第19讲 DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段
[考纲要求] 1.DNA分子结构的主要特点(Ⅱ)。2.DNA分子的复制(Ⅱ)。3.基因的概念(Ⅱ)。
一、DNA分子的结构
[巧记] 借图记忆
“3”→三种物质：○、、?；“4”→四种碱基对应四种脱氧核苷酸；“5”→五种元素：含C、H、O；○一定含P；?一定含N。
[判一判]
1．DNA的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构 ( × )
2．DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的 ( √ )
3．两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对 ( √ )
4．DNA上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则，即A＝U，G＝C ( × )
[解惑] 碱基A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。含氢键越多，结构越稳定，即含G—C(或C—G)碱基对的比例越大，结构越稳定。
二、DNA分子的复制
1．概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
2．时间：有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。
3．条件
4．过程：DNA两条母链形成子链→新DNA分子。
5．方式：半保留复制。
6．特点：边解旋边复制。
7．意义：将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。
三、基因——具有遗传效应的DNA片段
1．据图①写出基因与染色体的关系：基因在染色体上呈线性排列。
2．将代表下列结构的字母填入图②中的相应横线上：a.染色体、b.DNA、c.基因、d.脱氧核苷酸。
3．基因的本质：具有遗传效应的DNA片段。
[判一判]
1．构成基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相等 ( × )
2．某DNA片段中有100个脱氧核苷酸，则可能的排列顺序为2100种 ( × )
提示 排列顺序应为4n，n指碱基对数，100个＝50对，即应为450种，其中“4”有特定含义，代表4种碱基，不能写成2100。
3．不同DNA分子携带的遗传信息不同的根本原因在于碱基排列顺序不同 ( √ )
[解惑] (1)基因是遗传的基本结构和功能单位，其主要载体是染色体。线粒体和叶绿体中也存在基因。
(2)原核生物体内也存在基因，但不与蛋白质结合。
考点一 聚焦DNA分子的结构及碱基计算
1． 观察DNA分子结构模型，分析其空间结构
(1)空间结构分析
分类
主链
内侧
构成方式
磷酸和脱氧核糖交替连接，两条主链呈反向平行，有规则盘旋成双螺旋
主链上对应碱基以氢键连接成对，对应碱基之间互补(A—T，G—C)配对，碱基平面之间平行
动态变化
相对稳定
碱基比率和碱基序列可变
(2)说出DNA三个结构特点的含义
①稳定性：DNA中脱氧核糖和磷酸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：DNA分子中碱基对排列顺序多种多样。
③特异性：每种DNA都有区别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。
2． DNA碱基互补配对原则的有关计算
规律1：互补的两个碱基数量相等，即A＝T，C＝G。
规律2：任意两个不互补的碱基和占总碱基的50%。
规律3：一条链中互补碱基的和等于另一条链中这两种碱基的和。
规律4：若一条链中，＝n，则另一条链中＝n，＝n。
规律5：若一条链中＝K，则另一条链中＝。
易错警示 有关水解产物、氢键及碱基计算的易错点
(1)水解产物及氢键数目计算
①DNA水解产物：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。
②氢键数目计算：若碱基对为n，则氢键数为2n～3n；若已知A有m个，则氢键数为3n－m。
(2)碱基计算
①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)/(C＋G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。
②若已知A占双链的比例＝c%，则A1/单链的比例无法确定，但最大值可求出为2c%，最小值为0。
1． 如图为核苷酸链结构图，有关叙述不正确的是 ( )
A．能构成一个完整核苷酸的是图中的a和b
B．各核苷酸之间是通过化学键③连接起来的
C．DNA连接酶可连接断裂的化学键③
D．若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基是T
答案 A
解析 核苷酸是核酸的基本组成单位，每个核苷酸由一分子的磷酸、一分子的五碳糖、一分子的含氮碱基组成；DNA中有A、T、C、G四种碱基，RNA中有A、U、C、G四种碱基；核苷酸分子通过磷酸二酯键连接组成核苷酸链。
2． 下图为真核细胞内某基因(15N标记)的结构示意图，该基因全部碱基中A占20%。下列说法正确的是 ( )
A．该基因一定存在于细胞核内的染色体DNA上
B．该基因的一条核苷酸链中(C＋G)/(A＋T)为3∶2
C．DNA解旋酶只作用于①部位，限制性核酸内切酶只作用于②部位
D．将该基因置于14N培养液中复制3次后，含15N的DNA分子占1/8
答案 B
解析 真核细胞中的DNA主要存在于细胞核内的染色体中，少量存在于线粒体、叶绿体中。由双链DNA中A(腺嘌呤)占20%，且DNA中A＝T、C＝G可知，C＋G＝100%－(A＋T)＝60%，故该基因中(C＋G)/(A＋T)＝3∶2＝该基因一条核苷酸链中(C＋G)/(A＋T)。DNA解旋酶破坏的是碱基对之间的氢键(即②)，而限制性核酸内切酶以及DNA连接酶作用于DNA分子中磷酸与脱氧核糖之间的共价键。15N标记的DNA在14N培养液中培养，复制3次后，含15N的DNA占2/23＝1/4。
1． DNA结构中化学键的形成与断裂
(1)氢键：配对的碱基间形成碱基对，通过氢键相连，可用DNA解旋酶断裂，也可用高温断裂。
(2)磷酸二酯键：连接磷酸和相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖的化学键，可用限制酶切断，可用DNA连接酶或DNA聚合酶连接。
2． 核酸种类的判断方法
(1)DNA和RNA的判断：
含有碱基T或脱氧核糖?DNA
含有碱基U或核糖?RNA
(2)单链DNA和双链DNA的判断：
若：?双链DNA
若：嘌呤≠嘧啶?单链DNA
(3)DNA和RNA合成的判断：用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T，可推断正发生DNA的合成；若大量利用U，可推断正进行RNA的合成。
考点二 探究DNA分子的复制和相关计算
1． DNA复制方式的探究
关于DNA复制方式的探究，充分体现了假说—演绎法，即在克里克假说的基础上，通过演绎推理，最终通过实验得以验证。根据下面实验过程，回答相关问题。
(1)实验材料：大肠杆菌。
(2)实验方法：放射性同位素标记技术和离心技术。
(3)实验假设：DNA以半保留的方式复制。
(4)实验过程(如图)
(5)实验预期：离心后应出现3条DNA带(如上图)。(根据标记情况作答)
①重带(密度最大)：15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)。
②中带(密度居中)：一条链为15N，另一条链为14N标记的子代双链DNA(15N/14N)。
③轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA(14N/14N)。
(6)实验结果：与预期的相符。
2． DNA分子复制中的相关计算
(1)某DNA分子中含某种碱基a个，则复制n次需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a×(2n－1)；第n次复制，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a×2n－1。
(2)若以被同位素标记的DNA分子的两条链为模板，复制n次后，标记的DNA分子占2/2n，标记的DNA单链占所有单链的1/2n；若用同位素标记原料，则复制n次后，标记的DNA分子占100%，标记的单链占1－1/2n。
易错警示 关于DNA复制的2个易错点
(1)在做DNA分子复制的计算题时，应看准是“含”还是“只含”，是“DNA分子数”还是“链数”。
(2)在分析细胞分裂问题时，常以染色体或DNA分子为研究对象，而在分析DNA分子复制问题时，一定要从DNA分子两条单链的角度考虑，所以复制后的一条染色体上的两个DNA分子中都含有原来的单链。
3． 如图为DNA复制的图解，请据图回答下列问题：
(1)DNA复制发生在______________________________________。
(2)②过程称为________。
(3)③中的子链是________。
(4)③过程必须遵循______________________原则。
(5)子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子，由此说明DNA复制具有__________________的特点。
(6)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，若该DNA分子在14N的培养基中连续复制四次，则结果不可能是 ( )
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．共产生16个DNA分子
(7)具有N个碱基对的一个DNA分子片段中，含有m个腺嘌呤脱氧 核苷酸。
①该片段完成n次复制需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。
②该片段完成第n次复制需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。
A．(2n－1)(N－m) B．2n－1(N－m)
C．2n－1(N/2－m) D．2n(N/2－m)
(8)若用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链。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、后期，一个细胞中的染色体总条数和被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 (1)有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期 (2)解旋 (3)Ⅱ、Ⅲ (4)碱基互补配对 (5)半保留复制 (6)B (7)①A ②B (8)A
解析 DNA的复制方式为半保留复制，子代DNA分子中有一条母链和一条与母链互补的子链。(6)由于DNA的复制是半保留复制，经过四次复制形成的16个DNA分子中，有2个DNA分子的一条链上含有15N，另一条链上含有14N，其余14个DNA分子的两条链上全部含有14N。该DNA分子中含有胞嘧啶60个，由此计算出含有鸟嘌呤60个，腺嘌呤和胸腺嘧啶各有40个，复制四次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40×(16－1)＝600(个)，选项A、C、D正确，B错误。(7)根据题意，该DNA分子片段含有胞嘧啶脱氧核苷酸
的个数为(2N－2m)/2＝N－m。①该片段完成n次复制，共产生DNA分子片段数为2n个，新增DNA分子片段(2n－1)个。故其完成n次复制需要的游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为(2n－1)(N－m)个，选A。②该片段完成第n－1次复制时共产生DNA分子片段2n－1个，若再完成一次复制(也就是第n次复制)，新增DNA分子片段数为2n－1个，故其完成第n次复制需要的游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为2n－1(N－m)个，选B。(8)玉米体细胞有丝分裂中期和后期细胞中染色体的数量分别为20和40，DNA分子的数量分别为40和40。DNA分子的复制具有半保留复制的特点，即新产生的DNA中有一条链是来自于母链，另一条链是新合成的子链。所以，第一次复制后的所有DNA都是一条链含有32P，另一条链不含；第二次复制得到的DNA分子则有一半含有32P，另一半不含。所以，第二次细胞分裂中期和后期的细胞中都有20个DNA分子含有32P，选A。
4． 取1个含有1对同源染色体的精原细胞，用15N标记细胞核中的DNA，然后放在含14N的培养基中培养，让其连续进行两次有丝分裂，形成4个细胞，这4个细胞中含15N的细胞个数可能是 ( )
A．2 B．3 C．4 D．前三项都对
答案 D
以上面第4题为例，利用图示法理解细胞分裂与DNA复制相结合的知识。
这样来看，最后形成的4个子细胞有3种情况：第一种情况是4个细胞都是；第2种情况是2个细胞是，1个细胞是，1个细胞是；第3种情况是2个细胞是，另外2个细胞是。
序号
错因分析
正确答案
序号
错因分析
正确答案
①
对“方式”与“特点”区分不清
半保留复制
②
审题不清，该题是考查解旋的条件
能量(ATP)
③
答非所问，没有注意题干中的“还需要”
DNA连接
④
忽视题干中的“方向”
相反
⑤
考虑问题不全面
细胞核、线粒体和叶绿体
⑦
对减数分裂与DNA复制的关系理解不清
1/4
⑥
答案不全面
有丝分裂后期、减数第二次分裂后期
题组一 DNA分子的结构及相关计算
1． 判断正误
(1)双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数(2010·江苏，1D) ( )
(2)DNA单链上相邻碱基以氢键连接(2009·广东，24B) ( )
(3)DNA单链上相邻碱基与磷酸基相连接(2009·广东，24C) ( )
(4)DNA分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的
(2011·海南，16B)
( )
(5)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
(2011·海南，16C)
( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)×
2． (2010·上海卷，4)细胞内某一DNA片段中有30%的碱基为A，则该片段中 ( )
A．G的含量为30% B．U的含量为30%
C．嘌呤含量为50% D．嘧啶含量为40%
答案 C
解析 根据DNA双螺旋结构中A＝T、C＝G可知，嘌呤之和等于嘧啶之和，故C正确。其他碱基的含量分别为：T＝A＝30%，C＝G＝[1－(30%＋30%)]/2＝20%。
题组二 DNA复制及基因的本质
3． (2012·山东卷，5)假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5 000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。下列叙述正确的是 ( )
A．该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
B．噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
C．含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1∶49
D．该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变
答案 C
解析 根据题干信息可知，噬菌体的DNA含有5 000个碱基对，即为10 000个碱基，腺嘌呤(A)占全部碱基的20%，即A＝T＝2 000个，则G＝C＝3 000个。在噬菌体增殖的过程中，DNA进行半保留复制，100个子代噬菌体含有100个DNA，相当于新合成了99个DNA，至少需要的鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸数是99×3 000＝297 000，A项错误。噬菌体增殖的过程中需要自身的DNA作为模板，而原料和酶由细菌提供，B项错误。根据半保留复制方式的特点可知，在子代噬菌体的100个DNA中，同时含32P和31P的只有2个，只含31P的为98个，C项正确。DNA发生突变，其控制的性状不一定发生改变，如AA突变为Aa以及密码子的简并性等，D项错误。
4． (2010·山东卷，7)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，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是 ( )
A．每条染色体的两条单体都被标记
B．每条染色体中都只有一条单体被标记
C．只有半数的染色体中一条单体被标记
D．每条染色体的两条单体都不被标记
答案 B
解析 蚕豆的根尖细胞完成一个细胞周期后，根据DNA半保留复制的特点，形成的子细胞中染色体上的DNA都只有一条链具有放射性，另一条链不具有放射性，即每条染色体都具有放射性。当在不具有放射性标记的培养基中接着进行下一个细胞周期时，完成DNA复制后，有丝分裂前期以及中期每条染色体都含有两条染色单体，每条染色单体含有一个DNA分子，这两个DNA分子一个具有放射性，一个没有放射性，即细胞中每条染色体含有的两条染色单体(两个DNA分子)都是一条染色单体(一个DNA分子)被标记，另一条染色单体(另一个DNA分子)不被标记。
题组三 DNA复制的实验探究
5． (2010·北京卷，30)科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。
组别
1组
2组
3组
4组
培养液中
唯一氮源
14NH4Cl
15NH4Cl
14NH4Cl
14NH4Cl
繁殖代数
多代
多代
一代
两代
培养产物
A
B
B的子Ⅰ代
B的子Ⅱ代
操作
提取DNA并离心
离心结果
仅为轻带(14N/14N)
仅为重带(15N/15N)
仅为中带(15N/14N)
轻带(14N/14N)
中带(15N/14N)
请分析并回答：
(1)要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过________代培养，且培养液中的________是唯一氮源。
(2)综合分析本实验的DNA离心结果，第________组结果对得到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分子的复制方式是________________________。
(3)分析讨论：
①若子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于________，据此可判断DNA分子的复制方式不是________复制。
②若将子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，其结果________(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。
③若在同等条件下将子Ⅱ代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置________，放射性强度发生变化的是________带。
④若某次实验的结果中，子Ⅰ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DNA单链中的N尚有少部分为________。
答案 (1)多 15NH4Cl
(2)3 1 2 半保留复制 (3)①B 半保留 ②不能 ③没有变化 轻 ④15N
【组题说明】
考 点
题 号
错题统计
错因分析
DNA分子的结构
1、2、3、13
有关碱基的计算
4、5、6
DNA分子的复
制和相关计算
7、8、9、10、14、15
关于基因的探究
11、12
1． 下列关于人类探究遗传奥秘历程中所用的实验方法的叙述，错误的是 ( )
A．孟德尔在以豌豆为实验材料研究遗传规律时，运用了统计学的方法
B．萨顿提出“基因位于染色体上”的假说时，运用了类比推理的方法
C．格里菲思进行肺炎双球菌转化实验时，运用了放射性同位素标记法
D．沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法
答案 C
解析 孟德尔在以豌豆为实验材料研究遗传规律时，运用了统计学的方法；萨顿提出“基因位于染色体上”的假说时，运用了类比推理法；格里菲思进行肺炎双球菌转化实验时，用不同类型的肺炎双球菌去感染小鼠，并未运用放射性同位素标记法；沃森和克里克通过构建物理模型来研究DNA分子的结构。
2． 下列关于DNA分子结构的叙述中，错误的是 ( )
A．DNA分子由四种脱氧核苷酸组成
B．每个DNA分子中，碱基数＝脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数
C．双链DNA分子中的一段，若含有30个胞嘧啶，就一定会同时含有30个鸟嘌呤
D．DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸基和一个含氮碱基
答案 D
解析 DNA分子中除每条单链一端的脱氧核糖外，每个脱氧核糖连接两个磷酸基和一个含氮碱基。
3． 下列有关DNA分子结构的叙述，错误的是 ( )
A．双链DNA分子中含有两个游离的磷酸基团
B．DNA的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过氢键连接
C．嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定
D．DNA分子两条链反向平行
答案 B
解析 DNA的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖连接。
4． 经检测得知，一双链DNA分子中鸟嘌呤的数目为x，其占碱基总量的比例是y，以下推断正确的是 ( )
A．与鸟嘌呤互补的碱基所占的比例是(1－y)
B．该DNA分子的嘌呤碱基和嘧啶碱基的比值是x/y
C．该DNA分子的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
答案 D
解析 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所占比例是y。该DNA分子的嘌呤碱基和嘧啶碱基的比值是1。G、C之间有三个氢键，A、T之间有两个氢键，该DNA分子的碱基之间的氢键数目是3x＋2[(x/2y)－x]＝(x＋x/y)。A、T与G不互补，其数目为[x(1－2y)/y]。
5． 已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则在它的互补链中，T和 C分别占该链碱基总数的
( )
A．32.9%和17.l% B．31.3%和18.7%
C．18.7%和31.3% D．17.1%和32.9%
答案 B
解析 由题中G＋C＝35.8%，可推出C＝G＝17.9%，A＝T＝32.1%；设它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的比例为X、Y，则有1/2(X＋32.9%)＝32.1%,1/2(Y＋17.1%)＝17.9%，解得X＝31.3%，Y＝18.7%。
6． 从某种生物中提取出核酸样品，经科学家检测和计算后，碱基之间的相互关系如下：(A＋T)/(G＋C)＝1，(A＋G)/(T＋C)＝1。据此结果，该样品 ( )
A．确定是双链DNA B．确定是单链DNA
C．无法确定单双链 D．只存在于细胞核中
答案 C
解析 该核酸内含有“T”，说明该核酸是DNA，DNA主要存在于细胞核中，细胞质中也有少量DNA，如果该生物是病毒，则不存在细胞结构，故D错误；由所给等式能推导出A＝C、G＝T，单链和双链都有可能。
7． 如图是在电子显微镜下拍摄的某生物细胞DNA复制过程中的图像。下列有关叙述正确的是 ( )
A．此图反映出的DNA复制模式可作为DNA双向复制的证据
B．此过程遵循碱基互补配对原则，任一条链中A＝T，G＝C
C．若将该DNA彻底水解，产物是脱氧核苷酸和四种碱基
D．若该DNA分子的一条链中(A＋T)/(G＋C)＝a，则互补链中该比值为1/a
答案 A
解析 在一条链中A与T不一定相等；DNA彻底水解是指将脱氧核苷酸也水解，产物是脱氧核糖、磷酸和四种碱基；DNA分子的一条链中两互补碱基之和的比值，与另一条链中该比值相等。
8． 下列关于DNA复制的叙述，正确的是 ( )
A．DNA复制时，严格遵循A—U、C—G的碱基互补配对原则
B．DNA复制时，两条脱氧核苷酸链均可作为模板
C．DNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制
D．脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链
答案 B
解析 DNA复制时，严格遵循A—T、C—G的碱基互补配对原则；DNA是以两条脱氧核苷酸链作为模板进行复制的；DNA分子边解旋边复制；脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶的作用下才能连接形成子链。
9． 某DNA分子有2 000个脱氧核苷酸，已知它的一条单链上A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4，若该DNA分子复制一次，则需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量是 ( )
A．200个 B．300个
C．400个 D．800个
答案 C
解析 由一条单链上A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4，计算得该单链上1 000个碱基中含有A＝100个，T＝300个，整个DNA分子中T＝400个，复制1次需要A为400个。
10．用32P标记玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，让其分裂n次，若一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是40条和2条，则该细胞至少是处于第几次分裂的分裂期 ( )
A．第一次 B．第二次
C．第三次 D．第四次
答案 C
解析 由染色体总条数为40条可知该细胞处于有丝分裂后期，若是第一次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应为40条；若是第二次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应为20条；若是第三次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应在0条到20条之间。
11．科学研究发现，小鼠体内HMIGIC基因与肥胖直接相关。具有HMIGIC基因缺陷的实验小鼠与作为对照的正常小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组小鼠变得十分肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的实验小鼠体重仍然保持正常，说明 ( )
A．基因在DNA上 B．基因在染色体上
C．基因具有遗传效应 D．DNA具有遗传效应
答案 C
解析 正常小鼠吃高脂肪食物会变得肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的小鼠吃同样多的高脂肪食物体重仍保持正常，这说明肥胖由基因控制，从而得出基因能够控制性状，具有遗传效应。
12．下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是 ( )
A．基因一定位于染色体上
B．基因在染色体上呈线性排列
C．四种脱氧核苷酸的数目和排列顺序决定了基因的多样性和特异性
D．一条染色体上含有1个或2个DNA分子
答案 A
解析 基因是具有遗传效应的DNA片段，DNA不一定位于染色体上，因此基因不一定位于染色体上，故A错误；多个基因位于同一条染色体上，基因在染色体上呈线性排列，故B正确；不同基因中脱氧核苷酸的数目和排列顺序不同，基因具有多样性，而每一个基因中脱氧核苷酸的数目和排列顺序是特定的，因此基因又具有特异性，故C正确；没有复制的每条染色体含有1个DNA分子，复制后的每条染色体含有2条染色单体，每条染色单体含有1个DNA分子，故D正确。
13．下图是某DNA分子的局部结构示意图，请据图回答。
(1)写出下列图中序号代表的结构的中文名称：①__________，⑦____________________，⑧_______________________，⑨_________________。
(2)图中DNA片段中碱基对有________对，该DNA分子应有________个游离的磷酸基。
(3)从主链上看，两条单链________________；从碱基关系看，两条单链____________。
(4)如果将14N标记的细胞培养在含15N标记的脱氧核苷酸的培养液中，此图所示的________________________(填图中序号)中可测到15N。若细胞在该培养液中分裂四次，该DNA分子也复制四次，则得到的子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例为____________。
(5)若该DNA分子共有a个碱基，其中腺嘌呤有m个，则该DNA分子复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为__________个。
答案 (1)胞嘧啶 脱氧核糖 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 一条脱氧核苷酸链的片段
(2)4 2 (3)反向平行 互补
(4)①②③④⑥⑧⑨ 1∶8
(5)15·(－m)
解析 根据碱基互补配对原则可知：①是胞嘧啶，②是腺嘌呤，③是鸟嘌呤，④是胸腺嘧啶，⑤是磷酸基团，⑥是胸腺嘧啶，⑦是脱氧核糖，⑧是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，⑨是一条脱氧核苷酸链的片段。复制4次，产生16个DNA分子，由于DNA复制为半保留复制，含14N的DNA分子共2个，所有的DNA都含有15N，所以子代DNA分子中含14N和15N的比例为1∶8。A＝T＝m，则G＝C＝－m，复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为(24－1)×(－m)＝15·(－m)。
14．在生命科学研究中，“放射性同位素示踪法”是常用的研究手段。请分析下列几个科学实验，回答有关问题：
(1)将大肠杆菌的DNA分子用3H标记后，放在普通培养基上繁殖两代，如下图所示。该实验有力地证明了DNA分子的复制方式是______________。若在此过程中，共消耗了游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸183个，则亲代DNA分子中含腺嘌呤脱氧核苷酸________个。
(2)用含放射性元素的氨基酸培养豚鼠的胰腺细胞，研究豚鼠分泌蛋白的合成和分泌过程，放射性在核糖体上出现后，依次经过__________、__________和__________，最后出现在细胞外。
答案 (1)半保留复制 61
(2)内质网 高尔基体 细胞膜
解析 用放射性同位素示踪法可以有力地证明DNA分子的复制方式为半保留复制。DNA分子复制两次，净增加3个DNA分子，此过程共消耗胸腺嘧啶脱氧核苷酸183个，则每个DNA分子中含胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为183÷3＝61(个)，双链DNA分子中，腺嘌呤脱氧核苷酸数目与胸腺嘧啶脱氧核苷酸数目相等。分泌蛋白合成和分泌的过程是先在核糖体中将氨基酸合成多肽链，然后进入内质网中加工，再运输到高尔基体中进一步加工、包装，最后分泌到细胞外。
15．DNA的复制方式，可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散(弥散)复制三种。究竟是哪种复制方式呢？下面设计实验来证明DNA的复制方式。
实验步骤：
a．在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N－DNA(对照)。
b．在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N－DNA(亲代)。
c．将亲代15N大肠杆菌转移到氮源为含14N的培养基中，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用密度梯度离心法分离，不同分子量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。
实验预测：
(1)如果与对照(14N/14N)相比，子Ⅰ代能分辨出两条DNA带：一条________________带和一条________________带，则可以排除____________________________________________________________。
(2)如果子Ⅰ代只有一条中密度带，则可以排除________，但不能肯定是________________________________。
(3)如果子Ⅰ代只有一条中密度带，再继续做子Ⅱ代DNA密度鉴定：若子代Ⅱ可以分出__________和__________，则可以排除分散复制，同时肯定半保留复制；如果子Ⅱ代不能分出________密度两条带，则排除__________________，同时确定为________。
答案 (1)轻(14N/14N) 重(15N/15N) 半保留复制和分散复制 (2)全保留复制 半保留复制或分散复制 (3)一条中密度带 一条轻密度带 中、轻 半保留复制 分散复制
解析 从题目中的图示可知，深色为亲代DNA的脱氧核苷酸链(母链)，浅色为新形成的子代DNA的脱氧核苷酸链(子链)。因此全保留复制后得到的两个DNA分子，一个是原来的两条母链重新形成的亲代DNA分子，一个是两条子链形成的子代DNA分子；半保留复制后得到的每个子代DNA分子的一条链为母链，一条链为子链；分散复制后得到的每个子代DNA分子的单链都是由母链片段和子代片段间隔连接而成的。
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