高中生物第3章基因的本质微专题五基因本质的相关题型突破学案新人教版必修4.docx
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高中生物第3章基因的本质微专题五基因本质的相关题型突破学案新人教版必修4
学习资料汇编
微专题五 基因本质的相关题型突破
一、噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析
例1 有人试图通过实验来了解H5N1禽流感病毒侵入家禽的一些过程。
设计实验如图：
一段时间后，检测子代H5N1病毒的放射性及S、P元素，下表对结果的预测中，最可能发生的是（ ）
选项
放射性
S元素
P元素
A
全部无
全部32S
全部31P
B
全部有
全部35S
多数32P、少数31P
C
少数有
全部32S
少数32P、多数31P
D
全部有
全部35S
少数32P、多数31P
答案 D
解析 病毒侵染细胞时，蛋白质外壳留在外面，只有核酸注入细胞。
由图可知，病毒先在含32P的宿主细胞1中培养（其DNA被32P标记），然后转移到含35S的宿主细胞2中培养。
病毒以自身的遗传物质为模板，利用宿主细胞的原料合成子代病毒的遗传物质和蛋白质外壳，故子代病毒的核酸多数含31P，少数含32P，蛋白质全部被35S标记。
方法总结
1．32P噬菌体侵染大肠杆菌
2．35S噬菌体侵染大肠杆菌
变式1 下列关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是（ ）
A．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
B．分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养
C．用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D．32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
答案 C
解析 噬菌体营寄生生活，不能用培养基直接培养，需用含放射性的大肠杆菌培养才能使噬菌体带上放射性标记，A项错误；实验中保温时间不能过长，若保温时间太长则可能使一些含32P的子代噬菌体释放出来，离心后存在于上清液中，导致上清液中检测到32P，B项错误；35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，理论上应存在于上清液中，但可能会因搅拌不充分，使部分噬菌体仍吸附在细菌表面而存在于沉淀物中，C项正确；本实验可说明DNA是遗传物质，因为缺少蛋白质进入细菌细胞的对照实验，不能证明蛋白质不是遗传物质，D项错误。
二、DNA分子结构的计算
例2 已知某双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的（ ）
A．34%和16%B．34%和18%
C．16%和34%D．32%和18%
答案 A
解析 设该DNA分子的两条链分别为1链和2链，双链DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的34%，则A＋T占66%，又因为双链DNA分子中，互补配对的两种碱基之和占整个DNA分子比例和每条链中的比例相同，因此A1＋T1＝66%，G1＋C1＝34%，又因为T1与C1分别占该链碱基总数的32%和18%，则A1＝66%－32%＝34%，G1＝34%－18%＝16%。
根据DNA分子的碱基互补配对关系可知，T2＝A1＝34%，C2＝G1＝16%。
方法总结
1．碱基互补配对原则是核酸中碱基数量计算的基础
根据碱基互补配对原则可推知以下多条用于碱基计算的规律。
项目
双链DNA分子
1链
2链
A、G、T、C的关系
A1＝T2；G1＝C2
A＝T；G＝C
A2＝T1；G2＝C1
A＋G＝T＋C＝A＋C＝T＋G＝DNA中碱基总数50%
非互补碱基和之比：
或
1
m
互补碱基和之比：
或
n
n
n
某种碱基的比例（X为A、T、G、C中某种碱基的含量）
（X1%＋X2%）
X1%
X2%
2．碱基比例与双链DNA分子的共性及特异性
（1）共性：
不因生物种类的不同而不同
＝＝1；＝＝1；＝＝1。
（2）特异性：
的值在不同DNA分子中一般是不同的，是DNA分子多样性和特异性的表现。
3．进行碱基计算要注意的三点
（1）单位是“对”还是“个”，这方面往往带来数据成倍的错误。
（2）注意提供的数据是DNA双链还是DNA的一条单链。
（3）解题时最好画一下简图，比较直观，减少因为思路不清引起的错误。
变式2 DNA的一条单链中＝0.4。
上述比值在其互补单链和整个DNA分子中分别为（ ）
A．0.4、0.6B．2.5、1.0
C．0.4、0.4D．0.6、1.0
答案 B
解析 根据碱基互补配对原则，在整个DNA分子中，因为A＝T，G＝C，所以的比值为1.0。
在双链DNA分子中，一条链上的与其互补链上的值相等，为0.4，因而互补链中＝2.5。
三、DNA复制的有关计算
例3 某DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有A个。
下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述中，错误的是（ ）
A．在第一次复制时，需要（m－A）个
B．在第二次复制时，需要2（m－A）个
C．在第n次复制时，需要2n－1（m－A）个
D．在n次复制过程中，总共需要2n（m－A）个
答案 D
解析 DNA复制n次是指DNA连续复制了n次，产生的子代DNA分子为2n个，形成的脱氧核苷酸链有2n＋1条。
第n次复制是指DNA已复制了n－1次，产生的子代DNA分子继续进行第n次复制。
两种复制情况下所需的脱氧核苷酸的数目是不同的。
在计算DNA分子在第n次复制过程中所需含某种碱基的脱氧核苷酸数目时，要先计算出复制n次所需要的该种脱氧核苷酸数，再减去（n－1）次复制过程中所需要的该种脱氧核苷酸数。
该DNA分子含胞嘧啶数目为（m－A）个，复制n次需胞嘧啶脱氧核苷酸数目为（m－A）（2n－1）个。
方法总结
DNA分子的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：
（1）DNA分子数
①子代DNA分子数＝2n个。
②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个。
③不含亲代DNA链的子代DNA分子数＝（2n－2）个。
（2）脱氧核苷酸链数
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条。
②亲代脱氧核苷酸链数＝2条。
③新合成的脱氧核苷酸链数＝（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，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m·（2n－1）个。
②第n次复制需该脱氧核苷酸数＝m·2n－1个。
变式3 某一个DNA分子中，A为200个，复制数次后，消耗周围环境中含A的脱氧核苷酸3000个，该DNA分子已经复制了几次（ ）
A．4次B．3次C．5次D．6次
答案 A
解析 利用DNA复制规律得知，经过n次复制利用腺嘌呤脱氧核苷酸数目3000＝（2n－1）×200，得n＝4。
1．（2018·济宁高一检测）某DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的44%，其中一条链（a）上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链（b）上的G占DNA分子碱基总数的比例是（ ）
A．35%B．29%C．28%D．17.5%
答案 D
解析 已知该DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的比例为44%，根据碱基互补配对原则可知，A＝T＝22%，则G＝C＝28%。
又已知一条链（a）上的G占该链碱基总数的21%，即G1＝21%，则该链上C1＝35%，互补链（b）上G2＝G1＝35%，则G2占双链碱基总数的比例为＝17.5%。
2．（2018·成都诊断）将洋葱根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养液中继续完成一个细胞周期。
下列叙述正确的是（ ）
A．第一个细胞周期中，细胞内放射性迅速升高的时期是分裂前期
B．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
C．第二个细胞周期的分裂中期，每条染色体中仅有一条染色单体被标记
D．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
答案 C
解析 含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸是DNA复制的原料，第一个细胞周期中，细胞内放射性迅速升高是由于DNA分子复制，发生在分裂间期，A项错误；由于DNA分子复制是半保留复制，形成的子代DNA分子中一条是原来的母链，一条是新合成的子链，第一个细胞周期结束后，每个子细胞中所有的染色体都被标记，B项错误；第二个细胞周期中，在不含放射性标记的培养液中培养，间期染色体复制，一条染色体上的两条染色单体只有一条有放射性，第二个细胞周期的分裂中期，每条染色体中仅有一条染色单体被标记，C项正确；第二次分裂的后期，含3H标记的染色体与不含3H标记的染色体随机向两极移动，每个子细胞中含3H标记的染色体数目不一定相同，D项错误。
3．（2018·湖南教改共同体高一期中）如果把人的精原细胞核中的46个DNA分子用15N标记，此细胞在不含标记的环境中依次经过1次有丝分裂和1次减数分裂，则下列相关描述正确的是（ ）
A．在有丝分裂的后期，含有放射性的染色体有92条
B．在减数第一次分裂后期，一个初级精母细胞中含有放射性的DNA有92个
C．在减数第二次分裂中期，一个次级精母细胞中含放射性的DNA是46个
D．形成的8个精细胞中，含有放射性的细胞最少占25%
答案 A
解析 精原细胞中每个DNA都有15N，根据半保留复制可知，有丝分裂后期产生的92个DNA分子都有15N，A正确；经过有丝分裂产生的子细胞中，每个DNA都有放射性，但每个DNA只有一条链有放射性，因此减数第一次分裂后期，形成的46条染色体都有放射性，其中46个DNA有放射性，另外46个DNA没有，B错误；减数第二次分裂一个次级精母细胞中含有放射性的DNA只有23个，C错误；减数分裂产生的8个细胞中，至少有4个有放射性，占，D错误。
4．（2018·江西临川一中期中）一个双链均被32P标记的DNA由5000个碱基对组成，其中腺嘌呤占20%，将其置于只含31P的环境中复制3次。
下列叙述不正确的是（ ）
A．该DNA分子中含有氢键的数目为13000
B．复制过程需要21000个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
C．子代DNA分子中含31P与含32P的分子数之比为3∶1
D．子代DNA分子中含31P的单链与含32P的单链之比为7∶1
答案 C
解析 由题意知，该DNA分子含有5000个碱基对，A占20%，因此A＝T＝10000×20%＝2000，C＝G＝3000，则该DNA分子中含有氢键的数目＝2000×2＋3000×3＝13000，A正确；DNA分子复制3次形成了8个DNA分子，其中有7个DNA分子需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸，所以复制过程需要的游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数目＝7×3000＝21000，B正确；子代DNA分子中含32P的DNA分子只有两个，含31P的分子数是8个，则子代中含31P的DNA分子数与含32P的DNA分子数之比为4∶1，C错误；由题意知，含有32P标记的DNA单链是2条，含有31P的单链是2×8－2＝14条，因此子代DNA分子中含31P的单链与含32P的单链之比为7∶1，D正确。
5．（2016·课标Ⅰ，29）在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。
用α、β和γ表示ATP或dATP（d表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A－Pα～Pβ～Pγ或dA－Pα～Pβ～Pγ）。
回答下列问题：
（1）某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。
若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的________（填“α”“β”或“γ”）位上。
（2）若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的________（填“α”“β”或“γ”）位上。
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