高一生物下学期暑假训练5DNA分子的结构和复制含解析

DNA分子的结构和复制

【2020山东模拟】科学家在人体快速分裂的活细胞(如癌细胞)中发现了DNA的四螺旋结构。形成该结构的DNA单链中富含G，每4个G之间通过氢键等形成一个正方形的“G­4平面”，继而形成立体的“G～四联体螺旋结构”(如图)。下列叙述正确的是（   ）

①该结构是沃森和克里克首次发现的　②该结构由一条脱氧核苷酸链形成　③用DNA解旋酶可打开该结构中的氢键　④该结构中(A＋G)/(T＋C)的值与DNA双螺旋中的比值相等

A．①②      B．②③     C．①④      D．②④

1．下列有关DNA分子结构的叙述不正确的是（   ）

A．链状双链DNA分子中含有两个游离的磷酸基团

B．DNA的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过氢键连接

C．双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的

D．嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定

2．在对DNA分子结构的研究中，Watson和Crick做出了重大贡献，他们于1953年构建了DNA双螺旋结构模型，其重要意义之不包括（）

A．探明了DNA分子的结构       B．发现DNA如何存储遗传信息

C．揭示了生物的遗传规律的本质          D．为DNA复制机制的阐明奠定基础

3．DNA是绝大多数生物的遗传物质。下列关于真核细胞中DNA的叙述，错误的是（   ）

A．植物细胞从土壤中吸收的磷元素可以用于DNA合成

B．碱基对排列顺序的多样性是DNA多样性的原因之一

C．细胞中DNA分子的碱基对数与所有基因的碱基对数之和相等

D．DNA分子杂交技术可以用来比较不同种生物DNA分子的差异

4．DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA分子中（A+T）/（G+C）与（A+C）/（G+T）两个比值的叙述，正确的是（   ）

A．碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值不同

B．前一个比值越大，双链DNA分子的稳定性越高

C．当两个比值相同时，可判断这个DNA分子是双链

D．经半保留复制得到的DNA分子，后一比值等于1

5．DNA溶解温度（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．—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

6．下列关于科学探究思维和方法的叙述，错误的是（   ）

A．科学家证实DNA的复制是半保留复制——放射性同位素示踪技术

B．真核细胞中的各种细胞器的分离——差速离心法

C．沃森和克里克发现DNA规则的双螺旋结构——数学模型建构法

D．萨顿根据基因和染色体的平行关系推测基因在染色体上——类比推理法

7．下列有关DNA分子复制的叙述，正确的是（）

A．减数分裂过程中的两次分裂都要进行DNA的复制

B．真核细胞内DNA的合成都在细胞核内完成

C．原核细胞中合成DNA的酶促反应过程中不消耗能量

D．用同位素标记技术和密度梯度离心技术可研究DNA的半保留复制

8．将洋葱根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成一个细胞周期。下列叙述正确的是（）

A．第一个细胞周期中，细胞内放射性迅速升高的时期是分裂前期

B．第一个细胞周期结束后，每个子细胞中都有一半的染色体被标记

C．第二个细胞周期的分裂中期，每条染色体中仅有一条单体被标记

D．完成两个细胞周期后，每个子细胞中含3H标记的染色体数目相同

9．下列有关DNA分子的说法正确的是（）

A．在环状DNA分子和链状DNA分子结构中，每个脱氧核糖均与两个磷酸相连

B．某DNA分子的碱基对数等于该DNA分子上所有基因的碱基对数之和

C．DNA分子复制和转录时DNA聚合酶、RNA聚合酶的结合位点分别位于DNA、RNA上

D．双链均含15N的DNA在14N环境中复制3次，子代DNA中含14N的与含15N的数量之比为4∶1

10．某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl。a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是（   ）

A．本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术

B．a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的

C．b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是14N15N-DNA

D．实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制的

11．根据所学知识，请回答下列有关问题：

（1）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　　　       ，碱基排列顺序千变万化构成了DNA分子的　　　　　　。

（2）DNA分子的复制方式为　 　　    　 ，其双螺旋结构为复制提供了　　　　　　　，通过                　保证了复制的准确性，因而DNA分子能比较准确的在亲子代间传递信息。

（3）将一个带有某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体（n个）并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是________________________。

（4）为研究DNA的结构和功能，科学家做了如下实验：

取四支试管，分别放入等量的四种脱氧核苷酸、等量的ATP和等量的DNA聚合酶，在各试管中分别放

入等量的四种DNA分子，它们分别是枯草杆菌、大肠杆菌、小牛胸腺细胞、T2噬菌体的DNA。在适宜温度条件下培养一段时间，测定各试管中残留的每一种脱氧核苷酸的含量。该实验要探究的是

，若结果发现残留的四种脱氧核苷酸的量不同，则说明。

12．通常DNA分子复制从一个复制起始点开始，有单向复制和双向复制，如下图所示：

放射性越高的3H-胸腺嘧啶脱氧核糖核苷（3H-脱氧胸苷），在放射自显影技术的图像上，感光还原的银颗粒密度越高。请利用放射性自显影技术、低放射性3H-脱氧胸苷和高放射性3H-脱氧胸苷，设计实验以确定大肠杆菌DNA复制的方向，简要写出：

（1）实验思路：_____________。

（2）预测实验结果和得出结论：_________________。

【答案】

1．B

【解析】

1．“G～四联体螺旋结构”是由英国剑桥大学的科学家首先发现，不是沃森和克里克首次发现的，①错误；由图中实线可知，该结构由一条脱氧核苷酸链形成，②正确；DNA解旋酶能打开碱基对之间的氢键，因此用DNA解旋酶可打开该结构中的氢键，③正确；DNA双螺旋中A＝T、C＝G，所以(A＋G)/(T＋C)的值始终等于1，而该结构只有一条DNA单链，所以其(A＋G)/(T＋C)的值不一定等于1，因此该结构中(A＋G)/(T＋C)的值与DNA双螺旋中的比值不一定相等，④错误。

【答案】

1．B

2．C

3．C

4．D

5．D

6．C

7．D

8．C

9．D

10．B

11．（1）遗传信息    多样性

（2）半保留复制    精确的模板    碱基互补配对

（3）一个含有32P 标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记

（4）四种生物DNA分子中的脱氧核甘酸的种类和比例    不同生物的DNA中脱氧核苷酸的种类和比例不同

12．（1）复制开始时，首先用含低放射性3H-脱氧胸苷培养基培养大肠杆菌，一段时间后转移到含有高放射性3H-脱氧胸苷的培养基中继续培养，用放射自显影技术观察复制起点和复制起点两侧银颗粒密度情况

（2）若复制起点处银颗粒密度低，一侧银颗粒密度高，则DNA分子复制为单向复制；若复制起点处银颗粒密度低，复制起点的两侧银颗粒密度高，则DNA分子复制为双向复制

【解析】

1．本题考查DNA分子的结构。DNA的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖连接，B项不正确。

2．本题考查DNA双螺旋结构模型构建的意义。DNA的双螺旋结构模型的构建不仅探明了DNA分子的结构，并据此发现DNA如何存储遗传信息，为半保留复制奠定了基础，C项不包括。

3．本题考查DNA的元素组成、多样性等有关知识。DNA是由C、H、O、N、P五种元素组成的，植物细胞从土壤中吸收的磷元素可以用于合成DNA，A项正确；DNA多样性取决于碱基的数目和碱基对的排列顺序，B项正确；基因是有遗传效应的DNA片段，基因在DNA分子中分布是不连续的，因此细胞中DNA分子的碱基对数与所有基因的碱基对数之和不相等，C项错误；每个DNA分子都有特定的碱基序列，不同种生物DNA分子是不同的，所以用DNA分子杂交技术可以用来比较不同种生物DNA分子的差异，D项正确。

4．本题考查DNA分子结构及有关计算。由于双链DNA碱基A数目等于T数目，G数目等于C数目，故（A+C）/（G+T）为恒值1，A项错误；A和T碱基对含2个氢键，C和G含3个氢键，故（A+T）/（G+C）中，（G+C）数目越多，氢键数越多，双链DNA分子的稳定性越高，B项错误；（A+T）/（G+C）与（A+C）/（G+T）两个比值相等，这个DNA分子可能是双链，也可能是单链，C项错误；经半保留复制得到的DNA分子，是双链DNA，（A+C）/（G+T）=1，D项正确。

5．本题考查DNA分子结构特点等有关知识。由图可知，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，图示表示的DNA分子中G+C含量（占全部碱基的比例）与Tm的关系，Tm值越大，C+G含量越高，即DNA分子的Tm值与C+G含量呈正相关，A项正确；两DNA分子若Tm值相同，则它们所含G+C比例相同，但C+G的数量不一定相同，B项正确；每条链上的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接，两条链之间的碱基通过氢键连接，可见维持DNA双螺旋结构的主要化学键有氢键和磷酸二酯键，C项正确；G-C碱基对之间有3个氢键，A-T碱基对之间有2个氢键，但整个DNA分子中G与C之间的氢键数量不一定比A与T之间多，D项错误。

6．本题考查有关科学探究思维和方法。科学家对DNA进行放射性同位素示踪技术，证明了DNA的复制方式是半保留复制，A项正确；分离各种细胞中的细胞器时采用差速离心法，B项正确；沃森和克里克发现DNA规则的双螺旋结构采用的是物理模型建构法，C项错误；萨顿是将看不见的基因与看得见的染色体的行为进行类比，根据其惊人的一致性，提出基因位于染色体上的假说，该方法称为类比推理法，D项正确。

7．本题考查DNA分子的复制。减数第二次分裂前，次级精（卵）母细胞是没有进行DNA复制的，A项错误；真核细胞中的DNA的合成主要发生在细胞核中，此外线粒体和叶绿体中也能合成DNA，B项错误；原核细胞中合成DNA的酶促反应过程中需消耗能量，C项错误；用同位素标记技术和密度梯度离心技术可研究DNA的半保留复制，D项正确。

8．本题同位素标记、细胞周期及DNA复制有关知识。本题考查同位素示踪法与DNA分子复制。含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸是DNA复制的原料，DNA复制发生在间期，A项错误；由于DNA分子复制是半保留复制，形成的子代DNA分子中一条是原来的链，一条是新合成的子链，第一个细胞周期结束后，每个子细胞中染色体都被标记，但其所含的每个DNA分子只有一条链被标记，B项错误；第二个细胞周期的分裂中期，每条染色体中含2条姐妹染色单体，含2个DNA分子，其中只有一个DNA分子具有放射性，所以第二个细胞周期的分裂中期，每条染色体中仅有一条单体被标记，C项正确；第二次分裂的后期，含3H标记的染色体与不含3H标记的染色体随机向两极移动，每个子细胞中含3H标记的染色体数目不一定相同，D项错误。

9．本题考查DNA分子结构和DNA分子复制及转录。环状DNA分子中每个脱氧核糖均与两个磷酸相连，而链状DNA分子的两条单链末端只有一个磷酸与一个脱氧核糖相连，故A项错误；基因是有遗传效应的DNA片段，DNA分子中存在不是基因的片段，因此，DNA分子的碱基对数大于该DNA分子上所有基因的碱基对数之和，故B项错误；DNA分子复制和转录时，DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点都位于DNA分子上，故C项错误；双链均含15N的DNA在14N环境中复制3次共产生8个DNA分子，根据DNA半保留复制特点，其中2个DNA分子含有15N，8个DNA分子含有14N，故子代DNA分子中含14N的与含15N的数量之比为4∶1，故D正确。

10．本题考查DNA的复制的探究过程。由题意“培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl”和“条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置”可知：本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术，A项正确；分析图示可知：a管中的DNA密度最大，表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的，B项错误；b管中的DNA密度介于a、c管中的之间，表明该管中的大肠杆菌的DNA都是14N–15N-DNA，C项正确；实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制，D项正确。

（3）一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记。因此，将一个带有某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体（n个）并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n。（4）由题干信息分析可知，该实验要探究的是四种生物DNA分子中的脱氧核甘酸的种类和比例，若结果发现残留的四种脱氧核苷酸的量不同，则说明不同生物的DNA中脱氧核苷酸的种类和比例不同。

12．（1）该实验的实验思路是：复制开始时，首先用含低放射性3H-脱氧胸苷培养基培养大肠杆菌，一段时间后转移到含有高放射性3H-脱氧胸苷的培养基中继续培养，用放射自显影技术观察复制起点和复制起点两侧银颗粒密度情况。（2）实验结果和结论如下：若复制起点处银颗粒密度低，一侧银颗粒密度高，则DNA分子复制为单向复制；若复制起点处银颗粒密度低，复制起点的两侧银颗粒密度高，则DNA分子复制为双向复制。