2019届高考生物一轮课时跟踪检测20《DNA分子的结构、复制与基因的本质 》(含解析)

课时跟踪检测（二十）  DNA分子的结构、复制与基因的本质

一、选择题

1．下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是(　　)

A．DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构

B．DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基

C．DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对

D．DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连

解析：选C　DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构；DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖，且磷酸不与碱基直接相连；DNA分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连。

2．(2018·江西九校联考)下列关于DNA的有关叙述，正确的有几项(　　)

①碱基互补配对原则是DNA精确复制的保障之一

②DNA复制时一定需要解旋酶的参与

③DNA分子的特异性是指脱氧核苷酸序列的千变万化

④嘌呤碱基与嘧啶碱基的配对保证了DNA分子空间结构的相对稳定

⑤在细菌的一个完整质粒中含有两个游离的磷酸基团

A．0项  B．1项

C．2项  D．3项

解析：选C　碱基互补配对原则保证DNA复制准确无误地进行，DNA双螺旋结构为其复制提供精确的模板；DNA复制在解旋酶和DNA聚合酶的作用下，边解旋边复制，但在PCR技术扩增目的基因时利用了高温变性解旋；DNA分子的特异性取决于DNA分子中脱氧核苷酸特定的排列顺序，即碱基对的排列顺序；嘌呤碱基与嘧啶碱基之间通过氢键连接，它们的结合遵循碱基互补配对原则，这保证了DNA分子空间结构的相对稳定；细菌的一个完整质粒是环状的DNA分子，不存在游离的磷酸基因，所以共有2项正确。

3．下图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述错误的是(　　)

A．由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制

B．解旋酶能使双链DNA解开，但需要消耗ATP

C．子代DNA分子的两条链是反向平行排列的

D．DNA在复制过程中是先进行解旋，后半保留复制

解析：选D　由图示可知，新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此复制的方式是半保留复制；解旋酶使DNA双链解开，需要消耗ATP；子代DNA分子的两条链是反向平行的；DNA在复制过程中是边解旋边半保留复制。

4．(2018·荆州模拟)如图为果蝇某一条染色体上的几个基因示意图，从中得到的正确结论是(　　)

A．R基因中与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸和一个碱基

B．R、S、N、O互为非等位基因

C．果蝇的每个基因是由成百上千个核糖核苷酸组成的

D．每个基因中有一个碱基对的替换，都会引起生物性状的改变

解析：选B　一般与脱氧核糖直接相连的是两个磷酸和一个碱基；一对同源染色体上控制相对性状的基因才是等位基因，而R、S、N、O是位于同一条染色体上的不同基因，所以它们之间互为非等位基因；果蝇的基因指的是DNA上有遗传效应的片段，而DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸；由于密码子的简并性，所以基因中一个碱基对的替换不一定会引起生物性状的改变。

5．将一个由100个碱基组成的DNA分子(设为亲代DNA)放在含有被3H标记的脱氧胸苷(3H­dT)的培养液中进行复制，一段时间后测得子二代的放射性强度(放射性强度＝含3H的碱基总数/DNA分子中的碱基总数)为30%。则亲代DNA分子中含有的胸腺嘧啶的数量为(　　)

A．10个  B．20个

C．30个  D．40个

解析：选D　设每个DNA中含有x个胸腺嘧啶，则子二代的放射性强度＝(22－1)x/(22×100)＝30%，解得：x＝40。

6.H2O2能将鸟嘌呤(G)氧化损伤为8­oxodG，8­oxodG可与腺嘌呤(A)互补配对。若图中所示DNA片段中有两个鸟嘌呤发生上述氧化损伤后，再正常复制多次形成大量的子代DNA，下列相关叙述错误的是(　　)

A．子代DNA分子都有可能发生碱基序列的改变

B．部分子代DNA中嘧啶碱基的比例可能会增加

C．子代DNA控制合成的蛋白质可能不发生改变

D．氧化损伤可能诱发原癌基因或抑癌基因的突变

解析：选B　由题干信息可知，H2O2能将G氧化损伤为8­oxodG，8­oxodG与A互补配对，而图示DNA片段中含有3个G，若发生氧化损伤的两个G位于不同链，则形成的子代DNA分子都有可能发生碱基序列的改变；由于G氧化损伤为8­oxodG后，能与A配对，所以正常复制多次形成的子代DNA中嘧啶碱基比例会减小；由于密码子的简并性，突变后形成的蛋白质的结构可能不变；氧化损伤可能诱发原癌基因或抑癌基因的突变。

7.某基因(14N)含有3 000个碱基，腺嘌呤占35%。若该DNA分子以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标记的胞嘧啶6 300个

C．X层中含有氢键数是Y层的1/3

D．W层与Z层的核苷酸数之比是1∶4

解析：选C　复制得到的DNA分子与亲代DNA分子的碱基序列相同，则两者的氢键数也应该是相等的，X层有2个DNA，Y层有6个DNA，故X层与Y层的氢键数之比为1/3。

8．用32P标记某植物体细胞(含12条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期一个细胞中染色体携带32P标记的情况是(　　)

A．带有32P标记的染色体有6条

B．每条染色体的两条姐妹染色单体均带有32P标记

C．带有32P标记的DNA分子数与染色体数相同

D．每条染色体中带有32P标记的DNA单链为0条或1条

解析：选C　该细胞中含有12条染色体，但在进行有丝分裂过程中每条染色体的行为一致，因此分析时只需画出其中一条染色体，便可推知其他染色体携带32P标记的情况。绘图分析如下：

据图可知，该细胞第一次分裂产生的两个子细胞中染色体携带32P标记的情况一致；第二次分裂过程中，当染色体复制后每条染色体均具有两条姐妹染色单体，而其中一条姐妹染色单体的DNA分子带有32P标记，另一条姐妹染色单体的DNA分子不带32P标记。由于有丝分裂中期时姐妹染色单体并未分离，故此时细胞中带有32P标记的染色体应有12条，且每条染色体只有一条DNA单链带有标记；每条染色体的两条姐妹染色单体中只有一条姐妹染色单体带有32P标记。

9．下图为某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．②与①交替连接，构成了DNA分子的基本骨架

B．③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，消耗的腺嘌呤脱氧核苷酸数为60×(2n－1)个

解析：选B　①是脱氧核糖，②是磷酸，两者交替连接构成了DNA分子的基本骨架；④是连接DNA单链上两个脱氧核糖核苷酸的化学键，③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，其中含有母链的DNA分子共2个；该DNA复制n次，消耗腺嘌呤脱氧核苷酸数为(200－40×2)÷2×(2n－1)＝60×(2n－1)。

10．(2018·山东省实验中学月考)20世纪50年代初，查哥夫对多种生物DNA做了碱基定量分析，发现(A＋T)/(C＋G)的比值如表。结合所学知识，你认为能得出的结论是(　　)

A．猪的DNA结构比大肠杆菌的DNA结构更稳定一些

B．小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息相同

C．小麦DNA中(A＋T)的数量是鼠DNA中(C＋G)数量的1.21倍

D．同一生物不同组织的DNA碱基组成相同

解析：选D　大肠杆菌DNA中(A＋T)/(C＋G)的比值小于猪的，说明大肠杆菌DNA所含C—G碱基对的比例较高，而C—G碱基对含三个氢键，因此大肠杆菌的DNA结构稳定性高于猪的；虽然小麦和鼠的(A＋T)/(C＋G)比值相同，但不能代表二者的碱基序列与数目相同；同一生物的不同组织所含DNA的碱基序列是相同的，因此DNA碱基组成也相同。

11．下图为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的结构更稳定

C．DNA片段2至少需要经过3次复制才能获得DNA片段3

D．DNA片段2复制n次后，可获得2n－1个DNA片段1

解析：选D　DNA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2n－1个。

12．某长度为1 000个碱基对的双链环状DNA分子，其中含腺嘌呤300个，该DNA分子复制时，1链首先被断开形成3′、5′端口，接着5′端与2链发生分离，随后DNA分子以2链为模板，通过滚动从1链的3′端开始延伸子链，同时还以分离出来的5′端单链为模板合成另一条子链，其过程如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)

A．该过程是从两个起点同时进行的，1链中的碱基数目多于2链

B．若该DNA连续复制3次，则第三次共需鸟嘌呤4 900个

C．复制过程中两条链分别作模板，边解旋边复制

D．该环状DNA通常存在于细菌、酵母菌等原核细胞中

解析：选C　双链DNA分子的两条链是严格按照碱基互补配对原则形成的，所以1链和2链均含1 000个碱基，两者碱基数目相同。根据碱基互补配对原则(A—T、G—C)，DNA分子含腺嘌呤300个，所以胸腺嘧啶也为300个，则胞嘧啶和鸟嘌呤均为700个，在第三次复制过程中，DNA分子数由4个增加到8个，即第三次新合成4个DNA分子，故共需鸟嘌呤700×4＝2 800个。根据题意可知，复制过程中两条链分别作模板，边解旋边复制。酵母菌细胞是真核细胞。

二、非选择题

13．(2018·湖北八市重点中学质检)如图是DNA双螺旋结构模型的建构过程图解(1～5)，请据图探讨相关问题：

(1)物质1是构成DNA的基本单位，与RNA的基本单位相比，两者成分方面的差别是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)催化形成图2中的磷酸二酯键的酶是____________。

(3)图3和图4中的氢键用于连接两条脱氧核苷酸链，如果DNA耐高温的能力越强，则____________(填“G—C”或“A—T”)碱基对的比例越高。

(4)RNA病毒相比DNA病毒更容易发生变异，请结合图5和有关RNA的结构说明其原因：________________________________________________________。

解析：(1)DNA的基本单位与RNA的基本单位相比，主要区别是DNA的基本单位中的五碳糖是脱氧核糖，特有的碱基是T，而RNA的基本单位中的五碳糖是核糖，特有的碱基是U。(2)图2是由DNA分子的基本单位脱氧核苷酸经脱水缩合形成的脱氧核苷酸链，形成脱氧核苷酸链过程中有磷酸二酯键生成，其需要DNA聚合酶催化。(3)DNA分子中氢键越多，DNA分子越稳定，C—G之间有3个氢键，A—T之间有2个氢键。(4)RNA分子是单链结构，DNA分子是双螺旋结构，其结构稳定性较强，而单链RNA更容易发生变异。

答案：(1)物质1中的五碳糖是脱氧核糖，特有的碱基是T，而RNA的基本单位中的五碳糖是核糖，特有的碱基是U(2)DNA聚合酶　(3)G—C　(4)DNA的双螺旋结构较RNA单链结构更稳定

14．下图是某DNA分子的局部组成示意图，请据图回答：

(1)写出图中下列序号代表结构的中文名称：

①________；⑦________；⑧________；⑨________。

(2)图中DNA片段中碱基对有________对，该DNA分子应有________个游离磷酸基团。

(3)从主链上看，两条单链方向________，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的脱氧核苷酸的培养液中，此图中所示的________________(填序号)可测到15N。若细胞在该培养液中分裂四次，该DNA分子也复制四次，得到的子代DNA分子中含14N和15N的比例为________。

(5)若该DNA分子共有a个碱基，其中含腺嘌呤m个，则该DNA分子复制4次，需要游离的胞嘧啶为________个。

解析：(1)①是胞嘧啶，⑦是脱氧核糖，⑧是胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸，⑨是DNA单链片段。(2)该DNA片段中有4个碱基对，2个游离的磷酸基团。(3)两条DNA链反向平行。(4)该DNA复制4次，得到16个DNA分子，含14N的DNA有2个，全部DNA都含有15N。(5)由题意可知，该DNA分子中含有的胞嘧啶数为(a－2m)/2，则复制4次需要的胞嘧啶数为15(a－2m)/2，即a－15m。

答案：(1)胞嘧啶　脱氧核糖　胸腺嘧啶脱氧核苷酸　一条脱氧核苷酸链的片段　(2)4　2　(3)反向平行　互补　(4)①②③④⑥⑧⑨　1∶8　(5)a－15m

15．1958年，Meselson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所示)。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(其拟核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DNA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，给予适当的条件，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。

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2个DNA分子中，1条链带放射性标记，另一条链不带。复制两次后所得的4个DNA分子中，有2个DNA分子都是其中一条链带放射性标记，另外2个DNA分子则是两条链都带放射性标记。(3)由图示可以看出：该DNA分子有一个复制起点，复制为双向进行。(4)由图4可知：该DNA分子有一个复制起点，即单起点复制。

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