《2025年教材全解高中生物必修第二册人教版》

15.[2024·江西上饶高一检测]如图为真核生物DNA的结构(图甲)及发生的相关生理过程(图乙)，请据图回答下列问题。

(DNA的结构，包含多个碱基对，磷酸、脱氧核糖连接结构，碱基对G-C，T-A，A-T，C-G，G-C。)
(DNA复制过程，起点，酶，前导链，冈崎片段，酶a、酶b、酶c。)
(1)图甲为DNA的结构示意图，其基本骨架由①(填序号)和②(填序号)交替连接构成，④为胞嘧啶脱氧核苷酸。
(2)从图乙可看出，该过程是从多个起点开始复制的，从而可提高复制效率；图乙中的酶为解旋酶，作用于图甲中的⑨(填序号)。
(3)若用1个含$^{32}P$标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，培养一段时间后共释放出300个子代噬菌体，则其中含有$^{32}P$标记的噬菌体所占的比例是$1/150$。
(4)若图甲中的亲代DNA分子含有100个碱基对，将该DNA分子放在含有用$^{32}P$标记的脱氧核苷酸的培养液中复制一次，则每个子代DNA分子的相对分子质量比原来增加100。
(5)若图乙中亲代DNA分子在复制时，一条链上的G变成了A，则该DNA分子经过n次复制后，发生差错的DNA分子占DNA分子总数的$1/2$。

答案： 15.（1）① ② 胞嘧啶脱氧核苷酸 （2）提高 解旋 ⑨ （3）$1/150$ （4）100 （5）$1/2$
解析:（1）根据图甲分析可知，DNA的基本骨架由[①]磷酸和[②]脱氧核糖交替连接构成；图甲中④为胞嘧啶脱氧核苷酸。（2）根据图乙分析可知，真核细胞DNA分子的复制过程是从多个起点开始的，这样可以提高复制效率；图乙中的酶能将双链DNA打开，因此为解旋酶，其作用于图甲中的[⑨]氢键。（3）若用1个含${}_{}^{32}P$标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，则T2噬菌体只将DNA注入大肠杆菌内，并以自己的DNA作为模板，利用大肠杆菌的脱氧核苷酸为原料，进行半保留复制，合成子代噬菌体的DNA，所以1个含${}_{}^{32}P$标记的DNA分子，每条链各进入1个子代DNA内，以后不管复制多少次，最终都只有2个DNA被标记；培养一段时间后共释放出300个子代噬菌体，则其中含有${}_{}^{32}P$标记的噬菌体有2个，所以其中含有${}_{}^{32}P$标记的噬菌体所占的比例是$2/300 = 1/150$。（4）若图甲中的亲代DNA分子含有100个碱基对，将该DNA分子放在含有用${}_{}^{32}P$标记的脱氧核苷酸的培养液中复制一次，由于亲代DNA分子用培养液中${}_{}^{32}P$标记的脱氧核苷酸进行半保留复制，所以复制一次后，每个子代DNA分子的一条链含${}_{}^{32}P$标记，另一条链含有${}_{}^{31}P$，说明每个子代DNA分子的相对分子质量比亲代DNA分子增加了$(32 - 31)×100 = 100$。（5）若图乙中亲代DNA分子在复制时，一条链上的G变成了A，由半保留复制可知，解旋之后的单链出现差错，之后这条单链复制合成的DNA全部出错，另一条单链复制合成的DNA全部正常，所以该DNA分子经过$n$次复制后，发生差错的DNA分子占DNA分子总数的$1/2$。

16.[2025·江苏泰州高一期中]研究者将1个含$^{14}N/^{14}N-DNA$的大肠杆菌转移到以$^{15}NH_4Cl$为唯一氮源的培养液中，培养1.5h后，提取子代大肠杆菌的DNA，将DNA双链解开再进行密度梯度离心，试管中出现两种条带，如图1所示。DNA复制时两条子链的延伸方向相反，其中一条子链称为前导链，该链连续延伸；另一条称为后随链，该链逐段延伸，这些片段称为冈崎片段，如图2所示。
(图1：密度梯度离心结果，低密度、高密度，条带1、条带2。)
(图2：DNA复制叉，前导链、冈崎片段，酶a、酶b、酶c，箭头指向。)
(1)根据图1所示信息，可知该种大肠杆菌的细胞周期大约为$0.5$h。
(2)图2中，DNA子链的合成过程中，除需要解旋酶之外，还需要DNA聚合酶、DNA连接酶(至少答出一种)等酶，前导链合成的方向是$5'\to3'$($5'→3'$或$3'→5'$)，前导链与复制叉延伸的方向相同(填“相同”或“相反”)。DNA复制的特点是半保留复制、边解旋边复制、半不连续复制(至少写出一点)。
(3)将某植物的分生区细胞($2n=18$)在含放射性标记胸腺嘧啶的培养基中培养足够长的时间，使所有DNA几乎都带有放射性标记，然后转移到无放射性培养基中再培养一段时间，测定分裂期细胞中带放射性DNA的细胞百分率。更换培养基后，1个细胞分裂两次形成的4个子细胞中，带有放射性的细胞的个数可能情况有(BCD)
A.1个
B.2个
C.3个
D.4个
(4)该DNA分子有1000个碱基对，其中有400个C—G碱基对，某一条链(a链)上有500个A，下列说法正确的是(BD)
A.若a链上有100个T，其互补链上有500个A
B.a链上最多有400个G，在这种情况下其互补链上没有G
C.这个DNA分子的碱基对中一共有2000个氢键
D.以这个DNA分子为模板进行3轮复制，至少需要消耗4200个A
(5)重叠基因在病毒DNA、原核生物DNA、线粒体DNA中较为普遍，是指两个或两个以上的基因共用一段DNA序列，如大基因内包含小基因、前后两个基因首尾重叠。根据信息推断，其意义是
可使有限的DNA序列包含更多的遗传信息。

答案： 16.（1）$0.5$ （2）DNA聚合酶、DNA连接酶 $5'\to3'$ 相同 半保留复制、边解旋边复制、半不连续复制 （3）BCD （4）BD （5）可使有限的DNA序列包含更多的遗传信息
解析:（1）由图1可知，${}_{}^{14}N-DNA$单链占比$1/8$；${}_{}^{15}N-DNA$单链占比$7/8$，${}_{}^{14}N-DNA$单链有2条，则共有8个DNA分子，由此推出大肠杆菌从亲代开始经过3次复制，培养时间是1.5 h，所以细胞周期$= 1.5÷3 = 0.5$ h。（2）DNA复制过程中，除需要解旋酶外，还需要DNA聚合酶来催化脱氧核苷酸形成DNA子链，DNA连接酶将冈崎片段连接起来。图2显示DNA子链合成方向是$5'\to3'$。与复制叉方向关系：图中前导链和后随链的合成情况表明，DNA子链前导链合成方向与复制叉方向相同，与后随链相反。从图中可以看出，DNA复制具有半保留复制、边解旋边复制、半不连续复制的特点。（3）将含放射性标记的DNA转移到无放射性的培养基中培养，根据DNA半保留复制的特点，第一次分裂后每个细胞都含放射性，第二次分裂后期，一个细胞中，着丝粒分裂，染色体数暂时加倍，因为DNA为半保留复制，此时细胞中含放射性的染色体有18条，这18条染色体随机移向细胞一极，导致产生的子细胞可能同时具有放射性，也可能一个具有射性，另一个不具有放射性；另一个细胞的情况相同，因此，4个子细胞中带有放射性的细胞的个数可能情况有2个、3个或4个。（4）若DNA分子的一条链（a链）上含有100个T，则其互补链上含有100个A，A项错误；已知该DNA分子由1 000个碱基对组成，其中$C-G$碱基对400个，则a链上最多有400个G，其互补链上为400个C，没有G，B项正确；由题意可知，该DNA分子含有$G-C$碱基对400个，则含有$A-T$碱基对为$1000 - 400 = 600$个，因此该DNA分子含有的氢键数$= 400×3 + 600×2 = 2400$个，C项错误；该DNA分子复制3次，共获得$2^{3}=8$个DNA分子，其中每个DNA分子含碱基A的个数为600，则至少需要消耗A的数量$= 600×(8 - 1)=4200$个，D项正确。（5）从DNA的物质特性角度思考，在病毒、原核生物以及线粒体中，它们的DNA分子相对较小，或者遗传物质的总量有限。那么在有限的DNA空间内存在重叠基因，最大的意义是可以在不增加DNA长度或者在有限的DNA序列基础上，编码更多种类或者数量的基因产物（蛋白质等），实现遗传信息的高效利用。