DNA分子的结构、复制与基因的本质(时间：60分钟 满分：100分)一、选择题(每小题5分，共50分)1．下图为DNA分子部分结构示意图，以下叙述正确的是( )A．解旋酶可以断开⑤键，因此DNA的稳定性与⑤无关B．④是一个鸟嘌呤脱氧核苷酸C．DNA连接酶可催化⑥或⑦键形成D．A链、B链的方向相反，骨架是磷酸和脱氧核糖【解析】 DNA的稳定性与碱基对有关系，碱基对间的氢键越多，分子结构越稳定；DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，④的名称是鸟嘌呤脱氧核苷酸是错误的，因为4中的1与2、3不属于同一个脱氧核苷酸。【答案】 D2．下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是( )A．基因一定位于染色体上B．核基因在染色体上呈线性排列C．四种脱氧核苷酸的数目和排列顺序决定了基因的多样性和特异性D．一条染色体上含有1个或2个DNA分子【解析】 基因是具有遗传效应的DNA片段，DNA不一定位于染色体上，因此基因不一定位于染色体上；多个基因位于同一条染色体上，基因在染色体上呈线性排列；不同基因中脱氧核苷酸的数目和排列顺序不同，基因具有多样性，而每一个基因中脱氧核苷酸的数目和排列顺序是特定的，因此基因又具有特异性；没有复制的每条染色体含有1个DNA分子，复制后的每条染色体含有2条染色单体，每条染色单体含有1个DNA分子。【答案】 A3．某成年雄性小鼠的初级精母细胞中有20个四分体，如取该小鼠的某种干细胞，放入含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养，当该细胞首次进入有丝分裂后期时( )A．被标记的同源染色体移向两极B．被标记的染色体是80条C．此时细胞内的基因表达很活跃6\nD．此时细胞内含有2个染色体组【解析】 由于在有丝分裂间期染色体进行复制，20个四分体即40条染色体均被标记。细胞首次进入有丝分裂后期后，由于着丝点分裂，导致染色体暂时加倍，移向细胞两极且被标记的染色体共80条，染色体组应为4个。有丝分裂过程中无同源染色体彼此分离的行为特征；细胞处于有丝分裂后期，染色体螺旋化程度较高，基因不能转录，基因表达不活跃。【答案】 B4．用15N标记含有100个碱基对的双链DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在含有14N的培养基中连续复制4次。其结果不可能是( )A．含有15N的DNA分子占1/8B．复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个C．含有14N的DNA分子占7/8D．复制结果共产生16个DNA分子【解析】 DNA连续复制4次，形成16个DNA分子，其中有2个含15N，所有的DNA分子都含14N；最初的DNA分子中含腺嘌呤脱氧核苷酸40个，复制4次，共需40×15＝600个腺嘌呤脱氧核苷酸。【答案】 C5．双脱氧核苷酸常用于DNA测序，其结构与脱氧核苷酸相似，能参与DNA的合成，且遵循碱基互补配对原则。DNA合成时，在DNA聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终止；若连接上的是脱氧核苷酸，子链延伸继续。在人工合成体系中，有适量的序列为GTACATACATG的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸。则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有( )A．2种 B．3种C．4种D．5种【解析】 根据题意，在合成子链时，胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸在与腺嘌呤脱氧核苷酸配对时存在竞争关系，当胸腺嘧啶双脱氧核苷酸与腺嘌呤脱氧核苷酸配对时，子链延伸终止，不再继续合成子链，因此，子链的合成可能会在碱基A的位点终止，所以会形成含有3个、5个、7个、9个和11个(只有胸腺嘧啶脱氧核苷酸与腺嘌呤脱氧核苷酸配对)共5种不同长度的子链。【答案】 D6．一个双链均被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1.3×104B．复制过程需要2.4×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸C．子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶76\nD．子代DNA分子中含32P与只含31P的分子数之比为1∶3【解析】 本题考查DNA的结构、复制的知识。由5000个碱基对组成双链DNA中，腺嘌呤占全部碱基的20%，则胞嘧啶C占30%，即一个这样的DNA中，A＝T＝2000个，G＝C＝3000个，将其置于只含31P的环境中复制3次需要2.1×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。【答案】 B7．如图甲为真核细胞中进行的DNA复制过程示意图，图乙是该DNA片段的结构示意图。请判断下列说法正确的是( )甲乙A．DNA复制是从多个起点同时开始的，真核生物的这种复制方式提高了复制速率B．图中DNA复制是边解旋边双向复制的，当DNA复制时，DNA聚合酶催化④的形成C．图乙中②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架D．DNA分子中⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T【解析】 图甲是DNA复制过程，从图中能看出DNA复制有多个复制起点，但复制环的大小不一样，所以DNA复制起始的时间是不同的，A项错误；多起点、边解旋边双向复制的方式提高了复制的效率。④是氢键，在DNA复制时，当DNA聚合酶把脱氧核苷酸连接在一起后，碱基之间的氢键不需要酶的催化作用就可以形成，B项错误。图乙中①②③分别表示磷酸、脱氧核糖、碱基，磷酸和脱氧核糖的相间排列构成了DNA分子的基本骨架，C项错误。根据碱基互补配对原则，DNA分子中⑤⑥⑦⑧依次代表A、G、C、T。【答案】 D8．下图为真核细胞DNA复制过程模式图，相关分析错误的是( )6\nA．酶①为DNA解旋酶，酶②为DNA聚合酶B．图示体现了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、减数第二次分裂后期分开D．将该模板DNA置于15N培养液中复制3次后，含15N的脱氧核苷酸链占3/4【解析】 读图知酶①为DNA解旋酶，而酶②为合成DNA子链所需的酶即DNA聚合酶；形成的两个子代DNA分子分别保留了一条母链，体现了半保留复制的特点，图示还体现了边解旋边复制的特点；复制后一条染色体上的两个DNA在有丝分裂后期、减数第二次分裂后期随姐妹染色单体变成了两条子染色体后而分开；复制3次后8个DNA分子共含16个脱氧核苷酸链，被标记的为14个，即含15N的脱氧核苷酸链占14/16＝7/8。【答案】 D9．下图是果蝇染色体上白眼基因示意图，下列叙述正确的是( )A．Y染色体上有白眼基因S的同源区段B．S基因所在的DNA片段均具有遗传效应C．白眼基因在细胞核内，遵循遗传定律D．基因片段中有5种碱基、8种核苷酸【解析】 白眼基因S位于X染色体上，Y上找不到与基因S对应的同源区段；DNA片段包括基因部分和非基因部分，非基因部分不具有遗传效应；图示DNA片段中共含A、T、G、C四种碱基，4种脱氧核苷酸。【答案】 C10．关于真核细胞的核DNA分子的复制与转录的描述，错误的是( )A．参与催化反应的酶的种类不同B．反应进行的场所相同C．所需能量的提供方式相同D．碱基互补配对的具体方式相同6\n【解析】 参与DNA复制的酶主要有DNA聚合酶、解旋酶，参与DNA转录的酶主要是RNA聚合酶；有DNA分布的场所才能进行DNA复制，转录；DNA复制时碱基互补配对的方式为：A—T、T—A、C—G、G—C，DNA转录时碱基互补配对的方式为：T—A、A—U、C—G、G—C；DNA复制与转录所需能量都来自于ATP。【答案】 D二、非选择题(共50分)11．(19分)在生命科学研究中，“放射性同位素示踪法”是常用的研究手段。请分析下列实验，回答有关问题：将大肠杆菌的DNA分子用3H标记后，放在普通培养基上繁殖两代，如下图所示。该实验有力地证明了DNA分子的复制方式是____________。若在此过程中，共消耗了游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸183个，则亲代DNA分子中含腺嘌呤脱氧核苷酸________个。【解析】 用放射性同位素示踪法可以有力地证明DNA分子的复制方式为伴保留复制。DNA分子复制两次，净增加3个DNA分子，此过程共消耗胸腺嘧啶脱氧核苷酸183个，则每个DNA分子中含胸腺嘧定脱氧核苷酸数为183÷3＝61(个)，双链DNA分子中，腺嘌呤脱氧核苷酸数目与胸腺嘧啶脱氧核苷酸数目相等。【答案】 半保留复制 6112．(17分)下列甲图中DNA分子有a和d两条链，将甲图中某一片段放大后如乙图所示，结合所学知识回答下列问题：甲 乙(1)从甲图可看出DNA复制的方式是____________。(2)甲图中，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链；则A是________酶，B是________酶。(3)图甲过程在绿色植物叶肉细胞中进行的场所有___________________。6\n(4)乙图中，7是______________________。DNA分子的基本骨架由________________交替连接而成；DNA分子两条链上的碱基通过________连接成碱基对，并且遵循________________原则。【解析】 (1)DNA复制的方式是半保留复制，即子代DNA保留了母链的一条。(2)A酶是解旋酶，破坏了DNA分子中两条链中的氢键，使DNA分子解开螺旋；B酶催化DNA子链的合成，为DNA聚合酶。(3)图甲为DNA复制，发生在细胞核、线粒体和叶绿体中。(4)图乙中4为胸腺嘧啶，5为脱氧核糖，6为磷酸，三者构成的7为胸腺嘧啶脱氧核苷酸。【答案】 (1)半保留复制 (2)解旋 DNA聚合 (3)细胞核、线粒体、叶绿体 (4)胸腺嘧啶脱氧核苷酸 脱氧核糖和磷酸 氢键 碱基互补配对13．(14分)蚕豆体细胞染色体数目2N＝12，科学家用3H标记蚕豆根尖细胞的DNA，可以在染色体水平上研究真核生物的DNA复制方式。实验的基本过程如下：Ⅰ.将蚕豆幼苗培养在含有3H的胸腺嘧啶核苷酸的培养基上，培养一段时间后，观察细胞分裂中期染色体的放射性情况。Ⅱ.当DNA分子双链都被3H标记后，再将根移到含有秋水仙素的非放射性培养基中，培养一段时间后，观察细胞分裂中期染色体的放射性情况。请回答相关问题：(1)蚕豆根尖细胞进行的分裂方式是__________________；秋水仙素能使部分细胞的染色体数目加倍，其作用的机理是______________________________。(2)Ⅰ中，在根尖细胞进行第一次分裂时，每一条染色体上带有放射性的染色单体有________条，每个DNA分子中，有________条链带有放射性。Ⅱ中，若观察到一个细胞具有24条染色体，且二分之一的染色单体具有放射性，则表示该细胞的染色体在无放射性的培养基上复制________次，该细胞含有________个染色体组。(3)上述实验表明，DNA分子的复制方式是___________________________。【解析】 (1)蚕豆根尖细胞为体细胞，其分裂方式为有丝分裂。秋水仙素使细胞内染色体加倍的原理是体细胞在有丝分裂过程中，染色体完成了复制，纺锤体的形成受到破坏，以致染色体不能被拉向两极，于是形成了染色体数目加倍的细胞。(2)由于DNA的复制为半保留复制，第一次分裂完成时，每个DNA分子中都有一条链被3H标记，每一条染色体上有2条染色单体被3H标记。当DNA分子双链都被3H标记后，再将根移到含有秋水仙素的非放射性培养基中，观察到一个细胞具有24条染色体，且二分之一的染色单体具有放射性，则表明该细胞的染色体在无放射性的培养基上复制2次，该细胞含有4个染色体组。(3)上述实验证明DNA分子的复制是半保留复制。【答案】 (1)有丝分裂 抑制纺锤体的形成 (2)2 1 2 4 (3)半保留复制6
