2021届高考生物新人教版一轮复习课后集训：19DNA分子的结构、复制与基因的本质 学案

19 DNA分子的结构、复制与基因的本质

1．如图所示为双链DNA分子的平面结构模式图。下列叙述正确的是(　　)

A．图示DNA片段中有15个氢键

B．沃森和克里克利用构建数学模型的方法，提出DNA的双螺旋结构

C．只有在解旋酶的作用如图示双链才能解开

D．在双链DNA分子中，每个磷酸基团连接1个脱氧核糖

A　[图示的DNA片段共6个碱基对，A—T有3个，G—C有3个，因A—T之间有2个氢键，G—C之间有3个氢键，故图示DNA片段共15个氢键，A项正确；沃森和克里克构建的是物理模型，B项错误；DNA双链在RNA聚合酶的作用下或高温加热条件下也会解旋，C项错误；在双链DNA分子中，每条链中间的每个磷酸基团都分别连接2个脱氧核糖，每条链仅有一端的磷酸基团只连接1个脱氧核糖，D项错误。]

2．如图是某DNA片段的结构示意图，下列叙述正确的是(　　)

A．DNA复制时，解旋酶先将①全部切割，再进行复制

B．DNA分子中A＋T含量高时稳定性较高

C．磷酸与脱氧核糖交替排列构成DNA分子的基本骨架

D．a链、b链方向相同，a链与b链的碱基互补配对

C　[DNA复制是边解旋边复制，A项错误；碱基A和T之间有两个氢键，碱基G和C之间有三个氢键，因此G＋C含量高的DNA分子的相对稳定性较高，B项错误；磷酸与脱氧核糖交替排列构成DNA分子的基本骨架，C项正确；DNA分子的两条链方向相反，a链与b链的碱基互补配对，D项错误。]

3．(2019·德州期中)下列有关DNA分子的叙述正确的是(　　)

A．基因在DNA分子上成对存在

B．DNA分子中每个脱氧核糖均与两个磷酸基团相连

C．在双链DNA分子中，(A＋T)/(G＋C)的值在两条单链中相等

D．DNA分子上的基因在每个细胞中都会表达出相应蛋白质

C　[基因是具有遗传效应的DNA片段，基因在DNA分子上不是成对存在，A项错误；DNA分子的两条脱氧核苷酸链一端的脱氧核糖只与一个磷酸基团相连，B项错误；由于碱基的互补配对，在双链DNA分子中，(A＋T)/(G＋C)的值在两条单链中相等，C项正确；同种生物的不同细胞中基因是选择性表达的，因此DNA分子上的基因不是在每个细胞中都会表达出相应蛋白质，D项错误。]

4．(2019·惠州二调)下列有关DNA的叙述中，错误的是(　　)

A．DNA分子中3个相邻的碱基构成氨基酸的密码子

B．DNA分子中碱基的特定排列顺序构成了每一个DNA分子的特异性

C．双链DNA分子比单链DNA分子更稳定

D．环状DNA质粒分子中不含游离的磷酸基团

A　[密码子是指mRNA中决定一个氨基酸的三个相邻碱基，A项错误；每一个DNA分子具有特定的碱基排列顺序，具有特异性，B项正确；单链DNA分子容易发生基因突变，双链DNA分子比单链DNA分子更稳定，C项正确；环状DNA质粒分子中不含游离的磷酸基团，D项正确。]

5．(2019·潍坊期末)下列叙述不能体现DNA分子结构稳定性的是(　　)

A．碱基对的排列顺序千变万化

B．独特的双螺旋结构

C．通过碱基配对连接两条长链

D．长链上相邻核苷酸通过磷酸二酯键相连

A　[碱基对的排列顺序千变万化只体现了DNA分子结构的多样性，不能体现DNA分子结构稳定性。独特的双螺旋结构，通过碱基配对连接两条长链，长链上相邻核苷酸通过磷酸二酯键相连都体现了DNA分子结构稳定性。]

6．(2019·吉林长春外国语学校质检)20世纪50年代初，查哥夫对多种生物DNA做了碱基定量分析，发现的值如表。结合所学知识，你认为能得出的结论是(　　)

A.马的DNA结构比大肠杆菌DNA结构更稳定一些

B．小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息相同

C．小麦DNA中(A＋T)的数量是鼠DNA中(C＋G)数量的1.21倍

D．同一生物不同组织的DNA碱基组成相同

D　[分析表格中的信息可知，马的DNA中的值大于大肠杆菌中的，由于A与T之间的氢键是2个，C与G之间的氢键是3个，因此马的DNA结构比大肠杆菌的DNA结构更不稳定，A错误；小麦和鼠的值相同，碱基排列顺序不相同，遗传信息不同，B错误；此题无法计算小麦DNA中(A＋T)的数量与鼠DNA中(C＋G)数量的比值，C错误；同一生物是由受精卵经过有丝分裂和细胞分化形成的，不同组织中DNA碱基组成相同，D正确。]

7．真核细胞的DNA复制过程如图所示，下列叙述错误的是(　　)

A．解旋酶使DNA双链打开需消耗ATP

B．合成两条子链时，DNA聚合酶移动的方向是相反的

C．碱基互补配对原则保证了DNA复制能够准确地进行

D．新合成的两条子链的脱氧核苷酸排列顺序相同

D　[解旋酶使DNA双链打开需消耗ATP，A项正确；DNA的两条链是反向平行的，合成两条子链时，DNA聚合酶移动的方向是相反的，B项正确；碱基互补配对原则保证了DNA复制能够准确地进行，C项正确；新合成的两条子链的碱基是互补的，因此新合成的两条子链的脱氧核苷酸排列顺序不同，D项错误。]

8．(2019·德州重点中学月考)真核细胞中DNA复制如图所示，下列叙述错误的是(　　)

A．多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成

B．每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代

C．复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化

D．DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则

C　[DNA复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化，但氢键的形成不需要酶的催化，C错误。]

9．(2019·昆明期末测试)正常情况下，DNA分子在细胞内复制时，双螺旋解开后会产生一段单链区，DNA结合蛋白(SSB)能很快地与单链结合，防止解旋的单链重新配对，使DNA呈伸展状态，且SSB在复制过程中可以重复利用。下列与SSB功能相关的推测合理的是(　　)

A．SSB与DNA单链既可结合也可分开

B．SSB与单链的结合将不利于DNA复制

C．SSB是一种解开DNA双螺旋的解旋酶

D．SSB与单链结合遵循碱基互补配对原则

A　[根据题干信息可知，SSB与DNA单链既可结合也可分开，A正确； 根据题干信息可知，SSB与单链的结合将利于DNA复制，B错误； 根据题干中“双螺旋解开后会产生一段单链区，DNA结合蛋白(SSB)能很快地与单链结合”，说明SSB不是一种解开DNA双螺旋的解旋酶，C错误； 根据题干信息可知，SSB是一种DNA结合蛋白，故与单链的结合不遵循碱基互补配对原则，D错误。]

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)19世纪，人们发现了染色体在遗传中的重要作用。在研究染色体的主要组成成分的遗传功能时，科学家实验设计的关键思路是____________________________________________。最终证明了DNA是遗传物质。

(2)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________________。

(3)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。

(4)下列表示DNA复制的有关图示，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。图中黑点表示复制起点，“→”表示复制方向，“⇨”表示时间顺序。

①若A中含有48502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)科学家设法将DNA和蛋白质分开研究，最终证明了DNA是遗传物质。(2)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。(3)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。(4)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)设法把DNA和蛋白质分开，单独、直接地观察DNA的作用　(2)遗传信息　多样性　(3)解旋酶、DNA聚合酶　核糖体　0　(4)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．如图所示为细胞中与基因有关的物质或结构，请分析并回答下列问题：

g元素

(1)细胞内的遗传物质是[　　]________，基因和b的关系是________。

(2)c和b的关系是_______________，b被彻底水解后的产物是________(填字母)。

(3)b的空间结构是________________________。若其中的(A＋T)/(G＋C)＝0.25，则G占总碱基数比例为__________，其中一条单链中(A＋T)/(G＋C)＝______________。

[解析]　(1)细胞内的遗传物质是DNA，基因是具有遗传效应的DNA片段。(2)DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，被彻底水解后的产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。(3)b的空间结构是规则的双螺旋结构。若其中的(A＋T)/(G＋C)＝0.25，则G占总碱基数比例为40%，其中一条单链中(A＋T)/(G＋C)与另一条链上的此比例和总链上的此比例相等。

[答案]　(1)[b]DNA　基因是有遗传效应的b片段　(2)c是组成b的基本单位　d、e、f　(3)规则的双螺旋结构　40%　0.25

12．(2019·广东六校联考)下列关于DNA分子结构和DNA复制的说法，正确的是(　　)

A．DNA分子的每个脱氧核糖上均连着2个磷酸和1个含氮碱基

B．若DNA分子的一条链中(A＋G)/(T＋C)＜1，则其互补链中该比例大于1

C．DNA分子的双链需要由解旋酶完全解开后才能开始进行DNA复制

D．一个用15N标记的DNA在含14N的环境中复制4次后，含15N的DNA数与含14N的DNA数之比为1∶4

B　[DNA分子中大多数脱氧核糖上连着2个磷酸和1个碱基，但2条链各有一个末端的脱氧核糖只连接一个磷酸和一个碱基，A错误； DNA分子一条链中(A＋G)/(T＋C)的值与互补链中的该种碱基的比值互为倒数，若DNA分子的一条链中(A＋G)/(T＋C)＜1，则其互补链中该比例大于1，B正确； DNA分子的复制过程是边解旋边复制，C错误； DNA复制为半保留复制，不管复制几次，最终子代DNA都保留亲代DNA的2条母链，故最终有2个子代DNA含15N，而含有14N的DNA分子为24＝16个，含15N的DNA数与含14N的DNA数之比为2/24＝1/8，D错误。]

13．某DNA分子含有1 000个碱基对，其中A的含量为30%，α链中G的含量为30%，下列与该DNA分子有关的叙述正确的是(　　)

A．该DNA分子中含有的氢键数为2.4×103个

B．该DNA分子的两条单链中(A＋C)/(T＋G)的值一定相等

C．该DNA分子的α链中碱基A所占的比例在0～40%范围内

D．由于碱基互补配对，DNA分子中C与G的和一定占50%

A　[该DNA分子中A＝T＝2 000×30%＝600，G＝C＝2 000×20%＝400，A－T之间有两个氢键，C－G之间有三个氢键，所以该DNA分子中氢键数为600×2＋400×3＝2 400(个)，A正确；DNA分子中，A与T数量相等，C与C数量相等，(A＋C)/(T＋G)＝1，而两条单链中该值互为倒数，B错误；该DNA分子中A的含量为30%，则T的含量也为30%，α链中A＋T的含量与DNA分子中A＋T的含量相等，都为60%，若α链不含A，则该链中A的含量为0，若该DNA分子中的碱基A都在α链中，则该链中A的含量为60%，所以该链中碱基A的比例在0～60%范围内，C错误；由于碱基互补配对，DNA分子中A＋C和T＋G一定占50%，该DNA分子中G＋C占40%，D错误。]

14．(2019·济南模拟)某15N完全标记的1个T2噬菌体(第一代)侵染未标记的大肠杆菌后，共释放出n个子代噬菌体，整个过程中共消耗a个腺嘌呤。下列叙述正确的是(　　)

A．子代噬菌体中含15N的个体所占比例为1/2n－1

B．可用含15N的培养液直接培养出第一代噬菌体

C．噬菌体DNA复制过程需要的模板、酶、ATP和原料都来自大肠杆菌

D．第一代噬菌体的DNA中含有a/(n－1)个胸腺嘧啶

D　[子代噬菌体中含15N的个体所占比例为2/n，A错误；噬菌体是病毒，不能用含15N的培养液直接培养，B错误；噬菌体DNA复制过程需要的模板是噬菌体本身的DNA，C错误；根据题意，产生n个子代噬菌体共消耗了a个腺嘌呤，则每个DNA分子中腺嘌呤的个数为a/(n－1)，而DNA分子中腺嘌呤数量等于胸腺嘧啶数量，故第一代噬菌体的DNA中含有a/(n－1)个胸腺嘧啶，D正确。]

15．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的结果都为图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的两条链，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