版高考生物一輪復(fù)習(xí) 第6單元 第19講 DNA的結(jié)構(gòu)、復(fù)制及基因的本質(zhì)跟蹤檢測（含解析）試題

第19講DNA的結(jié)構(gòu)、復(fù)制及基因的本質(zhì)‖A級·基礎(chǔ)練‖一、選擇題1．下列關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述，正確的是()A．組成DNA分子的核糖核苷酸有4種B．每個脫氧核糖上均連著兩個磷酸和一個堿基C．雙鏈DNA分子中，堿基的數(shù)目和脫氧核糖的數(shù)目是相等的D．雙鏈DNA分子中，A＋T＝G＋C解析：選CDNA分子的基本單位是脫氧核糖核苷酸；位于DNA分子長鏈兩端的脫氧核糖上只連著一個磷酸和一個堿基；雙鏈DNA分子中，堿基的數(shù)目和脫氧核糖的數(shù)目是相等的；雙鏈DNA分子中，根據(jù)堿基互補配對原則，A＋G＝T＋C。2．下列關(guān)于DNA復(fù)制的敘述，正確的是()A．DNA復(fù)制時，嚴(yán)格遵循A—U、C—G的堿基互補配對原則B．DNA復(fù)制時，兩條脫氧核苷酸鏈均可作為模板C．DNA分子全部解旋后才開始進行DNA復(fù)制D．脫氧核苷酸必須在DNA酶的作用下才能連接形成子鏈解析：選BDNA復(fù)制時，嚴(yán)格遵循A—T、C—G的堿基互補配對原則；DNA是以兩條脫氧核苷酸鏈作為模板進行復(fù)制的；DNA分子邊解旋邊復(fù)制；脫氧核苷酸必須在DNA聚合酶的作用下才能連接形成子鏈。3．(2019屆武漢模擬)下列有關(guān)染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的說法，錯誤的是()A．在DNA分子結(jié)構(gòu)中，與脫氧核糖直接相連的一般是一個磷酸和一個堿基B．基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，一個DNA分子上可含有成百上千個基因C．一個基因含有許多個脫氧核苷酸，基因的特異性是由脫氧核苷酸的排列順序決定的D．染色體是DNA的主要載體，一條染色體上含有一個或兩個DNA分子解析：選A在DNA分子中，與脫氧核糖直接相連的一般是兩個磷酸和一個堿基；基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，一個DNA分子含有許多個基因；脫氧核苷酸的特定排列順序使基因具有特異性；染色體是DNA的主要載體，DNA復(fù)制前一條染色體含一個DNA分子，DNA復(fù)制后一條染色體含兩個DNA分子。4．如圖為某DNA分子的部分平面結(jié)構(gòu)圖，該DNA分子片段中含100個堿基對，40個胞嘧啶，則下列說法錯誤的是()A．②與①交替連接，構(gòu)成了DNA分子的基本骨架B．③是連接DNA單鏈上兩個核糖核苷酸的磷酸二酯鍵C．該DNA復(fù)制n次，含母鏈的DNA分子只有2個D．該DNA復(fù)制n次，消耗的腺嘌呤脫氧核苷酸數(shù)為60×(2n－1)個解析：選B①是脫氧核糖，②是磷酸，兩者交替連接構(gòu)成了DNA分子的基本骨架；④是連接DNA單鏈上兩個脫氧核糖核苷酸的化學(xué)鍵，③是鳥嘌呤脫氧核糖核苷酸中連接磷酸和脫氧核糖的化學(xué)鍵；該DNA復(fù)制n次，得到2n個DNA，其中含母鏈的DNA分子共有2個；該DNA復(fù)制n次，消耗腺嘌呤脫氧核苷酸數(shù)為(200－40×2)÷2×(2n－1)＝60×(2n－1)個。5．某單鏈DNA可以催化兩個底物DNA片段之間的連接，下列有關(guān)敘述正確的是()A．該DNA分子中，嘌呤數(shù)一定等于嘧啶數(shù)B．該DNA分子中，堿基數(shù)＝脫氧核苷酸數(shù)＝脫氧核糖數(shù)C．該DNA分子作用的底物和DNA聚合酶作用的底物是相同的D．該DNA分子中，每個脫氧核糖上均連有2個磷酸和1個含氮堿基解析：選B該DNA分子為單鏈DNA，其堿基不遵循堿基互補配對原則，因此其嘌呤數(shù)不一定等于嘧啶數(shù)，A錯誤；組成DNA分子的基本單位是脫氧核苷酸，每個脫氧核苷酸分子由一分子磷酸、一分子含氮堿基和一分子脫氧核糖組成，因此在該DNA分子中，堿基數(shù)＝脫氧核苷酸數(shù)＝脫氧核糖數(shù)，B正確；DNA聚合酶能催化單個脫氧核苷酸連接到DNA分子上，該DNA分子可以催化兩個底物DNA片段之間的連接，相當(dāng)于DNA連接酶，C錯誤；在該DNA分子中，大多數(shù)脫氧核糖上均連有2個磷酸和1個含氮堿基，3′端的脫氧核糖只連接一個磷酸和一個含氮堿基，D錯誤。6．在一個雙鏈DNA分子中，堿基總數(shù)為m，腺嘌呤堿基數(shù)為n。在堿基A與T之間形成2個氫鍵，G與C之間形成3個氫鍵。則下列敘述正確的是()①脫氧核苷酸數(shù)＝磷酸數(shù)＝堿基總數(shù)＝m②堿基之間的氫鍵數(shù)為eq\f(3m,2)－n③兩條鏈中A＋T的數(shù)量為2n④G的數(shù)量為(m－n)A．①②③④ B．②③④C．③④ D．①②③解析：選D每個脫氧核苷酸均由一個磷酸、一個堿基和一個脫氧核糖組成，因此，脫氧核苷酸數(shù)＝磷酸數(shù)＝堿基總數(shù)＝m；腺嘌呤堿基數(shù)為n，則T也為n個，說明有n個A—T堿基對，含有2n個氫鍵，G—C堿基對之間含有的氫鍵總數(shù)為eq\f(3（m－2n）,2)，因此，該DNA含有的氫鍵總數(shù)為eq\f(3（m－2n）,2)＋2n＝eq\f(3m,2)－n；兩條鏈中A＋T的數(shù)量為2n；G的數(shù)量為eq\f(m－2n,2)＝eq\f(m,2)－n。二、非選擇題7．如圖為真核生物DNA的結(jié)構(gòu)(圖甲)及發(fā)生的生理過程(圖乙)，請據(jù)圖回答下列問題：(1)圖甲為DNA的結(jié)構(gòu)示意圖，其基本骨架由________和________(填序號)交替排列構(gòu)成，④為___________________________________。(2)從圖乙可看出，該過程是從________個起點開始復(fù)制的，從而________復(fù)制速率；圖中所示的酶為________酶；作用于圖甲中的________(填序號)。(3)若用1個32P標(biāo)記的噬菌體侵染未標(biāo)記的大腸桿菌，釋放出300個子代噬菌體，其中含有32P的噬菌體所占的比例是________。(4)若圖甲中的親代DNA分子含有100個堿基對，將該DNA分子放在含有用32P標(biāo)記的脫氧核苷酸培養(yǎng)液中復(fù)制一次，則子代DNA分子的相對分子質(zhì)量比原來增加________。(5)若圖乙中親代DNA分子在復(fù)制時，一條鏈上的G變成了A，則該DNA分子經(jīng)過n次復(fù)制后，發(fā)生差錯的DNA分子占DNA分子總數(shù)的________。解析：(1)DNA分子的基本骨架由磷酸(①)和脫氧核糖(②)交替連接構(gòu)成。圖中的④是由一分子脫氧核糖、一分子磷酸和一分子C(胞嘧啶)組成的胞嘧啶脫氧核苷酸。(2)分析圖乙可知，DNA復(fù)制過程中有多個起點，這樣可以大大提高復(fù)制的速率。圖乙中酶使堿基對間的氫鍵斷裂，使DNA雙鏈解旋，應(yīng)為解旋酶，作用于圖甲中的⑨。(3)用32P標(biāo)記的1個噬菌體侵染大腸桿菌，根據(jù)DNA分子半保留復(fù)制的特點，則新形成的300個噬菌體中有2個含32P，占1/150。(4)親代DNA分子含有100個堿基對，在含有用32P標(biāo)記的脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中復(fù)制一次形成的子代DNA分子一條鏈含32P，一條鏈含31P，標(biāo)記的脫氧核苷酸比未標(biāo)記的相對分子質(zhì)量增加1，因此子代DNA的相對分子質(zhì)量比原來增加100。(5)DNA分子復(fù)制時一條鏈上的堿基發(fā)生突變，另一條鏈上的堿基不發(fā)生突變，以發(fā)生突變的單鏈為模板復(fù)制形成的DNA分子都是異常的，以堿基沒有發(fā)生突變的單鏈為模板合成的DNA分子都是正常的，因此無論復(fù)制多少次，發(fā)生差錯的DNA分子都占1/2。答案：(1)①②胞嘧啶脫氧核苷酸(2)多提高解旋⑨(3)1/150(4)100(5)1/28．(2019屆江西南昌二中月考)雙鏈DNA是由兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈組成的。早在1966年，日本科學(xué)家岡崎提出DNA半不連續(xù)復(fù)制假說：DNA復(fù)制形成互補子鏈時，一條子鏈?zhǔn)沁B續(xù)形成的，另一條子鏈不連續(xù)即先形成短鏈片段(如圖1)。為驗證這一假說，岡崎進行了如下實驗：讓T4噬菌體在20℃時侵染大腸桿菌70min后，將同位素3H標(biāo)記的脫氧核苷酸添加到大腸桿菌的培養(yǎng)基中，在2秒、7秒、15秒、30秒、60秒、120秒后，分離T4噬菌體DNA并通過加熱使DNA分子變性、全部解螺旋，再進行密度梯度離心，以DNA單鏈片段分布位置確定片段大小(分子越小離試管口距離越近)，并檢測相應(yīng)位置DNA單鏈片段的放射性，結(jié)果如圖2。請分析回答：(1)若1個雙鏈DNA片段中有1000個堿基對，其中胸腺嘧啶350個，該DNA連續(xù)復(fù)制四次，在第四次復(fù)制時需要消耗________個胞嘧啶脫氧核苷酸。(2)以3H標(biāo)記的脫氧核苷酸添加到大腸桿菌的培養(yǎng)基中，最終在噬菌體DNA中檢測到放射性，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________。(3)DNA解旋在細(xì)胞中需要解旋酶的催化，在體外通過加熱也能實現(xiàn)。解旋酶不能為反應(yīng)提供能量，但能________________。研究表明，在DNA分子加熱解鏈時，DNA分子中G＋C的比例越高，需要解鏈溫度越高的原因是____________________________________。(4)圖2中，與60秒結(jié)果相比，120秒結(jié)果中短鏈片段減少的原因是________________________________________________________________________________________________________________________。該實驗結(jié)果為岡崎假說提供的有力證據(jù)是_______________________________________________________________________________________。解析：(1)DNA片段中有1000個堿基對，依據(jù)堿基互補配對原則可推知，在該DNA片段中，A＝T＝350(個)，C＝G＝650(個)。該DNA連續(xù)復(fù)制四次，在第四次復(fù)制時需要消耗的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為24－1×650＝5200(個)。(2)以3H標(biāo)記的脫氧核苷酸添加到大腸桿菌的培養(yǎng)基中，因3H標(biāo)記的脫氧核苷酸被大腸桿菌吸收，為噬菌體DNA復(fù)制提供原料，所以最終在噬菌體DNA中能檢測到放射性。(3)解旋酶能降低反應(yīng)所需要的活化能。在每個DNA分子中，堿基對A與T之間有2個氫鍵，C與G之間有3個氫鍵，故DNA分子中G＋C的比例越高，含有的氫鍵數(shù)越多，DNA分子結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，因此在DNA分子加熱解鏈時，DNA分子中G＋C的比例越高，需要解鏈溫度也越高。(4)分子越小離試管口距離越近。圖2顯示，與60秒結(jié)果相比，120秒結(jié)果中有放射性的單鏈距離試管口較遠(yuǎn)，說明短鏈片段減少，其原因是短鏈片段連接形成長片段。在圖示的實驗時間內(nèi)，細(xì)胞中均能檢測到較多的短鏈片段，為岡崎假說提供了實驗證據(jù)。答案：(1)5200(2)標(biāo)記的脫氧核苷酸被大腸桿菌吸收，為噬菌體DNA復(fù)制提供原料(3)降低反應(yīng)所需要的活化能DNA分子中G＋C的比例越高，含有的氫鍵數(shù)越多，DNA結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定(4)短鏈片段連接形成長片段在實驗時間內(nèi)，細(xì)胞中均能檢測到較多的短鏈片段‖B級·提升練‖一、選擇題1．(2019屆長沙一模)下列關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)和復(fù)制的敘述，錯誤的是()A．DNA分子中磷酸與脫氧核糖交替連接，構(gòu)成DNA的基本骨架B．科學(xué)家利用“假說—演繹法”證實DNA是以半保留的方式復(fù)制的C．DNA復(fù)制時，DNA聚合酶可催化脫氧核苷酸間形成磷酸二酯鍵D．DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建立為DNA復(fù)制機制的闡明奠定了基礎(chǔ)解析：選B科學(xué)家用放射性同位素標(biāo)記法證明DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制。2．(2019屆張家界模擬)下列有關(guān)DNA分子的說法正確的是()A．在環(huán)狀DNA分子和鏈狀DNA分子結(jié)構(gòu)中，每個脫氧核糖均與兩個磷酸相連B．某DNA分子的堿基對數(shù)等于該DNA分子上所有基因的堿基對數(shù)之和C．DNA分子復(fù)制和轉(zhuǎn)錄時DNA聚合酶、RNA聚合酶的結(jié)合位點分別位于DNA、RNA上D．雙鏈均含15N的DNA在14N環(huán)境中復(fù)制3次，子代DNA中含15N的與含14N的數(shù)量之比為1∶4解析：選D在環(huán)狀DNA分子結(jié)構(gòu)中，每個脫氧核糖均與兩個磷酸相連，而在鏈狀DNA分子結(jié)構(gòu)中，多數(shù)脫氧核糖與兩個磷酸相連，但每條鏈末端有一個脫氧核糖只連接一個磷酸，A錯誤；基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，因此某DNA分子的堿基對數(shù)大于該DNA分子上所有基因的堿基對數(shù)之和，B錯誤；DNA分子復(fù)制和轉(zhuǎn)錄時DNA聚合酶、RNA聚合酶的結(jié)合位點都位于DNA上，C錯誤；雙鏈均含15N的DNA在14N環(huán)境中復(fù)制3次，共形成8個DNA分子，根據(jù)DNA分子半保留復(fù)制特點，子代DNA中含15N的有2個，含14N的有8個，即子代DNA中含15N的與含14N的數(shù)量之比為1∶4，D正確。3．(2019屆大連一中高三模擬)某未被32P標(biāo)記的DNA分子含有1000個堿基對，其中鳥嘌呤300個，將該DNA分子置于含32P的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制3次。下列有關(guān)敘述錯誤的是()A．所有子代DNA分子都含32PB．含32P的子代DNA分子中，可能只有一條鏈含32PC．第三次復(fù)制過程中需要消耗腺嘌呤脫氧核苷酸4900個D．子代DNA分子中不含32P的脫氧核苷酸鏈占總鏈數(shù)的1/8解析：選C將該DNA分子置于含32P的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制3次，得到8個DNA分子，其中6個DNA分子兩條鏈均含32P，另外2個DNA分子其中的一條鏈含32P，A、B正確；子代DNA共含有16條鏈，其中不含32P的脫氧核苷酸鏈有2條，占總鏈的1/8，D正確；一個DNA分子中含有腺嘌呤數(shù)＝1000－300＝700個，則第三次復(fù)制過程中需要消耗腺嘌呤脫氧核苷酸數(shù)＝700×(23－22)＝2800個，C錯誤。4．(2019屆迎澤區(qū)月考)研究人員將1個含14N-DNA的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到15N-DNA培養(yǎng)液中，培養(yǎng)24h后提取子代大腸桿菌的DNA。將DNA加熱處理，即解開雙螺旋，變成單鏈；然后進行密度梯度離心，試管中出現(xiàn)的兩種條帶含量如圖所示。下列說法正確的是()A．子代DNA分子共有8個，其中1個DNA分子含有14NB．該試驗可用來探究DNA的半保留復(fù)制方式和細(xì)胞周期持續(xù)時間C．解開DNA雙螺旋的實質(zhì)是破壞核苷酸之間的磷酸二酯鍵D．若直接將子代DNA分子進行密度梯度離心，則相應(yīng)的條帶含量比為1∶3解析：選D子代DNA分子共8個，其中有2個DNA分子含有14N，A錯誤；該實驗不可用來探究DNA的周期性，B錯誤；解開DNA雙螺旋的實質(zhì)就是破壞脫氧核苷酸之間的氫鍵，C錯誤；若直接將子代DNA分子進行密度梯度離心，則相應(yīng)條帶含量比為1∶3，D正確。5．(2019屆杭州期中)DNA的復(fù)制方式可能有圖甲所示的三種方式。某小組為確定是半保留方式，將含14N-DNA的某細(xì)菌轉(zhuǎn)移到含15NH4Cl的培養(yǎng)液中，培養(yǎng)24h后提取子代細(xì)菌的DNA，先將DNA熱變性處理，即解開雙螺旋，變成單鏈，然后再進行密度梯度離心，結(jié)果如圖乙所示，離心管中出現(xiàn)的兩種條帶分別對應(yīng)圖乙中的兩個峰。下列敘述正確的是()A．所進行操作用到密度梯度超速離心技術(shù)和同位素示蹤實驗B．由圖乙實驗結(jié)果可推知該細(xì)菌的細(xì)胞周期大約為6hC．根據(jù)條帶的數(shù)目和位置可以確定DNA的復(fù)制方式D．若DNA復(fù)制方式是彌散復(fù)制，則圖乙有一個峰解析：選D此實驗未用到同位素示蹤技術(shù)，A錯誤；由于14N單鏈∶15N單鏈＝1∶7，說明DNA復(fù)制了3次，因此可推知該細(xì)菌的細(xì)胞周期大約為24÷3＝8h，B錯誤；由于解開雙螺旋，變成單鏈，所以根據(jù)條帶的數(shù)目和位置不可以判斷DNA的復(fù)制方式，C錯誤；如果DNA復(fù)制方式為彌散復(fù)制，則放射性強弱在兩條鏈中沒有明顯區(qū)別，則圖乙有一個峰，D正確。6．如圖為DNA片段1經(jīng)過誘變處理后獲得DNA片段2，而后DNA片段2經(jīng)過復(fù)制得到DNA片段3的示意圖(除圖中變異位點外不考慮其他位點的變異)。下列敘述正確的是()A．在DNA片段3中同一條鏈上相鄰堿基A與T通過兩個氫鍵連接B．理論上DNA片段3的結(jié)構(gòu)比DNA片段1的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定C．DNA片段2至少需要經(jīng)過3次復(fù)制才能獲得DNA片段3D．DNA片段2復(fù)制n次后，可獲得2n－1個DNA片段1解析：選DDNA中同一條脫氧核苷酸鏈上相鄰堿基A與T通過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”進行連接；理論上DNA片段3中氫鍵數(shù)目比DNA片段1少，故其結(jié)構(gòu)不如DNA片段1穩(wěn)定；DNA片段2經(jīng)過2次復(fù)制即可獲得DNA片段3；DNA片段2復(fù)制n次后，獲得的DNA片段1所占的比例為1/2，即2n－1個。二、非選擇題7．熒光原位雜交可用熒光標(biāo)記的特異DNA片段為探針，與染色體上對應(yīng)的DNA片段結(jié)合，從而將特定的基因在染色體上定位。請回答下列問題：(1)DNA熒光探針的制備過程如圖1所示，DNA酶Ⅰ隨機切開了核苷酸之間的__________鍵從而產(chǎn)生切口，隨后在DNA聚合酶Ⅰ作用下，以熒光標(biāo)記的____________為原料，合成熒光標(biāo)記的DNA探針。(2)圖2表示探針與待測基因結(jié)合的原理。先將探針與染色體共同煮沸，使DNA雙鏈中______鍵斷裂，形成單鏈。隨后在降溫復(fù)性過程中，探針的堿基按照______________原則，與染色體上的特定基因序列形成較穩(wěn)定的雜交分子。圖中兩條姐妹染色單體中最多可有________條熒光標(biāo)記的DNA片段。(3)A、B、C分別代表不同來源的一個染色體組，已知AA和BB中各有一對同源染色體可被熒光探針標(biāo)記。若植物甲(AABB)與植物乙(AACC)雜交，則其F1有絲分裂中期的細(xì)胞中可觀察到______個熒光點；在減數(shù)第一次分裂形成的兩個子細(xì)胞中分別可觀察到________個熒光點。解析：(1)從圖中可以看出，DNA酶Ⅰ可將DNA切割成若干片段，故其作用類似于限制酶，即可以使脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂。DNA探針的本質(zhì)是熒光標(biāo)記的DNA片段，其基本單位是脫氧核苷酸。(2)由圖可知，高溫可以使雙鏈DNA分子中的氫鍵斷裂形成DNA單鏈，DNA探針的單鏈與染色體中特定基因的DNA單鏈重新形成雜交的雙鏈DNA分子，此時互補的雙鏈的堿基間應(yīng)遵循堿基互補配對原則，而一條染色體的兩條染色單體上共有兩個雙鏈DNA分子，氫鍵斷裂后可形成4條DNA單鏈，所以與探針雜交后最多有4個熒光點。(3)甲、乙雜交所得的F1的染色體組為AABC，假設(shè)染色體組A、B中可被熒光標(biāo)記的染色體均用a表示，則在有絲分裂中期細(xì)胞中有3個a，故可觀察到6個熒光點；在減數(shù)第一次分裂后期，AA中的染色體可平均分配，但是B、C中的染色體因不能聯(lián)會而隨機分配，形成的兩個子細(xì)胞中分別含有1個a和2個a，所以可分別觀察到2個和4個熒光點。答案：(1)磷酸二酯脫氧核苷酸(2)氫堿基互補配對4(3)62和48．正常情況下細(xì)胞內(nèi)可以自主合成組成核酸的核糖核苷酸和脫氧核苷酸，某細(xì)胞系由于發(fā)生基因突變而不能自主合成，必須從培養(yǎng)基中攝取。為驗證“DNA分子復(fù)制的原料是脫氧核苷酸，而不是核糖核苷酸”，現(xiàn)提供如下實驗材料，請你完成實驗方案。(1)實驗材料：突變細(xì)胞系、基本培養(yǎng)基、12C-核糖核苷酸、14C-核糖核苷酸、12C-脫氧核苷酸、14C-脫氧核苷酸、細(xì)胞放射性檢測技術(shù)等。(2)實驗步驟：第一步：取基本培養(yǎng)基若干，隨機分成兩組，分別編號為甲組和乙組。第二步：在甲組培養(yǎng)基中加入適量的12C-核糖核苷酸和14C-脫氧核苷酸；在乙組培養(yǎng)基中加入_________________________________