快乐暑假之高一生物：专题4+DNA分子的结构和复制

1．DNA双螺旋模型构建者：沃森和克里克。
2．DNA双螺旋结构的形成
3．DNA的双螺旋结构
(1)DNA由两条脱氧核苷酸链组成，这两条链按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。
(2)外侧：脱氧核糖和磷酸交替连接，构成基本骨架。
(3)内侧：两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。碱基互补配对遵循以下原则：A===T(两个氢键)、G≡C(三个氢键)。
4．DNA分子结构特点
类型
决定因素
多样性
具n个碱基对的DNA具有4n种碱基对排列顺序
特异性
如每种DNA分子都有其特定的碱基对排列顺序
稳定性
如两条主链磷酸与脱氧核糖交替连接的顺序不变，碱基对构成方式不变等
【2018年浙江卷】
某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4CI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分布位置。下列叙述错误的是（ ）
A．本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术
B．a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的
C．b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是14N–15N-DNA
D．实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制
1．有关双链DNA分子的叙述，正确的是（ ）
A．DNA分子的两条链反向平行
B．DNA分子中的碱基和磷酸交替连接
C．两条链上的碱基配对方式千变万化
D．遗传信息蕴含在脱氧核糖的排列顺序中
2．下图是某DNA分子的局部结构示意图，以下说法错误的是（ ）
A．该DNA分子含有2个游离的磷酸基团
B．从主链上看，两条单链方向反向平行；从碱基关系看，两条单链碱基互补
C．①是胞嘧啶脱氧核苷酸
D．⑨是一条脱氧核糖核苷酸链片段
3．下列有关DNA分子的叙述，正确的是（ ）
A．合成DNA分子的模板为DNA或RNA
B．细胞核和细胞质中的遗传物质分别是DNA、RNA
C．碱基含量相同的DNA分子所携带的遗传信息一定相同
D．在DNA分子中（A+T）/（G+C）的值等于（A+C）/（G+T）的值
4．下列有关双链DNA的结构和复制的叙述正确的是（ ）
A．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．某DNA分子内胞嘧啶占25%，则每条单链上的胞嘧啶占25%～50%
C．DNA双螺旋结构以及喊基间的氢键使DNA分子具有较强的特异性
D．DNA的一条单链上相邻碱基之间以氢键连接
5．模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述。下列关于模型的叙述，错误的是（ ）
A．模型要体现事物的本质和规律性的联系
B．DNA的双螺旋结构模型是物理模型
C．实物模型的制作要首先考虑是否美观
D．数学模型可以用特定的公式、图表等表示
6．科学家在研究DNA分子复制方式时提出了三种假说如图甲（弥散复制：亲代双链被切成双链片段，而这些片段又可以作为新合成双链片段的模板，新、老双链片段又以某种方式聚集成“杂种链”）；图乙是采用同位素示踪技术和离心处理来探究DNA复制方式的过程图解。下列叙述错误的是（ ）
A．图乙结果说明DNA复制的方式是半保留复制
B．若将图乙b组中的DNA两条链解旋后离心，仍可得到相同的实验结果
C．图乙c组结果可否定弥散复制假说
D．图乙bc组结果均可否定全保留复制假说
7．关于图示DNA分子片段的说法不正确的是（ ）
A．复制过程中，DNA聚合酶催化①②所示化学键的形成
B．复制过程中解旋酶作用于③所示位置
C．若该DNA分子中A为p个，占全部碱基的n/m（m>2n），则复制2代需G的个数为3×［（pm/2n）－p］
D．把此DNA分子放在含15N的培养液中复制2代，子代中含15N的DNA分子占1/3
8．以含500个碱基对的DNA片段为模板，含3H的核苷酸为原料，复制N次。下列叙述错误的是（ ）
A．3H可能分布于核苷酸分子的核糖或碱基或磷酸中
B．复制N次后形成的DNA分子都含3H
C．复制过程需要消耗（2N－1）×1000个脱氧核苷酸
D．DNA复制速度受酶活性、温度、pH等限制
9． SP8噬菌体侵染枯草杆菌后，将产生的mRNA与SP8噬菌体DNA的每条单链混合并进行核酸分子的杂交实验，检测发现mRNA只和其中一条富含嘌呤的链形成杂交分子。下列分析，错误的是（ ）
A．上述mRNA是在酶的作用下利用细菌的原料合成的
B．转录及上述核酸分子的杂交过程都遵循碱基互补配对原则
C．上述mRNA是以DNA中富含嘌呤的链为模板转录而来
D．为检测核酸的杂交结果，可用放射性同位素标记细菌的DNA
10． 1958年，科学家以大肠杆菌为实验材料进行实验（如下图），证实了DNA是以半保留方式复制的。②③④⑤试管是模拟可能出现的结果。下列相关推论正确的是（ ）
A．该实验运用了同位素标记法，出现④的结果至少需要90分钟
B．③是转入14N培养基中复制一代的结果，②是复制二代的结果
C．对得到DNA以半保留方式复制结论起关键作用的是试管③结果
D．给试管④中加入解旋酶一段时间后离心出现的结果如试管⑤所示
11．下图代表两个核酸分子的一部分，请根据此图回答问题：
（1）DNA分子中的_____________和___________交替连接，排列在外侧，构成其基本骨架。
（2）DNA分子复制时，图中①处的变化是__________，条件是需要________________和____________，DNA分子的______________结构能够为复制提供精确的模板。
（3）以乙链为模板合成丙链，丙链上的碱基排列顺序自上而下应是____________，这种遗传信息的传递叫________。
（4）在甲、乙、丙三链中，共有密码子____个。
（5）从图中所示过程分析，DNA是通过________原则决定丙链的碱基序列的。
12．）若某T2噬菌体的DNA由6000个碱基对组成，其中胸腺嘧啶占全部碱基的30%。现在用32P标记该噬菌体的DNA，用这个噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，共释放出200个子代噬菌体，请回答下列问题：
（1）简述用32P标记该噬菌体DNA的方法：_______________________________________。
（2）上述过程至少需要消耗_________个胞嘧啶脱氧核苷酸。子代中不含32P的噬菌体的个数为_________。
（3）上述增殖过程需要tRNA参与，tRNA上___________（填“存在”或“不存在”）氢键。



1．【答案】A
【解析】DNA分子中两条链是反向平行，A正确；DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成DNA的基本骨架，B错误；DNA中碱基配对方式均为A与T配对，C与G配对，不存在千变万化，C错误；遗传信息蕴含在脱氧核苷酸的排列顺序中，D错误。
2．【答案】C
【解析】每个链状DNA分子含有2个游离的磷酸基团，分别位于DNA分子的两端，A正确；从主链看，DNA分子的两条链是反向平行的，两条链上的碱基遵循碱基互补配对原则，因此从碱基关系上看，两条链互补，B正确；图中①表示胞嘧啶，C错误；据图可以看出，⑨是一条脱氧核糖核苷酸链片段，D正确。
3．【答案】A
【解析】若子代DNA为DNA复制而来，则模板为DNA，若子代DNA为逆转录而来，则模板为RNA，A正确；细胞核和细胞质中的遗传物质均是DNA，B错误；DNA分子所携带的遗传信息主要是指碱基不同的排列顺序，因此碱基含量相同的DNA分子所携带的遗传信息可能不同，C错误；在DNA分子中（A+C）/（G+T）的值为1，而（A+T）/（G+C）的值因DNA不同而不同，D错误。
4．【答案】A
【解析】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，A正确；某DNA分子内胞嘧啶占25%，则每条单链上的胞嘧啶占0～50%，B错误；DNA分子中碱基的特定的排列顺序，构成了每一个DNA分子的特异性，C错误；DNA的一条单链上相邻碱基之间以“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接，D错误。
5．【答案】C
【解析】模型要体现事物的本质和规律性的联系，A正确；细胞膜的流动镶嵌结构模型和DNA双螺旋结构模型都属于物理模型，B正确；实物模型的制作要首先考虑是否真实，C错误；数学模型可以用特定的公式、图表等表示，D正确。
6．【答案】B
【解析】DNA分子的两条链都含有15N，DNA分子的相对质量最大，立即取样离心后，DNA分子分布在试管的下端，如果DNA的复制是半保留复制，把被15N标记的DNA放在含有14N的培养基中繁殖一代，所得子代的DNA分子的一条链含有14N，另一条链含有15N，相对分子质量介于二者之间，离心后分布在试管中部；繁殖两代后所得到的4个DNA分子中，其中2个DNA分子的两条链含有14N，相对质量最轻，离心后分布在试管上端，另两个DNA分子的一条链含有14N，另一条链是15N，相对分子质量介于二者之间，离心后分布在试管中部，本试验结果正好与预期相符合，故图乙结果说明DNA复制的方式是半保留复制，A正确；若将b组DNA双链解旋后离心，结果为“轻”和“重”两条密度带，分布于试管的上层与下层，B错误；若DNA分子的复制是弥散复制，不论复制几次，离心后的条带只有一条“中”密度带，分布于试管的中层，因此图乙c组结果可否定弥散复制假说，C正确；如果复制方式为全保留复制，bc组结果应均为一条“轻”密度带，分布于试管的上层，另一条为“重”密度带，分布于试管的的下层，因此图乙bc组结果均可否定全保留复制假说，D正确。
7．【答案】D
【解析】DNA聚合酶催化磷酸二酯键的形成，即图中①②的形成，A正确；图中③是氢键，DNA复制过程中，解旋酶的作用是打开氢键，B正确；已知DNA分子中A为p个，占全部碱基的n/m，则DNA分子中的碱基数是pm/n个，该DNA分子中G的碱基数=碱基总数的一半－A=pm/2n－p个，因此复制2代需要G的个数为3×［（pm/2n）－p］，C正确；由题图可知，该双链DNA分子中，一条链含有N15，一条含有N14，此DNA分子放在含15N的培养液中复制2代得到4个DNA分子，子代中含15N的DNA分子是1个，占1/4，D错误。
8．【答案】A
【解析】3H分布于核苷酸分子的核糖、碱基和磷酸中，A错误；含3H的核苷酸为原料，复制N次，形成的DNA分子都含3H，B正确；复制N次共得到2N个DNA，需要消耗（2N－1）×1000个脱氧核苷酸，C正确；DNA复制速度受酶活性、温度、pH等限制，D正确。
9．【答案】D
【解析】由题意可知：SP8噬菌体侵染枯草杆菌后，将产生mRNA，说明上述mRNA是在酶的作用下利用细菌的原料合成的，A 正确；转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，上述核酸分子的杂交过程是DNA单链与RNA分子杂交，因此都遵循碱基互补配对原则，B正确；“mRNA只和其中一条富含嘌呤的链形成杂交分子”，说明上述mRNA是以DNA中富含嘌呤的链为模板转录而来，C正确；用放射性同位素标记细菌的DNA，不能区分DNA的两条单链，D错误。
10．【答案】C
【解析】该实验运用了同位素标记法，根据DNA的半保留复制特点，亲代DNA均被15N标记，繁殖一代产生两个DNA分子，每个DNA分子一条链含有15N，另一条链含有14N，其结果是③；繁殖两代产生4个DNA分子，其中有两个DNA分子均是一条链含有15N，另一条链含有14N，另外两个DNA分子两条链均含有14N，其结果是④。因此出现④的结果至少需要60分钟，③是转入14N培养基中复制一代的结果，④是复制二代的结果，A、B错误；试管③中的DNA分子一条链含有15N，另一条链含有14N，对得到DNA以半保留方式复制结论起关键作用，C正确；试管④中，有一半DNA分子每条链都含有14N，另一半DNA分子均是一条链含有14N,另一条链含有15N，加入解旋酶一段时间后，所有的DNA分子双链均打开，离心后在试管中的位置如下图所示，D错误。
11．【答案】（1）脱氧核糖 磷酸
（2）氢键断裂 解旋酶 能量 独特的双螺旋
（3）—ACUGAA— 转录
（4）2
（5）碱基互补配对
【解析】（1）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成其基本骨架。（2）DNA分子复制时，图中①处所示的氢键断裂，需要解旋酶的催化和细胞代谢提供能量。DNA分子独特的双螺旋结构能够为复制提供精确的模板。（3）乙链上的碱基与甲链上相应的碱基互补。依据碱基互补配对原则可推知：乙链上的碱基排列顺序自上而下是—TGACTT—，进而推知以乙（DNA）链为模板合成的丙（mRNA）链上的碱基排列顺序自上而下应是—ACUGAA—，这种遗传信息的传递叫转录。（4）mRNA上的三个相邻的碱基构成1个密码子。在甲、乙、丙三链中，密码子存在于丙链上，共有2个密码子。（5）DNA是通过碱基互补配对原则决定丙链的碱基序列。
12．【答案】（1）先在含有32P的培养基中培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体
（2）4.776×105 198
（3）存在
【解析】根据提供信息分析，已知T2噬菌体的DNA由6000个碱基对组成，其中胸腺嘧啶占全部碱基的30%，即T=6000×2×30%=3600个；根据碱基互补配对原则，A=T=3600个，G=C=2400个。噬菌体侵染细菌后，只有DNA进入细菌，并作为模板指导子代噬菌体的合成，而合成子代噬菌体所需的原料均由细菌提供。（1）噬菌体是病毒，不能用普通培养基培养，因此要用32P标记该噬菌体DNA，必须先标记大肠杆菌，即先在含有32P的培养基中培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养T2噬菌体。（2）根据以上分析已知，噬菌体的DNA中含有胞嘧啶2400个，则释放出的200个子代噬菌体共需要消耗胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为（200－1）×2400=4.776×105个。由于合成子代噬菌体的原料都是由大肠杆菌提供的，且DNA以半保留方式复制，因此子代中只有2个噬菌体含有32P，含有198个噬菌体不含32P。（3）tRNA是三叶草型的，其分子中含有部分双链结构，因此其分子中含有氢键。