1、第第 21 讲讲 DNA 的结构和复制的结构和复制 1.（2019 山东潍坊模拟）下列关于 DNA 的叙述，正确的是（ ） A.DNA 的基本骨架由 C、H、O、N、P 等元素组成 B.连接磷酸与五碳糖的化学键可在解旋酶的作用下断裂 C.DNA 的片段都有遗传效应，可控制生物的性状 D.DNA 的复制和转录都能在细胞质中进行 解析 DNA 基本骨架由脱氧核糖和磷酸交替排列构成，有 C、H、O、P 元素无 N 元素，A 错误；连接磷酸与五碳糖的磷酸二酯键，应在限制性内切酶作用下断 开，B 错误；DNA 分子中有有遗传效应的片段也有无遗传效应的片段。 答案 D 2.下列关于基因的叙述中，正确的是（
2、 ） A.等位基因位于一对姐妹染色单体的相同位置上 B.萨顿采用“假说演绎法”提出基因在染色体上的假说 C.果蝇的 X 染色体上不具备与 Y 染色体所对应的基因 D.基因的遗传信息蕴藏在 4 种碱基的排列顺序之中 解析 等位基因通常位于一对同源染色体的相同位置上， 位于一对姐妹染色单体 的相同位置上的通常是相同基因，A 错误；萨顿使用“类比推理法”提出基因在 染色体上的假说，摩尔根等人采用“假说演绎法”证明基因在染色体上，B 错 误；果蝇的 X 染色体与 Y 染色体存在同源区段，故 X 染色体上具备与 Y 染色体 所对应的基因，C 错误；基因是有遗传效应的 DNA 片段，其遗传信息蕴藏在 4
3、种碱基的排列顺序之中，D 正确。 答案 D 3.研究人员将含 14NDNA 的大肠杆菌转移到15NH4Cl 培养液中， 培养 24 h 后提 取子代大肠杆菌的 DNA。将 DNA 热变性处理，即解开双螺旋，变成单链；然后 进行密度梯度离心，管中出现的两种条带分别对应下图中的两个峰，则大肠杆菌 的细胞周期为（ ） A.4 h B.6 h C.8 h D.12 h 解析 将含 14NDNA 的大肠杆菌转移到15NH4Cl 培养液中，培养 24 h 后提取 子代大肠杆菌的 DNA，DNA 变性离心后，得到 14NDNA 占 1/8，15NDNA 占 7/8，则子代 DNA 共 8 条，繁殖了 3 代
4、，细胞周期为 24/38（h） ，C 正确。 答案 C 4.下图为某同学在学习 DNA 的结构后画的含有两个碱基对的 DNA 片段 （“” 代表磷酸基团） ，下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是（ ） A.甲说：“物质组成和结构上没有错误” B.乙说：“只有一处错误，就是 U 应改为 T” C.丙说：“有三处错误，其中核糖需改为脱氧核糖” D.丁说：“如果说他画的是 RNA 双链则该图是正确的” 解析 图中的核糖应改为脱氧核糖；DNA 分子中没有 U，应将 U 改为 T；磷酸 与磷酸之间无化学键，而且磷酸应连接在两个五碳糖之间。 答案 C 5.用 15N 标记含有 100 个碱基对的 DN
5、A 分子，其中有胞嘧啶 60 个。该 DNA 分 子在含 14N 的培养基中连续复制 4 次，其结果可能是（ ） A.含有 14N 的 DNA 分子占 100% B.复制过程中需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸 640 个 C.含 15N 的链占 1/8 D.子代 DNA 中嘌呤与嘧啶之比是 23 解析 在含 14N 的培养基中连续复制 4 次， 得到 2416 个 DNA 分子， 32 条链， 其中含 14N 的 DNA 分子占 100%， 含15N 的链有 2 条， 占 1/16， A 正确， C 错误； 根据已知条件，每个 DNA 分子中腺嘌呤脱氧核苷酸数为1002602 2 40， 则复制过程
6、中需消耗的腺嘌呤脱氧核苷酸数为 40（241）600（个） ，B 错 误；每个 DNA 分子中嘌呤和嘧啶互补相等，两者之比是 11，D 错误。 答案 A 6.某双链 DNA 分子有 100 个碱基对，其中有腺嘌呤 35 个，下列叙述正确的是 （ ） A.该 DNA 分子蕴含的遗传信息种类最多有 4100种 B.该 DNA 分子在第 4 次复制时消耗 520 个胞嘧啶脱氧核苷酸 C.每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基 D.DNA 分子每一条链中相邻的碱基通过氢键相连 解析 该 DNA 分子蕴含的遗传信息种类少于 4100种，A 错误；该 DNA 分子含 有 100 个碱基对，腺嘌呤有 35
7、 个，则胸腺嘧啶有 35 个，胞嘧啶鸟嘌呤65 个，与第 3 次复制相比，第 4 次复制后增加的 DNA 分子数是 1688，所以第 4 次复制时需要的胞嘧啶脱氧核苷酸为 865520（个） ，B 正确；DNA 分子中 多数的脱氧核糖与两个磷酸基团相连，C 错误；DNA 分子中，一条链上的相邻 碱基由“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”连接，D 错误。 答案 B 7.生长在太平洋西北部的一种海蜇能发出绿色荧光，这是因为该种海蜇 DNA 分 子上有一段长度为 5 170 个碱基对的片段绿色荧光蛋白基因。转基因实验表 明，转入了海蜇的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像海 蜇一样发光。这个材料
8、说明： （ ） 基因是 DNA 分子上的片段 基因在染色体上 基因控制特定的遗传性状 基因控制性状的途径有两条 转基因技术可以定向地改造生物的遗传性状 A. B. C. D. 解析 海蜇DNA分子上一段长度为5 170个碱基对的片段为绿色荧光蛋白基因， 说明基因是 DNA 分子上的片段，正确；题干材料未涉及染色体，不能说明基 因在染色体上，错误；绿色荧光蛋白基因控制发光，说明基因控制特定的遗传 性状，正确；题中信息不能体现基因控制性状的途径，错误；转入了海蜇绿 色荧光蛋白基因的转基因鼠也能发光， 说明转基因技术可以定向改造生物的遗传 性状，正确。 答案 D 8.如图甲是 DNA 分子局部组成示
9、意图， 图乙表示 DNA 分子复制的过程。 请回答 有关 DNA 分子的相关问题： （1）沃森和克里克构建了如图甲的 DNA 双螺旋结构模型，该模型用 解释 DNA 分子的多样性。从主链上看，两条单链的方向 ，从碱基关系 看，两条单链 。 （2）若已知 DNA 一条单链的碱基组成是 ATGCCAT，则与它互补的另一条链的 碱基组成为 ；若 DNA 分子的 2 条链分别为 m 链和 n 链，若 m 链中的 （AG）/（TC）0.8 时，在 n 链中，这种比例是 。 （ 3 ） 图 乙 的DNA复 制 过 程 中 除 了 需 要 模 板 和 酶 外 ， 还 需 要 等条件； 由图乙可知延伸的子链紧
10、跟着解旋酶， 这说明 DNA 分子复制是 。 （4）DNA 分子的 为复制提供了精确的模板，通过 保证了复制能够准确地进行。 答案 （1）碱基对排列顺序的多样性 反向平行 互补 （2）TACGGTA 1.25 （3）原料、能量 边解旋边复制 （4）独特的双螺旋结构 碱基互补配对原则 9.（2019 陕西教学质量检测）BrdU（5溴尿嘧啶）与胸腺嘧啶脱氧核苷酸结构 类似， 可与碱基 A 配对。 当染色体上的 DNA 两条脱氧核苷酸链均含有 BrdU 时， 经姬姆萨染料染色显浅色， 其余均显深色。 现有果蝇某体细胞 1 个， 置于含 BrdU 的培养液中连续分裂 2 次，得到 4 个子细胞。若对这
11、些细胞的染色体进行上述染 色，则可能出现的现象是（ ） 1 个细胞染色体均为深色，3 个细胞染色体均为浅色 1 个细胞染色体均为浅色，3 个细胞染色体均为深色 4 个细胞染色体均为 4 条深色、4 条浅色 1 个细胞染色体均为深色，1 个细胞染色体均为浅色，2 个细胞染色体 4 条深 色、4 条浅色 A. B. C. D. 解析 果蝇的体细胞中有 8 条染色体，经过一次有丝分裂后，所产生的 2 个子细 胞中所有的染色体中DNA的两条链中1条链不含有BrdU、 另1条链含有BrdU， 在第二次有丝分裂时，染色体复制后所形成的每条染色体上的 2 个 DNA 中，1 个 1 条链不含 BrdU， 1
12、 条链含 BrdU （深色） ， 另 1 个 DNA 的两条链均含有 BrdU （浅色） ，在有丝分裂的后期，一条染色体上的两条姐妹染色单体分离时，可以 是 2 个细胞中均为 4 条深色和 4 条浅色的染色体同时移向细胞的一极， 这样经第 2 次有丝分裂所形成的 4 个细胞中染色体均为 4 条深色、4 条浅色，符合；也 可以是 1 个细胞中的 8 条深色的染色体移向细胞的一极，8 条浅色的染色体移向 细胞的另一极，这样所形成的 2 个子细胞中 1 个染色体均为深色、1 个染色体均 为浅色，另 1 个细胞的 4 条深色和 4 条浅色的染色体同时移向细胞的一极，这样 所形成的 2 个子细胞中染色体
13、均为 4 条深色、4 条浅色，符合，B 符合题意。 答案 B 10.（2019 山西实验中学考试）某种病理性近视（相关基因为 H、h）与基因 HLA 有关，若该基因位于常染色体且含有 3 000 个碱基，其中胸腺嘧啶 900 个，下列 说法错误的是（ ） A.女性携带者进行正常减数分裂，H 和 H 基因分离发生在减数第二次分裂 B.HLA 基因复制两次则需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸 1 200 个 C.HLA 基因利用标记的核苷酸复制 n 次，则不含放射性的 DNA 分子为 0 D.该病在男性和女性群体中的发病率相同 解析 女性携带者基因型为 Hh，正常情况下，减数分裂过程中 H 和 H 基因位于
14、 姐妹染色单体上，其分离发生在减数第二次分裂，A 正确；该基因中，AT、C G，故 HLA 基因含有 AT900（个） ，其复制两次，需要消耗腺嘌呤脱氧核 苷酸 900（221）2 700（个） ，B 错误；利用标记的核苷酸复制 n 次，所有 子代 DNA 均含标记的核苷酸，不含放射性的 DNA 分子为 0，C 正确；基因位于 常染色体的疾病在男性和女性群体中的发病率相同，D 正确。 答案 B 11.将正常生长的玉米根尖分生区细胞放在含 3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培 养液中，待其完成一个细胞周期后，再转入不含 3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸 的培养液中培养，让其再完成一个细胞周期。此时获得
15、的子细胞内 DNA 分子不 可能为（只考虑其中一对同源染色体上的 DNA 分子） （ ） A. B. C. D. 解析 将正常生长的玉米根尖分生区细胞，先在含 3H 标记的培养液中培养一个 细胞周期后，根据 DNA 半保留复制的特点，细胞中每个 DNA 分子均为一条链 含 3H，另一条链不含3H；然后再转入不含3H 标记的培养液中培养一个细胞周 期，由于在有丝分裂后期，着丝点分裂后，姐妹染色单体分离，并随机移向细胞 两极，故得到的子细胞有两种组合，具体过程如图所示（图中第二次有丝分裂以 第一次有丝分裂产生的 1 个子细胞为例） ： 由题干图、 解析图可知， 两次有丝分裂产生的子细胞类型包括题干
16、图中的， 不可能出现。 答案 A 12.（2019 郑州质检）某基因含有 3 000 个碱基，腺嘌呤占 35%。若该基因用 15N 同位素标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制 3 次。 将全部复制产物进行密度 梯度离心，得到如图甲结果；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则 得到如图乙结果。下列有关分析正确的是（ ） A.X 层全部是仅含 14N 的基因 B.W 层中含 15N 标记胞嘧啶 6 300 个 C.X 层中含有的氢键数是 Y 层的 1/3 D.W 层与 Z 层的核苷酸数之比为 14 解析 DNA 复制为半保留复制，一个 DNA 在含 15N 的培养液中复制 3 次，产生 的
17、8 个 DNA 分子全部都被 15N 标记，其中 6 个 DNA 分子的两条链都被15N 标 记，2 个 DNA 分子的一条链被 15N 标记。图甲中离心的是 DNA 分子，X 层中存 在的是一条链被 15N 标记的 DNA， A 错误； W 层含有的是被15N 标记的 DNA 单 链，共 14 条，相当于 7 个 DNA 分子，因此含有的 15N 标记胞嘧啶个数为 3 00015%73 150， B 错误； Y 层中含有的是都被 15N 标记的 DNA， 有 6 个， 而 X 层是含有一条链被 15N 标记的 DNA，为 2 个，因此 X 层氢键数是 Y 层的 1/3，C 正确；W 层有 1
18、4 条 DNA 单链，Z 层有 2 条 DNA 单链，则 W 层与 Z 层 的核苷酸数之比为 71，D 错误。 答案 C 13.（科学探究）DNA 半不连续复制假说认为：DNA 复制形成互补子链时，一条 子链是连续形成的，另一条子链则是先形成短链片段（如图 1） 。图 2 是验证该 假说的密度梯度离心结果，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。请分析回答： （1） 将 3H 标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中， 最终在噬菌体的 DNA 中检测到放射性，其原因是标记的脱氧核苷酸被 吸收，为噬菌体 DNA 复制提供
19、原料。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）细胞中 DNA 解旋需要解旋酶的催化，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 反应所需的活化能。研究表明，在 DNA 分 子加热解旋时，DNA 分子中 GC 所占的比例越高，需要的温度也越高，其原 因是 DNA 分子中 所占的比例越高，氢键越多，DNA 结构越稳定。 （3）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 _。 该实验结果为上述假说提供的有力证据是在实验时间内_。 答案 （1）大肠杆菌 5 200 （2）降低 GC （3）短链片段已连接形成长片段 细胞中均能检测到较多的短链片段