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課時作業(yè)(二十一)　DNA的分子結(jié)構(gòu)、復制及基因的本質(zhì) 1．在一對等位基因中，一定相同的是(　　) A．氫鍵數(shù)目 B．堿基數(shù)目 C．遺傳信息 D．基本骨架 答案：D　解析：等位基因是通過基因突變形成的，基因中堿基對的數(shù)目和排列順序可能不同，氫鍵數(shù)目也可能不相同，所攜帶遺傳信息不同。等位基因都是有遺傳效應的DNA片段，都是磷酸、脫氧核糖交替排列形成基本骨架，D項正確。 2．以下是某同學制作的脫氧核苷酸對模型，其中正確的是(　　) A　　　　　　　　　　　B C　　　　　　　　　　　D 答案：D　解析：從五碳糖和磷酸基團的形態(tài)和位置可判斷，兩條脫氧核苷酸鏈不是反向平行的，A錯誤；A與T之間的氫鍵應該是兩個而不是三個，B錯誤；含氮堿基(C)應連接在五碳糖的1號位置上(如下圖所示)，且G與C之間有三個氫鍵，C錯誤。 3．[2018湖南郴州二模]DNA熔解溫度(Tm)是使DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)解開一半時所需要的溫度，不同種類DNA的Tm值不同。如圖表示DNA分子中G＋C含量(占全部堿基的比例)與Tm的關系。下列有關敘述不正確的是 (　　) A．一般地說，DNA分子的Tm值與G＋C含量呈正相關 B．Tm值相同的DNA分子中G＋C的數(shù)量有可能不同 C．生物體內(nèi)解旋酶也能使DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的氫鍵斷裂而解開螺旋 D．DNA分子中G與C之間的氫鍵總數(shù)比A與T之間多 答案：D　解析：DNA分子中，兩條鏈上的堿基遵循A與T配對、G與C配對的堿基互補配對原則，A與T之間由2個氫鍵連接，G與C之間由3個氫鍵連接，因此DNA分子中G＋C比例越大，DNA分子越穩(wěn)定；題圖是G＋C的比值與Tm之間的關系，在一定的范圍內(nèi)，Tm值與G＋C的含量呈正相關，A正確。Tm與G＋C的所占比值有關，由于DNA中堿基總數(shù)不一定相同，因此Tm值相同，G＋C的數(shù)量可能不同，B正確。生物體內(nèi)解旋酶可以使氫鍵斷裂，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)打開，C正確。DNA分子中A、T、G、C數(shù)量未知，因此G與C之間的氫鍵總數(shù)不一定比A與T之間多，D錯誤。 4．[2018山東師大附中二模]一個32P標記的噬菌體侵染在31P環(huán)境中培養(yǎng)的大腸桿菌，已知噬菌體DNA上有m個堿基對，其中胞嘧啶有n個，以下敘述不正確的是(　　) A．大腸桿菌為噬菌體增殖提供原料和酶等 B．噬菌體DNA含有(2m＋n)個氫鍵 C．該噬菌體增殖四次，子代噬菌體中只有14個含有31P D．噬菌體DNA第四次復制共需要8(m－n)個腺嘌呤脫氧核苷酸 答案：C　解析：噬菌體營寄生生活，大腸桿菌為噬菌體增殖提供原料、能量、酶和場所等，A正確。噬菌體中含有雙鏈DNA，胞嘧啶有n個，鳥嘌呤有n個，腺嘌呤數(shù)目＝胸腺嘧啶數(shù)目＝(2m－2n)/2＝m－n(個)，A與T之間有2個氫鍵，G與C之間有3個氫鍵，所以噬菌體DNA含有的氫鍵數(shù)目＝(m－n)2＋n3＝2m＋n(個)，B正確。DNA的復制方式是半保留復制，該噬菌體增殖四次，一共可形成16個噬菌體，其中子代中含有32P的噬菌體有2個，含有31P的噬菌體有16個，只含有31P的噬菌體有14個，C錯誤。噬菌體DNA第四次復制共需要的腺嘌呤脫氧核苷酸數(shù)目＝(m－n) 24－1＝8(m－n)(個)，D正確。 5．[2018四川成都外國語學?？荚嘳某DNA被32P標記的精原細胞在不含32P的培養(yǎng)液中經(jīng)過一次有絲分裂，產(chǎn)生兩個精原細胞，其中一個接著進行一次減數(shù)分裂，其四分體時期的一對同源染色體上的DNA組成示意圖正確的是 (　　) 答案：B　解析：依據(jù)DNA的半保留復制方式可知，某DNA被32P標記的精原細胞在不含32P的培養(yǎng)液中經(jīng)過一次有絲分裂后，產(chǎn)生的兩個精原細胞中，每個核DNA分子均為1條鏈含32P,1條鏈不含32P；其中一個精原細胞接著進行一次減數(shù)分裂，在減數(shù)第一次分裂前的間期，每一個核DNA分子經(jīng)過復制后所形成的2個子代DNA分子中，有1個DNA的1條鏈含32P，另1條鏈不含32P，另一個DNA分子的2條鏈都不含有32P，這2個DNA分子分別位于每條染色體的2條姐妹染色單體上。綜上所述，四分體時期的一對同源染色體上的DNA組成如B項所示。 6．[2018甘肅張掖一診]將一個不含放射性同位素32P標記的大腸桿菌(擬核DNA呈環(huán)狀，共含有m個堿基，其中有a個胸腺嘧啶)放在含有32P標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時間，檢測到如圖Ⅰ、Ⅱ兩種類型的DNA(虛線表示含有放射性的脫氧核苷酸鏈)。下列有關該實驗的結(jié)果預測與分析，正確的是(　　) A．DNA第二次復制產(chǎn)生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ兩種類型，比例為1∶3 B．DNA復制后分配到兩個子細胞時，其上的基因遵循基因分離定律 C．復制n次需要胞嘧啶的數(shù)目是(2n－1) D．復制n次形成的放射性脫氧核苷酸單鏈數(shù)為2n＋1－2 答案：D　解析：由DNA的半保留復制方式可知，DNA第二次復制產(chǎn)生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ兩種類型，比例為1∶1，A錯誤。大腸桿菌是原核生物，其基因不遵循基因分離定律，B錯誤。一個DNA分子中有m個堿基，a個胸腺嘧啶，則胞嘧啶有(m/2－a)個，復制n次需要胞嘧啶的數(shù)目是(m/2－a)(2n－1)，C錯誤。無論復制多少次，子代DNA均只有兩條鏈不含標記，故復制n次形成的放射性脫氧核苷酸單鏈數(shù)為2n＋1－2，D正確。 7．將大腸桿菌放在含有15N標記的NH4Cl培養(yǎng)液中培養(yǎng)后，再轉(zhuǎn)移到含有14N的普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)8小時后，提取DNA進行分析，得出含15N的DNA占總DNA的比例為1/16，則大腸桿菌的分裂周期是(　　) A．2小時 B．4小時 C．1.6小時 D．1小時 答案：C　解析：DNA復制是半保留復制，在子代中含有15N的DNA只有2個，其占總DNA的比例為1/16，說明子代有32個DNA,32個子代DNA是復制了5次得到的，其經(jīng)歷了8小時，8/5＝1.6小時，故C正確。 8．[2018河南鄭州一中?？糫某雙鏈DNA分子有100個堿基對，其中有腺嘌呤35個，下列敘述正確的是(　　) A．該DNA分子蘊含的遺傳信息種類最多有4100種 B．該DNA分子在第4次復制時消耗520個胞嘧啶脫氧核苷酸 C．每個脫氧核糖上均連接著一個磷酸和一個堿基 D．DNA分子每一條鏈中相鄰的堿基通過氫鍵相連 答案：B　解析：該DNA分子蘊含的遺傳信息種類少于4100種，A錯誤；該DNA分子含有100個堿基對，腺嘌呤有35個，則胸腺嘧啶有35個，胞嘧啶數(shù)目＝鳥嘌呤數(shù)目＝65個，與第3次復制相比，第4次復制后增加的DNA分子數(shù)是16－8＝8，所以第4次復制時需要的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目為865＝520(個)，B正確；DNA分子中多數(shù)的脫氧核糖與兩個磷酸基團相連，C錯誤；DNA分子中，一條鏈上的相鄰堿基由“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”連接，D錯誤。 9．用32P標記玉米體細胞(含20條染色體)的DNA分子雙鏈。再將這些細胞轉(zhuǎn)入不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在第二次細胞分裂完成后，每個細胞中被32P標記的染色體條數(shù)是(　　) A．0條 B．20條 C．大于0小于20條 D．以上都有可能 答案：D　解析：第一次細胞分裂完成后形成的細胞中，DNA雙鏈均是一條鏈含有32P，另一條鏈不含32P，第二次細胞分裂的間期，染色體復制后每條染色體上都是一條染色單體含32P，一條染色單體不含32P，有絲分裂后期，姐妹染色單體分離，如果含32P的20條染色體同時移向細胞的一極，不含32P的20條染色體同時移向細胞的另一極，則產(chǎn)生的子細胞中被32P 標記的染色體條數(shù)分別是20條和0條；如果移向細胞兩極的20條染色體中既有含32P的，也有不含32P的，則形成的子細胞中被32P標記的染色體條數(shù)大于0小于20條。 10．[2018遼寧鞍山一中等六校聯(lián)考]如圖為某植物細胞一個DNA分子中a、b、c三個基因的分布狀況，可表示為a—b—c。圖中Ⅰ、Ⅱ為無遺傳效應的序列。則下列有關敘述正確的是(　　) A．若無外界因素的影響，a中堿基對也會發(fā)生變化，導致生物體的性狀一定發(fā)生改變 B．若基因的排列順序由a—b—c改變?yōu)閍—c—b，則生物體的性狀一定不發(fā)生改變 C．在減數(shù)分裂的四分體時期，a—b—c可變?yōu)閍—B—c D．基因在染色體上呈線性排列，基因b的啟動子和終止子分別位于片段Ⅰ和Ⅱ中 答案：C　解析：若無外界因素的影響，a中堿基對在DNA復制的過程中可能發(fā)生變化，其指導合成的蛋白質(zhì)的氨基酸序列不一定發(fā)生改變，所以生物體的性狀也不一定發(fā)生改變，A錯誤；染色體結(jié)構(gòu)變異中，若基因的排列順序改變，則生物體的性狀一定發(fā)生改變，B錯誤；在減數(shù)分裂的四分體時期，同源染色體的非姐妹染色單體之間可能發(fā)生交叉互換，a—b—c可變?yōu)閍—B—c，C正確；基因在染色體上呈線性排列，基因b的啟動子和終止子分別位于b基因片段內(nèi)上游和下游的非編碼區(qū)，D錯誤。 11.下圖為真核細胞內(nèi)基因Y的結(jié)構(gòu)簡圖，共含有2 000個堿基對，其中堿基A占20%。下列說法正確的是(　　) A．基因Y復制兩次，共需要4 800個游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸 B．基因Y復制時解旋酶作用于①③兩處 C．若②處T//A替換為G//C，則Y控制的性狀一定發(fā)生改變 D．Y的等位基因y中堿基A也可能占20% 答案：D　解析：一個DNA分子中G的數(shù)量是2 0002(50%－20%)＝1 200(個)，則基因Y復制兩次，需要游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)量為1 200(22－1)＝3 600(個)，A錯誤；①處為磷酸二酯鍵，③處為氫鍵，解旋酶只作用于氫鍵，B錯誤；由于密碼子具有簡并性，一種氨基酸可對應多種密碼子，因此基因突變時生物的性狀不一定改變，C錯誤；等位基因Y和y堿基排列順序不同，但總的堿基和四種堿基各自的數(shù)目可能相同，因此y中A也可能占20%，D正確。 12．[2018陜西寶雞一檢]若親代DNA分子經(jīng)過誘變，某位點上一個正常堿基變成了5溴尿嘧啶(BU)。BU可與堿基A配對，誘變后的DNA分子連續(xù)進行2次復制，得到的子代DNA分子加熱后得到5種單鏈如圖所示，則BU替換的堿基可能是 (　　) A．腺嘌呤 B．鳥嘌呤 C．胞嘧啶 D．胸腺嘧啶 答案：B　解析：由于DNA進行半保留復制，所以復制2次形成的5種單鏈中有2條是親代DNA的鏈，由親代DNA某位點堿基變成了BU，可確定親代DNA含第1種單鏈，再根據(jù)堿基互補配對原則可知，親代DNA的另一條單鏈可能是第2種或第5種，已知復制時BU與A配對，可知第2種單鏈是復制后形成的，親代DNA另一條單鏈是第5種，故BU替換的堿基是G。 13．[2018江西三校聯(lián)考]蠶豆體細胞染色體數(shù)目2N＝12，科學家用3H標記蠶豆根尖細胞的DNA，可以在染色體水平上研究真核生物的DNA復制方式。 實驗的基本過程如下： Ⅰ.將蠶豆幼苗培養(yǎng)在含有3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)基上，培養(yǎng)一段時間后，觀察細胞分裂中期染色體的放射性情況。 Ⅱ.當DNA雙鏈都被3H標記后，再將根移到含有秋水仙素的非放射性培養(yǎng)基中，培養(yǎng)一段時間后，觀察細胞分裂中期染色體的放射性情況。 請回答相關問題。 (1)蠶豆根尖細胞進行的分裂方式是______________；秋水仙素能使部分細胞的染色體數(shù)目加倍，其作用的機理是_________________________。 (2)Ⅰ中，在根尖細胞進行第一次分裂時，每一條染色體上帶有放射性的姐妹染色單體有________條，每個DNA分子中，有________條鏈帶有放射性。Ⅱ中，若觀察到一個細胞中含有24條染色體，且二分之一的染色單體具有放射性，則表示該細胞的染色體在無放射性的培養(yǎng)基上復制________次，該細胞含有________個染色體組。 (3)上述實驗表明，DNA分子的復制方式是______________________。 答案：(1)有絲分裂　抑制紡錘體的形成　(2)2　1　2　4　(3)半保留復制 解析：(1)根尖細胞進行有絲分裂時，用秋水仙素處理細胞會抑制紡錘體的形成，使分開的姐妹染色單體不能移向細胞兩極，不能形成兩個子細胞，從而使根尖細胞中染色體數(shù)目加倍。(2)(3)Ⅰ中，由于DNA分子的半保留復制，在根尖細胞進行第一次分裂時，核DNA分子以沒有標記的DNA分子為模板，以含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸為原料之一進行復制，因此復制形成的每個核DNA分子中有1條鏈帶有放射性，并且每條染色體上兩條姐妹染色單體都帶有放射性。Ⅱ中，開始親代核DNA分子雙鏈都被3H標記，培養(yǎng)一段時間后觀察到一個細胞中含有24條染色體，并且每條染色體上只有一條姐妹染色單體有放射性，說明染色體數(shù)目已經(jīng)加倍，該細胞可能處于第二次有絲分裂的前期或中期，因此細胞染色體已復制2次，含有4個染色體組。該實驗表明DNA分子的復制方式是半保留復制。 14．[2018湖北八市重點中學質(zhì)量監(jiān)測]如圖是DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建構(gòu)過程圖解(1～5)，請據(jù)圖探討相關問題。 (1)物質(zhì)1是構(gòu)成DNA的基本單位，與RNA的基本單位相比，兩者成分方面的差別是___________________________________________。 (2)催化形成圖2中的磷酸二酯鍵的酶有________(供選酶：RNA聚合酶、DNA聚合酶、DNA解旋酶)。 (3)圖3和圖4中的氫鍵用于連接兩條脫氧核苷酸鏈，如果DNA耐高溫的能力越強，則________(填“G—C”或“A—T”)堿基對的比例越高。 (4)RNA病毒相比DNA病毒更容易發(fā)生變異，請結(jié)合圖5和有關RNA的結(jié)構(gòu)說明其原因：___________________________________________。 答案：(1)物質(zhì)1中的五碳糖是脫氧核糖，特有的堿基是T，而RNA的基本單位中的五碳糖是核糖，特有的堿基是U　(2)DNA聚合酶　(3)G—C　(4)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)較RNA單鏈結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定(其他合理答案也可) 解析：(1)DNA的基本單位是脫氧核苷酸，RNA的基本單位是核糖核苷酸，二者的主要區(qū)別是五碳糖和特有的堿基不同：脫氧核苷酸中的五碳糖是脫氧核糖，特有的堿基是T，而RNA的基本單位中的五碳糖是核糖，特有的堿基是U。(2)圖2中的核苷酸鏈是脫氧核苷酸鏈，DNA聚合酶能在脫氧核苷酸之間構(gòu)建磷酸二酯鍵。(3)G—C之間的氫鍵是三個，而A—T之間的氫鍵是兩個，氫鍵數(shù)量越多，則耐高溫的能力越強。(4)DNA是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較強，而RNA是單鏈的，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，所以RNA病毒要比DNA病毒更容易發(fā)生變異。 15．圖一為兩種病毒(核酸不同)的物質(zhì)組成；圖二為某一卵原細胞及其細胞內(nèi)一對同源染色體上的兩個DNA分子，其放射性標記如圖中所示。請據(jù)圖回答問題。 圖一 圖二 (1)圖一a中A、B共有的元素是________，病毒e和病毒f體內(nèi)的④總共有________種。 (2)圖一中基因與d的關系可概括為基因指導蛋白質(zhì)的合成，其核心過程包括______________，主要場所分別為________________。 (3)赫爾希和蔡斯用實驗證明DNA是遺傳物質(zhì)時用了圖一中哪種病毒？______________。其實驗設計思路是設法將DNA和蛋白質(zhì)分開，單獨、直接地觀察它們各自的作用，為實現(xiàn)該設計思路，他們分別標記了圖一A、B中的________(用圖中數(shù)字表示)部位。 (4)若將圖二細胞放在含有32P的培養(yǎng)液中，讓其只進行減數(shù)分裂。假設該細胞內(nèi)只有這兩個DNA分子，且每個DNA分子均含有m個堿基，其中細胞內(nèi)堿基T共占15%，則： ①該細胞在形成卵細胞過程中共需游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸數(shù)為________。 ②依照圖二，請在下面方框中畫出該卵原細胞產(chǎn)生的卵細胞及其DNA放射性標記情況。 答案：(1)C、H、O、N　5　(2)轉(zhuǎn)錄和翻譯　細胞核和細胞質(zhì)(核糖體)　(3)病毒e?、冖佟?4)①0.7m?、谌鐖D 解析：(1)圖一中A為核苷酸，含有的元素有C、H、O、N、P，B為氨基酸，含有的元素有C、H、O、N、S等，兩者共有的元素有C、H、O、N；病毒e為DNA病毒，病毒f為RNA病毒，DNA與RNA共含有5種堿基，分別為A、T、C、G、U。(2)基因指導蛋白質(zhì)的合成過程即基因表達，該過程包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個階段，主要場所分別為細胞核和細胞質(zhì)。(3)赫爾希和蔡斯用實驗證明DNA是遺傳物質(zhì)時，選用T2噬菌體(即DNA病毒)為實驗材料，即圖一中的病毒e；他們利用同位素標記法，分別標記圖一A中的P和B中的S，即②①部位。(4)①每個DNA分子均含有m個堿基，細胞內(nèi)堿基T共占15%，則兩個DNA分子中鳥嘌呤脫氧核苷酸數(shù)為(50%－15%)2m＝70%m，根據(jù)DNA分子半保留復制的特點，該細胞在形成卵細胞過程中核DNA分子復制一次，所需的鳥嘌呤脫氧核苷酸為0.7m。②DNA分子的復制為半保留復制，卵細胞中的一個核DNA分子可能只含有32P也可能同時含31P和32P。