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新高考生物二轮复习核心考点梳理与分层练习专题17_DNA的结构、复制与基因的本质（含解析）
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这是一份新高考生物二轮复习核心考点梳理与分层练习专题17_DNA的结构、复制与基因的本质（含解析），共43页。试卷主要包含了DNA的分子结构，DNA分子的复制，基因是有遗传效应的DNA片段等内容，欢迎下载使用。
专题17 DNA的结构、复制与基因的本质
考点一、DNA的分子结构
【要点速记】
1．DNA分子的结构
2．DNA分子的特性
（1）相对稳定性：DNA分子中____________交替连接的方式不变，两条链间__________的方式不变。
（2）多样性：不同的DNA分子中碱基__________千变万化。（比如：若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序最多有_______种。）
（3）特异性：不同DNA分子中碱基具有特定的__________。 DNA分子的_____性和______性是生物体多样性和特异性的物质基础。
【重难点突破】
1．DNA分子结构模型解读
（4）两图的关系：图2是图1的简化形式，其中①是磷酸二酯键，③是氢键。解旋酶作用于③部位，限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于①部位。
2．碱基互补配对原则及相关计算
（1）碱基互补配对原则：
DNA碱基互补配对原则是指在DNA分子形成碱基对时，A一定与T配对，G一定与C
配对的一一对应关系。
（2）有关推论：
①双链DNA分子中，任意两个非互补碱基之和恒等，如A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝50%碱基总量；嘌呤碱基＝嘧啶碱基。
②在双链DNA分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。
设在双链DNA分子中的一条链上A1＋T1＝n%，则A＋T＝A1＋A2＋T1＋T2＝（n%＋n%）/2＝n%。简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。另外，与转录出的相应的RNA中的相应碱基的和的比例也相等，即A＋U＝n%。
③双链DNA分子中，非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数。设双链DNA分子中，一条链上（A1＋G1）/（T1＋C1）＝m，则（A1＋G1）/（T1＋C1）＝（T2＋C2）/（A2＋G2）＝m，所以互补链上（A2＋G2）/（T2＋C2）＝1/m。简记为“DNA两互补链中，不配对两碱基和的比值乘积为1”。
3．DNA的水解
（1）初步水解产物：四种脱氧核糖核苷酸。
（2）彻底水解产物：一种磷酸、一种脱氧核糖、 四种含氮碱基。
4．利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子的结构
考点二、DNA分子的复制
【要点速记】
1．概念：以______________为模板，合成子代DNA的过程。
2．时间：有丝分裂_________、减数第一次分裂前的_________。
3．过程：
4．特点：
（1）复制方式为_______________。
（2）边解旋边复制。
5．DNA分子精确复制的原因：
（1）DNA分子的___________结构提供精确的模板。
（2）_____________________保证复制精确进行。
6．意义：使_____________从亲代传给子代，保持了遗传信息的___________。
【重难点突破】
1．DNA分子的复制类型
（1）如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图。
①图中显示DNA分子复制是从多个起点开始的，但多起点并非同时进行；
②图中显示DNA分子复制是边解旋边双向复制的；
③真核生物的这种复制方式的意义在于提高了复制速率；
④一个细胞周期中每个起点一般只起始1次。
（2）原核生物DNA复制通常为单起点，双向复制。
2．对DNA复制方式的推测及实验证据
（1）沃森和克里克提出假说：DNA分子复制方式为半保留复制。
（2）实验证据：
①实验方法：放射性同位素示踪法和离心技术。
②实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。
③实验假设：DNA以半保留的方式复制。
④实验预期：离心后应出现3条DNA带。
重带（密度最大）：两条链都为15N标记的亲代双链DNA；
中带（密度居中）：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA；
轻带（密度最小）：两条链都为14N标记的子代双链DNA。
⑤实验过程。
⑥过程分析：立即取出，提取DNA→离心→全部重带。繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。繁殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。
⑦实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。
3．图解法分析DNA复制的相关计算
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）DNA分子数：
①子代DNA分子数为2n个。
②含有亲代链的DNA分子数为2个。
③不含亲代链的DNA分子数为2n－2个。
④含子代链的DNA分子数为2n个。
（2）脱氧核苷酸链数：
①子代脱氧核苷酸链数为2n＋1条。
②亲代脱氧核苷酸链数为2条。
③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（或碱基数）：
①若亲代DNA中某种脱氧核苷酸（或碱基）的个数为m， 连续复制n代，共需要该脱氧核苷酸（或碱基）的个数为（2n－1）×m；
②第n次复制，需要该脱氧核苷酸（或碱基）的个数为2n－1×m。
4．利用图示法理解细胞分裂与DNA复制的关系：（假设细胞中含有1对同源染色体）
考点三、基因是有遗传效应的DNA片段
【要点速记】
1．染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系
人类基因组计划测定的是_________条染色体上____的碱基序列，包括_________________。
【重难点突破】
1．基因是有遗传效应的DNA片段，是针对遗传物质是DNA的生物来讲的，对于少数RNA病毒，基因则是有遗传效应的RNA片段。
2．基因是核酸分子的功能片段。基因控制生物性状，是一个有机的化学实体，同时是控制生物性状的功能单位。
3．基因与染色体的关系：基因在染色体上呈线性排列。
4．有性别之分的生物，如果蝇体细胞中有8条染色体，其基因组需测定的染色体有5条；无性别之分的生物，如水稻体细胞中有24条染色体，其基因组需测定的染色体有12条。
要点速记答案
考点一、1．C、H、O、N、P 脱氧核苷酸 脱氧核苷 脱氧核糖与磷酸 氢键 A＝T、G≡C 反向平行 2．（1）脱氧核糖和磷酸 碱基互补配对 （2）排列顺序 4n 排列顺序 多样 特异
考点二、1．DNA两条链 2．间期 间期 3．能量 解旋 两条螺旋的双链 脱氧核苷酸 DNA聚合酶 双螺旋结构 4．半保留复制 5．（1）双螺旋 （2）碱基互补配对原则 6．遗传信息 连续性
考点三、1．一个或两个 有遗传效应 脱氧核苷酸 脱氧核苷酸排列顺序 2．24 DNA 22条常染色体＋X染色体＋Y染色体
专题17 DNA的结构、复制与基因的本质（基础）
一、单选题
1．分析某生物全部的核酸，发现嘌呤碱基占56%，嘧啶碱基占44%，此生物不可能（ ）
A．噬菌体 B．大肠杆菌 C．致癌病毒 D．果蝇
【答案】A
【解析】噬菌体属于DNA病毒，只含DNA一种核酸，根据碱基互补配对原则，其嘌呤碱基总数应等于嘧啶碱基总数，这与题意不符，A正确；大肠杆菌同时含有DNA和RNA两种碱基，其中DNA所含嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，但RNA所含嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基总数，因此该生物可能为大肠杆菌，B错误；致癌病毒是指能引起动物恶性肿瘤的一类病毒。已经证明，其中大部分属于RNA病毒，其所含嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基总数，因此该生物可能为致癌病毒，C错误；果蝇含有DNA和RNA两种碱基，其中DNA所含嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，但RNA所含嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基总数，因此该生物可能为果蝇，D错误。
2．假设将含有一对同源染色体的精原细胞的DNA分子用15N标记，并供给14N 的原料。该细胞进行减数分裂产生的4个精细胞中，含15N标记的DNA的精子所占的比例是（ ）
A．0 B．25% C．50% D．100%
【答案】D
【解析】含有一对同源染色体的精原细胞，每个DNA分子的双链均用15N标记，以14N的脱氧核苷酸为原料，依据DNA分子的半保留复制，在减数第一次分裂前的间期DNA完成复制后，每个亲代DNA分子经过复制形成的2个子代DNA分子都有1条链含有15N、另一条链含有14N，这两个DNA分子分别存在于同1条染色体所含有的2条姐妹染色单体上；减数第一次分裂结束所形成的2个次级精母细胞中的每条染色单体都含有15N；在减数第二次分裂后期，着丝点分裂，染色单体分离成为染色体，分别移向细胞两极，所以减数第二次分裂结束所形成的4个精细胞都含有15N；精细胞变形发育形成精子。可见，含15N标记的DNA的精子所占的比例是100%。
3．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
【答案】D
【解析】分析图示可知，A（腺嘌呤）与①配对，根据碱基互补配对原则，则①为T（胸腺嘧啶），A错误；②与G（鸟嘌呤）配对，则②为C（胞嘧啶），B错误；DNA分子中所含的糖③为脱氧核糖，C错误；DNA两条链中配对的碱基通过④氢键相连，D正确。
4．烟草、烟草花叶病毒、T4噬菌体这三种生物中（ ）
A．含核酸的种类依次为2、2、1 B．含五碳糖的种类依次为2、2、1
C．含碱基的种类依次为8、4、4 D．含核苷酸的种类依次为8、4、4
【答案】D
【解析】烟草是植物，含有DNA和RNA，故含有2种核酸，2种五碳糖，5种碱基，8种核苷酸；烟草花叶病毒是RNA病毒，只含有RNA，故含有1种核酸，1种五碳糖，4种碱基，4种核苷酸；T4噬菌体是DNA病毒，只含有DNA，故含有1种核酸，1种五碳糖，4种碱基，4种核苷酸，ABC错误，D正确。
5．沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型。以下关于DNA分子结构叙述错误的是（ ）
A．两条链反向平行 B．磷酸—脱氧核糖交替形成骨架
C．碱基位于螺旋的外侧 D．碱基互补配对
【答案】C
【解析】DNA的两条链反向平行，A正确；DNA双链外侧的磷酸—脱氧核糖交替形成骨架，B正确；碱基位于螺旋的内侧，C错误；遵循碱基互补配对原则，D正确。
6．如图所示为 DNA 分子复制的片段，图中 a、b、c、d 表示各条脱氧核苷酸链。一般地 说，下列各项中正确的是（ ）
A．a和c的碱基序列互补，b和c的碱基序列相同
B．a链中（A＋C）/（G＋T）的比值与d链中同项比值相同
C．a链中（A＋T）/（G＋C）的比值与b链中同项比值相同
D．a链中（G＋T）/（A＋C）的比值与c链中同项比值不同
【答案】C
【解析】从图可知ad是互补的两条模板链，b是以a根据碱基互补配对形成的子链，c是以d根据碱基互补配对形成的子链，配对碱基之和在一条链、互补链和整个DNA分子中相等，ac、bd两条链中碱基排列顺序相同，A错误；由于ab是互补的两条链，所以a中 A＋C/G＋T的比值与b链中同项比值互为倒数，B错误；b链是以a链为模板合成的，a链和b链合成一个子代DNA分子，a链中A＋T＝b链中A＋T，a链中G＋C＝b链中G＋C，所以a链中A＋T/G＋C的比值与b链中同项比值相同，C正确；a链、c链都与d链互补，a链＝c链故a链中（G＋T）/（A＋C）的比值与c链中同项比值相同，D错误。
7．用32P标记玉米体细胞（含20条染色体）的DNA分子双链后，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和后期，一个细胞中的染色体条数和被32P标记的染色体条数分别是（ ）
A．中期20和20、后期40和20 B．中期20和10、后期40和20
C．中期20和20、后期40和10 D．中期20和10、后期40和10
【答案】A
【解析】DNA复制是半保留复制，第一次分裂过程中所有染色单体都被标记，即中期20条、后期40条；第二次分裂过程中只有一半的染色单体被标记，即中期20条、后期20条。
8．DNA分子具有多样性的主要原因是（ ）
A．构成DNA的核苷酸种类不同 B．DNA分子的核苷酸数目和排列顺序不同
C．DNA分子的空间结构具有多样性 D．不同DNA分子的复制方式不同
【答案】B
【解析】构成DNA的核苷酸有四种，与DNA分子具有多样性有关但不是主要原因，A错误；DNA分子的核苷酸数目和排列顺序不同导致不同的DNA具有不同的结构携带不同遗传信息，B正确；DNA分子都是由两条反向平行的链构成的双螺旋结构，C错误；DNA分子的复制方式都是半保留复制，D错误。
9．已知病毒的核酸有双链DNA．单链DNA、双链RNA、单链RNA四种类型。现发现了一种新病毒，要确定其核酸属于上述那一种类型，应该（ ）
A．分析碱基类型，确定碱基比率 B．分析碱基类型，分析核糖类型
C．分析蛋白质的氨基酸组成，分析碱基类型 D．分析蛋白质的氨基酸组成，分析核糖类型
【答案】A
【解析】分析碱基种类可判断核酸是DNA还是RNA，然后确定碱基比率，确定是单链结构还是双链结构，A正确；分析碱基种类和核糖的种类，只能判断核酸是DNA还是RNA，不能判断是单链结构还是双链结构，B错误；分析蛋白质的氨基酸组成无法判断是DNA还是RNA，分析碱基类型只能判断是DNA还是RNA，不能判断是单链还是双链，C错误；分析蛋白质的氨基酸组成无法判断是DNA还是RNA，分析核糖类型只能判断是DNA还是RNA，不能判断是单链还是双链，D错误。
10．下列关于基因的叙述，正确的是（ ）
A．DNA分子上任意一个片段都是基因
B．人体细胞中染色体是基因的唯一载体
C．等位基因的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同
D．基因的多样性决定了DNA分子的多样性
【答案】C
【解析】基因是有遗传效应的DNA片段，在DNA分子上有无效片段，A错误；人体细胞中染色体是基因的主要载体，另外还有线粒体，B错误；遗传信息就是指DNA分子上的脱氧核苷酸的排列顺序，C正确；基因的多样性决定了蛋白质分子的多样性，D错误。
11．下列关于 DNA 的分子结构与特点的叙述，错误的是（ ）
A．脱氧核苷酸是脱氧核苷和磷酸连接起来的结构单元
B．A 与 T、G 与 C 通过氢键相连，这就是卡伽夫法则
C．每个 DNA 分子中，碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数
D．双链 DNA 分子中，若一条脱氧核苷酸链中 G＋C＝28%，则 DNA 分子中A占36%
【答案】B
【解析】脱氧核苷酸是脱氧核糖核酸的基本单位，脱氧核苷是脱氧核糖和对应碱基构成，是脱氧核苷和磷酸连接起来的结构单元，A正确；卡伽夫法则（碱基互补配对原则）是指A与T配对，C与G配对，但没有说明碱基之间通过氢键连接，B错误；DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，一分子脱氧核苷酸含有一个磷酸、一个脱氧核糖和一个含氮碱基，因此每个 DNA 分子中，碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数，C正确；双链DNA 分子中，若一条脱氧核苷酸链中 G＋C＝28%，则 DNA 分子中G＋C＝28%，A＋T＝72%，A＝T＝36%，D正确。
12．将马（2N＝64）的一个精原细胞中的全部DNA分子双链用3H标记后移入普通培养液中先完成一个细胞周期，然后在此培养液中继续进行一次减数分裂过程。当某子代细胞正处于减数第二次分裂中期时，根据图示，判断该细胞中的染色体的标记情况最可能是（ ）
A．32个a B．32个b
C．16个a 、16个b D．6个b 、16个c
【答案】B
【解析】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，完成一个细胞周期后产生的子细胞中每条染色体上的DNA分子中均有一条链被标记，如图a ；该细胞再经过复制，一条染色体上的两条染色单体中只有一条有标记，如图b；由于减数第一次分裂发生同源染色体的分离，不发生着丝点的分裂，所以处于减数第二次分裂中期的细胞与减数第一次分裂相比，染色体数目减半，但染色体的标记情况相同，分析题可知，2N＝64，所以题中细胞中的染色体的标记情况是32个b，B正确，ACD错误。
13．用15N标记一个含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次。其结果不可能是（ ）
A．含有15N的DNA分子占1/8
B．含有14N的DNA分子占7/8
C．复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D．复制结果共产生16个DNA分子
【答案】B
【解析】DNA复制为半保留复制，不管复制几次，最终子代DNA都保留亲代DNA的2条母链，故最终有2个子代DNA含15N，所以含有15N的DNA分子占1/8，A正确；由于DNA分子的复制是半保留复制，最终只有2个子代DNA各含1条15N链，1条14N链，其余DNA都含14N，故全部子代DNA都含14N，B错误；含有100个碱基对200个碱基的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，解得A＝40个，故复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸：（24－1）×40＝600，C正确；复制4次后产生24＝16个DNA分子，D正确。
14．下列关于DNA的分子结构与特点的叙述，错误的是（ ）
A．DNA分子中每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基
B．DNA分子的两条脱氧核苷酸链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构
C．每个DNA分子中，碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数
D．碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性
【答案】A
【解析】DNA分子中大多数脱氧核糖上连着两个磷酸和一个碱基，末端的脱氧核糖只连接一个磷酸和一个碱基，A错误；DNA分子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，B正确；DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，一分子脱氧核苷酸含有一个磷酸、一个脱氧核糖和一个含氮碱基，因此每个DNA分子中，碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数，C正确；碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性，碱基特定的排列顺序，构成了DNA分子的特异性，D正确。
15．某精原细胞的DNA分子都用15N标记后置于仅含14N的环境中，该细胞进行减数分裂产生的四个精细胞中，含15N、14N的细胞比例分别是（ ）
A．100%、100% B．50%、100% C．50%、50% D．100%、50%
【答案】A
【解析】精原细胞的DNA分子都用15N标记后置于仅含14N的环境中，DNA进行半保留复制，每一个DNA的一条链含有15N，另一条链含有14N，该细胞进行减数分裂产生的四个精细胞中，含15N、14N的细胞比例均为100%。
16．如图是四位同学拼制的DNA分子平面结构部分模型，正确的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】磷酸与磷酸不能直接相连，A错误；磷酸应该与脱氧核糖相连，而不与含氮碱基直接相连，B错误；每分子的脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子碱基组成，磷酸是连接在脱氧核糖的第五位碳原子上，碱基是连接在第一位碳原子上。脱氧核苷酸之间是通过磷酸二酯键连接的，一个脱氧核苷酸的磷酸基与另一个脱氧核苷酸的脱氧核糖（第三个碳原子）形成磷酸二酯键，C正确；两个磷酸基团不应该与同一个脱氧核糖的同一个碳原子相连，D错误。
17．某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【解析】亲代DNA双链用白色表示，DNA复制方式是半保留复制，因此复制一次后得到的两个DNA分子只含有白色和灰色，而第二次复制得到的四个DNA分子以这两个DNA分子的四条链为模板合成的四个DNA分子中，都含有黑色的DNA子链，D正确，ABC错误。
18．某被15N标记的1个T2噬菌体（第一代）侵染未标记的大肠杆菌后，共释放出n个子代噬菌体，整个过程中共消耗a个腺嘌呤。下列叙述正确的是（ ）
A．子代噬菌体中含15N的个体所占比例为1/2n－1
B．可用含15N的培养液直接培养出第一代噬菌体
C．噬菌体DNA复制过程需要的模板、酶、ATP和原料都来自大肠杆菌
D．第一代噬菌体的DNA中含有a／（n－1）个胸腺嘧啶
【答案】D
【解析】子代噬菌体中含15N的个体所占比例为2/n，A错误；噬菌体是病毒，不能直接用含15N的培养液直接培养，B错误；噬菌体DNA复制过程需要的模板是噬菌体本身的DNA，C错误；根据题意，产生n个子代噬菌体共消耗了a个腺嘌呤，则每个DNA分子中腺嘌呤的个数为a/（n－1），而DNA分子中腺嘌呤数量等于胸腺嘧啶数量，故第一代噬菌体的DNA中含有a/（n－1）个胸腺嘧啶，D正确。
19．多个核苷酸通过脱水连接成一条核苷酸链，而多核苷酸链中含有一条由五碳糖和磷酸交替排列构成的主链（如图）。下列相关叙述中正确的是（ ）
A．该多核苷酸链由磷酸、脱氧核糖和5种碱基组成
B．主链的元素组成有C、H、O、N和P
C．一个五碳糖只与一个磷酸相连
D．该核苷酸链中只有4种核苷酸
【答案】D
【解析】该多核苷酸链由磷酸、脱氧核糖和4种碱基组成，A错误；主链的元素组成有： C、H、O、P，B错误；末端的五碳糖只与一个磷酸相连，但中间的五碳糖与两个磷酸相连，C错误；该核苷酸链中只有4种核苷酸，D正确。
20．在DNA分子模型的搭建实验中，若仅有订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含15对碱基（其中A有9个）的DNA双链片段（氢键数也用订书钉个数表示），那么使用的订书钉个数为（ ）
A．88 B．118 C．124 D．126
【答案】C
【解析】构建一个DNA的基本单位需要2个订书钉，构建一个含15对碱基（A有9个）的DNA双链片段，首先要构建30个基本单位，需要60个订书钉；将两个基本单位连在一起需要一个订书钉，连接15对碱基组成的DNA双链片段，需要将30个基本单位连成两条链，需要28个订书钉；碱基A有9个，A＝T＝9，那么G＝C＝6，A和T之间2个氢键，G和C之间三个氢键，碱基对之间的氢键需要9×2＋6×3＝36个订书钉连接。共需要60＋28＋36＝124个订书钉。
21．现已知基因M含有碱基共N个，腺嘌呤n个，具有类似如图的平面结构，下列说法正确的是（ ）
A．基因M共有4个游离的磷酸基，1.5N－n个氢键
B．如图a可以代表基因M，基因M的等位基因m可以用b表示；a链含有A的比例最多为2n/N
C．基因M的双螺旋结构中，脱氧核糖和磷脂交替排列在外侧，构成基本骨架
D．基因M和它的等位基因m含有的碱基数可以不相等
【答案】D
【解析】基因M的每一条链有1个游离的磷酸基，因此基因M含有2个游离的磷酸基，由题意可知：基因M共含有A＋T＋G＋C＝N个碱基，其中A（腺嘌呤）＝T＝n个，则C＝G＝（N－2n）/2个，由于A－T之间有2个氢键，C－G之间有3个氢键，因此该基因中含有氢键数目为2n＋3×（N－2n）/2＝1.5N－n个，A错误；基因是由两条脱氧核苷酸链组成的，图中a和b共同组成基因M，因此基因M的等位基因m不能用b表示，当基因M中含有的A都在a链上时，a链含有A的比例最多，此种情况下A占a链的比例为n÷（N/2） ＝2n/ N，B错误；基因M的双螺旋结构中，脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架，C错误；等位基因是通过基因突变产生的，而基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失和替换，因此基因M和它的等位基因m含有的碱基数可以不相等，D正确。
22．若生物体内DNA分子中（G＋C）/（A＋T）＝a，（A＋C）/（G＋T）＝b，则下列两个比值的叙述中不正确的是（ ）
A．a值越大，双链DNA分子的稳定性越高
B．DNA分子一条单链及其互补链中，a值相同
C．碱基序列不同的双链DNA分子，b值不同
D．经半保留复制得到的DNA分子，b值等于1
【答案】C
【解析】G与C之间三个氢键相连，A与T之间两个氢键相连，a值越大，G＋C越大，双链DNA分子的稳定性越高，A正确；DNA分子中互补碱基之和的比值即（G＋C）/（A＋T）＝a，则在每条单链中（G＋C）/（A＋T）＝a，B正确；DNA分子中非互补碱基之和的比值等于1，（A＋C）/（G＋T）＝b＝1，碱基序列不同的双链DNA分子，b值相同，C错误，D正确。
二、综合题
23．经过许多科学家的不懈努力，遗传物质之谜终于被破解，请回答下列相关问题：
（1）格里菲思通过肺炎双球菌的体内转化实验，得出S型细菌中存在某种___________，能将R型细菌转化成S型细菌。艾弗里及其同事进行了肺炎双球菌的转化实验，该实验成功的最关键的实验设计思路是__________________________________。
（2）在证明DNA是遗传物质的过程中，T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。T2噬菌体__________（填可以或不可以）在肺炎双球菌中复制和增殖，培养基中的32P经宿主摄取后__________（填可以或不可以）出现在T2噬菌体的核酸中。
（3）生物体内DNA分子的（A＋T）/（G＋C）与（A＋C）/（G＋T）两个比值中，前一个比值越小，双链DNA分子的稳定性越________，经半保留复制得到的DNA分子，后一比值等于______。
（4）将一个带有某种噬菌体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】（1）转化因子 设法把DNA与蛋白质等物质分开研究
（2）不可以 可以
（3）高 1
（4）一个含有32P标记的双链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，因此在得到的n个噬菌体中只有两个带有标记
【解析】（1）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。
（2）DNA分子的一条单链中（A＋T）与（G＋C）的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。
（3）DNA分子一条链中（A＋G）与（T＋C）的比值与互补链中的该种碱基的比值互为倒数，在整个双链中该比值等于1。
（4）不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即（A＋T）与（C＋G）的比值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。
（5）双链DNA分子中，A＝（A1＋A2）÷2，其他碱基同理。
24．分析图，回答有关问题：
（1）图中B是________，F是________，G是________。
（2）A与C有两种数量比例关系：______和______，每个C上含有______个D，每个D可以由______个E组成。
（3）D与A的位置关系是________________________________。
（4）从分子水平看，D与C的关系是_________________________________。
（5）C的基本组成单位是图中的______。D的主要载体是图中的______。除细胞核外，______和______中的D也可由亲代传递给子代。
（6）在E构成的链中，与1分子G相连接的有______分子的F和______分子的H。
（7）遗传信息是D中______________排列顺序。
（8）生物的性状遗传主要通过A上的______传递给后代，实际上是通过__________排列顺序来传递遗传信息。
【答案】（1）蛋白质 含氮碱基 脱氧核糖
（2）1∶1 1∶2 许多 成百上千
（3）D在A上呈线性排列
（4）D是有遗传效应的C片段
（5）E（或脱氧核苷酸） A（或染色体） 线粒体 叶绿体
（6）1 2
（7）特定的碱基
（8）基因 特定的碱基
【解析】（1）染色体由DNA和蛋白质组成；脱氧核苷酸由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基组成。
（2）染色体没有复制时，每条染色体上有1个DNA分子，染色体复制后，每条染色体中有2个DNA；一个DNA分子有许多个基因，每个基因有成百上千个碱基。
（3）基因在染色体上呈线性排列。
（4）基因是有遗传效应的DNA片段。
（5）组成基因的基本单位是脱氧核苷酸；染色体是基因的主要载体。
（6）在DNA分子的一条链中，1个脱氧核糖与1个碱基和2个磷酸基团相连。
（7）基因中，碱基的排列顺序储存着遗传信息。
（8）生物的性状主要靠基因传递给后代；基因中，碱基的排列顺序储存着遗传信息。
25．通常DNA分子复制从一个复制起始点开始，有单向复制和双向复制，如图所示。
放射性越高的3H－胸腺嘧啶脱氧核糖核苷（3H－脱氧胸苷），在放射自显影技术的图像上，感光还原的银颗粒密度越高。请利用放射性自显影技术、低放射性3H－脱氧胸苷和高放射性3H－脱氧胸苷设计实验以确定大肠杆菌DNA复制的方向，回答下列问题：
（1）实验思路：复制开始时，首先用______培养大肠杆菌，一段时间后转移到______中继续培养，用放射自显影技术观察__________。
（2）实验结果和结论：_______________________________。
【答案】（1）含低放射性3H－脱氧胸苷培养基 含有高放射性3H－脱氧胸苷的培养基 复制起点和复制起点两侧银颗粒密度情况
（2）若复制起点处银颗粒密度低，一侧银颗粒密度高，则DNA分子复制为单向复制；若复制起点处银颗粒密度低，复制起点的两侧银颗粒密度高，则DNA分子复制为双向复制。
【解析】（1）依题意可知：该实验的目的是确定大肠杆菌DNA复制的方向。实验原理是：①放射性越高的3H－胸腺嘧啶脱氧核糖核苷（3H－脱氧胸苷）在放射自显影技术的图像上，感光还原的银颗粒密度越高。②3H－脱氧胸苷是DNA复制的原料，依据DNA的半保留复制，利用3H标记的低放射性和高放射性的脱氧胸苷使新形成的同一条DNA子链上出现低放射性区段和高放射性区段。③利用放射性自显影技术，检测子链上银颗粒密度的高低及其分布来判断DNA复制的方向。综上分析可知该实验思路为：复制开始时，首先用含低放射性3H－脱氧胸苷培养基培养大肠杆菌，一段时间后转移到含有高放射性3H－脱氧胸苷的培养基中继续培养，用放射自显影技术观察复制起点和复制起点两侧银颗粒密度情况。
（2）依据实验思路可知：若DNA分子复制为单向复制，则复制起点处银颗粒密度低，远离复制起点的一侧银颗粒密度高。若DNA分子复制为双向复制，则复制起点处银颗粒密度低，复制起点的两侧银颗粒密度高。
专题17 DNA的结构、复制与基因的本质（提高）
一、单选题
1．假设取一个含有一对同源染色体的受精卵，用15N标记细胞核中的DNA，然后放在不含15N的培养基中培养，让其进行连续两次有丝分裂，形成四个细胞，这四个细胞中含15N的细胞个数不可能是（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
【答案】A
【解析】DNA复制之前，该受精卵细胞核中含有2条染色体，2个双链DNA，且母链均为15N，在14N的环境中复制一次后，每条染色体上含有2个DNA，每个DNA均为15N14N的杂合链，经过第一次有丝分裂形成的2个子细胞的细胞核核中，均含有2条染色体，2个DNA，每个DNA均为15N14N的杂合链；在14N的环境中再复制一次，每条染色体上含有2个DNA，其中1个DNA为15N14N的杂合链，1个DNA双链均为14N，经过第二次有丝分裂形成的子细胞有4个，至少有2个细胞含15N，最多4个细胞含15N，不可能只有1个细胞含15N。综上所述，BCD不符合题意，A符合题意。
2．如图是DNA分子结构模式图，错误的是（ ）
A．①氢键 B．②磷酸基团 C．③核糖 D．④腺嘌呤
【答案】C
【解析】图中①表示氢键，A正确；②表示磷酸基团，B正确；③表示脱氧核糖，C错误；④表示腺嘌呤，D正确。
3．下列关于DNA双螺旋结构的叙述，正确的是（ ）
A．DNA分子中的碱基之间都只能通过氢键连接
B．在DNA分子中，A＋T的量一定等于C＋G的量
C．DNA分子中脱氧核糖只与一个磷酸基团相连
D．DNA双螺旋结构模型中两条链的碱基数相等
【答案】D
【解析】DNA分子两条链之间的碱基可以通过氢键连接形成碱基对，但一条链上的相邻碱基之间通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖连接，A项错误；在DNA分子中，A和T的分子数相等，C和G的分子数相等，但A＋T的量不一定等于C＋G的量，B项错误；DNA分子中一条链上的脱氧核糖一般可连接两个磷酸基团，只有链一端的脱氧核糖只连一个磷酸基团，C项错误；制作DNA双螺旋结构模型时遵循碱基互补配对原则，两条链的碱基数应相等，D项正确。
4．现有DNA分子的两条单链均只含有14N（表示为14N14N）的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代，再转到含有14N的培养基中繁殖一代，则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是（ ）
A．有15N14N和14N14N两种，其比例为1：3
B．有15N15N和14N14N两种，其比例为1：1
C．有15N15N和14N14N两种，其比例为3：1
D．有15N14N和14N14N两种，其比例为3：1
【答案】D
【解析】DNA分子的两条单链均只含有14N，该大肠杆菌在含有 15N 的培养基中繁殖两代，形成4个DNA，其中2个DNA为15N14N，另外2个DNA为15N15N。；再转到含有 14N 的培养基中繁殖一代，DNA为15N14N形成的子代DNA中，一个DNA为15N14N，另外1个DNA为 14N14N；而DNA为 15N15N 形成的2个子代DNA都为 15N14N；因此理论上 DNA 分子的组成类有 15N14N 和 14N14N 两种，其比例为 3：1。 故选D。
5．一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤与鸟嘌呤数目之比为2：1，两者之和占DNA分子碱基总数的24％，则该DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的（ ）
A．32％ B．24％ C．14％ D．28％
【答案】A
【解析】已知DNA分子的一条链上，A∶G＝2∶1，且A＋G的和占DNA分子碱基总数的24％，依据碱基互补配对原则，该链的碱基总数占DNA分子碱基总数的1/2，所以该链中A＋G的和占该链的碱基总数的48％，从而推出该链中A占该链的碱基总数为32％，另一条链上的T和该链中的A相等，即另一条链上的胸腺嘧啶占该链碱基数目的32%。综上所述，A项正确；B、C、D三项均错误。
6．某大肠杆菌拟核区的环状DNA所有碱基都含14N，图是该DNA分子中一条脱氧核苷酸链的一段。下列有关叙述正确的是（ ）
A．①②构成脱氧核苷
B．③是胞嘧啶或胸腺嘧啶
C．该DNA分子中有两个游离的磷酸基团
D．该大肠杆菌在15N为唯一氮源的环境下分裂20次后所有③都含15N
【答案】B
【解析】②脱氧核糖和③碱基构成脱氧核苷，A错误；该片段是DNA，故该嘧啶可能是胞嘧啶或胸腺嘧啶，B正确；该DNA分子是环状的，故含有0个游离的磷酸基团，C错误；该大肠杆菌在15N为唯一氮源的环境下分裂20次后所有的DNA均含15N，但来自母链的碱基不含15N，D错误。
7．用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个。该DNA分子在14N培养基中连续复制4次，其结果可能是（ ）
A．含有14N的DNA占100%
B．复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸640个
C．含15N的单链占1/8
D．子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是2∶3
【答案】A
【解析】由于DNA分子的复制是半保留复制，复制4次形成16个DNA，其中2个子代DNA各含1条15N链，1条14N链，其余DNA都只含14N，故全部子代DNA都含14N，A正确；含有100个碱基对200个碱基的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，则A＝40个，因此复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸数为：（24－1）×40＝600，B错误；含15N的单链占2÷（24×2）＝1/16，C错误；由于双链DNA中嘌呤和嘧啶配对，所以嘌呤数等于嘧啶数，D错误。
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】根据上述分析可知，精原细胞经过减数第一次分裂的间期形成初级精母细胞，在间期时DNA复制1次，每条染色体中只有1条染色体单体被标记，A错误；次级精母细胞减数第二次分裂后期着丝点分裂，姐妹染色单体分离后形成的子染色体只有一半被标记，B错误；所有精细胞的全部染色体中，被标记的染色体数与未被标记的染色体数相等，但不是说半数精细胞中有被标记的染色体，也可能是全部的精细胞中都有被标记的染色体，C错误，D正确。
9．如图表示DNA复制的过程，结合图示判断，下列有关叙述错误的是（ ）
A．DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，解开双链
B．DNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链的方向相反
C．从图示可知，DNA分子具有多起点复制的特点，缩短了复制所需的时间
D．DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接到已有的DNA片段上
【答案】C
【解析】DNA复制过程的第一步是解旋，需要用解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开，A正确；由图可知，DNA分子的复制具有双向复制的特点，且生成的两条子链的方向相反，B正确；图中DNA复制只有一个起点，故不能说明DNA分子具有多起点复制的特点，C错误；DNA分子复制时，需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段，D正确。
10．DNA熔解温度（Tm）是使DNA双螺旋结构解开一半所需的温度。不同的DNA分子有不同的Tm，其原因可能是（ ）
A．不同DNA分子的空间结构不同
B．不同DNA分子中G＋C含量占比不同
C．不同DNA分子中的嘧啶碱基占比不同
D．不同DNA分子中脱氧核苷酸间的连接方式不同
【答案】B
【解析】DNA由两条脱氧核苷酸链通过氢键连接，A、T之间形成两个氢键，C、G之间形成三个氢键，氢键多的DNA结构更稳定，因此G、C含量高的DNA更稳定。
11．探究DNA分子复制过程实验中，通常是用15N标记的同位素示踪法。下列叙述正确的是（ ）
A．用15NH4C1培养若干代的大肠杆菌体内，其蛋白质和DNA分子含15N标记
B．整个实验过程中，每一次提取的细菌都是完成分裂一次的细菌
C．为保证实验效果，需将提取的细菌进行密度梯度超速离心和分析
D．15N标记的大肠杆菌在含14NH4C1的培养基中进行一次有丝分裂，每个菌体均含15N和14N
【答案】A
【解析】蛋白质和DNA均含N，所以用15NH4C1培养若干代的大肠杆菌体内，其蛋白质和DNA分子都含15N标记，A正确；实验过程中需要研究子一代、子二代等大肠杆菌的DNA放射性情况，所以实验过程中，有的细菌分裂了一次，有的分裂了两次，B错误；为保证实验效果，需分别提取子一代和子二代细菌的DNA进行密度梯度超速离心和分析，而不是对细菌进行密度梯度超速离心，C错误；15N标记的大肠杆菌在含14NH4C1的培养基中进行一次DNA复制后，每个菌体均含15N和14N，大肠杆菌为原核生物，不能进行有丝分裂，D错误。
12．在氮源为14N或15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N－DNA（相对分子质量为a）或15N－DNA（相对分子质量为b）。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，连续繁殖两代（Ⅰ和Ⅱ），用离心方法分离提取到的大肠杆菌的DNA，得到的结果如图所示。下列对此实验的叙述错误的是（ ）
A．Ⅰ代大肠杆菌DNA分子中一条链含14N，另一条链含15N
B．Ⅱ代大肠杆菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/4
C．预计Ⅲ代大肠杆菌DNA分子的平均相对分子质量为7a＋b/8
D．上述实验的结果能证明DNA的复制方式为半保留复制
【答案】B
【解析】Ⅰ代大肠杆菌DNA分子中一条链含14N，另一条链含15N，A正确；Ⅱ代大肠杆菌含15N的DNA分子有2个，占全部（4个）DNA分子的1/2，B错误；由于1个含有14N的DNA分子相对分子质量为a，则每条链的相对分子质量为a/2；1个含有15N的DNA分子的相对分子质量为b，则每条链的相对分子质量为b/2；将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，连续繁殖三代，共得到8个DNA分子，这8个DNA分子共16条链，其中有2条链含15N，14条链含14N，因此总相对分子质量为b/2×2＋a/2×14＝b＋7a，所以每个DNA分子的平均相对分子质量为7a＋b/8，C正确；该实验的结果能证明DNA的复制方式为半保留复制，D正确。
13．下图为真核细胞内某基因结构示意图，共有1000对脱氧核苷酸组成，其中碱基A占20%。下列说法正确的是（ ）
A．该基因一定存在于细胞核内染色体DNA上
B．该基因的一条脱氧核苷酸链中（C＋G）/（A＋T）为3：2
C．DNA解旋酶只作于①部位，限制性内切酶只作用于②部位
D．该基因复制3次，则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸2800个
【答案】B
【解析】在真核细胞中，DNA主要分布在细胞核内的染色体上，此外在线粒体和叶绿体中也有少量分布，A错误；由以上分析可知，该DNA分子中T%＝A%＝20%，C%＝G%＝50%－20%＝30%，则该DNA分子中C＋G/A＋T为3：2，根据碱基互补配对原则，该基因的一条脱氧核苷酸链中C＋G/A＋T为3：2，B正确；DNA解旋酶作用于②氢键部位，限制性内切酶作用于①磷酸二酯键部位，C错误；该基因共有1000对脱氧核苷酸组成，其中鸟嘌呤占30%，因此该基因中含有鸟嘌呤数目为1000×2×30%＝600个，则基因复制3次，则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数目＝（23－1）×600＝4200个，D错误．
14．将某精原细胞（2N＝8）的DNA分子用15N标记后置于含14N的培养基中培养，经过连续两次细胞分裂后，检测子细胞中的情况，下列推断正确的是（ ）
A．若进行有丝分裂，则含15N染色体的子细胞比例为1/2
B．若进行减数分裂，则含15N染色体的子细胞比例为1
C．若进行有丝分裂，则第二次分裂中期含14N的染色单体有8条
D．若进行减数分裂，则减I中期含14N的染色单体有8条
【答案】B
【解析】根据题意，若进行两次有丝分裂，第一次分裂得到的子细胞所有的染色体中DNA都有一条链被标记，第二次分裂得到的子细胞中一半有标记或全部有标记，A错误；若进行减数分裂，DNA完成复制后每个DNA分子中都有一条链有标记，所以子细胞中全有标记，B正确；精原细胞中有8条染色体，第二次有丝分裂中期细胞中有8条染色体，每条染色体上有2个DNA分子，其中一个DNA分子一条链含有标记，其它的链中都是未被标记的链，所以含14N的染色单体共16条，C错误；DNA是半保留复制，所以减Ⅰ中期含有14N的染色单体是16条，D错误。
15．将某雄性动物细胞的全部DNA分子双链经32P标记（染色体数为2N）后，置于不含32P的培养基中培养。经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞，检测子细胞中的情况。下列推断正确的是（ ）
A．若进行有丝分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为l/2
B．若进行减数分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为l
C．若子细胞中的染色体都含32P，则一定进行有丝分裂
D．若子细胞中的染色体不都含32P，则一定进行减数分裂
【答案】B
【解析】若进行有丝分裂，第一次有丝分裂后，子细胞中每条染色体都含有标记；当细胞处于第二次分裂后期时，一半的染色体含32P，染色单体分开后随机移向细胞两极，具有32P标记的染色体也随机进入2个细胞，所以经过连续两次细胞分裂后产生的4个子细胞中，含32P染色体的子细胞为2个或3个或4个，A错误；若进行减数分裂，DNA只复制一次，经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞，每条染色体都含32P，因此含32P染色体的子细胞比例一定为1，B正确；若子细胞中的染色体都含32P，说明DNA只复制一次，则一定进行减数分裂，C错误；若子细胞中的染色体不都含32P，说明DNA分子复制不止一次，则一定进行的是有丝分裂，D错误。
二、综合题
16．如图1、2分别为DNA分子结构及复制示意图。请据图回答下列问题：
（1）1953年沃森和克里克提出了DNA双螺旋结构模型。该模型认为：DNA分子中的____________交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。图1中由①②③构成的④称为____________。
（2）从图2可以看出，DNA复制有多个起点，其意义在于________________；图中所示的A酶为________酶，作用于DNA结构中的氢键。DNA复制所需基本条件主要包括__________（至少答出两项）等。从图2还可以看出DNA复制时，一条子链是连续合成的，而另一条子链是__________，即先形成短链片段（冈崎片段）再通过___________酶相互连接。
（3）若将某动物精原细胞的全部DNA分子用32P标记，置于不含32P的培养液中培养，经过减数分裂产生的4个子细胞中含被标记染色体的子细胞比例为___________。
【答案】（1）脱氧核糖与磷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸
（2）提高了复制速率 解旋 模板、酶、原料和能量 不连续合成的 DNA连接
（3）100%
【解析】（1）DNA分子中的脱氧核糖与磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架。图1中由①②③构成的④称为鸟嘌呤脱氧核苷酸，是DNA的基本组成单位之一。
（2）DNA复制从多个起点开始，能提高复制速率。图中所示的A酶为解旋酶，作用于碱基之间的氢健，使DNA双螺旋结构打开。DNA复制所需基本条件主要包括模板、酶、原料和能量等。由图可知，DNA复制时，一条子链是连续合成的，而另一条子链是不连续合成的，即先形成短链片段（冈崎片段）再通过DNA连接酶相互连接。
（3）若将某雄性动物细胞的全部DNA分子用32P标记，置于不含32P的培养液中培养，由于DNA复制为半保留复制，所以DNA分子在间期复制后，每个DNA分子中都含有一条被标记的母链，经过减数分裂后产生了4个子细胞全部含有32P，比例为100%。
17．人类基因组计划的实施为人类了解自身的奥秘、增进健康具有无可估量的意义，而其基础是对DNA分子和基因结构和功能的认识。下图表示细胞内与基因有关的物质或结构，请仔细阅读并回答问题：
（1）遗传物质的主要载体是［ ］___________，基因和i的关系是___________。
（2）e和g的关系是___________，g被彻底水解后的产物可用字母___________表示。
（3）细胞内的遗传物质是［ ］___________，基因和g的关系是_______________。
（4）基因和h的关系是____________________，h合成时的模板来自___________过程，模板合成后进入h合成场所穿过___________层磷脂双分子层，原因是_____________________。
（5）g的成分与RNA的成分相比，主要差异在于_____________________________。
（6）g的空间结构一般表现为___________，若其中（C＋G）/（T＋A）＝0.5，则A占总碱基数的比例为___________________。
【答案】（1）i染色体 基因在染色体（i）上呈线性排列
（2）e是g的基本单位 b、c、d
（3）g DNA 基因是具有遗传效应的DNA片段
（4）基因指导h合成 转录 0 经核孔进入细胞质
（5）碱基（T与U）和五碳糖（脱氧核糖与核糖）
（6）双螺旋 1/3
【解析】（1）遗传物质的主要载体是染色体，一条染色体上有许多基因，基因在染色体上呈线性排列。
（2）e是脱氧核苷酸，g是DNA，e和g的关系是： e是g的基本单位，g被彻底水解后的产物为脱氧核糖、磷酸和含氮碱基，可用字母b、c、d表示。
（3）细胞内的遗传物质是DNA，基因是具有遗传效应的DNA片段。
（4）基因和h的关系是基因指导h即蛋白质的合成，h合成时的模板来自转录过程，模板（mRNA）合成后进入h合成场所即细胞质中不穿过磷脂分子层，原因是RNA经核孔进入细胞质。
（5）g的成分与RNA的成分相比，主要差异在于碱基（T与U）和五碳糖（脱氧核糖与核糖）。
（6）g的空间结构一般表现为双螺旋，由于A＝T，G＝C，若其中（C＋G）/（T＋A）＝0.5，故（A＋T）占2/3，则A占总碱基数的比例为1/3。
18．荧光原位杂交可用荧光标记的特异DNA片段为探针，与染色体上对应的DNA片段结合，从而将特定的基因在染色体上定位。请回答下列问题：
（1）DNA荧光探针的制备过程如图1所示，DNA酶Ⅰ随机切开了核苷酸之间的______键从而产生切口，随后在DNA聚合酶Ⅰ作用下，以荧光标记的______________为原料，合成荧光标记的D NA探针。
（2）图2表示探针与待测基因结合的原理。先将探针与染色体共同煮沸，使DNA双链中___键断裂，形成单链。随后在降温复性过程中，探针的碱基按照___________原则，与染色体上的特定基因序列形成较稳定的杂交分子。图中两条姐妹染色单体中最多可有_____条荧光标记的DNA片段。
（3）A、B、C分别代表不同来源的一个染色体组，已知AA和BB中各有一对同源染色体可被荧光探针标记。若植物甲（AABB）与植物乙（AACC）杂交，则其F1有丝分裂中期的细胞中可观察到________个荧光点；在减数第一次分裂形成的两个子细胞中分别可观察到______个荧光点。
【答案】（1）磷酸二酯 脱氧核苷酸
（2）氢 碱基互补配对 4
（3）6 2和4
【解析】（1）根据题意和图示分析可知：DNA酶Ⅰ随机切开了核苷酸之间的磷酸二酯键从而产生切口，形成一段一段的DNA分子片段。在DNA聚合酶Ⅰ作用下，以荧光标记的四种脱氧核苷酸为原料，合成荧光标记的DNA探针。
（2）DNA分子是双链结构，通过氢键连接．将探针与染色体共同煮沸，使DNA双链中氢键断裂，形成单链，随后在降温复性过程中，探针的碱基按照A－T、C－G的碱基互补配对原则，与染色体上的特定基因序列形成较稳定的杂交分子，图中两条姐妹染色单体中含有2个DNA分子共有4条链，所以最多可有4条荧光标记的DNA片段。
（3）由于AA和BB中各有一对同源染色体可被荧光探针标记，若植物甲（AABB）与植物乙（AACC）杂交，则其F1，有丝分裂中期的细胞（AABC）中可观察到6个荧光点，在减数第一次分裂形成的两个子细胞中分别可观察到含A和含AB的2和4个荧光点。
19．细胞周期分为间期与分裂期（M）两个阶段。间期又分为：G1期（DNA复制前期）、S期（DNA复制期）和G2期（DNA复制后期）。以下是测定细胞周期三种常用方法，回答下列问题：
（1）同位素标记法：利用3H标记的TDR（胸腺嘧啶脱氧核苷酸）标记S期的细胞后，移至普通培养基中培养，定期取样检测放射显影，统计标记细胞百分数，来计算细胞周期。
A：S期的细胞被标记； B：标记细胞进入分裂期；C：标记细胞第二次进入分裂期
实验开始时被标记的物质是________，该细胞分裂一次平均经历的时间大约为________h。
（2）BrdU渗入测定法：BrdU加入培养液后，作为细胞DNA复制的原料参与新DNA的合成，经Giemsa染色后通过统计分裂相中各期比例，来算出细胞周期的值。
已知只有双链均含BrdU的染色单体着色较浅，其他情况的染色单体着色较深。现以1条染色体为例，观察加入BrdU后细胞分裂中期的显示情况，则经2个周期，所产生的c细胞中一半细胞为两条单体均染色浅，另一半细胞为两条单体________；得出该结果依据了DNA的________复制方式。
（3）流式细胞仪PI染色法：PI可以与DNA结合，其荧光强度直接反映了细胞内DNA含量，流式细胞仪可根据细胞中DNA含量的不同对细胞分别计数，从而获得对应的细胞周期各时期的细胞百分率。若检测的结果G1期DNA的相对含量为40，则G2期应该是________。
【答案】（1）DNA 10
（2）一深一浅 半保留
（3）80
【解析】（1）胸腺嘧啶脱氧核苷酸是DNA特有的，所以利用3H标记的TDR在间期参与合成DNA，使实验开始时被标记的物质是DNA。B表示标记细胞进入分裂期，C表示标记细胞第二次进入分裂期，所以该细胞分裂一次平均经历的时间大约为13－3＝10（h）。
（2）已知只有双链均含BrdU的染色单体着色较浅，其他情况的染色单体着色较深。现以1条染色体为例，观察加入BrdU后细胞分裂中期的显示情况，由于DNA分子进行半保留复制，所以经2个周期，所产生的c细胞中一半细胞为两条单体均染色浅，另一半细胞为两条单体一深一浅。
（3）由于G1期之后细胞进入S期，此时细胞中发生DNA的复制和有关蛋白质的合成，因此进入G2期之后，细胞中DNA数目加倍，即若检测的结果G1期DNA的相对含量为40，S期DNA复制加倍，则G2期应该是80。
专题17 DNA的结构、复制与基因的本质（挑战）
一、单选题
1．模型构建是一种研究问题的科学的思维方法，在制作一个线性DNA分子双螺旋结构模型活动中，错误的是（ ）
A．需要准备制作磷酸、脱氧核糖和碱基等材料
B．A、T、G、C四种碱基的大小和形状应该相同
C．需要制作两条碱基互补的脱氧核苷酸链
D．末端的磷酸基团可以体现DNA双链的反向平行
【答案】B
【解析】DNA的基本单位是脱氧核苷酸，由脱氧核糖、含氮碱基、磷酸，因此需要准备制作磷酸、脱氧核糖和碱基等材料，A正确；A、T、G、C四种碱基的大小和形状应该不同，B错误；两条链上的碱基遵循碱基互补配对原则，因此需要制作两条碱基互补的脱氧核苷酸链，C正确；末端的磷酸基团可以体现DNA双链的反向平行，D正确。
2．DNA半保留复制过程是分别以解旋的两条链为模板，合成两个子代DNA分子，在复制起始点呈现叉子的形式，被称为复制叉。DNA连接酶可以将脱氧核苷酸片段连接在一起，如图表示某DNA分子复制的过程，下列说法错误的是（ ）
A．在复制叉的部位结合有解旋酶、RNA聚合酶
B．DNA复制过程中需要DNA连接酶的参与
C．前导链和后随链延伸的方向都是由5'端向3’端
D．该过程发生的场所不一定是细胞核、线粒体和叶绿体
【答案】A
【解析】复制叉处进行DNA解旋、合成新链，所以需要解旋酶和DNA聚合酶，A错误；后随链先形成DNA单链的片段，之间需要DNA连接酶相连接，B正确；据图可知：DNA两条链的方向是相反的，但前导链和后随链延伸的方向都是由5'端向3’端，C正确；DNA复制可以发生在原核细胞中，D正确。
3．下列关于DNA分子的结构与复制的叙述中，正确的有几项（ ）
①含有m个腺嘌呤的DNA分子，第n次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸数为m×2n－1个
②在一个双链DNA分子中，A＋T占碱基总数的M%，那么该DNA分子的每条链中的A＋T都占该链碱基总数的M%
③细胞内全部DNA的两条链都被32P标记后，在不含32P的环境中进行连续有丝分裂，第2次分裂产生的每个子细胞染色体均有一半有标记
④每个DNA分子中，都是碱基数＝磷酸基团数＝脱氧核糖数＝脱氧核苷酸数
⑤双链DNA分子中，磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成基本骨架;碱基对之间通过氢键连接，排列在内侧
A．2项 B．3项 C．4项 D．5项
【答案】C
【解析】含有m个腺嘌呤的DNA分子第n次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸数是m×2n － m×2n－1＝m×2n－1个，①正确；在一个双链DNA分子中，A＋T占碱基总数的M%，由于两条链中A＋T的数目是相等的，则该DNA分子每条链中A＋T所占比例就相当分子、分母各减半，其比例是不变的，也为M%，②正确；全部DNA被32P分子标记后，在不含在32P元素的环境下进行有丝分裂，第一次分裂后每个子细胞的染色体均含32P，第二次有丝分裂，姐妹染色单体有一条含32P一条不含32P，着丝点断裂后含标记的染色体进入子细胞是随机的，因此不能判断子细胞染色体被标记的比例，③错误；DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，由一分子脱氧核糖、一分子磷酸和一分子含氮碱基组成，故每个DNA分子中碱基数＝磷酸基团数＝脱氧核糖数＝脱氧核苷酸数，④正确；双链DNA分子中，磷酸和脱氧核糖通过磷酸二酯键交替连接，构成基本骨架；碱基对之间通过氢键连接，排列在内侧，⑤正确。
4．在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时，BrdU会取代胸苷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．1/2的染色体荧光被抑制 B．1/4的染色单体发出明亮荧光
C．全部DNA分子被BrdU标记 D．3/4的DNA单链被BrdU标记
【答案】D
【解析】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，故A、B选项正确；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，C选项正确；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，D选项错误。
5．某班级分组制作DNA双螺旋结构模型时，采用了如下流程：制作脱氧核苷酸→制作脱氧核苷酸链→制作双链DNA→螺旋化。下列叙述错误的是（ ）
A．制作脱氧核苷酸时，将磷酸和碱基连在脱氧核糖的特定位置
B．制作脱氧核苷酸链时，相邻脱氧核苷酸的磷酸基团直接相连
C．制作双链DNA时，两条链之间的碱基A与T配对，G与C配对
D．各组DNA模型的碱基序列往往不同，反映了DNA分子的多样化
【答案】B
【解析】制作脱氧核苷酸时，磷酸连接5号碳原子上，碱基连在1号碳原子上，A正确；制作脱氧核苷酸链时，相邻脱氧核苷酸之间以磷酸和脱氧核糖相连，B错误；制作双链DNA时，两条链之间的碱基A与T配对，G与C配对，C正确；组成DNA的脱氧核苷酸有4种，各组DNA模型的碱基序列往往不同，反映了DNA分子的多样化，D正确。
6．DNA熔解温度（Tm）是使DNA双螺旋结构解开一半时所需要的温度，不同种类DNA的Tm值不同。下图表示DNA分子中G＋C含量（占全部碱基的比例）与Tm值的关系。下列有关叙述不正确的是（ ）
A．一般来说，DNA分子的Tm值与G＋C含量呈正相关
B．Tm值相同的DNA分子中G＋C的数量有可能不同
C．维持DNA双螺旋结构的主要化学键有磷酸二酯键和氢键
D．双链DNA分子中G与C之间的氢键总数比A与T之间的多
【答案】D
【解析】由图可知G＋C含量在70℃之后随Tm的升高而升高，70℃之前无法确定，A、B正确；维持DNA双螺旋结构的主要化学键有磷酸二酯键和碱基对之间的氢键，C正确；DNA分子中G与C之间的氢键总数与A与T之间无法确定，D错误。
7．美国科学家通过调整普通碱基G、C、A、T的分子结构，创建出四种新碱基S、B、P、Z。其中S和B配对，P和Z配对，连接它们之间的氢键都是三个。随后，他们将合成碱基与天然碱基结合，得到了由8种碱基组成的DNA。实验证明，该DNA与天然DNA拥有相同属性，也可转录成RNA，但不能复制。下列关于合成的含8种碱基DNA的叙述，错误的是（ ）
A．该DNA分子中磷酸、五碳糖、碱基三者比例为1：1：1
B．该DNA以磷酸和脱氧核糖交替连接为基本骨架，具有稳定的双螺旋结构
C．因该DNA分子不能复制，所以其只能贮存遗传信息，不能传递遗传信息
D．含x个碱基对的该DNA中含有y个腺嘌呤，则该DNA中氢键个数为3x－y
【答案】C
【解析】由题干信息可知，合成DNA与天然DNA拥有相同属性，说明它仍具有稳定的双螺旋结构，即以脱氧核苷酸为单体，磷酸和五碳糖交替连接构成基本骨架，故该DNA分子中磷酸、五碳糖、碱基三者比例为1：1：1，AB正确；遗传信息的传递包括由DNA到DNA的传递，也包括由DNA到RNA的传递，由题干知，该DNA分子不能复制但能转录故也能传递遗传信息，C错误；含有x个腺嘌呤，而腺嘌呤和胸腺嘧啶配对，且两者之间有两个氢键，其余碱基对间均有三个氢键，故该DNA中的氢键数为（x－y）×3＋2y＝3x－y，D正确。
8．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（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】DNA分子中的两条链是通过严格的碱基互补配对而成。双链DNA分子中：A＝T、G＝C，A＋G（C）/T＋C（G）＝1，一条单链中A＋G（C）/T＋C（G）与另一条单链中该值是倒数关系。整个DNA分子中，A＋T / G ＋C＝每一条单链中A＋T / G＋C，只有C正确。
9．用15N标记含有100个碱基对的DNA分子片段，该DNA分子碱基间的氢键共有260个，在含14N的培养基中连续复制多次后共消耗游离的嘌呤类脱氧核苷酸1 500个，下列叙述正确的是（ ）
A．该DNA片段中共有腺嘌呤60个，复制多次后含有14N的DNA分子占7/8
B．若一条链中（A＋G）／（T＋C）＜1，则其互补链中该比值也小于1
C．若一条链中A：T：G：C＝1：2：3：4，则其互补链中该比例为4：3：2：1
D．该DNA分子经复制后产生了16个DNA分子
【答案】D
【解析】由以上分析可知，该DNA片段中共有腺嘌呤40个，共复制4次，根据半保留复制特点，子代含有14N的DNA分子占100%，A错误；若一条链中（A＋G）/（T＋C）＜1，根据碱基互补配对原则，其互补链中该比例为其倒数，应该大于1，B错误；若一条链中A：T：G：C＝1：2：3：4，根据碱基互补配对原则，其互补链中该比例为2：1：4：3，C错误；根据前面的分析计算可知，该DNA共复制4次，因此经复制后产生了24＝16个DNA分子，D正确。
10．如图表示利用大肠杆菌探究DNA复制方式的实验，下列叙述正确的是（ ）
A．仅比较试管②和③的结果不能证明DNA复制为半保留复制
B．可用（15NH4）2SO4、（14NH4）2SO4分别代替15NH4Cl、14NH4Cl进行该实验
C．试管③中b带的DNA的两条链均含有14N
D．可用噬菌体代替大肠杆菌进行该实验
【答案】A
【解析】仅比较试管②和③的结果不能是全保留复制或半保留复制，需要与试管f①相结合，A正确；DNA分子中不含S元素，因此不能用（NH4）235SO4、（NH4）232SO4分别代替15NH4Cl、14NH4Cl进行上述实验，B错误；试管③中b自带的DNA的一条链含有14N，另一条链含有15N，C错误；噬菌体是病毒，没有细胞结构，不能在培养液中独立生活和繁殖，因而不能代替大肠杆菌进行实验，D错误。
11．正在进行复制的DNA分子上的“Y”形交叉点称为复制叉。在每个复制起始位点处形成两个复制叉，它们朝相反方向移动，在“复制机器”的作用下沿途打开母链合成新的子链。图示为果蝇早期胚胎细胞正在进行DNA复制的电镜照片。以下说法错误的是（ ）
A．DNA多起点双向复制提高了合成效率
B．图中DNA上的可见颗粒可能是蛋白质
C．该图证明DNA子链延伸方向是从5’到3’
D．“复制机器”含有DNA聚合酶和解旋酶等
【答案】C
【解析】DNA的多起点双向复制提高了DNA复制的效率，A正确；DNA链上缠绕着组蛋白，图中可见的颗粒可能是蛋白质，B正确；DNA子链的延伸方向是从5’到3’，但该图不能证明，C错误；DNA复制过程中需要DNA聚合酶和解旋酶的参与，D正确。
12．将果蝇一个精原细胞中未复制的Y染色体上的DNA双链都用15N标记，然后将该细胞置于不含15N的培养基中培养，经过两次连续分裂产生四个子细胞下列分析正确的是（ ）
A．如果是有丝分裂，则四个子细胞中各有一条含15N的Y染色体
B．如果是有丝分裂，则有两个子细胞中各有一条含15N的Y染色体
C．如果是减数分裂，则四个子细胞中各有一条含15N的Y染色体
D．如果是减数分裂，则只有一个子细胞含有一条含15N的Y染色体
【答案】B
【解析】如果是有丝分裂，则子细胞中Y染色体不一定含15N，A错误；如果是有丝分裂，DNA复制2次，DNA分子为半保留复制，则产生四个子细胞中，有两个子细胞中各有一条含15N的Y染色体，B正确；如果是减数分裂，则子细胞中有2个不含Y染色体，C错误；如果是减数分裂，则有2个子细胞含有一条含15N的Y染色体，D错误。
二、综合题
13．图1是用DNA测序仪测出的某生物的一个DNA分子片段上被标记一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序（TGCGTATTGG），请回答下列问题：
（1）据图1推测，此DNA片段上的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是_______个。
（2）根据图1脱氧核苷酸链碱基排序，图2显示的脱氧核苷酸链碱基序列为_____________（从上往下序列）。
（3）图1所测定的DNA片段与图2所显示的DNA片段中的（A＋G）/（T＋C）总是为1，由此证明DNA分子碱基数量关系是____________。图1中的DNA片段与图2中的DNA片段中A/G的比值分别为_____________，由此说明了DNA分子的特异性。
（4）若用35S标记某噬菌体，让其在不含35S的细菌中繁殖5代，含有35S标记的噬菌体所占比例为_____。
（5）图中DNA片段由500对碱基组成，A＋T占碱基总数的34%，该DNA片段复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子__________个。
【答案】（1）5
（2）CCAGTGCGCC
（3）嘌呤数等于嘧啶数 1/1、2/8
（4）0
（5）990
【解析】（1）图1中显示的一条链上鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是4个，胞嘧啶脱氧核苷酸的数量是1个，根据碱基互补配对原则，互补链上还有1个鸟嘌呤脱氧核苷酸，即总共有5个鸟嘌呤脱氧核苷酸。
（2）看清楚各列所示的碱基种类是读脱氧核苷酸链碱基序列的关键。
（3）图1所测定的DNA片段与图2所显示的DNA片段中（A＋G）/（T＋C）的值总是为1，由此证明DNA分子碱基数量关系是嘌呤数等于嘧啶数；图1中的DNA片段的一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序（TGCGTATTGG），可计算出此DNA片段中的A/G＝（1＋4）/（4＋1）＝1/1；图2中的DNA片段中一条链脱氧核苷酸的碱基排列顺序为CCAGTGCGCC，可计算出此DNA片段中A/G＝（1＋1）/（4＋4）＝1/4，可知：不同生物DNA分子中（A＋T）/（G＋C）、A/G、T/C是不同的，体现了DNA分子的特异性。
（4）若用35S标记某噬菌体，让其在不含35S的细菌中繁殖5代，由于噬菌体自身的蛋白质没有进入细菌，子代噬菌体合成的蛋白质全都是利用细菌内的氨基酸作为原料，因此繁殖产生的子代噬菌体中不含有35S标记。
（5）图中DNA片段由500对碱基组成，A＋T占碱基总数的34%，则G＋C＝500×2×（1－34%）＝660，G＝C＝330个，该DNA片段复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子等于330×22＝990个。
14．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。
（2）若用带有32P标记的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。
（3）将一个带有某种噬菌体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】（1）γ
（2）α
（3）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）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。ATP水解时，远离腺苷的高能磷酸键断裂，产生ADP和Pi，释放的能量用于生物体的生命活动。据此并结合题意可知：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γ位上。
（2）dA－Pα～Pβ～Pγ（d表示脱氧）脱去Pβ和Pγ这两个磷酸基团后，余下的结构为腺嘌呤脱氧核苷酸，是DNA的基本组成单位之一。因此，若用带有32P标记的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α位上。
（3）每个噬菌体只含有1个DNA分子。噬菌体侵染大肠杆菌时，噬菌体的DNA进入到大肠杆菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在大肠杆菌细胞外；在噬菌体的DNA的指导下，利用大肠杆菌细胞中的物质来合成噬菌体的组成成分。已知某种噬菌体DNA分子的两条链都用32P进行标记，该噬菌体所感染的大肠杆菌细胞中不含有32P。综上所述并依据DNA分子的半保留复制可知：一个含有32P标记的双链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，因此在得到的n个噬菌体中只有两个带有标记，即其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n。
15．科学家运用密度梯度离心等方法研究DNA复制的机制。请回答问题：
（1）将两组大肠杆菌分别在15NH4Cl培养液和14NH4Cl培养液中繁殖多代，培养液中的氮可被大肠杆菌用于合成四种__________分子，作为DNA复制的原料，最终得到含15N的大肠杆菌和含14N的大肠杆菌。
（2）实验一：从含 15N 的大肠杆菌和含14N的大肠杆菌中分别提取亲代 DNA，混合后放在100 ℃条件下进行热变性处理，然后进行密度梯度离心，再测定离心管中混合的DNA单链含量，结果如图a所示。热变性处理导致DNA分子中碱基对之间的_______发生断裂，形成两条DNA单链，因此图a中出现两个峰。
（3）实验二：研究人员将含 15N 的大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中，繁殖一代后提取子代大肠杆菌的 DNA（F1DNA），将F1DNA热变性处理后进行密度梯度离心，离心管中出现的两个条带对应图b中的两个峰。若将未进行热变性处理的F1DNA进行密度梯度离心，则离心管中只出现一个条带。据此分析，F1DNA是由________（选填①～④中的序号）组成，做出此判断的依据是_______（选填⑤～⑦中的序号）。
①两条15N－DNA 单链 ②两条14N－DNA 单链
③两条既含 15N、又含有14N 的DNA单链
④一条15N－DNA单链、一条14N－DNA单链
⑤双链的F1DNA 密度梯度离心结果只有一个条带，排除“全保留复制”
⑥单链的F1DNA 密度梯度离心结果有两个条带，排除“弥散复制”
⑦图b与图a中两个峰的位置相同，支持“半保留复制”
【答案】（1）脱氧核糖核苷酸
（2）氢键
（3）④ ⑤⑥⑦
【解析】（1）脱氧核糖核苷酸分子是DNA复制的原料，且脱氧核糖核苷酸组成元素是C、H、O、N、P，因此培养液中的氮可被大肠杆菌用于合成四种脱氧核糖核苷酸。
（2）DNA分子中碱基对之间以氢键相连，热变性处理导致DNA分子中碱基对之间的氢键发生断裂，形成两条DNA单链。
（3）将DNA被15N标记的大肠杆菌移到14N培养基中培养，因合成DNA的原料中含14N，所以新合成的DNA链均含14N，根据半保留复制的特点，第一代的2个DNA分子都应一条链含15N，一条链含14N（④）。若将未进行热变性处理的F1DNA进行密度梯度离心，则离心管中只出现一个条带，将F1DNA热变性处理后进行密度梯度离心，则离心管中出现的两种条带，即14N条带和15N条带，对应图b中的两个峰。若为全保留复制，则双链的F1DNA，1个DNA分子是两条链都14N，1个DNA分子是两条链都15N，密度梯度离心结果有2个条带，1个14N条带，1个15N条带，而本实验双链的F1DNA密度梯度离心结果只有一个条带，排除“全保留复制”（ ⑤）；若为分散复制则单链的F1DNA密度梯度离心结果只有1个条带，而本实验单链的F1DNA密度梯度离心结果有两个条带，排除“弥散复制”（⑥）；从含15N的大肠杆菌和含14N的大肠杆菌中分别提取亲代DNA，即一个2条链15N的DNA分子和一个2 条链都是14N的DNA分子，混合后放在100℃条件下进行热变性处理，成单链，然后进行密度梯度离心，应该含有2个条带，1个14N条带，1个15N条带，如图a，将DNA被15N标记的大肠杆菌移到14N培养基中培养，因合成DNA的原料中含14N，所以新合成的DNA链均含14N。根据半保留复制的特点，第一代的2个DNA分子都应一条链含15N，一条链含14N，如图b，图b与图a中两个峰的位置相同，支持“半保留复制”（⑦）。
专题17 DNA的结构、复制与基因的本质
考点一、DNA的分子结构
【要点速记】
1．DNA分子的结构
2．DNA分子的特性
（1）相对稳定性：DNA分子中____________交替连接的方式不变，两条链间__________的方式不变。
（2）多样性：不同的DNA分子中碱基__________千变万化。（比如：若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序最多有_______种。）
（3）特异性：不同DNA分子中碱基具有特定的__________。 DNA分子的_____性和______性是生物体多样性和特异性的物质基础。
【重难点突破】
1．DNA分子结构模型解读
（4）两图的关系：图2是图1的简化形式，其中①是磷酸二酯键，③是氢键。解旋酶作用于③部位，限制性核酸内切酶和DNA连接酶作用于①部位。
2．碱基互补配对原则及相关计算
（1）碱基互补配对原则：
DNA碱基互补配对原则是指在DNA分子形成碱基对时，A一定与T配对，G一定与C
配对的一一对应关系。
（2）有关推论：
①双链DNA分子中，任意两个非互补碱基之和恒等，如A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝50%碱基总量；嘌呤碱基＝嘧啶碱基。
②在双链DNA分子中，互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等。
设在双链DNA分子中的一条链上A1＋T1＝n%，则A＋T＝A1＋A2＋T1＋T2＝（n%＋n%）/2＝n%。简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。另外，与转录出的相应的RNA中的相应碱基的和的比例也相等，即A＋U＝n%。
③双链DNA分子中，非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数。设双链DNA分子中，一条链上（A1＋G1）/（T1＋C1）＝m，则（A1＋G1）/（T1＋C1）＝（T2＋C2）/（A2＋G2）＝m，所以互补链上（A2＋G2）/（T2＋C2）＝1/m。简记为“DNA两互补链中，不配对两碱基和的比值乘积为1”。
3．DNA的水解
（1）初步水解产物：四种脱氧核糖核苷酸。
（2）彻底水解产物：一种磷酸、一种脱氧核糖、 四种含氮碱基。
4．利用数字“五、四、三、二、一”巧记DNA分子的结构
考点二、DNA分子的复制
【要点速记】
1．概念：以______________为模板，合成子代DNA的过程。
2．时间：有丝分裂_________、减数第一次分裂前的_________。
3．过程：
4．特点：
（1）复制方式为_______________。
（2）边解旋边复制。
5．DNA分子精确复制的原因：
（1）DNA分子的___________结构提供精确的模板。
（2）_____________________保证复制精确进行。
6．意义：使_____________从亲代传给子代，保持了遗传信息的___________。
【重难点突破】
1．DNA分子的复制类型
（1）如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图。
①图中显示DNA分子复制是从多个起点开始的，但多起点并非同时进行；
②图中显示DNA分子复制是边解旋边双向复制的；
③真核生物的这种复制方式的意义在于提高了复制速率；
④一个细胞周期中每个起点一般只起始1次。
（2）原核生物DNA复制通常为单起点，双向复制。
2．对DNA复制方式的推测及实验证据
（1）沃森和克里克提出假说：DNA分子复制方式为半保留复制。
（2）实验证据：
①实验方法：放射性同位素示踪法和离心技术。
②实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。
③实验假设：DNA以半保留的方式复制。
④实验预期：离心后应出现3条DNA带。
重带（密度最大）：两条链都为15N标记的亲代双链DNA；
中带（密度居中）：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA；
轻带（密度最小）：两条链都为14N标记的子代双链DNA。
⑤实验过程。
⑥过程分析：立即取出，提取DNA→离心→全部重带。繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。繁殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。
⑦实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。
3．图解法分析DNA复制的相关计算
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）DNA分子数：
①子代DNA分子数为2n个。
②含有亲代链的DNA分子数为2个。
③不含亲代链的DNA分子数为2n－2个。
④含子代链的DNA分子数为2n个。
（2）脱氧核苷酸链数：
①子代脱氧核苷酸链数为2n＋1条。
②亲代脱氧核苷酸链数为2条。
③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（或碱基数）：
①若亲代DNA中某种脱氧核苷酸（或碱基）的个数为m， 连续复制n代，共需要该脱氧核苷酸（或碱基）的个数为（2n－1）×m；
②第n次复制，需要该脱氧核苷酸（或碱基）的个数为2n－1×m。
4．利用图示法理解细胞分裂与DNA复制的关系：（假设细胞中含有1对同源染色体）
考点三、基因是有遗传效应的DNA片段
【要点速记】
1．染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系
人类基因组计划测定的是_________条染色体上____的碱基序列，包括_________________。
【重难点突破】
1．基因是有遗传效应的DNA片段，是针对遗传物质是DNA的生物来讲的，对于少数RNA病毒，基因则是有遗传效应的RNA片段。
2．基因是核酸分子的功能片段。基因控制生物性状，是一个有机的化学实体，同时是控制生物性状的功能单位。
3．基因与染色体的关系：基因在染色体上呈线性排列。
4．有性别之分的生物，如果蝇体细胞中有8条染色体，其基因组需测定的染色体有5条；无性别之分的生物，如水稻体细胞中有24条染色体，其基因组需测定的染色体有12条。
要点速记答案
考点一、1．C、H、O、N、P 脱氧核苷酸 脱氧核苷 脱氧核糖与磷酸 氢键 A＝T、G≡C 反向平行 2．（1）脱氧核糖和磷酸 碱基互补配对 （2）排列顺序 4n 排列顺序 多样 特异
考点二、1．DNA两条链 2．间期 间期 3．能量 解旋 两条螺旋的双链 脱氧核苷酸 DNA聚合酶 双螺旋结构 4．半保留复制 5．（1）双螺旋 （2）碱基互补配对原则 6．遗传信息 连续性
考点三、1．一个或两个 有遗传效应 脱氧核苷酸 脱氧核苷酸排列顺序 2．24 DNA 22条常染色体＋X染色体＋Y染色体
专题17 DNA的结构、复制与基因的本质（基础）
一、单选题
1．分析某生物全部的核酸，发现嘌呤碱基占56%，嘧啶碱基占44%，此生物不可能（ ）
A．噬菌体 B．大肠杆菌 C．致癌病毒 D．果蝇
【答案】A
【解析】噬菌体属于DNA病毒，只含DNA一种核酸，根据碱基互补配对原则，其嘌呤碱基总数应等于嘧啶碱基总数，这与题意不符，A正确；大肠杆菌同时含有DNA和RNA两种碱基，其中DNA所含嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，但RNA所含嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基总数，因此该生物可能为大肠杆菌，B错误；致癌病毒是指能引起动物恶性肿瘤的一类病毒。已经证明，其中大部分属于RNA病毒，其所含嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基总数，因此该生物可能为致癌病毒，C错误；果蝇含有DNA和RNA两种碱基，其中DNA所含嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，但RNA所含嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基总数，因此该生物可能为果蝇，D错误。
2．假设将含有一对同源染色体的精原细胞的DNA分子用15N标记，并供给14N 的原料。该细胞进行减数分裂产生的4个精细胞中，含15N标记的DNA的精子所占的比例是（ ）
A．0 B．25% C．50% D．100%
【答案】D
【解析】含有一对同源染色体的精原细胞，每个DNA分子的双链均用15N标记，以14N的脱氧核苷酸为原料，依据DNA分子的半保留复制，在减数第一次分裂前的间期DNA完成复制后，每个亲代DNA分子经过复制形成的2个子代DNA分子都有1条链含有15N、另一条链含有14N，这两个DNA分子分别存在于同1条染色体所含有的2条姐妹染色单体上；减数第一次分裂结束所形成的2个次级精母细胞中的每条染色单体都含有15N；在减数第二次分裂后期，着丝点分裂，染色单体分离成为染色体，分别移向细胞两极，所以减数第二次分裂结束所形成的4个精细胞都含有15N；精细胞变形发育形成精子。可见，含15N标记的DNA的精子所占的比例是100%。
3．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
【答案】D
【解析】分析图示可知，A（腺嘌呤）与①配对，根据碱基互补配对原则，则①为T（胸腺嘧啶），A错误；②与G（鸟嘌呤）配对，则②为C（胞嘧啶），B错误；DNA分子中所含的糖③为脱氧核糖，C错误；DNA两条链中配对的碱基通过④氢键相连，D正确。
4．烟草、烟草花叶病毒、T4噬菌体这三种生物中（ ）
A．含核酸的种类依次为2、2、1 B．含五碳糖的种类依次为2、2、1
C．含碱基的种类依次为8、4、4 D．含核苷酸的种类依次为8、4、4
【答案】D
【解析】烟草是植物，含有DNA和RNA，故含有2种核酸，2种五碳糖，5种碱基，8种核苷酸；烟草花叶病毒是RNA病毒，只含有RNA，故含有1种核酸，1种五碳糖，4种碱基，4种核苷酸；T4噬菌体是DNA病毒，只含有DNA，故含有1种核酸，1种五碳糖，4种碱基，4种核苷酸，ABC错误，D正确。
5．沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型。以下关于DNA分子结构叙述错误的是（ ）
A．两条链反向平行 B．磷酸—脱氧核糖交替形成骨架
C．碱基位于螺旋的外侧 D．碱基互补配对
【答案】C
【解析】DNA的两条链反向平行，A正确；DNA双链外侧的磷酸—脱氧核糖交替形成骨架，B正确；碱基位于螺旋的内侧，C错误；遵循碱基互补配对原则，D正确。
6．如图所示为 DNA 分子复制的片段，图中 a、b、c、d 表示各条脱氧核苷酸链。一般地 说，下列各项中正确的是（ ）
A．a和c的碱基序列互补，b和c的碱基序列相同
B．a链中（A＋C）/（G＋T）的比值与d链中同项比值相同
C．a链中（A＋T）/（G＋C）的比值与b链中同项比值相同
D．a链中（G＋T）/（A＋C）的比值与c链中同项比值不同
【答案】C
【解析】从图可知ad是互补的两条模板链，b是以a根据碱基互补配对形成的子链，c是以d根据碱基互补配对形成的子链，配对碱基之和在一条链、互补链和整个DNA分子中相等，ac、bd两条链中碱基排列顺序相同，A错误；由于ab是互补的两条链，所以a中 A＋C/G＋T的比值与b链中同项比值互为倒数，B错误；b链是以a链为模板合成的，a链和b链合成一个子代DNA分子，a链中A＋T＝b链中A＋T，a链中G＋C＝b链中G＋C，所以a链中A＋T/G＋C的比值与b链中同项比值相同，C正确；a链、c链都与d链互补，a链＝c链故a链中（G＋T）/（A＋C）的比值与c链中同项比值相同，D错误。
7．用32P标记玉米体细胞（含20条染色体）的DNA分子双链后，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和后期，一个细胞中的染色体条数和被32P标记的染色体条数分别是（ ）
A．中期20和20、后期40和20 B．中期20和10、后期40和20
C．中期20和20、后期40和10 D．中期20和10、后期40和10
【答案】A
【解析】DNA复制是半保留复制，第一次分裂过程中所有染色单体都被标记，即中期20条、后期40条；第二次分裂过程中只有一半的染色单体被标记，即中期20条、后期20条。
8．DNA分子具有多样性的主要原因是（ ）
A．构成DNA的核苷酸种类不同 B．DNA分子的核苷酸数目和排列顺序不同
C．DNA分子的空间结构具有多样性 D．不同DNA分子的复制方式不同
【答案】B
【解析】构成DNA的核苷酸有四种，与DNA分子具有多样性有关但不是主要原因，A错误；DNA分子的核苷酸数目和排列顺序不同导致不同的DNA具有不同的结构携带不同遗传信息，B正确；DNA分子都是由两条反向平行的链构成的双螺旋结构，C错误；DNA分子的复制方式都是半保留复制，D错误。
9．已知病毒的核酸有双链DNA．单链DNA、双链RNA、单链RNA四种类型。现发现了一种新病毒，要确定其核酸属于上述那一种类型，应该（ ）
A．分析碱基类型，确定碱基比率 B．分析碱基类型，分析核糖类型
C．分析蛋白质的氨基酸组成，分析碱基类型 D．分析蛋白质的氨基酸组成，分析核糖类型
【答案】A
【解析】分析碱基种类可判断核酸是DNA还是RNA，然后确定碱基比率，确定是单链结构还是双链结构，A正确；分析碱基种类和核糖的种类，只能判断核酸是DNA还是RNA，不能判断是单链结构还是双链结构，B错误；分析蛋白质的氨基酸组成无法判断是DNA还是RNA，分析碱基类型只能判断是DNA还是RNA，不能判断是单链还是双链，C错误；分析蛋白质的氨基酸组成无法判断是DNA还是RNA，分析核糖类型只能判断是DNA还是RNA，不能判断是单链还是双链，D错误。
10．下列关于基因的叙述，正确的是（ ）
A．DNA分子上任意一个片段都是基因
B．人体细胞中染色体是基因的唯一载体
C．等位基因的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同
D．基因的多样性决定了DNA分子的多样性
【答案】C
【解析】基因是有遗传效应的DNA片段，在DNA分子上有无效片段，A错误；人体细胞中染色体是基因的主要载体，另外还有线粒体，B错误；遗传信息就是指DNA分子上的脱氧核苷酸的排列顺序，C正确；基因的多样性决定了蛋白质分子的多样性，D错误。
11．下列关于 DNA 的分子结构与特点的叙述，错误的是（ ）
A．脱氧核苷酸是脱氧核苷和磷酸连接起来的结构单元
B．A 与 T、G 与 C 通过氢键相连，这就是卡伽夫法则
C．每个 DNA 分子中，碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数
D．双链 DNA 分子中，若一条脱氧核苷酸链中 G＋C＝28%，则 DNA 分子中A占36%
【答案】B
【解析】脱氧核苷酸是脱氧核糖核酸的基本单位，脱氧核苷是脱氧核糖和对应碱基构成，是脱氧核苷和磷酸连接起来的结构单元，A正确；卡伽夫法则（碱基互补配对原则）是指A与T配对，C与G配对，但没有说明碱基之间通过氢键连接，B错误；DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，一分子脱氧核苷酸含有一个磷酸、一个脱氧核糖和一个含氮碱基，因此每个 DNA 分子中，碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数，C正确；双链DNA 分子中，若一条脱氧核苷酸链中 G＋C＝28%，则 DNA 分子中G＋C＝28%，A＋T＝72%，A＝T＝36%，D正确。
12．将马（2N＝64）的一个精原细胞中的全部DNA分子双链用3H标记后移入普通培养液中先完成一个细胞周期，然后在此培养液中继续进行一次减数分裂过程。当某子代细胞正处于减数第二次分裂中期时，根据图示，判断该细胞中的染色体的标记情况最可能是（ ）
A．32个a B．32个b
C．16个a 、16个b D．6个b 、16个c
【答案】B
【解析】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，完成一个细胞周期后产生的子细胞中每条染色体上的DNA分子中均有一条链被标记，如图a ；该细胞再经过复制，一条染色体上的两条染色单体中只有一条有标记，如图b；由于减数第一次分裂发生同源染色体的分离，不发生着丝点的分裂，所以处于减数第二次分裂中期的细胞与减数第一次分裂相比，染色体数目减半，但染色体的标记情况相同，分析题可知，2N＝64，所以题中细胞中的染色体的标记情况是32个b，B正确，ACD错误。
13．用15N标记一个含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次。其结果不可能是（ ）
A．含有15N的DNA分子占1/8
B．含有14N的DNA分子占7/8
C．复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D．复制结果共产生16个DNA分子
【答案】B
【解析】DNA复制为半保留复制，不管复制几次，最终子代DNA都保留亲代DNA的2条母链，故最终有2个子代DNA含15N，所以含有15N的DNA分子占1/8，A正确；由于DNA分子的复制是半保留复制，最终只有2个子代DNA各含1条15N链，1条14N链，其余DNA都含14N，故全部子代DNA都含14N，B错误；含有100个碱基对200个碱基的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，解得A＝40个，故复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸：（24－1）×40＝600，C正确；复制4次后产生24＝16个DNA分子，D正确。
14．下列关于DNA的分子结构与特点的叙述，错误的是（ ）
A．DNA分子中每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基
B．DNA分子的两条脱氧核苷酸链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构
C．每个DNA分子中，碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数
D．碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性
【答案】A
【解析】DNA分子中大多数脱氧核糖上连着两个磷酸和一个碱基，末端的脱氧核糖只连接一个磷酸和一个碱基，A错误；DNA分子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，B正确；DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，一分子脱氧核苷酸含有一个磷酸、一个脱氧核糖和一个含氮碱基，因此每个DNA分子中，碱基数＝磷酸数＝脱氧核糖数，C正确；碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性，碱基特定的排列顺序，构成了DNA分子的特异性，D正确。
15．某精原细胞的DNA分子都用15N标记后置于仅含14N的环境中，该细胞进行减数分裂产生的四个精细胞中，含15N、14N的细胞比例分别是（ ）
A．100%、100% B．50%、100% C．50%、50% D．100%、50%
【答案】A
【解析】精原细胞的DNA分子都用15N标记后置于仅含14N的环境中，DNA进行半保留复制，每一个DNA的一条链含有15N，另一条链含有14N，该细胞进行减数分裂产生的四个精细胞中，含15N、14N的细胞比例均为100%。
16．如图是四位同学拼制的DNA分子平面结构部分模型，正确的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】磷酸与磷酸不能直接相连，A错误；磷酸应该与脱氧核糖相连，而不与含氮碱基直接相连，B错误；每分子的脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子碱基组成，磷酸是连接在脱氧核糖的第五位碳原子上，碱基是连接在第一位碳原子上。脱氧核苷酸之间是通过磷酸二酯键连接的，一个脱氧核苷酸的磷酸基与另一个脱氧核苷酸的脱氧核糖（第三个碳原子）形成磷酸二酯键，C正确；两个磷酸基团不应该与同一个脱氧核糖的同一个碳原子相连，D错误。
17．某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【解析】亲代DNA双链用白色表示，DNA复制方式是半保留复制，因此复制一次后得到的两个DNA分子只含有白色和灰色，而第二次复制得到的四个DNA分子以这两个DNA分子的四条链为模板合成的四个DNA分子中，都含有黑色的DNA子链，D正确，ABC错误。
18．某被15N标记的1个T2噬菌体（第一代）侵染未标记的大肠杆菌后，共释放出n个子代噬菌体，整个过程中共消耗a个腺嘌呤。下列叙述正确的是（ ）
A．子代噬菌体中含15N的个体所占比例为1/2n－1
B．可用含15N的培养液直接培养出第一代噬菌体
C．噬菌体DNA复制过程需要的模板、酶、ATP和原料都来自大肠杆菌
D．第一代噬菌体的DNA中含有a／（n－1）个胸腺嘧啶
【答案】D
【解析】子代噬菌体中含15N的个体所占比例为2/n，A错误；噬菌体是病毒，不能直接用含15N的培养液直接培养，B错误；噬菌体DNA复制过程需要的模板是噬菌体本身的DNA，C错误；根据题意，产生n个子代噬菌体共消耗了a个腺嘌呤，则每个DNA分子中腺嘌呤的个数为a/（n－1），而DNA分子中腺嘌呤数量等于胸腺嘧啶数量，故第一代噬菌体的DNA中含有a/（n－1）个胸腺嘧啶，D正确。
19．多个核苷酸通过脱水连接成一条核苷酸链，而多核苷酸链中含有一条由五碳糖和磷酸交替排列构成的主链（如图）。下列相关叙述中正确的是（ ）
A．该多核苷酸链由磷酸、脱氧核糖和5种碱基组成
B．主链的元素组成有C、H、O、N和P
C．一个五碳糖只与一个磷酸相连
D．该核苷酸链中只有4种核苷酸
【答案】D
【解析】该多核苷酸链由磷酸、脱氧核糖和4种碱基组成，A错误；主链的元素组成有： C、H、O、P，B错误；末端的五碳糖只与一个磷酸相连，但中间的五碳糖与两个磷酸相连，C错误；该核苷酸链中只有4种核苷酸，D正确。
20．在DNA分子模型的搭建实验中，若仅有订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含15对碱基（其中A有9个）的DNA双链片段（氢键数也用订书钉个数表示），那么使用的订书钉个数为（ ）
A．88 B．118 C．124 D．126
【答案】C
【解析】构建一个DNA的基本单位需要2个订书钉，构建一个含15对碱基（A有9个）的DNA双链片段，首先要构建30个基本单位，需要60个订书钉；将两个基本单位连在一起需要一个订书钉，连接15对碱基组成的DNA双链片段，需要将30个基本单位连成两条链，需要28个订书钉；碱基A有9个，A＝T＝9，那么G＝C＝6，A和T之间2个氢键，G和C之间三个氢键，碱基对之间的氢键需要9×2＋6×3＝36个订书钉连接。共需要60＋28＋36＝124个订书钉。
21．现已知基因M含有碱基共N个，腺嘌呤n个，具有类似如图的平面结构，下列说法正确的是（ ）
A．基因M共有4个游离的磷酸基，1.5N－n个氢键
B．如图a可以代表基因M，基因M的等位基因m可以用b表示；a链含有A的比例最多为2n/N
C．基因M的双螺旋结构中，脱氧核糖和磷脂交替排列在外侧，构成基本骨架
D．基因M和它的等位基因m含有的碱基数可以不相等
【答案】D
【解析】基因M的每一条链有1个游离的磷酸基，因此基因M含有2个游离的磷酸基，由题意可知：基因M共含有A＋T＋G＋C＝N个碱基，其中A（腺嘌呤）＝T＝n个，则C＝G＝（N－2n）/2个，由于A－T之间有2个氢键，C－G之间有3个氢键，因此该基因中含有氢键数目为2n＋3×（N－2n）/2＝1.5N－n个，A错误；基因是由两条脱氧核苷酸链组成的，图中a和b共同组成基因M，因此基因M的等位基因m不能用b表示，当基因M中含有的A都在a链上时，a链含有A的比例最多，此种情况下A占a链的比例为n÷（N/2） ＝2n/ N，B错误；基因M的双螺旋结构中，脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架，C错误；等位基因是通过基因突变产生的，而基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失和替换，因此基因M和它的等位基因m含有的碱基数可以不相等，D正确。
22．若生物体内DNA分子中（G＋C）/（A＋T）＝a，（A＋C）/（G＋T）＝b，则下列两个比值的叙述中不正确的是（ ）
A．a值越大，双链DNA分子的稳定性越高
B．DNA分子一条单链及其互补链中，a值相同
C．碱基序列不同的双链DNA分子，b值不同
D．经半保留复制得到的DNA分子，b值等于1
【答案】C
【解析】G与C之间三个氢键相连，A与T之间两个氢键相连，a值越大，G＋C越大，双链DNA分子的稳定性越高，A正确；DNA分子中互补碱基之和的比值即（G＋C）/（A＋T）＝a，则在每条单链中（G＋C）/（A＋T）＝a，B正确；DNA分子中非互补碱基之和的比值等于1，（A＋C）/（G＋T）＝b＝1，碱基序列不同的双链DNA分子，b值相同，C错误，D正确。
二、综合题
23．经过许多科学家的不懈努力，遗传物质之谜终于被破解，请回答下列相关问题：
（1）格里菲思通过肺炎双球菌的体内转化实验，得出S型细菌中存在某种___________，能将R型细菌转化成S型细菌。艾弗里及其同事进行了肺炎双球菌的转化实验，该实验成功的最关键的实验设计思路是__________________________________。
（2）在证明DNA是遗传物质的过程中，T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。T2噬菌体__________（填可以或不可以）在肺炎双球菌中复制和增殖，培养基中的32P经宿主摄取后__________（填可以或不可以）出现在T2噬菌体的核酸中。
（3）生物体内DNA分子的（A＋T）/（G＋C）与（A＋C）/（G＋T）两个比值中，前一个比值越小，双链DNA分子的稳定性越________，经半保留复制得到的DNA分子，后一比值等于______。
（4）将一个带有某种噬菌体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】（1）转化因子 设法把DNA与蛋白质等物质分开研究
（2）不可以 可以
（3）高 1
（4）一个含有32P标记的双链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，因此在得到的n个噬菌体中只有两个带有标记
【解析】（1）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。
（2）DNA分子的一条单链中（A＋T）与（G＋C）的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。
（3）DNA分子一条链中（A＋G）与（T＋C）的比值与互补链中的该种碱基的比值互为倒数，在整个双链中该比值等于1。
（4）不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即（A＋T）与（C＋G）的比值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。
（5）双链DNA分子中，A＝（A1＋A2）÷2，其他碱基同理。
24．分析图，回答有关问题：
（1）图中B是________，F是________，G是________。
（2）A与C有两种数量比例关系：______和______，每个C上含有______个D，每个D可以由______个E组成。
（3）D与A的位置关系是________________________________。
（4）从分子水平看，D与C的关系是_________________________________。
（5）C的基本组成单位是图中的______。D的主要载体是图中的______。除细胞核外，______和______中的D也可由亲代传递给子代。
（6）在E构成的链中，与1分子G相连接的有______分子的F和______分子的H。
（7）遗传信息是D中______________排列顺序。
（8）生物的性状遗传主要通过A上的______传递给后代，实际上是通过__________排列顺序来传递遗传信息。
【答案】（1）蛋白质 含氮碱基 脱氧核糖
（2）1∶1 1∶2 许多 成百上千
（3）D在A上呈线性排列
（4）D是有遗传效应的C片段
（5）E（或脱氧核苷酸） A（或染色体） 线粒体 叶绿体
（6）1 2
（7）特定的碱基
（8）基因 特定的碱基
【解析】（1）染色体由DNA和蛋白质组成；脱氧核苷酸由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基组成。
（2）染色体没有复制时，每条染色体上有1个DNA分子，染色体复制后，每条染色体中有2个DNA；一个DNA分子有许多个基因，每个基因有成百上千个碱基。
（3）基因在染色体上呈线性排列。
（4）基因是有遗传效应的DNA片段。
（5）组成基因的基本单位是脱氧核苷酸；染色体是基因的主要载体。
（6）在DNA分子的一条链中，1个脱氧核糖与1个碱基和2个磷酸基团相连。
（7）基因中，碱基的排列顺序储存着遗传信息。
（8）生物的性状主要靠基因传递给后代；基因中，碱基的排列顺序储存着遗传信息。
25．通常DNA分子复制从一个复制起始点开始，有单向复制和双向复制，如图所示。
放射性越高的3H－胸腺嘧啶脱氧核糖核苷（3H－脱氧胸苷），在放射自显影技术的图像上，感光还原的银颗粒密度越高。请利用放射性自显影技术、低放射性3H－脱氧胸苷和高放射性3H－脱氧胸苷设计实验以确定大肠杆菌DNA复制的方向，回答下列问题：
（1）实验思路：复制开始时，首先用______培养大肠杆菌，一段时间后转移到______中继续培养，用放射自显影技术观察__________。
（2）实验结果和结论：_______________________________。
【答案】（1）含低放射性3H－脱氧胸苷培养基 含有高放射性3H－脱氧胸苷的培养基 复制起点和复制起点两侧银颗粒密度情况
（2）若复制起点处银颗粒密度低，一侧银颗粒密度高，则DNA分子复制为单向复制；若复制起点处银颗粒密度低，复制起点的两侧银颗粒密度高，则DNA分子复制为双向复制。
【解析】（1）依题意可知：该实验的目的是确定大肠杆菌DNA复制的方向。实验原理是：①放射性越高的3H－胸腺嘧啶脱氧核糖核苷（3H－脱氧胸苷）在放射自显影技术的图像上，感光还原的银颗粒密度越高。②3H－脱氧胸苷是DNA复制的原料，依据DNA的半保留复制，利用3H标记的低放射性和高放射性的脱氧胸苷使新形成的同一条DNA子链上出现低放射性区段和高放射性区段。③利用放射性自显影技术，检测子链上银颗粒密度的高低及其分布来判断DNA复制的方向。综上分析可知该实验思路为：复制开始时，首先用含低放射性3H－脱氧胸苷培养基培养大肠杆菌，一段时间后转移到含有高放射性3H－脱氧胸苷的培养基中继续培养，用放射自显影技术观察复制起点和复制起点两侧银颗粒密度情况。
（2）依据实验思路可知：若DNA分子复制为单向复制，则复制起点处银颗粒密度低，远离复制起点的一侧银颗粒密度高。若DNA分子复制为双向复制，则复制起点处银颗粒密度低，复制起点的两侧银颗粒密度高。
专题17 DNA的结构、复制与基因的本质（提高）
一、单选题
1．假设取一个含有一对同源染色体的受精卵，用15N标记细胞核中的DNA，然后放在不含15N的培养基中培养，让其进行连续两次有丝分裂，形成四个细胞，这四个细胞中含15N的细胞个数不可能是（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
【答案】A
【解析】DNA复制之前，该受精卵细胞核中含有2条染色体，2个双链DNA，且母链均为15N，在14N的环境中复制一次后，每条染色体上含有2个DNA，每个DNA均为15N14N的杂合链，经过第一次有丝分裂形成的2个子细胞的细胞核核中，均含有2条染色体，2个DNA，每个DNA均为15N14N的杂合链；在14N的环境中再复制一次，每条染色体上含有2个DNA，其中1个DNA为15N14N的杂合链，1个DNA双链均为14N，经过第二次有丝分裂形成的子细胞有4个，至少有2个细胞含15N，最多4个细胞含15N，不可能只有1个细胞含15N。综上所述，BCD不符合题意，A符合题意。
2．如图是DNA分子结构模式图，错误的是（ ）
A．①氢键 B．②磷酸基团 C．③核糖 D．④腺嘌呤
【答案】C
【解析】图中①表示氢键，A正确；②表示磷酸基团，B正确；③表示脱氧核糖，C错误；④表示腺嘌呤，D正确。
3．下列关于DNA双螺旋结构的叙述，正确的是（ ）
A．DNA分子中的碱基之间都只能通过氢键连接
B．在DNA分子中，A＋T的量一定等于C＋G的量
C．DNA分子中脱氧核糖只与一个磷酸基团相连
D．DNA双螺旋结构模型中两条链的碱基数相等
【答案】D
【解析】DNA分子两条链之间的碱基可以通过氢键连接形成碱基对，但一条链上的相邻碱基之间通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖连接，A项错误；在DNA分子中，A和T的分子数相等，C和G的分子数相等，但A＋T的量不一定等于C＋G的量，B项错误；DNA分子中一条链上的脱氧核糖一般可连接两个磷酸基团，只有链一端的脱氧核糖只连一个磷酸基团，C项错误；制作DNA双螺旋结构模型时遵循碱基互补配对原则，两条链的碱基数应相等，D项正确。
4．现有DNA分子的两条单链均只含有14N（表示为14N14N）的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代，再转到含有14N的培养基中繁殖一代，则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是（ ）
A．有15N14N和14N14N两种，其比例为1：3
B．有15N15N和14N14N两种，其比例为1：1
C．有15N15N和14N14N两种，其比例为3：1
D．有15N14N和14N14N两种，其比例为3：1
【答案】D
【解析】DNA分子的两条单链均只含有14N，该大肠杆菌在含有 15N 的培养基中繁殖两代，形成4个DNA，其中2个DNA为15N14N，另外2个DNA为15N15N。；再转到含有 14N 的培养基中繁殖一代，DNA为15N14N形成的子代DNA中，一个DNA为15N14N，另外1个DNA为 14N14N；而DNA为 15N15N 形成的2个子代DNA都为 15N14N；因此理论上 DNA 分子的组成类有 15N14N 和 14N14N 两种，其比例为 3：1。 故选D。
5．一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤与鸟嘌呤数目之比为2：1，两者之和占DNA分子碱基总数的24％，则该DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的（ ）
A．32％ B．24％ C．14％ D．28％
【答案】A
【解析】已知DNA分子的一条链上，A∶G＝2∶1，且A＋G的和占DNA分子碱基总数的24％，依据碱基互补配对原则，该链的碱基总数占DNA分子碱基总数的1/2，所以该链中A＋G的和占该链的碱基总数的48％，从而推出该链中A占该链的碱基总数为32％，另一条链上的T和该链中的A相等，即另一条链上的胸腺嘧啶占该链碱基数目的32%。综上所述，A项正确；B、C、D三项均错误。
6．某大肠杆菌拟核区的环状DNA所有碱基都含14N，图是该DNA分子中一条脱氧核苷酸链的一段。下列有关叙述正确的是（ ）
A．①②构成脱氧核苷
B．③是胞嘧啶或胸腺嘧啶
C．该DNA分子中有两个游离的磷酸基团
D．该大肠杆菌在15N为唯一氮源的环境下分裂20次后所有③都含15N
【答案】B
【解析】②脱氧核糖和③碱基构成脱氧核苷，A错误；该片段是DNA，故该嘧啶可能是胞嘧啶或胸腺嘧啶，B正确；该DNA分子是环状的，故含有0个游离的磷酸基团，C错误；该大肠杆菌在15N为唯一氮源的环境下分裂20次后所有的DNA均含15N，但来自母链的碱基不含15N，D错误。
7．用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个。该DNA分子在14N培养基中连续复制4次，其结果可能是（ ）
A．含有14N的DNA占100%
B．复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸640个
C．含15N的单链占1/8
D．子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是2∶3
【答案】A
【解析】由于DNA分子的复制是半保留复制，复制4次形成16个DNA，其中2个子代DNA各含1条15N链，1条14N链，其余DNA都只含14N，故全部子代DNA都含14N，A正确；含有100个碱基对200个碱基的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，则A＝40个，因此复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸数为：（24－1）×40＝600，B错误；含15N的单链占2÷（24×2）＝1/16，C错误；由于双链DNA中嘌呤和嘧啶配对，所以嘌呤数等于嘧啶数，D错误。
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】根据上述分析可知，精原细胞经过减数第一次分裂的间期形成初级精母细胞，在间期时DNA复制1次，每条染色体中只有1条染色体单体被标记，A错误；次级精母细胞减数第二次分裂后期着丝点分裂，姐妹染色单体分离后形成的子染色体只有一半被标记，B错误；所有精细胞的全部染色体中，被标记的染色体数与未被标记的染色体数相等，但不是说半数精细胞中有被标记的染色体，也可能是全部的精细胞中都有被标记的染色体，C错误，D正确。
9．如图表示DNA复制的过程，结合图示判断，下列有关叙述错误的是（ ）
A．DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，解开双链
B．DNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链的方向相反
C．从图示可知，DNA分子具有多起点复制的特点，缩短了复制所需的时间
D．DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接到已有的DNA片段上
【答案】C
【解析】DNA复制过程的第一步是解旋，需要用解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开，A正确；由图可知，DNA分子的复制具有双向复制的特点，且生成的两条子链的方向相反，B正确；图中DNA复制只有一个起点，故不能说明DNA分子具有多起点复制的特点，C错误；DNA分子复制时，需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段，D正确。
10．DNA熔解温度（Tm）是使DNA双螺旋结构解开一半所需的温度。不同的DNA分子有不同的Tm，其原因可能是（ ）
A．不同DNA分子的空间结构不同
B．不同DNA分子中G＋C含量占比不同
C．不同DNA分子中的嘧啶碱基占比不同
D．不同DNA分子中脱氧核苷酸间的连接方式不同
【答案】B
【解析】DNA由两条脱氧核苷酸链通过氢键连接，A、T之间形成两个氢键，C、G之间形成三个氢键，氢键多的DNA结构更稳定，因此G、C含量高的DNA更稳定。
11．探究DNA分子复制过程实验中，通常是用15N标记的同位素示踪法。下列叙述正确的是（ ）
A．用15NH4C1培养若干代的大肠杆菌体内，其蛋白质和DNA分子含15N标记
B．整个实验过程中，每一次提取的细菌都是完成分裂一次的细菌
C．为保证实验效果，需将提取的细菌进行密度梯度超速离心和分析
D．15N标记的大肠杆菌在含14NH4C1的培养基中进行一次有丝分裂，每个菌体均含15N和14N
【答案】A
【解析】蛋白质和DNA均含N，所以用15NH4C1培养若干代的大肠杆菌体内，其蛋白质和DNA分子都含15N标记，A正确；实验过程中需要研究子一代、子二代等大肠杆菌的DNA放射性情况，所以实验过程中，有的细菌分裂了一次，有的分裂了两次，B错误；为保证实验效果，需分别提取子一代和子二代细菌的DNA进行密度梯度超速离心和分析，而不是对细菌进行密度梯度超速离心，C错误；15N标记的大肠杆菌在含14NH4C1的培养基中进行一次DNA复制后，每个菌体均含15N和14N，大肠杆菌为原核生物，不能进行有丝分裂，D错误。
12．在氮源为14N或15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N－DNA（相对分子质量为a）或15N－DNA（相对分子质量为b）。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，连续繁殖两代（Ⅰ和Ⅱ），用离心方法分离提取到的大肠杆菌的DNA，得到的结果如图所示。下列对此实验的叙述错误的是（ ）
A．Ⅰ代大肠杆菌DNA分子中一条链含14N，另一条链含15N
B．Ⅱ代大肠杆菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/4
C．预计Ⅲ代大肠杆菌DNA分子的平均相对分子质量为7a＋b/8
D．上述实验的结果能证明DNA的复制方式为半保留复制
【答案】B
【解析】Ⅰ代大肠杆菌DNA分子中一条链含14N，另一条链含15N，A正确；Ⅱ代大肠杆菌含15N的DNA分子有2个，占全部（4个）DNA分子的1/2，B错误；由于1个含有14N的DNA分子相对分子质量为a，则每条链的相对分子质量为a/2；1个含有15N的DNA分子的相对分子质量为b，则每条链的相对分子质量为b/2；将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，连续繁殖三代，共得到8个DNA分子，这8个DNA分子共16条链，其中有2条链含15N，14条链含14N，因此总相对分子质量为b/2×2＋a/2×14＝b＋7a，所以每个DNA分子的平均相对分子质量为7a＋b/8，C正确；该实验的结果能证明DNA的复制方式为半保留复制，D正确。
13．下图为真核细胞内某基因结构示意图，共有1000对脱氧核苷酸组成，其中碱基A占20%。下列说法正确的是（ ）
A．该基因一定存在于细胞核内染色体DNA上
B．该基因的一条脱氧核苷酸链中（C＋G）/（A＋T）为3：2
C．DNA解旋酶只作于①部位，限制性内切酶只作用于②部位
D．该基因复制3次，则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸2800个
【答案】B
【解析】在真核细胞中，DNA主要分布在细胞核内的染色体上，此外在线粒体和叶绿体中也有少量分布，A错误；由以上分析可知，该DNA分子中T%＝A%＝20%，C%＝G%＝50%－20%＝30%，则该DNA分子中C＋G/A＋T为3：2，根据碱基互补配对原则，该基因的一条脱氧核苷酸链中C＋G/A＋T为3：2，B正确；DNA解旋酶作用于②氢键部位，限制性内切酶作用于①磷酸二酯键部位，C错误；该基因共有1000对脱氧核苷酸组成，其中鸟嘌呤占30%，因此该基因中含有鸟嘌呤数目为1000×2×30%＝600个，则基因复制3次，则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数目＝（23－1）×600＝4200个，D错误．
14．将某精原细胞（2N＝8）的DNA分子用15N标记后置于含14N的培养基中培养，经过连续两次细胞分裂后，检测子细胞中的情况，下列推断正确的是（ ）
A．若进行有丝分裂，则含15N染色体的子细胞比例为1/2
B．若进行减数分裂，则含15N染色体的子细胞比例为1
C．若进行有丝分裂，则第二次分裂中期含14N的染色单体有8条
D．若进行减数分裂，则减I中期含14N的染色单体有8条
【答案】B
【解析】根据题意，若进行两次有丝分裂，第一次分裂得到的子细胞所有的染色体中DNA都有一条链被标记，第二次分裂得到的子细胞中一半有标记或全部有标记，A错误；若进行减数分裂，DNA完成复制后每个DNA分子中都有一条链有标记，所以子细胞中全有标记，B正确；精原细胞中有8条染色体，第二次有丝分裂中期细胞中有8条染色体，每条染色体上有2个DNA分子，其中一个DNA分子一条链含有标记，其它的链中都是未被标记的链，所以含14N的染色单体共16条，C错误；DNA是半保留复制，所以减Ⅰ中期含有14N的染色单体是16条，D错误。
15．将某雄性动物细胞的全部DNA分子双链经32P标记（染色体数为2N）后，置于不含32P的培养基中培养。经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞，检测子细胞中的情况。下列推断正确的是（ ）
A．若进行有丝分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为l/2
B．若进行减数分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为l
C．若子细胞中的染色体都含32P，则一定进行有丝分裂
D．若子细胞中的染色体不都含32P，则一定进行减数分裂
【答案】B
【解析】若进行有丝分裂，第一次有丝分裂后，子细胞中每条染色体都含有标记；当细胞处于第二次分裂后期时，一半的染色体含32P，染色单体分开后随机移向细胞两极，具有32P标记的染色体也随机进入2个细胞，所以经过连续两次细胞分裂后产生的4个子细胞中，含32P染色体的子细胞为2个或3个或4个，A错误；若进行减数分裂，DNA只复制一次，经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞，每条染色体都含32P，因此含32P染色体的子细胞比例一定为1，B正确；若子细胞中的染色体都含32P，说明DNA只复制一次，则一定进行减数分裂，C错误；若子细胞中的染色体不都含32P，说明DNA分子复制不止一次，则一定进行的是有丝分裂，D错误。
二、综合题
16．如图1、2分别为DNA分子结构及复制示意图。请据图回答下列问题：
（1）1953年沃森和克里克提出了DNA双螺旋结构模型。该模型认为：DNA分子中的____________交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。图1中由①②③构成的④称为____________。
（2）从图2可以看出，DNA复制有多个起点，其意义在于________________；图中所示的A酶为________酶，作用于DNA结构中的氢键。DNA复制所需基本条件主要包括__________（至少答出两项）等。从图2还可以看出DNA复制时，一条子链是连续合成的，而另一条子链是__________，即先形成短链片段（冈崎片段）再通过___________酶相互连接。
（3）若将某动物精原细胞的全部DNA分子用32P标记，置于不含32P的培养液中培养，经过减数分裂产生的4个子细胞中含被标记染色体的子细胞比例为___________。
【答案】（1）脱氧核糖与磷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸
（2）提高了复制速率 解旋 模板、酶、原料和能量 不连续合成的 DNA连接
（3）100%
【解析】（1）DNA分子中的脱氧核糖与磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架。图1中由①②③构成的④称为鸟嘌呤脱氧核苷酸，是DNA的基本组成单位之一。
（2）DNA复制从多个起点开始，能提高复制速率。图中所示的A酶为解旋酶，作用于碱基之间的氢健，使DNA双螺旋结构打开。DNA复制所需基本条件主要包括模板、酶、原料和能量等。由图可知，DNA复制时，一条子链是连续合成的，而另一条子链是不连续合成的，即先形成短链片段（冈崎片段）再通过DNA连接酶相互连接。
（3）若将某雄性动物细胞的全部DNA分子用32P标记，置于不含32P的培养液中培养，由于DNA复制为半保留复制，所以DNA分子在间期复制后，每个DNA分子中都含有一条被标记的母链，经过减数分裂后产生了4个子细胞全部含有32P，比例为100%。
17．人类基因组计划的实施为人类了解自身的奥秘、增进健康具有无可估量的意义，而其基础是对DNA分子和基因结构和功能的认识。下图表示细胞内与基因有关的物质或结构，请仔细阅读并回答问题：
（1）遗传物质的主要载体是［ ］___________，基因和i的关系是___________。
（2）e和g的关系是___________，g被彻底水解后的产物可用字母___________表示。
（3）细胞内的遗传物质是［ ］___________，基因和g的关系是_______________。
（4）基因和h的关系是____________________，h合成时的模板来自___________过程，模板合成后进入h合成场所穿过___________层磷脂双分子层，原因是_____________________。
（5）g的成分与RNA的成分相比，主要差异在于_____________________________。
（6）g的空间结构一般表现为___________，若其中（C＋G）/（T＋A）＝0.5，则A占总碱基数的比例为___________________。
【答案】（1）i染色体 基因在染色体（i）上呈线性排列
（2）e是g的基本单位 b、c、d
（3）g DNA 基因是具有遗传效应的DNA片段
（4）基因指导h合成 转录 0 经核孔进入细胞质
（5）碱基（T与U）和五碳糖（脱氧核糖与核糖）
（6）双螺旋 1/3
【解析】（1）遗传物质的主要载体是染色体，一条染色体上有许多基因，基因在染色体上呈线性排列。
（2）e是脱氧核苷酸，g是DNA，e和g的关系是： e是g的基本单位，g被彻底水解后的产物为脱氧核糖、磷酸和含氮碱基，可用字母b、c、d表示。
（3）细胞内的遗传物质是DNA，基因是具有遗传效应的DNA片段。
（4）基因和h的关系是基因指导h即蛋白质的合成，h合成时的模板来自转录过程，模板（mRNA）合成后进入h合成场所即细胞质中不穿过磷脂分子层，原因是RNA经核孔进入细胞质。
（5）g的成分与RNA的成分相比，主要差异在于碱基（T与U）和五碳糖（脱氧核糖与核糖）。
（6）g的空间结构一般表现为双螺旋，由于A＝T，G＝C，若其中（C＋G）/（T＋A）＝0.5，故（A＋T）占2/3，则A占总碱基数的比例为1/3。
18．荧光原位杂交可用荧光标记的特异DNA片段为探针，与染色体上对应的DNA片段结合，从而将特定的基因在染色体上定位。请回答下列问题：
（1）DNA荧光探针的制备过程如图1所示，DNA酶Ⅰ随机切开了核苷酸之间的______键从而产生切口，随后在DNA聚合酶Ⅰ作用下，以荧光标记的______________为原料，合成荧光标记的D NA探针。
（2）图2表示探针与待测基因结合的原理。先将探针与染色体共同煮沸，使DNA双链中___键断裂，形成单链。随后在降温复性过程中，探针的碱基按照___________原则，与染色体上的特定基因序列形成较稳定的杂交分子。图中两条姐妹染色单体中最多可有_____条荧光标记的DNA片段。
（3）A、B、C分别代表不同来源的一个染色体组，已知AA和BB中各有一对同源染色体可被荧光探针标记。若植物甲（AABB）与植物乙（AACC）杂交，则其F1有丝分裂中期的细胞中可观察到________个荧光点；在减数第一次分裂形成的两个子细胞中分别可观察到______个荧光点。
【答案】（1）磷酸二酯 脱氧核苷酸
（2）氢 碱基互补配对 4
（3）6 2和4
【解析】（1）根据题意和图示分析可知：DNA酶Ⅰ随机切开了核苷酸之间的磷酸二酯键从而产生切口，形成一段一段的DNA分子片段。在DNA聚合酶Ⅰ作用下，以荧光标记的四种脱氧核苷酸为原料，合成荧光标记的DNA探针。
（2）DNA分子是双链结构，通过氢键连接．将探针与染色体共同煮沸，使DNA双链中氢键断裂，形成单链，随后在降温复性过程中，探针的碱基按照A－T、C－G的碱基互补配对原则，与染色体上的特定基因序列形成较稳定的杂交分子，图中两条姐妹染色单体中含有2个DNA分子共有4条链，所以最多可有4条荧光标记的DNA片段。
（3）由于AA和BB中各有一对同源染色体可被荧光探针标记，若植物甲（AABB）与植物乙（AACC）杂交，则其F1，有丝分裂中期的细胞（AABC）中可观察到6个荧光点，在减数第一次分裂形成的两个子细胞中分别可观察到含A和含AB的2和4个荧光点。
19．细胞周期分为间期与分裂期（M）两个阶段。间期又分为：G1期（DNA复制前期）、S期（DNA复制期）和G2期（DNA复制后期）。以下是测定细胞周期三种常用方法，回答下列问题：
（1）同位素标记法：利用3H标记的TDR（胸腺嘧啶脱氧核苷酸）标记S期的细胞后，移至普通培养基中培养，定期取样检测放射显影，统计标记细胞百分数，来计算细胞周期。
A：S期的细胞被标记； B：标记细胞进入分裂期；C：标记细胞第二次进入分裂期
实验开始时被标记的物质是________，该细胞分裂一次平均经历的时间大约为________h。
（2）BrdU渗入测定法：BrdU加入培养液后，作为细胞DNA复制的原料参与新DNA的合成，经Giemsa染色后通过统计分裂相中各期比例，来算出细胞周期的值。
已知只有双链均含BrdU的染色单体着色较浅，其他情况的染色单体着色较深。现以1条染色体为例，观察加入BrdU后细胞分裂中期的显示情况，则经2个周期，所产生的c细胞中一半细胞为两条单体均染色浅，另一半细胞为两条单体________；得出该结果依据了DNA的________复制方式。
（3）流式细胞仪PI染色法：PI可以与DNA结合，其荧光强度直接反映了细胞内DNA含量，流式细胞仪可根据细胞中DNA含量的不同对细胞分别计数，从而获得对应的细胞周期各时期的细胞百分率。若检测的结果G1期DNA的相对含量为40，则G2期应该是________。
【答案】（1）DNA 10
（2）一深一浅 半保留
（3）80
【解析】（1）胸腺嘧啶脱氧核苷酸是DNA特有的，所以利用3H标记的TDR在间期参与合成DNA，使实验开始时被标记的物质是DNA。B表示标记细胞进入分裂期，C表示标记细胞第二次进入分裂期，所以该细胞分裂一次平均经历的时间大约为13－3＝10（h）。
（2）已知只有双链均含BrdU的染色单体着色较浅，其他情况的染色单体着色较深。现以1条染色体为例，观察加入BrdU后细胞分裂中期的显示情况，由于DNA分子进行半保留复制，所以经2个周期，所产生的c细胞中一半细胞为两条单体均染色浅，另一半细胞为两条单体一深一浅。
（3）由于G1期之后细胞进入S期，此时细胞中发生DNA的复制和有关蛋白质的合成，因此进入G2期之后，细胞中DNA数目加倍，即若检测的结果G1期DNA的相对含量为40，S期DNA复制加倍，则G2期应该是80。
专题17 DNA的结构、复制与基因的本质（挑战）
一、单选题
1．模型构建是一种研究问题的科学的思维方法，在制作一个线性DNA分子双螺旋结构模型活动中，错误的是（ ）
A．需要准备制作磷酸、脱氧核糖和碱基等材料
B．A、T、G、C四种碱基的大小和形状应该相同
C．需要制作两条碱基互补的脱氧核苷酸链
D．末端的磷酸基团可以体现DNA双链的反向平行
【答案】B
【解析】DNA的基本单位是脱氧核苷酸，由脱氧核糖、含氮碱基、磷酸，因此需要准备制作磷酸、脱氧核糖和碱基等材料，A正确；A、T、G、C四种碱基的大小和形状应该不同，B错误；两条链上的碱基遵循碱基互补配对原则，因此需要制作两条碱基互补的脱氧核苷酸链，C正确；末端的磷酸基团可以体现DNA双链的反向平行，D正确。
2．DNA半保留复制过程是分别以解旋的两条链为模板，合成两个子代DNA分子，在复制起始点呈现叉子的形式，被称为复制叉。DNA连接酶可以将脱氧核苷酸片段连接在一起，如图表示某DNA分子复制的过程，下列说法错误的是（ ）
A．在复制叉的部位结合有解旋酶、RNA聚合酶
B．DNA复制过程中需要DNA连接酶的参与
C．前导链和后随链延伸的方向都是由5'端向3’端
D．该过程发生的场所不一定是细胞核、线粒体和叶绿体
【答案】A
【解析】复制叉处进行DNA解旋、合成新链，所以需要解旋酶和DNA聚合酶，A错误；后随链先形成DNA单链的片段，之间需要DNA连接酶相连接，B正确；据图可知：DNA两条链的方向是相反的，但前导链和后随链延伸的方向都是由5'端向3’端，C正确；DNA复制可以发生在原核细胞中，D正确。
3．下列关于DNA分子的结构与复制的叙述中，正确的有几项（ ）
①含有m个腺嘌呤的DNA分子，第n次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸数为m×2n－1个
②在一个双链DNA分子中，A＋T占碱基总数的M%，那么该DNA分子的每条链中的A＋T都占该链碱基总数的M%
③细胞内全部DNA的两条链都被32P标记后，在不含32P的环境中进行连续有丝分裂，第2次分裂产生的每个子细胞染色体均有一半有标记
④每个DNA分子中，都是碱基数＝磷酸基团数＝脱氧核糖数＝脱氧核苷酸数
⑤双链DNA分子中，磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成基本骨架;碱基对之间通过氢键连接，排列在内侧
A．2项 B．3项 C．4项 D．5项
【答案】C
【解析】含有m个腺嘌呤的DNA分子第n次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸数是m×2n － m×2n－1＝m×2n－1个，①正确；在一个双链DNA分子中，A＋T占碱基总数的M%，由于两条链中A＋T的数目是相等的，则该DNA分子每条链中A＋T所占比例就相当分子、分母各减半，其比例是不变的，也为M%，②正确；全部DNA被32P分子标记后，在不含在32P元素的环境下进行有丝分裂，第一次分裂后每个子细胞的染色体均含32P，第二次有丝分裂，姐妹染色单体有一条含32P一条不含32P，着丝点断裂后含标记的染色体进入子细胞是随机的，因此不能判断子细胞染色体被标记的比例，③错误；DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，由一分子脱氧核糖、一分子磷酸和一分子含氮碱基组成，故每个DNA分子中碱基数＝磷酸基团数＝脱氧核糖数＝脱氧核苷酸数，④正确；双链DNA分子中，磷酸和脱氧核糖通过磷酸二酯键交替连接，构成基本骨架；碱基对之间通过氢键连接，排列在内侧，⑤正确。
4．在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时，BrdU会取代胸苷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．1/2的染色体荧光被抑制 B．1/4的染色单体发出明亮荧光
C．全部DNA分子被BrdU标记 D．3/4的DNA单链被BrdU标记
【答案】D
【解析】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，故A、B选项正确；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，C选项正确；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，D选项错误。
5．某班级分组制作DNA双螺旋结构模型时，采用了如下流程：制作脱氧核苷酸→制作脱氧核苷酸链→制作双链DNA→螺旋化。下列叙述错误的是（ ）
A．制作脱氧核苷酸时，将磷酸和碱基连在脱氧核糖的特定位置
B．制作脱氧核苷酸链时，相邻脱氧核苷酸的磷酸基团直接相连
C．制作双链DNA时，两条链之间的碱基A与T配对，G与C配对
D．各组DNA模型的碱基序列往往不同，反映了DNA分子的多样化
【答案】B
【解析】制作脱氧核苷酸时，磷酸连接5号碳原子上，碱基连在1号碳原子上，A正确；制作脱氧核苷酸链时，相邻脱氧核苷酸之间以磷酸和脱氧核糖相连，B错误；制作双链DNA时，两条链之间的碱基A与T配对，G与C配对，C正确；组成DNA的脱氧核苷酸有4种，各组DNA模型的碱基序列往往不同，反映了DNA分子的多样化，D正确。
6．DNA熔解温度（Tm）是使DNA双螺旋结构解开一半时所需要的温度，不同种类DNA的Tm值不同。下图表示DNA分子中G＋C含量（占全部碱基的比例）与Tm值的关系。下列有关叙述不正确的是（ ）
A．一般来说，DNA分子的Tm值与G＋C含量呈正相关
B．Tm值相同的DNA分子中G＋C的数量有可能不同
C．维持DNA双螺旋结构的主要化学键有磷酸二酯键和氢键
D．双链DNA分子中G与C之间的氢键总数比A与T之间的多
【答案】D
【解析】由图可知G＋C含量在70℃之后随Tm的升高而升高，70℃之前无法确定，A、B正确；维持DNA双螺旋结构的主要化学键有磷酸二酯键和碱基对之间的氢键，C正确；DNA分子中G与C之间的氢键总数与A与T之间无法确定，D错误。
7．美国科学家通过调整普通碱基G、C、A、T的分子结构，创建出四种新碱基S、B、P、Z。其中S和B配对，P和Z配对，连接它们之间的氢键都是三个。随后，他们将合成碱基与天然碱基结合，得到了由8种碱基组成的DNA。实验证明，该DNA与天然DNA拥有相同属性，也可转录成RNA，但不能复制。下列关于合成的含8种碱基DNA的叙述，错误的是（ ）
A．该DNA分子中磷酸、五碳糖、碱基三者比例为1：1：1
B．该DNA以磷酸和脱氧核糖交替连接为基本骨架，具有稳定的双螺旋结构
C．因该DNA分子不能复制，所以其只能贮存遗传信息，不能传递遗传信息
D．含x个碱基对的该DNA中含有y个腺嘌呤，则该DNA中氢键个数为3x－y
【答案】C
【解析】由题干信息可知，合成DNA与天然DNA拥有相同属性，说明它仍具有稳定的双螺旋结构，即以脱氧核苷酸为单体，磷酸和五碳糖交替连接构成基本骨架，故该DNA分子中磷酸、五碳糖、碱基三者比例为1：1：1，AB正确；遗传信息的传递包括由DNA到DNA的传递，也包括由DNA到RNA的传递，由题干知，该DNA分子不能复制但能转录故也能传递遗传信息，C错误；含有x个腺嘌呤，而腺嘌呤和胸腺嘧啶配对，且两者之间有两个氢键，其余碱基对间均有三个氢键，故该DNA中的氢键数为（x－y）×3＋2y＝3x－y，D正确。
8．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（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】DNA分子中的两条链是通过严格的碱基互补配对而成。双链DNA分子中：A＝T、G＝C，A＋G（C）/T＋C（G）＝1，一条单链中A＋G（C）/T＋C（G）与另一条单链中该值是倒数关系。整个DNA分子中，A＋T / G ＋C＝每一条单链中A＋T / G＋C，只有C正确。
9．用15N标记含有100个碱基对的DNA分子片段，该DNA分子碱基间的氢键共有260个，在含14N的培养基中连续复制多次后共消耗游离的嘌呤类脱氧核苷酸1 500个，下列叙述正确的是（ ）
A．该DNA片段中共有腺嘌呤60个，复制多次后含有14N的DNA分子占7/8
B．若一条链中（A＋G）／（T＋C）＜1，则其互补链中该比值也小于1
C．若一条链中A：T：G：C＝1：2：3：4，则其互补链中该比例为4：3：2：1
D．该DNA分子经复制后产生了16个DNA分子
【答案】D
【解析】由以上分析可知，该DNA片段中共有腺嘌呤40个，共复制4次，根据半保留复制特点，子代含有14N的DNA分子占100%，A错误；若一条链中（A＋G）/（T＋C）＜1，根据碱基互补配对原则，其互补链中该比例为其倒数，应该大于1，B错误；若一条链中A：T：G：C＝1：2：3：4，根据碱基互补配对原则，其互补链中该比例为2：1：4：3，C错误；根据前面的分析计算可知，该DNA共复制4次，因此经复制后产生了24＝16个DNA分子，D正确。
10．如图表示利用大肠杆菌探究DNA复制方式的实验，下列叙述正确的是（ ）
A．仅比较试管②和③的结果不能证明DNA复制为半保留复制
B．可用（15NH4）2SO4、（14NH4）2SO4分别代替15NH4Cl、14NH4Cl进行该实验
C．试管③中b带的DNA的两条链均含有14N
D．可用噬菌体代替大肠杆菌进行该实验
【答案】A
【解析】仅比较试管②和③的结果不能是全保留复制或半保留复制，需要与试管f①相结合，A正确；DNA分子中不含S元素，因此不能用（NH4）235SO4、（NH4）232SO4分别代替15NH4Cl、14NH4Cl进行上述实验，B错误；试管③中b自带的DNA的一条链含有14N，另一条链含有15N，C错误；噬菌体是病毒，没有细胞结构，不能在培养液中独立生活和繁殖，因而不能代替大肠杆菌进行实验，D错误。
11．正在进行复制的DNA分子上的“Y”形交叉点称为复制叉。在每个复制起始位点处形成两个复制叉，它们朝相反方向移动，在“复制机器”的作用下沿途打开母链合成新的子链。图示为果蝇早期胚胎细胞正在进行DNA复制的电镜照片。以下说法错误的是（ ）
A．DNA多起点双向复制提高了合成效率
B．图中DNA上的可见颗粒可能是蛋白质
C．该图证明DNA子链延伸方向是从5’到3’
D．“复制机器”含有DNA聚合酶和解旋酶等
【答案】C
【解析】DNA的多起点双向复制提高了DNA复制的效率，A正确；DNA链上缠绕着组蛋白，图中可见的颗粒可能是蛋白质，B正确；DNA子链的延伸方向是从5’到3’，但该图不能证明，C错误；DNA复制过程中需要DNA聚合酶和解旋酶的参与，D正确。
12．将果蝇一个精原细胞中未复制的Y染色体上的DNA双链都用15N标记，然后将该细胞置于不含15N的培养基中培养，经过两次连续分裂产生四个子细胞下列分析正确的是（ ）
A．如果是有丝分裂，则四个子细胞中各有一条含15N的Y染色体
B．如果是有丝分裂，则有两个子细胞中各有一条含15N的Y染色体
C．如果是减数分裂，则四个子细胞中各有一条含15N的Y染色体
D．如果是减数分裂，则只有一个子细胞含有一条含15N的Y染色体
【答案】B
【解析】如果是有丝分裂，则子细胞中Y染色体不一定含15N，A错误；如果是有丝分裂，DNA复制2次，DNA分子为半保留复制，则产生四个子细胞中，有两个子细胞中各有一条含15N的Y染色体，B正确；如果是减数分裂，则子细胞中有2个不含Y染色体，C错误；如果是减数分裂，则有2个子细胞含有一条含15N的Y染色体，D错误。
二、综合题
13．图1是用DNA测序仪测出的某生物的一个DNA分子片段上被标记一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序（TGCGTATTGG），请回答下列问题：
（1）据图1推测，此DNA片段上的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是_______个。
（2）根据图1脱氧核苷酸链碱基排序，图2显示的脱氧核苷酸链碱基序列为_____________（从上往下序列）。
（3）图1所测定的DNA片段与图2所显示的DNA片段中的（A＋G）/（T＋C）总是为1，由此证明DNA分子碱基数量关系是____________。图1中的DNA片段与图2中的DNA片段中A/G的比值分别为_____________，由此说明了DNA分子的特异性。
（4）若用35S标记某噬菌体，让其在不含35S的细菌中繁殖5代，含有35S标记的噬菌体所占比例为_____。
（5）图中DNA片段由500对碱基组成，A＋T占碱基总数的34%，该DNA片段复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子__________个。
【答案】（1）5
（2）CCAGTGCGCC
（3）嘌呤数等于嘧啶数 1/1、2/8
（4）0
（5）990
【解析】（1）图1中显示的一条链上鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是4个，胞嘧啶脱氧核苷酸的数量是1个，根据碱基互补配对原则，互补链上还有1个鸟嘌呤脱氧核苷酸，即总共有5个鸟嘌呤脱氧核苷酸。
（2）看清楚各列所示的碱基种类是读脱氧核苷酸链碱基序列的关键。
（3）图1所测定的DNA片段与图2所显示的DNA片段中（A＋G）/（T＋C）的值总是为1，由此证明DNA分子碱基数量关系是嘌呤数等于嘧啶数；图1中的DNA片段的一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序（TGCGTATTGG），可计算出此DNA片段中的A/G＝（1＋4）/（4＋1）＝1/1；图2中的DNA片段中一条链脱氧核苷酸的碱基排列顺序为CCAGTGCGCC，可计算出此DNA片段中A/G＝（1＋1）/（4＋4）＝1/4，可知：不同生物DNA分子中（A＋T）/（G＋C）、A/G、T/C是不同的，体现了DNA分子的特异性。
（4）若用35S标记某噬菌体，让其在不含35S的细菌中繁殖5代，由于噬菌体自身的蛋白质没有进入细菌，子代噬菌体合成的蛋白质全都是利用细菌内的氨基酸作为原料，因此繁殖产生的子代噬菌体中不含有35S标记。
（5）图中DNA片段由500对碱基组成，A＋T占碱基总数的34%，则G＋C＝500×2×（1－34%）＝660，G＝C＝330个，该DNA片段复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子等于330×22＝990个。
14．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。
（2）若用带有32P标记的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。
（3）将一个带有某种噬菌体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】（1）γ
（2）α
（3）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）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。ATP水解时，远离腺苷的高能磷酸键断裂，产生ADP和Pi，释放的能量用于生物体的生命活动。据此并结合题意可知：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γ位上。
（2）dA－Pα～Pβ～Pγ（d表示脱氧）脱去Pβ和Pγ这两个磷酸基团后，余下的结构为腺嘌呤脱氧核苷酸，是DNA的基本组成单位之一。因此，若用带有32P标记的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α位上。
（3）每个噬菌体只含有1个DNA分子。噬菌体侵染大肠杆菌时，噬菌体的DNA进入到大肠杆菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在大肠杆菌细胞外；在噬菌体的DNA的指导下，利用大肠杆菌细胞中的物质来合成噬菌体的组成成分。已知某种噬菌体DNA分子的两条链都用32P进行标记，该噬菌体所感染的大肠杆菌细胞中不含有32P。综上所述并依据DNA分子的半保留复制可知：一个含有32P标记的双链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，因此在得到的n个噬菌体中只有两个带有标记，即其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n。
15．科学家运用密度梯度离心等方法研究DNA复制的机制。请回答问题：
（1）将两组大肠杆菌分别在15NH4Cl培养液和14NH4Cl培养液中繁殖多代，培养液中的氮可被大肠杆菌用于合成四种__________分子，作为DNA复制的原料，最终得到含15N的大肠杆菌和含14N的大肠杆菌。
（2）实验一：从含 15N 的大肠杆菌和含14N的大肠杆菌中分别提取亲代 DNA，混合后放在100 ℃条件下进行热变性处理，然后进行密度梯度离心，再测定离心管中混合的DNA单链含量，结果如图a所示。热变性处理导致DNA分子中碱基对之间的_______发生断裂，形成两条DNA单链，因此图a中出现两个峰。
（3）实验二：研究人员将含 15N 的大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中，繁殖一代后提取子代大肠杆菌的 DNA（F1DNA），将F1DNA热变性处理后进行密度梯度离心，离心管中出现的两个条带对应图b中的两个峰。若将未进行热变性处理的F1DNA进行密度梯度离心，则离心管中只出现一个条带。据此分析，F1DNA是由________（选填①～④中的序号）组成，做出此判断的依据是_______（选填⑤～⑦中的序号）。
①两条15N－DNA 单链 ②两条14N－DNA 单链
③两条既含 15N、又含有14N 的DNA单链
④一条15N－DNA单链、一条14N－DNA单链
⑤双链的F1DNA 密度梯度离心结果只有一个条带，排除“全保留复制”
⑥单链的F1DNA 密度梯度离心结果有两个条带，排除“弥散复制”
⑦图b与图a中两个峰的位置相同，支持“半保留复制”
【答案】（1）脱氧核糖核苷酸
（2）氢键
（3）④ ⑤⑥⑦
【解析】（1）脱氧核糖核苷酸分子是DNA复制的原料，且脱氧核糖核苷酸组成元素是C、H、O、N、P，因此培养液中的氮可被大肠杆菌用于合成四种脱氧核糖核苷酸。
（2）DNA分子中碱基对之间以氢键相连，热变性处理导致DNA分子中碱基对之间的氢键发生断裂，形成两条DNA单链。
（3）将DNA被15N标记的大肠杆菌移到14N培养基中培养，因合成DNA的原料中含14N，所以新合成的DNA链均含14N，根据半保留复制的特点，第一代的2个DNA分子都应一条链含15N，一条链含14N（④）。若将未进行热变性处理的F1DNA进行密度梯度离心，则离心管中只出现一个条带，将F1DNA热变性处理后进行密度梯度离心，则离心管中出现的两种条带，即14N条带和15N条带，对应图b中的两个峰。若为全保留复制，则双链的F1DNA，1个DNA分子是两条链都14N，1个DNA分子是两条链都15N，密度梯度离心结果有2个条带，1个14N条带，1个15N条带，而本实验双链的F1DNA密度梯度离心结果只有一个条带，排除“全保留复制”（ ⑤）；若为分散复制则单链的F1DNA密度梯度离心结果只有1个条带，而本实验单链的F1DNA密度梯度离心结果有两个条带，排除“弥散复制”（⑥）；从含15N的大肠杆菌和含14N的大肠杆菌中分别提取亲代DNA，即一个2条链15N的DNA分子和一个2 条链都是14N的DNA分子，混合后放在100℃条件下进行热变性处理，成单链，然后进行密度梯度离心，应该含有2个条带，1个14N条带，1个15N条带，如图a，将DNA被15N标记的大肠杆菌移到14N培养基中培养，因合成DNA的原料中含14N，所以新合成的DNA链均含14N。根据半保留复制的特点，第一代的2个DNA分子都应一条链含15N，一条链含14N，如图b，图b与图a中两个峰的位置相同，支持“半保留复制”（⑦）。
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