2019年高考生物专题19DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段教学案.docx

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【变式探究】如图为DNA分子部分结构示意图，以下叙述正确的是 ()ADNA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DNAH2O。(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离心后在离心管中的分布位置。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】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 ()A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、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、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的大肠杆菌培养在含14N的培养基中，子二代DNA的相对分子质量平均为_。 (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，相当于一个含15N的DNA和三个含14N的DNA，总质量为3ab，则四个DNA的平均相对分子质量为(3ab)/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)(3ab)/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。【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。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。【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2n22n1。含15N的链始终是2条，占总链数的比例为2/2n11/2n。【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15N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 ()A1/2,1/4B1/4,1/8C1/4,1/6D1/8,1/8【答案】B 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1:3B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DNA离心后在离心管中的分布位置。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）/（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】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反密码子与密码子的配对由tRNA上结合的氨基酸决定C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；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错误；T2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A. 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/（Nx2i+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/（Nx2i+2）=1/（Nx2i+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（ ）A2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D