高考生物二轮复习跟踪强化训练07《基因的本质结构与DNA的复制》(含详解)

跟踪强化训练(七)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

一、选择题

1．(山西太原阶段检测)人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程，下列有关叙述正确的是(　　)

A．格里菲思通过肺炎双球菌的转化实验得出“DNA是遗传物质”的结论

B．艾弗里的肺炎双球菌转化实验中采用同位素标记法将蛋白质与DNA区分开

C．沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数等于嘌呤数

D．烟草花叶病毒感染烟草实验说明该病毒的遗传物质是RNA

[解析]　格里菲思通过肺炎双球菌的转化实验证明S型细菌中存在一种“转化因子”，但没有确定该“转化因子”是何种物质，A项错误；艾弗里通过将蛋白质和DNA提取出来单独观察它们的作用，证明了DNA是遗传物质，而没有采用同位素标记法，B项错误；沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型时利用了其他人的重要成果，这些成果中包括嘌呤数等于嘧啶数，C项错误；烟草花叶病毒感染烟草实验能够说明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，D项正确。

[答案]　D

2．(长沙模拟)S型(有荚膜)和R型(无荚膜)肺炎双球菌均对青霉素敏感，在多代培养的S型菌中分离出一种抗青霉素的S型突变株记为PenrS型菌。现利用上述三种菌株进行实验，下列说法不正确的是(　　)

A．S型菌DNA与R型菌混合置于培养基(不含青霉素)中培养，培养基中出现R型和S型菌落

B．R型菌DNA与S型菌混合置于培养基(不含青霉素)中培养，培养基中出现R型和S型菌落

C．PenrS型菌DNA与R型菌混合置于培养基(含青霉素)中培养，培养基中仅出现PenrS型菌落

D．R型菌DNA与PenrS型菌混合置于培养基(含青霉素)中培养，培养基中仅出现PenrS型菌落

[解析]　S型菌DNA与R型菌混合置于培养基(不含青霉素)中培养，因部分R型菌被转化为S型菌，故培养基中既有R型菌又有S型菌；R型菌DNA与S型菌混合置于培养基(不含青霉素)中培养，因S型菌为有荚膜菌，即使R型菌DNA整合到S型菌的DNA上，培养基中仍然只有S型菌；PenrS型菌DNA与R型菌混合置于培养基(含青霉素)中培养，部分R型菌被转化为PenrS型菌，但培养基中含有青霉素，R型菌死亡，仅PenrS型菌能存活；R型菌DNA与PenrS型菌混合置于培养基(含青霉素)中培养，即使R型菌DNA整合至PenrS型菌DNA上，仍然是PenrS型菌性状，故培养基中仅出现PenrS型菌落。

[答案]　B

3．(江苏卷)下列关于探索DNA是遗传物质的实验，叙述正确的是(　　)

A．格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状

B．艾弗里实验证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡

C．赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中

D．赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P标记

[解析]　本题重点考查人类对遗传物质探索过程中的经典实验。格里菲思实验只是证明了转化因子的存在，没有证明转化因子是DNA，A项错误；艾弗里实验证明了转化因子是DNA，从S型肺炎双球菌中提取的DNA使R型细菌转化为S型细菌而导致小鼠死亡，B项错误；赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌出现在沉淀中，对沉淀后的细菌继续培养，待其裂解后得到的噬菌体并不都带有32P标记，故C项正确，D项错误。

[答案]　C

4．(广东佛山质检)人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程，下列有关叙述错误的是(　　)

A．孟德尔发现遗传因子并证实了其传递规律和化学本质

B．噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更有说服力

C．烟草花叶病毒感染烟草实验说明该病毒的遗传物质是RNA

D．DNA分子的遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中

[解析]　孟德尔并没有证实遗传因子的化学本质，A项错误；肺炎双球菌体外转化实验中提纯得到的DNA中纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，没有将DNA和蛋白质完全分开研究，噬菌体侵染细菌实验用同位素标记法将DNA与蛋白质完全分开研究，因此比肺炎双球菌转化实验更有说服力，B项正确；烟草花叶病毒的感染实验证明了该病毒的遗传物质是RNA，C项正确；DNA分子的4种碱基的排列顺序决定了DNA分子的特异性，蕴含了遗传信息，D项正确。

[答案]　A

5．(沈阳质检)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   B．20

C．30   D．40

[解析]　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(个)。

[答案]　D

6．(甘肃高考诊断)下列关于DNA复制的叙述，正确的是(　　)

A．细菌DNA的复制只发生在拟核

B．DNA分子的两条链均作为复制时的模板

C．相同的DNA复制后一定会形成相同的DNA

D．DNA分子复制时解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用

[解析]　细菌的拟核和细胞质中均存在DNA，因此细菌DNA的复制可发生在拟核和细胞质中；DNA分子复制时，其两条链均可作为模板；DNA的复制过程中可以发生基因突变，相同的DNA复制后可能产生不同的DNA；DNA分子复制时是边解旋边复制，解旋时需要解旋酶，复制时需要DNA聚合酶，所以这两种酶能同时发挥作用。

[答案]　B

7．(湖北武汉调研)人的线粒体DNA能够进行自我复制，并在线粒体中通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。下列说法正确的是(　　)

A．线粒体DNA复制时需要以核糖核苷酸作为原料

B．线粒体DNA进行转录时需要DNA聚合酶的参与

C．线粒体中存在识别并能转运特定氨基酸的tRNA

D．线粒体DNA发生突变后可通过父亲遗传给后代

[解析]　线粒体是半自主性细胞器，能进行基因表达，因此线粒体内存在能识别和转运特定氨基酸的tRNA，C项正确。

[答案]　C

8．(河北名校联考)关于DNA分子的结构与复制的叙述，正确的是(　　)

①含有a个腺嘌呤的DNA分子第n次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸2n－1×a个　②在一个双链DNA分子中，G＋C占碱基总数的M%，那么该DNA分子的每条链中G＋C都占该链碱基总数的M%　③细胞内全部DNA被32P标记后在不含32P的环境中进行连续有丝分裂，第2次分裂的每个子细胞染色体均有一半有标记　④DNA双链被32P标记后，复制n次，子代DNA中有标记的占1/2n

A．①②   B．②③

C．③④   D．②④

[解析]　第n次复制时，DNA分子数目从2n－1个变为2n个，而每个DNA分子中含有a个腺嘌呤，因此需要腺嘌呤脱氧核苷酸数目为2n－1×a个，故①正确；DNA分子中的每一条链中互补碱基之和所占比例与整个DNA分子中所占比例相等，故②正确；细胞中的DNA分子标记后，原料不含放射性标记，由于DNA复制为半保留复制，第一次分裂形成的每个子细胞中的DNA分子都含有一条有标记的链，第二次复制后形成的子代DNA分子，一半有放射性标记，由于有丝分裂后期移向两极时的DNA分子是随机的，因此形成的子细胞中标记的DNA分子比例不确定，故③错误；DNA分子双链标记后，无论复制多少次，含有放射性标记的DNA分子所占比例为2/2n，即为1/2n－1，故④错误。

[答案]　A

9．(北京东城期末)下列有关DNA分子的叙述，正确的是(　　)

A．一个含n个碱基的DNA分子，转录出的mRNA分子的碱基数量是n/2

B．DNA分子的复制过程中需要tRNA从细胞质转运脱氧核苷酸

C．双链DNA分子中一条链上的磷酸和脱氧核糖通过氢键连接

D．DNA分子互补配对的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构

[解析]　基因是有遗传效应的DNA片段，包含不能转录形成mRNA的启动子和终止子序列，因此一个含n个碱基的DNA分子，转录出的mRNA分子的碱基数量少于n/2，A项错误；DNA复制过程不需要tRNA，B项错误；双链DNA分子中一条链上的磷酸和脱氧核糖通过磷酸二酯键连接，C项错误；DNA分子互补配对的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，D项正确。

[答案]　D

10．(北京顺义期末)利福霉素是一种抗生素，它能使细菌的RNA聚合酶失去活性从而达到抑菌效果。此过程直接影响了(　　)

A．合成DNA   B．合成RNA

C．合成氨基酸   D．合成蛋白质

[解析]　RNA聚合酶是转录过程必需的酶。

[答案]　B

11．(广东中山模拟)埃博拉病毒传染性强，2014年非洲埃博拉病毒出血热的感染者及死亡人数都达到历史最高。下列有关埃博拉病毒的叙述中，正确的有(　　)

①遗传物质是DNA和RNA　②结构简单，只有核糖体一种细胞器　③在实验室中可用牛肉膏蛋白胨培养基培养病毒用于科学研究

A．0项   B．1项

C．2项   D．3项

[解析]　埃博拉病毒的遗传物质是RNA，①错误；病毒无细胞结构，无核糖体等细胞器，②错误；病毒营寄生生活，不能用普通的培养基来培养，只能用活细胞来培养，③错误。

[答案]　A

12．(江西南昌模拟)某基因(14N)含有3000个碱基，腺嘌呤占35%。若该DNA分子用15N同位素标记过的游离脱氧核苷酸为原料复制3次，再将全部复制产物置于试管内离心，进行密度分层，得到结果如图1；然后加入解旋酶再离心，得到结果如图2。则下列有关分析完全正确的是(　　)

①X层全部是含14N的基因　②W层中含15N标记的胞嘧啶3150个　③W层与Z层的核苷酸数之比为8∶1　④X层中含有的氢键数是Y层的1/3

A．①  B．①③  C．②④  D．②③④

[解析]　DNA是半保留复制，故复制3次，DNA总数是8个，其中含有14N的DNA为2个(每个DNA均为一条14N链，一条15N链)，其余6个均为15N的DNA(两条链均为15N)。因为14N15N的DNA密度比15N15N的DNA密度小，故X层应该为14N15N的DNA，Y层为15N15N的DNA，①错误；一个DNA中含有3000个碱基，腺嘌呤占35%，那么胞嘧啶占15%，故胞嘧啶的碱基数为450，复制3次一共得到8个DNA，这样需要的胞嘧啶数为450×7＝3150，②正确；复制后的8个DNA一共含有16条链，其中14N的链2条(分布在Z层)，15N的链14条(分布在W层)，因为该基因含有3000个碱基，故每条链的核苷酸数为1500，这样Z层的核苷酸数为1500×2＝3000，W层的核苷酸数为1500×14＝21000，故W层与Z层的核苷酸数之比为7∶1，③错误；复制得到的DNA所含有的碱基数都是相同的，那么氢键数也应该是相同的，X层有2个DNA，Y层有6个DNA，因此X层中含有的氢键数是Y层的1/3，④正确。

[答案]　C

二、非选择题

13．(全国卷Ⅰ)根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出(1)实验思路，(2)预期实验结果及结论即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)

[解析]　该题主要考查病毒的增殖以及对照实验设计的思路和方法。该实验设计的目的是确定新病毒是DNA病毒还是RNA病毒，因为RNA和DNA含有的特有碱基分别是尿嘧啶和胸腺嘧啶，所以两种病毒增殖所需的原料不同。结合题目所要求的方法(放射性同位素标记法)和所给的材料(体外培养的宿主细胞)分析，可利用含有放射性标记的尿嘧啶(甲组)和胸腺嘧啶(乙组)分别培养宿主细胞，之后分别接种新病毒，培养一段时间后收集病毒检测其放射性。若为RNA病毒，甲组收集的病毒因增殖过程中利用了含放射性的尿嘧啶而具有放射性，乙组收集的病毒则无放射性；若为DNA病毒，乙组收集的病毒因增殖过程中利用了含放射性的胸腺嘧啶而具有放射性，甲组收集的病毒则无放射性。

[答案]　(1)思路

甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。

乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。

(2)结果及结论

若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；反之为DNA病毒。

14．(河南名校模拟)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脱水缩合形成的脱氧核苷酸链，由脱氧核苷酸脱水缩合形成脱氧核苷酸链过程需要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分子是双链螺旋结构，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

15．(北京东城二模)表观遗传是指DNA序列不改变，而基因的表达发生可遗传的改变。DNA甲基化是表观遗传中最常见的现象之一。某些基因在启动子上存在富含双核苷酸“CG”的区域，称为“CG岛”。其中的胞嘧啶在发生甲基化后转变成5­甲基胞嘧啶，但仍能与鸟嘌呤互补配对。细胞中存在两种DNA甲基化酶(如图1所示)，从头甲基化酶只作用于非甲基化的DNA，使其半甲基化；维持甲基化酶只作用于DNA的半甲基化位点，使其全甲基化。

(1)由上述材料可知，DNA甲基化________(填“会”或“不会”)改变基因转录产物的碱基序列。

(2)由于图2中过程①的方式是________________，所以其产物都是________甲基化的，因此过程②必须经过__________________________的催化才能获得与亲代分子相同的甲基化状态。

(3)研究发现，启动子中“CG岛”的甲基化会影响相关蛋白质与启动子的结合，从而抑制________。

(4)小鼠的A基因编码胰岛素生长因子­2(IGF­2)，a基因无此功能(A、a位于常染色体上)。IGF­2是小鼠正常发育必需的一种蛋白质，缺乏时小鼠个体矮小。在小鼠胚胎中，来自父本的A及其等位基因能够表达，来自母本的则不能表达。检测发现，这对基因的启动子在精子中是非甲基化的，在卵细胞中则是甲基化的。

若纯合矮小雌鼠与纯合正常雄鼠杂交，则F1的表现型应为________。F1雌雄个体间随机交配，F2的表现型及其比例应为____________________。结合F1配子中A及其等位基因启动子的甲基化状态，分析F2出现这种比例的原因是__________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(5)5­氮杂胞苷(AZA)常用于临床上治疗DNA甲基化引起的疾病。推测AZA可能的作用机制之一是：AZA在________过程中掺入DNA分子，导致与DNA结合的甲基化酶活性降低，从而降低DNA的甲基化程度。另一种可能的机制是：AZA与“CG岛”中的________竞争甲基化酶，从而降低DNA的甲基化程度。

[解析]　(1)根据题干中的信息，启动子上“CG岛”上的胞嘧啶在发生甲基化后转变成5­甲基胞嘧啶，但仍能与鸟嘌呤互补配对，因此DNA甲基化不会改变基因转录产物的碱基序列。(2)由图2可知，过程①是DNA的半保留复制，所以产物中都是只有一个C甲基化，所以其产物都是半甲基化的，因此过程②必须经过维持甲基化酶的催化才能获得与亲代分子相同的甲基化状态。(3)启动子是一段特定的DNA序列，可与RNA聚合酶结合，启动基因的表达过程。启动子中“CG岛”的甲基化会影响相关蛋白质与启动子的结合，从而抑制基因的表达。(4)根据题干中的信息，由于A、a基因的启动子在精子中是非甲基化的，在卵细胞中则是甲基化的，因此纯合矮小雌鼠与纯合正常雄鼠杂交的遗传图解及结果如下：

F2中正常∶矮小＝1∶1，原因是卵细胞中的A及其等位基因由于启动子甲基化而不表达，精子中的A及其等位基因由于启动子非甲基化而表达；并且含A的精子∶含a的精子＝1∶1。(5)抓住本题干中的关键信息：AZA在某种过程中“掺入”DNA分子，只有DNA复制时，AZA才能“掺入”DNA分子；另一个关键信息是AZA“竞争”甲基化酶，在本题中甲基化酶可使胞嘧啶发生甲基化，因此AZA可与“CG岛”中的胞嘧啶竞争甲基化酶，从而降低DNA的甲基化程度。

[答案]　(1)不会

(2)半保留复制　半　维持甲基化酶

(3)基因的表达

(4)全部正常　正常∶矮小＝1∶1　卵细胞中的A及其等位基因由于启动子甲基化而不表达，精子中的A及其等位基因由于启动子非甲基化而表达；并且含A的精子∶含a的精子＝1∶1

(5)DNA复制　胞嘧啶