1、DNA通过复制传递遗传信息 (20分钟70分)一、选择题(共9小题,每小题5分,共45分)1.下列关于DNA复制条件的叙述,不正确的是()A.DNA复制时只有DNA的一条链作模板 B.以4种游离的脱氧核苷酸为原料C.DNA复制过程需要消耗能量D.没有酶的催化,细胞DNA复制无法进行【解析】选A。DNA复制是指DNA分子利用细胞提供的能量,在解旋酶的作用下将双链解开,以解开的两条链为模板,在DNA聚合酶作用下,利用细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料,合成与母链互补的子链,每条子链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构,最终形成与亲代DNA分子相同的子代DNA的过程。2.保证准确无误地进行DNA复制的关键
2、步骤是()A.解旋酶促使DNA的两条链分离B.游离的脱氧核苷酸与母链碱基进行互补配对C.配对的脱氧核苷酸之间连接成与母链互补的子链D.模板母链与互补子链盘绕成双链结构【解析】选B。DNA具有独特的双螺旋结构,能为复制提供模板;碱基具有互补配对的能力,能够使复制准确无误。【补偿训练】DNA复制时,解旋酶作用的部位应该是()A.腺嘌呤与鸟嘌呤之间的氢键B.腺嘌呤与胸腺嘧啶之间的氢键C.脱氧核糖与含氮碱基之间的化学键D.脱氧核糖与磷酸之间的化学键【解析】选B。DNA复制过程中用到解旋酶和DNA聚合酶,其中解旋酶的作用是把两条螺旋的双链解开,破坏的是A与T、G与C之间的氢键。3.下列关于DNA分子复制
3、的叙述中,正确的是()A.一条母链和一条子链形成一个新的DNA分子B.DNA独特的双螺旋结构及碱基互补配对原则与DNA准确复制无关C.解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链D.DNA分子在解旋酶的作用下,水解成脱氧核苷酸【解析】选A。在DNA复制过程中,解旋酶打开的只是两条脱氧核苷酸链之间的氢键,然后以每条母链为模板,按碱基互补配对原则,以脱氧核苷酸为原料分别合成两条子链,合成后,每条子链与其模板母链螺旋盘绕成新的子代DNA分子;在复制过程中,DNA独特的双螺旋结构及碱基互补配对原则保证了复制准确无误地进行。 【误区警示】(1)解旋酶作用于氢键,使氢键断裂,而不是断开磷酸二酯键;(2)DNA复
4、制时不是两条链完全解开后才合成子链,而是边解旋边复制。 【补偿训练】一个DNA分子复制完毕后,新形成的DNA子链()A.是DNA母链的片段B.与DNA母链之一相同C.与DNA母链相同,但U取代TD.与DNA母链完全不同【解析】选B。由于DNA复制是以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程,所以DNA复制完毕后,得到的DNA子链不可能是DNA母链的片段,A项错误;由于DNA复制是半保留复制,因此复制完毕,新形成的DNA子链与DNA模板链互补,与母链之一相同,B项正确;U是尿嘧啶,只存在于RNA分子中,DNA分子中没有,C项错误;由于复制是以DNA的双链为模板,遵循碱基互补配对原则,所以新形
5、成的DNA子链与DNA模板链互补,与母链之一相同,D项错误。4.真核细胞某生理过程如图所示,下列叙述错误的是()A.酶1可使磷酸二酯键断裂,酶2可催化磷酸二酯键的形成B.a链和b链的方向相反,a链与c链的碱基序列相同C.该图表示DNA半保留复制过程,遗传信息传递方向是DNADNAD.c链和d链中G+C所占比例相等,该比值越大DNA热稳定性越高【解析】选A。酶1表示的是解旋酶,解旋酶的作用是使氢键断裂,故A错误;DNA分子中两条链是反向平行盘旋成双螺旋结构的,根据碱基互补配对原则,a链和c链均与d链碱基互补配对,因此a链与c链的碱基序列相同,故B正确;DNA复制过程中遗传信息传递方向是DNADN
6、A,故C正确;c链和d链中的碱基是互补配对的,两条链中A=T、G=C,并且G与C之间是以三个氢键连接的,提高了DNA分子的稳定性,故D正确。5.将15N标记的大肠杆菌(其DNA经密度梯度离心后如甲图),转至以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养,每20分钟繁殖一代,收集并提取DNA,进行密度梯度离心,如图为离心结果模拟图。已知大肠杆菌DNA中胞嘧啶个数为X,下列有关叙述正确的是()A.出现丁结果至少需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为4XB.乙是转入14N培养基中复制一代的结果C.出现丙结果至少需要40分钟D.甲丁过程中所需的嘌呤数等于嘧啶数【解析】选D。丁结果一半在轻带,一半在中带,而复制后中带的
7、DNA肯定是两个,所以一共有4个DNA分子,其中母本不需要原料合成,所以至少需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为3X;DNA复制后不可能出现重带的DNA;丙全部在中带,说明DNA复制了一次,需要20分钟;由于DNA分子中嘌呤数与嘧啶数相等,因此无论DNA复制多少次,所需的嘌呤数都等于嘧啶数。6.细菌在含15N的培养基中繁殖数代后,细菌DNA的含氮碱基皆含有15N,然后再将其转移入含14N的培养基中培养,抽取亲代及子代的DNA,离心分离,如图为可能的结果,下列叙述错误的是()A.子一代DNA应为B.子二代DNA应为C.子三代DNA应为D.亲代的DNA应为【解析】选C。亲代DNA含有2条15N链,所以亲代
8、DNA应为。DNA进行半保留复制,产生2个子一代DNA,每个DNA分子各含一条15N链和一条14N链,所以子一代DNA为。子一代DNA继续进行半保留复制,产生4个子二代DNA分子,其中有2个DNA分子各含一条15N链和一条14N链,另2个DNA分子含有2条14N链,所以子二代DNA应为。子二代DNA分子进行半保留复制,形成8个子三代DNA分子,其中有2个DNA分子各含一条15N链和一条14N链,另6个DNA分子含有2条14N链,所以子三代DNA应为。【补偿训练】研究人员将DNA被15N完全标记的大肠杆菌转移到以Cl为唯一氮源的培养液中,繁殖一代后提取子代大肠杆菌的DNA,将子代DNA热变性处理
9、使其双链打开,然后进行密度梯度超速离心,离心管中出现两个条带。下列相关叙述中错误的是()A.打开双链的难易程度与各种碱基的含量有关B.新合成的子链位于离心管中的上侧条带中C.若对子代DNA直接离心,也会出现两个条带D.14NH4Cl培养液的氮可被大肠杆菌用来合成脱氧核苷酸【解析】选C。G、C之间有三个氢键,A、T之间有两个氢键,氢键越多DNA分子越稳定,所以打开双链的难易程度与各种碱基的含量有关,A项正确;新合成的子链全部含有14N,比15N轻,位于离心管中的上侧条带中,B项正确;DNA复制的方式是半保留复制,由于只繁殖了一代,每个子代DNA都含有一条母链和一条子链,直接离心,不会出现两个条带
10、,C项错误;14NH4Cl培养液的氮可被大肠杆菌用来合成脱氧核苷酸,D项正确。7.如图所示DNA分子复制过程,图中a、b、c、d各自表示一条脱氧核苷酸链。一般地说,下列各项正确的是()A.a和c的碱基序列互补B.b和c的碱基序列相同C.a链和b链中的(A+T)/(G+C)比值相同D.a链与d链中的(A+G)/(T+C)比值相同【解析】选C。DNA分子进行半保留复制,a和c的碱基序列相同;b和c的碱基序列互补;DNA分子的两条链碱基互补配对,a链和b链中的(A+T)/(G+C)比值相同;a链与d链中的(A+G)/(T+C)比值互为倒数。8.将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中复
11、制n次,则后代中含有15N的DNA单链占全部DNA单链的比例和含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例依次是()A.1/2n,1/2n B.1/2n,1/C.1/2n,1/ D.1/,1/2n【解析】选B。DNA分子复制n次后,得到的子代DNA分子为2n个,后代中含15N的DNA单链占全部DNA单链的比例为2/(2n2),即1/2n;含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为2/2n,即1/。9.如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图,有关叙述错误的是()A.图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的B.图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的C.真核生物DNA分子复制过程需要解旋
12、酶D.真核生物的这种复制方式提高了复制速率【解析】选A。从图中能看出有多个复制起点,但并不是同时开始,A错误;图中DNA分子复制是边解旋边双向复制,B正确;真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等酶的参与,C正确;这种半保留复制的模式不仅保持前后代的稳定性,同时每次复制都可产生两个DNA分子,提高了复制速率,D正确。二、非选择题(共2小题,共25分)10.(12分)如图甲是DNA分子局部组成示意图,图乙表示DNA分子复制的过程。请回答以下问题:(1)图甲中有_种碱基,有_个游离的磷酸基团。两条脱氧核苷酸链的碱基之间通过_相连。 (2)图乙过程在真核细胞与原核细胞中进行的主要场所分别
13、是_和_。 (3)图乙的DNA分子复制过程中所需的原料是_。 (4)由图乙可知,随着模板链解旋过程的进行,新合成的子链也在不断地延伸,这说明DNA分子复制具有_的特点。 (5)已知某DNA分子共含1 000个碱基对、2 400个氢键,则该DNA分子中含有鸟嘌呤脱氧核苷酸_个;若将其复制4次,共需腺嘌呤脱氧核苷酸_个。 【解析】(1)图甲中有A、T、C、G共4种碱基,每一条DNA单链上有1个游离的磷酸基团,所以共有2个游离的磷酸基团;两条脱氧核苷酸链的碱基之间通过氢键相连,而同一条脱氧核苷酸链中的相邻碱基之间通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”相连。(2)图乙表示DNA分子复制过程,在真核细胞中进行的主
14、要场所是细胞核,在原核细胞中进行的主要场所是拟核。(3)图乙的DNA分子复制过程,所需的原料是4种脱氧核苷酸。(4)图乙说明DNA复制具有边解旋边复制的特点。(5)设鸟嘌呤G的含量为x个,腺嘌呤A的含量为y个,则x+y=1 000, 3x+2y=2 400,解得x为400,y为600,即鸟嘌呤脱氧核苷酸为400个;复制4次,形成16个子代DNA,但其中由亲代保留的两条链不需要原料,所以需要原料合成的只有15个DNA,则需要腺嘌呤脱氧核苷酸为15600=9 000个。答案:(1)42氢键 (2)细胞核拟核(3)4种脱氧核苷酸 (4)边解旋边复制(5)4009 00011.(13分)图1是用DNA
15、测序仪测出的某生物的一个DNA分子片段上被标记的一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序(TGCGTATTGG),请回答下列问题:(1)据图1推测,此DNA片段上的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是_个。(2)根据图1脱氧核苷酸链碱基排序,图2显示的脱氧核苷酸链碱基序列为_(从上往下排列)。(3)图1所测定的DNA片段与图2所显示的DNA片段中的(A+G)/(T+C)总是为1,由此证明DNA分子碱基数量关系是_。图1中的DNA片段与图2中的DNA片段中A/G的比值分别为_,由此说明了DNA分子的特异性。(4)若用35S标记某噬菌体,让其在不含35S的细菌中繁殖5代,含有35S标记的噬菌体所占比例为_。(5)图中D
16、NA片段由500对碱基组成,A+T占碱基总数的34%,该DNA片段复制2次,共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子_个。【解析】(1)图1中显示的一条链上鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量是4个,胞嘧啶脱氧核苷酸的数量是1个,根据碱基互补配对原则,互补链上还有1个鸟嘌呤脱氧核苷酸,即总共有5个鸟嘌呤脱氧核苷酸。(2)看清楚各列所示的碱基种类是读脱氧核苷酸链碱基序列的关键。(3)图1所测定的DNA片段与图2所显示的DNA片段中的(A+G)/(T+C)总是为1,由此证明DNA分子碱基数量关系是嘌呤数等于嘧啶数;图1中的DNA片段的一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序(TGCGTATTGG),可计算出此DNA片段中的A/G=
17、(1+4)/(4+1)=1/1;图2中的DNA片段中一条脱氧核苷酸链的碱基排列顺序为CCAGTGCGCC,可计算出此DNA片段中A/G=(1+1)/(3+5)=1/4,由此说明了DNA分子的特异性。(4)若用35S标记某噬菌体,让其在不含35S的细菌中繁殖5代,由于噬菌体自身的蛋白质没有进入细菌,子代噬菌体合成的蛋白质全都是利用细菌内的氨基酸作为原料,因此繁殖产生的子代噬菌体中不含有35S标记。(5)图中DNA片段由500对碱基组成,A+T占碱基总数的34%,则G+C=5002(1-34%)=660,G=C=330个,该DNA片段复制2次,共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子330(22-1)=99
18、0个。答案:(1)5(2)CCAGTGCGCC(3)嘌呤数等于嘧啶数 1/1、1/4(4)0 (5)990 (10分钟30分)1.(6分)假设T2噬菌体的DNA含1 000个碱基对,其中胞嘧啶占全部碱基的30%。一个32P标记的T2噬菌体侵染细菌,释放出50个子代噬菌体。下列叙述正确的是()A.子代噬菌体中最多有2个32P标记的噬菌体B.噬菌体增殖过程所需的原料、模板、酶等全部由细菌提供C.用含32P的培养基可直接培养出32P标记的T2噬菌体D.产生这些子代噬菌体共消耗了9 800个胸腺嘧啶脱氧核苷酸【解析】选A。一个被32P标记的T2噬菌体侵染细菌,无论复制几代,子代噬菌体中最多有2个32P
19、标记的噬菌体,A正确;噬菌体增殖过程中的原料和酶来自细菌,但模板来自噬菌体自身的DNA分子,B错误;32P标记的是噬菌体的DNA,培养基中的32P不能被噬菌体利用,C错误;该噬菌体的DNA中胸腺嘧啶脱氧核苷酸为(1-30%2)2(1 0002)=400个,至少需要胸腺嘧啶脱氧核苷酸为400(50-1)=19 600个,D错误。2.(6分)假设将有一对同源染色体的精原细胞的DNA分子用15N标记,并供给14N的原料,该细胞进行减数分裂产生的4个精子中,含15N标记的DNA的精子所占比例为()A.0 B.25% C.50% D.100%【解析】选D。精原细胞中一条染色体上含1个15N标记的DNA分
20、子,一对同源染色体含两个DNA分子,经过间期的复制,2个15N标记的DNA分子变成4个DNA分子,每个DNA分子中一条链是含15N,另一条链含14N。减数第一次分裂结束,形成两个次级精母细胞,每个次级精母细胞含2个DNA分子,减数第二次分裂结束后,形成4个精细胞,每个精细胞中含1个DNA分子,这个分子中一条链含15N,另一条链含14N。因此,4个精子中都含15N标记的DNA,因此选D。3.(6分)将一个用15N标记的DNA在含14N的培养基上培养,让其连续复制三次,再将全部复制产物置于试管内进行离心,如图中分别代表复制1次、2次、3次后分层结果的是()A.c、e、f B.a、e、b C.a、b
21、、d D.c、d、f【解析】选A。由于DNA分子的复制是半保留复制,一个用15N标记的DNA在含14N的培养基上培养,复制第一次后产生2个DNA分子,每个DNA分子的一条链含15N,一条链含14N,密度中,对应图中的c;复制第二次后,共产生4个DNA分子,其中含15N和14N的DNA分子为2个,密度中;只含14N的DNA分子为2个,密度小,对应图中的e;复制第三次后,共产生8个DNA分子,其中含15N和14N的DNA分子为2个,密度中;只含14N的DNA分子为6个,密度小,对应图中的f。【实验探究】4.(12分)在正常情况下,细胞内完全可以自主合成组成核酸的核糖和脱氧核糖。现有一细胞系由于发生
22、基因突变而不能自主合成核糖和脱氧核糖,必须从培养基中摄取。为验证DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸,而不是核糖核苷酸,现提供如下实验材料,请你完成实验方案。(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_,其基本组成单位是_;RNA主要分布在_,其基本组成单位是_。(4)实验步骤:(请在空白处补充实验步骤)第一步:编号。取基本培养基两个,编号为甲、乙。(5)预期结果:甲培养基中_;乙培养基中_。(6)实验结论:_。【
23、解析】(3)DNA主要分布在细胞核内,基本组成单位是脱氧核苷酸;RNA主要分布在细胞质中,基本组成单位是核糖核苷酸。(4)第二步:设置对照实验,在甲培养基中加入适量的核糖核苷酸和14C-脱氧核苷酸,在乙培养基中加入等量14C-核糖核苷酸和脱氧核苷酸。第三步:为遵循单一变量原则,甲、乙培养基应放在适宜的相同环境中培养。第四步:依据DNA和RNA的分布特点,应用放射性探测显微仪探测观察不同培养基中细胞核和细胞质的放射性强弱。(5)由于甲培养基中加入适量的核糖核苷酸和14C-脱氧核苷酸,细胞的放射性部位应主要在细胞核。 由于乙培养基中加入14C-核糖核苷酸和脱氧核苷酸,细胞的放射性部位应主要在细胞质。(6)实验结果与预期结果一致,证明DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸而不是核糖核苷酸。答案:(3)细胞核脱氧核苷酸细胞质核糖核苷酸(4)第二步:设置对照实验。在甲培养基中加入适量的核糖核苷酸和14C-脱氧核苷酸;在乙培养基中加入等量的14C-核糖核苷酸和脱氧核苷酸。第三步:培养。在甲、乙培养基中分别接种等量的突变细胞系,放到适宜的相同环境中培养一段时间,让细胞增殖。第四步:观察。分别取出甲、乙培养基中的细胞,用放射性探测显微仪探测观察细胞核和细胞质的放射性强弱。(5)细胞的放射性部位主要在细胞核 细胞的放射性部位主要在细胞质(6)DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸而不是核糖核苷酸