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課時規(guī)范練16　DNA分子的結構、復制與基因的本質 基礎鞏固 1.(2018遼寧六校協(xié)作體考試)DNA是主要的遺傳物質,其脫氧核苷酸序列儲存著大量的遺傳信息。下列敘述正確的是(　　) A.如果一個DNA分子由2 000個脫氧核苷酸組成,則脫氧核苷酸排列順序理論上最多有21 000種 B.某一特定的基因的脫氧核苷酸排列順序,對于不同的生物個體也是各不相同的 C.大量隨機排列的脫氧核苷酸序列從未出現(xiàn)在生物體內,而有些特殊序列則重復出現(xiàn) D.控制性狀的基因與生物的性狀,除了一一對應的關系外,還要受環(huán)境因素的影響 2.(2019西藏拉薩中學月考)如圖為某同學在學習DNA的結構后畫的含有兩個堿基對的DNA片段(“○”代表磷酸基團),下列為幾位同學對此圖的評價,其中正確的是 (　　) A.甲說:“物質組成和結構上沒有錯誤” B.乙說:“只有一處錯誤,就是U應改為T” C.丙說:“至少有三處錯誤,其中核糖應改為脫氧核糖” D.丁說:“如果說他畫的是RNA雙鏈則該圖應是正確的” 3.用卡片構建DNA平面結構模型,所提供的卡片類型和數(shù)量如表所示,下列說法正確的是(　　) 卡片類型 脫氧核糖 磷酸 堿基 A T G C 卡片數(shù)量 10 10 2 3 3 2 A.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.最多可構建44種不同堿基序列的DNA 4.(2018重慶中山外國語學校開學考試)用15N標記含有100個堿基對的DNA分子片段,堿基間的氫鍵共有260個,該DNA分子在含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復制多次后共消耗游離的嘌呤類脫氧核苷酸1 500個,下列敘述正確的是(　　) A.該DNA片段中共有腺嘌呤60個,復制多次后含有14N的DNA分子占7/8 B.若一條鏈中(A+G)/(T+C)<1,則其互補鏈中該比例也小于1 C.若一條鏈中A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,則其互補鏈中該比例為4∶3∶2∶1 D.該DNA經復制后產生了16個DNA分子 5.現(xiàn)已知基因M含有堿基共N個,腺嘌呤n個,具有類似如圖的平面結構,下列說法正確的是(　　) A.基因M共有4個游離的磷酸基團,1.5N-n個氫鍵 B.如圖a可以代表基因M,基因M的等位基因m可以用b表示 C.基因M的雙螺旋結構中,脫氧核糖和磷脂交替排列在外側,構成基本骨架 D.基因M和它的等位基因m含有的堿基數(shù)可以不相等 能力提升 6.如圖所示為真核細胞內基因Y的結構簡圖,共含有2 000個堿基對,其中堿基A占20%,下列說法正確的是(　　) A.基因Y復制兩次,共需要4 800個游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸 B.基因Y復制時解旋酶作用于①③兩處 C.若②處T/A替換為G/C,則Y控制的性狀一定發(fā)生改變 D.Y的等位基因y中堿基A也可能占20% 7.(2018河南鄭州一中期中)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,G與C之間形成3個氫鍵,A與T之間形成2個氫鍵。下列有關敘述正確的是 (　　) ①脫氧核苷酸數(shù)=磷酸數(shù)=堿基總數(shù)=m?、趬A基之間的氫鍵數(shù)為(3m-2n)/2?、垡粭l鏈中A+T的數(shù)量為n?、蹽的數(shù)量為m-n A.①②③④ B.②③④ C.③④ D.①②③ 8.下圖為科學家設計的DNA合成的同位素示蹤實驗,利用大腸桿菌來探究DNA的復制過程,下列說法正確的是 (　　) A.從試管①到試管③,細胞內的染色體復制了兩次 B.用噬菌體代替大腸桿菌進行實驗,提取DNA更方便 C.試管③中含有14N的DNA占3/4 D.本實驗是科學家對DNA復制方式假設的驗證 9.(2018河南信陽高級中學月考)將某一經3H充分標記DNA的雄性動物細胞(染色體數(shù)為2N)置于不含3H的培養(yǎng)基中培養(yǎng),經過連續(xù)兩次正常細胞分裂后,下列有關說法不正確的是(　　) A.若進行有絲分裂,則子細胞含3H的核DNA分子數(shù)可能為N B.若進行減數(shù)分裂,則子細胞含3H的染色體數(shù)為N C.第一次分裂結束時,子細胞中染色體都含3H D.若子細胞中有的染色體不含3H,則原因是同源染色體彼此分離 10.(2018河北衡水中學五調)如圖為真核細胞DNA復制過程的模式圖,據(jù)圖分析,下列相關敘述錯誤的是(　　) 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ATP C.由圖示可知DNA分子的兩條鏈是反向平行排列的 D.DNA在復制過程中是先進行解旋,后半保留復制 11.(2018四川宜賓一中月考)如圖1~5是DNA雙螺旋結構模型的建構過程圖解,請據(jù)圖回答相關問題。 (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有　　　　　　　　　(填“RNA聚合酶”“DNA聚合酶”或“DNA解旋酶”)。 (3)圖3和圖4中的氫鍵用于連接兩條脫氧核苷酸鏈,若　　　　(填“G—C”或“A—T”)堿基對的比例越高,則DNA耐高溫的能力越強。 (4)RNA病毒相比DNA病毒更容易發(fā)生變異,請結合圖5和有關RNA的結構說明其原因:　。 12.正常情況下細胞內可以自主合成組成核酸的核糖核苷酸和脫氧核苷酸,某細胞系由于發(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,請你完善實驗方案。 (1)實驗材料:突變細胞系、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、細胞放射性檢測技術等。 (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　。 第三步:在甲、乙兩組培養(yǎng)基中分別接種　　　　　　　　　　　　　　　　　,在5% CO2恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)一段時間,使細胞增殖。 第四步:分別取出甲、乙兩組培養(yǎng)基中的細胞,檢測細胞中出現(xiàn)放射性的部位。 (3)預期結果:　。 (4)實驗結論:　。  課時規(guī)范練16　DNA分子的結構、復制與基因的本質 1.C　DNA分子具有多樣性,脫氧核苷酸排列順序的種類數(shù)為4n,n代表堿基對的數(shù)目,如果一個DNA分子由2 000個脫氧核苷酸組成,則脫氧核苷酸排列順序理論上最多有41 000種;對于同種生物的不同個體,某一特定的基因的脫氧核苷酸排列順序一般是相同的;DNA中脫氧核苷酸的排列順序具有特異性,因此大量隨機排列的脫氧核苷酸序列從未出現(xiàn)在生物體內,而有些特殊序列則重復出現(xiàn);基因與性狀不是簡單的一一對應的關系。 2.C　DNA分子中的五碳糖應為脫氧核糖,而不是核糖;DNA不含堿基U,而是含堿基T;兩個相鄰核苷酸之間的磷酸二酯鍵連接不正確,應是前一個核苷酸的脫氧核糖與后一個核苷酸的磷酸基團連接形成磷酸二酯鍵,圖中至少有三處錯誤;RNA為單鏈結構,且兩個相鄰核苷酸之間的磷酸二酯鍵連接不正確。 3.B　根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知,代表脫氧核糖、磷酸和含氮堿基的卡片數(shù)分別都是10,所以最多可構建10個脫氧核苷酸,根據(jù)堿基種類可推知最多構建4種脫氧核苷酸,4個脫氧核苷酸對;構成的雙鏈DNA片段中可含2個A—T堿基對和2個G—C堿基對,所以最多可含有氫鍵數(shù)=22+23=10(個);DNA分子結構中,與脫氧核糖直接相連的一般是2個磷酸,但是兩端各有一個最末端的脫氧核糖只連接1個磷酸;堿基序列要達到44種,每種堿基對的數(shù)量至少要有4對。 4.D　分析題干:假設A=T=x,則C=G=100-x,由于A和T之間有2個氫鍵,C和G之間有3個氫鍵,因此2x+3(100-x)=260,解得x=40。該DNA分子中含有的嘌呤數(shù)是堿基總數(shù)的一半,即100個,假設該DNA分子復制n次,則(2n-1)100=1 500,解得n=4,根據(jù)半保留復制特點,子代含有14N的DNA分子占100%,A項錯誤;若一條鏈中(A+G)/(T+C)<1,根據(jù)堿基互補配對原則,其互補鏈中該比例為其倒數(shù),應該大于1,B項錯誤;若一條鏈中A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,根據(jù)堿基互補配對原則,其互補鏈中該比例為2∶1∶4∶3,C項錯誤;該DNA共復制4次,因此經復制后產生了16個DNA分子,D項正確。 5.D　基因M的每一條鏈有1個游離的磷酸基團,因此基因M含有2個游離的磷酸基團,氫鍵數(shù)為1.5N-n,A項錯誤;基因是兩條脫氧核苷酸鏈組成的,圖中a和b共同組成基因M,因此基因M的等位基因m不能用b表示,B項錯誤;DNA雙螺旋結構中,脫氧核糖和磷酸交替連接排列在外側,構成基本骨架,C項錯誤;等位基因是基因突變產生的,而基因突變是指基因中堿基對的增添、缺失或替換,因此基因M和它的等位基因m的堿基數(shù)或排列順序可以不同,D項正確。 6.D　該基因由2 000對脫氧核苷酸組成,其中鳥嘌呤占30%,因此該基因中含有鳥嘌呤數(shù)目為2 000230%=1 200個,則基因復制2次,需要游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸數(shù)目=(22-1)1 200=3 600個,A項錯誤;基因Y復制時解旋酶作用于③氫鍵處,B項錯誤;若②處T/A替換為G/C,由于密碼子的簡并性等原因,Y控制的性狀不一定發(fā)生改變,C項錯誤;Y的等位基因y是基因突變形成的,基因突變是指堿基對的增添、缺失或替換,因此y中堿基A也可能占20%,D項正確。 7.D　每個脫氧核苷酸中含一分子磷酸、一分子脫氧核糖和一分子含氮堿基,故①中的等量關系正確;因G與C之間形成3個氫鍵,A與T之間形成2個氫鍵,故該DNA分子中,堿基之間的氫鍵數(shù)為2n+3[(m-2n)/2]=(3m-2n)/2;③因兩條鏈中A+T的數(shù)量為2n,故一條鏈中A+T的數(shù)量應為n;④中計算的G的數(shù)量有誤,應為(m-2n)/2=(m/2)-n。 8.D　大腸桿菌細胞內沒有染色體,A項錯誤;噬菌體專營寄生生活,不能在該培養(yǎng)液中繁殖,所以不能代替大腸桿菌進行實驗,B項錯誤;試管③中含有14N的DNA占100%,C項錯誤;本實驗是科學家對DNA復制方式假設的驗證,D項正確。 9.D　將某一經3H充分標記核DNA的雄性動物細胞(染色體數(shù)為2N)置于不含3H的培養(yǎng)基中培養(yǎng),若進行有絲分裂,則細胞分裂兩次,DNA復制兩次,在第二次有絲分裂后期,所有染色體一半被標記,一半未被標記,由于分裂成兩個子細胞時,染色體分配是隨機的,所以子細胞含3H的染色體數(shù)即核DNA分子數(shù)可能為N,A項正確;若進行減數(shù)分裂,因為DNA只復制1次,所以子細胞的N條染色體都被標記,B項正確;第一次分裂結束時,因為DNA只復制1次,所以子細胞中染色體都含3H,C項正確;若子細胞中有的染色體不含3H,則該細胞進行的是有絲分裂,則不可能是同源染色體彼此分離,D項錯誤。 10.D　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,因此復制的方式是半保留復制,A項正確;解旋酶使DNA雙鏈解開過程消耗ATP,B項正確;DNA分子的兩條鏈是反向平行的,C項正確;DNA在復制過程中是邊解旋邊半保留復制,D項錯誤。 11.答案(1)DNA五碳糖為脫氧核糖,RNA為核糖　DNA特有堿基為T,RNA為U (2)DNA聚合酶 (3)G—C (4)DNA雙螺旋結構較穩(wěn)定,RNA單鏈較不穩(wěn)定 解析(1)DNA與RNA相比,主要區(qū)別是DNA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是脫氧核苷酸形成DNA的過程,需要DNA聚合酶催化。 (3)DNA分子中氫鍵越多,DNA分子越穩(wěn)定,C—G之間有3個氫鍵,A—T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,穩(wěn)定性較強,因而單鏈RNA更容易發(fā)生變異。 12.答案(2)等量的14C-核糖核苷酸和12C-脫氧核苷酸　等量的突變細胞系 (3)甲組培養(yǎng)基中細胞的放射性部位主要在細胞核;乙組培養(yǎng)基中細胞的放射性部位主要在細胞質 (4)DNA分子復制的原料是脫氧核苷酸,而不是核糖核苷酸 解析(2)根據(jù)生物實驗需要遵循對照原則和控制單一變量原則,可進行如下實驗。 實驗步驟: 第一步:編號,取基本培養(yǎng)基兩個,編號為甲、乙,兩組之間進行對照。 第二步:設置對比實驗。在培養(yǎng)基甲中加入適量的12C-核糖核苷酸和14C-脫氧核苷酸;在培養(yǎng)基乙中加入等量的14C-核糖核苷酸和12C-脫氧核苷酸。 第三步:培養(yǎng)。在甲、乙培養(yǎng)基中分別接種等量的突變細胞系,放到適宜的相同環(huán)境中培養(yǎng)一段時間,讓細胞增殖。 第四步:觀察、檢測。分別取出培養(yǎng)基甲、乙中的細胞,用放射性探測顯微儀探測觀察細胞核和細胞質的放射性強弱。 (3)預期結果:由于DNA主要分布在細胞核中,而RNA主要分布在細胞質中,所以甲組培養(yǎng)基中細胞的放射性部位主要在細胞核;乙組培養(yǎng)基中細胞的放射性部位主要在細胞質。 (4)實驗結論:DNA分子復制的原料是脫氧核苷酸而不是核糖核苷酸。