1、1专题 19 DNA 分子的结构、复制及基因是有遗传效应的 DNA 片段1DNA 分子结构的主要特点()。2基因的概念()。3DNA 分子的复制()。热点题型一 DNA 分子的结构和基因的概念例 1、 （2017 年海南卷，24）DNA 分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内 DNA 分子中（A+T）/（G+C）与（A+C）/（G+T）两个比值的叙述，正确的是（ ）A碱基序列不同的双链 DNA 分子，后一比值不同B前一个比值越大，双链 DNA 分子的稳定性越高C当两个比值相同时，可判断这个 DNA 分子是双链D经半保留复制得到的 DNA 分子，后一比值等于 1【答案】D【变式
2、探究】如图为 DNA 分子部分结构示意图，以下叙述正确的是 ( )2ADNA 的稳定性与有关，生物体内 DNA 解旋酶、RNA 聚合酶、DNA 聚合酶、逆转录酶等可以断开键B是一个胞嘧啶脱氧核苷酸CDNA 连接酶可催化或键形成DA 链、B 链的方向相反，骨架是磷酸和脱氧核糖 【答案】D 【提分秘籍】(1)脱氧核苷酸聚合形成长链的过程中产生水，即脱氧核苷酸DNAH 2O。(2)DNA 分子结构可简记为 5 种元素，4 种碱基(脱氧核苷酸)，3 种小分子，2 条长链，1 个双螺旋。(3)DNA 分子中，脱氧核苷酸数:脱氧核糖数:磷酸数:含氮碱基数1:1:1:1。(4)DNA 分子彻底水解时得到的产
3、物是脱氧核苷酸的基本组分，即脱氧核糖、磷酸、含氮碱基。(5)对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体；线粒体和叶绿体也是基因的载体。(6)对于原核细胞来说，拟核中的 DNA 分子或者质粒 DNA 均是裸露的，没有与蛋白质一起构成染色体。(7)位于染色体上的基因随着染色体传递给子代，其遗传遵循孟德尔遗传规律。位于线粒体和叶绿体中的基因随线粒体和叶绿体传给子代，是控制细胞质遗传的基因，特点是母系遗传。 【举一反三】 从分子水平上对生物体具有多样性或特异性的分析，错误的是 ( )A碱基对的排列顺序的千变万化，构成了 DNA 分子基因的多样性B碱基对的特定的排列顺序，又构成了每一个 DNA 分子基因的
4、特异性 C一个含 2 000 个碱基的 DNA 分子，其碱基对可能的排列方式就有 41 000种D人体内控制 珠蛋白的基因由 1700 个碱基对组成，其 碱基对可能的排列方式有 41 700种【答案】D【解析】珠蛋白基因碱基对的排列顺序，是 珠蛋白所特有的。任意改变碱基的排列顺序后，合成的就不一定是 珠蛋白了。 热点题型二 DNA 的复制例 2、 （2018 浙江卷，22）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 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3管中的分布位置。下列叙述错
5、误的是（ ）A本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术Ba 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Cb 管的结果表明该管中的大肠杆菌的 DNA 都是 14N15N-DNAD实验结果说明 DNA 分子的复制是半保留复制的【答案】B【变式探究】 （2017 年海南卷，23）下列关于真核生物遗传物质和性状的叙述，正确的是（ ）A细胞中染色体的数目始终等于 DNA 的数目B有丝分裂有利于保持亲代细胞和子代细胞间遗传性状的稳定C细胞中 DNA 分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和D生物体中 ，一个基因决定一种性状，一种性状由一个基因决定【答案】B【解析】正常情况下，一条
6、染色体含一个 DNA，在细胞分裂时，由于 DNA 复制，一条染色体含两个 DNA，A错。体细 胞有丝分裂生成的子细胞含有一套与母细胞相同的染色体和 DNA，保证亲代细胞 和子代细胞间遗传性状的稳定，B 正确。基因是有遗传效应的 DNA 判断，有的 DNA 片段不是基因，故细胞中 DNA 分子的碱基对数大于所有基因的碱基对数之和，C 错。生物体中，一个基因可能决定多种性状，一种性状 可能由多个基因决定，D 错。【变式探究】如图为真核细胞 DNA 复制过程模式图，下列分析错误的是 ( )4A酶能使 DNA 双链的配对碱基之间的氢键断开B图中可体现出边解旋边复制及半保留复制的特点C在复制完成后，甲、
7、乙可在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期分开D若该 DNA 分子中复制前有 1 000 个碱基对，其中 A 200 个，则图示过程完成共需原料 C 300 个【答案】D【提分秘籍】 (1)实验方法探究 DNA 复制的方式，采用的是同位素示踪技术和离心处理，根据试管中 DNA 的分布位置确定复制方式。(2)有关 DNA 复制方式的推测全保留复制模型：作为模板的 DNA 的两条母链分开，分别复制形成两条 DNA 子链，此后两条母链彼此结合，恢复原状，新合成的两条子链彼此互补结合形成一条新的双链 DNA 分子。弥散复制模型：亲代 DNA 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
8、、老双链又以某种方式聚集成“杂种链” 。半保留复制：在复制过程中，原来双螺旋的两条链并没有被破坏，它们分成单独的链，每一条旧链作为模板再合成一条新链，这样在新合成的两个双螺旋分子中，每个分子中都有一条旧链和一条新链。【特别提醒】(1)子代 DNA 分子中模板链与另一 DNA 分子中新合成的子链碱基序列完全相同。(2)影响细胞呼吸(ATP 供给)的所有因素都可能影响 DNA 复制。(3)体外也可进行，即 PCR 扩增技术，除满足上述条件外(不需解旋酶)，还应注意温度、pH 的控制及引物5的加入。(4)在特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引发基因突变。【举一反
9、三】 某研究性学习小组以细菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心法对有关 DNA 复制的方式进行了探究(已知培养用的细菌大约每 20 min 分裂一次，产生子代，实验结果见相关图示)。请回答下列问题：(1)综合分析本实验的 DNA 离心结果，前三组实验中，第_组结果对得到的结论起到了关键作用，但需把它与第_组和第_组的结果进行比较 ，才能说明 DNA 分子的复制方式。(2)分析讨论：若实验三的离心结果为 DNA 位于 1/2 重和 l/2 轻带位置，则是_复制。如果 DNA 位于全中带位置，则是_复制。为了进一步得出结论，该小组设计了实验四，请分析：如果 DNA 位于_(位置及比例，下
10、同)带位置，则是全保留复制；如果 DNA 位于_带位置，则是半保留复制。若将实验三得到的 DNA 双链分开后再离心，其结果(填“能”或“不能”)判断 DNA 的复制方式。为什么？_。(3)实验得出结论：DNA 复制方式为半保留复制。若将实验四的实验时间改为 60 min，离心后密度带的数量和位置是否发生变化？_。若实验三的结果中，子一代 DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成的 DNA 单链中的 N 尚有少部分为_。(4)假设某大肠杆菌含 14N 的 DNA 的相对分子质量为 a，含 15N 的 DNA 的相对分子质量为 b，现将含 15N 的DNA 的大肠杆菌培养在
11、含 14N 的培养基中，子二代 DNA 的相对分子质量平均为_。6(3)若将实验四的实验时间改为 60 min，细菌分裂三次，因为 DNA 复制方式为半保留复制，离心后密度带的数量和位置没有发生变化，还是在重带和中带位置。若实验三的结果中，子一代 DNA 的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成的 DNA 单链中的 N 尚有少部分为 15N。(4)假设某大肠杆菌含 14N 的 DNA 的相对分子质量为 a，含 15N 的 DNA 的相对 分子质量为 b，将含 15N 的 DNA的大肠杆菌培养在含 14N 的培养基中，在子二代中有两个中带 DNA 和两个轻带 DNA，相当于一个
12、含 15N 的DNA 和三个含 14N 的 DNA，总质量为 3a b，则四个 DNA 的平均相对分子质量为(3 a b)/4。 【答案】(1)三 一 二(2)全保留 半保留 1/4 轻和 3/4 重 1/2 中和 1/2 重 不能 无论是全保留 复制还是半保留复制，实验结果都是一样的(3)没有变化 15N(4)(3a b)/4热点题型三 DNA 分子的结构与复制的相关计算 例 3 （2018 海南卷，15）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
13、分子的组成类型和比例分别是（ ）A有 15N14N 和 14N14N 两种，其比例为 1:3B有 15N15N 和 14N14N 两种，其比例为 1:1C有 15N15N 和 14N14N 两种，其比例为 3:1D有 15N14N 和 14N14N 两种，其比例为 3:1【答案】D【解析】将含有 14N14N 的大肠杆菌置于含有 15N 的培养基中繁殖两代后，由于 DNA 的半保留复制，得到的7子代 DNA 为 2 个 14N14NDNA 和 2 个 14N15NDNA，再将其转到含有 14N 的培养基中繁殖一代，会得到 6 个15N14NDNA 和 2 个 14N14NDNA，比例为 3：1
14、，D 正确。【变式探究】从某生物组织中提取 DNA 进行分析，其中鸟嘌呤与胞嘧啶之和占全部碱基数的 46%，又知该DNA 分子的一条链(H 链)所含的碱基中 28%是腺嘌呤，24%是胞嘧啶，则与 H 链相对应的另一条链中，腺嘌呤、胞嘧啶分别占该链全部碱基数的 ( )A26%、22% B24%、28%C14%、11% D11%、14%【答案】A【提分秘籍】 DNA 中碱基互补配对原则的有关计算 解题时先画出简图，根据碱基互补配对原则推知规律。规律 1：在双链 DNA 分子中，互补碱基两两相等，AT，CG，AGCT，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。规律 2：在双链 DNA 分子中，互补的两碱基之和
15、 AT 或 CG 占全部碱基的比例等于其任何一条单链中这两种碱基之和占该单链中碱基数的比例。(单双链转化公式)规律 3：DNA 分子一条链中(AG)/(CT)的比值的倒数等于互补链中该比例的比值，在整个 DNA 分子中该比值等于 1。(不配对的碱基之和比例在两条单链中互为倒数)规律 4：DNA 分子一条链中(AT)/(CG)的比值等于其互补链和整个 DNA 分子中该种比例的比值。(配对的碱基之和的比值在两条单链和双链中都相等)规律 5：不同生物的 DNA 分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即(AT)/(CG)的值不同。该比值体现了不同生物 DNA 分子的特异性。规律 6：若 b，则 。A1单
16、 链 A1双 链 b2规律 7：若已知 A 占双链的比例C，则 A 单链的比例无法确定，但最大值可求出，为 2C，最小值为 0。8【特别提醒】(1)将 15N 标记的 DNA 分子转移到含有 14N 的培养基中培养，无论复制多少次，含 15N 的 DNA 分子始终是 2个。若复制 n 次，则含 15N 的 DNA 分子占总 DNA 分子数的比例为 2/2n。 (2)子代 DNA 分子的链中：总链数为 2n22 n1 。含 15N 的链始终是 2 条，占总链数的比例为2/2n1 1/2 n。【举一反三】 将用 15N 标记的一个 DNA 分子放在含有 14N 的培养基中让其复制三次，则含有 15
17、N 的 DNA 分子占全部 DNA 分子的比例和占全部 DNA 单链的比例依次为 ( )A1/2,1/4 B1/4,1/8 C1/4,1/6 D1/8,1/8【答案】B1 （2018 海南卷，15）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 1:3B有 15N15N 和 14N14N 两种，其比例为 1:1C有 15N15N 和 14N14N 两种，其比例为 3:1D
18、有 15N14N 和 14N14N 两种，其比例为 3:1【答案】D【解析】将含有 14N14N 的大肠杆菌置于含有 15N 的培养基中繁殖两代后，由于 DNA 的半保留复制，得到的子代 DNA 为 2 个 14N14NDNA 和 2 个 14N15NDNA，再将其转到含有 14N 的培养基中繁殖一代，会得到 6 个15N14NDNA 和 2 个 14N14NDNA，比例为 3：1，D 正确。2 （2018 浙江卷，22）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 14NH4Cl 或 15NH4Cl。a、b、c 表示离心管编号，条带表示大肠杆菌
19、 DNA 离心后在离心管中9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 Ba 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Cb 管的结果表明该管中的大肠杆菌的 DNA 都是 14N15N-DNAD实验结果说明 DNA 分子的复制是半保留复制的【答案】B1 （2017 年海南卷，23）下列关于真核生物遗传物质和性状的叙述，正确的是（ ）A细胞中染色体的数目始终等于 DNA 的数目B有丝分裂有利于保持亲代细胞和子代细胞间遗传性状的稳定 C细胞中 DNA 分子的碱基对数等于所有基因的碱基对数之和D生物体中，一个基因决定一种性状，一种性 状由一
20、个基因决定【答案】B【解析】正常情况下，一条染色体含一个 DNA，在细胞分裂时，由于 DNA 复制，一条染色体含两个 DNA，A错。体细 胞有丝分裂生成的子细胞含有一套与母细胞相同的染色体和 DNA，保证亲代细胞 和子代细胞间遗传性状的稳定，B 正确。基因是有遗传效应的 DNA 判断，有的 DNA 片段不是基因，故细胞中 DNA 分子的碱基对数大于所有 基因的碱基对数之和，C 错。生物体中，一个基因可能决定多种性状，一种性状可能由多个基因决定，D 错。2 （2017 年海南卷，24）DNA 分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内 DNA 分子中（A+T）/（G+C）与（A+C
21、）/（G+T）两个比值的叙述，正确的是（ ）10A碱基序列不同的双链 DNA 分子，后一比值不同B前一个比值越大，双链 DNA 分子的稳定性越高C当两个比值相同时，可判断这个 DNA 分子是双链D经半保留复制得到的 DNA 分子，后一比值等于 1【答案】D3 （2017 年海南卷，25）下列关于生物体内基因表达的叙述，正确的是（ ）A每种氨基酸都至少有两种相应的密码子BHIV 的遗传物质可以作为合成 DNA 的模板C真核生物基因表达的过程即是蛋白质合成的过程D一个基因的两条 DNA 链可转录出两条相同的 RNA【答案】B【解析】一种氨基酸对应有一种至多种密码子决定，A 错。HIV 的遗传物质为
22、单链 RNA，可以逆转录生成DNA，B 正确。真核生物基因表达的过程包括转录生成 RNA 和翻译合成蛋白质，C 错。一个基因的两条 DNA链可转录出两条互补的 RNA，但转录是以基因一条链为模板的，D 错。4 （2017 年江苏卷，23）在体外用 14C 标记半胱氨酸-tRNA 复合物中的半胱氨酸（Cys） ，得到*Cys-tRNACys，再用无机催化剂镍将其中的半胱氨酸还原成丙氨酸（Ala） ，得到*Ala-tRNACys（见下图，tRNA不变） 。如果该*Ala-tRNACys 参与翻译过程，那么下列说法正确的是（ ）A在一个 mRNA 分子上可以同时合成多条被 14C 标记的多肽链B反密
23、码子与密码子的配对由 tRNA 上结合的氨基酸决定11C新合成的肽链中，原来 Cys 的位置会被替换为 14C 标记的 AlaD新合成的肽链中，原来 Ala 的位置会被替换为 14C 标记的 Cys【答案】AC1.（2016 上海卷.28）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 10 对碱基（A 有 6 个）的 DNA 双链片段，那么使用的订书钉个数为A.58 B.78 C.82 D.88【答案】C【解析】构成一个脱氧核苷酸需要 2 个订书钉，20 个个脱氧核苷酸总共需要 40 个；一条 DNA 单链需要 9个订书钉连接，两条链共需要 18 个
24、；双链间的氢键数共有 20 总共需要订书钉 40【考点定位】本题考查 DNA 的结构。2.（ 2016 江苏卷.1）下列关于探索 DNA 是遗传物质实验的相关叙述，正确的是A.格里菲思实验中肺炎双球菌 R 型转化为 S 型是基 因突变的结果B.格里菲思实验证明了 DNA 是肺炎双球菌的遗传物质C.赫尔希和蔡斯实验中 T2噬菌体的 DNA 是用 32P 直接标记的D.赫尔希和蔡斯实验证明了 DNA 是 T2噬菌体的遗传物质【答案】D【解析】格里菲思实验中肺炎双球菌 R 型转化为 S 型是基因重组的结果，A 错误；格里菲思实验证明了 S型细菌中存在一种转化因子，使 R 型细菌转化为 S 型细菌，B
25、 错误；T 2噬菌体属于病毒，营寄生生活，需先标记细菌，再标记噬菌体，C 错误；赫尔希和蔡斯的 T2噬菌体侵染细菌实验证明了 DNA 是 T2噬菌体的遗传物质，D 正确。3.（2016 江苏卷.18）近年诞生的具有划时代意义的 CRISPR/Cas9 基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑。其原理是由一条单链向导 RNA 引导核酸内切酶 Cas9 到一个特定的基因位点进行切割。通过设计向导 RNA 中 20 个碱基的识别序列，可人为选择 DNA 上的目标位点进行切割（见右图） 。下列相关叙述错误的是12A. Cas9 蛋白由相应基因指导在核糖体中合成B. 向导 RNA 中的双链区遵循碱基配
26、对原则C. 向导 RNA 可在逆转录酶催化下合成D. 若 链剪切点附近序列为TCCACAATC则相应的识别序列为UCCACAAUC 【答案】C1.（2015上海卷.18）若 N 个双链 DNA 分子在第 i 轮复制结束后，某一复制产物分子一条链上的某个 C突变为 T，这样在随后的各轮复制结束时，突变位点为 AT 碱基对的双链 DNA 分子数与总 DNA 分子数的比例始终为（ ）【答案】C【解析】N 个 DNA 分子第 i 轮复制结束后，得到的 DNA 分子数为 N*2i，在此基础上复制一次得到的 DNA 分子的总数为 Nx2i+1,其中以变异的 DNA 分子为模板复制一次， ，得到一个 DNA
27、 分子和一个正常的的 DNA 分子，由此可推知突变位点为 AT 碱基对的双链 DNA 分子数与总 DNA 分子数的比例=1/（Nx2 i+1）,若再复制两次，得到的变异的 DNA 分子为 2，总 DNA 分子数为 Nx2i+2，则比例为 2/（Nx2 i+2）=1/（Nx2 i+1） ，因此可推知答案选 C。 2 （2015上海卷.19）在双螺旋 DNA 模型搭建实验 中，使用代表氢键的订书钉将代表四种碱基的塑料片连为一体， 为了逼真起见，A 与 T 之间以及 C 与 G 之间最好分别钉（ ）13A2 和 2 个钉 B2 和 3 个钉 C3 和 2 个钉 D3 和 3 个钉【答案】B【解析】A
28、 与 T 之间形成 2 个氢键，G 与 C 之间形成 3 个氢键。由此可推知 A 与 T 之间最好钉两个图钉，C与 G 之间最好钉 3 个图钉；答案选 B。（2014上海卷）4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【答案】D （2014上海卷）15在 DNA 分子模型搭建实验中，如果用一种长度的塑料片代表 A 和 G，用另一长度的塑料片代表 C 和 T，那么由此搭建而成的 DNA 双螺旋的整条模型A粗细相同，因为嘌呤环必定与嘧啶环互补B粗细相同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间
29、尺寸相似C粗细不同，因为嘌呤环不一定与嘧啶环互补D粗细不同，因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸不同【答案】A【解析】A 和 G 都是嘌呤碱基，C 和 T 都是嘧啶碱基，在 DNA 分子中，总是 A=T，G=C，依题意，用一种长度的塑料片代表 A 和 G，用另一长度的塑料片代表 C 和 T，则 DNA 的粗细相同。（2014山东卷）5.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14【答案】C【解析】设该单链中四种碱基含量分别为 A1、T 1、G 1、C 1，其互补链中四种
30、碱基含量为A2、T 2、C 2、G 2，DNA 分子中四种碱基含量 A、T、G、C。由碱基互补配对原则可知（A+C）/(T+G)=1，A 曲线应为 水平，A 项错误；(A 2+C2)/(T2+G2)=（T 1+G1）/（A 1+C1）,B 曲线应为双曲线的一支，B 项错误；（A+T）/（G+C）=（A 1+A2+T1+T2）/(G 1+G2+C1+C2)=(A1+T1)/(G1+C1),C 项正确；（A 1+T1）/(G 1+C1)=(T2+A1)/(C2+G2),D 项错误。（2014江苏卷）1 6. 下 列 关 于 “DNA的 粗 提 取 与 鉴 定 ”实 验 叙 述 ， 错 误 的 是A.酵 母 和 菜 花 均 可 作 为 提 取 DNA的 材 料B.DNA既 溶 于 2mol/LNaCl溶 液 也 溶 于 蒸 馏 水C.向 鸡 血 细 胞 液 中 加 蒸 馏 水 搅 拌 ， 可 见 玻 棒 上 有 白 色 絮 状 物D.DNA溶 液 加 入 二 苯 胺 试 剂 沸 水 浴 加 热 ， 冷 却 后 变 蓝【答案】C
