课时作业(十九) DNA分子的结构、复制及基因的本质(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)一、选择题1．在研究解旋酶在DNA复制过程中的作用机制时，科研人员发现，随着解旋酶的移动和双链的打开，DNA链中的张力变小了。下列相关分析错误的是( )A．解旋酶可能位于DNA双链叉状分离的位置B．减小DNA链中的张力可能有助于DNA进行自我复制C．在DNA双链被打开的过程中不需要外界提供能量D．解旋酶缺陷的发生可能与多种人类疾病的产生有关C [解旋酶常常依赖于单链的存在，并能识别复制叉的单链结构，因此解旋酶可能位于DNA双链叉状分离的位置；随着解旋酶的移动和双链的打开，DNA链中的张力变小，因此减小DNA链中的张力可能有助于DNA进行自我复制；在DNA双链被打开的过程中需要ATP的水解来提供能量；解旋酶用于打开DNA中的氢键，解旋酶缺陷就无法将氢键打开，DNA无法复制，使人类产生多种疾病。]2．下图为DNA片段1经过诱变处理后获得DNA片段2，而后DNA片段2经过复制得到DNA片段3的示意图(除图中变异位点外不考虑，其他位点的变异)。下列叙述正确的是( )A．在DNA片段3中同一条链上相邻碱基A与T通过两个氢键连接B．理论上DNA片段3的结构比DNA片段1的结构更稳定C．DNA片段2至少需要经过3次复制才能获得DNA片段3D．DNA片段2复制n次后，可获得2n－1个DNA片段1D [DNA中同一条脱氧核苷酸链上相邻碱基A与T通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”进行连接；理论上DNA片段3中氢键数目比DNA片段1少，故其结构不如DNA片段1稳定；DNA片段2经过2次复制即可获得DNA片段3；DNA片段2复制n次后，获得的DNA片段1所占的比例为1/2，即2n－1个。]3．(2019·安徽合肥调研)如图为某DNA分子片段，假设该DNA分子中有碱基5000对，A＋T占碱基总数的34%，若该DNA分子在含14N的培养基中连续复制2次，下列叙述正确的是( )A．复制时作用于③处的酶为DNA聚合酶-7-\nB．复制2次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸9900个C．④处指的是腺嘌呤核糖核苷酸D．子代中含15N的DNA分子占1/2B [本题考查了DNA分子的结构以及DNA复制等知识。图中③处为氢键，DNA复制时，打开氢键需要解旋酶的作用，A错误。据题干信息，DNA分子中(A＋T)占碱基总数的34%，则(C＋G)占66%，其中C占33%，整个DNA分子中有5000对碱基，则整个DNA分子中有3300个C，DNA复制2次需要的胞嘧啶脱氧核苷酸数为3×3300＝9900(个)，B正确。图中的④表示腺嘌呤脱氧核苷酸，C错误。图中亲代DNA分子中只有一条链含15N，因此复制2次产生4个DNA分子，含有15N的DNA分子只有1个，占1/4，D错误。]4．下图为某DNA分子的部分平面结构图，该DNA分子片段含100个碱基对，40个胞嘧啶，则下列说法错误的是( )A．②与①交替连接，构成了DNA分子的基本骨架B．③是连接DNA单链上两个核糖核苷酸的磷酸二酯键C．该DNA复制n次，含母链的DNA分子只有2个D．该DNA复制n次，消耗的腺嘌呤脱氧核苷酸数为60×(2n－1)个B [①是脱氧核糖，②是磷酸，两者交替连接构成了DNA分子的基本骨架；④是连接DNA单链上两个脱氧核糖核苷酸的化学键，③是鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸中连接磷酸和脱氧核糖的化学键；该DNA复制n次，得到2n个DNA，其中含母链的DNA分子共有2个；该DNA复制n次，消耗腺嘌呤脱氧核苷酸数为(200－40×2)÷2×(2n－1)＝60×(2n－1)。]5．(2020·聊城模拟)若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，培养至第二次分裂中期。下列有关叙述正确的是( )A．每条染色体中的两条染色单体均含3HB．每个DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含3HC．每个DNA分子中只有一条脱氧核苷酸链含3HD．所有染色体的DNA分子中，含3H的脱氧核苷酸链占总链数的1/4A [若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，在间期的S期时DNA复制一次，所以细胞第一次分裂完成后得到的2个子细胞都是每一条染色体的DNA都只有1条链被标记，培养至第二次分裂中期，每条染色体中的两条染色单体均含3H标记；第二次分裂中期，1/2的DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含3-7-\nH,1/2的DNA分子一条脱氧核苷酸链含3H；所有染色体的DNA分子中，含3H的脱氧核苷酸链占总链数的3/4。]6．(2019·河北衡水中学五调)如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述错误的是( )A．由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制B．解旋酶能使双链DNA解开，但需要消耗ATPC．由图示可知DNA分子的两条链是反向平行排列的D．DNA在复制过程中是先进行解旋，后半保留复制D [DNA在复制过程中是边解旋，边半保留复制，D项错误。]7．(2019·河南洛阳联考)在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N—DNA(相对分子质量为a)和15N—DNA(相对分子质量为b)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用离心方法分离得到的结果如图所示。下列对此实验的叙述正确的是( )A．Ⅰ代细菌DNA分子中两条链都是14NB．Ⅱ代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/4C．预计Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量为D．上述实验Ⅰ代→Ⅱ代的结果能证明DNA复制方式为半保留复制C [Ⅰ代细菌DNA分子中一条链是14N，另一条链是15N，A项错误；Ⅱ代细菌含15N的DNA分子有2个，占全部(4个)DNA分子的1/2，B项错误；由于1个含有14N的DNA分子的相对分子质量为a，则每条链的相对分子质量为a/2；1个含有15N的DNA分子的相对分子质量为b，则每条链的相对分子质量为b/2。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，连续繁殖三代，得到共8个DNA分子，这8个DNA分子共16条链，只有2条是含15N的，14条是含14N的，因此总相对分子质量为b/2×2＋a/2×14＝b＋7a，所以每个DNA分子的平均相对分子质量为-7-\n，C项正确；实验Ⅰ代→Ⅱ代的结果不能证明DNA复制方式为半保留复制，D项错误。]8．下列关于双链DNA分子结构的叙述，正确的是( )A．某DNA分子含有500个碱基，可能的排列方式有4500种B．若质粒含有2000个碱基，则该分子同时含有2个游离的磷酸基团C．某DNA分子内胞嘧啶占25%，则每条单链上的胞嘧啶占25%～50%D．某DNA分子上有胸腺嘧啶312个，占总碱基比例为26%，则该DNA分子上有鸟嘌呤288个D [某DNA分子含有500个碱基，可能的排列方式应有4250种，A错误；因为质粒是环状的，所以质粒中没有游离的磷酸基团，B错误；某DNA分子内胞嘧啶占25%，在每条单链上胞嘧啶占0～50%，C错误；某DNA分子上有312个T，占总碱基比例为26%，说明该DNA分子上共有碱基1200个，鸟嘌呤应有(1200－312×2)/2＝288(个)，D正确。]9．(2019·山东淄博联考)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。下列叙述错误的是( )A．该DNA分子的特异性与碱基对的排列顺序有关B．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的单链数目之比为1∶7D．子代DNA分子中含32P的分子数目与只含31P的分子数目之比为1∶3B10．用15N标记含有100个碱基对的DNA分子(其中有腺嘌呤60个)，该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次。下列有关判断错误的是( )A．含有15N的DNA分子有两个B．含有14N的DNA分子占总数的7/8C．第4次复制消耗胞嘧啶脱氧核苷酸320个D．复制共产生16个DNA分子B [由于DNA分子的复制是半保留复制，亲代DNA分子的两条链始终存在于子代的两个DNA分子中，因此含有15N的DNA分子有两个；该DNA分子是在含14N的培养基中复制的，新形成的子链均含有14N，故所有DNA分子却含14N；根据碱基互补配对原则，DNA分子含有100个碱基对，其中腺嘌呤有60个，则胞嘧啶有40个，第4次复制需消耗胞嘧啶脱氧核苷酸数＝24－1×40＝320(个)；1个DNA分子经过4次复制，共产生DNA分子数＝24＝16(个)。]11．关于基因、DNA与染色体的关系，下列叙述正确的是( )A．所有的基因均在染色体上呈线性排列B．HIV基因可以直接整合到宿主细胞的染色体上C．染色体结构变异一定导致基因数量增加-7-\nD．基因重组过程中可能发生DNA链的断裂D [基因主要位于染色体上，少数位于细胞质的叶绿体和线粒体中，A错误；HIV基因需通过逆转录形成DNA后才能整合到宿主细胞的染色体上，B错误；染色体片段缺失会导致基因数量减少，C错误；基因重组包括自由组合和交叉互换，其中交叉互换过程中会发生DNA链的断裂，D正确。]12．(2020·杭州模拟)如图为科学家设计的DNA合成的同位素示踪实验，利用大肠杆菌来探究DNA的复制过程，下列说法正确的是( )A．从获得试管①到试管③，细胞内的染色体复制了两次B．用噬菌体代替大肠杆菌进行实验，提取DNA更方便C．试管③中含有14N的DNA占3/4D．本实验是科学家对DNA复制方式假设的验证D [大肠杆菌细胞内没有染色体；噬菌体营寄生，不能在培养液中繁殖，不能代替大肠杆菌进行实验；试管③中含有14N的DNA占100%；本实验是对DNA半保留复制的验证实验。]二、非选择题13．DNA指纹技术正发挥着越来越重要的作用，可用于亲子鉴定、侦察罪犯等方面，请思考并回答下列有关DNA指纹技术的问题。(1)DNA亲子鉴定中，DNA探针必不可少，DNA探针是一种已知碱基顺序的DNA片段。请问用DNA探针检测基因所用的原理是________________________________。现在已知除了同卵双生双胞胎外，每个人的DNA是独一无二的，就好像指纹一样，这说明：______________________________。(2)为了确保实验的准确性，需要克隆出较多的DNA样品，若一个只含31P的DNA分子以被32P标记的脱氧核苷酸为原料连续复制3次后，含32P的单链占全部单链的______。(3)DNA指纹技术可应用于尸体的辨认工作中，煤矿瓦斯爆炸事故中尸体的辨认就可借助于DNA指纹技术。①如表所示为分别从尸体和死者生前的生活用品中提取的某条染色体上同一区段DNA单链的碱基序列，根据碱基配对情况判断(不考虑基因突变)，A、B、C三组DNA中不是同一人的是________组。-7-\nA组B组C组尸体中的DNA碱基序列ACTGACGGTTGGCTTATCGAGCAATCGTGC家属提供的DNA碱基序列TGACTGCCAACCGAATAGCACGGTAAGACG②为什么从尸体与死者家属提供的死者生前的生活用品中分别提取的DNA可以完全互补配对？______________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：： (1)DNA探针检测基因依据的是碱基互补配对原则和DNA分子的特异性。每个人的DNA独一无二，说明DNA分子具有多样性；每个人又有特定的DNA序列，说明DNA分子具有特异性。(2)一个双链被31P标记的DNA分子，在复制过程中，只能提供2条含31P的单链，复制3次后，得到8个DNA分子，16条脱氧核苷酸链，其中只有2条单链含31P，所以含32P的单链占全部单链的(16－2)/16＝7/8。(3)①分析表格数据可知，A组尸体中的DNA碱基序列和家属提供的DNA碱基序列能完全进行互补配对，但B组与C组的不能完全配对，说明B、C组不是同一个人的；②一个人的所有细胞都来自同一个受精卵的有丝分裂，不考虑基因突变时，家属提供的死者生前物品上的DNA与死者尸体中的DNA相同，碱基可以完全互补配对。答案： (1)碱基互补配对原则和DNA分子的特异性 DNA分子具有多样性和特异性 (2)7/8 (3)①B、C ②人体所有细胞均由一个受精卵经有丝分裂产生，细胞核中均含有相同的遗传物质(或DNA)14．下图是DNA复制的有关图示，A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制。D→E→F→G表示哺乳动物的DNA分子复制。图中黑点表示复制起始点，“→”表示复制过程。请回答：(1)若A中含48502个碱基对，而子链延伸速度是105个碱基对/min，如果是单起点单向复制，则此DNA分子复制完成需约30s，而实际上只需约16s。根据A→C图分析，是因为____________________。(2)哺乳动物的DNA分子展开可达2m之长，若按A→C的方式复制，至少8h，而实际上约2h左右。据D→G图分析，是因为_______________________________________________________________________。(3)A→G均有以下特点：延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA分子复制是________________的。(4)C与A相同，G与D相同，C、G能被如此准确地复制出来，是因为_______________________________________________________________________-7-\n_______________________________________________________________________。答案： (1)复制是双向进行的 (2)从多个起始点同时进行复制 (3)边解旋边复制 (4)DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板；DNA分子的碱基互补配对原则保证了DNA分子复制能准确无误地完成15．DNA的复制方式，可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散(弥散)复制三种。究竟是哪种复制方式呢？用下面设计实验来证明DNA的复制方式。实验步骤：a．在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N—DNA(对照)；b．在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15NDNA(亲代)；c．将亲代15N大肠杆菌转移到氮源为含14N的培养基中，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用密度梯度离心法分离，不同分子量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。实验预测：(1)如果与对照(14N/14N)相比，子代Ⅰ能分辨出两条DNA带：一条____________带和一条____________带，则可以排除____________和分散复制。(2)如果子代Ⅰ只有一条中密度带，则可以排除____________，但不能肯定是_______________________________________________________________________。(3)如果子代Ⅰ只有一条中密度带，再继续做子代ⅡDNA密度鉴定：若子代Ⅱ可以分出____________和_______________________________________________________________________________，则可以排除分散复制，同时肯定是半保留复制；如果子代Ⅱ不能分出________两条密度带，则排除____________，同时确定为____________。解析：： 从题目中的图示可知，深色为亲代DNA的脱氧核苷酸链(母链)，浅色为新形成的子代DNA的脱氧核苷酸链(子链)。全保留复制后得到的两个DNA分子，一个是原来的两条母链重新形成的亲代DNA分子，一个是两条子链形成的子代DNA分子；半保留复制后得到的每个子代DNA分子的一条链为母链，另一条链为子链；分散复制后得到的每个子代DNA分子的单链都是由母链片段和子链片段间隔连接而成的。答案： (1)轻(14N/14N) 重(15N/15N) 半保留复制 (2)全保留复制 半保留复制或分散复制 (3)一条中密度带 一条轻密度带 中、轻 半保留复制 分散复制-7-
