第27課時(shí)DNA的結(jié)構(gòu)、復(fù)制以及基因的本質(zhì)1.概述DNA分子是由四種脫氧核苷酸構(gòu)成的，通常由兩條堿基互補(bǔ)配對(duì)的反向平行長(zhǎng)鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)；堿基的排列順序編碼了遺傳信息。2.概述DNA分子通過(guò)半保留方式進(jìn)行復(fù)制。3.概述基因的概念?？键c(diǎn)一DNA的結(jié)構(gòu)1.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建(1)構(gòu)建者：美國(guó)生物學(xué)家沃森和英國(guó)物理學(xué)家克里克。(2)過(guò)程2.DNA分子的結(jié)構(gòu)層次鏈狀DNA具有2個(gè)游離的磷酸基團(tuán)，而環(huán)狀DNA中則無(wú)游離的磷酸基團(tuán)。(1)沃森和克里克根據(jù)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)提出了遺傳物質(zhì)的半保留復(fù)制假說(shuō)。(2024·貴州卷)(√)(2)雙螺旋模型的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則解釋了DNA分子具有穩(wěn)定的直徑。(2022·河北卷)(√)(3)沃森和克里克用DNA衍射圖譜得出堿基配對(duì)方式。(2022·廣東卷)(×)(4)DNA中每個(gè)磷酸均連接一個(gè)脫氧核糖和一個(gè)堿基。(×)(5)DNA分子一條鏈上的相鄰堿基通過(guò)磷酸—脫氧核糖—磷酸相連。(×)(6)雙鏈DNA分子中一條鏈上的磷酸和脫氧核糖是通過(guò)氫鍵連接的。(×)(7)DNA中A與T堿基對(duì)所占的比例越高，該DNA穩(wěn)定性越強(qiáng)。(×)(8)(必修2P51“探究·實(shí)踐”)DNA只含有4種脫氧核苷酸，它能夠儲(chǔ)存足夠量的遺傳信息的原因是堿基排列順序的千變?nèi)f化，使DNA儲(chǔ)存了大量的遺傳信息?！厩榫硲?yīng)用】下圖為DNA分子結(jié)構(gòu)模式圖：【問(wèn)題探究】(1)DNA分子一條鏈中連接兩個(gè)脫氧核苷酸的化學(xué)鍵是什么？連接兩條鏈的兩個(gè)相鄰脫氧核苷酸的化學(xué)鍵是什么？提示：磷酸二酯鍵；氫鍵。(2)據(jù)圖分析，DNA分子具有穩(wěn)定性的原因是什么？DNA兩條鏈的關(guān)系有什么特點(diǎn)？提示：具有規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)；方向相反。(3)若在一單鏈中，(A＋T)/(G＋C)＝n時(shí)，則在另一互補(bǔ)鏈中該比例是多少？提示：比例為n。1.DNA分子結(jié)構(gòu)中的化學(xué)鍵(1)堿基對(duì)中的氫鍵eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(形成：堿基互補(bǔ)配對(duì),斷開(kāi)：DNA解旋酶或高溫?cái)嗔?)(2)磷酸二酯鍵eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(形成：DNA聚合酶或DNA連接酶,連接,斷開(kāi)：限制酶或DNA酶切斷))2.DNA分子中堿基數(shù)量的關(guān)系(1)雙鏈DNA分子中脫氧核糖∶含氮堿基∶磷酸∶脫氧核苷酸＝1∶1∶1∶1。(2)雙鏈DNA分子中A＝T、G＝C、A＋G＝C＋T＝A＋C＝T＋G，即非互補(bǔ)配對(duì)堿基和相等，等于堿基總數(shù)的50%。(3)在雙鏈DNA分子中，互補(bǔ)堿基之和所占比例在任意一條鏈及整個(gè)DNA分子中都相等。(4)雙鏈DNA分子中，非互補(bǔ)堿基之和所占比例在兩條互補(bǔ)鏈中互為倒數(shù)關(guān)系。設(shè)雙鏈DNA分子中，一條鏈上eq\f(A1＋G1,T1＋C1)＝m，則eq\f(A1＋G1,T1＋C1)＝eq\f(T2＋C2,A2＋G2)＝m，互補(bǔ)鏈上eq\f(A2＋G2,T2＋C2)＝eq\f(1,m)。簡(jiǎn)記為DNA兩條互補(bǔ)鏈中，不配對(duì)兩堿基之和的比值乘積為1。(5)在一個(gè)雙鏈DNA分子中，某堿基占?jí)A基總數(shù)的百分?jǐn)?shù)等于每條鏈中該堿基所占比例的平均值，即A＝eq\f(A1＋A2,2)。3.DNA分子中氫鍵的數(shù)量：雙鏈DNA分子中氫鍵總數(shù)＝2×(A—T)堿基對(duì)數(shù)＋3×(G—C)堿基對(duì)數(shù)?？枷?圍繞DNA分子結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)考查生命觀(guān)念1.(2024·浙江卷)下列關(guān)于雙鏈DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述，正確的是(A)A．磷酸與脫氧核糖交替連接構(gòu)成了DNA的基本骨架B．雙鏈DNA中T占比越高，DNA熱變性溫度越高C．兩條鏈之間的氫鍵形成由DNA聚合酶催化D．若一條鏈的G＋C占47%，則另一條鏈的A＋T也占47%解析：DNA的外側(cè)是由脫氧核糖和磷酸交替連接構(gòu)成的基本骨架，內(nèi)側(cè)是通過(guò)氫鍵連接形成的堿基對(duì)，A正確；雙鏈DNA中G—C堿基對(duì)占比越高，DNA熱變性溫度越高，B錯(cuò)誤；DNA聚合酶催化形成的是磷酸二酯鍵，C錯(cuò)誤；互補(bǔ)的堿基在單鏈上所占的比例相等，若一條鏈的G＋C占47%，則另一條鏈的G＋C也占47%，A＋T占1－47%＝53%，D錯(cuò)誤。2.(2022·廣東卷)λ噬菌體的線(xiàn)性雙鏈DNA兩端各有一段單鏈序列。這種噬菌體在侵染大腸桿菌后其DNA會(huì)自連環(huán)化(如圖所示)，該線(xiàn)性分子兩端能夠相連的主要原因是(C)A．單鏈序列脫氧核苷酸數(shù)量相等B．分子骨架同為脫氧核糖與磷酸C．單鏈序列的堿基能夠互補(bǔ)配對(duì)D．自連環(huán)化后兩條單鏈方向相同解析：?jiǎn)捂溞蛄忻撗鹾塑账釘?shù)量相等、分子骨架同為脫氧核糖與磷酸，不能決定該線(xiàn)性DNA分子兩端能夠相連，A、B錯(cuò)誤；據(jù)題圖可知，單鏈序列的堿基能夠互補(bǔ)配對(duì)，決定該線(xiàn)性DNA分子兩端能夠相連，C正確；DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪虻?，因此自連環(huán)化后兩條單鏈方向相反，D錯(cuò)誤?？枷?圍繞DNA分子結(jié)構(gòu)的相關(guān)計(jì)算考查科學(xué)思維3.(2021·北京卷)酵母菌的DNA中堿基A約占32%，關(guān)于酵母菌核酸的敘述錯(cuò)誤的是(D)A．DNA復(fù)制后A約占32%B．DNA中C約占18%C．DNA中(A＋G)/(T＋C)＝1D．RNA中U約占32%解析：DNA分子為半保留復(fù)制，復(fù)制時(shí)遵循A—T、G—C的配對(duì)原則，則DNA復(fù)制后的A約占32%，A正確；酵母菌的DNA中堿基A約占32%，則A＝T＝32%，G＝C＝(1－2×32%)/2＝18%，B正確；DNA的兩條鏈之間遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，A＝T、G＝C，則(A＋G)/(T＋C)＝1，C正確；由于RNA為單鏈結(jié)構(gòu)，且RNA是以DNA的一條單鏈為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄而來(lái)的，故RNA中U不一定約占32%，D錯(cuò)誤?？枷?結(jié)合DNA分子模型的制作考查科學(xué)思維4.(2022·浙江卷)某同學(xué)欲制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，已準(zhǔn)備了足夠的相關(guān)材料，下列敘述正確的是(C)A．在制作脫氧核苷酸時(shí)，需在磷酸上連接脫氧核糖和堿基B．制作模型時(shí)，鳥(niǎo)嘌呤與胞嘧啶之間用2個(gè)氫鍵連接物相連C．制成的模型中，腺嘌呤與胞嘧啶之和等于鳥(niǎo)嘌呤和胸腺嘧啶之和D．制成的模型中，磷酸和脫氧核糖交替連接位于主鏈的內(nèi)側(cè)解析：在制作脫氧核苷酸時(shí)，需在脫氧核糖上連接磷酸和堿基，A錯(cuò)誤；鳥(niǎo)嘌呤和胞嘧啶之間由3個(gè)氫鍵連接，B錯(cuò)誤；DNA的兩條鏈之間遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，即A＝T、C＝G，故在制作的模型中A＋C＝G＋T，C正確；DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架，堿基排列在內(nèi)側(cè)，D錯(cuò)誤。5.(2025·安徽合肥聯(lián)考)現(xiàn)有堿基塑料片5個(gè)A、8個(gè)G、6個(gè)C、6個(gè)T，脫氧核糖與磷酸的連接物14個(gè)，脫氧核糖塑料片22個(gè)，代表氫鍵的連接物、堿基與脫氧核糖連接物、磷酸塑料片均充足，某學(xué)習(xí)小組嘗試構(gòu)建如圖含5個(gè)堿基對(duì)的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。下列敘述正確的是(B)A．能搭建出45種DNA分子結(jié)構(gòu)模型B．現(xiàn)有材料不能搭建出題圖的模型C．現(xiàn)有材料搭建的模型最多需利用10個(gè)堿基塑料片D．現(xiàn)有材料最多能搭建含22個(gè)脫氧核苷酸的模型解析：根據(jù)題干信息可知，堿基塑料片有5個(gè)A、8個(gè)G、6個(gè)C、6個(gè)T，由于A＝T，G＝C，則A—T堿基對(duì)可有5對(duì)，G—C堿基對(duì)可有6對(duì)；又因?yàn)槊撗鹾颂桥c磷酸的連接物有14個(gè)，假設(shè)構(gòu)建n個(gè)堿基對(duì)，則2(2n－1)＝14，n＝4，即只能搭建成含4個(gè)堿基對(duì)的結(jié)構(gòu)模型，故能搭建出的DNA分子結(jié)構(gòu)模型為44種，A錯(cuò)誤；由A項(xiàng)分析可知，現(xiàn)有材料只能搭建含4個(gè)堿基對(duì)的結(jié)構(gòu)模型，故現(xiàn)有材料不能搭建出題圖的模型，B正確；根據(jù)現(xiàn)有材料最多能搭建4個(gè)堿基對(duì)，也就是8個(gè)脫氧核苷酸，堿基數(shù)最多為8個(gè)，C、D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)二DNA的復(fù)制1.DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)(1)實(shí)驗(yàn)材料、技術(shù)、原理和方法(2)探究過(guò)程2.DNA復(fù)制的過(guò)程(1)概念、時(shí)間、場(chǎng)所(2)過(guò)程圖解(3)過(guò)程分析(1)科學(xué)家通過(guò)培養(yǎng)肺炎鏈球菌探究DNA的復(fù)制方式。(2022·遼寧卷)(×)(2)植物細(xì)胞的線(xiàn)粒體和葉綠體中均可發(fā)生DNA的復(fù)制。(√)(3)在一個(gè)細(xì)胞周期中，DNA復(fù)制過(guò)程中的解旋發(fā)生在兩條DNA母鏈之間。(√)(4)DNA分子復(fù)制時(shí)，兩條脫氧核苷酸鏈均可作為模板。(√)(5)DNA分子復(fù)制時(shí)，解旋酶與DNA聚合酶不能同時(shí)發(fā)揮作用。(×)(6)解旋酶破壞堿基對(duì)間的氫鍵，DNA聚合酶催化形成磷酸二酯鍵。(√)(7)(必修2P56“拓展應(yīng)用T1”)約有31.6億個(gè)堿基對(duì)的人類(lèi)基因組復(fù)制時(shí)可能產(chǎn)生6個(gè)錯(cuò)誤，這些錯(cuò)誤可能產(chǎn)生什么影響？為什么？提示：由于基因突變具有多害少利性，因此對(duì)人類(lèi)的影響可能很大；但是由于密碼子的簡(jiǎn)并性，基因突變后不一定導(dǎo)致生物性狀的改變，因此也可能沒(méi)有影響?！厩榫硲?yīng)用】圖1為真核生物染色體上部分DNA分子的復(fù)制過(guò)程示意圖，圖2為擬核或質(zhì)粒復(fù)制過(guò)程示意圖?！締?wèn)題探究】(1)在DNA復(fù)制過(guò)程中，DNA解旋酶的作用是什么？提示：打開(kāi)DNA分子堿基對(duì)之間的氫鍵，形成兩條單鏈。(2)圖1的DNA復(fù)制方式有何意義？提示：提高了復(fù)制速率。(3)圖1中DNA分子復(fù)制形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)大小不同，原因是什么？提示：不同的復(fù)制起點(diǎn)開(kāi)始復(fù)制的時(shí)間不同。(4)如果一個(gè)DNA分子連續(xù)復(fù)制三次，則能形成多少個(gè)DNA分子？其中新合成的脫氧核苷酸鏈有幾條？提示：形成8個(gè)DNA分子；有14條。1.真核生物與原核生物DNA的復(fù)制(1)真核生物的染色體DNA：一般是多起點(diǎn)雙向復(fù)制。(2)原核生物擬核DNA：一般是一個(gè)起點(diǎn)雙向復(fù)制。2.與DNA復(fù)制有關(guān)的數(shù)量關(guān)系DNA分子的復(fù)制為半保留復(fù)制，一個(gè)DNA分子復(fù)制n次，則：(1)子代DNA分子數(shù)＝2n個(gè)。(2)含有親代DNA鏈的子代DNA分子數(shù)＝2個(gè)。(3)不含親代DNA鏈的子代DNA分子數(shù)＝2n－2個(gè)。(4)子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數(shù)＝2n+1條。(5)親代脫氧核苷酸鏈數(shù)＝2條。(6)新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)＝2n+1－2條。(7)若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，經(jīng)過(guò)n次復(fù)制需要消耗該種脫氧核苷酸數(shù)＝m·(2n－1)個(gè)，第n次復(fù)制需要消耗該種脫氧核苷酸數(shù)＝m·(2n－2n-1)＝m·2n-1個(gè)?？枷?結(jié)合DNA復(fù)制過(guò)程及實(shí)驗(yàn)證據(jù)考查科學(xué)思維與科學(xué)探究1.(2022·海南卷)科學(xué)家曾提出DNA復(fù)制方式的三種假說(shuō)：全保留復(fù)制、半保留復(fù)制和分散復(fù)制(圖1)。對(duì)此假說(shuō)，科學(xué)家以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)材料，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)(圖2)：下列有關(guān)敘述正確的是(D)A．第一代細(xì)菌DNA離心后，試管中出現(xiàn)1條中帶，說(shuō)明DNA復(fù)制方式一定是半保留復(fù)制B．第二代細(xì)菌DNA離心后，試管中出現(xiàn)1條中帶和1條輕帶，說(shuō)明DNA復(fù)制方式一定是全保留復(fù)制C．結(jié)合第一代和第二代細(xì)菌DNA的離心結(jié)果，說(shuō)明DNA復(fù)制方式一定是分散復(fù)制D．若DNA復(fù)制方式是半保留復(fù)制，繼續(xù)培養(yǎng)至第三代，細(xì)菌DNA離心后，試管中會(huì)出現(xiàn)1條中帶和1條輕帶解析：第一代細(xì)菌DNA離心后，試管中出現(xiàn)1條中帶，則可以排除全保留復(fù)制，但不能確定是半保留復(fù)制還是分散復(fù)制，繼續(xù)做第二代DNA密度鑒定，若第二代細(xì)菌DNA離心后，試管中出現(xiàn)一條中帶和一條輕帶，則可以排除分散復(fù)制，同時(shí)確定是半保留復(fù)制，A、B、C錯(cuò)誤；若DNA復(fù)制方式是半保留復(fù)制，繼續(xù)培養(yǎng)至第三代，形成8個(gè)子代DNA，2個(gè)為15N/14N－DNA，6個(gè)為14N/14N－DNA，因此細(xì)菌DNA離心后，試管中只會(huì)出現(xiàn)1條中帶和1條輕帶，D正確。考向2圍繞DNA復(fù)制過(guò)程的相關(guān)計(jì)算考查科學(xué)思維2.(2021·浙江卷)含有100個(gè)堿基對(duì)的一個(gè)DNA分子片段，其中一條鏈的A＋T占40%，它的互補(bǔ)鏈中G與T分別占22%和18%，如果連續(xù)復(fù)制2次，則需游離的胞嘧啶脫氧核糖核苷酸數(shù)量為(B)A．240個(gè) B．180個(gè)C．114個(gè) D．90個(gè)解析：由題意可知，含有100個(gè)堿基對(duì)的一個(gè)DNA分子片段，其中一條鏈的A＋T占40%，則該DNA分子片段中A＋T占40%，G＋C占60%，則G＋C＝60%×100×2＝120(個(gè))，C＝60個(gè)，該DNA分子片段連續(xù)復(fù)制2次，需要游離的胞嘧啶脫氧核糖核苷酸數(shù)量為60×(22－1)＝180(個(gè))，B正確。3.(2025·河北石家莊模擬)已知某噬菌體的DNA分子含有1000個(gè)堿基對(duì)，其中胸腺嘧啶有400個(gè)?，F(xiàn)用32P充分標(biāo)記該噬菌體的DNA分子后，讓該噬菌體侵染未標(biāo)記的大腸桿菌，最后釋放出100個(gè)噬菌體后代。下列敘述正確的是(C)A．需要用含32P的雞胚細(xì)胞培養(yǎng)噬菌體，從而得到含32P標(biāo)記的噬菌體B．該噬菌體的DNA分子一條鏈中腺嘌呤數(shù)與鳥(niǎo)嘌呤數(shù)之比為2∶3C．這100個(gè)噬菌體后代中，含32P標(biāo)記的噬菌體占總后代數(shù)的2%D．這100個(gè)噬菌體后代共消耗胞嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)量為39600個(gè)解析：噬菌體是一種專(zhuān)門(mén)寄生在細(xì)菌體內(nèi)的病毒，不能用雞胚細(xì)胞培養(yǎng)，A錯(cuò)誤；該噬菌體的DNA分子總共含2000個(gè)堿基，其中A和T都有400個(gè)，則C和G都有600個(gè)，故該噬菌體的DNA分子中腺嘌呤數(shù)與鳥(niǎo)嘌呤數(shù)之比為2∶3，但一條鏈中腺嘌呤數(shù)與鳥(niǎo)嘌呤數(shù)之比不能確定，B錯(cuò)誤；一個(gè)DNA分子復(fù)制時(shí)，不管復(fù)制幾代，后代中都只有兩個(gè)DNA分子含親代DNA的一條母鏈，因此含32P標(biāo)記的噬菌體占總后代數(shù)的2%，C正確；一個(gè)噬菌體侵染大腸桿菌，最后釋放出100個(gè)后代，說(shuō)明消耗胞嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)量為(100－1)×600＝59400(個(gè))，D錯(cuò)誤?？枷?圍繞DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂的關(guān)系考查科學(xué)思維4.(2021·浙江卷)在DNA復(fù)制時(shí)，5-溴尿嘧啶脫氧核苷(BrdU)可作為原料，與腺嘌呤配對(duì)，摻入新合成的子鏈。用Giemsa染料對(duì)復(fù)制后的染色體進(jìn)行染色，DNA分子的雙鏈都含有BrdU的染色單體呈淺藍(lán)色，只有一條鏈含有BrdU的染色單體呈深藍(lán)色?，F(xiàn)將植物根尖放在含有BrdU的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，取根尖用Giemsa染料染色后，觀(guān)察分生區(qū)細(xì)胞分裂中期染色體的著色情況。下列推測(cè)錯(cuò)誤的是(C)A．第一個(gè)細(xì)胞周期的每條染色體的兩條染色單體都呈深藍(lán)色B．第二個(gè)細(xì)胞周期的每條染色體的兩條染色單體著色都不同C．第三個(gè)細(xì)胞周期的細(xì)胞中染色單體著色不同的染色體均為1/4D．根尖分生區(qū)細(xì)胞經(jīng)過(guò)若干個(gè)細(xì)胞周期后，還能觀(guān)察到深藍(lán)色的染色單體解析：第一個(gè)細(xì)胞周期的每條染色體的染色單體都只有一條鏈含有BrdU，故每條染色體的兩條染色單體都呈深藍(lán)色，A正確；第二個(gè)細(xì)胞周期的每條染色體復(fù)制之后，每條染色體上的兩條染色單體均為一條單體雙鏈都含有BrdU，呈淺藍(lán)色，一條單體只有一條鏈含有BrdU，呈深藍(lán)色，故每條染色體的兩條染色單體著色都不同，B正確；第二個(gè)細(xì)胞周期結(jié)束后，不同細(xì)胞中含有的雙鏈都含有BrdU的染色體和只有一條鏈含有BrdU的染色體的數(shù)目是不確定的，故第三個(gè)細(xì)胞周期的細(xì)胞中染色單體著色不同的染色體比例不能確定，C錯(cuò)誤；根尖分生區(qū)細(xì)胞可以持續(xù)地進(jìn)行有絲分裂，所以不管經(jīng)過(guò)多少個(gè)細(xì)胞周期，依舊可以觀(guān)察到一條鏈含有BrdU的染色單體，呈深藍(lán)色，D正確?？键c(diǎn)三基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段1.基因的本質(zhì)基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。基因是控制生物性狀的結(jié)構(gòu)單位和功能單位，基因主要位于染色體上，基因在染色體上呈線(xiàn)性排列。RNA病毒的基因是有遺傳效應(yīng)的RNA片段。2.基因與DNA、染色體的關(guān)系3.DNA分子的多樣性和特異性(1)多樣性：堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成DNA分子的多樣性，如某DNA分子中有n個(gè)堿基對(duì)，則其可能的排列順序有4n種。(2)特異性：堿基特定的排列順序，構(gòu)成了每個(gè)DNA分子的特異性。(1)DNA分子中脫氧核糖和磷酸的排列方式代表了遺傳信息。(×)(2)染色體是基因的唯一載體。(×)(3)真核細(xì)胞的基因只存在于細(xì)胞核中，而核酸并非僅存在于細(xì)胞核中。(×)(4)DNA分子中每一個(gè)片段都是一個(gè)基因。(×)(5)真核細(xì)胞基因中核糖核苷酸的排列順序代表遺傳信息。(×)(6)堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA分子的多樣性。(√)(7)(必修2P57“問(wèn)題探討”)轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)生長(zhǎng)速率更快的原因是外源生長(zhǎng)激素基因整合到轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)的DNA中，并發(fā)揮了促進(jìn)生長(zhǎng)激素合成的功能，而生長(zhǎng)激素可使鯉魚(yú)的生長(zhǎng)速率加快?？枷驀@基因、DNA、染色體等的相關(guān)概念考查生命觀(guān)念與科學(xué)思維1.(2025·安徽合肥聯(lián)考)我國(guó)科學(xué)家已成功將正常釀酒酵母細(xì)胞中的全部16條染色體融合，創(chuàng)建了1條線(xiàn)型融合染色體。將這條染色體移植到去核的釀酒酵母細(xì)胞后，細(xì)胞依然能夠存活，并表現(xiàn)出相應(yīng)的生命特性。下列敘述錯(cuò)誤的是(D)A．該條人造單染色體上含有多個(gè)基因B．該條人造單染色體主要由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成C．該條人造單染色體可能執(zhí)行16條染色體的功能D．該條人造單染色體復(fù)制后含有1個(gè)親代DNA分子和1個(gè)子代DNA分子解析：該條人造單染色體上含有多個(gè)基因，A正確；染色體主要由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成，B正確；據(jù)題干可知，該條人造單染色體可能執(zhí)行16條染色體的功能，C正確；DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制，該條人造單染色體復(fù)制后形成2個(gè)子代DNA分子，而且每個(gè)子代DNA分子中各有一條單鏈來(lái)自親代DNA分子，D錯(cuò)誤。2.(2025·河南駐馬店模擬)如圖表示某植物細(xì)胞中一個(gè)DNA分子上分布的a、b、c三個(gè)基因，圖中Ⅰ、Ⅱ?yàn)闊o(wú)遺傳效應(yīng)的序列。下列有關(guān)基因的敘述，正確的是(D)A．基因a中堿基對(duì)缺失，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異B．基因c中堿基對(duì)若發(fā)生變化，個(gè)體性狀一定會(huì)發(fā)生改變C．基因在染色體上呈線(xiàn)性排列，基因的起始端存在起始密碼子D．三個(gè)基因均可能發(fā)生基因突變，體現(xiàn)基因突變具有隨機(jī)性解析：基因中堿基對(duì)缺失屬于基因突變，不是染色體結(jié)構(gòu)變異，A錯(cuò)誤；基因c中堿基對(duì)若發(fā)生變化，屬于基因突變，由于密碼子具有簡(jiǎn)并性，基因突變不一定引起生物性狀改變，B錯(cuò)誤；起始密碼子位于mRNA上，C錯(cuò)誤；基因a、b、c均可能發(fā)生基因突變，體現(xiàn)基因突變的隨機(jī)性，D正確。1.(2024·北京卷)科學(xué)家證明“尼安德特人”是現(xiàn)代人的近親，依據(jù)的是DNA的(C)A．元素組成 B．核苷酸種類(lèi)C．堿基序列 D．空間結(jié)構(gòu)解析：每種DNA的堿基序列不同，“尼安德特人”與現(xiàn)代人的DNA堿基序列有相似部分，證明“尼安德特人”與現(xiàn)代人是近親，C符合題意。2.(2022·重慶卷)下列發(fā)現(xiàn)中，以DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型為理論基礎(chǔ)的是(D)A．遺傳因子控制性狀 B．基因在染色體上C．DNA是遺傳物質(zhì) D．DNA半保留復(fù)制解析：孟德?tīng)柪眉僬f(shuō)—演繹法提出了生物的性狀是由遺傳因子控制的，總結(jié)出了分離定律，薩頓根據(jù)基因與染色體的平行關(guān)系，運(yùn)用類(lèi)比推理法得出基因位于染色體上的推論，艾弗里、赫爾希和蔡斯等科學(xué)家，設(shè)法將DNA和蛋白質(zhì)分開(kāi)，單獨(dú)、直接地研究它們的作用，證明了DNA是遺傳物質(zhì)，以上發(fā)現(xiàn)均未以DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型為理論基礎(chǔ)，A、B、C不符合題意；沃森和克里克成功地構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，并進(jìn)一步提出了DNA半保留復(fù)制的假說(shuō)，DNA半保留復(fù)制以DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型為理論基礎(chǔ)，D符合題意。3.(2024·河北卷)某病毒具有蛋白質(zhì)外殼，其遺傳物質(zhì)的堿基含量如表所示，下列敘述正確的是(B)堿基種類(lèi)ACGTU含量(%)31.220.828.0020.0A．該病毒復(fù)制合成的互補(bǔ)鏈中G＋C含量為51.2%B．病毒的遺傳物質(zhì)可能會(huì)引起宿主DNA變異C．病毒增殖需要的蛋白質(zhì)在自身核糖體合成D．病毒基因的遺傳符合分離定律解析：由表可知，該病毒為RNA病毒，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可知，該病毒復(fù)制合成的互補(bǔ)鏈中G＋C含量與原RNA中G＋C含量一致，為48.8%，A錯(cuò)誤；逆轉(zhuǎn)錄病毒經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄得到的DNA可能整合到宿主細(xì)胞的DNA上，引起宿主DNA變異，B正確；病毒增殖需要的蛋白質(zhì)在宿主細(xì)胞的核糖體上合成，C錯(cuò)誤；進(jìn)行有性生殖的真核生物的細(xì)胞核基因的遺傳才遵循基因的分離定律，病毒基因的遺傳不符合分離定律，D錯(cuò)誤。4.(2024·浙江卷)大腸桿菌在含有3H-脫氧核苷培養(yǎng)液中培養(yǎng)，3H-脫氧核苷摻入新合成的DNA鏈中，經(jīng)特殊方法顯色，可觀(guān)察到雙鏈都摻入3H-脫氧核苷的DNA區(qū)段顯深色，僅單鏈摻入的顯淺色，未摻入的不顯色。摻入培養(yǎng)中，大腸桿菌擬核DNA第2次復(fù)制時(shí)，局部示意圖如圖。DNA雙鏈區(qū)段①、②、③對(duì)應(yīng)的顯色情況可能是(B)A．深色、淺色、淺色 B．淺色、深色、淺色C．淺色、淺色、深色 D．深色、淺色、深色解析：大腸桿菌在含有3H-脫氧核苷培養(yǎng)液中培養(yǎng)，DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，大腸桿菌擬核DNA第1次復(fù)制后產(chǎn)生的子代DNA的兩條鏈一條被3H標(biāo)記，另一條未被標(biāo)記，顯淺色，大腸桿菌擬核DNA第2次復(fù)制時(shí)，以?xún)蓷l鏈中一條被3H標(biāo)記，另一條未被標(biāo)記的DNA分子為模板，結(jié)合題干顯色情況，DNA雙鏈區(qū)段①為淺色，②中兩條鏈均含有3H，顯深色，③中一條鏈含有3H，一條鏈不含3H，顯淺色，B正確。課時(shí)作業(yè)27(總分：50分)一、選擇題(每小題4分，共36分)1.(2025·廣東廣州聯(lián)考)梅塞爾森發(fā)現(xiàn)DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)被稱(chēng)為“生物學(xué)中最漂亮的實(shí)驗(yàn)”。下列有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的敘述，錯(cuò)誤的是(B)A．DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)為該實(shí)驗(yàn)提供了理論基礎(chǔ)B．放射性同位素檢測(cè)技術(shù)為實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)提供了技術(shù)手段C．密度梯度離心為DNA分子在試管分層提供了有效方法D．假說(shuō)—演繹法為該實(shí)驗(yàn)的研究過(guò)程提供了科學(xué)的思維方法解析：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)是該實(shí)驗(yàn)提出假說(shuō)的依據(jù)，因此能為該實(shí)驗(yàn)提供必要的理論基礎(chǔ)，A正確；該實(shí)驗(yàn)用15N標(biāo)記DNA分子，15N不具有放射性，因此不需要用放射性同位素檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，B錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)利用密度梯度離心技術(shù)讓不同密度的DNA分層，從而證明了半保留復(fù)制，因此密度梯度離心為DNA分子在試管分層提供了有效方法，C正確；假說(shuō)—演繹法為該實(shí)驗(yàn)的研究過(guò)程提供了科學(xué)的思維方法，D正確。2.(2025·云南昆明模擬)最新研究發(fā)現(xiàn)由鏈霉菌產(chǎn)生的聚酮化合物(精氨酸類(lèi)物質(zhì))可以介導(dǎo)土壤環(huán)境中細(xì)菌、真菌的互作。鏈霉菌與真菌類(lèi)似，但其沒(méi)有成形的細(xì)胞核和細(xì)胞壁。下列敘述正確的是(B)A．鏈霉菌產(chǎn)生聚酮化合物必須經(jīng)過(guò)高爾基體的加工B．鏈霉菌和真菌在進(jìn)行增殖時(shí)均存在DNA的復(fù)制C．與顫藍(lán)細(xì)菌相同，鏈霉菌細(xì)胞中不存在核酸—蛋白質(zhì)復(fù)合物D．在鏈霉菌和真菌細(xì)胞中染色體是成對(duì)存在的解析：根據(jù)題意，鏈霉菌屬于原核生物，故鏈霉菌沒(méi)有高爾基體，A錯(cuò)誤；鏈霉菌和真菌的遺傳物質(zhì)都是DNA，因此在進(jìn)行增殖時(shí)均存在DNA的復(fù)制，B正確；鏈霉菌和顫藍(lán)細(xì)菌都屬于原核生物，雖然沒(méi)有染色體的存在，但是細(xì)胞中都存在核酸—蛋白質(zhì)復(fù)合物，如DNA復(fù)制時(shí)存在DNA聚合酶與DNA的結(jié)合，C錯(cuò)誤；鏈霉菌屬于原核生物，沒(méi)有染色體的存在，D錯(cuò)誤。3.(2025·安徽蚌埠模擬)鴨坦布蘇病毒是我國(guó)新發(fā)現(xiàn)的黃病毒屬成員，感染該病毒會(huì)導(dǎo)致鴨產(chǎn)蛋量明顯下降。這一發(fā)現(xiàn)有助于研究黃病毒的單鏈RNA復(fù)制，從而開(kāi)發(fā)新型家禽疫苗和藥物等。下列相關(guān)敘述正確的是(B)A．鴨的遺傳物質(zhì)和鴨坦布蘇病毒的遺傳物質(zhì)元素組成不同B．鴨坦布蘇病毒的基因是具有遺傳效應(yīng)的RNA片段C．感染鴨坦布蘇病毒的鴨會(huì)將病毒RNA遺傳給子代D．黃病毒RNA中一個(gè)堿基發(fā)生替換會(huì)改變所有堿基的比例解析：鴨的遺傳物質(zhì)是DNA，鴨坦布蘇病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，DNA和RNA的元素組成相同，A錯(cuò)誤；鴨坦布蘇病毒的基因是具有遺傳效應(yīng)的RNA片段，B正確；病毒在寄主親子代個(gè)體之間可以傳播，但感染鴨坦布蘇病毒的鴨不會(huì)以遺傳的方式將病毒RNA傳給子代，C錯(cuò)誤；黃病毒RNA中一個(gè)堿基發(fā)生替換，例如A替換為T(mén)，并不會(huì)改變所有堿基的比例，D錯(cuò)誤。4.(2025·河北保定模擬)DNA復(fù)制過(guò)程中，復(fù)制區(qū)的雙螺旋分開(kāi)形成兩個(gè)子代鏈，這兩個(gè)相接區(qū)域稱(chēng)為復(fù)制叉，此處雙螺旋的結(jié)構(gòu)被破壞，而非復(fù)制區(qū)仍保持著雙鏈結(jié)構(gòu)。復(fù)制叉從位于復(fù)制起始點(diǎn)的位置開(kāi)始沿著DNA鏈有序移動(dòng)，與復(fù)制叉移動(dòng)方向相同的子鏈連續(xù)合成，稱(chēng)為前導(dǎo)鏈，另一條鏈稱(chēng)為后隨鏈。下列敘述錯(cuò)誤的是(C)A．DNA復(fù)制時(shí)可能有一個(gè)或多個(gè)起始點(diǎn)B．復(fù)制區(qū)的雙鏈結(jié)構(gòu)往往需要解旋酶打開(kāi)C．前導(dǎo)鏈的合成從5′端→3′端延伸，后隨鏈從3′端→5′端延伸D．起始點(diǎn)可以啟動(dòng)單向復(fù)制或雙向復(fù)制，形成1或2個(gè)復(fù)制叉解析：DNA復(fù)制時(shí)可能有一個(gè)或多個(gè)起始點(diǎn)，真核細(xì)胞DNA復(fù)制有多個(gè)起始點(diǎn)，原核細(xì)胞DNA復(fù)制有一個(gè)起始點(diǎn)，A正確；復(fù)制區(qū)的雙鏈結(jié)構(gòu)往往需要解旋酶打開(kāi)，破壞氫鍵，B正確；前導(dǎo)鏈和后隨鏈的合成都是從5′端→3′端延伸，C錯(cuò)誤；起始點(diǎn)可以啟動(dòng)單向復(fù)制或者雙向復(fù)制，形成1或2個(gè)復(fù)制叉，加快復(fù)制的速率，D正確。5.(2025·遼寧撫順模擬)環(huán)丙沙星是一種廣譜抗菌藥物，其作用機(jī)制是通過(guò)抑制細(xì)菌DNA旋轉(zhuǎn)酶的活性，阻斷細(xì)菌DNA復(fù)制過(guò)程中的延伸環(huán)節(jié)，從而達(dá)到殺菌的效果。DNA旋轉(zhuǎn)酶可與ATP結(jié)合并利用水解ATP的能量來(lái)解開(kāi)DNA鏈產(chǎn)生的超螺旋化，有利于形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。下列敘述錯(cuò)誤的是(D)A．DNA旋轉(zhuǎn)酶有助于將復(fù)制好的DNA雙鏈變?yōu)殡p螺旋構(gòu)型B．DNA旋轉(zhuǎn)酶可能是ATP水解酶，能斷開(kāi)磷酸基團(tuán)間的特殊化學(xué)鍵C．DNA復(fù)制時(shí)，DNA聚合酶在模板鏈上移動(dòng)的方向?yàn)?′端→5′端D．萬(wàn)古霉素能阻礙細(xì)菌細(xì)胞壁的合成，與環(huán)丙沙星殺菌機(jī)理相同解析：DNA旋轉(zhuǎn)酶可與ATP結(jié)合并利用水解ATP的能量來(lái)解開(kāi)DNA鏈產(chǎn)生的超螺旋化，有利于將復(fù)制好的DNA雙鏈變?yōu)殡p螺旋構(gòu)型，A正確；DNA旋轉(zhuǎn)酶可與ATP結(jié)合并利用水解ATP的能量，所以DNA旋轉(zhuǎn)酶可能是ATP水解酶，能斷開(kāi)磷酸基團(tuán)間的特殊化學(xué)鍵，B正確；DNA復(fù)制時(shí)，子鏈延伸方向是5′端→3′端，所以DNA聚合酶在模板鏈上移動(dòng)的方向?yàn)?′端→5′端，C正確；環(huán)丙沙星是一種廣譜抗菌藥物，其作用機(jī)制是通過(guò)抑制細(xì)菌DNA旋轉(zhuǎn)酶的活性，阻斷細(xì)菌DNA復(fù)制過(guò)程中的延伸環(huán)節(jié)，萬(wàn)古霉素能阻礙細(xì)菌細(xì)胞壁的合成，與環(huán)丙沙星殺菌機(jī)理不同，D錯(cuò)誤。6.(2025·河北承德模擬)當(dāng)細(xì)菌在慢生長(zhǎng)(慢復(fù)制)時(shí)，其環(huán)形DNA從起點(diǎn)開(kāi)始進(jìn)行正常的雙向復(fù)制。當(dāng)進(jìn)入快生長(zhǎng)(快復(fù)制)時(shí)，細(xì)菌內(nèi)DNA復(fù)制到一半以上時(shí)，在模板DNA和新合成的一半DNA這兩段DNA的中間同時(shí)開(kāi)始復(fù)制，與此同時(shí)，已經(jīng)復(fù)制了一半以上的DNA繼續(xù)完成復(fù)制過(guò)程。下列敘述錯(cuò)誤的是(C)A．細(xì)菌環(huán)狀DNA分子中不含游離的磷酸基團(tuán)B．營(yíng)養(yǎng)充足時(shí)，大腸桿菌可利用快生長(zhǎng)模式快速增殖C．細(xì)菌快生長(zhǎng)時(shí)其擬核DNA上最多有4處正在發(fā)生解螺旋D．細(xì)菌慢生長(zhǎng)、快生長(zhǎng)過(guò)程都會(huì)形成蛋白質(zhì)—DNA復(fù)合體解析：細(xì)菌環(huán)狀DNA分子中不含游離的磷酸基團(tuán)，A正確；DNA復(fù)制需要能量，當(dāng)營(yíng)養(yǎng)充足時(shí)，大腸桿菌可利用快生長(zhǎng)模式，快速?gòu)?fù)制DNA，使自身快速增殖，B正確；由題干信息可知，當(dāng)進(jìn)入快生長(zhǎng)(快復(fù)制)時(shí)，細(xì)菌內(nèi)DNA復(fù)制到一半以上時(shí)，在模板DNA和新合成的一半DNA這兩段DNA的中間同時(shí)開(kāi)始復(fù)制，與此同時(shí)，已經(jīng)復(fù)制了一半以上的DNA繼續(xù)完成復(fù)制過(guò)程，所以細(xì)菌快生長(zhǎng)時(shí)其擬核DNA上最多有6處正在發(fā)生解螺旋，C錯(cuò)誤；DNA的復(fù)制需要酶的參與，所以細(xì)菌慢生長(zhǎng)、快生長(zhǎng)過(guò)程都會(huì)形成蛋白質(zhì)—DNA復(fù)合體，D正確。7.(2025·河南洛陽(yáng)聯(lián)考)《黃帝內(nèi)經(jīng)·靈樞》記載：“人到四十，陽(yáng)氣不足，損與日至?！敝嗅t(yī)理論認(rèn)為，陽(yáng)氣虧損是衰老以及老年病的主要誘因。有研究發(fā)現(xiàn)線(xiàn)粒體功能紊亂，如線(xiàn)粒體中的mtDNA(mtDNA分子是一個(gè)環(huán)狀的雙鏈結(jié)構(gòu))突變累積和mtDNA拷貝數(shù)下降是導(dǎo)致衰老及老年病的重要因素。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(A)A．mtDNA中脫氧核糖數(shù)與磷酸二酯鍵數(shù)不相等B．mtDNA突變積累增加可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞呼吸速率降低C．mtDNA能調(diào)控線(xiàn)粒體的功能，說(shuō)明線(xiàn)粒體為半自主性細(xì)胞器D．中醫(yī)理論中的陽(yáng)氣不足很可能與線(xiàn)粒體功能下降導(dǎo)致供能不足有關(guān)解析：mtDNA為環(huán)狀雙鏈結(jié)構(gòu)，故其含有的脫氧核糖數(shù)與磷酸二酯鍵數(shù)相等，A錯(cuò)誤；由題意可知，mtDNA突變積累是導(dǎo)致衰老及老年病的重要因素，其含量增加可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞呼吸速率降低，B正確；mtDNA位于線(xiàn)粒體中，能調(diào)控線(xiàn)粒體的功能，說(shuō)明線(xiàn)粒體為半自主性細(xì)胞器，C正確；中醫(yī)理論中的陽(yáng)氣不足可能是能量供應(yīng)不足，與人體線(xiàn)粒體功能下降有關(guān)，D正確。8.(2025·江西南昌模擬)焦磷酸法是DNA測(cè)序的一種方法，其原理是將待測(cè)DNA片段固定到一個(gè)磁珠上，將磁珠包被在單個(gè)油水混合小滴(乳滴)中，在該乳滴里進(jìn)行獨(dú)立的DNA復(fù)制，放置在四個(gè)單獨(dú)的試劑瓶里的四種脫氧核苷三磷酸依照T、A、C、G的順序依次進(jìn)入該乳滴，如果發(fā)生堿基配對(duì)，就會(huì)釋放一個(gè)焦磷酸(PPi)，PPi經(jīng)過(guò)一系列酶促反應(yīng)后發(fā)出熒光。據(jù)圖分析，下列敘述錯(cuò)誤的是(D)A．在乳滴中進(jìn)行反應(yīng)可保證不受其他DNA序列的干擾B．脫氧核苷三磷酸進(jìn)入子鏈DNA并產(chǎn)生PPi時(shí)釋放較高能量C．當(dāng)T進(jìn)入時(shí)發(fā)出熒光，說(shuō)明此位置模板鏈上為A堿基D．將四種脫氧核苷三磷酸同時(shí)加入可以提高測(cè)序的效率解析：分析題意可知，在乳滴中進(jìn)行反應(yīng)可保證不受其他DNA序列的干擾，保證目標(biāo)DNA的獨(dú)立復(fù)制，A正確；脫氧核苷三磷酸進(jìn)入子鏈DNA時(shí)釋放一個(gè)焦磷酸(PPi)，斷裂特殊的化學(xué)鍵，能夠釋放較高的能量，B