1、知能专练(五)基因系统的组成与结构基因的本质一、选择题1在一对等位基因中，一定相同的是()A氢键数目B碱基数目C遗传信息 D基本骨架2下列对科学家在遗传学发展史上所做贡献的表述，合理的是()A克里克提出了传统的中心法则B摩尔根用类比推理的方法证明了基因在染色体上C孟德尔发现了以减数分裂为基础的遗传定律D格里菲思的实验证明了DNA是转化因子3下列关于肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的叙述，正确的是()A都选用结构简单的生物作为实验材料，繁殖快、容易观察实验结果B格里菲思和艾弗里的肺炎双球菌转化实验都是在小鼠体内进行的C两个实验都运用了同位素示踪法D两个实验都证明了DNA是主要的遗传物质4(
2、2014常州模拟)(多选)20世纪90年代，Cuenoud等发现DNA也有酶催化活性，他们根据共有序列设计并合成了由47个核苷酸组成的单链DNAE47，它可以催化两个底物DNA片段之间的连接。下列有关叙述正确的是()AE47中的嘌呤数目不一定等于嘧啶数目BE47与两个底物之间发生碱基配对CE47的活性受温度和pH的影响DE47彻底水解后的产物有三大类5下列有关染色体和基因关系的叙述正确的是()AX和Y两条性染色体上所含的基因数量不同B染色体只由DNA和蛋白质组成C减数分裂时非等位基因都会随非同源染色体发生自由组合D性染色体上的基因在生殖细胞中表达，常染色体上的基因在体细胞中表达6(2014江门
3、调研)(双选)下面为真核细胞内某基因(15N标记)结构示意图，该基因全部碱基中A占20%，下列说法正确的是()A该基因一定存在于细胞核内染色体DNA上B该基因的一条核苷酸链中(CG)/(AT)为32CDNA解旋酶和DNA聚合酶均作用于部位D将该基因置于14N培养液中复制3次后，含15N的DNA分子占1/47用15N标记含有100个碱基对的DNA分子片段，碱基间的氢键共有260个。该DNA分子在14N的培养基中连续复制多次后共消耗游离的嘌呤类脱氧核苷酸1 500个。下列叙述正确的是()A该DNA片段中共有腺嘌呤60个，复制多次后含有14N的DNA分子占7/8B若一条链中(AG)/(TC)1，则其
4、互补链中该比例也小于1C若一条链中ATGC1234，则其互补链中该比例为4321D该DNA经复制后产生了16个DNA分子8用32P标记玉米体细胞所有染色体上DNA分子的两条链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中进行组织培养。这些细胞在第一次细胞分裂的前、中、后期，一个细胞中被32P标记的染色体条数和染色体上被32P标记的DNA分子数分别是()9S型肺炎双球菌的荚膜表面具有多种抗原类型(如、型等)，不同的抗原类型之间不能通过突变而发生转换；在特殊条件下离体培养S型肺炎双球菌可从中分离出R型菌。Griffith将加热杀死的S型菌与R型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患肺炎死亡，并从患病死亡小鼠体内
5、获得了具有活性的S型菌；而单独注射加热杀死的S型菌小鼠未死亡。此实验结果能支持的假设是()AS型菌经突变形成了耐高温型菌BS型菌是由R型菌突变形成的 CR型菌经过转化形成了S型菌 D加热后S型菌可能未被完全杀死 10(2014西城模拟)研究人员把噬菌体和细菌按110混合，然后除去游离的噬菌体，在培养过程中定期取样，稀释涂布在连片生长的细菌平面(菌苔)上，检测实验结果表明，混合后24 min内取样涂布，菌苔上产生空斑的数目不变；混合24 min后取样，菌苔上空斑数目迅速增加；再过10 min取样，菌苔上空斑数稳定。下面的分析和推理不正确的是()A24 min内取样，新复制的噬菌体还未从细菌体内释
6、放出来B34 min时取样，根据空斑数量可推测解体细菌的数量C取样液中的噬菌体涂布到菌苔上以后噬菌体不再增殖D实验证明病毒是一种生物，其具备在细胞内增殖的特性二、非选择题11噬菌体有极强的侵染能力，并能在细菌中快速地进行DNA的复制，最终导致细菌破裂(称为溶菌状态)，或者整合到细菌基因组中潜伏起来，不产生子代噬菌体(称为溶原状态)。在转基因技术中常用噬菌体构建基因克隆载体，使其在受体细菌中大量扩增外源DNA，进而构建基因文库。相关操作如下图。请分析回答相关问题：(1)组装噬菌体时，可被噬菌体蛋白质包装的DNA长度约为3651 kb，则gt10载体可插入的外源DNA的长度范围为_，为获得较大的插
7、入能力，在改造载体时可删除噬菌体DNA组成中的_序列以缩短其长度。(2)噬菌体DNA上通常没有合适的标记基因，故人工改造时需加装合适的标记基因，如图中gt10载体中的imm434基因。该基因编码一种阻止噬菌体进入溶菌状态的阻遏物。可见，构建基因克隆载体时，外源DNA的插入位置是imm434基因_(填“之中”或“之外”)，培养后处于_状态表明已成功导入目的基因。(3)包装用的蛋白质与DNA相比，特有的化学元素是_，若对其进行标记并做侵染实验，可获得的结论是_。(4)举一例生物界中与溶原状态相似的现象：_。(5)分离纯化噬菌体重组DNA时，将经培养10小时左右的大肠杆菌噬菌体的培养液超速离心，从_
8、部位获得噬菌体。苯酚抽提，释放噬菌体重组DNA。最后，需用乙醇析出DNA，该操作依据的原理是_。12Meselson和Stahl通过一系列实验首次证明了DNA的半保留复制，此后科学家便开始了有关DNA复制起点数目、方向等方面的研究。试回答下列问题：(1)DNA分子呈_结构，DNA复制开始时首先必须解旋从而在复制起点位置形成复制叉(如图1)。因此，研究中可以根据复制叉的数量推测_。(2)1963年Cairns将不含放射性的大肠杆菌(拟核DNA呈环状)放在含有3H胸腺嘧啶的培养基中培养，进一步证明了DNA的半保留复制。根据图2的大肠杆菌亲代环状DNA示意图，用简图表示复制一次和复制两次后形成的DN
9、A分子。(注：以“”表示含放射性的脱氧核苷酸链)。(3)有人探究DNA的复制从一点开始以后是单向进行的还是双向进行的，将不含放射性的大肠杆菌DNA放在含有3H胸腺嘧啶的培养基中培养，给以适当的条件，让其进行复制，得到图3所示结果，这一结果说明_。(4)为了研究大肠杆菌DNA复制是单起点复制还是多起点复制，用第(2)小题的方法，观察到大肠杆菌DNA复制的过程如图4所示，这一结果说明大肠杆菌细胞中DNA复制是_起点复制的。13研究发现某些(真核)细胞发生突变后不能自主地合成核糖和脱氧核糖，从而不能合成核糖核苷酸和脱氧核苷酸，因此，这些突变细胞合成核酸的核糖核苷酸和脱氧核苷酸必须从培养基中摄取。某科
10、研机构利用突变细胞的上述特点和相关实验材料，进行了验证DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸的实验。下面是他们的实验设计过程及对实验结果的预期，请你对相关内容进行补充：(1)实验目的：验证DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸。(2)实验材料：突变细胞系、基本培养基、核糖核苷酸，14C核糖核苷酸、脱氧核苷酸、14C脱氧核苷酸、放射性探测显微仪等。(3)实验原理：DNA主要分布在_中，其基本组成单位是脱氧核苷酸；RNA主要分布在_中，其基本组成单位是核糖核苷酸。(4)实验步骤：(在下表横线上补充完整)分组编号培养基甲培养基乙设置对照实验加入适量的核糖核苷酸和14C脱氧核苷
11、酸_培养分别接种等量的_，在相同的适宜条件下培养观察分别选取培养基甲和培养基乙中的细胞，用放射性探测显微仪观察_(5)预期结果：培养基甲中细胞的放射性部位_；培养基乙中细胞的放射性部位_。(6)实验结论：_。答 案1选D等位基因是通过基因突变形成的，基因中碱基对数目和排列次序可能不同，氢键数目也可能不相同，所携带遗传信息不同。等位基因都是有遗传效应的DNA片段，都是以磷酸、脱氧核糖交替排列形成基因的基本骨架。2选A摩尔根用假说演绎的方法证明了基因在染色体上。孟德尔发现遗传定律时，对减数分裂并不清楚。艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验证明了DNA是转化因子。3选A噬菌体是病毒，肺炎双球菌为原核生物，
12、它们结构简单、繁殖快，容易观察实验结果。格里菲思的肺炎双球菌转化实验是在小鼠体内进行的，而艾弗里的肺炎双球菌转化实验是在体外进行的。只有噬菌体侵染细菌的实验运用了同位素示踪法。两个实验都证明了DNA是遗传物质。4选ACD据题意可知，E47是单链DNA，故嘌呤数目不一定等于嘧啶数目；由于E47发挥的是酶的催化作用，所以不会与底物发生碱基配对；酶的催化活性受温度、pH等外界因素的影响；由于E47的基本单位是脱氧核苷酸，所以E47彻底水解后的产物有磷酸、五碳糖和碱基三类。5选A由于X和Y两条性染色体长度不同，所以所含的基因数量也不同；染色体主要由DNA和蛋白质组成，另外也含有其他成分；非等位基因并不
13、一定位于非同源染色体上；体细胞中也含有性染色体，性染色体上的基因也在体细胞中表达。6选BD真核细胞的细胞核、线粒体和叶绿体中均含有DNA(基因)；DNA聚合酶作用于部位；将该基因置于14N培养液中复制3次后，含15N的DNA分子占1/4。7选D据题干信息可推知，该DNA分子中有60个C/G碱基对，40个A/T碱基对，故该DNA片段中，A的个数为40个，经多次复制后，子代DNA全部都含有14N。DNA分子中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，互补链中(AG)/(TC)1。DNA两条单链之间由于碱基互补配对，若一条链中ATGC1234，则其互补链中该比例为2143。该DNA片段中嘌呤类碱基共100个，经
14、多次复制后共消耗游离的嘌呤类碱基1 500个，则1 500100(2n1)，n4。8选A根据DNA半保留复制的特点判断，用32P标记玉米体细胞所有染色体上DNA分子的两条链，再放在不含32P的培养基中进行组织培养，则第一次有丝分裂前期、中期、后期DNA数目加倍，且每个DNA分子一条链含32P，一条链不含32P，故有丝分裂前、中、后期含32P的DNA数目相等，有丝分裂后期染色体数目加倍，故后期含32P的染色体是前期、中期的2倍。9选C加热杀死的S型菌与R型菌混合后同时注入小鼠体内，小鼠患肺炎死亡，并从患病死亡小鼠体内获得了具有活性的S型菌；而单独注射加热杀死的S型菌小鼠未死亡，说明R型菌经过转化
15、形成了S型菌。10选C混合后24 min内取样涂布，菌苔上产生空斑的数目不变，说明噬菌体仍在细菌体内，新复制的噬菌体还未从细菌体内释放出来。混合24 min后取样，菌苔上空斑数目迅速增加，这是因细菌解体形成的。再过10 min取样，菌苔上空斑数稳定，说明释放出来的噬菌体都侵染了新的细菌，继续增殖，可根据空斑数量推测解体细菌的数量。通过实验证明噬菌体是一种生物，可在细胞内增殖。11解析：(1)人工改造后的gt10载体的长度是43.4 kb，而被噬菌体蛋白质包装的DNA长度约为3651 kb，因此gt10载体可插入的外源DNA的最大长度是5143.47.6(kb)。为获得最大的插入能力，需要去除噬
16、菌体DNA中的一部分序列，从图中噬菌体DNA的结构看，只有中部的DNA序列可以去除，因为右臂的调控序列必须保留，而左侧的编码蛋白质外壳的序列也必须保留。(2)从组装噬菌体侵染培养过程看，子代噬菌体需要从溶菌状态的细菌中释放出来，而标记基因imm434可以控制合成阻止噬菌体进入溶菌状态的阻遏物，所以需要将目的基因插入imm434基因之中破坏其结构，这样带有目的基因的噬菌体侵染细菌后会出现溶菌状态，而不含目的基因的噬菌体侵染细菌后不会出现溶菌状态。(3)噬菌体的蛋白质外壳特有S元素。通过35S标记会发现噬菌体侵染细菌时蛋白质外壳不进入细菌中。(4)举例参见答案。(5)培养一段时间后释放出来的子代噬
17、菌体位于上清液中。苯酚抽提，释放噬菌体重组DNA后，可用乙醇析出DNA，因为DNA不溶于酒精。答案：(1)07.6 kb中部(2)之中溶菌(3)S蛋白质外壳不进入细菌中(4)HIV逆转录后DNA整合到人T细胞的DNA中(5)上清液DNA不溶于酒精 12解析：(1)因DNA复制开始时首先必须解旋从而在复制起点位置形成复制叉，所以可以根据复制叉的数量推测复制起点的数量。(2)因为DNA为半保留复制，故复制一次所得的DNA分子中，1条链带放射性标记，1条不带。第二次复制所得的DNA分子中，1半DNA分子1条链带标记，另一半DNA分子全部带标记。(3)由图示可以看出：该DNA分子有一个复制起点，复制为
18、双向进行。(4)由图4可知：该DNA分子有一个复制起点，即单个复制起点。答案：(1)(规则的)双螺旋复制起点的数量(2)如图所示(3)DNA复制是双向的(4)单13解析：脱氧核苷酸是DNA的基本单位，对真核细胞来说，主要分布在细胞核中，用含放射性标记的脱氧核苷酸培养细胞，放射性主要分布在细胞核中。核糖核苷酸是RNA的基本单位，对真核细胞来说，主要分布在细胞质中，用含放射性标记的核糖核苷酸培养细胞，则放射性主要分布在细胞质中。表格中培养基乙中所加的核苷酸要与培养基甲形成对照，即需要加入适量的脱氧核苷酸和14C核糖核苷酸。然后在两组培养基中加入等量的突变细胞，并且在相同的培养条件下进行培养。本实验的因变量是放射性分布的位置，所以要对甲、乙两组细胞中放射性分布进行观察。由于本实验是验证性实验，且根据实验原理分析可知，实验结果是甲组细胞的放射性主要分布在细胞核中，乙组细胞的放射性主要分布在细胞质中。由此可以得出实验结论DNA复制的原料是脱氧核苷酸而不是核糖核苷酸。答案：(3)细胞核细胞质(4)加入适量的脱氧核苷酸和14C核糖核苷酸突变细胞放射性的分布位置(5)主要在细胞核中主要在细胞质中(6)DNA复制的原料是脱氧核苷酸而不是核糖核苷酸
