【導學教程】高考生物第一輪復習 第六單元第20講 DNA分子的結構、復制及基因是有遺傳效應的DNA片斷知能達標訓練
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1、 第六單元 第20講 DNA分子的結構、復制及基因是有遺傳效應的DNA片斷 知能達標訓練 真題演練 1.(2011高考海南卷)關于核酸生物合成的敘述,錯誤的是 A.DNA的復制需要消耗能量 B.RNA分子可作為DNA合成的模板 C.真核生物的大部分核酸在細胞核中合成 D.真核細胞染色體DNA的復制發(fā)生在有絲分裂前期 解析 DNA分子復制時,雙鏈解旋成單鏈的過程需要ATP供能;在逆轉錄酶的作用下,某些生物可以以RNA為模板合成DNA;真核細胞中,DNA復制與DNA轉錄合成RNA的過程主要發(fā)生在細胞核中;真核細胞的染色體DNA的復制發(fā)生在細胞有絲分裂間期或減數(shù)分裂前的間
2、期。 答案 D 2.(2011上海單科)在一個細胞周期中,DNA復制過程中的解旋發(fā)生在 A.兩條DNA母鏈之間 B.DNA子鏈與其互補的母鏈之間 C.兩條DNA子鏈之間 D.DNA子鏈與其非互補母鏈之間 解析 在DNA復制時,首先是構成DNA的兩條母鏈解旋,然后以分開的兩條母鏈為模板,按照堿基互補配對原則合成子鏈。 答案 A 3.(2011高考安徽卷)甲、乙圖示真核細胞內兩種物質的合成過程,下列敘述正確的是 A.甲、乙所示過程通過半保留方式進行,合成的產(chǎn)物是雙鏈核酸分子 B.甲所示過程在細胞核內進
3、行,乙在細胞質基質中進行 C.DNA分子解旋時,甲所示過程不需要解旋酶,乙需要解旋酶 D.一個細胞周期中,甲所示過程在每個起點只起始一次,乙可起始多次 解析 由圖可以看出,甲圖所示為DNA分子的復制過程,其方式為半保留復制,產(chǎn)生兩個相同的子代DNA分子;乙圖所示為以DNA分子的一條鏈為模板,產(chǎn)生單鏈RNA的轉錄過程,故A項錯誤。DNA分子復制過程可發(fā)生在細胞核、葉綠體、線粒體中,轉錄過程主要發(fā)生在細胞核中,B項錯誤.在上述兩個過程中,均需要解旋酶參與,故C項錯誤。在一個細胞周期中,DNA分子只復制一次,在整個細胞周期中每時每刻都需要多種酶的參與,多數(shù)酶的化學本質是蛋白質,因而轉錄、翻譯過
4、程貫穿于細胞周期的始終,因此乙圖所示過程可起始多次,D項正確。 答案 D 4.(2010上海)細胞內某一DNA片段中有30%的堿基為A,則該片段中 A.G的含量為30% B.U的含量為30% C.嘌呤含量為50% D.嘧啶含量為40% 解析 本題考查堿基互補配對原則的應用,意在考查考生的推理計算能力。根據(jù)DNA雙螺旋結構中A=T、C=G可知,嘌呤之和等于嘧啶之和,故C正確。其他堿基的含量分別為:T=A=30%、C=G=[1-(30%+30%)]/2=20%。 答案 C 5.(2010山東理綜)下列實例與
5、基因的作用無關的是 A.細胞分裂素延遲植物衰老 B.極端低溫導致細胞膜破裂 C.過量紫外線輻射導致皮膚癌 D.細菌感染導致B淋巴細胞形成效應B(漿)細胞 解析 本題考查基因的作用,意在考查考生對知識的遷移和運用能力。細胞分裂素是促進細胞分裂的物質,能維持蛋白質和核酸的合成,而蛋白質和核酸的合成與基因有關;極端低溫導致細胞膜破裂的原因是細胞中的自由水形成冰,導致細胞體積增大,從而使細胞膜破裂,這與基因的作用無關;過量紫外線輻射導致皮膚細胞中的基因發(fā)生突變,從而引發(fā)皮膚癌,這也與基因的作用有關;細菌感染導致B淋巴細胞增殖和分化形成效應B(漿)細胞,而細胞分化是基因選擇性表達的結果,也與基
6、因的作用有關。 答案 B 6.(2010北京理綜)科學家以大腸桿菌為實驗對象,運用同位素示蹤技術及密度梯度離心方法進行了DNA復制方式的探索實驗,實驗內容及結果見下表。 組別 1組 2組 3組 4組 培養(yǎng)液中 唯一氮源 14NH4Cl 15NH4Cl 14NH4Cl 14NH4Cl 繁殖代數(shù) 多代 多代 一代 兩代 培養(yǎng)產(chǎn)物 A B B的子Ⅰ代 B的子Ⅱ代 操作 提取DNA并離心 離心結果 僅為輕帶 (14N/14N) 僅為重帶 (15N/15N) 僅為中帶 (15N/14N) 1/2輕帶 (14N/14N) 1/2中帶
7、 (15N/14N) 請分析并回答: (1)要得到DNA中的N全部被放射性標記的大腸桿菌B,必須經(jīng)過________代培養(yǎng),且培養(yǎng)液中的________是唯一氮源。 (2)綜合分析本實驗的DNA離心結果,第________組結果對得到結論起到了關鍵作用,但需把它與第________組和第________組的結果進行比較,才能說明DNA分子的復制方式是________。 (3)分析討論: ①若子Ⅰ代DNA的離心結果為“輕”和“重”兩條密度帶,則“重帶”DNA來自________,據(jù)此可判斷DNA分子的復制方式不是________復制。 ②若將子Ⅰ代DNA雙鏈分開后再離心,其結果__
8、______(選填“能”或“不能”)判斷DNA的復制方式。 ③若在同等條件下將子Ⅱ代繼續(xù)培養(yǎng),子n代DNA離心的結果是:密度帶的數(shù)量和位置______,放射性強度發(fā)生變化的是______帶。 ④若某次實驗的結果中,子Ⅰ代DNA的“中帶”比以往實驗結果的“中帶”略寬,可能的原因是新合成DNA單鏈中的N尚有少部分為________。 解析 (1)要得到DNA中的N全部被放射性標記的大腸桿菌B,必須經(jīng)過多代培養(yǎng),并且培養(yǎng)液中15NH4Cl是唯一氮源。(2)從圖表看,證明DNA分子的復制方式是半保留復制,第3組實驗結果起到了關鍵作用,因為其離心后僅為中帶(15N/14N);還需與第1組和第2組的
9、結果進行比較,才能說明DNA分子的復制方式是半保留制。(3)①親代DNA為15N/15N,原料為14N,離心的結果為“輕”(14N/14N)和“重”(15N/15N),則“重帶”DNA來自于親代DNA,即B,這種復制方式?jīng)]有發(fā)生母鏈與子鏈的重新組合,因而不是半保留復制。②判斷DNA的復制方式主要是看子代DNA與親代DNA的關系,實質是母鏈與子鏈是否發(fā)生重新組合,若將DNA雙鏈分開離心,則不能判斷DNA的復制方式。③在同等條件下,將子Ⅱ代繼續(xù)培養(yǎng)(原料為14N),密度帶仍為兩種,即輕帶(14N/14N)和中帶(15N/14N),位置未發(fā)生變化,其中隨著n的增加輕帶的數(shù)量會逐漸增加,而中帶不變,因
10、而放射性強度發(fā)生變化的是輕帶。④子I代DNA的“中帶”(15N/14N)比以往實驗結果略寬,說明該實驗結果中的“中帶”不完全是15N/14N,有可能新形成的子鏈(14N)中混有少量的15N。 答案 (1)多 15N/15NH4Cl (2)3 1 2 半保留復制 (3)①B 半保留?、诓荒堋、蹧]有變化 輕?、?5N 限時檢測 (限時45分鐘 滿分80分) 一、選擇題(每小題3分,共36分) 1.下列關于DNA分子結構的敘述中錯誤的是 A.每個雙鏈DNA分子最多含有四種脫氧核苷酸 B.每個堿基分子上均連接著一個磷酸和一個脫氧核糖 C.每個DNA分子中堿基數(shù)=磷酸數(shù)=脫氧核糖
11、數(shù) D.一段雙鏈DNA分子中若含有40個胞嘧啶,就會同時含有40個鳥嘌呤 解析 每個脫氧核苷酸由一分子堿基,一分子磷酸和一分子脫氧核糖相連而成。連接關系是中間為脫氧核糖,其一端連接磷酸,另一端連接堿基。脫氧核苷酸相互連接時,是一個脫氧核苷酸的磷酸和另一個脫氧核苷酸的脫氧核糖相連接,堿基不參與連接但和互補鏈上的堿基通過氫鍵相連接。這樣每一條鏈上的磷酸和上、下兩個脫氧核糖相連接,同理,每個脫氧核糖也和兩個磷酸相連接。 答案 B 2.由一對氫鍵連接的脫氧核苷酸,結構中有一個腺嘌呤,則它的其他組成是 A.三個磷酸、三個脫氧核糖和一個胸腺嘧啶 B.二個磷酸、二個脫氧核糖和一個胞嘧啶 C.二
12、個磷酸、二個脫氧核糖和一個胸腺嘧啶 D.二個磷酸、二個脫氧核糖和一個尿嘧啶 解析 通過氫鍵與腺嘌呤脫氧核苷酸配對的是胸腺嘧啶脫氧核苷酸,而每個脫氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子脫氧核糖和一分子堿基構成的。 答案 C 3.(2012浙江溫州十校聯(lián)考)圖為DNA分子結構示意圖,對該圖的描述正確的是 A.②和③相間排列,構成了DNA分子的基本骨架 B.④的名稱是胞嘧啶脫氧核苷酸 C.當DNA復制時,⑨的形成需要連接酶 D.DNA分子中特定的脫氧核苷酸序列代表了遺傳信息 解析 ①和②相間排列,構成了DNA分子的基本骨架;④的結構并不是胞嘧啶 脫氧
13、核苷酸,①是屬于上一個脫氧核苷酸的磷酸,由②和③及下面的磷酸才可以構成胞嘧啶脫氧核苷酸;⑨的形成不需要連接酶。 答案 D 4.(2011惠安模擬)在DNA雙螺旋結構中,堿基之間的氫鍵的數(shù)量影響著它們的牢固性?,F(xiàn)有四個DNA樣品,請根據(jù)樣品中堿基的含量判斷,最有可能來自嗜熱菌的是 A.含胸腺嘧啶32%的樣品 B.含腺嘌呤17%的樣品 C.含腺嘌呤30%的樣品 D.含胞嘧啶15%的樣品 解析 堿基G和C的比例越高,其結構越穩(wěn)定,而B項中含腺嘌呤17%的樣品中堿基G和C的比例最高,故其最可能來自嗜熱菌。 答案 B 5.
14、(2012山東濰坊一模)非同源染色體上的DNA分子之間最可能相同的是 A.堿基序列 B.堿基數(shù)目 C.(A+T)/(G+C)的比值 D.堿基種類 解析 非同源染色體上的DNA分子大不相同,包括堿基序列、數(shù)目等,但種類有可能相同,即都含有四種堿基。 答案 D 6.下列關于DNA復制的敘述,正確的是 A.無絲分裂一般不發(fā)生DNA復制 B.DNA復制過程中可能會產(chǎn)生新的基因 C.一個DNA分子通過復制形成另一個新的DNA分子 D.DNA復制時需要解旋酶、限制酶、DNA聚合酶 解析 凡細胞分裂
15、,都要進行DNA復制,否則難以保證遺傳穩(wěn)定性。DNA復制是典型的半保留復制,通過復制由1個DNA分子變?yōu)閮蓚€DNA分子,復制過程中需要解旋酶和DNA聚合酶,限制酶是基因工程中用于切割目的基因和載體的酶,DNA復制時在解旋過程中可能發(fā)生基因突變而產(chǎn)生新基因。細胞增殖過程中均要發(fā)生DNA復制。 答案 B 7.DNA分子復制時解旋酶作用于下列哪一結構 解析 DNA分子復制時,解旋酶的作用是使DNA堿基對間的氫鍵斷開。在DNA中的堿基對有兩種G-C,A-T。 答案 D 8.用15N標記含有100個堿基對的DNA分子,其中有胞嘧啶60個,該DNA分子在14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復制5次。
16、下列有關判斷正確的是 A.含有15N的DNA分子有兩個 B.含有14N的DNA分子占15/16 C.復制過程中需腺嘌呤脫氧核苷酸320個 D.復制結果共產(chǎn)生32個DNA分子,其中1/2含15N 解析 被15N標記的DNA分子,在含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復制5次后,共產(chǎn)生25=32個DNA分子。被15N標記的DNA分子的兩條鏈只能進入到2個DNA分子中,故含14N的DNA分子為25=32個,所占比例為1。含有100個堿基對(200個堿基)的DNA分子,其中有胞嘧啶60個,則有腺嘌呤(腺嘌呤脫氧核苷酸)=40個,故復制過程中需腺嘌呤脫氧核苷酸(25-1)40=1 240個。 答案 A
17、9.將大腸桿菌在含有15N標記的NH4Cl培養(yǎng)液中培養(yǎng)后,再轉移到含有14N的普通培養(yǎng)液中培養(yǎng),8小時后提取DNA進行分析,得出含15N的DNA占總DNA的比例為1/16,則大腸桿菌的分裂周期是 A.2小時 B.4小時 C.1.6小時 D.1小時 解析 由DNA分子半保留復制的特點,知子代中含15N的DNA應有2個,則由題干分析,8小時共有32個DNA分子,則DNA分子復制了5次,即大腸桿菌分裂了5次,則其分裂周期為8/5=1.6小時。 答案 C 10.已知一個完
18、全標記上15N的DNA分子含100個堿基對,其中腺嘌呤(A)有40個,經(jīng)過n次復制后,不含15N的DNA分子總數(shù)與含15N的DNA分子總數(shù)之比為7∶1,需游離的胞嘧啶(C)為m個,則n、m分別是 A.3 900 B.3 420 C.4 420 D.4 900 解析 根據(jù)DNA分子的特點可知一個含100個堿基對的DNA分子,腺嘌呤(A)有40個,則T有40個、60個G和60個C。由于DNA分子的復制是半保留復制,則由不含15N的DNA分子總數(shù)與含15N的DNA分子總數(shù)之比
19、為7∶1可知共復制了4次,產(chǎn)生了16個DNA分子。需要游離的C∶(16-1)60=900。 答案 D 11.(2012蘇、錫、常、鎮(zhèn)四市一次調查)下列有關基因的敘述,正確的是 ①原核生物的基因與真核生物的基因本質和結構都相同?、诨蛑忻撗鹾塑账岬呐帕许樞虼磉z傳信息 ③種群中基因頻率的改變不一定會導致新物種的形成?、蹹NA分子內部結構的改變都能引起基因突變 A.①② B.②③ C.②④ D.③④ 解析 真核生物基因的結構在編碼區(qū)有非編碼序列即有內含子和外顯
20、子之分,原核生物的基因在編碼區(qū)都是編碼序列;DNA分子的非基因片段的改變不能引起基因突變。 答案 B 12.(2011雙鴨山模擬)下列有關染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的說法,不正確的是 A.在DNA分子結構中,與脫氧核糖直接相連的一般是一個磷酸和一個堿基 B.基因是具有遺傳效應的DNA片段,一個DNA分子上可含有成百上千個基因 C.一個基因含有許多個脫氧核苷酸,基因的特異性是由脫氧核苷酸的排列順序決定的 D.染色體是DNA的主要載體,一條染色體上含有1個或2個DNA分子 解析 在DNA分子結構中一個脫氧核糖連接一個堿基,但磷酸則是多數(shù)連著兩個,因為脫氧核苷酸是相連的,脫氧核糖
21、與磷酸交替連接形成基本的骨架結構。只有DNA的兩端存在兩個脫氧核糖只連著一個磷酸的情況。 答案 A 二、綜合題(共3小題,滿分44分) 13.(14分)如圖為大腸桿菌的DNA分子結構示意圖(片段)。請據(jù)圖回答問題: (1)圖中1表示________,2表示________,1、2、3結合在一起的結構叫________。 其排列順序中蘊藏著__________________________________________________。 (2)圖中3有________種,中文名字分別是________。 (3)含有200個堿基的某DNA片段中堿基間的氫鍵共有260個。請回答
22、: ①該DNA片段中共有腺嘌呤____________個,C和G共______________對。 ②該片段復制4次,共需原料胞嘧啶脫氧核苷酸______________個。 ③在DNA分子穩(wěn)定性的比較中,________堿基對的比例高,DNA分子穩(wěn)定性高。 (4)假定大腸桿菌只含14N的DNA的相對分子質量為a,只含15N的DNA的相對分子質量為b?,F(xiàn)將只含15N的DNA培養(yǎng)到含14N的培養(yǎng)基中,子一代DNA的平均相對分子質量為________,子二代DNA的平均相對分子質量為________________________________________。 答案 (1)磷酸 脫氧
23、核糖 脫氧核苷酸 遺傳信息 (2)2 鳥嘌呤、胞嘧啶 (3)①40 60?、?00 ③C和G (4)(a+b)/2 (3a+b)/4 14.(15分)(2012南京調研)圖1表示細胞生物遺傳信息傳遞的某過程,圖2表示DNA結構片段。請回答下列問題: (1)圖1所示的遺傳信息傳遞過程是________,其中不同于圖2的堿基互補配對方式是________。 (2)科學家在探究DNA復制特點時運用的主要技術是________。若把圖2所示DNA放在含15N的培養(yǎng)液中復制3代,子代中含14N的DNA所占比例為________。在DNA復制過程中作用于b點的酶是________。
24、 (3)若通過PCR技術共得到32個圖2中的DNA片段則至少要向試管中加入________個腺嘌呤脫氧核苷酸。 解析 圖中所示DNA中只有1條含14N的鏈,因此子代DNA中含14N的DNA也只有1個,而復制3代后總的DNA數(shù)為8個,故復制3代后,子代中含14N的DNA所占比例為1/8。圖2所示DNA片段中含腺嘌呤脫氧核苷酸4個,則32個DNA片段中含腺嘌呤脫氧核苷酸128個,復制時需要腺嘌呤脫氧核苷酸=128-4(原親代中的個數(shù))=124個。 答案 (1)轉錄 A-U (2)放射性同位素示蹤技術 1/8 解旋酶 (3)124 15.(15分)正常情況下,細胞內完全可以自主合成組成核酸的核
25、糖和脫氧核糖?,F(xiàn)在細胞系由于發(fā)生基因突變而不能自主合成核糖和脫氧核糖,必須從培養(yǎng)基中攝取。為驗證DNA分子復制的原料是脫氧核苷酸,而不是核糖核苷酸,現(xiàn)提供如下實驗材料,請你完成實驗方案。 (1)實驗目的:驗證DNA分子復制的原料是脫氧核苷酸,而不是核糖核苷酸。 (2)實驗材料:突變細胞系、基本培養(yǎng)基、核糖核苷酸、14C—核糖核苷酸、脫氧核苷酸、14C—脫氧核苷酸、放射性探測顯微儀等。 (3)實驗原理 DNA主要分布在________,其基本組成單位是________;RNA主要分布在________,其基本組成單位是___________________________________
26、_________________________________。 (4)實驗步驟 分組編號 培養(yǎng)基甲 培養(yǎng)基乙 設置對 照實驗 加入適量的核糖核苷酸和14C—脫氧核苷酸 ____________ 培養(yǎng) 分別接種等量的________,在相同的適宜條件下培養(yǎng) 觀察 分別選取培養(yǎng)基甲和培基基乙中的細胞,用放射性探測顯微儀觀察____________________ (5)預期結果 ①培養(yǎng)基甲中細胞的放射性部位主要在___________________________________________; ②培養(yǎng)基乙中_______________________
27、__________________________________________。 (6)實驗結論:_________________________________________________________________。 解析 DNA的基本組成單位是脫氧核苷酸,主要存在于細胞核中,RNA的基本組成單位是核糖核苷酸,主要存在于細胞質中。要驗證DNA分子復制的原料是脫氧核苷酸,而不是核糖核苷酸,可以根據(jù)被標記的脫氧核苷酸在細胞中的分布情況判斷。 答案 (3)細胞核 脫氧核苷酸 細胞質 核糖核苷酸 (4)加入等量的14C—核糖核苷酸和脫氧核苷酸 突變細胞系 細胞核和細胞質的放射性強弱 (5)①細胞核?、诩毎姆派湫圆课恢饕诩毎| (6)DNA分子復制的原料是脫氧核苷酸而不是核糖核苷酸 9
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