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课后限时自测 DNA分子的结构、复制与基因的本质
(时间:60分 满分:100分)
(对应学生用书第275页)
一、选择题(每题5分,共60分)
1.20世纪90年代,Cuenoud等发现DNA也有催化活性。他们根据共有序列设计并合成了由47个核苷酸组成的单链DNA-E47,它可以催化两个DNA片段之间的连接。下列有关叙述正确的是( )
A.在DNA-E47中,嘌呤数与嘧啶数相等
B.在DNA-E47中,每个脱氧核糖上均连有一个磷酸和一个含N碱基
C.DNA也有酶催化活性
D.DNA-E47作用的底物和DNA聚合酶作用的底物是相同的
[解析] DNA-E47为单链,嘧啶数与嘌呤数不一定相等。DNA聚合酶的作用底物是游离的脱氧核苷酸, 而DNA-E47的作用底物为两个DNA片段。
[答案] C
2.(2015·太原模拟)DNA一般能准确复制,其原因是( )
①DNA规则的双螺旋结构为复制提供模板
②DNA复制发生于细胞周期的间期
③碱基互补配对是严格的
④产生的两个子代DNA均和亲代DNA相同
A.②④ B.②③ C.①④ D.①③
[解析] DNA规则双螺旋结构经解旋后为DNA复制提供两条模板(即复制的标准),严格的碱基互补配对原则保证了DNA复制的准确性,它保证子代DNA是以亲代DNA提供的两条模板为标准合成的。
[答案] D
3.(2014·威海市乳山一中测试)将不含放射性的DNA分子放入某装置中,进行DNA分子的细胞外复制或转录。已知该装置能满足DNA分子复制或转录所需的各种条件,其原料中只有胸腺嘧啶脱氧核苷酸中的氮原子用15N做了标记,下列有关分析正确的是( )
A.复制1代所产生的2个子代DNA分子中,放射性碱基的数量相等
B.复制1代所产生的2个子代DNA分子中,其放射性碱基的数目之和等于亲代DNA分子中T的数目
C.复制3代,含放射性的DNA分子占总数的3/4
D.该装置中转录产生的RNA分子具有放射性与模板链的放射性强度相同
[解析] 由于复制1代所产生的2个子代DNA分子中,含放射性碱基的两条子链是互补关系,所以两条单链中的T数量不一定相等,A错误;复制1代所产生的2个子代DNA分子中,含放射性碱基的两条子链互补,所以其放射性碱基的数目之和等于亲代DNA分子中T的数目,B正确;由于原料中含15N标记的游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸,所以不论复制多少次,含放射性的DNA分子都占总数的100%,C错误;由于转录产生的是RNA,不含胸腺嘧啶脱氧核苷酸,所以该装置中转录产生的RNA分子不具有放射性,D错误。
[答案] B
4.如图为细胞核内某基因(15N标记)局部结构示意图,该基因中A占全部碱基的20%,下列说法正确的是( )
A.该基因彻底水解后可生成6种产物
B.该基因转录形成的mRNA中U占全部碱基的20%
C.解旋酶作用于①部位,DNA聚合酶作用于②部位
D.将该细胞置于14N培养液中完成一个细胞周期,含15N的子细胞占50%
[解析] 该基因彻底水解后形成的产物有脱氧核糖、磷酸、四种碱基,一共6种产物;由于不知道转录的模板链中碱基A所占的百分比,因此,无法求出该基因转录形成的mRNA中U占全部碱基的百分比;解旋酶作用于氢键,即②部位,DNA聚合酶作用于磷酸二酯键,即①部位;将该细胞置于14N培养液中完成一个细胞周期,含15N的子细胞占100%。
[答案] A
5.将一个不含放射性的大肠杆菌(拟核DNA呈环状,碱基数目为n)放在含有3H-胸腺嘧啶的培养基中培养一段时间后,检测到a、b两种类型的DNA如图所示(注:以“……”表示含放射性的脱氧核苷酸链)。预测该实验的结果为( )
A.第一次复制产生的DNA全为b类型
B.第二次复制产生的DNA中两种类型都有,且a、b比例为1∶3
C.若DNA含有x个胸腺嘧啶,则复制m次需要的胞嘧啶的数目为(2m-1)(x-a)/2
D.复制m次产生放射性的脱氧核苷酸链数为2m+1-2
[解析] 因DNA复制为半保留复制,故第一次复制产生的DNA全为a类型。第二次复制产生的DNA有a、b两种类型,且比例为1∶1。该DNA碱基数目为n,若T为x个,则一个DNA分子中含有的C的数目是(n-2x)/2,因此复制m次共需要C的数目为(2m-1)(n-2x)/2。复制m次后,脱氧核苷酸链数为2×2m,即2m+1,其中只有2条不含放射性,故含有放射性的脱氧核苷酸链数为2m+1-2。
[答案] D
6.下图为真核细胞DNA复制过程模式图,相关分析错误的是( )
A.酶①为解旋酶,酶②为DNA聚合酶
B.图示体现了边解旋边复制及半保留复制的特点
C.在复制完成后,甲、乙可在有丝分裂后期、减数第一次分裂后期分开
D.将该模板DNA置于15N培养液中复制3次后,含15N的DNA占100%
[解析] DNA的复制显著特点是边解旋边复制,图示有很好的体现,其中酶①为解旋酶,打开双螺旋,酶②为DNA聚合酶,催化合成新的DNA链,A正确,B正确。复制结果是一个DNA变成两个子代DNA分子,分别位于同一条染色体的两个姐妹染色单体上,在有丝分裂后期、减数第二次分裂后期随染色单体分开而分开,C错误。由于DNA是半保留复制,因而在15N培养液中复制3次后,含15N的DNA占100%,D正确。
[答案] C
7.用15N标记含有100个碱基对的DNA分子片段,碱基间的氢键共有260个。该DNA分子在14N的培养基中连续复制多次后共消耗游离的嘌呤类脱氧核苷酸1 500个。下列叙述正确的是( )
A.该DNA片段中共有腺嘌呤60个,复制多次后含有14N的DNA分子占7/8
B.若一条链中(A+G)/(T+C)<1,则其互补链中该比例也小于1
C.若一条链中A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,则其互补链中该比例为4∶3∶2∶1
D.该DNA经复制后产生了16个DNA分子
[解析] 选项A,据题干信息可推知,该DNA分子中有60个C/G碱基对,40个A/T碱基对,故该DNA片段中,A的个数为40个,经多次复制后,子代DNA全部都含有14N。选项B,DNA分子中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数,故互补链中(A+G)/(T+C)大于1。选项C,DNA两条单链之间由于碱基互补配对,若一条链中A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,则其互补链中该比例为2∶1∶4∶3。选项D,该DNA片段中嘌呤类碱基共100个,经多次复制后共消耗游离的嘌呤类碱基1 500个,则1 500=100×(2n-1),n=4。
[答案] D
8.下图为DNA分子部分结构示意图,以下叙述正确的是( )
A.解旋酶可以断开⑤键,因此DNA的稳定性与⑤无关
B.④是一个鸟嘌呤脱氧核苷酸
C.DNA连接酶可催化⑥或⑦键形成
D.A链、B链的方向相反,骨架是磷酸和脱氧核糖
[解析] DNA的稳定性与碱基对有关系,碱基对间的氢键越多,分子结构越稳定;DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架;④的名称是鸟嘌呤脱氧核苷酸是错误的,因为4中的1与2、3不属于同一个脱氧核苷酸。
[答案] D
9.(2015·潍坊市高三期末)精原细胞的一个DNA分子用15N标记,放在含14N的培养基中,完成减数第一次分裂后再换用含15N的培养基,则产生的四个精子中含15N的有(不考虑变异)( )
A.0个 B.1个
C.2个 D.4个
[解析] 只有减数第一次分裂进行DNA复制,由于DNA是半保留复制,DNA复制后,有两个DNA分子含15N,存在于一条染色体的两条单体上,在减数第二次分裂的后期,着丝点分裂,进入两个子细胞,C正确。
[答案] C
10.(2014·河北省正定中学高三月考)下列关于下图中①、②两种分子的说法正确的是( )
A.①为DNA,在正常情况下复制后形成两个相同的DNA
B.②为tRNA,一种tRNA可携带不同的氨基酸
C.遗传信息位于①上,密码子位于②上
D.①和②共有的碱基是A、T、C、G
[解析] 一种tRNA只能携带一种的氨基酸,B错误;密码子位于mRNA上不是tRNA上,C错误;②中没有碱基T,而是碱基U代替,D错误。
[答案] A
11.下图为细胞DNA复制过程模式图,请根据图示过程判断下列叙述错误的是( )
A.由图示可知,一个DNA分子复制出①②两个DNA分子是边解旋边双向复制
B.解旋酶能使双链DNA解开,但需要细胞提供能量
C.真核细胞中①②分开的时期为有丝分裂的后期和减数第二次分裂后期
D.单个脱氧核苷酸在DNA连接酶的作用下连接合成新的子链
[解析] 由图示可知,一个DNA分子复制出①②两个DNA分子是边解旋边双向复制的,A正确;DNA解旋酶能使双链DNA解开,但需要细胞提供能量,B正确;真核细胞中①②分开的时期为有丝分裂的后期和减数第二次分裂后期姐妹染色单体分开时,C正确;单个脱氧核苷酸在DNA连接酶的作用下连接合成新的子链,D错误。
[答案] D
12.某人在各种条件适宜的情况下用以下原料合成了两个DNA分子片段①和②:4种碱基共20个,其中3个A,7个T,4个C,6个G,脱氧核糖40个,磷酸100个,酶等,测得其中一个DNA分子片段①中,脱氧核糖和磷酸之间的化学键有14个,则下列叙述正确的是( )
A.该合成产物①是一个4个碱基对的DNA分子片段
B.两个DNA分子片段共有20个脱氧核苷酸
C.利用这些原料理论上可以合成410种不同的DNA分子
D.另一个DNA分子片段②可能有7个碱基对
[解析] 测得其中一个DNA分子片段①中,脱氧核糖和磷酸之间的化学键有14个,说明该合成产物①是一个4个碱基对的DNA分子片段,A正确;由题意分析可知,A、T对最多3个,G、C对最多4 个,即碱基对共7个,则两个DNA分子片段共有14个脱氧核苷酸,B错误;利用这些原料理论上可以合成47种不同的DNA分子,C错误;另一个DNA分子片段②可能有3个碱基对,D错误。
[答案] A
二、非选择题(共40分)
13.(12分)下图表示某DNA片段遗传信息的传递过程,①~⑤表示物质或结构,a、b、c表示生理过程。据图回答下列问题:
(1)图中表示DNA复制的过程是________(填字母),图中表示遗传信息传递的过程是________(填字母)。
(2)a、b过程需要的酶分别是________、________,a、b过程中碱基配对的不同点是________________________。
(3)若在AUG后插入3个核苷酸,合成的多肽链中除在甲硫氨酸后多一个氨基酸外,其余氨基酸序列无变化。由此证明________________________________________________________________________。
(4)若②中含1000个碱基,其中C占26%、G占32%,则①中胸腺嘧啶的比例是________,此DNA片段经三次复制,在第三次复制过程中需消耗________个胞嘧啶脱氧核苷酸。
[解析] (1)读图知表示DNA复制的过程是a,遗传信息的传递过程包括DNA的复制a、转录b、及翻译c。
(2)a过程为DNA复制,需要的酶是DNA聚合酶和解旋酶,b过程为转录,需要RNA聚合酶。a、b过程中碱基配对的不同点在于a过程有A—T,b过程有A—U。
(3)在DNA片段中加入三个核苷酸后,如果一个密码子不是由三个核苷酸组成,则蛋白质中改变的是多个氨基酸,而事实上只在加入的部位多了一个氨基酸,说明一个密码子是由三个核苷酸组成的。
(4)由mRNA中G+C=26%+32%=58%,可求得mRNA中A+U=42%,则对应的DNA片段中A+T=42%,因此DNA中胸腺嘧啶的比例是21%。一个DNA分子中含胞嘧啶脱氧核苷酸为2 000×29%=580个,此DNA片段经三次复制,在第三次复制过程中需消耗胞嘧啶脱氧核苷酸为22×580=2 320
[答案] (1)a a、b、c (2)DNA聚合酶和解旋酶 RNA聚合酶 a过程有A-T,b过程有A-U (3)一个密码子是由三个核苷酸组成的 (4)21% 2320
14.(14分)图1为S型细菌的DNA分子结构示意图(片段),图2为真核生物染色体上部分DNA分子复制过程示意图,图3为拟核或质粒复制过程示意图,据图回答下列问题。
图1 图2 图3
(1)若图1中3为G,则由1、2、3构成的单体的名称为________________;
(2)DNA被彻底氧化分解后,能产生含氮废物的是____________。(用序号表示)
(3)假定大肠杆菌只含14N的DNA的相对分子质量为a;只含15N的DNA的相对分子质量为b。现将只含15N的DNA培养到含14N的培养基中,子一代DNA的平均相对分子质量为________,子二代DNA的平均相对分子质量为__________________________。
(4)用图示表示图2中DNA复制过程中的遗传信息的流动________。
(5)从图2可以看出,DNA分子复制的特点是________
________________________________________________________________________。
(6)若图3中DNA的碱基总数是100个,其中T为20个,则复制一次需要游离的C为________个。
[解析] (1)若3为G,图1由1、2、3构成的单体的名称为鸟嘌呤脱氧核苷酸;(2)DNA的组成中只有碱基含氮,因此DNA被彻底氧化分解后,能产生含氮废物的是3、4;(3)将只含15N的DNA培养到含14N培养基中子一代均为中DNA,因此子一代DNA的平均相对分子质量为(a+b)/2,而子二代的4个子DNA应为2个中DNA,2个轻DNA,则子二代DNA的平均相对分子质量为(3a+b)/4;(4)图2中DNA的自我复制可表示为;(5)由图2知DNA边解旋边复制,又两条模板链方向相反,在复制时形成的两条子链的方向也是相反的即双向复制;(6)DNA分子中含T为20个,则A=20个,因此DNA分子中含G=C=(100-40)/2=30个,复制一次需游离的C为30个。
[答案] (1)鸟嘌呤脱氧核苷酸 (2)3、4 (3)(a+b)/2 (3a+b)/4 (4) (5)边解旋边复制、
双向复制 (6)30
15.(14分)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:
Ⅰ.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。
Ⅱ.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:
(1)蚕豆根尖细胞进行的分裂方式是__________________;秋水仙素能使部分细胞的染色体数目加倍,其作用的机理是________________________________________________________________________。
(2)Ⅰ中,在根尖细胞进行第一次分裂时,每一条染色体上带有放射性的染色单体有________条,每个DNA分子中,有________条链带有放射性。
Ⅱ中,若观察到一个细胞具有24条染色体,且二分之一的染色单体具有放射性,则表示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。
(3)上述实验表明,DNA分子的复制方式是________________________________________________________________________。
[解析] (1)蚕豆根尖细胞为体细胞,其分裂方式为有丝分裂。秋水仙素使细胞内染色体加倍的原理是体细胞在有丝分裂过程中,染色体完成了复制,纺锤体的形成受到破坏,以致染色体不能被拉向两极,于是形成了染色体数目加倍的细胞。(2)由于DNA的复制为半保留复制,第一次分裂完成时,每个DNA分子中都有一条链被3H标记,每一条染色体上有2条染色单体被3H标记。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,观察到一个细胞具有24条染色体,且二分之一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2次,该细胞含有4个染色体组。(3)上述实验证明DNA分子的复制是半保留复制。
[答案] (1)有丝分裂 抑制纺锤体的形成 (2)2 1 2 4 (3)半保留复制
薄雾浓云愁永昼, 瑞脑消金兽。 佳节又重阳, 玉枕纱厨, 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后, 有暗香盈袖。 莫道不消魂, 帘卷西风, 人比黄花瘦。
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