1、1DNA 分子的结构、复制和基因的本质(30 分钟 100 分)一、选择题(共 6 小题，每小题 8 分，共 48 分)1.下图所示 DNA 分子片段中一条链含 15N，另一条链含 14N。下列有关说法错误的是 ( )A.DNA 连接酶和 DNA 聚合酶都可作用于形成处的化学键，解旋酶作用于处B.是胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸C.若该 DNA 分子中一条链上 G+C=56%，则无法确定整个 DNA 分子中 T 的含量D.把此 DNA 放在含 15N 的培养液中复制两代，子代中含 15N 的 DNA 占 100%【解析】选 C。DNA 连接酶和 DNA 聚合酶均作用于两个核苷酸之间的化学键，解旋酶作用
2、于碱基对之间的氢键，A 项正确；是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，B 项正确；若该 DNA 分子中一条链上 G+C=56%，则整个 DNA 分子中 G+C 的含量也是 56%，则整个 DNA 分子中 T 的含量为(1-56%)/2=22%， C 项错误；DNA 进行半保留复制，把此 DNA 放在含 15N 的培养液中复制两代，由于所用原料均含有 15N，子代中含 15N 的 DNA 占 100%， D 项正确。2.(2019沈阳模拟)用卡片构建 DNA 平面结构模型，所提供的卡片类型和数量如表所示，以下说法正确的是 ( )碱基卡片类型 脱氧核糖 磷酸A T G C卡片数量 10 10 2 3 3 2A.最
3、多可构建 4 种脱氧核苷酸，5 个脱氧核苷酸对B.构成的双链 DNA 片段最多有 10 个氢键C.DNA 中每个脱氧核糖均与 1 分子磷酸相连D.可构建 44种不同碱基序列的 DNA【解析】选 B。由表中给定的碱基 A 为 2 个，C 为 2 个，并结合碱基互补配对原则可知最多可构建 4 个脱氧核苷酸对；构成的双链 DNA 片段中 A 与 T 间的氢键共有 4 个，G 与 C 共有6 个，即最多有 10 个氢键；DNA 中位于一端的脱氧核糖分子均与 1 分子磷酸相连，位于内2部的脱氧核糖分子均与 2 分子磷酸相连；碱基序列要达到 44种，每种碱基对至少要有 4 对，所以本题构建的不同碱基序列
4、DNA 少于 44种。3.将染色体上的全部 DNA 分子双链经 32P 标记后的雄性哺乳动物细胞(染色体数为 20)置于不含 32P 的培养基中培养。下列推断正确的是 ( )A.若减数分裂结束，则产生的子细胞中有 5 对同源染色体，每条都含 32PB.若完成一次有丝分裂，则产生的子细胞中含有 20 条染色体，其中 10 条含有 32PC.若进行减数分裂，则每个减后期细胞中均含 2 个 Y 染色体且都含 32PD.若进行一次有丝分裂，则分裂中期细胞的染色体上共有 40 个 DNA 分子且都含 32P【解析】选 D。若进行减数分裂，产生的子细胞中不含同源染色体，故 A 错误；若进行一次有丝分裂，分
5、裂中期细胞的染色体上共有 40 个 DNA 分子，根据 DNA 半保留复制特点，每个双链 DNA 分子都有一条含 32P，40 个 DNA 分子都含 32P，子细胞中染色体条数不变，都含32P，故 B 错误，D 项正确；若进行减数分裂，减后期细胞中一半含 2 个 Y 染色体，一半含 2 个 X 染色体，且都含 32P，故 C 项错误。【知识总结】DNA 半保留复制应用于细胞分裂过程的分析(1)有丝分裂中染色体标记情况分析。过程图解(一般只研究一条染色体)：复制一次(母链标记，培养液不含标记同位素)：转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期：规律总结：若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复
6、制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。(2)减数分裂中染色体标记情况分析。过程图解：减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象，如图：3规律总结：由于减数分裂没有细胞周期，DNA 只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记。4.(2019通化模拟)真核细胞中 DNA 复制过程如图所示，下列表述错误的是 ( )A.多起点双向复制能保证 DNA 复制在短时间内完成B.每个子代 DNA 都有一条脱氧核苷酸链来自亲代C.复制过程中氢键的破坏和形成都需要 DNA 聚合酶的催化D.DNA 分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则和精确的模板【解析】选 C。多起点双向复制，能保证 DNA 复制在短时间内完成；DN
7、A 复制以亲代 DNA 分子的两条链分别为模板，通过碱基互补配对原则合成子链 DNA，所以每个子代 DNA 都有一条脱氧核苷酸链来自亲代；复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化；DNA 分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则即 A 与 T 配对、G 与 C 配对。5.(2018鹤壁模拟)某基因( 14N)含有 3 000 个碱基，腺嘌呤占 35%。若该 DNA 分子以 15N同位素标记的游离脱氧核苷酸为原料复制 3 次，再将全部复制产物置于试管内离心，进行密度分层，得到的结果如图甲；然后加入解旋酶再离心，得到的结果如图乙。则下列有关分析正确的是 ( )A.X 层中的基因只含 14N 标记，Y 层中
8、的基因只含 15N 标记B.W 层中含 15N 标记的胞嘧啶 3 150 个C.W 层与 Z 层的核苷酸数之比为 144D.X 层中含有的氢键数是 Y 层的 3 倍【解析】选 B 。X 层中的基因中含 14N 标记和 15N 标记，Y 层中的基因只含 15N 标记，A 错误；W 层中含 15N 标记的胞嘧啶=4507=3 150 个，B 正确；W 层与 Z 层的核苷酸数之比为(82-2)2=71，C 错误；X 层中的基因含 14N 标记和 15N 标记，共有 2 个 DNA 分子，而Y 层中的基因只含 15N 标记，共有 6 个 DNA 分子，所以 Y 层中含有的氢键数是 X 层的 3 倍，D
9、 错误。6.(2016全国卷)某种物质可插入 DNA 分子两条链的碱基对之间，使 DNA 双链不能解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述错误的是 ( )A.随后细胞中的 DNA 复制发生障碍B.随后细胞中的 RNA 转录发生障碍C.该物质可将细胞周期阻断在分裂中期D.可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用【解析】选 C。本题主要考查 DNA 复制与转录过程。A 项，DNA 复制过程中需要将双链解开，解开后的每一条单链成为模板参与复制，加入该物质后 DNA 双链不能解开，复制过程受阻，故正确。B 项，RNA 的转录需要 DNA 的一条链为模板，DNA 不能解旋，转录不能进行
10、，故正确。C 项，DNA 的复制和转录发生在细胞周期的间期，阻断 DNA 复制和转录，细胞将停留在间期，故错误。D 项，癌细胞具有不断增殖的能力，加入该物质后阻断了 DNA 的复制，癌细胞的增殖受到抑制，故正确。二、非选择题(共 22 分)7.(2019重庆模拟)科学家推测 DNA 复制可能有如图 1 所示的三种方式。为确定其复制方式，科学家进行如下实验：在氮源为 14N 的培养基中培养大肠杆菌若干代(对照)，在氮源为 15N 的培养基中培养大肠杆菌若干代(亲代)，将亲代大肠杆菌转移到含 14N 的培养基上，再连续繁殖两代(子代和子代)，各组提取 DNA 后离心得到如图 2 所示的结果。请回答
11、下列问题：5(1)本实验过程采用的方法有_(填两种)。 (2)氮源为 14N 的培养基中培养大肠杆菌若干代的目的是_。 (3)图 2 实验结果表明 DNA 分子复制的方式是_。 (4)若 DNA 分子复制方式为全保留复制，则子代的结果应该是_。 (5)若将复制后的 DNA 加热解旋后进行离心，图 1 三种推测复制方式中，_与其他两种实验结果有较大差异。 【解析】本题以图文结合的形式，综合考查对 DNA 分子的复制过程等相关知识的理解和掌握情况以及获取信息的能力。(1)由题意“氮源为 15N 的培养基”和“各组提取 DNA 后离心”可知：本实验过程采用的方法有同位素标记法、密度梯度离心。(2)氮
12、源为 14N 的培养基中培养大肠杆菌若干代的目的是让对照 DNA 中只含 14N。(3)亲代 DNA 两条链都含有 15N(全重)。在含 14N 的培养基上，再连续繁殖两代，子代均为全中，说明形成的 DNA 分子均是一条链含 14N、另一条链含 15N；子代轻、中各占50%，说明形成的 DNA 分子中，有一半的 DNA 分子均是一条链含 14N、另一条链含 15N，另一半的 DNA 分子的两条链均含 14N。可见，该实验结果表明 DNA 分子复制的方式是半保留复制。(4)若 DNA 分子复制方式为全保留复制，则繁殖一代后，来自亲代 DNA 的两条链组成一个子代 DNA 分子，新形成的两条子链也
13、组成一个子代 DNA 分子，所以子代的结果应该是重、轻各 50%。(5)若将复制后 DNA 加热解旋后进行离心，得到的是质量不同的单链。对比分析图 1 三种推测复制方式可知，分散复制与其他两种实验结果有较大差异。答案：(1)同位素标记法、密度梯度离心(2)让对照 DNA 中只含 14N (3)半保留复制6(4)重、轻各 50% (5)分散复制1.(5 分)科学家在研究成体干细胞的分裂时提出这样的假说：成体干细胞总是将含有相对古老的 DNA 链(永生化链)的染色体分配给其中一个子代细胞，使其成为体干细胞，同时将含有相对较新的合成链的染色体分配给另一个子代细胞，这个细胞分化并最终衰老凋亡(如图所示
14、)。下列根据该假说推测正确的是 ( )A.成体干细胞通过有丝分裂使生物体内成体干细胞的数量不断增加B.从图中可看出成体干细胞分裂时 DNA 进行半保留复制C.成体干细胞的基因突变频率与其他细胞相同D.成体干细胞分裂时等位基因随着同源染色体的分开而分离【解题指南】(1)本题考查 DNA 复制与细胞分裂、细胞分化的关系。(2)读题图获得关键信息：成体干细胞总是将含有相对古老的 DNA 链(永生化链)的染色体分配给其中一个子代细胞，使其成为成体干细胞，同时将含有相对新的 DNA 链的染色体分配给另一个子代细胞，开始分化并最终衰老死亡，这样减少了积累基因突变的概率，也可保持成体干细胞的数量基本不变。【
15、解析】选 B。由题图可知，细胞分裂前后染色体数目不变，可见成体干细胞的分裂方式为有丝分裂，但分裂后生物体内成体干细胞的数量没有增加，A 错误；由题图可知，DNA 复制方式是半保留复制，B 正确；由于子代的成体干细胞总含有永生化链，因此减少了积累基因突变的概率，导致成体干细胞的基因突变频率与其他细胞不同，C 错误；成体干细胞分裂方式为有丝分裂，所以分裂过程中不发生等位基因随着同源染色体的分开而分离的现象，D 错误。2.(5 分)如图表示采用同位素示踪技术和离心处理来探究 DNA 复制方式的过程图解，下列说法错误的是 ( )7A.图中轻带表示 14N-14N 的 DNA 分子B.本实验证明 DNA
16、 的复制方式为半保留复制C.细菌繁殖三代后取样、提取 DNA，离心后离心管中出现三个条带D.若将 DNA 双链分开来离心，则 b、c 两组实验结果都是得到两个条带【解析】选 C。图中轻带表示相对分子质量较小的 DNA，即 14N-14N 的 DNA 分子，A 正确；分析离心后的实验结果，繁殖一代后，DNA 分子出现在中带位置，表明形成 15N-14N 的 DNA分子，繁殖两代后，出现 14N-14N 和 15N-14N 的 DNA 分子，因此本实验可证明 DNA 的复制方式为半保留复制，B 正确；一个细菌繁殖三代后产生 1/415N-14N 的 DNA 分子和 3/414N-14N的 DNA
17、分子，所以试管中只能出现轻带和中带两个条带，C 错误；若将 DNA 双链分开，b、c 两组得到的都是 14N 脱氧核苷酸链和 15N 脱氧核苷酸链，离心后都得到两个条带，D 正确。3.(20 分)通常 DNA 分子复制从一个复制起点开始，有单向复制和双向复制，如图所示。已知放射性越高的 3H-胸腺嘧啶脱氧核糖核苷( 3H-脱氧胸苷)，在放射性自显影技术的图像上，感光还原的银颗粒密度越高。请利用放射性自显影技术、低放射性 3H-脱氧胸苷和高放射性 3H-脱氧胸苷，设计实验(可通过自身对照的实验)以确定大肠杆菌 DNA 复制的方向，简要写出：(1)实验思路：_。 8(2)预测实验结果和得出结论_。
18、 【解析】(1)依题意可知，该实验的目的是确定大肠杆菌 DNA 复制的方向。实验原理是放射性越高的 3H-胸腺嘧啶脱氧核糖核苷( 3H-脱氧胸苷)，在放射性自显影技术的图像上，感光还原的银颗粒密度越高。 3H-脱氧胸苷是 DNA 复制的原料；依据 DNA 的半保留复制，利用 3H 标记的低放射性和高放射性的脱氧胸苷使新形成的同一条 DNA 子链上出现低放射性区段和高放射性区段。利用放射性自显影技术，检测子链上银颗粒密度的高低及其分布来判断 DNA 复制的方向。综上分析可知，该实验思路为复制开始时，首先用含低放射性 3H-脱氧胸苷的培养基培养大肠杆菌，一段时间后转移到含有高放射性 3H-脱氧胸苷
19、的培养基中继续培养，用放射性自显影技术观察复制起点和复制起点两侧银颗粒密度情况。(2)依据实验思路可知，若 DNA 分子复制为单向复制，则复制起点处银颗粒密度低，远离复制起点的一侧银颗粒密度高。若 DNA 分子复制为双向复制，则复制起点处银颗粒密度低，复制起点的两侧银颗粒密度高。答案：(1)复制开始时，首先用含低放射性 3H-脱氧胸苷的培养基培养大肠杆菌，一段时间后转移到含有高放射性 3H-脱氧胸苷的培养基中继续培养，用放射性自显影技术观察复制起点和复制起点两侧银颗粒密度情况(2)若复制起点处银颗粒密度低，一侧银颗粒密度高，则 DNA 分子复制为单向复制；若复制起点处银颗粒密度低，复制起点的两侧银颗粒密度高，则 DNA 分子复制为双向复制9
