行的。]
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第18 DNA分子的结构、复制及基因的本质
[课标要求] 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.概述DNA分子通过半保留方式进行复制
[核心素养](教师用书独具) 1.通过构建DNA分子双螺旋结构模型，从结构和功能的视角阐明DNA分子作为遗传物质所具有的结构特点，阐明DNA分子通过复制传递遗传信息。(生命观念)2.分析DNA复制过程，归纳DNA复制过程中相关数量计算，提高逻辑分析和计算能力；分析相关资料，得出基因通常是有遗传效应的DNA片段。(科学思维)3.运用假说—演绎法，探究DNA分子的复制方式为半保留复制。(科学探究)
考点1 DNA分子的结构和基因的本质
一、DNA的结构
1．DNA双螺旋结构模型的构建
(1)构建者：沃森和克里克。
(2)构建过程：
2．DNA的结构
二、基因通常是有遗传效应的DNA片段
1．说明基因与DNA关系的实例
2．DNA片段中的遗传信息
(1)遗传信息：蕴藏在4种碱基的排列顺序之中。
(2)特点
①多样性：碱基排列顺序的千变万化。
②特异性：每一个DNA分子的碱基有特定的排列顺序。
(3)意义
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．基因
通常是有遗传效应的DNA片段。有些病毒的遗传物质是RNA，对这类病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。
1．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。 (√)
2．磷酸与核糖交替连接排列在外侧构成了DNA的基本骨架。 (×)
提示：磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧。
3．DNA中一条链的嘌呤数或嘧啶数一定等于另一条链的嘌呤数或嘧啶数。 (×)
提示：DNA双链中嘌呤和嘧啶互补配对，DNA中一条链的嘌呤数或嘧啶数一定等于另一条链中的嘧啶数或嘌呤数。
4．DNA分子的多样性和特异性主要与它的空间结构密切相关。 (×)
提示：DNA的空间结构都是双螺旋结构，与多样性和特异性无关。
5．DNA分子中G和C所占的比例越大，其稳定性越低。 (×)
提示：G和C之间有三个氢键，A和T之间有两个氢键，因此，DNA分子中G和C所占的比例越大，稳定性越高。
6．基因研究最新发现表明，人与小鼠的基因约80%相同，则人与小鼠DNA碱基序列相同的比例也是80%。 (×)
提示：基因是有遗传效应的DNA片段，DNA中还有大量的非基因序列，故无法确定DNA碱基序列的相同比例是多少。
在现代刑侦领域中，DNA指纹技术正在发挥着越来越重要的作用，此外，DNA指纹技术还可以用于亲子鉴定等。如图是通过提取某小孩和其母亲以及待测定的四位男性的DNA，分别经合适的酶处理后，形成若干DNA片段，然后进行电泳等一系列步骤得到的一组DNA指纹图，请分析：F1～F4中，谁是该小孩真正生物学上的父亲？为什么？(必修2 P52“科学·技术·社会”)
提示：F2。C的DNA指纹图中一条带与M DNA指纹图中的一条带相同，另一条带与F2DNA指纹图中的一条带相同。
1．DNA只有4种脱氧核苷酸，能够储存足够量遗传信息的原因是
_________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
提示：构成DNA的4种脱氧核苷酸的数目成千上万，脱氧核苷酸的排列顺序千差万别
2．基因是碱基对随机排列成的DNA分子片段吗？为什么？
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
提示：不是。基因的碱基序列都有特定的排列顺序
DNA的结构中的相关计算(注意是单链还是双链，碱基对数还是碱基个数)
1．以DNA双链为研究对象时碱基数量的关系
(1)A、T、G、C的关系：A＝T，G＝C。
(2)DNA双链中，两个不互补的碱基之和相等，并为碱基总数的1/2，即(A＋G)＝(T＋C)＝(A＋C)＝(T＋G)＝1/2×碱基总数。
(3)非互补碱基和之比：(A＋G)/(T＋C)＝(A＋C)/(T＋G)＝1。
结论：DNA双链中非互补碱基之和相等。
2．以DNA单链为研究对象时碱基数量的关系
(1)A1＝T2，G1＝C2，C1＝G2，T1＝A2。
(2)若1链中(A1＋G1)/(T1＋C1)＝m，则2链中(A2＋G2)/(T2＋C2)＝1/m。
结论：两链间非互补碱基和之比互为倒数。
3．DNA双链和单链中碱基数量的关系
(1)若双链DNA中的一条链上A1＋T1＝n%，则
A1＋T1＝A2＋T2＝n%，所以A＋T＝(A1＋A2＋T1＋T2)/2＝(n%＋n%)/2＝n%。
结论：在同一DNA中，单链中某互补碱基之和所占的比例与双链中该互补碱基之和所占的比例相等。
(2)若1链中A1所占比例为X1，2链中A2所占比例为X2，则整个DNA中A所占比例为(X1＋X2)/2。
结论：某碱基占双链DNA碱基总数的比例等于相应碱基占相应单链比例之和的一半。
4．涉及DNA单链碱基计算的3个解题步骤
根据DNA的下列两模型思考回答：
图1 图2
(1)由图1可知，每个DNA分子片段中，游离磷酸基团含有2个。单链中相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖连接。互补链中相邻碱基通过氢键连接。
(2)图2是图1的简化形式，其中①是磷酸二酯键，②是氢键。解旋酶作用于②部位，限制性内切核酸酶和DNA连接酶作用于①部位。
考查DNA分子的结构和特点
1．下图是某DNA片段的结构示意图，下列叙述正确的是( )
A．图中①是氢键，②是脱氧核苷酸链的5′端，③是3′端
B．DNA分子中A＋T含量高时稳定性较高
C．磷酸与脱氧核糖交替排列构成DNA分子的基本骨架
D．a链、b链方向相同，a链与b链的碱基互补配对
C [图中①是氢键，②是脱氧核苷酸链的3′端，③是5′端，A项错误；碱基A和T之间有两个氢键，碱基G和C之间有三个氢键，因此G＋C含量高时DNA分子的相对稳定性较高，B项错误；磷酸与脱氧核糖交替排列构成DNA分子的基本骨架，C项正确；DNA分子的两条链反向平行，a链与b链的碱基互补配对，D项错误。]
2．(2021·衡水中学检测)下列关于DNA的叙述，正确的是( )
A．DNA的基本骨架由C、H、O、N、P等元素组成
B．复制后产生的两个子代DNA分子共含有4个游离的磷酸基团
C．DNA的片段都有遗传效应，可控制生物的性状
D．DNA双螺旋结构以及碱基间的氢键使DNA分子具有较强的特异性
B [DNA的基本骨架是脱氧核糖和磷酸交替连接形成的，由C、H、O、P元素组成，A错误；DNA分子是由两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，每一条链有1个游离的磷酸基团，所以复制后产生的两个子代DNA分子共含有4个游离的磷酸基团，B正确；DNA上具有遗传效应的片段称为基因，可以控制生物的性状。并非所有片段都有遗传效应，C错误；DNA分子中碱基的特定的排列顺序，决定了每一个DNA分子的特异性，与氢键无关，D错误。]
考查基因的概念及与DNA和染色体的关系
3．下列有关基因的叙述，正确的是 ( )
A．真核细胞中的基因都以染色体为载体
B．唾液淀粉酶基因在人体所有细胞中都能表达
C．等位基因的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同
D．基因是由碱基对随机排列成的DNA片段
C [真核细胞的细胞核基因以染色体为载体，细胞质基因不是以染色体为载体；唾液淀粉酶基因只在唾液腺细胞中表达；等位基因是基因突变产生的，两者的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同；基因是有遗传效应的DNA片段，其中的碱基对具有特定的排列顺序。]
4．(不定项)如图表示细胞内与基因有关的物质或结构，其中i是遗传物质的主要载体。下列相关叙述正确的是 ( )
A．碱基对数目的差异是不同f携带信息不同的主要原因
B．f在i上呈线性排列，f与性状不是简单的一一对应关系
C．e为脱氧核糖核苷酸，h为蛋白质
D．若g中(G＋C)/(A＋T)＝0.5，则A占g中总碱基数的比例为1/2
BC [f为基因，不同基因携带信息不同的主要原因是碱基对的排列顺序不同；i为染色体，基因在染色体上呈线性排列，基因与性状不是简单的一一对应关系；e为基因的基本组成单位——脱氧核糖核苷酸，h为组成染色体的成分——蛋白质；若g中(G＋C)/(A＋T)＝0.5，假设G＝C＝n，则A＝T＝2n，故A占g中总碱基数的比例为1/3。]
考点2 DNA分子的复制
一、对DNA复制的推测
1．沃森和克里克的半保留复制假说
2．遗传物质自我复制的其他假说
全保留复制是指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。
二、DNA半保留复制的实验证据
1．实验原理
15N和14N是N元素的两种稳定同位素，这两种同位素的相对原子质量不同。含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA。
2．技术方法
同位素标记技术和离心技术。
3．实验假设
DNA的复制方式为半保留复制。
4．实验思路与预期结果
(1)实验思路
用15N标记细菌的DNA
↓
转入以14N物质为唯一氮源的培养液中
↓一段时间
收集细菌，提取DNA，进行密度梯度离心
(2)预期结果
①复制一次产生的DNA分子中，一条链含14N，另一条链含15N，离心后DNA分子处于试管中间。
②复制两次产生的DNA分子中，有两个DNA分子双链均含14N，另两个DNA分子中一条链含15N，另一条链含14N。离心后DNA分子处于试管上部和中间。
5．实验结论
实际结果和预期结果一致，证明了DNA是以半保留的方式进行复制的。
三、DNA复制的过程
1．时间
细胞分裂前的间期。即有丝分裂前的间期和减数分裂Ⅰ前的间期。
2．场所
(1)真核生物：主要在细胞核内，线粒体和叶绿体也可以进行。
(2)原核生物：主要在拟核。
(3)DNA病毒：活的宿主细胞内。
3．复制过程
4．复制结果
形成两个完全相同的DNA。
5．准确复制的原因
(1)DNA独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。
(2)通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
6．意义
将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。
1．DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的DNA分子的两条链均是新合成的。 (×)
提示：新合成的DNA分子的两条链有一条链是新合成的。
2．DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制。 (×)
提示：DNA复制时边解旋边复制。
3．单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链。 (×)
提示：在DNA聚合酶的作用下，单个脱氧核苷酸连接到DNA单链片段上形成子链。
4．复制后的两个子代DNA分子将在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂时，随染色单体分离而分开，分别进入两个子细胞中。 (√)
5．在人体内，成熟的红细胞、浆细胞中不发生DNA的复制。 (√)
假如全保留复制是正确的，实验预期将是什么？(必修2 P54“思考·讨论”)
提示：第一代离心结果为1/2的14N/14N DNA(轻带)和1/2的15N/15N DNA(重带)，第二代离心结果为1/4的15N/15N DNA(重带)和3/4的14N/14N DNA(轻带)。
1．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______________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
提示：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
2．将发生癌变的小肠上皮细胞用含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液培养，一段时间后再移至普通培养液中培养，不同间隔时间取样，检测到被标记的癌细胞比例减少，出现上述结果的原因是___________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
提示：依据DNA半保留复制特点，移到普通培养液中的被标记的癌细胞，随着细胞增殖次数的增加，不被标记的癌细胞开始出现并不断增多，故被标记的癌细胞比例减少
图解法分析DNA复制的相关计算
一个亲代DNA连续复制n次后，则：
(1)子代DNA分子数：2n个
①无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个；
②含14N的DNA分子有2n个，只含14N的DNA分子有(2n－2)个。
(2)子代DNA分子总链数：2n×2＝2n＋1条
①无论复制多少次，含15N的链始终是2条；
②含14N的链数是(2n＋1－2)条。
(3)消耗的脱氧核苷酸数
①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，则经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸数为m×(2n－1)个；
②若进行第n次复制，则需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m×2n－1个。
胸腺嘧啶脱氧核糖核苷(简称胸苷)，在细胞内可以转化为胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸，后者是合成DNA的原料，用含有3H 胸苷的营养液，处理活的小肠黏膜层，半小时后洗去游离的3H 胸苷，连续48小时检测小肠绒毛被标记的部位，结果如图(黑点表示放射性部位)。
几小时后检测 24小时后检测 48小时后检测
思考回答：
(1)处理后开始的几小时，发现只有a处能够检测到放射性，这说明什么？
(2)处理后24小时左右，在b处可以检测到放射性，48小时左右，在c处检测到放射性，为什么？
(3)如果继续跟踪检测，小肠黏膜层上的放射性将发生怎样的变化？
(4)上述实验假如选用含有3H 尿嘧啶核糖核苷的营养液，请推测：几小时内小肠黏膜层上放射性出现的情况将会怎样？为什么？
提示：(1)小肠黏膜层只有a处的细胞能进行DNA复制和细胞分裂。
(2)a处的细胞连续分裂把带有放射性标记的细胞推向b处，直至c处。
(3)小肠黏膜细胞上的放射性将会因为细胞的衰老、死亡、脱落而消失。
(4)在小肠黏膜层的各处都可以检测到放射性，因为小肠黏膜层上的细胞不断进行mRNA的合成。
考查DNA分子复制的过程和特点
1．(2021·黄冈联考)关于DNA分子复制机制，科学家用荧光染料给Rep(DNA解旋酶中作为引擎的那部分结构，驱动复制叉的移动)加上了绿色荧光蛋白从而获知被标记的分子相对于DNA分子的运动轨迹，结果如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A．Rep可以破坏相邻核苷酸之间的磷酸二酯键
B．DNA结合蛋白可能具有防止DNA单链重新形成双链的作用
C．根据材料推断Rep推动复制叉移动是通过水解ATP提供能量
D．DNA复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点
A [根据Rep蛋白的功能可推断出，Rep蛋白应为解旋酶，该酶能破坏氢键，A错误；DNA结合蛋白缠绕在DNA单链上，可防止单链之间重新螺旋化，B正确；根据材料推断Rep推动复制叉移动是通过水解ATP提供能量，C正确；根据题意和图示分析可知：DNA复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点，D正确。]
2．(2021·湖北九师联盟检测)如图表示环状DNA复制的一种方式，因只有一个复制起始点，该DNA分子复制形成复制泡而呈现希腊字母θ形，随着复制的进行，复制泡逐渐扩大，直至产生2个相同的环状DNA分子。下列相关叙述错误的是( )
A．复制泡的逐渐扩大与解旋酶和DNA聚合酶相关
B．在复制泡的扩大过程中有氢键的断开和氢键的形成
C．复制泡中的每条DNA子链均通过连续复制逐步向两侧延伸
D．子代DNA中包含一条母链和一条子链且没有游离的磷酸基团
C [复制泡的逐渐扩大与解旋酶逐渐打开氢键和DNA聚合酶催化子链形成有关，A正确；在复制泡的扩大过程中，解旋酶打开氢键，子链形成时，新的脱氧核苷酸上的碱基和母链上的碱基之间自动形成氢键，B正确；图示的复制方式为不连续方式复制产生的DNA子链，C错误；由于DNA是环状，子代中没有游离的磷酸基团，由于复制是半保留复制，子代DNA中含一条母链和一条子链，D正确。]
考查证明DNA半保留复制的实验及分析
3．(2021·江苏百校联考)下图为科学家设计的DNA合成的同位素标记实验，利用大肠杆菌探究DNA的复制过程，下列叙述正确的是( )
A．比较试管①和②的结果可证明DNA复制为半保留复制
B．实验中没有采用放射性同位素示踪的研究方法
C．可用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验，且提取DNA更方便
D．大肠杆菌在含有15NH4Cl的培养液中生长若干代，细胞中只有DNA含15N
B [比较试管①、②和③的结果可证明DNA复制为半保留复制，A项错误；本实验采用的是同位素标记和密度梯度离心的研究方法，没有采用放射性同位素示踪的研究方法，B项正确；噬菌体不能利用培养基培养，因此不能用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验，C项错误；大肠杆菌的蛋白质、RNA等都含有氮，D项错误。]
4.(不定项)(2021·潍坊模拟)某研究小组进行“探究DNA复制方式”的实验，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl，a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的位置分布。下列叙述正确的是( )
a b c
A．本实验所用的技术包括同位素标记技术和密度梯度离心技术
B．大肠杆菌在15NH4Cl培养液中培养多代后可得到a管所示结果
C．c管的结果表明该管中大肠杆菌的DNA包括14N/15N及15N/15N
D．本实验结果可证明DNA分子的复制方式为半保留复制
ABD [a管中条带为重带(15N/15N)，b管中条带为中带(14N/15N)，c管中条带为轻带(14N/14N)和中带(14N/15N)。A项正确：由题干信息“培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl”“DNA离心后在离心管中的位置分布”可知，本实验所用技术包括同位素标记技术和密度梯度离心技术；B项正确：大肠杆菌在带15N标记的培养液中培养多代后，根据DNA半保留复制的特点，绝大部分条带为15N/15N，即重带；C项错误：c管中的条带包括一条中带和一条轻带，即DNA包括14N/15N和14N/14N；D项正确：据图可知，整个实验中的DNA经离心后，出现15N/15N、14N/15N和14N/14N三种条带，可证明DNA的复制方式为半保留复制。]
考查DNA复制的相关计算
5．(2021·山东等级考)利用农杆菌转化法，将含有基因修饰系统的T DNA插入到水稻细胞M的某条染色体上，在该修饰系统的作用下，一个DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，脱氨基过程在细胞M中只发生一次。将细胞M培育成植株N。下列说法错误的是( )
A．N的每一个细胞中都含有T DNA
B．N自交，子一代中含T DNA的植株占3/4
C．M经n(n≥1)次有丝分裂后，脱氨基位点为A—U的细胞占1/2n
D．M经3次有丝分裂后，含T DNA且脱氨基位点为A—T的细胞占1/2
D [N是由M细胞形成的，在形成过程中没有DNA的丢失，由于T DNA插入到水稻细胞M的某条染色体上，所以M细胞含有T DNA，因此N的每一个细胞中都含有T DNA，A正确；N植株的一条染色体中含有T DNA，可以记为＋，因此N植株关于是否含有T DNA的基因型记为＋－，如果自交，则子代中相关的基因型为＋＋∶＋－∶－－＝1∶2∶1，有3/4的植株含T DNA，B正确；M中只有1个DNA分子上的单链上的一个C脱去氨基变为U，所以复制n次后，产生的子细胞有2n个，但脱氨基位点为A—U的细胞的只有1个，所以这种细胞的比例为1/2n，C正确；如果M经3次有丝分裂后，形成子细胞有8个，由于M细胞DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，所以是G和U配对，所以复制三次后，有4个细胞脱氨基位点为C—G，3个细胞脱氨基位点为A—T，1个细胞脱氨基位点为U—A，因此含T DNA且脱氨基位点为A—T的细胞占3/8，D错误。故选D。]
6．(2021·衡水中学四调)一个双链均被32P标记的DNA由5 000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．DNA复制是一个边解旋边复制的过程
B．第三次复制需要2.1×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
C．子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7
D．子代DNA分子中含32P与含31P的分子数之比为1∶4
B [DNA分子中共有10 000个碱基，其中胞嘧啶3 000个，DNA第三次复制需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为(23－1)×3 000－(22－1)×3 000＝1.2×104(个)。]
准确把握DNA复制的相关计算问题
(1)复制次数：“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别：前者包括所有的复制，后者只包括最后一次复制。
(2)碱基数目：碱基的数目单位是“对”还是“个”。
(3)复制模板：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)关键词语：看清是“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”等关键词。
1．核心概念
(1)(必修2 P50)碱基互补配对原则：A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对，G(鸟嘌呤)一定与C(胞嘧啶)配对，碱基之间的这种一一对应关系，叫作碱基互补配对原则。
(2)(必修2 P55)DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
(3)(必修2 P59)基因：通常是有遗传效应的DNA片段。
2．结论语句
(1)(必修2 P55)DNA的复制是以半保留的方式进行的。
(2)(必修2 P56)DNA复制是一个边解旋边复制的过程，需要模板、原料、能量和酶等基本条件。 (3)(必修2 P56)DNA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。
(4)(必修2 P56)DNA通过复制，将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性。
(5)(必修2 P59)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的多样性，而碱基特定的排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性。
(6)(必修2 P59)DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。
1．(2021·广东选择性考试)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 [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不符合题意；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符合题意；查哥夫发现的DNA中腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量，鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量，为沃森和克里克构建正确的碱基配对方式提供了依据，③符合题意；沃森和克里克提出的DNA半保留复制机制未能为DNA双螺旋结构模型的构建提供依据，④不符合题意。故选B。]
2．(2021·福建选择考适应性测试)下列关于遗传物质的叙述，错误的是( )
A．双链DNA分子的基本骨架由脱氧核糖和磷酸交替连接构成
B．T2噬菌体侵染细菌后，利用自身携带的解旋酶催化DNA的复制
C．利用DNA指纹技术鉴定身份的依据是个体的DNA具有特异性
D．通过基因修饰或基因合成能对蛋白质进行改造或制造新蛋白质
B [脱氧核糖和磷酸交替连接构成双链DNA分子的基本骨架，A正确；T2噬菌体侵染细菌后，其DNA复制所需要的解旋酶由宿主细胞提供，B错误；DNA分子具有多样性和特异性，利用DNA指纹技术鉴定身份的依据是个体的DNA具有特异性，C正确；基因通过转录、翻译控制蛋白质的合成，通过基因修饰或基因合成可对蛋白质进行改造或制造新蛋白质，D正确。]
3．(2021·浙江6月选考)含有100个碱基对的一个DNA分子片段，其中一条链的A＋T占40%，它的互补链中G与T分别占22%和18%，如果连续复制2次，则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为( )
A．240个 B．180个
C．114个 D．90个
B [100个碱基对的一个DNA分子片段，每一条链上有100个碱基，其中一条链上，A＋T共40个，C 22个，G 38个；另一条链上，C 38个，整个DNA分子共有C 60个。该DNA分子连续复制2次，需要的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为(22－1)×60＝180个。]
4．(2021·山东等级考)我国考古学家利用现代人的DNA序列设计并合成了一种类似磁铁的“引子”，成功将极其微量的古人类DNA从提取自土壤沉积物中的多种生物的DNA中识别并分离出来，用于研究人类起源及进化。下列说法正确的是( )
A．“引子”的彻底水解产物有两种
B．设计“引子”的DNA序列信息只能来自核DNA
C．设计“引子”前不需要知道古人类DNA序列
D．土壤沉积物中的古人类双链DNA可直接与“引子”结合从而被识别
C [根据分析“引子”是一段DNA序列，彻底水解产物有磷酸、脱氧核糖和四种含氮碱基，共6种产物，A错误；由于线粒体中也含有DNA，因此设计“引子”的DNA序列信息还可以来自线粒体DNA，B错误；根据题干信息“利用现代人的DNA序列设计并合成了引子”，说明设计“引子”前不需要知道古人类的DNA序列，C正确；土壤沉积物中的古人类双链DNA需要经过提取，且在体外经过加热解旋后，才能与“引子”结合，而不能直接与引子结合，D错误。故选C。]
5．(2020·浙江7月选考)某DNA片段的结构如图所示。下列叙述正确的是( )
A．①表示胞嘧啶 B．②表示腺嘌呤
C．③表示葡萄糖 D．④表示氢键
D [根据碱基互补配对原则可知，DNA结构中与A配对的是T，①表示胸腺嘧啶，A项错误。与G配对的是C，②表示胞嘧啶，B项错误。脱氧核苷酸中的单糖③表示脱氧核糖，C项错误。④表示氢键，D项正确。]
6．(2020·北京等级考适应性测试)大肠杆菌拟核DNA是环状DNA分子。将无放射性标记的大肠杆菌，置于含3H标记的dTTP的培养液中培养，使新合成的DNA链中的脱氧核苷酸均被3H标记。在第二次复制未完成时将DNA复制阻断，结果如图所示。下列对此实验的理解错误的是( )
第一次复制得到的DNA 第二次复制被阻断后的DNA
A．DNA复制过程中，双链会局部解旋
B．Ⅰ所示的DNA链被3H标记
C．双链DNA复制仅以一条链作为模板
D．DNA复制方式是半保留复制
C [双链DNA复制是两条链分别作为模板进行的。]
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