1、1课时规范练 18 DNA 分子的结构和复制一、选择题1.右图为核苷酸的模式图,下列相关说法正确的是( )A.DNA 与 RNA 在核苷酸上的不同点只在方面B.如果要构成 ATP,只要在位置上加上两个磷酸基团C.在生物体中共有 8 种D.人体内的有 5 种,有 2 种答案 D解析 DNA 与 RNA 的基本单位是脱氧核苷酸和核糖核苷酸,差别在于五碳糖不一样,碱基不完全相同,故应该是不同,也不完全相同,A 项错误。既可表示脱氧核糖也可表示核糖,可表示 5 种碱基,只有表示核糖,表示腺嘌呤时,B 项才正确,故 B、C 两项错误。2.下列对一条核苷酸链的说法,不合理的是( )A.碱基 C 和碱基 G
2、 的数目可不相等B.组成核苷酸的糖是五碳糖C.磷酸基团与碱基相连接D.可由四种核糖核苷酸组成答案 C解析一条核苷酸链中的碱基不遵循碱基互补配对原则,因此碱基 C 和碱基 G 的数目可不相等,A 项正确。组成核苷酸的糖是五碳糖,包括脱氧核糖和核糖,B 项正确。磷酸基团与五碳糖相连接,C 项错误。核苷酸链可由四种核糖核苷酸组成,也可由四种脱氧核苷酸组成,D 项正确。3.(2018 海南)现有 DNA 分子的两条单链均只含有 14N(表示为 N)的大肠杆菌,若将该大肠杆菌 1414在含有 15N 的培养基中繁殖两代,再转到含有 14N 的培养基中繁殖一代,则理论上 DNA 分子的组成类型和比例分别是
3、( )2A.有 15N14N 和 14N14N 两种,其比例为 13B.有 15N15N 和 14N14N 两种,其比例为 11C.有 15N15N 和 14N14N 两种,其比例为 31D.有 15N14N 和 14N14N 两种,其比例为 31答案 D解析大肠杆菌为原核细胞,其拟核中含有一个 DNA 分子,大肠杆菌繁殖一代,即该 DNA 复制一代。14N14N 的 DNA 分子在 15N 的培养基中复制一代的结果全为 15N14N,复制二代的结果为1/215N15N、1/2 15N14N。再转到含有 14N 的培养基中繁殖一代的结果为 3/415N14N、1/4 14N14N,D 项正确。
4、4.假设一个双链均被 32P 标记的噬菌体 DNA 由 5 000 个碱基对组成,其中腺嘌呤占全部碱基的 20%。用这个噬菌体侵染只含 31P 的大肠杆菌,共释放出 100 个子代噬菌体。下列叙述正确的是 ( )A.该过程至少需要 3105个鸟嘌呤脱氧核苷酸B.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等C.含 32P 与只含 31P 的子代噬菌体的比例为 149D.该 DNA 发生突变,其控制的性状一定发生改变答案 C解析噬菌体的 DNA 含有 10 000 个碱基,A=T=2 000,G=C=3 000。在噬菌体增殖的过程中,DNA 进行半保留复制,100 个子代噬菌体含有 100 个 DNA,
5、相当于新合成了 99 个 DNA,至少需要鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸为 993 000=297 000,A 项错误。噬菌体增殖的过程中需要自身的 DNA 作为模板,而原料和酶由细菌提供,B 项错误。根据半保留复制方式,在 100 个子代噬菌体的 DNA 中,同时含 32P 和 31P 的有2 个,只含 31P 的有 98 个,C 项正确。DNA 发生突变,控制的性状不一定改变,如 AA 突变为 Aa 或者由于密码子的简并性等,D 项错误。5.已知某 DNA 分子中,G 与 C 之和占全部碱基总数的 35.8%,其中一条链的 T 与 C 分别占该链碱基总数的 32.9%和 17.1%。则在它的互补链
6、中,T 和 C 分别占该链碱基总数的( )A.32.9% 7.1% B.17.1% 32.9% C.18.7% 1.3% D.31.3% 18.7%3答案 D解析 G 和 C 占全部碱基的 35.8%,那么 A 和 T 占全部碱基的 64.2%,两条互补链的碱基总数相同,而且 A 和 T 的总数相同,那么每条链之中的(A+T)都占该链的 64.2%,同理(G+C)在每条链中都占35.8%。一条链中的 T 与 C 分别占该链碱基总数的 32.9%和 17.1%,那么 A 与 G 分别占 31.3%和 18.7%,因为 A 与 T 互补、C 与 G 互补,所以此链中 A 与 G 的含量,就是其互补
7、链中 T 与 C 的含量。6.将 DNA 分子双链用 3H 标记的蚕豆(2n=12)根尖移入普通培养液(不含放射性元素)中,再让细胞连续进行有丝分裂。某普通培养液中子代细胞处于第三次有丝分裂中期,根据下图判断,该细胞中的染色体的标记情况应是( )A.b、c 总共 12 个,但 b 和 c 数目不确定B.6 个 a,6 个 bC.6 个 b,6 个 cD.12 个 b答案 A解析将 DNA 分子双链用 3H 标记的蚕豆(2n=12)根尖移入不含放射性元素的普通培养液中,连续进行三次有丝分裂,则细胞中不会出现 a 类型的染色体,只有可能出现 b、c 类型的染色体,而由于细胞在有丝分裂后期染色体随机
8、地移向细胞的两极,因而使得细胞中所含的 b 和 c 类型染色体的数目不能确定。7.(2018 全国理综)生物体内的 DNA 常与蛋白质结合,以 DNA- 蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是( )A.真核细胞染色体和染色质中都存在 DNA- 蛋白质复合物B.真核细胞的核中有 DNA- 蛋白质复合物,而原核细胞的拟核中没有C.若复合物中的某蛋白参与 DNA 复制,则该蛋白可能是 DNA 聚合酶4D.若复合物中正在进行 RNA 的合成,则该复合物中含有 RNA 聚合酶答案 B解析本题考查染色体的成分、DNA 的复制及遗传信息的表达等知识。在细胞中都会存在 DNA 和 RNA与蛋白质结合成的
9、复合物。染色体(染色质)就是蛋白质与 DNA 结合形成的结构,A 项正确。在 DNA复制过程中,DNA 聚合酶与 DNA 的每一条链都要结合成 DNA- 蛋白质复合物,真核细胞和原核细胞中都存在 DNA 的复制过程,所以在原核细胞中也会存在 DNA- 蛋白质复合物,B 项错误。DNA 的复制过程需要 DNA 聚合酶,C 项正确。RNA 是转录的产物,其模板是 DNA 的一条链,且需要 RNA 聚合酶的催化,故该过程中复合物含有 RNA 聚合酶,D 项正确。8.(2018 广东深圳高速第二次调研考试)正常情况下,DNA 分子在细胞内复制时,双螺旋解开后会产生一段单链区,DNA 结合蛋白(SSB)
10、能很快地与单链结合,防止解旋的单链重新配对,而使 DNA 呈伸展状态,SSB 在复制过程中可以重复利用,下列有关推理合理的是( )A.SSB 是一种解开 DNA 双螺旋的解旋酶B.SSB 与单链的结合将不利于 DNA 复制C.SSB 与 DNA 单链既可结合也可分开D.SSB 与单链的结合遵循碱基互补配对原则答案 C解析根据题干中“双螺旋解开后会产生一段单链区,DNA 结合蛋白(SSB)能很快地与单链结合”,说明 SSB 不是一种解开 DNA 双螺旋的解旋酶,A 项错误;SSB 与单链的结合有利于 DNA 复制,B 项错误;SSB 与 DNA 单链既可结合也可分开,C 项正确;SSB 是一种
11、DNA 结合蛋白,故与单链的结合不遵循碱基互补配对原则,D 项错误。9.下列关于“碱基互补配对原则”和“DNA 复制特点”具体应用的叙述,正确的是( )A.若某双链 DNA 分子中,G 占碱基总数的 38%,其中一条链中的 T 占该单链碱基数的 5%,那么另一条链中 T 占该单链碱基数的比例为 7%B.有 2 000 个碱基的 DNA 分子,碱基对可能的排列方式有 4 000 种C.已知一段信使 RNA 有 30 个碱基,其中 A+U 有 12 个,那么转录成信使 RNA 的一段 DNA 分子中 C+G就有 36 个5D.将精原细胞的 1 对同源染色体的 2 个 DNA 都用 15N 标记,只
12、提供含 14N 的原料,该细胞进行 1 次有丝分裂后再减数分裂,产生的 8 个精子中(无交叉互换现象)含 15N、 14N 标记的 DNA 的精子所占比例依次是 50%、100%答案 C解析某双链 DNA 分子中,G 占碱基总数的 38%,则该 DNA 分子 T 占碱基总数的 12%,根据碱基互补配对原则,T=(T 1+T2)2,其中一条链中的 T 占该 DNA 分子全部碱基总数的 5%,那么另一条链中 T 占该DNA 分子全部碱基总数的比例为 19%,A 项错误。一个有 2 000 个碱基的 DNA 分子,碱基对可能的排列方式有 41 000种,B 项错误。已知一段信使 RNA 有 30 个
13、碱基,其中 A+U 有 12 个,那么转录成信使RNA 的一段 DNA 分子中有 60 个碱基,其中 A+T 有 24 个,则该 DNA 分子中 C+G 就有 36 个,C 项正确。该细胞经一次有丝分裂后,形成的两个精原细胞中每条染色体均含 15N 和 14N,精原细胞进行减数分裂,复制得到的染色体中一条染色单体含 15N,一条染色单体不含 15N,减后期同源染色体分离,形成的两个次级精母细胞,减后期姐妹染色单体分离,形成的两个染色体一个含 15N,一个不含 15N,则两个含 15N 的染色体可能同时进入同一个精细胞,也可能分别进入两个精细胞,因此含 15N 的 DNA 的精子所占比例无法确定
14、,D 项错误。10.DNA 分子是规则的双螺旋结构,右图是 DNA 分子的一个片段,下列有关说法,错误的是( )A.DNA 聚合酶作用于部位B.处的碱基缺失不一定会导致生物性状的变异C.把此 DNA 放在含 15N 的培养液中复制 3 代,子代中含 15N 的 DNA 占 75%D.该 DNA 的特异性表现在碱基的排列顺序中答案 C解析 DNA 聚合酶是 DNA 分子复制时需要的一种酶,用来连接脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键,因此作用的部位是部位,A 项正确。处碱基的缺失属于基因突变,发生基因突变,并不一定导致生物性状的改变,B 项正确。把此 DNA 放在含 15N 的培养液中复制 3 代,子代中
15、含 15N 的 DNA 占 100%,C 项错误。DNA 的特异性表现在碱基的排列顺序中,D 项正确。611.下列关于 DNA 的结构和复制的叙述,错误的是( )A.在不同双链 DNA 分子中,任意两个不互补碱基数之和均相等B.所有双链 DNA 分子的复制都具有半保留复制的特点C.一个双链 DNA 分子中,若 A 占 20%,则 G 占 30%D.一个含有 m 对碱基,其中 A 为 a 个的双链 DNA,在 n 次复制过程中,需消耗 2n(m-a)个 C答案 D解析在双链 DNA 分子中,A=T、G=C,由此可推出 A+G=T+C 或 A+C=T+G,A 项正确。双链 DNA 复制时以解旋后的
16、两条脱氧核苷酸链为模板分别合成子链,所得到的每个子代 DNA 中分别含有一条母链和一条子链,这种特点为半保留复制,B 项正确。由于 A=T=20%、C=G,所以 G=(1-A-T)/2=(1-20%-20%)/2=30%,C 项正确。在 n 次复制过程中,共需要(m-a)(2 n-1)个 C,D 项错误。12.蚕豆根尖细胞在含 3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期,然后在不含放射性标记的培养基中继续培养至分裂中期,其染色体放射性标记分布情况是( )A.染色体被标记情况不能确定B.每条染色体中都只有一条单体被标记C.只有半数的染色体中一条单体被标记D.每条染色体的两条单体都不被
17、标记答案 B解析 DNA 复制方式为半保留复制,子代 DNA 分子的一条链来自亲代 DNA,另一条链是新合成的。所以,蚕豆根尖细胞在含 3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期后得到的子代细胞中染色体上的 DNA 一条链含标记,另一条链不含。然后在不含放射性标记的培养基中继续培养至分裂中期,应该是每条染色体上有一条染色单体上的 DNA 的一条链含标记,另一条链不含;另一条染色单体上的 DNA 两条链都不含标记。因此 B 项正确。二、非选择题13.下图是某 DNA 分子的局部结构示意图,请据图回答问题。7(1)写出下列序号代表的结构的中文名称: ; ; ; 。 (2)图中 DNA
18、片段中碱基对有 对,该 DNA 分子应有 个游离的磷酸基。 (3)从主链上看,两条单链方向 ,从碱基关系看,两条单链 。 (4)如果将 14N 标记的细胞培养在含 15N 标记的脱氧核苷酸的培养液中,此图所示的 (填图中序号)中可测到 15N。若细胞在该培养液中分裂四次,该 DNA 分子也复制四次,则得到的子代DNA 分子中含 14N 的和含 15N 的比例为 。 (5)若该 DNA 分子共有 a 个碱基,其中腺嘌呤有 m 个,则该 DNA 分子复制 4 次,需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为 个。 答案(1)胞嘧啶 脱氧核糖 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 一条脱氧核苷酸链的片段(2)4 2(3)反向平行 互
19、补(4) 18(5)15(a/2-m)解析根据碱基互补配对原则可知,是胞嘧啶,是腺嘌呤,是鸟嘌呤,是磷酸基团,是胸腺嘧啶,是脱氧核糖,是胸腺嘧啶脱氧核苷酸,是一条脱氧核苷酸链的片段。复制 4 次,产生 16 个DNA 分子,由于 DNA 复制为半保留复制,含 14N 的 DNA 分子共 2 个,所有的 DNA 都含有 15N,所以子代DNA 分子中含 14N 的和 15N 的比例为 18。A=T=m,则 G=C=a/2-m,复制 4 次,需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为(2 4-1)(a/2-m)=15(a/2-m)。14.请回答下列与 DNA 分子有关的问题。(1)含有 m 个腺嘌呤的 DNA
20、分子第 n 次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸 个。 8(2)在一个双链 DNA 分子中,(G+C)占碱基总数的 m%,那么该 DNA 分子的每条链中(G+C)都占该链碱基总数的 。 (3)假定大肠杆菌只含 14N 的 DNA 的相对分子质量为 a;只含 15N 的 DNA 的相对分子质量为 b。现将只含 15N 的 DNA 培养在含 14N 的培养基中,子二代 DNA 的平均相对分子质量为 。 (4)单个脱氧核苷酸借助 通过磷酸二酯键彼此连接成 DNA 链。 (5)某研究人员模拟噬菌体侵染细菌的实验,用未标记的噬菌体侵染 3H 标记的细菌,短时间保温后搅拌、离心,检测到放射性主要存在于 (填“沉淀物
21、”或“上清液”)中。 答案(1)2 n-1m(2)m%(3)(3a+b)/4(4)DNA 聚合酶(5)沉淀物解析(1)含有 m 个腺嘌呤的 DNA 第 n 次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸数为 2n-1m 个。(2)互补配对的碱基之和,在单链和双链中的比例相同。(3)一个只含 15N 的 DNA 分子培养在含 14N 的培养基中,子二代产生 4 个 DNA 分子,8 条 DNA 单链,其中含 15N 的单链有 2 条,含 14N 的单链有 6 条,则这 4 个 DNA 分子的平均相对分子质量为(1/2b2+1/2a6)/4=(3a+b)/4。(4)DNA 复制时,DNA 聚合酶将一个个脱氧核苷酸连接
22、成 DNA 链。(5)短时间保温后搅拌、离心,上清液含有噬菌体的蛋白质外壳,而沉淀物中含有细菌及细菌内的噬菌体,由于亲代噬菌体未被标记,所以放射性主要存在于沉淀物中。15.研究者以大肠杆菌为实验对象,运用同位素示踪技术及密度梯度离心等方法完成蛋白质合成过程的相关研究,实验过程及结果见下表。组 别 1 组 2 组 3 组 4 组培养液中氮源(无放射性) 14NH4Cl 15NH4Cl 15NH4Cl 14NH4Cl培养条件 培养液中碳源(无放射性)12C-葡萄糖13C-葡萄糖13C-葡萄糖12C-葡萄糖9添加的放射性标记物 无 无35S-氨基酸14C-尿嘧啶核糖体放射性检测 无 无有放射性有放射
23、性用温和的方法破碎细菌,然后使用密度梯度离心操作和检测 离心后核糖体位置轻带 重带 A(1)核糖体的主要成分是 和蛋白质,前者是以大肠杆菌的 分子为模板合成的;由第 1 组和第 2 组结果可知,核糖体位于重带主要是因为这两种成分含有 。 (2)以 35S-氨基酸为原料合成蛋白质的过程称为 。若将第 3 组带有放射性标记的大肠杆菌移入无放射性标记的培养基中培养,核糖体的放射性会随时间延长而下降,且细胞其他部位出现放射性,由此推断,第 3 组结果中核糖体放射性下降的原因可能是 。 (3)若用 T4噬菌体侵染第 2 组的大肠杆菌,然后放在第 4 组的实验条件下继续培养,请推测:短时间内,若 T4噬菌
24、体和大肠杆菌的蛋白质均是在第 2 组大肠杆菌原有的核糖体上合成,则表中A 对应的核糖体位置应更多地集中在 (填“轻带”或“重带”); 随着时间延长,离心后出现多条核糖体带,若位于重带的核糖体出现放射性,则说明 14C-尿嘧啶会出现在 分子中;培养时间越长,该类分子与 (填“大肠杆菌”或“T 4噬菌体”)的 DNA 单链形成杂交分子的比例越大。 (4)该系列实验的目的是研究 。 答案(1)rRNA DNA 15N 和 13C(2)翻译 具有放射性的蛋白质(或多肽)从核糖体和 mRNA 的复合物上脱离(合理即可)(3)重带 RNA(或 mRNA、mRNA 和 tRNA) T 4噬菌体(4)蛋白质合
25、成的过程(或翻译过程中核糖体和 RNA 的作用,合理即可)10解析(1)核糖体由核糖体 RNA 和相关蛋白质组成;构成核糖体的 RNA 是以细菌的 DNA 为模板合成的;由于大肠杆菌放在含有 15NH4Cl 和 13C-葡萄糖中培养过,以此为原料合成的核糖体中会含有 15N 和13C,密度较大,会出现在重带区。(2)在核糖体内把氨基酸合成蛋白质属于翻译过程;以放射性氨基酸为原料,核糖体在合成肽链时会具有放射性,若此时换用无放射性氨基酸为原料,随着合成的进行,新合成的肽链不再具有放射性,核糖体的放射性也会逐渐降低。(3)第 2 组的大肠杆菌中的核糖体位于重带区,若转移到第 4 组中培养,短时间内核糖体大多还是原有的核糖体,应集中于重带区;随着时间延长,新合成的核糖体不含有 15N 和 13C,会出现在轻带;若位于重带的核糖体出现了放射性碳,说明在此核糖体中正在发生蛋白质的合成过程,含有放射性信使 RNA;随着培养时间的延长,大肠杆菌内合成 T4噬菌体蛋白质的核糖体比例逐渐升高,与核糖体结合的信使 RNA 多为噬菌体 DNA 转录而成。(4)通过上述分析,可以看出,本实验主要通过核糖体的变化研究蛋白质的合成。
