课时分层作业18-DNA分子的结构、复制及基因的本质.doc

课时分层作业(十八)　DNA分子的结构、复制及基因的本质

1．(2021·广东选择性考试押题)下列关于 DNA 的叙述，错误的是(　　)
A．DNA双螺旋结构使 DNA 分子具有较强的特异性
B．酵母菌的一个核DNA含有两个游离的磷酸基团
C．双链DNA分子中嘌呤碱基数量等于嘧啶碱基数量
D．将一个DNA分子放在含15N的培养液中复制3代，子代中双链含15N的DNA占3/4
A　[双螺旋结构使DNA分子具有较强的稳定性，其特异性与DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序有关，A错误；酵母菌的核DNA为链状DNA，含两个游离的磷酸基团，B正确；双链DNA分子，嘌呤与嘧啶配对，所以嘌呤碱基数与嘧啶碱基数相等，C正确；DNA为半保留复制，将一个DNA分子放在含15N的培养液中复制3代，共得到8个DNA分子，其中有6个DNA分子的双链均含有15N ，即比例占3/4，D正确。]
2．(2021·湖北部分重点中学考试)如图为真核细胞内某基因(15N标记)的部分结构示意图，该基因全部碱基中A占20%。下列说法正确的是(　　)

A．该基因的特异性表现在碱基种类上
B．DNA聚合酶可催化①和③处化学键的形成
C．该基因的一条核苷酸链中为
D．将该基因置于14N培养液中复制3次后，含15N的DNA分子占
C　[该基因的特异性表现在碱基对的排列顺序上，A错误；①处的化学键为氢键，DNA聚合酶不能催化氢键的形成，B错误；该基因中A占20%，则T占20%，G和C分别占30%，该基因中＝，根据碱基互补配对原则，DNA分子的一条单链中的值等于其互补链和整个DNA分子中的值，因此该基因的一条脱氧核苷酸链中也为，C正确；将该基因置于14N培养液中复制3次后，含15N的DNA分子占＝，D错误。]
3．正常情况下，DNA分子在复制时，DNA单链结合蛋白能与解旋后的DNA单链结合，使单链呈伸展状态而有利于复制。如图是大肠杆菌DNA复制过程的示意图，下列有关分析错误的是(　　)

A．在真核细胞中，DNA复制可发生在细胞分裂的间期
B．DNA复制时，两条子链复制的方向是相反的，且都是连续形成的
C．图中所示过程可发生在大肠杆菌的拟核中，酶1和酶2都是在核糖体上合成的
D．DNA单链结合蛋白能防止解旋的DNA单链重新配对
B　[DNA分子的两条链是反向平行的，从图中可以看出，在复制的过程中，有一条子链的形成是由片段连接而成的，B项错误。]
4．(2021·佛山质检)真核生物的DNA分子中有多个复制起始位点，可以大大提高DNA复制速率。中科院李国红团队通过研究揭示了一种精细的DNA复制起始位点的识别调控机制，该成果入选2020年中国科学十大进展。下列叙述错误的是(　　)
A．DNA复制起始位点是解旋酶与DNA的初始结合位点
B．DNA的两条链在复制起始位点解旋后都可以作为复制模板
C．DNA复制时可能是从复制起始位点开始同时向两个方向进行
D．可将外源的尿嘧啶类似物掺入新合成的DNA链中来鉴定复制起始位点
D　[DNA复制起始位点是解旋酶与DNA的初始结合位点，使DNA解旋后并开始复制，A正确；DNA的两条链在复制起始位点解旋后都可以作为复制模板，B正确；DNA两条链为反向平行，DNA复制时的多起点双向复制可提高DNA分子的合成效率，C正确；DNA中不含尿嘧啶，故DNA复制过程中不会利用外源的尿嘧啶类似物，D错误。]
5．(2021·潍坊模拟)为探究DNA复制方式，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔将15N标记的大肠杆菌，放到只含14N的培养基中培养，通过CsCl密度梯度离心技术分别将细胞分裂产生的第一代和第二代细胞中的15N­DNA、14N­DNA及15N14N­DNA分离开来。因为DNA能够强烈地吸收紫外线，所以用紫外光源照射离心管，透过离心管在感光胶片上记录DNA带的位置就可以显示出离心管内不同密度的DNA带。下列相关说法正确的是(　　)
A．因为15N具有放射性，所以感光胶片上可以记录DNA带的位置
B．根据第一代只出现一条居中的DNA条带，可以排除DNA是全保留复制
C．大肠杆菌在进行DNA分子复制时需要用到解旋酶、DNA聚合酶和限制酶
D．DNA聚合酶是一种能调节DNA分子复制的信息分子
B　[由题干信息可知，因为DNA能够强烈地吸收紫外线，用紫外光源照射离心管，可以透过离心管在感光胶片上记录DNA带的位置，A错误；若DNA是全保留复制，第一代会含有两条链都含15N标记的DNA和两条链都含14N标记的DNA，则会出现居下和居上的2条DNA条带，因此根据第一代只出现一条居中的DNA条带，可以排除DNA是全保留复制，B正确；大肠杆菌在进行DNA分子复制时需要用到解旋酶和DNA聚合酶，不需要限制酶，C错误；DNA聚合酶在DNA分子复制过程起到催化底物dNTP分子聚合形成子代DNA的作用，而不是传递信息，D错误。]
6．(2021·重庆市八中月考)将一个用14N标记的DNA放到15N的培养基上培养，让其连续复制三次，再将全部复制产物置于试管内进行离心，图中分别代表复制1次、2次、3次后的分层结果是(　　)

A．c、d、f　　　　　　　 B．a、e、b
C．a、b、d D．c、e、b
D　[因为DNA进行的是半保留复制，因此14N/14N的双链DNA置于含15N的培养基中复制一次得到的产物是2个14N/15N的双链DNA分子，密度为中，对应图c；2个组成为14N/15N的DNA进行第二次复制，共得到4个DNA，含2个组成为14N/15N的DNA,2个组成为15N/15N的DNA，密度分别为中和大，对应图e；第三次复制共得到8个DNA,2个组成为14N/15N,6个组成为15N/15N，密度分别为中和大，对应图b，D正确。]
7．(2021·衡水中学二调)某DNA分子(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，得到如图一所示结果；若将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到如图二所示结果。下列有关分析正确的是(　　)
A．X层全部是仅含14N的DNA分子
B．W层中含15N标记的胞嘧啶有6 300个
C．Y层中含有的氢键数是X层的3倍
D．W层与Z层的核苷酸数之比是4∶1
C　[由于DNA分子的复制方式为半保留复制，所以X层全部是含14N和15N的DNA分子；由于DNA分子复制了3次，产生了8个DNA分子，含16条脱氧核苷酸链，其中含15N标记的有14条。又因在含有3 000个碱基的DNA分子中，腺嘌呤占35%，所以胞嘧啶占15%，共450个，W层中含15N标记的胞嘧啶为450×14÷2＝3 150(个)；在DNA分子中，碱基对之间通过氢键相连，DNA分子复制了3次，产生的8个DNA分子中，2个DNA分子含14N和15N,6个DNA分子只含15N，所以Y层中含有的氢键数是X层的3倍；由于DNA分子复制了3次，产生了8个DNA分子，含16条脱氧核苷酸链，其中含15N标记的有14条，所以W层与Z层的核苷酸数之比为14∶2＝7∶1。]
8．(2022·罗湖区检测)下图为大肠杆菌的拟核DNA的复制图，甲共有1 000个碱基对，其中腺嘌呤脱氧核苷酸占全部碱基的35%，下列说法正确的是(　　)

甲　　　　　　　　乙
A．甲中每个脱氧核糖都和两个磷酸基团相连
B．甲中基因的碱基对数小于等于1 000
C．大肠杆菌中核糖体RNA的合成与核仁密切相关
D．甲到乙共需消耗150个鸟嘌呤脱氧核苷酸
A　[甲是环状DNA，没有游离的磷酸基团，每个脱氧核糖都和两个磷酸基团相连，A正确；基因是有遗传效应的DNA片段，相邻的基因之间可以有一段没有遗传效应的DNA片段，甲中DNA分子的碱基对总数大于其上所有基因的碱基对总数之和，即甲中基因的碱基对数小于1 000，B错误；大肠杆菌属于原核生物，没有核仁，C错误；甲共有1 000个碱基对(2 000个碱基)，腺嘌呤脱氧核苷酸占全部碱基的35%，根据碱基互补配对原则(A＝T，G＝C)可知，鸟嘌呤脱氧核苷酸占全部碱基的15%，因此甲含有鸟嘌呤脱氧核苷酸300个，从甲到乙，DNA复制一次，共形成了2个DNA分子，共需消耗300个鸟嘌呤脱氧核苷酸，D错误。]
9．科学家在研究DNA分子复制方式时进行了如下的实验研究(已知培养用的细菌大约每20 min分裂一次，产生子代，实验结果见相关图示)：

(1)实验一、实验二的作用是_________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)从结果C、D看，DNA复制具有________________________的特点。根据这一特点，理论上结果E中含14N的DNA分子所占比例为________。
(3)复制过程除需要模板DNA、脱氧核苷酸外，还需要______________等条件。
(4)若对结果C中的DNA分子先用解旋酶处理，然后再离心，结果为F，请在图中表示出。

(5)如果实验C、D、E的结果都为结果G，据此可判断DNA分子的复制方式__________(填“是”或“不是”)半保留复制。
[解析]　(1)实验一和实验二分别表示被14N和15N标记的DNA的离心结果，其作用是与后面的实验结果形成对照。(2)从结果C、D看，新形成的DNA保留了原来DNA的1条链，DNA复制具有半保留复制的特点；经过60 min后，DNA复制了3次，共形成8个DNA分子，其中有2个DNA分子是15N/14N，其余6个DNA分子为14N/14N。(3)复制过程需要模板DNA、原料(四种脱氧核苷酸)、酶和能量等条件。(4)结果C中的DNA分子为15N/14N，解旋后形成的单链为一条重链15N和一条轻链14N。(5)结果G表明原来被15N标记的DNA的两条链没有分开，因此可判断DNA分子的复制方式不是半保留复制。
[答案]　(1)对照　(2)半保留复制　1　(3)酶、能量　(4)如图

(5)不是
10．细胞生物都以DNA作为遗传物质，这是细胞具有统一性的证据之一。请回答下列问题：
(1)DNA的特殊结构适合作遗传物质。DNA双螺旋结构内部碱基排列顺序代表着________，碱基排列顺序的千变万化构成了DNA分子的________________。
(2)DNA的复制需要____________等酶，这些酶的合成场所是__________，从合成场所到达作用部位，共穿过________层膜结构。
(3)如图表示DNA复制的有关过程，A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制，D→E→F表示哺乳动物的DNA分子复制片段。图中“·”表示复制起点，“→”表示复制方向，“⇨”表示时间顺序。

A　　B　 C　　 D　E　 F
①若A中含有48 502个碱基对，此DNA分子复制约需30 s，而实际上只需约16 s，根据图A～C分析，这是因为_________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
②哺乳动物体细胞中的DNA分子展开可达2 m之长，若按图A～C的方式复制，至少需要8 h，而实际上只需约6 h，根据图D～F分析，这是因为_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析]　(1)碱基的排列顺序代表遗传信息，碱基排列顺序的千变万化反映了DNA分子具有多样性。(2)DNA复制时，需要解旋酶和DNA聚合酶，它们的本质是蛋白质，在核糖体中合成。这些酶在细胞质中合成，通过核孔进入细胞核发挥作用，穿过膜的层数为0。(3)根据图A、B、C可知，DNA分子的复制可双向进行，因此可缩短复制的时间。图D中有3个复制起点，即真核细胞中DNA复制是从多个起点双向复制的。
[答案]　(1)遗传信息　多样性　(2)解旋酶、DNA聚合酶　核糖体　0　(3)①DNA分子复制是双向进行的　②DNA分子复制是从多个起点双向复制的

11．(2021·承德模拟)沃森和克里克根据DNA分子晶体衍射图谱，解析出经典的DNA双螺旋类型(B­DNA)，后续人们又解析了两种不同的DNA双螺旋类型(A­DNA和Z­DNA)，它们的螺旋直径如表所示。下列叙述错误的是(　　)

A­DNA
B­DNA
Z­DNA
螺旋直径(nm)
2.55
2.37
1.84
A．Z­DNA双螺旋类型结构更为紧凑而有利于其完成复制
B．不同的双螺旋类型中，基因的转录活跃程度不同
C．三种双螺旋类型DNA双链都遵循碱基互补配对原则
D．推测在生物体内DNA双螺旋类型也是多种多样的
A　[DNA复制过程中需要将DNA解旋，而Z­DNA双螺旋类型结构更为紧凑，解旋更困难，从而不利于其完成复制，A错误；不同螺旋结构的直径不同，转录活跃程度不同，直径越大，转录越活跃，B正确；DNA复制过程中无论什么类型的DNA双螺旋结构，都遵循碱基互补配对原则，C正确；DNA可按其螺旋直径划分不同种类，则可导致生物体内DNA双螺旋类型多种多样，D正确。]
12．(2021·临沂一模)科学家在人体活细胞内发现了新的DNA结构i­Motif如图所示，i­Motif由同一DNA链上的胞嘧啶在细胞周期的G1期相互结合而成，主要出现在一些启动子区域和染色体端粒中，此时期DNA正被积极地“读取”。下列说法错误的是(　　)
A．i­Motif由单链构成，局部四链胞嘧啶间形成氢键
B．DNA被“读取”是以两条链为模板合成DNA的过程
C．i­Motif的形成影响基因转录，进而影响蛋白质合成
D．研究i­Motif有助于理解DNA结构变化与衰老的关系
B　[分析题图可知：在i­Motif结构中相同DNA链上的胞嘧啶相互结合，是由单链构成的局部四链；在细胞周期的晚G1期，此时DNA正被积极地“读取”，即解开螺旋，为DNA复制做准备。由图可知，i­Motif是由单链构成的局部四链，其中部分胞嘧啶通过氢键相连，A正确；DNA被“读取”是指解开螺旋，而非复制，DNA复制发生在S期，B错误；基因的转录以DNA的一条链为模板，i­Motif的形成，会影响转录，进而影响蛋白质合成，C正确；i­Motif主要出现在一些启动子区域和染色体端粒中，所以对i­Motif的研究将有助于人们理解DNA结构变化与人体衰老的关系，D正确。]
13．(2021·青岛检测)动物细胞的线粒体DNA分子上有两个复制起始区OH和OL。该DNA复制时，OH首先被启动，以L链为模板合成M链，当M链合成约2/3时，OL启动，以H链为模板合成N链，最终合成两个环状双螺旋DNA分子，该过程如图所示。下列叙述不正确的是(　　)

A．复制启动时OH区和OL区首先结合的酶是解旋酶
B．线粒体环状DNA分子中每个脱氧核糖都与一或两个磷酸相连
C．复制完成后M链中的嘌呤数与N链中的嘧啶数一定相同
D．合成M链和N链时方向相反是因为DNA聚合酶只能从核酸链的3′端延伸子代DNA链
B　[DNA分子复制开始时，首先利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下进行解旋，可见，复制启动时OH区和OL区首先结合的酶是解旋酶， A正确；线粒体环状DNA分子中没有游离的磷酸基团，每个脱氧核糖都与两个磷酸相连，B错误；依据碱基互补配对原则和图示分析可知：复制完成后 M链与N链中的碱基A＝T、C＝G，因此复制完成后M链中的嘌呤数与 N链中的嘧啶数一定相同，C正确；组成DNA分子的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，而DNA聚合酶只能从DNA的3′端延伸 DNA链，所以合成M链和N链时方向相反，D正确。]
14．早期，科学家对DNA分子复制方式的预测如图甲所示，1958年，科学家以大肠杆菌为实验材料，设计了一个巧妙的实验，证实了DNA以半保留的方式复制。试管②③④⑤是模拟实验中可能出现的结果(如图乙)。回答下列问题。

甲

乙
培养过程：
Ⅰ．在含15N的培养液中培养若干代，使DNA双链均被15N标记(试管①)
Ⅱ．转至含14N的培养液中培养，每30 min复制一代。
Ⅲ．取出每代DNA的样本离心，记录结果。
(1)本实验运用的主要技术为_________________，步骤Ⅰ的目的是标记大肠杆菌中的________；至少需要________min才会出现试管④的结果。
(2)30 min后离心只有1条中等密度带(如试管③所示)，则可以排除DNA复制的方式是________________； 为进一步确定DNA复制的方式，科学家对结果③中的DNA分子用解旋酶处理后离心，若出现___________________，则DNA复制的方式为半保留复制。
(3)若某次实验的结果中，中带比以往实验结果所呈现的略宽，其原因可能是新合成的DNA单链中N仍有少部分为________。
[解析]　(1)本实验运用的主要技术为同位素示踪技术，步骤Ⅰ的目的是标记大肠杆菌中的DNA。出现试管④的结果至少需要DNA复制两次，每次复制的时间为30 min，因此至少需要60 min才会出现试管④的结果。(2)复制一代后离心只有1条中等密度带，说明DNA复制方式不是全保留复制。如果DNA的复制方式为分散复制，则每一条脱氧核苷酸链既保留母链部分又有子链部分，则可能出现不了清晰的条带，而半保留复制能出现清晰的重带和轻带两种条带。(3)若中带比以往实验结果所呈现的略宽，其原因可能是新合成的DNA单链中N仍有少部分为15N。因为转移培养时，可能带入了少量的原来的培养基。
[答案]　(1)同位素示踪技术　DNA　60　(2)全保留复制　重带和轻带两种条带　(3)15N

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