DNA分子的結(jié)構、復制和基因的本質(zhì)(30分鐘100分)一、選擇題(共6小題，每小題8分，共48分)1.下圖所示DNA分子片段中一條鏈含15N，另一條鏈含14N。下列有關說法錯誤的是()A.DNA連接酶和DNA聚合酶都可作用于形成處的化學鍵，解旋酶作用于處B.是胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸C.若該DNA分子中一條鏈上G+C=56%，則無法確定整個DNA分子中T的含量D.把此DNA放在含15N的培養(yǎng)液中復制兩代，子代中含15N的DNA占100%【解析】選C。DNA連接酶和DNA聚合酶均作用于兩個核苷酸之間的化學鍵，解旋酶作用于堿基對之間的氫鍵，A項正確；是胸腺嘧啶脫氧核苷酸，B項正確；若該DNA分子中一條鏈上G+C=56%，則整個DNA分子中G+C的含量也是56%，則整個DNA分子中T的含量為(1-56%)/2=22%， C項錯誤；DNA進行半保留復制，把此DNA放在含15N的培養(yǎng)液中復制兩代，由于所用原料均含有15N，子代中含15N的DNA占100%， D項正確。2.(2019沈陽模擬)用卡片構建DNA平面結(jié)構模型，所提供的卡片類型和數(shù)量如表所示，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.最多可構建4種脫氧核苷酸，5個脫氧核苷酸對B.構成的雙鏈DNA片段最多有10個氫鍵C.DNA中每個脫氧核糖均與1分子磷酸相連D.可構建44種不同堿基序列的DNA【解析】選B。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建4個脫氧核苷酸對；構成的雙鏈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；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；堿基序列要達到44種，每種堿基對至少要有4對，所以本題構建的不同堿基序列DNA少于44種。3.將染色體上的全部DNA分子雙鏈經(jīng)32P標記后的雄性哺乳動物細胞(染色體數(shù)為20)置于不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)。下列推斷正確的是()A.若減數(shù)分裂結(jié)束，則產(chǎn)生的子細胞中有5對同源染色體，每條都含32PB.若完成一次有絲分裂，則產(chǎn)生的子細胞中含有20條染色體，其中10條含有32PC.若進行減數(shù)分裂，則每個減后期細胞中均含2個Y染色體且都含32PD.若進行一次有絲分裂，則分裂中期細胞的染色體上共有40個DNA分子且都含32P【解析】選D。若進行減數(shù)分裂，產(chǎn)生的子細胞中不含同源染色體，故A錯誤；若進行一次有絲分裂，分裂中期細胞的染色體上共有40個DNA分子，根據(jù)DNA半保留復制特點，每個雙鏈DNA分子都有一條含32P，40個DNA分子都含32P，子細胞中染色體條數(shù)不變，都含32P，故B錯誤，D項正確；若進行減數(shù)分裂，減后期細胞中一半含2個Y染色體，一半含2個X染色體，且都含32P，故C項錯誤?！局R總結(jié)】DNA半保留復制應用于細胞分裂過程的分析(1)有絲分裂中染色體標記情況分析。過程圖解(一般只研究一條染色體)：復制一次(母鏈標記，培養(yǎng)液不含標記同位素)：轉(zhuǎn)至不含放射性培養(yǎng)液中再培養(yǎng)一個細胞周期：規(guī)律總結(jié)：若只復制一次，產(chǎn)生的子染色體都帶有標記；若復制兩次，產(chǎn)生的子染色體只有一半帶有標記。(2)減數(shù)分裂中染色體標記情況分析。過程圖解：減數(shù)分裂一般選取一對同源染色體為研究對象，如圖：規(guī)律總結(jié)：由于減數(shù)分裂沒有細胞周期，DNA只復制一次，因此產(chǎn)生的子染色體都帶有標記。4.(2019通化模擬)真核細胞中DNA復制過程如圖所示，下列表述錯誤的是()A.多起點雙向復制能保證DNA復制在短時間內(nèi)完成B.每個子代DNA都有一條脫氧核苷酸鏈來自親代C.復制過程中氫鍵的破壞和形成都需要DNA聚合酶的催化D.DNA分子的準確復制依賴于堿基互補配對原則和精確的模板【解析】選C。多起點雙向復制，能保證DNA復制在短時間內(nèi)完成；DNA復制以親代DNA分子的兩條鏈分別為模板，通過堿基互補配對原則合成子鏈DNA，所以每個子代DNA都有一條脫氧核苷酸鏈來自親代；復制過程中氫鍵的破壞需要解旋酶的催化；DNA分子的準確復制依賴于堿基互補配對原則即A與T配對、G與C配對。5.(2018鶴壁模擬)某基因(14N)含有3 000個堿基，腺嘌呤占35%。若該DNA分子以15N同位素標記的游離脫氧核苷酸為原料復制3次，再將全部復制產(chǎn)物置于試管內(nèi)離心，進行密度分層，得到的結(jié)果如圖甲；然后加入解旋酶再離心，得到的結(jié)果如圖乙。則下列有關分析正確的是()A.X層中的基因只含14N標記，Y層中的基因只含15N標記B.W層中含15N標記的胞嘧啶3 150個C.W層與Z層的核苷酸數(shù)之比為14D.X層中含有的氫鍵數(shù)是Y層的3倍【解析】選B 。X層中的基因中含14N標記和15N標記，Y層中的基因只含15N標記，A錯誤；W層中含15N標記的胞嘧啶=4507=3 150個，B正確；W層與Z層的核苷酸數(shù)之比為(82-2)2=71，C錯誤；X層中的基因含14N標記和15N標記，共有2個DNA分子，而Y層中的基因只含15N標記，共有6個DNA分子，所以Y層中含有的氫鍵數(shù)是X層的3倍，D錯誤。6.(2016全國卷)某種物質(zhì)可插入DNA分子兩條鏈的堿基對之間，使DNA雙鏈不能解開。若在細胞正常生長的培養(yǎng)液中加入適量的該物質(zhì)，下列相關敘述錯誤的是()A.隨后細胞中的DNA復制發(fā)生障礙B.隨后細胞中的RNA轉(zhuǎn)錄發(fā)生障礙C.該物質(zhì)可將細胞周期阻斷在分裂中期D.可推測該物質(zhì)對癌細胞的增殖有抑制作用【解析】選C。本題主要考查DNA復制與轉(zhuǎn)錄過程。A項，DNA復制過程中需要將雙鏈解開，解開后的每一條單鏈成為模板參與復制，加入該物質(zhì)后DNA雙鏈不能解開，復制過程受阻，故正確。B項，RNA的轉(zhuǎn)錄需要DNA的一條鏈為模板，DNA不能解旋，轉(zhuǎn)錄不能進行，故正確。C項，DNA的復制和轉(zhuǎn)錄發(fā)生在細胞周期的間期，阻斷DNA復制和轉(zhuǎn)錄，細胞將停留在間期，故錯誤。D項，癌細胞具有不斷增殖的能力，加入該物質(zhì)后阻斷了DNA的復制，癌細胞的增殖受到抑制，故正確。二、非選擇題(共22分)7.(2019重慶模擬)科學家推測DNA復制可能有如圖1所示的三種方式。為確定其復制方式，科學家進行如下實驗：在氮源為14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌若干代(對照)，在氮源為15N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌若干代(親代)，將親代大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上，再連續(xù)繁殖兩代(子代和子代)，各組提取DNA后離心得到如圖2所示的結(jié)果。請回答下列問題：(1)本實驗過程采用的方法有_(填兩種)。(2)氮源為14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌若干代的目的是_。(3)圖2實驗結(jié)果表明DNA分子復制的方式是_。(4)若DNA分子復制方式為全保留復制，則子代的結(jié)果應該是_。(5)若將復制后的DNA加熱解旋后進行離心，圖1三種推測復制方式中，_與其他兩種實驗結(jié)果有較大差異?！窘馕觥勘绢}以圖文結(jié)合的形式，綜合考查對DNA分子的復制過程等相關知識的理解和掌握情況以及獲取信息的能力。(1)由題意“氮源為15N的培養(yǎng)基”和“各組提取DNA后離心”可知：本實驗過程采用的方法有同位素標記法、密度梯度離心。(2)氮源為14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌若干代的目的是讓對照DNA中只含14N。(3)親代DNA兩條鏈都含有15N(全重)。在含14N的培養(yǎng)基上，再連續(xù)繁殖兩代，子代均為全中，說明形成的DNA分子均是一條鏈含14N、另一條鏈含15N；子代輕、中各占50%，說明形成的DNA分子中，有一半的DNA分子均是一條鏈含14N、另一條鏈含15N，另一半的DNA分子的兩條鏈均含14N?？梢?，該實驗結(jié)果表明DNA分子復制的方式是半保留復制。(4)若DNA分子復制方式為全保留復制，則繁殖一代后，來自親代DNA的兩條鏈組成一個子代DNA分子，新形成的兩條子鏈也組成一個子代DNA分子，所以子代的結(jié)果應該是重、輕各50%。(5)若將復制后DNA加熱解旋后進行離心，得到的是質(zhì)量不同的單鏈。對比分析圖1三種推測復制方式可知，分散復制與其他兩種實驗結(jié)果有較大差異。答案：(1)同位素標記法、密度梯度離心(2)讓對照DNA中只含14N(3)半保留復制(4)重、輕各50%(5)分散復制1.(5分)科學家在研究成體干細胞的分裂時提出這樣的假說：成體干細胞總是將含有相對古老的DNA鏈(永生化鏈)的染色體分配給其中一個子代細胞，使其成為體干細胞，同時將含有相對較新的合成鏈的染色體分配給另一個子代細胞，這個細胞分化并最終衰老凋亡(如圖所示)。下列根據(jù)該假說推測正確的是()A.成體干細胞通過有絲分裂使生物體內(nèi)成體干細胞的數(shù)量不斷增加B.從圖中可看出成體干細胞分裂時DNA進行半保留復制C.成體干細胞的基因突變頻率與其他細胞相同D.成體干細胞分裂時等位基因隨著同源染色體的分開而分離【解題指南】(1)本題考查DNA復制與細胞分裂、細胞分化的關系。(2)讀題圖獲得關鍵信息：成體干細胞總是將含有相對古老的DNA鏈(永生化鏈)的染色體分配給其中一個子代細胞，使其成為成體干細胞，同時將含有相對新的DNA鏈的染色體分配給另一個子代細胞，開始分化并最終衰老死亡，這樣減少了積累基因突變的概率，也可保持成體干細胞的數(shù)量基本不變?！窘馕觥窟xB。由題圖可知，細胞分裂前后染色體數(shù)目不變，可見成體干細胞的分裂方式為有絲分裂，但分裂后生物體內(nèi)成體干細胞的數(shù)量沒有增加，A錯誤；由題圖可知，DNA復制方式是半保留復制，B正確；由于子代的成體干細胞總含有永生化鏈，因此減少了積累基因突變的概率，導致成體干細胞的基因突變頻率與其他細胞不同，C錯誤；成體干細胞分裂方式為有絲分裂，所以分裂過程中不發(fā)生等位基因隨著同源染色體的分開而分離的現(xiàn)象，D錯誤。2.(5分)如圖表示采用同位素示蹤技術和離心處理來探究DNA復制方式的過程圖解，下列說法錯誤的是()A.圖中輕帶表示14N-14N的DNA分子B.本實驗證明DNA的復制方式為半保留復制C.細菌繁殖三代后取樣、提取DNA，離心后離心管中出現(xiàn)三個條帶D.若將DNA雙鏈分開來離心，則b、c兩組實驗結(jié)果都是得到兩個條帶【解析】選C。圖中輕帶表示相對分子質(zhì)量較小的DNA，即14N-14N的DNA分子，A正確；分析離心后的實驗結(jié)果，繁殖一代后，DNA分子出現(xiàn)在中帶位置，表明形成15N-14N的DNA分子，繁殖兩代后，出現(xiàn)14N-14N和15N-14N的DNA分子，因此本實驗可證明DNA的復制方式為半保留復制，B正確；一個細菌繁殖三代后產(chǎn)生1/415N-14N的DNA分子和3/414N-14N的DNA分子，所以試管中只能出現(xiàn)輕帶和中帶兩個條帶，C錯誤；若將DNA雙鏈分開，b、c兩組得到的都是14N脫氧核苷酸鏈和15N脫氧核苷酸鏈，離心后都得到兩個條帶，D正確。3.(20分)通常DNA分子復制從一個復制起點開始，有單向復制和雙向復制，如圖所示。已知放射性越高的3H-胸腺嘧啶脫氧核糖核苷(3H-脫氧胸苷)，在放射性自顯影技術的圖像上，感光還原的銀顆粒密度越高。請利用放射性自顯影技術、低放射性3H-脫氧胸苷和高放射性3H-脫氧胸苷，設計實驗(可通過自身對照的實驗)以確定大腸桿菌DNA復制的方向，簡要寫出：(1)實驗思路：_。(2)預測實驗結(jié)果和得出結(jié)論_?！窘馕觥?1)依題意可知，該實驗的目的是確定大腸桿菌DNA復制的方向。實驗原理是放射性越高的3H-胸腺嘧啶脫氧核糖核苷(3H-脫氧胸苷)，在放射性自顯影技術的圖像上，感光還原的銀顆粒密度越高。3H-脫氧胸苷是DNA復制的原料；依據(jù)DNA的半保留復制，利用3H標記的低放射性和高放射性的脫氧胸苷使新形成的同一條DNA子鏈上出現(xiàn)低放射性區(qū)段和高放射性區(qū)段。利用放射性自顯影技術，檢測子鏈上銀顆粒密度的高低及其分布來判斷DNA復制的方向。綜上分析可知，該實驗思路為復制開始時，首先用含低放射性3H-脫氧胸苷的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，一段時間后轉(zhuǎn)移到含有高放射性3H-脫氧胸苷的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)，用放射性自顯影技術觀察復制起點和復制起點兩側(cè)銀顆粒密度情況。(2)依據(jù)實驗思路可知，若DNA分子復制為單向復制，則復制起點處銀顆粒密度低，遠離復制起點的一側(cè)銀顆粒密度高。若DNA分子復制為雙向復制，則復制起點處銀顆粒密度低，復制起點的兩側(cè)銀顆粒密度高。答案：(1)復制開始時，首先用含低放射性3H-脫氧胸苷的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，一段時間后轉(zhuǎn)移到含有高放射性3H-脫氧胸苷的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)，用放射性自顯影技術觀察復制起點和復制起點兩側(cè)銀顆粒密度情況(2)若復制起點處銀顆粒密度低，一側(cè)銀顆粒密度高，則DNA分子復制為單向復制；若復制起點處銀顆粒密度低，復制起點的兩側(cè)銀顆粒密度高，則DNA分子復制為雙向復制