浙江高考生物一轮复习第15讲DNA的分子结构与复制学案Word下载.docx

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浙江4月选考）下列表示某同学制作的脱氧核苷酸结构模型（

表示脱氧核糖、Ｋ表示碱基、

表示磷酸基团），其中正确的是（　　）

解析　每1个脱氧核苷酸是由1个脱氧核糖、1个磷酸基团和1个碱基构成，碱基可能是A或C或G或T，不可能是U，A错误；

脱氧核糖是戊糖，其中1号碳上连着碱基，5号碳上连着磷酸基团，B、C错误、D正确。

本题组对应必修二教材P54DNA分子的结构和P56制作DNA双螺旋结构模型，主要考查DNA的组成、结构和碱基互补配对原则的计算等问题。

1.脱氧核苷酸的结构

2.图解DNA分子结构

3.活动：

（1）用不同颜色的卡纸剪成长方形的碱基，用其他颜色的卡纸剪成圆形代表磷酸，用另一种颜色的卡纸剪成五边形代表脱氧核糖。

（2）用订书机将磷酸、脱氧核糖、碱基连接成四种脱氧核苷酸，然后再连接成一条脱氧核苷酸长链，根据碱基互补配对原则，制作另一条脱氧核苷酸长链，并将两条长链之间配对的碱基两两连接。

（3）将两条链的末端分别用硬纸方块连接在一起，轻轻旋转即可得到一个DNA双螺旋结构模型。

■助学巧记

巧记DNA分子结构的“五·

四·

三·

二·

一”

1.DNA分子的特性

2.水解产物

（1）DNA初步水解产物是4种脱氧核苷酸。

（2）DNA彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和碱基。

角度1　围绕核酸的分子组成和模型制作考查模型与建模的能力

1.在制作DNA双螺旋模型时，各“部件”之间需要连接。

如图所示连接中错误的是（　　）

解析　每个脱氧核糖连接一个磷酸和一个含氮碱基，A正确；

下一个脱氧核苷酸的磷酸应该与上一个脱氧核苷酸的脱氧核糖相连，B错误，C、D正确。

答案　B

2.（2018·

绍兴市3月选考适应）在“制作DNA双螺旋结构模型”活动中，可采用不同形状的纸片分别代表脱氧核糖、磷酸和不同碱基，用订书针作为连接物。

现要制作一个包含4种碱基、15个碱基对的DNA分子模型。

下列叙述错误的是（　　）

A.制作时要用到6种不同形状的纸片

B.制作时共用到90张纸片

C.制作时用到相同形状的纸片最多为30张

D.若该模型中有5个腺嘌呤，则需要68个订书针

角度2　结合DNA分子的结构和特点考查结构与功能观

3.（2018·

台州第一次统练）下图为某核苷酸链的局部结构图，下列叙述中正确的是（　　）

A.图中a或b能构成一个完整的核苷酸

B.各核苷酸之间是通过化学键①连接起来的

C.该链可能是组成T2噬菌体遗传物质的一部分

D.该核苷酸链中五碳糖上连接的磷酸可以是1个或2个

解析　图中a能构成一个完整的核苷酸，b不能，A错误；

各核苷酸之间是通过磷酸二酯键③连接起来的，B错误；

该核苷酸链为构成RNA的核糖核苷酸链，而T2噬菌体的遗传物质是DNA，所以该链不可能是组成T2噬菌体遗传物质的一部分，C错误；

该核苷酸链中五碳糖上连接的磷酸可以是1个（处在核苷酸链的其中一端）或2个（除了处在核苷酸链的其中一端的核苷酸），D正确。

4.如图表示DNA分子结构的片段，下列有关叙述正确的是（　　）

A.双螺旋结构使DNA分子具有较强的特异性

B.DNA单链上相邻碱基之间以氢键连接

C.④结构的排列顺序代表了一定的遗传信息

D.⑤中的两个碱基通过两个氢键相连

解析　双螺旋结构使DNA分子具有较强的稳定性，A错误；

DNA单链上相邻碱基之间通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连，B错误；

DNA中脱氧核苷酸的排列顺序代表了一定的遗传信息，C正确；

⑤中的两个碱基为鸟嘌呤和胞嘧啶，通过三个氢键相连，D错误。

答案　C

DNA分子结构特点的4个易错点

1.DNA分子中稳定不变的是磷酸、脱氧核糖交替排列的基本骨架，千变万化的是DNA分子中碱基对的排列顺序，遗传信息便储存在碱基对的排列顺序中。

2.DNA复制时，氢键断裂需要DNA解旋酶，但高温也可以使氢键断裂。

3.DNA两条链上的碱基通过氢键连接，而在DNA分子的一条链中相邻的碱基通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接。

4.在DNA分子中，不是一个脱氧核糖都连接两个磷酸，也不是一个磷酸都连接两个脱氧核糖，如DNA分子双链的两端。

角度3　围绕DNA分子中碱基含量的计算考查演绎推理的能力

5.（2018·

温州第二次模拟）已知某双链DNA片段含有200个碱基对，其中A和T共有160个，则该片段中的一条链上C和G之和为（　　）

A.40个B.80个C.120个D.240个

解析　该片段中的一条链上C和G之和，实质是DNA中C或G的含量，由于双链DNA片段含有200个碱基对，其中A和T共有160个，则C和G共有240个，因此C或G的含量为120个，C正确。

6.（2018·

宁波市十校联考）在双链DNA分子中，A和T的分子数相等、G和C的分子数相等，这就是DNA中碱基含量的（　　）

A.碱基互补配对原则B.中心法则

C.卡伽夫法则D.规则双螺旋结构

解析　在双链DNA分子中，由于A与T配对，G与C配对，所以A和T的分子数相等、G和C的分子数相等，这就是DNA中碱基含量卡伽夫法则，故选C。

“归纳法”求解DNA分子中的碱基数量的计算规律

（1）在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同，即A＋G＝T＋C。

（2）“互补碱基之和”的比例在任意一条链及整个DNA分子中都相同，即若在一条链中

＝m，在互补链及整个DNA分子中

＝m。

（3）非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数，在整个DNA分子中为1，即若在DNA一条链中

＝a，则在其互补链中

＝

，而在整个DNA分子中

＝1。

考点二　遗传信息的传递

1.（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∶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

解析　大肠杆菌14N14N在含有15N的培养基中繁殖，其中子一代大肠杆菌的DNA分子共2个，均为1条链含14N、1条链含15N，子二代大肠杆菌的DNA分子共4个，其中2个DNA分子为1条链含14N、1条链含15N，另外2个DNA分子为2条链均含15N；

再转到含有14N的培养基中繁殖一代，子三代大肠杆菌的DNA分子共8个，其中2个DNA分子为2条链均含14N，其余6个DNA分子为1条链含14N、1条链含15N，所以15N14N和14N14N两种分子的比例为3∶1。

2.（2017·

浙江4月选考，24）若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，培养至第二次分裂中期。

A.每条染色体中的两条染色单体均含3H

B.每个DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含3H

C.每个DNA分子中均只有一条脱氧核苷酸链含3H

D.每条染色单体均只有一个DNA分子的两条脱氧核苷酸链含3H

解析　第2次分裂中期时有一半DNA分子只有一条脱氧核苷酸链含3H，另一半DNA分子两条脱氧核苷酸链均含3H，故B、C、D均错。

答案　A

本题组对应必修二教材P61～P64遗传信息的传递，主要考查DNA的复制方式及特点。

1.DNA分子的复制

（1）概念、时间、场所

（2）过程

（3）特点

①过程：

边解旋边复制

②方式：

半保留复制

（4）准确复制的原因和意义

①原因：

DNA具有独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板，碱基互补配对原则，保证了复制能准确进行。

②意义：

DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。

巧记DNA分子的复制的“二、二、三、四”

2.活动：

（1）实验方法：

同位素示踪法和离心技术。

（2）实验原理：

若DNA的两条链都用15N标记，那么DNA分子密度较大，离心后应该在试管的底部；

若两条链中都含有14N，那么DNA分子密度小，离心后应该在试管的上部；

若两条链中一条含有15N，一条含有14N，那么DNA分子密度居中，离心后应该在试管的中部。

（3）实验过程

（4）实验分析

①实验预期

预期一：

若第二代DNA分子中15N—15N—DNA占1/2，14N—14N—DNA占1/2，而第三代DNA分子中15N—15N—DNA占1/4，14N—14N—DNA占3/4，说明DNA复制是全保留复制。

预期二：

若第二代DNA分子中全部是15N—14N—DNA，而第三代DNA分子中15N—14N—DNA占1/2，14N—14N—DNA占1/2，说明DNA复制是半保留复制。

②实验结论

实验结果和预期二的一致，说明DNA的复制是以半保留的方式进行的。

如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，思考回答：

（1）图中显示DNA分子复制是从多个起点开始的，但并非同时进行。

（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，若为转录时解旋，则每个起点可起始多次。

角度1　结合DNA复制的过程考查模型与建模的能力

1.

右图示DNA分子正常复制的片段，图中编号①～④表示DNA单链。

有关叙述错误的是（　　）

A.①和④的碱基序列相同

B.③和④的碱基序列互补

C.该过程可实现遗传信息的传递

D.该过程需要RNA聚合酶参与

解析　题图为DNA复制，需要DNA聚合酶、解旋酶等参与。

浙江选考模拟）如图表示果蝇某条染色体的放大示意图，下列相关叙述正确的是（　　）

A.有丝分裂中期，果蝇细胞中含有①的数目是6

B.③为DNA，是所有生物的遗传信息的携带者

C.④的特定双螺旋结构构成了该分子的特异性

D.⑤是由脱氧核糖和磷酸的交替连接而成的

角度2　结合探究DNA复制的方式考查科学探究的能力

稽阳联谊学校高三联考）下图为科学家设计的DNA合成的同位素示踪实验，利用大肠杆菌来探究DNA的复制过程，下列说法正确的是（　　）

A.从获得试管①到试管③，细胞内的染色体复制了两次

B.用噬菌体代替大肠杆菌进行实验，提取DNA更方便

C.试管③中含有14N的DNA占3/4

D.本实验是科学家对DNA复制方式假设的验证

解析　大肠杆菌细胞内没有染色体，A错误；

噬菌体是寄生的，不能在培养液中繁殖，不能代替大肠杆菌进行实验，B错误；

试管③中含有14N的DNA占100%，C错误。

4.研究人员将DNA被15N完全标记的大肠杆菌转移到以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中，繁殖一代后提取子代大肠杆菌的DNA，将子代DNA热变性处理使其双链打开，后进行密度梯度超速离心，离心管中出现两个条带。

下列相关叙述中的错误是（　　）

A.打开双链的难易程度与各种碱基的含量有关

B.新合成的子链位于离心管中上侧条带中

C.若对子代DNA直接离心，也会出现两个条带

D.14NH4Cl培养液的氮可被大肠杆菌用来合成脱氧核苷酸

解析　由于A与T之间含2个氢键，G与C之间含3个氢键，所以打开双链的难易程度与各种碱基的含量有关，A正确；

新合成的子链中只含14N，所以位于离心管中上侧条带中，B正确；

DNA复制的方式是半保留复制，由于只繁殖了一代，所以子代DNA都含有一条母链和一条子链，直接离心，只出现一个条带，C错误；

脱氧核糖核苷酸组成元素是C、H、O、N、P，14NH4Cl培养液的氮可被大肠杆菌用来合成四种脱氧核苷酸，D正确。

角度3　围绕DNA复制过程中相关计算考查科学思维的能力

浙江名校联考）假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%，用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。

A.该过程至少需要3×

105个鸟嘌呤脱氧核苷酸

B.每个DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含31P

C.每个DNA分子中均只有一条脱氧核苷酸链含31P

D.含32P与含31P的子代噬菌体的比例为1∶50

解析　噬菌体DNA由5000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%，即A＝5000×

2×

20%＝2000个，根据碱基互补配对原则，A＝T＝2000个，C＝G＝3000个，DNA复制方式为半保留复制，因此该过程至少需要鸟嘌呤脱氧核苷酸数目为（100－1）×

3000＝297000个，A错误；

根据DNA半保留复制特点，100个子代噬菌体中，2个DNA分子含有32P和31P，98个DNA分子只含有31P，因此有2个DNA分子的一条脱氧核苷酸链含31P，另一条脱氧核苷酸链含32P，有98个DNA分子的2条脱氧核苷酸链均含31P，B、C错误；

100个DNA分子中，只有2个含有32P，100个DNA分子都含有31P，因此含32P与含31P的子代噬菌体的比例＝2∶100＝1∶50，D正确。

6.下列关于DNA的相关计算，正确的是（　　）

A.具有1000个碱基对的DNA，腺嘌呤有600个，则每一条链上都具有胞嘧啶200个

B.具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，复制n次后共需要2n·

m个胸腺嘧啶

C.具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，第n次复制需要2n－1·

D.无论是双链DNA还是单链DNA，（A＋G）所占的比例均是1/2

解析　具有1000个碱基对的DNA，腺嘌呤有600个，则DNA中含胞嘧啶400个，因此一条链上的胞嘧啶数可为0～400个，A错误；

具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，复制n次后DNA数由1个变为2n个，因此需要（2n－1）·

m个胸腺嘧啶，其第n次复制DNA数由2n－1个变为2n个，这一过程需要（2n－2n－1）·

m＝2n－1·

m个胸腺嘧啶，B错误，C正确；

只有双链DNA遵循碱基互补配对原则，即A＝T，G＝C，在单链DNA中不存在这一关系，因此只有双链DNA中（A＋G）所占的比例为1/2，单链DNA中该比值不一定为1/2，D错误。

假设1个DNA分子复制n次（设该DNA分子中含某种脱氧核苷酸m个）

注：

①“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，但后者只包括第n次的复制。

②“基本单位”是“对”还是“个”。

③关注题目中的叙述是“DNA分子数”还是“链数”，是“含”还是“只含”等关键词。

角度4　结合细胞分裂与DNA复制考查科学思维的能力

7.蚕豆（6对染色体）根尖细胞在含2H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成若干个细胞周期，然后转入仅含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期，再转入仅含2H标记的培养基中继续进行下一个细胞周期。

下列有关此时每个细胞中染色体的叙述，错误的是（　　）

A.前期时，每个DNA分子都含2H标记

B.中期时，每个细胞中都有12个DNA分子含3H标记

C.后期时，每个细胞含3H标记的染色体与含2H标记的染色体之比为1∶2

D.末期时，细胞每一极均有6条染色体含3H标记

解析　将蚕豆（6对染色体）根尖细胞在含2H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成若干个细胞周期，则蚕豆的DNA都被标记上了2H，再将蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期，根据DNA的半保留复制原则，分裂产生的细胞中的染色体中的DNA的两条链中一条含有2H、一条含有3H，然后在仅含2H的培养基中继续分裂至前期，共用着丝粒的两条染色单体的两个DNA分子中，一个DNA含2H、3H，另一个DNA两条链都是2H，即每个DNA都含2H标记，A正确；

中期时，每个细胞中都有12个DNA分子含3H标记，B正确；

后期时，每个细胞含3H标记的染色体与含2H标记的染色体之比为1∶2，C正确；

末期时，细胞每一极含3H标记的染色体可能有0～12条，D错误。

8.（2018·

宁波十校期末联考）将不含放射性的洋葱根尖细胞放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基上培养完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成两个细胞周期。

A.第一个细胞周期结束后，每个子细胞中都有一半的染色体被标记

B.第二个细胞周期的分裂中期，每条染色体中仅有一条单体被标记

C.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

D.第三个细胞周期的分裂后期细胞，都有一半染色体被标记

解析　DNA分子具有半保留复制的特点，将洋葱根尖细胞放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基上培养，让其完成一个细胞周期后，每条染色体都被标记，但只有新合成的脱氧核苷酸单链含有标记，A错误；

第二个细胞周期的分裂中期，每条染色体中仅有一条单体被标记，另一条不含标记，B正确；

第二个细胞周期的分裂后期，着丝粒分裂，姐妹染色单体形成的两条子染色体（一条有标记，一条无标记）随机分配，导致完成两个细胞周期后，形成的子细胞中含有放射性的染色体数目不同，每个细胞中含有放射性的染色体最少是0，最多是全部都含有放射性，C错误；

根据前面分析可知，第三个细胞周期的分裂后期细胞，不可能出现“有一半染色体被标记”的情况，D错误。

细胞分裂与DNA复制

（1）如果用3H标记细胞核中全部的DNA分子，然后将细胞放在正常环境中培养，让其进行减数分裂，由于分裂过程中DNA只复制一次，而细胞连续分裂两次，因此减数分裂过程中染色体中的DNA标记情况如下图所示：

（2）如果用3H标记细胞核中全部的DNA分子，然后将细胞放在正常环境中培养，让其进行2次有丝分裂。

与减数分裂过程相比，有丝分裂过程中DNA复制二次，细胞分裂二次，分裂过程中染色体中的DNA标记情况如图所示：

课后限时训练

（时间：

30分钟　分数：

100分）

1.（2016·

全国卷Ⅱ，2）某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开。

若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述错误的是（　　）

A.随后细胞中的DNA复制发生障碍

B.随后细胞中的RNA转录发生障碍

C.该物质可将细胞周期阻断在分裂中期

D.可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用

解析　某物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能打开，说明该物质会阻碍DNA分子的解旋，因而会阻碍DNA分子的复制、转录和抑制细胞增殖，A、B、D三项均正确；

因DNA分子的复制发生在间期，所以该物质可将细胞周期阻断在分裂间期，C项错误。

浙江五校联考）下列有关DNA结构和复制的叙述，正确的是（　　）

A.脱氧核糖与含氮碱基的相间排列构成DNA的基本骨架

B.每个DNA分子中脱氧核糖上连接一个磷酸和一个碱基

C.DNA分子中的碱基含量遵循卡伽夫法则

D.在“探究DNA的复制过程”活动中，第二代大肠杆菌DNA用解旋酶处理后进行密度梯度离心的结果与原来相同

解析　脱氧核糖与磷酸相间排列构成DNA的基本骨架，A错误；

DNA单链中总有一个脱氧核糖上连接一个磷酸和一个碱基，而其他脱氧核糖上同时连接两个磷酸和一个碱基，B错误；

DNA分子中的碱基含量遵循卡伽夫法则，即A＝T、C＝G，C正确；

在“探究DNA的复制过程”活动中，第二代大肠杆菌DNA用解旋酶处理后进行密度梯度离心的结果与原来不完全相同，D错误。

3.有关DNA分子结构的叙述，错误的是（　　）

A.DNA分子由4种脱氧核苷酸组成

B.DNA单链上相邻碱基以氢键连接

C.碱基与脱氧核糖相连接

D.磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA的基本骨架

解析　DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，DNA分子由4种脱氧核苷酸组成，A正确；

DNA单链上相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连接，B错误；

碱基与脱氧核糖相连接，C正确；

磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA分子的基本骨架，D正确。

4.（2018·

浙江名校联考）在DNA双螺旋模型搭建实验中，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。

那么，A与T之间以及C与G之间需要的钉子个数分别是（　　）

A.2和2B.2和3C.3和2D.3和3

解析　DNA分子的双螺旋结构中，由于碱基A和T之间有2个氢键，碱基C和G之间有3个氢键，为逼真起见，A和T之间钉2个钉，C和G之间钉3个钉，正确答案为B。

5.将劳氏肉瘤病毒遗传物质的一个基本单位彻底水解后得到A、B、C三种化合物，将T2噬菌体遗传物质的一个基本单位彻底水解后得到A、B、D三种化合物。

你认为C、D两种化合物分别是（　　）

A.尿嘧啶、胸腺嘧啶B.胸腺嘧啶、尿嘧啶

C.核糖、脱氧核糖D.脱氧核糖、核糖

解析　劳氏肉瘤病毒遗传物质是RNA，基本单位是核糖核苷酸，彻底水解后得到了核糖、磷酸、碱基（A、C、G、U）；

T2噬菌体遗传物质是DNA，基本单位是脱氧核苷酸，彻底水解后得到脱氧核糖、磷酸、碱基（A、C、G、T）。

一个基本单位核苷酸中不一定就有T或U，但是核糖和脱氧核糖肯定有。

因此RNA特有的C是核糖，DNA特有的D是脱氧核糖。

牌头中学测试）下图为DNA分子双螺旋结构模型的部分结构示意图，下列叙述错误的是（　　）

A.“1”和“2”相间排列构成DNA的基本骨架

B.“2”和“3”组成的结构叫脱氧核苷

C.DNA单链上相邻碱基以磷酸二酯键相连

D.双链DNA分子中的碱基含量遵循卡伽夫法则

解析　图中1为磷酸，2为脱氧核糖，二者相间排列构成DNA的基本骨架，A正确；

3为含氮碱基，“2”和“3”组成的结构叫脱氧核苷，B正确；

DNA单链上相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连，C错误；

双链DNA分子中A＋G＝T＋C，但A＋T≠G＋C，此即卡伽夫法则，D正确。

7.（2018·

浙江十校联考）下图为DNA分子结构示意图，对该图的正确描述是（　　）

A.①②③按序排列，构成了DNA