(粤渝冀辽苏皖闽鄂湘津京鲁琼专用)2018_2019学年高中生物第3章基因的本质微专题五基因本质的相关题型突破学案新人教版必修2.doc
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1、1微专题五 基因本质的相关题型突破一、噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析例 1 有人试图通过实验来了解 H5N1 禽流感病毒侵入家禽的一些过程。设计实验如图:一段时间后,检测子代 H5N1 病毒的放射性及 S、P 元素,下表对结果的预测中,最可能发生的是( )选项 放射性 S 元素 P 元素A 全部无 全部 32S 全部 31PB 全部有 全部 35S 多数 32P、少数 31P2C 少数有 全部 32S 少数 32P、多数 31PD 全部有 全部 35S 少数 32P、多数 31P答案 D解析 病毒侵染细胞时,蛋白质外壳留在外面,只有核酸注入细胞。由图可知,病毒先在含32P 的宿主
2、细胞 1 中培养(其 DNA 被 32P 标记),然后转移到含 35S 的宿主细胞 2 中培养。病毒以自身的遗传物质为模板,利用宿主细胞的原料合成子代病毒的遗传物质和蛋白质外壳,故子代病毒的核酸多数含 31P,少数含 32P,蛋白质全部被 35S 标记。方法总结1 32P 噬菌体侵染大肠杆菌2 35S 噬菌体侵染大肠杆菌变式 1 下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述,正确的是( )A分别用含有放射性同位素 35S 和放射性同位素 32P 的培养基培养噬菌体B分别用 35S 和 32P 标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌,进行长时间的保温培养C用 35S 标记噬菌体的侵染实验中,沉淀物存在少量
3、放射性可能是搅拌不充分所致D 32P、 35S 标记的噬菌体侵染实验分别说明 DNA 是遗传物质、蛋白质不是遗传物质答案 C解析 噬菌体营寄生生活,不能用培养基直接培养,需用含放射性的大肠杆菌培养才能使噬菌体带上放射性标记,A 项错误;实验中保温时间不能过长,若保温时间太长则可能使一些3含 32P 的子代噬菌体释放出来,离心后存在于上清液中,导致上清液中检测到 32P,B 项错误;35S 标记的是噬菌体的蛋白质外壳,理论上应存在于上清液中,但可能会因搅拌不充分,使部分噬菌体仍吸附在细菌表面而存在于沉淀物中,C 项正确;本实验可说明 DNA 是遗传物质,因为缺少蛋白质进入细菌细胞的对照实验,不能
4、证明蛋白质不是遗传物质,D 项错误。二、DNA 分子结构的计算例 2 已知某双链 DNA 分子中,G 与 C 之和占全部碱基总数的 34%,其一条链中的 T 与 C 分别占该链碱基总数的 32%和 18%,则在它的互补链中,T 和 C 分别占该链碱基总数的( )A34%和 16% B34%和 18%C16%和 34% D32%和 18%答案 A解析 设该 DNA 分子的两条链分别为 1 链和 2 链,双链 DNA 分子中,G 与 C 之和占全部碱基总数的 34%,则 AT 占 66%,又因为双链 DNA 分子中,互补配对的两种碱基之和占整个 DNA分子比例和每条链中的比例相同,因此 A1T 1
5、66%,G 1C 134%,又因为 T1与 C1分别占该链碱基总数的 32%和 18%,则 A166%32%34%,G 134%18%16%。根据 DNA 分子的碱基互补配对关系可知,T 2A 134%,C 2G 116%。方法总结1碱基互补配对原则是核酸中碱基数量计算的基础根据碱基互补配对原则可推知以下多条用于碱基计算的规律。项目 双链 DNA 分子 1 链 2 链A1T 2;G 1C 2AT;GCA2T 1;G 2C 1A、G、T、C 的关系AGTCACTGDNA 中碱基总数50%非互补碱基和之比:或A GT C A CT G 1 m1m互补碱基和之比: 或A TG CG CA T n n
6、 n某种碱基的比例(X 为A、T、G、C 中某种碱基的 (X1%X 2%)12X1% X2%4含量)2碱基比例与双链 DNA 分子的共性及特异性(1)共性:不因生物种类的不同而不同 1; 1; 1。AT TA GC CG A CT G A GT C(2)特异性: 的值在不同 DNA 分子中一般是不同的,是 DNA 分子多样性和特异性的表现。A TC G3进行碱基计算要注意的三点(1)单位是“对”还是“个” ,这方面往往带来数据成倍的错误。(2)注意提供的数据是 DNA 双链还是 DNA 的一条单链。(3)解题时最好画一下简图,比较直观,减少因为思路不清引起的错误。变式 2 DNA 的一条单链中
7、 0.4。上述比值在其互补单链和整个 DNA 分子中分别为( )A GT CA0.4、0.6 B2.5、1.0C0.4、0.4 D0.6、1.0答案 B解析 根据碱基互补配对原则,在整个 DNA 分子中,因为 AT,GC,所以 的比值为A GT C1.0。在双链 DNA 分子中,一条链上的 与其互补链上 的值相等,为 0.4,因而互补A GT C T CA G链中 2.5。A GT C三、DNA 复制的有关计算例 3 某 DNA 分子含 m 对碱基,其中腺嘌呤有 A 个。下列有关此 DNA 在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述中,错误的是( )A在第一次复制时,需要( mA)个B在第二
8、次复制时,需要 2(mA)个C在第 n 次复制时,需要 2n1 (mA)个D在 n 次复制过程中,总共需要 2n(mA)个答案 D解析 DNA 复制 n 次是指 DNA 连续复制了 n 次,产生的子代 DNA 分子为 2n个,形成的脱氧核苷酸链有 2n1 条。第 n 次复制是指 DNA 已复制了 n1 次,产生的子代 DNA 分子继续进行第5n 次复制。两种复制情况下所需的脱氧核苷酸的数目是不同的。在计算 DNA 分子在第 n 次复制过程中所需含某种碱基的脱氧核苷酸数目时,要先计算出复制 n 次所需要的该种脱氧核苷酸数,再减去( n1)次复制过程中所需要的该种脱氧核苷酸数。该 DNA 分子含胞
9、嘧啶数目为(mA)个,复制 n 次需胞嘧啶脱氧核苷酸数目为( mA)(2 n1)个。方法总结DNA 分子的复制为半保留复制,一个 DNA 分子复制 n 次,则有:(1)DNA 分子数子代 DNA 分子数2 n个。含有亲代 DNA 链的子代 DNA 分子数2 个。不含亲代 DNA 链的子代 DNA 分子数(2 n2)个。(2)脱氧核苷酸链数子代 DNA 分子中脱氧核苷酸链数2 n1 条。亲代脱氧核苷酸链数2 条。新合成的脱氧核苷酸链数(2 n1 2)条。(3)消耗的脱氧核苷酸数若一亲代 DNA 分子含有某种脱氧核苷酸 m 个,经过 n 次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m(2n1)个 。第 n 次复
10、制需该脱氧核苷酸数 m2n1 个。变式 3 某一个 DNA 分子中,A 为 200 个,复制数次后,消耗周围环境中含 A 的脱氧核苷酸3 000 个,该 DNA 分子已经复制了几次( )A4 次 B3 次 C5 次 D6 次答案 A解析 利用 DNA 复制规律得知,经过 n 次复制利用腺嘌呤脱氧核苷酸数目 3 000(2 n1)200,得 n4。1(2018济宁高一检测)某 DNA 分子中 AT 占整个 DNA 分子碱基总数的 44%,其中一条链(a)上的 G 占该链碱基总数的 21%,那么,对应的另一条互补链(b)上的 G 占 DNA 分子碱基总6数的比例是( )A35% B29% C28%
11、 D17.5%答案 D解析 已知该 DNA 分子中 AT 占整个 DNA 分子碱基总数的比例为 44%,根据碱基互补配对原则可知,AT22%,则 GC28%。又已知一条链(a)上的 G 占该链碱基总数的 21%,即G121%,则该链上 C135%,互补链(b)上 G2G 135%,则 G2占双链碱基总数的比例为17.5%。35%22(2018成都诊断)将洋葱根尖细胞在含 3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中完成一个细胞周期,然后在不含放射性标记的培养液中继续完成一个细胞周期。下列叙述正确的是( )A第一个细胞周期中,细胞内放射性迅速升高的时期是分裂前期B第一个细胞周期结束后,每个子细胞中都有
12、一半的染色体被标记C第二个细胞周期的分裂中期,每条染色体中仅有一条染色单体被标记D完成两个细胞周期后,每个子细胞中含 3H 标记的染色体数目相同答案 C解析 含 3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸是 DNA 复制的原料,第一个细胞周期中,细胞内放射性迅速升高是由于 DNA 分子复制,发生在分裂间期,A 项错误;由于 DNA 分子复制是半保留复制,形成的子代 DNA 分子中一条是原来的母链,一条是新合成的子链,第一个细胞周期结束后,每个子细胞中所有的染色体都被标记,B 项错误;第二个细胞周期中,在不含放射性标记的培养液中培养,间期染色体复制,一条染色体上的两条染色单体只有一条有放射性,第二个细胞周期
13、的分裂中期,每条染色体中仅有一条染色单体被标记,C 项正确;第二次分裂的后期,含 3H 标记的染色体与不含 3H 标记的染色体随机向两极移动,每个子细胞中含 3H标记的染色体数目不一定相同,D 项错误。3(2018湖南教改共同体高一期中)如果把人的精原细胞核中的 46 个 DNA 分子用 15N 标记,此细胞在不含标记的环境中依次经过 1 次有丝分裂和 1 次减数分裂,则下列相关描述正确的是( )A在有丝分裂的后期,含有放射性的染色体有 92 条B在减数第一次分裂后期,一个初级精母细胞中含有放射性的 DNA 有 92 个C在减数第二次分裂中期,一个次级精母细胞中含放射性的 DNA 是 46 个
14、D形成的 8 个精细胞中,含有放射性的细胞最少占 25%7答案 A解析 精原细胞中每个 DNA 都有 15N,根据半保留复制可知,有丝分裂后期产生的 92 个 DNA分子都有 15N,A 正确;经过有丝分裂产生的子细胞中,每个 DNA 都有放射性,但每个 DNA只有一条链有放射性,因此减数第一次分裂后期,形成的 46 条染色体都有放射性,其中 46个 DNA 有放射性,另外 46 个 DNA 没有,B 错误;减数第二次分裂一个次级精母细胞中含有放射性的 DNA 只有 23 个,C 错误;减数分裂产生的 8 个细胞中,至少有 4 个有放射性,占 ,12D 错误。4(2018江西临川一中期中)一个
15、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该 DNA 分子中含有氢键的数目为 13 000B复制过程需要 21 000 个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸C子代 DNA 分子中含 31P 与含 32P 的分子数之比为 31D子代 DNA 分子中含 31P 的单链与含 32P 的单链之比为 71答案 C解析 由题意知,该 DNA 分子含有 5 000 个碱基对,A 占 20%,因此 AT10 00020%2 000,CG3 000,则该 DNA 分子中含有氢键的数目2 00023 000313
16、 000,A 正确;DNA 分子复制 3 次形成了 8 个 DNA 分子,其中有 7 个 DNA 分子需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸,所以复制过程需要的游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数目73 00021 000,B 正确;子代 DNA 分子中含 32P 的 DNA 分子只有两个,含 31P 的分子数是 8 个,则子代中含 31P 的 DNA 分子数与含 32P 的 DNA 分子数之比为 41,C 错误;由题意知,含有 32P 标记的 DNA 单链是 2条,含有 31P 的单链是 28214 条,因此子代 DNA 分子中含 31P 的单链与含 32P 的单链之比为 71,D 正确。5(2016课标,29)在
17、有关 DNA 分子的研究中,常用 32P 来标记 DNA 分子。用 、 和 表示 ATP 或 dATP(d 表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(AP P P 或dAP P P )。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“” “”或“”)位上。(2)若用带有 32P 的 dATP 作为 DNA 生物合成的原料,将 32P 标记到新合成的 DNA 分子上,则8带有 32P 的磷酸基团应在 dATP 的_(填“” “”或“”)位上。(3)将一个某
18、种噬菌体 DNA 分子的两条链用 32P 进行标记,并使其感染大肠杆菌,在不含有32P 的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链 DNA 分子都装配成噬菌体( n 个)并释放,则其中含有 32P 的噬菌体所占比例为 ,原因是2n_。答案 (1) (2) (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)ATP 水解生成 ADP 的过程中,断裂的是远离腺苷 A 的那个高能磷酸键即 位和 位之间的高能磷酸键,即 位磷酸基团转移到 DNA 末端。要将 32P
19、 标记到 DNA 上,带有32P 的磷酸基团应在 位上。(2)dATP 脱去 位和 位的磷酸基团后为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸,即 DNA 的基本组成单位之一,用 dATP 为原料合成 DNA 时,要将 32P 标记到新合成的DNA 上,则 32P 应在 位。(3)由于 DNA 分子复制为半保留复制,故噬菌体双链 DNA 的复制过程中,被 32P 标记的两条单链始终被保留,并分别存在于两个子代 DNA 分子中。另外,新合成 DNA 过程中,原料无 32P 标记,所以 n 个子代 DNA 分子中有且只有 2 个含有 32P 标记。6DNA 分子双螺旋结构模型提出之后,人们又去探究 DNA 是如何传递遗
20、传信息的。当时推测可能有如图 A 所示的三种方式。1958 年,Meslson 和 Stahl 用密度梯度离心的方法,追踪由 15N 标记的 DNA 亲代链的去向,实验过程是:在氮源为 14N 的培养基上生长的大肠杆菌,其 DNA 分子均为 14NDNA(对照),在氮源为 15N 的培养基上生长的大肠杆菌,其 DNA 均为15NDNA(亲代),将亲代大肠杆菌转移到含 14N 的培养基上,再连续繁殖两代(子代和子代)后离心得到如图 B 所示的结果。请依据上述材料回答下列问题:(1)如果与对照相比,子代离心后能分出轻和重两条密度带,则说明 DNA 传递遗传信息的方式是_。如果子代离心后只有 1 条
21、中密度带,则可以排除 DNA 传递遗传信息的方式是_。如果子代离心后只有 1 条中密度带,再继续做子代的 DNA 密度鉴定:9若子代离心后能分出中、轻两条密度带,则可以确定 DNA 传递遗传信息的方式是_。若子代离心后不能分出中、轻两条密度带,则可以确定 DNA 传递遗传信息的方式是_。(2)他们观测的实验数据如下:10梯度离心 DNA 浮力密度(g/mL)表世代 实验 对照亲代 1.724 1.710子代 1.717 1.710子代 ( ) 1.717,( ) 1.71012 12 1.710分析实验数据可知:实验结果与当初推测的 DNA 三种可能复制方式中的_方式相吻合。答案 (1)全保留
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