2021高考生物一轮复习第6单元遗传的分子基础第17讲DNA是主要的遗传物质及其结构与复制教案

第17讲DNA是主要的遗传物质及其结构与复制

单科命题

备考导航核心素养解读命题趋势

(1)说明DNA分子是主要的遗传物

质

(2)概述DNA分子结构的主要特点

(3)概述多数生物的基因是DNA分

子的功能片段,说明基因和遗传

信息的关系

(4)概述DNA分子通过半保留方式

进行复制

(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

(2)通过放射性同位素标记法证明亲代

通过半保留方式进行复制而传递遗传信

息

◆题型内容:DNA是遗传物质的

证据,DNA结构与复制

◆考查形式:常以模式图或实验

分析形式考查

考点一DNA是主要的遗传物质

1.肺炎双球菌转化实验

(1)实验材料:S型和R型肺炎双球菌

特点

类型

菌落荚膜毒性S型光滑有有

R型粗糙无无

(2)格里菲思体内转化实验

(3)艾弗里体外转化实验

2.噬菌体侵染细菌的实验

(1)实验材料:T2噬菌体和大肠杆菌

①噬菌体结构

②噬菌体的增殖(噬菌体侵染细菌的过程)

(2)实验方法: 放射性同位素标记法,用35S、32P分别标记噬菌体的蛋白质和 DNA 。

(3)实验过程及结果

①标记噬菌体

②已标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌

(4)实验结果分析

分组结果结果分析

对比实验(相互对照) 含32P的噬菌体+细菌

上清液中几乎无32P,32P主要分布

在宿主细胞内

32P—DNA进入了宿主细胞内

含35S的噬菌体+细菌

宿主细菌内无35S,35S主要分布在

上清液中

35S—蛋白质外壳未进入宿主细胞,

留在外面

(5)结论: DNA 是噬菌体的遗传物质。

3.证明RNA是遗传物质的实验

(1)过程及现象

(2)结论: RNA 是遗传物质。

4.DNA是主要的遗传物质

生物类型所含核酸遗传物质举例

细胞生物真核生物DNA和

RNA

DNA 动物、植物、真菌等原核生物DNA 细菌、蓝藻、放线菌等

非细胞生物

DNA病毒仅有DNA DNA 乙肝病毒、T2噬菌体、天花病毒等

RNA病毒仅有RNA RNA 烟草花叶病毒、艾滋病病毒、SARS病毒等绝大多数生物的遗传物质是DNA ,只有极少数生物的遗传物质是RNA,因而DNA是主要的遗传物质。

1.从格里菲思实验中的第④组死亡小鼠身上分离得到的S型活细菌是由S型死细菌转化而来的。(?

)

2.从格里菲思实验中的病死小鼠体内分离得到的肺炎双球菌只有S型细菌而无R型细菌。(?)

3.格里菲思的实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状。(?)

4.艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验证明了DNA是主要的遗传物质。(?)

5.在艾弗里的实验中,DNA酶将S型细菌的DNA分解为脱氧核苷酸,因此不能使R型细菌发生转化。(√)

6.32P、35S标记的噬菌体侵染细菌的实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质。(?)

7.噬菌体侵染细菌的实验获得成功的原因之一是噬菌体只将DNA注入大肠杆菌细胞中。(√)

8.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。(?)

9.噬菌体侵染细菌的实验能够证明DNA控制蛋白质的合成。(√)

10.用1个35S标记的T2噬菌体去侵染大肠杆菌,裂解释放的子代噬菌体中只有2个含35S。(?)

1.肺炎双球菌的体内、体外转化实验图解分析

图1 体内转化实验中S型细菌、R型细菌含量变化图

图2 肺炎双球菌体外转化实验中的部分图解

注:图1中实线表示R型细菌,虚线表示S型细菌。

(1)据图1所示的ab段R型细菌数量减少,其原因是什么?

(2)据图1所示的bc段R型细菌数量增多,其原因是什么?

(3)据图2分析在对R型细菌进行培养之前,必须首先进行的工作是什么?

2.1952年“噬菌体小组”的赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的蛋白质和DNA在侵染细菌过程中的功能,搅拌离心后的实验数据如图所示,请分析:

(1)图中被侵染的细菌的存活率基本保持在100%,本组数据的意义是什么? (2)细胞外的32

P 含量为30%,原因是什么?

答案 1.(1)小鼠体内形成对抗R 型细菌的抗体,致使R 型细菌数量减少。 (2)b 之前,已有少量R 型细菌转化为S 型细菌,S 型细菌能降低小鼠的免疫力,造成R 型细菌大量繁殖。 (3)分离并提纯S 型细菌的DNA 、蛋白质、多糖等物质。 2.(1)作为对照组,以证明细菌未裂解。 (2)有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌。

1.比较肺炎双球菌体内和体外转化实验 项目 体内转化实验 体外转化实验 培养细菌 小鼠体内培养

培养基体外培养

实验原则 R 型细菌与S 型细菌的毒性对照

S 型细菌体内各成分的相互对照

实验结果

已经被加热杀死的S 型细菌能使R 型细菌转化为S 型细菌

S 型细菌的DNA 能使R 型细菌转化为S 型细

菌

实验结论

已经被加热杀死的S 型细菌体内含有某种“转化因子”

DNA 是S 型细菌的遗传物质,而蛋白质等其

他物质不是遗传物质 联系

①所用材料相同,都是R 型和S 型肺炎双球菌

②体内转化实验是基础,仅说明加热后杀死的S 型细菌体内含有某种“转化因子”,而体外转

化实验则进一步说明“转化因子”就是DNA ③实验设计都遵循对照原则、单一变量原则

2.艾弗里肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较 实验名称 艾弗里肺炎双球菌转化实验

噬菌体侵染细菌实验

实验思路 设法将DNA 与其他物质分开,单独地、直接地研究它们各自不同的作用

设计原则

对照原则和单一变量原则

处理方式的区别直接分离法:分离S型细菌的DNA、多糖、蛋

白质等,分别与R型活细菌混合培养

同位素标记法:分别标记DNA和蛋白质的特征元

素(32P和35S)

实验结论DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质DNA是遗传物质,不能证明蛋白质不是遗传物质

3.噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析

(1)32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌

(2)35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌

考向一考查肺炎双球菌转化实验的过程与结论

1.1928年,英国科学家格里菲思以小鼠为实验材料做了如下实验:

第一组第二组第三组第四组

实验处理注射活的

R型菌

注射活的S型菌

注射加热杀死的S型

菌

注射活的R型菌与加热杀死的

S型菌

实验结果

小鼠不

死亡

小鼠死亡,从小鼠体内分

离出S型活细菌

小鼠不死亡

小鼠死亡,从小鼠体内分离出S

型活细菌

下列关于此实验的分析不正确的是( )

A.实验的关键现象是第4组小鼠死亡并分离出S型活细菌

B.对第4组实验的分析必须是以1~3组的实验为参照

C.本实验说明R型肺炎双球菌发生了某种类型的转化

D.本实验结论为“DNA是使R型菌转化为S型菌的转化因子”

1.答案 D 本实验只能得出存在转化因子,但是“DNA是使R型菌转化为S型菌的转化因

子”的结论需要通过艾弗里的体外转化实验来得出,D错误。

2.(2019山东威海模拟)艾弗里完成肺炎双球菌体外转化实验后,持反对观点者认为“DNA可能只是在细胞表面起化学作用形成荚膜,而不是起遗传作用”。已知S型肺炎双球菌中存在能抗青霉素的突变型(这种对青霉素的抗性不是由荚膜产生的)。下列实验设计思路能反驳上述观点的是( )

A.R型菌+抗青霉素的S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌

B.R型菌+抗青霉素的S型菌DNA→预期出现S型菌

C.R型菌+S型菌DNA→预期出现S型菌

D.R型菌+S型菌DNA→预期出现抗青霉素的R型菌

2.答案 A R型菌+抗青霉素的S型菌DNA→预期出现抗青霉素的S型菌,该实验证明细菌中的一些与荚膜形成无关的性状(如抗药性)也会发生转化,而且抗青霉素的S型菌DNA中存在抗青霉素的基因和控制荚膜合成的基因。因此,该实验结果可以表明题述对艾弗里所得结论的怀疑是错误的,A正确,B、C、D错误。

题后悟道·归纳

格里菲思与艾弗里实验的三个不同

考向二考查子代噬菌体的元素来源

3.(2019江苏扬州考前调研)某校生物研究性学习小组模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染细菌的实验,过程如图所示,下列有关分析正确的是( )

A.理论上,b和c中不应具有放射性

B.实验中b含少量放射性与①过程中培养时间的长短有关

C.实验中c含有放射性与④过程中搅拌不充分有关

D.检测实验结果,a、d中有少量的放射性,b、c中有大量的放射性

3.答案 A 35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳,所以离心后,理论上b中不应具有放射性,32P 标记的DNA进入细菌体内,离心后,放射性应在沉淀物中,因此理论上上清液c中不应含有放射性,A正确;搅拌的目的是将吸附在细菌上的噬菌体与细菌分开,若该过程搅拌不充分,则会导致沉淀物中含有少量的放射性,B错误;实验2上清液会含有放射性,与③过程中培养时间的长短有关,C错误;检测实验结果,b、c中有少量的放射性,a、d中有大量的放射性,D错误。

4.如果用3H、15N、35S标记噬菌体后,让其侵染细菌(无放射性),分析正确的是( )

A.只有噬菌体的蛋白质被标记了,DNA没有被标记

B.子代噬菌体的外壳中可检测到3H、15N、35S

C.子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、15N

D.子代噬菌体的DNA分子中部分含有3H、14N、32S

4.答案 C DNA分子中含有H、N元素,所以用3H、15N、35S标记噬菌体后,噬菌体的蛋白质和DNA都被标记了,A错误;由于3H、15N、35S标记的噬菌体蛋白质外壳,不进入细菌,3H、15N标记的噬菌体DNA分子进入细菌但不能用于合成子代噬菌体的外壳,所以子代噬菌体的外壳中应该没有放射性,B错误;由于3H、15N标记了噬菌体DNA分子,所以子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、15N,C正确;子代噬菌体的DNA分子中不含有S,D错误。

题后悟道·方法

“二看法”判断子代噬菌体标记情况

考向三考查对遗传物质的判断

5.下面是某兴趣小组为探究某种流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA而设计的实验步骤,请将其补充完整。

(1)实验目的:略。

(2)材料用具:显微注射器,该流感病毒的核酸提取液,猪胚胎干细胞,DNA水解酶和RNA水解酶等。

(3)实验步骤:

第一步:把该流感病毒核酸提取液分成相同的A、B、C三组,

。

第二步:取等量的猪胚胎干细胞分成三组,用显微注射技术分别把A、B、C三组处理过的核酸提取液注射到三组猪胚胎干细胞中。

第三步:将三组猪胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间,然后从培养好的猪胚胎干细胞中抽取样品,检测是否有该流感病毒产生。

(4)请预测实验结果及结论:

①;

②;

③若A、B、C三组均出现该流感病毒,则该流感病毒的遗传物质既不是DNA也不是RNA。

5.答案(3)分别用等量的相同浓度的DNA水解酶、RNA水解酶处理A、B两组核酸提取液,C 组不做处理(4)①若A、C两组出现该流感病毒,B组没有出现,则该流感病毒的遗传物质是RNA ②若B、C两组出现该流感病毒,A组没有出现,则该流感病毒的遗传物质是DNA

解析病毒是由蛋白质外壳和核酸组成的,核酸是遗传物质,核酸为DNA或RNA中的一种,根据题目要求探究的问题及给予的材料、试剂分析可知,实验中分别利用DNA水解酶、RNA水解酶处理该病毒核酸提取液,然后注射到猪胚胎干细胞中培养,由于酶具有专一性,可根据培养后是否检测到该流感病毒来判断其核酸类型。

题后悟道·方法

探究遗传物质的方法

1.探究思路

(1)若探究哪种物质是遗传物质——设法将物质分开,单独看作用。

(2)若探究未知病毒的遗传物质是DNA还是RNA——利用酶的专一性。

2.探究方法

(1)分离提纯法:艾弗里及其同事做的肺炎双球菌的体外转化实验,缺点是物质纯度不能保证100%。

(2)同位素标记法:噬菌体侵染细菌的实验。方法:分别标记两者的特有元素;将病毒的化学物质分开,单独、直接地观察它们各自的作用。目的:把DNA与蛋白质区分开。

(3)病毒重组法:将一种病毒的遗传物质与另一种病毒的蛋白质外壳重新组合,得到杂种病毒,用杂种病毒去感染宿主细胞。

(4)酶解法:利用酶的专一性,如加入DNA水解酶,将DNA水解,观察起控制作用的物质是否还有控制作用,若“是”其遗传物质不是DNA,若“否”其遗传物质可能是DNA。

考点二DNA分子的结构、复制及基因的本质

1.DNA双螺旋结构的形成

(1)DNA双螺旋模型构建者: 沃森和克里克。

(2)图解DNA分子结构

2.DNA分子的特性

(1)相对稳定性:DNA分子中磷酸和脱氧核糖交替连接的方式不变,两条链间碱基互补配对的方式不变。

(2)多样性:不同的DNA分子中脱氧核苷酸数目不同,排列顺序多种多样。若某DNA分子中有n个碱基对,则排列顺序有4n种。

(3)特异性:每种DNA分子都有区别于其他DNA的特定的碱基对排列顺序,代表了特定的遗传信息。

3.DNA分子的复制

(1)DNA复制的假说与证据

①沃森和克里克的假说: 半保留 复制。 ②实验材料:大肠杆菌

实验方法: 放射性同位素 标记法、离心技术

以上实验证明DNA 分子复制的特点是 半保留复制 。 (2)DNA 的复制过程

概念 以亲代DNA 为模板合成子代DNA 的过程 时期 间期

过程

解旋→合成子链→子链延伸→亲子链复旋 条件

模板:亲代DNA 的每一条链 原料:4种游离的 脱氧核苷酸

能量: ATP 释放的能量

酶: 解旋酶 和 DNA 聚合酶

结果 1个DNA 复制形成2个 完全相同 的DNA 特点

边解旋边复制, 半保留 复制

精确复制 独特的 双螺旋结构 提供模板; 碱基互补配对 原则 意义

将 遗传信息 从亲代传给子代,从而保持了 遗传信息 的连续性

4.基因的本质

(1)染色体、DNA 和基因的关系

(2)基因与碱基的关系

遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序中,构成基因的碱基数小于(填“大

于”“小于”或“等于”)DNA分子的碱基总数。

1.分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同。(?)

2.DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基。(?)

3.DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连。(?)

4.DNA分子的X光衍射照片属于物理模型。(?)

5.人体内控制β-珠蛋白的基因由1 700个碱基对组成,其碱基对可能的排列方式有41 700种。(?)

6.DNA复制遵循碱基互补配对原则,新合成的DNA分子中两条链均是新合成的。(?)

7.单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链。(?)

8.将已被15N标记了DNA的大肠杆菌在含14N的培养基中培养繁殖一代,若子代大肠杆菌的DNA 分子中既含有14N,又含有15N,则可说明DNA的复制为半保留复制。(?)

9.DNA分子复制时解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用。(?)

10.真核细胞的基因只存在于细胞核中,而核酸并非仅存在于细胞核中。(?)

1.下面是DNA分子结构模型,思考相关问题:

(1)图中④能表示胞嘧啶脱氧核苷酸吗?为什么?

(2)图中碱基之间是如何连接的?

(3)DNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么?

(4)如何根据碱基的种类和比例确定核酸的类型?

2.下图是DNA复制的有关图示,A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制。D→G表示哺乳动物的DNA 分子复制。图中黑点表示复制起始点,“→”表示复制方向。

(1)若A中含48 502个碱基对,而子链延伸速度是105个碱基对/min,则此DNA分子复制完成约需30 s。而实际上只需约16 s。根据A→C图分析,是什么原因?

(2)哺乳动物的DNA分子展开可达2 m之长,若按A→C的方式复制,至少需8 h,而实际上需6 h 左右。据D→G图分析,是什么原因?

(3)C与A相同,G与D相同,C、G能被如此准确地复制出来,原因是什么?

答案 1.(1)不能。组成DNA分子的两条链的方向相反,其中①是上一个脱氧核苷酸的组成物质。(2)双链DNA中,反向平行的两条链之间的碱基通过氢键连接成碱基对,而同一条链上相邻碱基之间是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连的。(3)DNA初步水解的产物是4种脱氧核苷酸,彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。(4)根据碱基的种类确定是DNA还是RNA,若含有碱基U则是RNA,若含有碱基T而不含有碱基U,则是DNA;根据碱基的比例确定是单链还是双链,若嘌呤数/嘧啶数=1,则一般是双链,若嘌呤数/嘧啶数≠1,则是单链。

2.(1)复制是双向进行的。(2)从多个起始点同时进行复制。(3)DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板;DNA分子的碱基互补配对原则保证了DNA分子的复制准确无误地完成。

1.DNA分子结构的解读

(1)基本结构——脱氧核苷酸

①由磷酸、脱氧核糖、含氮碱基组成,三者之间的数量关系为1∶1∶1。

②每个DNA片段中,游离的磷酸基团有2个。

(2)水解产物

DNA的初步水解产物是脱氧核苷酸,彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。

(3)DNA分子中存在的化学键

①氢键:碱基对之间的化学键,可用解旋酶断裂,也可加热断裂。

②磷酸二酯键:磷酸和脱氧核糖之间的化学键,用限制性核酸内切酶处理可切割,用DNA 连接酶处理可连接。

(4)碱基对数与氢键数的关系

若碱基对数为n,则氢键数为2n~3n,若已知A 有m 个,则氢键数为3n-m 。 2.双链DNA 分子中碱基的计算规律

(1)互补的两种碱基数量相等,即A=T,C=G 。

(2)任意两种不互补的碱基数量之和占碱基总数的50%,即嘌呤之和=嘧啶之和=总碱基数×50%,A+G=T+C=A+C=T+G=(A+T+C+G)×50%,A +G T +C =A +C

T +G =1。

(3)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A 1+T 1=n%,因为A 1=T 2,A 2=T 1,则:A 1+T 1=A 2+T 2=n%。所以A+T=

A 1+A 2+T 1+T 22

=

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”。

(4)双链DNA 分子中,非互补碱基之和所占比例在两条互补链中互为倒数。 设双链DNA 分子中,一条链上:A 1+G

1T 1

+C 1

=m,

则:A 1+G 1T 1

+C 1

=T 2+C 2A 2

+G 2

=m,互补链上A 2+G 2T 2

+C 2

=1

n 。

简记为“DNA 两互补链中,不配对两碱基之和的比值乘积为1”。 3.DNA 分子复制中相关计算的规律方法

DNA 分子复制为半保留复制,若将一个全部N 原子被15

N 标记的DNA 转移到含14

N 的培养基中培养(复制)若干代,其结果分析如下:

(1)子代DNA分子数:2n

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,做题时应看准是“含”还是“只含”。

(2)子代DNA分子的总链数:2n×2=2n+1

①无论复制多少次,含15N的链始终是2条。做题时应看准是“DNA分子数”还是“链数”。

②含14N的链是(2n+1-2)条。

(3)消耗的脱氧核苷酸数

①若一亲代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。

考向一考查DNA分子结构

1.如图表示一个DNA分子的片段,下列有关表述正确的是( )

A.④代表的物质中储存着遗传信息

B.不同生物的DNA分子中④的种类无特异性

C.转录时该片段的两条链都可作为模板链

D.DNA分子中A与T碱基对含量越高,其结构越稳定

1.答案 B 遗传信息蕴藏在4种脱氧核苷酸的排列顺序之中,单个核苷酸不能储存遗传信息,A错误;不同生物的DNA均由4种脱氧核苷酸(包括④)组成,B正确;转录时以DNA的一条链为模板,C错误;由于C—G碱基对含3个氢键,而A—T碱基对含2个氢键,所以C—G碱基对含量越高,DNA结构越稳定,D错误。

2.在搭建DNA分子模型的实验中,若有4种碱基塑料片共20个,其中4个C,6个G,3个A,7个T,脱氧核糖和磷酸之间的连接物14个,脱氧核糖塑料片40个,磷酸塑料片100个,代表氢键的连接物若干,脱氧核糖和碱基之间的连接物若干,则所搭建的DNA分子片段最长为多少碱基对( )

A.4

B.5

C.6

D.7

2.答案 A 设能搭建的DNA分子含有n个碱基对,则每条链需要脱氧核糖和磷酸之间的连接物的数目为2n-1,共需(2n-1)×2个,已知脱氧核糖和磷酸之间的连接物有14个,则n=4,所以只能搭建出一个含有4个碱基对的DNA分子片段,A正确。

题后悟道·方法

“三看法”判断DNA分子结构的正误

考向二考查DNA的复制

3.DNA是以半保留方式进行复制的,如果放射性完全标记的1个双链DNA分子在无放射性标记的溶液中复制两次,那么所产生的4个DNA分子的特点是( )

A.部分DNA分子含有放射性

B.全部DNA分子含有放射性

C.所有分子的一条链含有放射性

D.所有分子的两条链都没有放射性

3.答案 A 根据DNA分子半保留复制的特点,完全标记的1个双链DNA分子,在无放射性标记的溶液中复制两次所形成的4个DNA分子,只有2个DNA分子含有放射性,且分子中都是一条链含有放射性,另一条链无放射性,A正确。

4.如图表示DNA复制的过程,结合图示,下列有关叙述不正确的是( )

A.DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键,使两条链解开

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成DNA片段

4.答案 C 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,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。

题后悟道·归纳

根据图示信息判断DNA复制的类型

在真核生物中,DNA复制一般是多起点复制。在原核生物中,DNA复制一般是一个起点。无论是真核生物还是原核生物,DNA复制大多数都是双向进行的。如图所示为真核生物DNA的多起点、双向复制:

图中显示多起点复制,但多起点并非同时进行,其意义在于提高复制速率。

考向三考查DNA结构与复制中的碱基计算

5.经检测得知,一双链DNA分子中鸟嘌呤的数目为x,其占碱基总数量的比例是y,以下推断正确的是( )

A.与鸟嘌呤互补的碱基比例是1-y

B.该DNA分子中嘌呤和嘧啶的比例是x/y

C.该DNA分子中碱基之间的氢键数是x(1+2/y)

D.与鸟嘌呤不互补的碱基数目是x(1-2y)/y

5.答案 D 由题意可知,G、C所占比例都为y,数量都为x;A、T所占比例都为1/2-y,数量都为(x/y-2x)/2=x/2y-x。与鸟嘌呤互补的碱基比例是y;该DNA分子中嘌呤和嘧啶的比例是1;G—C碱基对中有三个氢键,A—T碱基对中有两个氢键,该DNA分子中碱基之间的氢键数是3x+2(x/2y-x)=x+x/y;腺嘌呤和胸腺嘧啶与鸟嘌呤不互补,其数目为x(1-2y)/y。

6.(2019黑龙江牡丹江一中高三期末)下列关于双链DNA分子的结构与复制的叙述,正确的是( )

A.一个含有m个腺嘌呤的DNA分子经过n次复制,共需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸2n-1×m个

B.在一个双链DNA分子中,碱基A占全部碱基的34%,则碱基G占16%

C.含有a个碱基、b个腺嘌呤的双链DNA分子中,共含有a-b个氢键

D.一个大肠杆菌拟核中的DNA分子中含有2个游离的磷酸基团

6.答案 B 一个含有m个腺嘌呤的DNA分子经过n次复制,需要腺嘌呤脱氧核苷酸数是

(2n-1)×m个,A错误;双链DNA分子中A与T配对,G与C配对,即A=T,G=C,A+G之和占碱基总数的一半,故碱基A若占全部碱基的34%,则碱基G占16%,B正确;A—T之间为两个氢键,G—C 之间为三个氢键,含有a个碱基、b个腺嘌呤的双链DNA分子中,A—T碱基对为b对,G—C碱基对的数量为(a-2b)÷2,故氢键数量为2b+3×(a-2b)÷2=3a/2-b,C错误;大肠杆菌的拟核为环状DNA分子,不含游离的磷酸基团,D错误。

题后悟道·方法

DNA分子中碱基比例的计算步骤

第一步:搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例,还是占DNA分子一条链上碱基的比例。

第二步:画一个DNA分子模式图,并在图中标出已知的和所求的碱基。

第三步:根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。

1.(2019江苏,3,2分)赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验证实了DNA是遗传物质,下列关于该实验的叙述正确的是( )

A.实验中可用15N代替32P标记DNA

B.噬菌体外壳蛋白是大肠杆菌编码的

C.噬菌体DNA的合成原料来自大肠杆菌

D.实验证明了大肠杆菌的遗传物质是DNA

1.答案 C 本实验巧妙地运用32P标记DNA,将DNA与蛋白质区分开,单独直接观察DNA的遗传作用,DNA和蛋白质中都含有N,故不可用15N代替32P标记DNA,A错误;子代T2噬菌体的外壳蛋白是由T2噬菌体DNA控制合成的,B错误;T2噬菌体DNA的合成所需要的原料由大肠杆菌提供,C正确;该实验证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA,D错误。

2.(2019海南单科)下列实验及结果中,能作为直接证据说明“核糖核酸是遗传物质”的是( )

A.红花植株与白花植株杂交,F1为红花,F2中红花∶白花=3∶1

B.病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲

C.加热杀死的S型肺炎双球菌与R型活菌混合培养后可分离出S型活菌

D.用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白,在子代噬菌体中检测不到放射性

2.答案 B 红花植株与白花植株杂交,F 1为红花,F2中红花∶白花=3∶1,属于性状分离现象,不能说明RNA是遗传物质,A错误;病毒甲的RNA与病毒乙的蛋白质混合后感染烟草只能得到病毒甲,说明病毒甲的RNA是遗传物质,B正确;加热杀死的S型肺炎双球菌与R型活菌混合培养后可分离出S型活菌,只能说明加热杀死的S型菌存在转化因子,不能说明RNA是遗传物质,C 错误;用放射性同位素标记T2噬菌体外壳蛋白,在子代噬菌体中检测不到放射性,说明蛋白质未进入大肠杆菌,不能证明RNA是遗传物质,D错误。

3.禽流感是由禽流感病毒(一种不能进行逆转录的RNA病毒)引起的禽类急性传染病,该病毒也能感染人类。下列有关叙述正确的是( )

A.禽流感病毒遗传物质的基本组成单位是核糖核酸

B.禽流感病毒的衣壳蛋白在自身的核糖体内合成

C.家禽和人类的被感染细胞表面可能具有相似的受体

D.被禽流感病毒感染的宿主细胞的裂解属于细胞坏死

3.答案 C 根据题意,禽流感病毒的遗传物质是RNA,其基本组成单位是核糖核苷酸;病毒没有细胞结构,禽流感病毒的衣壳蛋白在宿主细胞内的核糖体上合成;禽流感病毒既能感染禽类也能感染人类,说明家禽和人类的被感染细胞表面可能具有相似的受体;被禽流感病毒感染的宿主细胞的裂解属于细胞凋亡。

4.(2020山东模拟)双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)与脱氧核苷三磷酸(dNTP)的结构如图所示。已知ddNTP按碱基互补配对的方式加到正在复制的子链中后,子链的延伸立即终止。某同学要通过PCR技术获得被32P标记且以碱基“C”为末端的、不同长度的子链DNA片段。在反应管中已经有单链模板、引物、DNA聚合酶和相应的缓冲液等,还需要加入下列哪些原料( )

①dGTP,dATP,dTTP,dCTP

②dGTP,dATP,dTTP

③α位32P标记的ddCTP

④γ位32P标记的ddCTP

A.①③

B.①④

C.②③

D.②④

4.答案 A 由题意可知,该同学的目的是得到被32P放射性标记且以碱基“C”为末端的、不同长度的子链DNA片段,则必须提供四种dNTP,如果没有dCTP则所有片段长度均一致,因为所有子链在合成时均在第一个C处掺入双脱氧的C而停止复制,故选①。由图可知,ddCTP要作为DNA复制的原料则需要脱去两个磷酸基团,故应将放射性32P标记于α位,故选③。

5.【不定项选择题】利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验。各组肺炎双球菌先进行图示处理,再培养一段时间后注射到不同小鼠体内。下列说法正确的是( )

A.通过E、F对照,能说明转化因子是DNA而不是蛋白质

B.F组可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌

C.F组产生的S型肺炎双球菌可能是基因重组的结果

D.能导致小鼠死亡的是A、B、C、D四组

5.答案ABC E组没有出现S型细菌,F组出现S型细菌,所以通过E、F对照,能说明转化因子是DNA而不是蛋白质。F组加入了S型菌的DNA,可以分离出S型和R型两种肺炎双球菌,而出现的S型肺炎双球菌可能是基因重组的结果。能导致小鼠死亡的是B、C、F组,D错误,A、B、C正确。

6.【不定项选择题】如图为T2噬菌体感染大肠杆菌后,大肠杆菌体内放射性RNA与T2噬菌体DNA及大肠杆菌DNA的杂交结果。下列叙述正确的是( )

A.可在培养基中加入3H-尿嘧啶用以标记RNA