1、课时分层作业 二十 DNA分子的结构、复制和基因的本质(30分钟100分)一、选择题(共8小题，每小题5分，共40分)1.(2016上海高考)在DNA分子模型的搭建实验中，若仅用订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含 10对碱基(A有6个)的DNA双链片段，那么使用的订书钉个数为()A.58 B.78 C.82 D.88【解题指南】(1)关键知识：脱氧核糖、磷酸、碱基的连接方式，碱基对的连接方式。(2)隐含信息：A-T对含2个氢键，G-C对含3个氢键。【解析】选C。构成一个脱氧核苷酸需要2个订书钉，20个脱氧核苷酸总共需要40个订书钉；一条DNA单链需要9个订书钉连接10个脱氧核苷酸
2、，两条链共需要18个订书钉；A-T之间有2个氢键，G-C之间有3个氢键，已知A有6个，则可知有6个A-T，4个G-C，双链间的氢键数共有62+43=24个。总共需要订书钉40+18+24=82个。2.以下是某同学制作的脱氧核苷酸对模型，其中正确的是()【解析】选D。A项，从五碳糖和磷酸基团的形态和位置可判断，两条脱氧核苷酸链不是反向平行的，错误；B项，A与T之间的氢键应该是两个而不是三个，错误；C项，含氮碱基(C)与脱氧核糖连接位置不正确，且G与C之间有三个氢键，错误。【方法技巧】“三看法”判断DNA分子结构的正误(1)一看：外侧链成键位置是否正确，正确的成键位置为一分子脱氧核糖的5号碳原子上
3、的磷酸基团与相邻脱氧核糖的3号碳原子之间。(2)二看：外侧链是否反向平行。(3)三看：内侧链碱基配对是否遵循碱基互补配对原则，即有无“同配”、“错配”现象。3.(2018绵阳模拟)下图所示DNA分子片段中一条链含15N，另一条链含14N。下列有关说法错误的是()A.DNA连接酶和DNA聚合酶都可作用于形成处的化学键，解旋酶作用于处B.是胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸C.若该DNA分子中一条链上G+C=56%，则无法确定整个DNA分子中T的含量D.把此DNA放在含15N的培养液中复制两代，子代中含15N的DNA占100%【解析】选C。DNA连接酶和DNA聚合酶均作用于两个核苷酸之间的化学键，解旋酶作用于
4、碱基对之间的氢键，A项正确；是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，B项正确；若该DNA分子中一条链上G+C=56%，则整个DNA分子中G+C的含量也是56%，则整个DNA分子中T的含量为(1-56%)/2=22%， C项错误；DNA进行半保留复制，把此DNA放在含15N的培养液中复制两代，由于所用原料均含有15N，子代中含15N的DNA占100%， D项正确。4.假如一个DNA分子含有1 000个碱基对(P只是32P)，将这个DNA分子放在只含31P的脱氧核苷酸的培养液中让其复制两次，则子代DNA分子的相对分子质量平均比原来()A.减少1 500B.增加1 500C.增加1 000D.减少1 000【解析】选
5、A。每个碱基对应一个脱氧核苷酸，含1个磷酸基团，即1个磷原子。复制两次后形成4个DNA分子，8条单链，其中两条含32P，6条含31P，因而相对分子质量共减少 6 000，每个DNA分子平均减少1 500。5.如图所示，给以适宜的条件各试管均有产物生成，则能生成DNA的试管是()A.a和dB.b和cC.只有bD.只有c【解析】选A。DNA可通过DNA复制和逆转录形成。所以形成DNA的条件是4种脱氧核苷酸、ATP、酶、模板(DNA两条链)；或4种脱氧核苷酸、ATP、酶、模板(mRNA)。6.(2018邵阳模拟)将某一经3H充分标记DNA的雄性动物细胞(染色体数为2N)置于不含3H的培养基中培养，经
6、过连续两次正常细胞分裂后，下列有关说法不正确的是()导学号14120358A.若进行有丝分裂，则子细胞含3H的核DNA分子数可能为NB.若进行减数分裂，则子细胞含3H的染色体数为NC.第一次分裂结束时，子细胞中染色体都含3HD.若子细胞中有的染色体不含3H，则原因是同源染色体彼此分离【解析】选D。将经3H充分标记DNA的细胞置于不含3H的培养液中培养，进行两次细胞分裂，由于DNA是半保留复制，第一次复制结束时，每个DNA分子均有一条链含3H，第二次有丝分裂后期，染色体数是4N，2N被标记，2N未被标记，分裂成两个子细胞时，由于染色体分配是随机的，则子细胞含3H的染色体数可能为02N，A正确；若
7、进行减数分裂，DNA只复制1次，由于DNA是半保留复制，所以子细胞的N条染色体都被标记，B正确；第一次分裂结束时，因为DNA只复制1次，所以子细胞中染色体都含3H，C正确；由以上分析可知，若子细胞中有的染色体不含3H，则该细胞进行的是有丝分裂，不可能发生同源染色体彼此分离，D错误。 【易错提醒】(1)由于染色体着丝点分裂后形成的子染色体移向哪一极是“随机”的，故移向同一极的染色体其双链DNA所带的放射性状况应由每条染色体如何移动决定，不可将所有染色体的移动“统一”看待。(2)性原细胞进行减数分裂时DNA只进行一次复制，复制后的子代DNA在减数第二次分裂后期分开，分别进入两个精细胞(或一个卵细胞
8、和极体或两个极体)中。7.已知DNA分子中，碱基对A与T之间形成2个氢键，C与G之间形成3个氢键；在一个双链DNA分子片段中有200个碱基对，其中A有90个。因此在这个DNA片段中含有游离的磷酸的数目和氢键的数目依次为()A.200、400B.44、510C.2、400D.2、510【解析】选D。一个DNA分子片段中含有游离磷酸的数目为2个；由于该DNA分子片段中有200个碱基对，其中A有90个，则T有90个，C和G各有110个，A与T之间的氢键为290=180(个)，C与G之间的氢键为3110=330(个)，故该DNA分子片段中的氢键数为180+330=510(个)。8.PrPS蛋白转变成P
9、rPSC蛋白并在神经细胞内积累时，能导致疯牛病。下图表示PrPSC蛋白的形成过程，下列有关说法正确的是()导学号14120359A.由图可知，PrPSC蛋白以自身为模板进行复制B.PrPS蛋白转变成PrPSC蛋白时有正反馈效应C.若控制合成PrPS蛋白的基因的全部碱基中A占20%，则该基因的一条核苷酸链中(C+G)/(A+T)为23D.DNA、酶以及激素的合成与PrPS蛋白一样都是需要模板的【解析】选B。由图可知，PrPSC蛋白由PrPS蛋白转变而成，不是以自身为模板进行复制，A项错误。PrPSC蛋白进入细胞能够促进PrPS蛋白转变成PrPSC蛋白，B项正确。控制合成PrPS蛋白的基因的全部碱
10、基中A占20%，则T占20%，C=G=30%，DNA双链中，G+C占60%，A+T占40%，在DNA的一条链中，G+C也占60%，A+T也占40%，所以该基因的一条核苷酸链中(G+C)/(A+T)为32，C项错误。DNA以自身为模板进行复制；大部分酶是蛋白质，以mRNA为模板翻译而成，少数酶是RNA，以DNA的一条链为模板转录而成；部分激素不是蛋白质，如性激素是固醇类物质，其合成不需要模板，D项错误。二、非选择题(共2小题，共30分)9.(16分)(2018湖北八校联考)如图是某DNA分子的局部结构示意图。请据图分析回答：(1)写出下列序号代表的结构的中文名称：_，_，_。(2)图中DNA片段
11、中碱基对有_对，该DNA分子应有_个游离的磷酸基团。(3)从主链方向上看，两条单链_，从碱基关系看，两条单链_。(4)如果将14N标记的细胞培养在含15N标记的脱氧核苷酸的培养液中，此图所示的_(填图中序号)中可检测到15N。若细胞在该培养液中分裂4次，该DNA分子也复制4次，则得到的子代DNA分子中含14N和含15N的比例为_。(5)若该DNA分子共有a个碱基，其中腺嘌呤有m个，则该DNA分子复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为_个。【解析】(1)根据碱基互补配对原则可知，是胞嘧啶，是腺嘌呤，是鸟嘌呤，是胸腺嘧啶，是磷酸基团，是胸腺嘧啶，是脱氧核糖，是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，是一条脱氧核苷酸链
12、的片段。(2)由图可知，图中DNA片段中碱基对有4对，每一条链中都有一个游离的磷酸基团，则该DNA分子应有2个游离的磷酸基团。(3)从主链方向上看，两条单链反向平行；从碱基关系看，两条单链互补。(4)碱基中含有N，所以图中中可检测到15N。DNA复制4次，产生16个DNA分子，由于DNA复制为半保留复制，含14N的DNA分子共有2个，所有的DNA分子都含有15N，所以子代DNA分子中含14N和含15N的比例为18。(5)A=T=m，则G=C=a/2-m，复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为(24-1)(a/2-m)=15(a/2-m)个。答案：(1)胞嘧啶脱氧核糖一条脱氧核苷酸链的片段(2)
13、42(3)反向平行互补(4)18(5)15(a/2-m)10.(14分)(2018广州模拟)蚕豆体细胞染色体数目2N=12，科学家用3H标记蚕豆根尖细胞的DNA，可以在染色体水平上研究真核生物的DNA复制方式。实验的基本过程如下：.将蚕豆幼苗培养在含有3H的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基上，培养一段时间后，观察细胞分裂中期染色体的放射性情况。.当DNA分子双链都被3H标记后，再将根移到含有秋水仙素的非放射性培养基中，培养一段时间后，观察细胞分裂中期染色体的放射性情况。请回答相关问题：导学号14120360(1)蚕豆根尖细胞进行的分裂方式是_。(2)中，在根尖细胞进行第一次分裂时，每一条染色体上带有
14、放射性的染色单体有_条，每个DNA分子中，有_条链带有放射性。(3)中，若观察到一个细胞具有24条染色体，且1/2的染色单体具有放射性，则表明该细胞的染色体在无放射性的培养基上复制_次，该细胞含有_个染色体组。(4)上述实验表明，DNA分子的复制方式是_。【解析】(1)根尖细胞进行有丝分裂。(2)中，DNA在复制时用含3H的胸腺嘧啶脱氧核苷酸作原料，每个DNA分子中有1条链带有放射性，而每条染色体上两条染色单体都带有放射性。(3)中，1/2的染色单体具有放射性，说明细胞染色体已复制2次，细胞中有24条染色体，说明染色体数目已加倍，此时该细胞中含有4个染色体组。(4)该实验表明DNA分子的复制方
15、式是半保留复制。答案：(1)有丝分裂(2)21(3)24(4)半保留复制 1.(6分)DNA熔解温度(Tm)是使DNA双螺旋结构解开一半时所需要的温度，不同种类DNA的Tm值不同。如图表示DNA分子中G+C含量(占全部碱基的比例)与Tm的关系。下列有关叙述不正确的是导学号14120361()A.般地说，DNA分子的Tm与G+C含量呈正相关B.Tm值相同的DNA分子中G+C的数量有可能不同C.生物体内解旋酶也能使DNA双螺旋结构的氢键断裂而解开螺旋D.DNA分子中G与C之间的氢键总数比A与T之间多【解析】选D。DNA熔解温度(Tm)是使DNA双螺旋结构解开一半时所需要的温度，题图表示DNA分子中
16、G+C含量(占全部碱基的比例)与Tm的关系，Tm越高，C+G含量越高，即DNA分子的Tm与C+G含量呈正相关，A正确；两DNA分子若Tm相同，则它们所含G+C比例相同，但C+G的数量不一定相同，B正确；解旋酶能使DNA双螺旋结构中的氢键断裂而解开螺旋，C正确；G-C碱基对之间有3个氢键，A-T碱基对之间有2个氢键，但整个DNA分子中G与C之间的氢键数量不一定比A与T之间多，D错误。2.(6分)(2018长沙模拟)如图表示采用同位素示踪技术和离心处理来探究DNA复制方式的过程图解，下列说法错误的是()导学号14120362A.图中轻带表示14N-14N的DNA分子B.本实验证明DNA的复制方式为
17、半保留复制C.细菌繁殖三代后取样、提取DNA，离心后离心管中出现三个条带D.若将DNA双链分开来离心，则b、c两组实验结果都是得到两个条带【解析】选C。图中轻带表示相对分子质量较小的DNA，即14N-14N的DNA分子，A正确；分析离心后的实验结果，繁殖一代后，DNA分子出现在中带位置，表明形成15N-14N的DNA分子，繁殖两代后，出现14N-14N和15N-14N的DNA分子，因此本实验可证明DNA的复制方式为半保留复制，B正确；一个细菌繁殖三代后产生1/415N-14N的DNA分子和3/414N-14N的DNA分子，所以试管中只能出现轻带和中带两个条带，C错误；若将DNA双链分开，b、c
18、两组得到的都是14N脱氧核苷酸链和15N脱氧核苷酸链，离心后都得到两个条带，D正确。3.(18分)(2018大连模拟)请回答下列与DNA分子的结构和复制有关的问题：导学号14120363(1)DNA分子复制的时间是_，一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基靠_连接。(2)在DNA分子模型搭建实验中，如果用一种长度的塑料片代表A和G，用另一种长度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型粗细_，原因是_。(3)DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基(P)变成了尿嘧啶，该DNA连续复制两次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为UA、AT、GC、CG，推测“P”可能是_。(4
19、)7-乙基鸟嘌呤不与胞嘧啶(C)配对而与胸腺嘧啶(T)配对。某DNA分子中腺嘌呤(A)占碱基总数的30%，其中的鸟嘌呤(G)全部被7-乙基化，该DNA分子正常复制产生两个DNA分子，其中一个DNA分子中胸腺嘧啶(T)占碱基总数的45%，另一个DNA分子中鸟嘌呤(G)所占比例为_。【解析】(1)DNA分子复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基靠“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”连接。(2)A、G都为嘌呤，C、T都为嘧啶，根据碱基互补配对原则，一条链中的嘌呤只能和另一条链中的嘧啶互补配对，故搭建成的DNA模型粗细相同。(3)诱变后一个正常碱基变为U，则以突变的单链为模板两次复制后形成两个DNA分子，相应位点上的碱基为U-A、A-T。另外一条未突变单链两次复制后形成两个DNA分子相应位点上的碱基是G-C、C-G。所以P可能是G或C。(4)据DNA分子中的A占30%，可知T占30%， C占20%，G占20%。当其中的G全部被7-乙基化后，新复制的两个DNA分子中G的比例不变，仍为20%。答案：(1)有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期脱氧核糖磷酸脱氧核糖(2)相同嘌呤与嘧啶互补配对(3)胞嘧啶或鸟嘌呤(4)20%- 8 -