高考生物一轮复习课时作业21《DNA的分子结构、复制及基因的本质》（含详解）

课时作业(二十一)　DNA的分子结构、复制及基因的本质

1．在一对等位基因中，一定相同的是(　　)

A．氢键数目     B．碱基数目

C．遗传信息     D．基本骨架

答案：D　解析：等位基因是通过基因突变形成的，基因中碱基对的数目和排列顺序可能不同，氢键数目也可能不相同，所携带遗传信息不同。等位基因都是有遗传效应的DNA片段，都是磷酸、脱氧核糖交替排列形成基本骨架，D项正确。

2．以下是某同学制作的脱氧核苷酸对模型，其中正确的是(　　)

A　　　　　　　　　　　B

C　　　　　　　　　　　D

答案：D　解析：从五碳糖和磷酸基团的形态和位置可判断，两条脱氧核苷酸链不是反向平行的，A错误；A与T之间的氢键应该是两个而不是三个，B错误；含氮碱基(C)应连接在五碳糖的1号位置上(如下图所示)，且G与C之间有三个氢键，C错误。

3．[湖南郴州二模]DNA熔解温度(Tm)是使DNA双螺旋结构解开一半时所需要的温度，不同种类DNA的Tm值不同。如图表示DNA分子中G＋C含量(占全部碱基的比例)与Tm的关系。下列有关叙述不正确的是 (　　)

A．一般地说，DNA分子的Tm值与G＋C含量呈正相关

B．Tm值相同的DNA分子中G＋C的数量有可能不同

C．生物体内解旋酶也能使DNA双螺旋结构的氢键断裂而解开螺旋

D．DNA分子中G与C之间的氢键总数比A与T之间多

答案：D　解析：DNA分子中，两条链上的碱基遵循A与T配对、G与C配对的碱基互补配对原则，A与T之间由2个氢键连接，G与C之间由3个氢键连接，因此DNA分子中G＋C比例越大，DNA分子越稳定；题图是G＋C的比值与Tm之间的关系，在一定的范围内，Tm值与G＋C的含量呈正相关，A正确。Tm与G＋C的所占比值有关，由于DNA中碱基总数不一定相同，因此Tm值相同，G＋C的数量可能不同，B正确。生物体内解旋酶可以使氢键断裂，DNA双螺旋结构打开，C正确。DNA分子中A、T、G、C数量未知，因此G与C之间的氢键总数不一定比A与T之间多，D错误。

4．[山东师大附中二模]一个32P标记的噬菌体侵染在31P环境中培养的大肠杆菌，已知噬菌体DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个，以下叙述不正确的是(　　)

A．大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料和酶等

B．噬菌体DNA含有(2m＋n)个氢键

C．该噬菌体增殖四次，子代噬菌体中只有14个含有31P

D．噬菌体DNA第四次复制共需要8(m－n)个腺嘌呤脱氧核苷酸

答案：C　解析：噬菌体营寄生生活，大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料、能量、酶和场所等，A正确。噬菌体中含有双链DNA，胞嘧啶有n个，鸟嘌呤有n个，腺嘌呤数目＝胸腺嘧啶数目＝(2m－2n)/2＝m－n(个)，A与T之间有2个氢键，G与C之间有3个氢键，所以噬菌体DNA含有的氢键数目＝(m－n)×2＋n×3＝2m＋n(个)，B正确。DNA的复制方式是半保留复制，该噬菌体增殖四次，一共可形成16个噬菌体，其中子代中含有32P的噬菌体有2个，含有31P的噬菌体有16个，只含有31P的噬菌体有14个，C错误。噬菌体DNA第四次复制共需要的腺嘌呤脱氧核苷酸数目＝(m－n) ×24－1＝8(m－n)(个)，D正确。

5．[四川成都外国语学校考试]某DNA被32P标记的精原细胞在不含32P的培养液中经过一次有丝分裂，产生两个精原细胞，其中一个接着进行一次减数分裂，其四分体时期的一对同源染色体上的DNA组成示意图正确的是 (　　)

答案：B　解析：依据DNA的半保留复制方式可知，某DNA被32P标记的精原细胞在不含32P的培养液中经过一次有丝分裂后，产生的两个精原细胞中，每个核DNA分子均为1条链含32P,1条链不含32P；其中一个精原细胞接着进行一次减数分裂，在减数第一次分裂前的间期，每一个核DNA分子经过复制后所形成的2个子代DNA分子中，有1个DNA的1条链含32P，另1条链不含32P，另一个DNA分子的2条链都不含有32P，这2个DNA分子分别位于每条染色体的2条姐妹染色单体上。综上所述，四分体时期的一对同源染色体上的DNA组成如B项所示。

6．[甘肃张掖一诊]将一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌(拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶)放在含有32P标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到如图Ⅰ、Ⅱ两种类型的DNA(虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链)。下列有关该实验的结果预测与分析，正确的是(　　)

A．DNA第二次复制产生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ两种类型，比例为1∶3

B．DNA复制后分配到两个子细胞时，其上的基因遵循基因分离定律

C．复制n次需要胞嘧啶的数目是(2n－1)

D．复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链数为2n＋1－2

答案：D　解析：由DNA的半保留复制方式可知，DNA第二次复制产生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ两种类型，比例为1∶1，A错误。大肠杆菌是原核生物，其基因不遵循基因分离定律，B错误。一个DNA分子中有m个碱基，a个胸腺嘧啶，则胞嘧啶有(m/2－a)个，复制n次需要胞嘧啶的数目是(m/2－a)·(2n－1)，C错误。无论复制多少次，子代DNA均只有两条链不含标记，故复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链数为2n＋1－2，D正确。

7．将大肠杆菌放在含有15N标记的NH4Cl培养液中培养后，再转移到含有14N的普通培养液中培养8小时后，提取DNA进行分析，得出含15N的DNA占总DNA的比例为1/16，则大肠杆菌的分裂周期是(　　)

A．2小时 B．4小时

C．1.6小时 D．1小时

答案：C　解析：DNA复制是半保留复制，在子代中含有15N的DNA只有2个，其占总DNA的比例为1/16，说明子代有32个DNA,32个子代DNA是复制了5次得到的，其经历了8小时，8/5＝1.6小时，故C正确。

8．[河南郑州一中模考]某双链DNA分子有100个碱基对，其中有腺嘌呤35个，下列叙述正确的是(　　)

A．该DNA分子蕴含的遗传信息种类最多有4100种

B．该DNA分子在第4次复制时消耗520个胞嘧啶脱氧核苷酸

C．每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基

D．DNA分子每一条链中相邻的碱基通过氢键相连

答案：B　解析：该DNA分子蕴含的遗传信息种类少于4100种，A错误；该DNA分子含有100个碱基对，腺嘌呤有35个，则胸腺嘧啶有35个，胞嘧啶数目＝鸟嘌呤数目＝65个，与第3次复制相比，第4次复制后增加的DNA分子数是16－8＝8，所以第4次复制时需要的胞嘧啶脱氧核苷酸数目为8×65＝520(个)，B正确；DNA分子中多数的脱氧核糖与两个磷酸基团相连，C错误；DNA分子中，一条链上的相邻碱基由“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接，D错误。

9．用32P标记玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链。再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂完成后，每个细胞中被32P标记的染色体条数是(　　)

A．0条     B．20条

C．大于0小于20条     D．以上都有可能

答案：D　解析：第一次细胞分裂完成后形成的细胞中，DNA双链均是一条链含有32P，另一条链不含32P，第二次细胞分裂的间期，染色体复制后每条染色体上都是一条染色单体含32P，一条染色单体不含32P，有丝分裂后期，姐妹染色单体分离，如果含32P的20条染色体同时移向细胞的一极，不含32P的20条染色体同时移向细胞的另一极，则产生的子细胞中被32P 标记的染色体条数分别是20条和0条；如果移向细胞两极的20条染色体中既有含32P的，也有不含32P的，则形成的子细胞中被32P标记的染色体条数大于0小于20条。

10．[辽宁鞍山一中等六校联考]如图为某植物细胞一个DNA分子中a、b、c三个基因的分布状况，可表示为a—b—c。图中Ⅰ、Ⅱ为无遗传效应的序列。则下列有关叙述正确的是(　　)

A．若无外界因素的影响，a中碱基对也会发生变化，导致生物体的性状一定发生改变

B．若基因的排列顺序由a—b—c改变为a—c—b，则生物体的性状一定不发生改变

C．在减数分裂的四分体时期，a—b—c可变为a—B—c

D．基因在染色体上呈线性排列，基因b的启动子和终止子分别位于片段Ⅰ和Ⅱ中

答案：C　解析：若无外界因素的影响，a中碱基对在DNA复制的过程中可能发生变化，其指导合成的蛋白质的氨基酸序列不一定发生改变，所以生物体的性状也不一定发生改变，A错误；染色体结构变异中，若基因的排列顺序改变，则生物体的性状一定发生改变，B错误；在减数分裂的四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间可能发生交叉互换，a—b—c可变为a—B—c，C正确；基因在染色体上呈线性排列，基因b的启动子和终止子分别位于b基因片段内上游和下游的非编码区，D错误。

11.下图为真核细胞内基因Y的结构简图，共含有2 000个碱基对，其中碱基A占20%。下列说法正确的是(　　)

A．基因Y复制两次，共需要4 800个游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸

B．基因Y复制时解旋酶作用于①③两处

C．若②处T//A替换为G//C，则Y控制的性状一定发生改变

D．Y的等位基因y中碱基A也可能占20%

答案：D　解析：一个DNA分子中G的数量是2 000×2×(50%－20%)＝1 200(个)，则基因Y复制两次，需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸的数量为1 200×(22－1)＝3 600(个)，A错误；①处为磷酸二酯键，③处为氢键，解旋酶只作用于氢键，B错误；由于密码子具有简并性，一种氨基酸可对应多种密码子，因此基因突变时生物的性状不一定改变，C错误；等位基因Y和y碱基排列顺序不同，但总的碱基和四种碱基各自的数目可能相同，因此y中A也可能占20%，D正确。

12．[陕西宝鸡一检]若亲代DNA分子经过诱变，某位点上一个正常碱基变成了5­溴尿嘧啶(BU)。BU可与碱基A配对，诱变后的DNA分子连续进行2次复制，得到的子代DNA分子加热后得到5种单链如图所示，则BU替换的碱基可能是 (　　)

A．腺嘌呤 B．鸟嘌呤

C．胞嘧啶 D．胸腺嘧啶

答案：B　解析：由于DNA进行半保留复制，所以复制2次形成的5种单链中有2条是亲代DNA的链，由亲代DNA某位点碱基变成了BU，可确定亲代DNA含第1种单链，再根据碱基互补配对原则可知，亲代DNA的另一条单链可能是第2种或第5种，已知复制时BU与A配对，可知第2种单链是复制后形成的，亲代DNA另一条单链是第5种，故BU替换的碱基是G。

13．[江西三校联考]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标记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姐妹染色单体有________条，每个DNA分子中，有________条链带有放射性。Ⅱ中，若观察到一个细胞中含有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______________________。

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

解析：(1)根尖细胞进行有丝分裂时，用秋水仙素处理细胞会抑制纺锤体的形成，使分开的姐妹染色单体不能移向细胞两极，不能形成两个子细胞，从而使根尖细胞中染色体数目加倍。(2)(3)Ⅰ中，由于DNA分子的半保留复制，在根尖细胞进行第一次分裂时，核DNA分子以没有标记的DNA分子为模板，以含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸为原料之一进行复制，因此复制形成的每个核DNA分子中有1条链带有放射性，并且每条染色体上两条姐妹染色单体都带有放射性。Ⅱ中，开始亲代核DNA分子双链都被3H标记，培养一段时间后观察到一个细胞中含有24条染色体，并且每条染色体上只有一条姐妹染色单体有放射性，说明染色体数目已经加倍，该细胞可能处于第二次有丝分裂的前期或中期，因此细胞染色体已复制2次，含有4个染色体组。该实验表明DNA分子的复制方式是半保留复制。

14．[湖北八市重点中学质量监测]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有________(供选酶：RNA聚合酶、DNA聚合酶、DNA解旋酶)。

(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：___________________________________________。

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(其他合理答案也可)

解析：(1)DNA的基本单位是脱氧核苷酸，RNA的基本单位是核糖核苷酸，二者的主要区别是五碳糖和特有的碱基不同：脱氧核苷酸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中的核苷酸链是脱氧核苷酸链，DNA聚合酶能在脱氧核苷酸之间构建磷酸二酯键。(3)G—C之间的氢键是三个，而A—T之间的氢键是两个，氢键数量越多，则耐高温的能力越强。(4)DNA是规则的双螺旋结构，其结构的稳定性较强，而RNA是单链的，其结构稳定性较差，所以RNA病毒要比DNA病毒更容易发生变异。

15．图一为两种病毒(核酸不同)的物质组成；图二为某一卵原细胞及其细胞内一对同源染色体上的两个DNA分子，其放射性标记如图中所示。请据图回答问题。

图一

图二

(1)图一a中A、B共有的元素是________，病毒e和病毒f体内的④总共有________种。

(2)图一中基因与d的关系可概括为基因指导蛋白质的合成，其核心过程包括______________，主要场所分别为________________。

(3)赫尔希和蔡斯用实验证明DNA是遗传物质时用了图一中哪种病毒？______________。其实验设计思路是设法将DNA和蛋白质分开，单独、直接地观察它们各自的作用，为实现该设计思路，他们分别标记了图一A、B中的________(用图中数字表示)部位。

(4)若将图二细胞放在含有32P的培养液中，让其只进行减数分裂。假设该细胞内只有这两个DNA分子，且每个DNA分子均含有m个碱基，其中细胞内碱基T共占15%，则：

①该细胞在形成卵细胞过程中共需游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数为________。

②依照图二，请在下面方框中画出该卵原细胞产生的卵细胞及其DNA放射性标记情况。

答案：(1)C、H、O、N　5　(2)转录和翻译　细胞核和细胞质(核糖体)　(3)病毒e　②①　(4)①0.7m　②如图

解析：(1)图一中A为核苷酸，含有的元素有C、H、O、N、P，B为氨基酸，含有的元素有C、H、O、N、S等，两者共有的元素有C、H、O、N；病毒e为DNA病毒，病毒f为RNA病毒，DNA与RNA共含有5种碱基，分别为A、T、C、G、U。(2)基因指导蛋白质的合成过程即基因表达，该过程包括转录和翻译两个阶段，主要场所分别为细胞核和细胞质。(3)赫尔希和蔡斯用实验证明DNA是遗传物质时，选用T2噬菌体(即DNA病毒)为实验材料，即图一中的病毒e；他们利用同位素标记法，分别标记图一A中的P和B中的S，即②①部位。(4)①每个DNA分子均含有m个碱基，细胞内碱基T共占15%，则两个DNA分子中鸟嘌呤脱氧核苷酸数为(50%－15%)×2m＝70%m，根据DNA分子半保留复制的特点，该细胞在形成卵细胞过程中核DNA分子复制一次，所需的鸟嘌呤脱氧核苷酸为0.7m。②DNA分子的复制为半保留复制，卵细胞中的一个核DNA分子可能只含有32P也可能同时含31P和32P。