第2講 DNA分子的結(jié)構(gòu)、復制與基因的本質(zhì)一、單項選擇題1(2017年江西師范大學附中期末)下列有關(guān)雙鏈DNA的結(jié)構(gòu)和復制的敘述，正確的是()ADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)以及堿基間的氫鍵使DNA分子具有較強的特異性BDNA分子雙鏈間的堿基通過脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖連接CDNA聚合酶催化兩個游離的脫氧核苷酸之間的連接D復制后產(chǎn)生的兩個子代DNA分子共含有4個游離的磷酸基團【答案】D【解析】DNA分子的特定堿基排列順序使其具有較強的特異性，A項錯誤；DNA分子雙鏈間的堿基通過氫鍵連接，B項錯誤；DNA聚合酶催化游離的脫氧核苷酸與DNA鏈上的脫氧核苷酸之間的連接，C項錯誤；每個DNA分子的兩條鏈各有1個游離的磷酸，因此1個DNA復制產(chǎn)生的兩個DNA分子共有4個游離的磷酸基團，D項正確。2下列有關(guān)染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的說法，不正確的是()A基因一定位于染色體上B基因在染色體上呈線性排列C四種脫氧核苷酸的數(shù)目和排列順序決定了基因的多樣性和特異性D一條染色體上含有1個或2個DNA分子【答案】A【解析】基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，DNA不一定位于染色體上，因此基因不一定位于染色體上，A錯誤；多個基因位于同一條染色體上，基因在染色體上呈線性排列，B正確；不同基因中脫氧核苷酸的數(shù)目和排列順序不同，基因具有多樣性，而每一個基因中脫氧核苷酸的數(shù)目和排列順序是特定的，因此基因又具有特異性，C正確；沒有經(jīng)過復制的每條染色體含有1個DNA分子，復制后的每條染色體含有2條染色單體，每條染色單體含有1個DNA分子，即復制后的每條染色體含有2個DNA分子，D正確。3下圖為DNA分子部分結(jié)構(gòu)示意圖，以下敘述正確的是()A解旋酶可以斷開鍵，因此DNA的穩(wěn)定性與無關(guān)B是一個鳥嘌呤脫氧核苷酸CDNA連接酶可催化或鍵形成DA鏈、B鏈的方向相反，骨架是磷酸和脫氧核糖【答案】D【解析】DNA的穩(wěn)定性與堿基對間的氫鍵有關(guān)系，堿基對間的氫鍵越多，分子結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定；的名稱是鳥嘌呤脫氧核苷酸是錯誤的，因為中的與、不屬于同一個脫氧核苷酸；DNA連接酶可以催化相鄰兩脫氧核苷酸間磷酸二酯鍵的形成，即；DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架。4(2017年山東淄博高三檢測)用卡片構(gòu)建DNA平面結(jié)構(gòu)模型，所提供的卡片類型和數(shù)量如下表所示，以下說法正確的是()卡片類型脫氧核糖磷酸堿基ATGC卡片數(shù)量10102332A.最多可構(gòu)建4種脫氧核苷酸，5個脫氧核苷酸對B構(gòu)成的雙鏈DNA片段最多有10個氫鍵CDNA中每個脫氧核糖均與1分子磷酸相連D可構(gòu)建45種不同堿基序列的DNA【答案】B【解析】由表中給定的堿基A為2個，C為2個，并結(jié)合堿基互補配對原則可知，最多可構(gòu)建4個脫氧核苷酸對，其中AT、GC各有2對，A錯誤；構(gòu)成的雙鏈DNA片段中A與T間的氫鍵共有4個，G與C共有6個，即最多有10個氫鍵，B正確；DNA中位于一端的脫氧核糖分子均與1分子磷酸相連，位于內(nèi)部的脫氧核糖分子均與2分子磷酸相連，C錯誤；由題表可知，給定的堿基數(shù)目有限，故可構(gòu)建44種不同堿基序列的DNA分子數(shù)少于44，D錯誤。5(2017年北京海淀模擬)在DNA復制開始時，將大腸桿菌放在含低劑量3H標記的脫氧胸苷(3HdT)的培養(yǎng)基中，3HdT可摻入正在復制的DNA分子中，使其帶有放射性標記。幾分鐘后，將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含高劑量3HdT的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時間。收集、裂解細胞，抽取其中的DNA進行放射性自顯影檢測，結(jié)果如圖所示。據(jù)圖可以作出的推測是()A復制起始區(qū)在高放射性區(qū)域BDNA復制為半保留復制CDNA復制從起始點向兩個方向延伸DDNA復制方向為ac【答案】C【解析】根據(jù)放射性自顯影結(jié)果可知，中間低放射性區(qū)域是復制開始時在含低劑量3H標記的脫氧胸苷(3HdT)的培養(yǎng)基中進行復制的結(jié)果，A錯誤；兩側(cè)高放射性區(qū)域是將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含高劑量3HdT的培養(yǎng)基中進行復制的結(jié)果，因此可判斷DNA復制從起始點(中間)向兩個方向延伸，C正確、D錯誤；該實驗不能證明DNA復制為半保留復制，B錯誤。6(2017年河北邯鄲摸底)下面為真核細胞DNA復制過程的模式圖，據(jù)圖分析，相關(guān)敘述錯誤的是()A由圖示得知，DNA分子復制的方式是半保留復制B解旋酶能使雙鏈DNA解開，但需要消耗ATPC子代DNA分子的兩條鏈是反向平行排列的DDNA在復制過程中是先進行解旋，后半保留復制【答案】D【解析】由圖示可知，新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈，因此DNA分子復制的方式是半保留復制；解旋酶使DNA雙鏈解開的過程消耗ATP；子代DNA分子的兩條鏈是反向平行的；DNA在復制過程中是邊解旋，邊半保留復制。7(2017年山東泰安模擬)下列關(guān)于DNA的相關(guān)計算中，正確的是()A具有1 000個堿基對的DNA，腺嘌呤有600個，則每一條鏈上都具有胞嘧啶200個B具有m個胸腺嘧啶的DNA片段，復制n次后共需要2nm個胸腺嘧啶C具有m個胸腺嘧啶的DNA片段，第n次復制需要2n1m個胸腺嘧啶D無論是雙鏈DNA還是單鏈DNA，AG所占的比例均是1/2【答案】C【解析】根據(jù)堿基互補配對原則，具有1 000個堿基對的DNA，ATCG2 000個，AT600個，則CG400個，但在該DNA分子的每一條鏈上，所具有的胞嘧啶不一定是200個，A錯誤；具有m個胸腺嘧啶的DNA片段，復制n次后共需要(2n1)m個胸腺嘧啶，第n次復制共需要(2n1)m(2n11)m2n1m個胸腺嘧啶，故B錯誤、C正確；在雙鏈DNA分子中，AG所占的比例是1/2，在單鏈DNA分子中，AG所占的比例不一定是1/2，D錯誤。8(2017年甘肅靜寧第一中學月考)一個雙鏈均被32P標記的DNA由5 000個堿基對組成，其中腺嘌呤占20%，將其置于只含31P的環(huán)境中復制3次。下列敘述不正確的是()A該DNA分子中含有氫鍵的數(shù)目為1.3104個B復制過程需要2.4104個游離的胞嘧啶脫氧核苷酸C子代DNA分子中含32P的單鏈與含31P的單鏈之比為17D子代DNA分子中含32P與只含31P的分子數(shù)之比為13【答案】B【解析】該DNA分子中AT堿基對的數(shù)目為5 000220%2 000個，GC堿基對的數(shù)目為5 0002 0003 000個，則該DNA分子中含有的氫鍵數(shù)目為2 00023 00031.3104個；該復制過程需要的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為(231)3 00021 000個；子代中含32 P的單鏈與含31P的單鏈之比為2(2322)17；子代DNA分子中含32P與只含31P的分子數(shù)之比為2(232)13。9蠶豆根尖細胞在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷培養(yǎng)基中完成一個細胞周期，然后在不含放射性標記的培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至中期，其染色體的放射性標記分布情況是()A每條染色體的兩條單體都被標記B每條染色體中都只有一條單體被標記C只有半數(shù)的染色體中一條單體被標記D每條染色體的兩條單體都不被標記【答案】B【解析】蠶豆的根尖細胞完成一個細胞周期后，根據(jù)DNA半保留復制的特點，形成的子細胞中染色體上的DNA都只有一條鏈具有放射性，另一條鏈不具有放射性，即每條染色體都具有放射性。當在不具有放射性標記的培養(yǎng)基中接著進行下一個細胞周期時，完成DNA復制后，有絲分裂前期以及中期每條染色體都含有兩條染色單體，每條染色單體含有一個DNA分子，這兩個DNA分子一個具有放射性，一個沒有放射性，即細胞中每條染色體含有的兩條染色單體(兩個DNA分子)都是一條染色單體(一個DNA分子)被標記，另一條染色單體(另一個DNA分子)不被標記。10如圖表示大腸桿菌的DNA復制示意圖。如果是單起點單向復制，按正常的子鏈延伸速度，此DNA分子復制約需30 s，而實際上復制從開始到結(jié)束只需約16 s。據(jù)圖分析，下列說法不正確的是()A此DNA分子復制為半保留復制B該DNA分子從兩個起點進行雙向復制C將甲置于含15N的培養(yǎng)液中復制3次，子代DNA都含15ND甲分子中堿基A占20%，那么其子代DNA中鳥嘌呤占30%【答案】B【解析】從題圖中可知，DNA分子為半保留復制，A正確；此DNA分子應(yīng)該是從1個起點雙向復制的，B錯誤；由于新合成的子鏈都含有15N，所以子代DNA分子都含有15N，C正確；根據(jù)堿基互補配對原則可知，子代DNA中鳥嘌呤占30%，D正確。11洋蔥根尖細胞在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中完成一個細胞周期，然后轉(zhuǎn)入不含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中培養(yǎng)第二代，如圖所示。則經(jīng)過兩代培養(yǎng)后獲得的子細胞內(nèi)DNA分子的標記情況不可能為(只考慮其中一對染色體上的DNA分子)()A B C D【答案】B【解析】由于DNA分子的半保留復制，使得第一次分裂后的DNA一條鏈有放射性標記，另一條鏈沒有放射性標記。洋蔥根尖細胞第二次分裂時培養(yǎng)液中的胸腺嘧啶脫氧核苷酸不含3H標記，復制后得到的DNA分子中一半的兩條鏈均不含放射性，一半只有一條鏈有放射性，在后期著絲點分裂后染色體隨機移向細胞兩極，使得子細胞內(nèi)DNA的標記情況會出現(xiàn)A、C、D項的結(jié)果。12(2017年廣東汕頭金山中學入學考試)如圖所示是研究DNA復制方式的實驗，根據(jù)這些實驗結(jié)果進行的推論，正確的是()菌種：大腸桿菌培養(yǎng)條件與方法：(1)在含15N的培養(yǎng)基培養(yǎng)若干代，使DNA均被15N標記(圖甲)。(2)轉(zhuǎn)至14N的培養(yǎng)基培養(yǎng)，每30分鐘繁殖一代。(3)取出每代DNA樣本，并離心分離。丙是轉(zhuǎn)入14N培養(yǎng)基中復制一代的結(jié)果乙是轉(zhuǎn)入14N培養(yǎng)基中復制二代的結(jié)果出現(xiàn)丁的結(jié)果至少需要60分鐘圖戊表示復制三代后不再具有15N標記DNAABCD【答案】B【解析】由于DNA分子進行半保留復制，而丙中DNA全是中帶，所以丙是轉(zhuǎn)入14N培養(yǎng)基中復制一代的結(jié)果，正確；乙中是1/2重帶、1/2中帶，而DNA分子復制是半保留復制，所以復制后不可能有全重帶的DNA存在，錯誤；丁中是1/2中帶、1/2輕帶，說明DNA已復制2次，而復制一次需要30分鐘，所以出現(xiàn)丁的結(jié)果至少需要60分鐘，正確；戊中為全輕帶，表示不具有15N標記DNA，而DNA分子復制是半保留復制，15N標記DNA兩條鏈一直存在，錯誤。所以正確的有。二、非選擇題13如圖是DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建構(gòu)過程圖解(15)，請據(jù)圖探討相關(guān)問題。(1)物質(zhì)1是構(gòu)成DNA的基本單位，與RNA的基本單位相比，兩者成分方面的差別是_。(2)催化形成圖2中的磷酸二酯鍵的酶是_。(3)圖3和圖4中的氫鍵用于連接兩條脫氧核苷酸鏈，如果DNA耐高溫的能力越強，則_(填“GC”或“AT”)堿基對的比例越高。(4)RNA病毒相比DNA病毒更容易發(fā)生變異，請結(jié)合圖5和有關(guān)RNA的結(jié)構(gòu)說明其原因：_?！敬鸢浮?1)物質(zhì)1中的五碳糖是脫氧核糖，特有的堿基是T，而RNA的基本單位中的五碳糖是核糖，特有的堿基是U(2)DNA聚合酶(3)GC(4)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)較RNA單鏈結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定【解析】(1)DNA的基本單位與RNA的基本單位相比，主要區(qū)別是DNA的基本單位中的五碳糖是脫氧核糖，特有的堿基是T，而RNA的基本單位中的五碳糖是核糖，特有的堿基是U。(2)圖2是由DNA分子的基本單位脫氧核苷酸脫水縮合形成的脫氧核苷酸鏈，由脫氧核苷酸脫水縮合形成脫氧核苷酸鏈過程需要DNA聚合酶催化。(3)DNA分子中氫鍵越多，DNA分子越穩(wěn)定，CG之間有3個氫鍵，AT之間有2個氫鍵。(4)RNA分子是單鏈結(jié)構(gòu)，DNA分子是雙鏈螺旋結(jié)構(gòu)，DNA分子的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較強，而單鏈RNA更容易發(fā)生變異。14下圖是某DNA分子的局部結(jié)構(gòu)示意圖，請據(jù)圖回答問題：(1)寫出下列圖中序號代表的結(jié)構(gòu)的中文名稱：_，_，_，_。(2)圖中DNA片段中堿基對有_對，該DNA分子應(yīng)有_個游離的磷酸基。(3)如果將14N標記的細胞培養(yǎng)在含15N標記的脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中，此圖所示的_(填圖中序號)中可測到15N。若細胞在該培養(yǎng)液中分裂四次，該DNA分子也復制四次，則得到的子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例為_。(4)若該DNA分子共有a個堿基，其中腺嘌呤有m個，則該DNA分子復制4次，需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸為_個?！敬鸢浮?1)胞嘧啶脫氧核糖胸腺嘧啶脫氧核苷酸一條脫氧核苷酸鏈的片段(2)42(3)18(4)15(a/2m)【解析】根據(jù)堿基互補配對原則可知，是胞嘧啶，是腺嘌呤，是鳥嘌呤，是胸腺嘧啶，是磷酸基團，是胸腺嘧啶，是脫氧核糖，是胸腺嘧啶脫氧核苷酸，是一條脫氧核苷酸鏈的片段。復制4次，產(chǎn)生16個DNA分子，由于DNA復制為半保留復制，含14N的DNA分子共2個，所有的DNA都含有15N，所以子代DNA分子中含14N和15N的比例為18。該DNA分子中ATm，則GCa/2m，復制4次，需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為(241)(a/2m)15(a/2m)。15科學家以大腸桿菌為實驗對象，運用同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心方法進行了DNA復制方式的探索實驗，實驗內(nèi)容及結(jié)果見表。組別1組2組3組4組培養(yǎng)液中唯一氮源14NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl14NH4Cl繁殖代數(shù)多代多代一代兩代培養(yǎng)產(chǎn)物ABB的子代B的子代操作提取DNA并離心離心結(jié)果僅為輕帶(14N/14N)僅為重帶(15N/15N)僅為中帶(15N/14N)1/2輕帶(14N/14N) 1/2中帶(15N/14N)請分析并回答：(1)要得到DNA中的15N全部被放射性標記的大腸桿菌B，必須經(jīng)過_代培養(yǎng)，且培養(yǎng)液中的_是唯一氮源。(2)綜合分析本實驗的DNA離心結(jié)果，第_組結(jié)果對得到結(jié)論起到了關(guān)鍵作用，但需把它與第_組和第_組的結(jié)果進行比較，才能說明DNA分子的復制方式是_。(3)分析討論：若子代DNA的離心結(jié)果為“輕”和“重”兩條密度帶，則“重帶”DNA來自_，據(jù)此可判斷DNA分子的復制方式不是_復制。若將子代DNA雙鏈分開后再離心，其結(jié)果_(填“能”或“不能”)判斷DNA的復制方式。若在同等條件下將子代繼續(xù)培養(yǎng)，子n代DNA離心的結(jié)果是：中密度帶的數(shù)量和位置_，放射性強度發(fā)生變化的是_帶。若某次實驗的結(jié)果中，子代DNA的“中帶”比以往實驗結(jié)果的“中帶”略寬，可能的原因是新合成DNA單鏈中的N有少部分為_?！敬鸢浮?1)多15N(或15NH4Cl)(2)312半保留復制(3)B半保留不能沒有變化輕15N【解析】(1)根據(jù)表中的第2組實驗結(jié)果可以看出，將大腸桿菌放在以15NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)多代，才可得到DNA中的N全部被放射性標記的大腸桿菌B。(2)要證明DNA的復制方式為半保留復制，需要證明子代DNA的兩條鏈一條是親代的，另一條是新合成的，第3組的實驗展示了將DNA被15N標記的大腸桿菌放在14N的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，子代的DNA僅有15N/14N，再結(jié)合第1組和第2組的實驗可以說明DNA的復制為半保留復制。(3)“輕帶”為14N/14N DNA，“重帶”為15N/15N DNA，根據(jù)表中信息“重帶”DNA來自B。出現(xiàn)該結(jié)果只能是子代DNA的兩條鏈或全是親代的，或全是新合成的，說明DNA分子的復制方式不是半保留復制。若將子代DNA雙鏈分開后再離心，則無法判斷子代DNA的兩條鏈的來源，不能判斷DNA的復制方式。DNA是半保留復制，不管復制多少代，兩條母鏈始終存在，所以在同等條件下將子代繼續(xù)培養(yǎng)，子n代DNA的情況為有兩個為14N/15N的DNA，其余全為14N/14N DNA，所以子n代DNA離心結(jié)果是：密度帶的數(shù)量始終是一條中帶、一條輕帶，位置也沒有變化，中帶的放射性強度不變，輕帶的放射性強度增加?！爸袔А睘?5N/14N的DNA，“中帶”略寬，說明新合成的DNA單鏈中尚有少部分為15N。6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375