必考热点五遗传的分子基础、变异与进化
考向1基因的本质
【真题研磨】
典例(2024·黑吉辽高考T9·DNA复制及甲基化)下图表示DNA半保留复制和甲基化修饰①过程。研究发现,50岁同卵双胞胎间基因组DNA甲基化的差异普遍比3岁同卵双胞胎间的差异大。下列叙述正确的是(C)
A.酶E的作用是催化DNA复制②
B.甲基是DNA半保留复制的原料③之一
C.环境可能是引起DNA甲基化差异的重要因素
D.DNA甲基化不改变碱基序列和生物个体表型④
【审答思维】
关键信息
信息转化
①
DNA半保留复制的过程和甲基化修饰的结果
②
酶E的作用是催化DNA甲基化
③
DNA半保留复制的原料为四种脱氧核糖核苷酸
④
DNA甲基化不改变碱基序列,但会影响生物个体表型
【失分警示】
(1)不能正确理解DNA准确复制的原因:DNA分子独特的双螺旋结构提供精确模板,碱基互补配对保证其准确复制。
(2)不能准确理解甲基化的本质和结果。DNA甲基化不改变碱基序列,但会影响生物个体表型。
【答题要素】
1.DNA的结构:
(1)图解:
(2)特点:
①DNA单链上相邻脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接。
②双链DNA分子中常用公式:A=T、C=G、A+G=T+C=A+C=T+G。
③“单链中互补碱基和”占该链碱基数比例=“双链中互补碱基和”占双链总碱基数比例。
④某单链不互补碱基之和的比值与其互补链的该比值互为倒数。
2.DNA复制的分析:
提醒:
(1)解旋酶使氢键打开,将DNA双螺旋的两条链解开,限制性内切核酸酶、DNA连接酶和DNA聚合酶分别催化磷酸二酯键断裂和形成。
(2)DNA初步水解的产物是4种脱氧核苷酸,彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基。
(3)不同DNA分子中A+T与G+C的比值不一定相同。
(4)DNA形成多个复制泡的意义是DNA有多个复制起点,可从不同起点开始DNA的复制,由此加快了DNA复制的速率,为细胞分裂做好准备。
3.细胞分裂过程中的同位素标记问题:
(1)DNA分子半保留复制图像及解读:
(2)有丝分裂中子代DNA(染色体)标记情况分析:若只复制一次,产生的子染色体都带有标记;若复制两次,产生的子染色体只有一半带有标记。过程如下图(以一条染色体为例)。
复制一次(母链标记,培养液不含标记同位素):
转至不含标记同位素的培养液中再培养一个细胞周期:
(3)减数分裂中DNA(染色体)标记情况分析:
减数分裂没有细胞周期,DNA只复制一次,结果产生的子染色体都带有标记。过程如图(减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象)。
【多维训练】
1.★★(DNA是遗传物质的相关实验)科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成的。关于证明蛋白质和核酸哪一种是遗传物质的系列实验,下列叙述正确的是(D)
A.肺炎链球菌体内转化实验中,加热致死的S型细菌的DNA分子在小鼠体内可使R型活细菌从无致病性转化为有致病性,从而证明了DNA是转化因子
B.肺炎链球菌体外转化实验中,利用自变量控制的“加法原理”,将“S型细菌DNA+DNA酶”加入R型活细菌的培养基中,结果证明DNA是转化因子
C.噬菌体侵染实验中,用放射性同位素分别标记了噬菌体的蛋白质外壳和DNA,发现其DNA进入宿主细胞后,利用自身原料和酶完成自我复制
D.烟草花叶病毒实验中,以病毒颗粒的RNA和蛋白质互为对照进行侵染,结果发现自变量RNA分子可使烟草出现花叶病斑性状
2.★★(噬菌体侵染细菌实验)某研究小组用放射性同位素32P、35S分别标记T2噬菌体,然后将大肠杆菌和被标记的噬菌体置于培养液中保温培养,如图所示。一段时间后,取培养液分别进行搅拌、离心,并检测沉淀物和上清液中的放射性。下列分析正确的是(C)
A.甲组大肠杆菌内形成的子代噬菌体中均含有32P
B.乙组大肠杆菌内形成的子代噬菌体中均含35S
C.保温时间过长会导致甲组上清液中放射性升高
D.搅拌不充分会导致乙组上清液中放射性升高
3.★★★(DNA分子的复制)哺乳动物的线粒体DNA是双链闭合环状分子,外环为H链,内环为L链,如图所示。下列叙述正确的是(C)
A.线粒体DNA分子中含有两个游离的磷酸基团
B.子链1的延伸方向是3端→5端,需要DNA聚合酶的催化
C.子链中新形成的磷酸二酯键数目和脱氧核苷酸数目相同
D.若该线粒体DNA放在15N的培养液中复制3次,含15N的DNA有6个
4.★★★★(多选·DNA分子的结构)G-四链体通常是由富含串联重复鸟嘌呤(G)的DNA单链折叠形成的高级结构。G-四分体是四链体的结构单元,由氢键连接4个G形成环状平面,两层或两层以上的四分体堆积形成四链体;另一条DNA单链C与C配对,则形成i-motif,如图所示。研究发现,与CO2浓度为5%的培养液相比,CO2浓度分别为2%和