适用于新教材2024版高考生物一轮总复习课时规范练23DNA分子的结构和复制基因的本质新人教版

课时规范练23

一、选择题

1.1953年科学家提出了DNA分子双螺旋结构模型,但近年来科学家又发现了四螺旋DNA结构(G-四联体)。G-四联体存在于DNA中富含鸟嘌呤(G)的部分,四联体的数量与DNA复制之间存在相关性。研究发现G-四联体更常见于快速分裂的细胞(如癌细胞)的基因中。下列有关叙述错误的是(　　)

A.DNA分子双螺旋结构中,嘧啶数与嘌呤数相等

B.DNA分子双螺旋结构中,不同的碱基对具有相同的直径

C.若能抑制细胞内G-四联体的形成,则可能有助于癌症的治疗

D.可利用相应的抗体蛋白来检测G-四联体在细胞中的位置

答案:D

解析:DNA不能作为抗原,所以不能用抗原—抗体杂交的方法来检测G-四联体在细胞中的位置,D项错误。

2.科学家曾在一株噬菌体中发现了由Z、G、C、T组成的DNA,这类特殊DNA用二氨基腺嘌呤(Z)完全取代碱基A与T配对,Z与T之间的结合力和G与C一样强。下列关于这种特殊DNA的叙述,正确的是              (　　)

A.这种特殊DNA分子是单链结构

B.这种特殊DNA分子中,嘌呤数不等于嘧啶数

C.这种特殊的DNA分子结构变得更稳定

D.这种噬菌体能独立进行遗传物质的复制

答案:C

解析:这种特殊DNA分子中Z与T配对,是双链结构,A项错误;根据题意可知,这类特殊DNA用二氨基腺嘌呤(Z)完全取代碱基A与T配对,因此嘌呤数还是等于嘧啶数,B项错误;Z与T之间的结合力和G与C一样强,说明它们之间都是3个氢键,氢键越多,DNA分子越稳定,因此这种特殊的DNA分子结构变得更稳定,C项正确;噬菌体属于病毒,营寄生生活,因此这种噬菌体不能独立进行遗传物质的复制,D项错误。

3.(2022淄博一模)大多数真核生物的DNA在复制时会出现多个复制泡,每个复制泡的两端有2个复制叉,复制叉的延伸方向如图所示。已知复制时DNA聚合酶只能沿模板链的3'→5'方向移动,下列说法错误的是(　　)

A.图中DNA的复制为双向半保留复制

B.多起点复制加快了DNA的复制速度

C.复制泡3的DNA复制早于复制泡1

D.子链的延伸方向与复制叉的推进方向相同

答案:D

解析:复制时DNA聚合酶只能沿模板链的3'→5'方向移动,而图中复制叉的推进方向是双向的,因此子链的延伸方向与复制叉的推进方向不一定相同,D项错误。

4.(2022湖北期末)T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验说明DNA是T2噬菌体的遗传物质,已知其DNA中含有碱基m个,胞嘧啶a个。下列有关叙述正确的是              (　　)

A.磷酸与核糖交替连接构成了DNA的基本骨架

B.T2噬菌体的DNA中胸腺嘧啶的含量为m-2a个

C.T2噬菌体的DNA复制时需要大肠杆菌提供能量、模板等

D.若T2噬菌体的DNA复制3次,则需要含G的核苷酸7a个

答案:D

解析:磷酸与脱氧核糖交替连接排列在外侧,构成DNA的基本骨架,A项错误;胞嘧啶数目等于鸟嘌呤数目,所以腺嘌呤和胸腺嘧啶数目等于m-2a,腺嘌呤等于胸腺嘧啶数目,T2噬菌体的DNA中胸腺嘧啶的含量为个,B项错误;T2噬菌体的DNA复制时,模板由噬菌体提供,C项错误;若一个噬菌体DNA中含有胞嘧啶a个,则所含鸟嘌呤的数目也是a个,根据DNA半保留复制方式可知,复制3次需要鸟嘌呤为(23-1)×a=7a,D项正确。

5.对双链DNA分子进行加热会导致DNA解旋为单链结构(这一过程称为DNA分子的变性),但DNA分子单链中的化学键并没有发生变化。对双链DNA分子加热使其解开一半时所需的温度称为该DNA的熔点(Tm)。下列有关叙述错误的是(　　)

A.变性后的DNA分子空间结构发生了改变

B.DNA分子变性过程中,碱基对之间的氢键发生了断裂

C.在格里菲思的体内肺炎链球菌转化实验中不存在DNA分子的变性

D.Tm值的大小与DNA分子中碱基G—C所占的比例呈正相关

答案:C

解析:在格里菲思的肺炎链球菌转化实验中,有一组实验是将加热致死的S型细菌与R型活细菌混合后注射到小鼠体内,在加热的过程中存在变性,C项错误。

6.(2022肇庆期末)如图某个DNA分子含有1 000个碱基对,鸟嘌呤占20%,其中α链中腺嘌呤占该DNA分子碱基总数的10%。下列叙述不正确的是(　　)

A.该DNA分子的β链中含有400个腺嘌呤

B.在α链和β链之间可形成2 400个氢键

C.α链和β链中(A+T)/(G+C)的值相等

D.若该DNA分子复制3次,需要消耗4.8×103个胸腺嘧啶

答案:D

解析:某个DNA分子含有1000个碱基对,鸟嘌呤占20%,因此腺嘌呤占30%,其中α链中腺嘌呤占该DNA分子碱基总数的10%,即α链中腺嘌呤占α链碱基的比例为20%,β链中腺嘌呤占β链碱基的比例为40%,因此该DNA分子的β链中含有400个腺嘌呤,A项正确;根据题干信息可知,该DNA分子中共含有600个A—T碱基对(形成两个氢键),400个G—C碱基对(形成三个氢键),因此在α链和β链之间可形成的氢键数为600×2+400×3=2400(个),B项正确;DNA的两条链遵循碱基互补配对原则,因此α链和β链中(A+T)/(G+C)的值相等,C项正确;若该DNA分子复制3次,需要消耗胸腺嘧啶的个数为1000×2×30%×(23-1)=4.2×103(个),D项错误。

7.线粒体和叶绿体中也含有少量DNA,如图是人体细胞线粒体某DNA的复制过程。下列有关叙述正确的是(　　)

A.图示过程需要解旋酶和RNA聚合酶的参与

B.若②的α链是模板链,则③的β链也是模板链

C.若①有1 000个碱基,则第3次复制需要游离的脱氧核苷酸7 000个

D.用15N标记①的双链,然后用含14N的培养液培养,复制n次后含14N/15N的DNA占全部DNA的1/2n　

答案:B

解析:DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶,A项错误;DNA复制以两条链为模板,故若②的α链是模板链,则③的β链也是模板链,B项正确;若①有1000个碱基,则第3次复制需要游离的脱氧核苷酸23-1×1000=4000(个),C项错误;DNA是半保留复制,故用15N标记①的双链,复制n次后含14N/15N的DNA有2个,占全部DNA的2/2n=1/2n-1,D项错误。

8.(2022乐都一模)可以与DNA结合的蛋白质有多种,如解旋酶、DNA聚合酶、单链DNA结合蛋白(SSB)等。其中SSB在DNA解螺旋时与DNA单链区域结合,能阻止DNA单链重新聚合、阻止DNA单链被核酸酶水解为核苷酸。下列相关叙述正确的是(　　)

A.同一DNA分子,单链中(A+T)的比例与双链中的不同

B.真核细胞中,解旋酶、DNA聚合酶可通过核孔进行运输

C.细胞中SSB与DNA单链结合的区域是固定的

D.核酸酶可催化单链DNA分子相邻碱基之间的氢键断裂

答案:B

解析:根据DNA两条链之间的碱基遵循A—T、C—G配对可知,A1=T2,T1=A2,C1=G2,G1=C2,而整个DNA分子的A+T=A1+T2+T1+A2=2(A1+T1),同理C+G=2(C1+G1),单链中(A+T)的比例为(A1+T1)÷(A1+T1+C1+G1),与双链中(A+T)÷(A+T+C+G)相等,A项错误;解旋酶、DNA聚合酶都是在细胞质中的核糖体上合成后,参与DNA的复制过程,故真核细胞中,解旋酶、DNA聚合酶可从细胞质通过核孔运输到细胞核,参与核DNA的复制,B项正确;SSB与DNA单链区域结合,在DNA复制或转录时,形成单链的区域是可变的,则SSB与DNA单链结合的区域也是可变的,C项错误;单链DNA分子相邻碱基之间以“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连,没有氢键,D项错误。

9.滚环式复制是噬菌体DNA常见的复制方式,其过程如图。下列说法错误的是(　　)

A.a链的合成是从模板链的3'-端→5'-端,不需要引物

B.b链在合成过程中会出现一个个的冈崎片段

C.合成子链时,宿主细胞内各种脱氧核苷酸的消耗速度相同

D.该过程需要宿主细胞中DNA聚合酶和DNA连接酶的催化

答案:C

解析:结合图示可知,a链的方向为5'-端→3'-端,因此a链的合成是从模板链的3'-端→5'-端,不需要引物,A项正确;由于DNA复制只能从模板链的3'-端→5'-端方向,因此b链在合成过程中会出现一个个的冈崎片段,B项正确;合成子链时,宿主细胞内各种脱氧核苷酸的消耗速度取决于DNA中4种脱氧核苷酸的含量,C项错误;该过程需要宿主细胞中DNA聚合酶(使小分子脱氧核苷酸连接形成DNA单链)和DNA连接酶(连接冈崎片段)的催化,D项正确。

10.人类肿瘤细胞细胞质中含大量“甜甜圈”般的独立于染色体外存在的环状DNA(ecDNA),其上普遍带有癌基因。癌细胞内ecDNA可大量扩增且癌基因能高效表达。下列叙述错误的是(　　)

A.ecDNA类似于质粒,无游离的磷酸基团

B.ecDNA上带有癌基因且能够复制,所以人类的癌症能够遗传给下一代

C.ecDNA容易复制和表达,可能与其呈裸露状态不与蛋白质结合而易解旋有关

D.ecDNA通过复制后能随机分配至子细胞中,保持遗传的稳定性

答案:B

解析:“甜甜圈”是独立于染色体外存在的环状DNA(ecDNA),类似于质粒,无游离的磷酸基团,A项正确;只有发生在生殖细胞内的遗传物质的改变才能遗传给下一代,ecDNA上带有癌基因且能够复制,该过程一般发生在体细胞中,不遗传给下一代,B项错误;ecDNA是独立于染色体外存在的环状DNA,容易复制和表达,可能与其呈裸露状态不与蛋白质结合而易解旋有关,C项正确;ecDNA是细胞质中的DNA,复制后随机分配至子细胞中,D项正确。

11.关于合成DNA的原料——脱氧核苷酸的来源,科学家曾提出三种假说:①细胞内自主合成,②从培养基中摄取,③二者都有。为验证三种假说,设计如下实验:将大肠杆菌在15N标记的脱氧核苷酸培养基中培养一代的时间,然后利用密度梯度离心分离提取的DNA,记录离心后试管中DNA的位置。图1~3表示DNA在离心管中的可能位置。下列叙述错误的是(　　)

A.若支持观点①,则实验结果为图3

B.若支持观点②,则实验结果为图1

C.若支持观点③,则实验结果为图1

D.大肠杆菌的DNA复制遵循半保留复制原则

答案:C

解析:将大肠杆菌在15N标记的脱氧核苷酸培养基中培养一代的时间,然后利用密度梯度离心分离提取的DNA,若合成DNA的原料是细胞内自主合成,则合成的DNA没有15N标记,离心后DNA均含14N,位于顶部,对应图3,A项正确;将大肠杆菌在15N标记的脱氧核苷酸培养基中培养一代的时间,然后利用密度梯度离心分离提取的DNA,若合成DNA的原料是从培养基中摄取,则得到的两个子代DNA分子均是一条链含15N,一条链含14N,离心后位于中部,对应图1,B项正确;将大肠杆菌在15N标记的脱氧核苷酸培养基中培养一代的时间,然后利用密度梯度离心分离提取的DNA,若合成DNA的原料既可以细胞内自主合成,也可以从培养基中摄取,则合成的DNA的两条链离心后位于中部和顶部之间,对应图2,C项错误;无论原核生物还是真核生物,DNA复制的方式都是半保留复制,即DNA分子解旋形成两条模板链,模板链复制形成子链,然后两条模板链分别与新合成的子链组成子代DNA分子,D项正确。

二、非选择题

12.DNA分子双螺旋结构模型提出之后,人们推测DNA可能通过图1中三种方式进行复制。生物兴趣小组准备通过实验来探究DNA的复制方式,基本思路是用14N标记大肠杆菌的DNA双链,然后在含15N的培养基上让其繁殖两代,提取每代大肠杆菌的DNA并作相应处理,可能出现的实验结果如图2。

图1

图2

图3

(1)该实验将会用到的实验技术有　　　　　　　技术和密度梯度离心。若亲代大肠杆菌繁殖一次,出现实验结果1,可以说明DNA复制方式不是全保留复制,理由是　　　　　　　　　　　　。 

(2)若亲代大肠杆菌繁殖二代,出现实验结果2,说明DNA复制方式是　　　　　　复制。按照此复制方式: 

①亲代大肠杆菌繁殖N代(N≥2),实验结果中轻带、中带、重带中DNA分子数量之比应为　　　　　　　。 

②图3中DNA片段2至少需要经过　　　次复制才能获得DNA片段3。 

答案:(1)同位素标记　若为全保留复制,实验结果1应只出现轻带和重带

(2)半保留　0∶2∶(2N-2)　2

解析:(1)本研究使用了14N对DNA分子进行了标记,应用了同位素标记技术,同时用密度梯度离心法对DNA分子进行分离;若亲代大肠杆菌繁殖一次,出现实验结果1(离心后只有1条中带),可以说明DNA分子的复制可能是半保留复制,也可能是分散复制,但可以排除全保留复制,因为若为全保留复制,则DNA复制一次后形成的2个DNA分子是一个只含14N,另一个只含15N,实验结果应出现一条轻带和一条重带。(2)若DNA复制方式是半保留复制,则亲代大肠杆菌繁殖二代,形成的4个DNA分子中有2个只含15N,有2个一条链含14N、一条链含15N,经离心出现实验结果2;按照半保留复制方式:①亲代大肠杆菌繁殖N代(N≥2),无论复制多少代,形成的2N个DNA分子中,只含14N的有0个,一条链含14N、一条链含15N的有2个,只含15N的有2N-2个,即实验结果中轻带、中带、重带中DNA分子数量之比应为0∶2∶(2N-2)。②图3中与DNA片段3相比,DNA片段2中G/U替换为了A/T,进行第一次复制时会出现A/U(模板链上的碱基U与A配对);进行第二次复制时会出现T与A配对;即至少需要经过2次复制,DNA片段2中G/U可替换为A/T,才能获得DNA片段3。