第2講 DNA分子的結構、復制與基因的本質一、單項選擇題1(2017年江西師范大學附中期末)下列有關雙鏈DNA的結構和復制的敘述，正確的是()ADNA雙螺旋結構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分子部分結構示意圖，以下敘述正確的是()A解旋酶可以斷開鍵，因此DNA的穩定性與無關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的穩定性與堿基對間的氫鍵有關系，堿基對間的氫鍵越多，分子結構越穩定；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，構成基本骨架。4(2017年山東淄博高三檢測)用卡片構建DNA平面結構模型，所提供的卡片類型和數量如下表所示，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CDNA中每個脫氧核糖均與1分子磷酸相連D可構建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，并結合堿基互補配對原則可知，最多可構建4個脫氧核苷酸對，其中AT、GC各有2對，A錯誤；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，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，給定的堿基數目有限，故可構建44種不同堿基序列的DNA分子數少于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，將大腸桿菌轉移到含高劑量3HdT的培養基中培養一段時間。收集、裂解細胞，抽取其中的DNA進行放射性自顯影檢測，結果如圖所示。據圖可以作出的推測是()A復制起始區在高放射性區域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】根據放射性自顯影結果可知，中間低放射性區域是復制開始時在含低劑量3H標記的脫氧胸苷(3HdT)的培養基中進行復制的結果，A錯誤；兩側高放射性區域是將大腸桿菌轉移到含高劑量3HdT的培養基中進行復制的結果，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，據圖分析，相關敘述錯誤的是()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)下列關于DNA的相關計算中，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的分子數之比為13【答案】B【解析】該DNA分子中AT堿基對的數目為5 000220%2 000個，GC堿基對的數目為5 0002 0003 000個，則該DNA分子中含有的氫鍵數目為2 00023 00031.3104個；該復制過程需要的胞嘧啶脫氧核苷酸數為(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基中完成一個細胞周期，然后在不含放射性標記的培養基中繼續分裂至中期，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束只需約16 s。據圖分析，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液中完成一個細胞周期，然后轉入不含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養液中培養第二代，如圖所示。則經過兩代培養后獲得的子細胞內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DNA的標記情況會出現A、C、D項的結果。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，根據這些實驗結果進行的推論，正確的是()菌種：大腸桿菌培養條件與方法：(1)在含15N的培養基培養若干代，使DNA均被15N標記(圖甲)。(2)轉至14N的培養基培養，每30分鐘繁殖一代。(3)取出每代DNA樣本，并離心分離。丙是轉入14N培養基中復制一代的結果乙是轉入14N培養基中復制二代的結果出現丁的結果至少需要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，所以丙是轉入14N培養基中復制一代的結果，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，所以出現丁的結果至少需要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雙螺旋結構模型的建構過程圖解(15)，請據圖探討相關問題。(1)物質1是構成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病毒更容易發生變異，請結合圖5和有關RNA的結構說明其原因：_?！敬鸢浮?1)物質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的雙螺旋結構較RNA單鏈結構更穩定【解析】(1)DNA的基本單位與RNA的基本單位相比，主要區別是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分子是單鏈結構，DNA分子是雙鏈螺旋結構，DNA分子的結構穩定性較強，而單鏈RNA更容易發生變異。14下圖是某DNA分子的局部結構示意圖，請據圖回答問題：(1)寫出下列圖中序號代表的結構的中文名稱：_，_，_，_。(2)圖中DNA片段中堿基對有_對，該DNA分子應有_個游離的磷酸基。(3)如果將14N標記的細胞培養在含15N標記的脫氧核苷酸的培養液中，此圖所示的_(填圖中序號)中可測到15N。若細胞在該培養液中分裂四次，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，實驗內容及結果見表。組別1組2組3組4組培養液中唯一氮源14NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl14NH4Cl繁殖代數多代多代一代兩代培養產物ABB的子代B的子代操作提取DNA并離心離心結果僅為輕帶(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，必須經過_代培養，且培養液中的_是唯一氮源。(2)綜合分析本實驗的DNA離心結果，第_組結果對得到結論起到了關鍵作用，但需把它與第_組和第_組的結果進行比較，才能說明DNA分子的復制方式是_。(3)分析討論：若子代DNA的離心結果為“輕”和“重”兩條密度帶，則“重帶”DNA來自_，據此可判斷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培養，子n代DNA離心的結果是：中密度帶的數量和位置_，放射性強度發生變化的是_帶。若某次實驗的結果中，子代DNA的“中帶”