1、第19讲DNA的结构、复制及基因的本质A级基础练一、选择题1下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是()A组成DNA分子的核糖核苷酸有4种B每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基C双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的D双链DNA分子中，ATGC解析：选CDNA分子的基本单位是脱氧核糖核苷酸；位于DNA分子长链两端的脱氧核糖上只连着一个磷酸和一个碱基；双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的；双链DNA分子中，根据碱基互补配对原则，AGTC。2下列关于DNA复制的叙述，正确的是()ADNA复制时，严格遵循AU、CG的碱基互补配对原则BDNA复制时，两条脱氧核苷酸链均可作
2、为模板CDNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制D脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链解析：选BDNA复制时，严格遵循AT、CG的碱基互补配对原则；DNA是以两条脱氧核苷酸链作为模板进行复制的；DNA分子边解旋边复制；脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶的作用下才能连接形成子链。3(2019届武汉模拟)下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，错误的是()A在DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸和一个碱基B基因是具有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上可含有成百上千个基因C一个基因含有许多个脱氧核苷酸，基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的D染色体是DNA的主要
3、载体，一条染色体上含有一个或两个DNA分子解析：选A在DNA分子中，与脱氧核糖直接相连的一般是两个磷酸和一个碱基；基因是具有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子含有许多个基因；脱氧核苷酸的特定排列顺序使基因具有特异性；染色体是DNA的主要载体，DNA复制前一条染色体含一个DNA分子，DNA复制后一条染色体含两个DNA分子。4如图为某DNA分子的部分平面结构图，该DNA分子片段中含100个碱基对，40个胞嘧啶，则下列说法错误的是()A与交替连接，构成了DNA分子的基本骨架B是连接DNA单链上两个核糖核苷酸的磷酸二酯键C该DNA复制n次，含母链的DNA分子只有2个D该DNA复制n次，消耗的腺嘌呤脱
4、氧核苷酸数为60(2n1)个解析：选B是脱氧核糖，是磷酸，两者交替连接构成了DNA分子的基本骨架；是连接DNA单链上两个脱氧核糖核苷酸的化学键，是鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸中连接磷酸和脱氧核糖的化学键；该DNA复制n次，得到2n个DNA，其中含母链的DNA分子共有2个；该DNA复制n次，消耗腺嘌呤脱氧核苷酸数为(200402)2(2n1)60(2n1)个。5某单链DNA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()A该DNA分子中，嘌呤数一定等于嘧啶数B该DNA分子中，碱基数脱氧核苷酸数脱氧核糖数C该DNA分子作用的底物和DNA聚合酶作用的底物是相同的D该DNA分子中，每个脱氧核糖上
5、均连有2个磷酸和1个含氮碱基解析：选B该DNA分子为单链DNA，其碱基不遵循碱基互补配对原则，因此其嘌呤数不一定等于嘧啶数，A错误；组成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸，每个脱氧核苷酸分子由一分子磷酸、一分子含氮碱基和一分子脱氧核糖组成，因此在该DNA分子中，碱基数脱氧核苷酸数脱氧核糖数，B正确；DNA聚合酶能催化单个脱氧核苷酸连接到DNA分子上，该DNA分子可以催化两个底物DNA片段之间的连接，相当于DNA连接酶，C错误；在该DNA分子中，大多数脱氧核糖上均连有2个磷酸和1个含氮碱基，3端的脱氧核糖只连接一个磷酸和一个含氮碱基，D错误。6在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n
6、。在碱基A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键。则下列叙述正确的是()脱氧核苷酸数磷酸数碱基总数m碱基之间的氢键数为n两条链中AT的数量为2nG的数量为(mn)A BC D解析：选D每个脱氧核苷酸均由一个磷酸、一个碱基和一个脱氧核糖组成，因此，脱氧核苷酸数磷酸数碱基总数m；腺嘌呤碱基数为n，则T也为n个，说明有n个AT碱基对，含有2n个氢键，GC碱基对之间含有的氢键总数为，因此，该DNA含有的氢键总数为2nn；两条链中AT的数量为2n；G的数量为n。二、非选择题7如图为真核生物DNA的结构(图甲)及发生的生理过程(图乙)，请据图回答下列问题：(1)图甲为DNA的结构示意图，其基本骨架由
7、_和_(填序号)交替排列构成，为_。 (2)从图乙可看出，该过程是从_个起点开始复制的，从而_复制速率；图中所示的酶为_酶；作用于图甲中的_(填序号)。 (3)若用1个32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，释放出300个子代噬菌体，其中含有32P的噬菌体所占的比例是_。 (4)若图甲中的亲代DNA分子含有100个碱基对，将该DNA分子放在含有用32P标记的脱氧核苷酸培养液中复制一次，则子代DNA分子的相对分子质量比原来增加_。 (5)若图乙中亲代DNA分子在复制时，一条链上的G变成了A，则该DNA分子经过n次复制后，发生差错的DNA分子占DNA分子总数的_。 解析：(1)DNA分子的基本骨架
8、由磷酸()和脱氧核糖()交替连接构成。图中的是由一分子脱氧核糖、一分子磷酸和一分子C(胞嘧啶)组成的胞嘧啶脱氧核苷酸。(2)分析图乙可知，DNA复制过程中有多个起点，这样可以大大提高复制的速率。图乙中酶使碱基对间的氢键断裂，使DNA双链解旋，应为解旋酶，作用于图甲中的。(3)用32P标记的1个噬菌体侵染大肠杆菌，根据DNA分子半保留复制的特点，则新形成的300个噬菌体中有2个含32P，占1/150。(4)亲代DNA分子含有100个碱基对，在含有用32P标记的脱氧核苷酸的培养液中复制一次形成的子代DNA分子一条链含32P，一条链含31P，标记的脱氧核苷酸比未标记的相对分子质量增加1，因此子代DN
9、A的相对分子质量比原来增加100。(5)DNA分子复制时一条链上的碱基发生突变，另一条链上的碱基不发生突变，以发生突变的单链为模板复制形成的DNA分子都是异常的，以碱基没有发生突变的单链为模板合成的DNA分子都是正常的，因此无论复制多少次，发生差错的DNA分子都占1/2。答案：(1)胞嘧啶脱氧核苷酸(2)多提高解旋(3)1/150(4)100(5)1/28(2019届江西南昌二中月考)双链DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成的。早在1966年，日本科学家冈崎提出DNA半不连续复制假说：DNA复制形成互补子链时，一条子链是连续形成的，另一条子链不连续即先形成短链片段(如图1)。为验证这一假说
10、，冈崎进行了如下实验：让T4噬菌体在20 时侵染大肠杆菌70 min后，将同位素3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，在2秒、7秒、15秒、30秒、60秒、120秒后，分离T4噬菌体DNA并通过加热使DNA分子变性、全部解螺旋，再进行密度梯度离心，以DNA单链片段分布位置确定片段大小(分子越小离试管口距离越近)，并检测相应位置DNA单链片段的放射性，结果如图2。请分析回答：(1)若1个双链DNA片段中有1 000个碱基对，其中胸腺嘧啶350个，该DNA连续复制四次，在第四次复制时需要消耗_个胞嘧啶脱氧核苷酸。 (2)以3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，最终在噬菌体DNA中检
11、测到放射性，其原因是_。(3)DNA解旋在细胞中需要解旋酶的催化，在体外通过加热也能实现。解旋酶不能为反应提供能量，但能_。研究表明，在DNA分子加热解链时，DNA分子中GC的比例越高，需要解链温度越高的原因是_。(4)图2中，与60秒结果相比，120秒结果中短链片段减少的原因是_。该实验结果为冈崎假说提供的有力证据是_。解析：(1)DNA片段中有1 000个碱基对，依据碱基互补配对原则可推知，在该DNA片段中，AT350(个)，CG650(个)。该DNA连续复制四次，在第四次复制时需要消耗的胞嘧啶脱氧核苷酸数为2416505 200(个)。(2)以3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中
12、，因3H标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，为噬菌体DNA复制提供原料，所以最终在噬菌体DNA中能检测到放射性。(3)解旋酶能降低反应所需要的活化能。在每个DNA分子中，碱基对A与T之间有2个氢键，C与G之间有3个氢键，故DNA分子中GC的比例越高，含有的氢键数越多，DNA分子结构越稳定，因此在DNA分子加热解链时，DNA分子中GC的比例越高，需要解链温度也越高。(4)分子越小离试管口距离越近。图2显示，与60秒结果相比，120秒结果中有放射性的单链距离试管口较远，说明短链片段减少，其原因是短链片段连接形成长片段。在图示的实验时间内，细胞中均能检测到较多的短链片段，为冈崎假说提供了实验证据。答案：
13、(1)5 200(2)标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，为噬菌体DNA复制提供原料(3)降低反应所需要的活化能DNA分子中GC的比例越高，含有的氢键数越多，DNA结构越稳定(4)短链片段连接形成长片段在实验时间内，细胞中均能检测到较多的短链片段B级提升练一、选择题1(2019届长沙一模)下列关于DNA分子结构和复制的叙述，错误的是()ADNA分子中磷酸与脱氧核糖交替连接，构成DNA的基本骨架B科学家利用“假说演绎法”证实DNA是以半保留的方式复制的CDNA复制时，DNA聚合酶可催化脱氧核苷酸间形成磷酸二酯键DDNA双螺旋结构模型的建立为DNA复制机制的阐明奠定了基础解析：选B科学家用放射性同位素
14、标记法证明DNA的复制方式为半保留复制。2(2019届张家界模拟)下列有关DNA分子的说法正确的是()A在环状DNA分子和链状DNA分子结构中，每个脱氧核糖均与两个磷酸相连B某DNA分子的碱基对数等于该DNA分子上所有基因的碱基对数之和CDNA分子复制和转录时DNA聚合酶、RNA聚合酶的结合位点分别位于DNA、RNA上D双链均含15N的DNA在14N环境中复制3次，子代DNA中含15N的与含14N的数量之比为14解析：选D在环状DNA分子结构中，每个脱氧核糖均与两个磷酸相连，而在链状DNA分子结构中，多数脱氧核糖与两个磷酸相连，但每条链末端有一个脱氧核糖只连接一个磷酸，A错误；基因是有遗传效应
15、的DNA片段，因此某DNA分子的碱基对数大于该DNA分子上所有基因的碱基对数之和，B错误；DNA分子复制和转录时DNA聚合酶、RNA聚合酶的结合位点都位于DNA上，C错误；双链均含15N的DNA在14N环境中复制3次，共形成8个DNA分子，根据DNA分子半保留复制特点，子代DNA中含15N的有2个，含14N的有8个，即子代DNA中含15N的与含14N的数量之比为14，D正确。3(2019届大连一中高三模拟)某未被32P标记的DNA分子含有1 000个碱基对，其中鸟嘌呤300个，将该DNA分子置于含32P的培养基中连续复制3次。下列有关叙述错误的是()A所有子代DNA分子都含32PB含32P的子
16、代DNA分子中，可能只有一条链含32PC第三次复制过程中需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸4 900 个D子代DNA分子中不含32P的脱氧核苷酸链占总链数的1/8解析：选C将该DNA分子置于含32P的培养基中连续复制3次，得到8个DNA分子，其中6个DNA分子两条链均含32P，另外2个DNA分子其中的一条链含32P，A、B正确；子代DNA共含有16条链，其中不含32P的脱氧核苷酸链有2条，占总链的1/8，D正确；一个DNA分子中含有腺嘌呤数1 000300700个，则第三次复制过程中需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸数700(2322)2 800 个，C错误。4(2019届迎泽区月考)研究人员将1个含14NDNA
17、的大肠杆菌转移到15NDNA培养液中，培养24 h后提取子代大肠杆菌的DNA。将DNA加热处理，即解开双螺旋，变成单链；然后进行密度梯度离心，试管中出现的两种条带含量如图所示。下列说法正确的是()A子代DNA分子共有8个，其中1个DNA分子含有14NB该试验可用来探究DNA的半保留复制方式和细胞周期持续时间C解开DNA双螺旋的实质是破坏核苷酸之间的磷酸二酯键D若直接将子代DNA分子进行密度梯度离心，则相应的条带含量比为13解析：选D子代DNA分子共8个，其中有2个DNA分子含有14N，A错误；该实验不可用来探究DNA的周期性，B错误；解开DNA双螺旋的实质就是破坏脱氧核苷酸之间的氢键，C错误；
18、若直接将子代DNA分子进行密度梯度离心，则相应条带含量比为13，D正确。5(2019届杭州期中)DNA的复制方式可能有图甲所示的三种方式。某小组为确定是半保留方式，将含14NDNA的某细菌转移到含15NH4Cl的培养液中，培养24 h后提取子代细菌的DNA，先将DNA热变性处理，即解开双螺旋，变成单链，然后再进行密度梯度离心，结果如图乙所示，离心管中出现的两种条带分别对应图乙中的两个峰。下列叙述正确的是()A所进行操作用到密度梯度超速离心技术和同位素示踪实验B由图乙实验结果可推知该细菌的细胞周期大约为6 hC根据条带的数目和位置可以确定DNA的复制方式D若DNA复制方式是弥散复制，则图乙有一个
19、峰解析：选D此实验未用到同位素示踪技术，A错误；由于14N单链15N单链17，说明DNA复制了3次，因此可推知该细菌的细胞周期大约为2438 h，B错误；由于解开双螺旋，变成单链，所以根据条带的数目和位置不可以判断DNA的复制方式，C错误；如果DNA复制方式为弥散复制，则放射性强弱在两条链中没有明显区别，则图乙有一个峰，D正确。6如图为DNA片段1经过诱变处理后获得DNA片段2，而后DNA片段2经过复制得到DNA片段3的示意图(除图中变异位点外不考虑其他位点的变异)。下列叙述正确的是()A在DNA片段3中同一条链上相邻碱基A与T通过两个氢键连接B理论上DNA片段3的结构比DNA片段1的结构更稳
20、定CDNA片段2至少需要经过3次复制才能获得DNA片段3DDNA片段2复制n次后，可获得2n1个DNA片段1解析：选DDNA中同一条脱氧核苷酸链上相邻碱基A与T通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”进行连接；理论上DNA片段3中氢键数目比DNA片段1少，故其结构不如DNA片段1稳定；DNA片段2经过2次复制即可获得DNA片段3；DNA片段2复制n次后，获得的DNA片段1所占的比例为1/2，即2n1个。二、非选择题7荧光原位杂交可用荧光标记的特异DNA片段为探针，与染色体上对应的DNA片段结合，从而将特定的基因在染色体上定位。请回答下列问题：(1)DNA荧光探针的制备过程如图1所示，DNA酶随机切开了核苷
21、酸之间的_键从而产生切口，随后在DNA聚合酶作用下，以荧光标记的_为原料，合成荧光标记的DNA探针。(2)图2表示探针与待测基因结合的原理。先将探针与染色体共同煮沸，使DNA双链中_键断裂，形成单链。随后在降温复性过程中，探针的碱基按照_原则，与染色体上的特定基因序列形成较稳定的杂交分子。图中两条姐妹染色单体中最多可有_条荧光标记的DNA片段。(3)A、B、C分别代表不同来源的一个染色体组，已知AA和BB中各有一对同源染色体可被荧光探针标记。若植物甲(AABB)与植物乙(AACC)杂交，则其F1有丝分裂中期的细胞中可观察到_个荧光点；在减数第一次分裂形成的两个子细胞中分别可观察到_个荧光点。解
22、析：(1)从图中可以看出，DNA酶可将DNA切割成若干片段，故其作用类似于限制酶，即可以使脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。DNA探针的本质是荧光标记的DNA片段，其基本单位是脱氧核苷酸。(2)由图可知，高温可以使双链DNA分子中的氢键断裂形成DNA单链，DNA探针的单链与染色体中特定基因的DNA单链重新形成杂交的双链DNA分子，此时互补的双链的碱基间应遵循碱基互补配对原则，而一条染色体的两条染色单体上共有两个双链DNA分子，氢键断裂后可形成4条DNA单链，所以与探针杂交后最多有4个荧光点。(3)甲、乙杂交所得的F1的染色体组为AABC，假设染色体组A、B中可被荧光标记的染色体均用a表示，则在有
23、丝分裂中期细胞中有3个a，故可观察到6个荧光点；在减数第一次分裂后期，AA中的染色体可平均分配，但是B、C中的染色体因不能联会而随机分配，形成的两个子细胞中分别含有1个a和2个a，所以可分别观察到2个和4个荧光点。答案：(1)磷酸二酯脱氧核苷酸(2)氢碱基互补配对4(3)62和48正常情况下细胞内可以自主合成组成核酸的核糖核苷酸和脱氧核苷酸，某细胞系由于发生基因突变而不能自主合成，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)实验材料：突变细胞系、基本培养基、12C核糖核苷酸、14C核糖核苷酸、12C脱氧核苷酸、
24、14C脱氧核苷酸、细胞放射性检测技术等。(2)实验步骤：第一步：取基本培养基若干，随机分成两组，分别编号为甲组和乙组。第二步：在甲组培养基中加入适量的12C核糖核苷酸和 14C脱氧核苷酸；在乙组培养基中加入_。第三步：在甲、乙两组培养基中分别接种_，在 5% CO2 恒温培养箱中培养一段时间，使细胞增殖。第四步：分别取出甲、乙两组培养基中的细胞，检测细胞中出现放射性的部位。(3)预期结果：_。(4)实验结论：_。解析：(2)根据生物实验需要遵循对照原则和控制单一变量原则，可进行如下实验。实验步骤：第一步：编号，取基本培养基两个，编号为甲、乙，两组之间进行对照。第二步：设置对比实验。在培养基甲中
25、加入适量的12C核糖核苷酸和14C脱氧核苷酸；在培养基乙中加入等量的14C核糖核苷酸和12C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、检测。分别取出培养基甲、乙中的细胞，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。(3)预期结果：由于DNA主要分布在细胞核中，而RNA主要分布在细胞质中，所以甲组培养基中细胞的放射性部位主要在细胞核；乙组培养基中细胞的放射性部位主要在细胞质。(4)实验结论：DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸而不是核糖核苷酸。答案：(2)等量的14C核糖核苷酸和12C脱氧核苷酸等量的突变细胞系(3)甲组培养基中细胞的放射性部位主要在细胞核；乙组培养基中细胞的放射性部位主要在细胞质(4)DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸