山东专用2021高考生物一轮复习课时作业17DNA结构复制及基因的本质解析版

山东专用2021高考生物一轮复习课时作业17DNA结构复制及基因的本质解析版

课时作业(十七)　DNA结构、复制及基因的本质 ‎[基础练]‎ ‎1．下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是(　　 )‎ A．DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构 B．DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基 C．DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对 D．DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连 C　[DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构；DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖，且磷酸不与碱基直接相连；DNA分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连。]‎ ‎2．如图是某同学制作的脱氧核苷酸对模型，其中正确的是(　　 )‎ D　[选项A中，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，错误；选项B中，A与T之间的氢键应该是两个而不是三个，错误；选项C中，含氮碱基(C)与五碳糖的连接位置不对，且G与C之间有三个氢键，错误。]‎ ‎3．(2019·河南八市测评)下列有关线性DNA分子结构的说法中，错误的是(　　)‎ A．每个DNA片段含有两个游离的磷酸基团，且分别位于DNA两端 B．DNA分子中某些脱氧核糖只和一个磷酸分子相连 C．碱基对通过氢键相连排列在DNA分子的内侧 D．DNA中的A/T碱基对越多，该DNA越耐高温 D　[根据DNA分子的双螺旋结构分析可知，每个DNA片段含有两个游离的磷酸基团，且分别位于DNA两端，A正确；DNA链末端的脱氧核糖上只连着一个磷酸分子，B正确；脱氧核糖与磷酸交替链接排列在DNA分子的外侧，碱基对通过氢键相连排列在DNA分子的内侧，C正确；DNA中的G/C碱基对越多，该DNA越耐高温，D错误。]‎ ‎4．下列关于DNA复制的叙述，正确的是(　　 )‎ A．复制仅发生在有丝分裂间期 - 8 -‎ B．真核生物DNA复制的场所均在细胞核内 C．复制过程是先解旋后复制 D．脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下合成新的子链 D　DNA的复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，A错误。真核生物DNA复制的场所在细胞核、线粒体和叶绿体中，B错误。DNA复制是边解旋边复制，C错误。DNA聚合酶可以连接脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，从而将脱氧核苷酸连接成新的子链，D正确。‎ ‎5．下列关于染色体、DNA、基因的叙述正确的是(　　 )‎ A．—个DNA分子上有很多基因 B．—条染色体上有很多DNA分子 C．基因都位于染色体上 D．染色体、DNA、基因都是遗传物质 A　[基因是有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上有很多基因，A项正确；正常情况下一条染色体上有一个DNA分子，染色体复制后一条染色体上有两个DNA分子，B项错误；基因有的位于线粒体中，染色体是基因的主要载体，C项错误；DNA、基因都是遗传物质，染色体是遗传物质的载体，D项错误。]‎ ‎6．(2019·河南新乡一模)某双链DNA分子含有200个碱基对，其中一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则有关该DNA分子的叙述，正确的是(　　 )‎ A．含有4个游离的磷酸基 B．含有腺嘌呤脱氧核苷酸30个 C．4种含氮碱基A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7‎ D．碱基排列方式共有4100种 C　[每条单链各有一个游离的磷酸基，所以DNA分子应该有2个游离的磷酸基。计算碱基数目时，需要注意所给碱基总数为个数还是对数，该DNA分子中含有200个碱基对，一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，根据双链中A＋T所占比例＝单链中A＋T所占比例，则双链中A＋T占3/10，根据A＝T，推知A和T各占3/20，故腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为200×2×(3/20)＝60。双链中A和T分别占3/20，则C和G分别占7/20，故A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7。在碱基比例不确定的情况下，碱基排列方式共有4n种，n为碱基对数，即共有4200种，而该DNA分子碱基比例已确定，故排列方式小于4200种。]‎ ‎7．(2019·河南八市测评)真核细胞中DNA复制过程如图所示，下列表述错误的是(　　 )‎ A．多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成 - 8 -‎ B．每个子代DNA都有一条脱氧核苷酸链来自亲代 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和精确的模板 C　[多起点双向复制，能保证DNA复制在短时间内完成；DNA复制以亲代DNA分子的两条链分别为模板，通过碱基互补配对原则合成子链DNA，所以每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代；复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化；DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则即A与T配对、G与C配对。]‎ ‎8．(2019·山东济南模拟)某基因(14N)含有3 000个碱基，腺嘌呤占35%。若该DNA分子以15N同位素标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次，将全部复制产物进行密度梯度离心，得到如图甲结果；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到如图乙结果。下列有关分析正确的是(　　 )‎ A．X层全部是仅含14N的基因 B．W层中含15N标记的胞嘧啶6 300个 C．X层中含有氢键数是Y层的1/3‎ D．W层与Z层的核苷酸数之比是1∶4‎ C　[复制得到的DNA分子与亲代DNA分子的碱基序列相同，则两者的氢键数也应该是相等的，X层有2个DNA，Y层有6个DNA，故X层与Y层的氢键数之比为1/3。]‎ ‎9．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是____________。‎ ‎(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：________________________________________________________________________。‎ - 8 -‎ 解析　(1)DNA的基本单位与RNA的基本单位相比，主要区别是DNA的基本单位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是由DNA分子的基本单位脱氧核苷酸经脱水缩合形成的脱氧核苷酸链，形成脱氧核苷酸链过程中有磷酸二酯键生成，其需要DNA聚合酶催化。(3)DNA分子中氢键越多，DNA分子越稳定，C—G之间有3个氢键，A—T之间有2个氢键。(4)RNA分子是单链结构，DNA分子是双螺旋结构，其结构稳定性较强，而单链RNA更容易发生变异。‎ 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 ‎10．(2019·山师附中模拟)1958年，Meselson和Stahl通过一系列实验首次证明了DNA的半保留复制，此后科学家便开始了有关DNA复制起点数目、方向等方面的研究。试回答下列问题：‎ ‎(1)DNA分子呈________结构，DNA复制开始时首先必须解旋，从而在复制起点位置形成复制叉(如图1所示)。因此，研究中可以根据复制叉的数量推测________________。‎ ‎(2)1963年Cairns将不含放射性的大肠杆菌(其拟核DNA呈环状)放在含有3H－胸腺嘧啶的培养基中培养，进一步证明了DNA的半保留复制。根据图2的大肠杆菌亲代环状DNA示意图，用简图表示复制一次和复制两次后形成的DNA分子。(注：以“……”表示含放射性的脱氧核苷酸链)。‎ ‎(3)有人探究DNA的复制从一点开始以后是单向进行的还是双向进行的，将不含放射性的大肠杆菌DNA放在含有3H－胸腺嘧啶的培养基中培养，给予适当的条件，让其进行复制，得到图3所示结果，这一结果说明________________________。‎ ‎(4)为了研究大肠杆菌DNA复制是单起点复制还是多起点复制，用第(2)小题的方法，观察到大肠杆菌DNA复制的过程如图4所示，这一结果说明大肠杆菌细胞中DNA复制是________起点复制的。‎ 解析 - 8 -‎ ‎　(1)因DNA复制开始时首先必须解旋，从而在复制起点位置形成复制叉，所以可以根据复制叉的数量推测复制起点的数量。(2)因为DNA为半保留复制，故复制一次所得的2个DNA分子中，1条链带放射性标记，另一条链不带。复制两次后所得的4个DNA分子中，有2个DNA分子都是其中一条链带放射性标记，另外2个DNA分子则是两条链都带放射性标记。(3)由图示可以看出：该DNA分子有一个复制起点，复制为双向进行。(4)由图4可知：该DNA分子有一个复制起点，即单起点复制。‎ 答案　(1)(规则的)双螺旋　复制起点的数量 ‎(2)如图所示 ‎(3)DNA复制是双向的　(4)单 ‎[能力练]‎ ‎11．(2019·河南洛阳一模)下列生物的全部核酸中碱基组成是：嘌呤碱基占总数的58%，嘧啶碱基占总数的42%，下列生物中不可能的是(　　 )‎ A．T2噬菌体　　　 B．烟草花叶病毒 C．细菌 D．酵母菌和人 A　[噬菌体属于DNA病毒，只含DNA一种核酸，根据碱基互补配对原则，其嘌呤碱基总数应等于嘧啶碱基总数，A项符合题意；烟草花叶病毒属于RNA病毒，只含RNA一种核酸，且RNA为单链结构，其嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基总数，因此该生物可能为烟草花叶病毒，B项不符合题意；细菌同时含有DNA和RNA两种核酸，其中DNA所含嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，但RNA所含嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基总数，因此该生物可能为细菌，C项不符合题意；酵母菌和人都含有DNA和RNA两种核酸，其中DNA所含嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，但RNA所含嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基总数，因此该生物可能为酵母菌和人，D项不符合题意。]‎ ‎12．(2019·山东济南模拟)一个双链均被32P标记的噬菌体DNA上有x个碱基对，其中腺嘌呤有m个。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出128个子代噬菌体。下列叙述正确的是(　　 )‎ A．该过程至少需要64(x－m)个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸 B．噬菌体增殖需要细菌提供原料、模板和酶等 C．只含31P与含32P的子代噬菌体的比例为63∶1‎ D．该DNA分子含有3×＋2m个氢键 C　[根据题意分析，用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出128个子代噬菌体，相当于新合成了127个DNA分子，因此该过程至少需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数＝127×(x－m)＝127(x－m)，A错误；噬菌体增殖需要的模板是由其自身提供的，B错误；由于半保留复制，所以在释放出的128个子代噬菌体中，只含31P与含32P的子代噬菌体的比例为63∶1，C正确；该DNA分子含有的氢键数＝2m＋3(x－m)＝3x－m，D错误。]‎ - 8 -‎ ‎13．下图为DNA片段1经过诱变处理后获得DNA片段2，而后DNA片段2经过复制得到DNA片段3的示意图(除图中变异位点外不考虑其他位点的变异)。下列叙述正确的是(　　 )‎ A．在DNA片段3中同一条链上相邻碱基A与T通过两个氢键连接 B．理论上DNA片段3的结构比DNA片段1的结构更稳定 C．DNA片段2至少需要经过3次复制才能获得DNA片段3‎ D．DNA片段2复制n次后，可获得2n－1个DNA片段1‎ D　[DNA中同一条脱氧核苷酸链上相邻碱基A与T通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”进行连接。理论上DNA片段3中氢键数目比DNA片段1少，故其结构不如DNA片段1稳定。DNA片段2经过2次复制即可获得DNA片段3。DNA片段2复制n次后，获得的DNA片段1所占的比例为1/2，即2n－1个。]‎ ‎14．某双链DNA分子有100个碱基对，其中腺嘌呤30个，下列叙述正确的是(　　 )‎ A．该DNA分子一条单链中，腺嘌呤和胸腺嘧啶占50%‎ B．该DNA分子两条链之间总是嘌呤和嘧啶形成碱基对 C．该DNA分子第三次复制时需要胞嘧啶脱氧核苷酸490个 D．该DNA分子复制时，在DNA聚合酶的作用下DNA双螺旋解开 B　[该双链DNA分子有100个碱基对，其中腺嘌呤30个，胸腺嘧啶也为30个，该DNA分子中A＋T占30%，则DNA分子一条单链中A＋T占30%。DNA分子两条链之间的碱基靠氢键连接成碱基对，腺嘌呤与胸腺嘧啶、鸟嘌呤与胞嘧啶互补配对。该DNA分子中胞嘧啶脱氧核苷酸为70个，第三次复制时需要胞嘧啶脱氧核苷酸70×23－1＝70×4＝280个。DNA复制时，在解旋酶的作用下DNA双螺旋解开。]‎ ‎15．(2019·北京四中模拟)双链DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成。早在1966年，日本科学家冈崎提出DNA半不连续复制假说：DNA复制形成互补子链时，一条子链是连续形成，另一条子链不连续即先形成短链片段(如图1)。为验证这一假说，冈崎进行了如下实验：让T4噬菌体在20°C时侵染大肠杆菌70min后，将同位素3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，在2秒、7秒、15秒、30秒、60秒、120秒后，分离T4噬菌体DNA并通过加热使DNA分子变性、全部解螺旋，再进行密度梯度离心，以DNA单链片段分布位置确定片段大小(分子越小离试管口距离越近)，并检测相应位置DNA单链片段的放射性，结果如图2。请分析回答：‎ - 8 -‎ ‎(1)若1个双链DNA片段中有1000个碱基对，其中胸腺嘧啶350个，该DNA连续复制四次，在第四次复制时需要消耗________个胞嘧啶脱氧核苷酸。‎ ‎(2)以3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，最终在噬菌体DNA中检测到放射性，其原因是_______________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)DNA解旋在细胞中需要解旋酶的催化，在体外通过加热也能实现。解旋酶不能为反应提供能量，但能________________________。研究表明，在DNA分子加热解链时，DNA分子中G＋C的比例越高，需要解链温度越高的原因是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)图2中，与60秒结果相比，120秒结果中短链片段减少的原因是________________。该实验结果为冈崎假说提供的有力证据是 ‎________________________________________________________________________。‎ 解析　(1)已知1个双链DNA片段中共有A＋T＋G＋C＝2000个碱基，其中T＝350个。依据碱基互补配对原则可推知，在该DNA片段中， A＝T＝350个，C＝G＝650个。该DNA连续复制四次，在第四次复制时需要消耗胞嘧啶脱氧核苷酸数＝(24－1)×650－ (23－1)×650＝5200个。(2)以3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，因 3H标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，为噬菌体DNA复制提供原料，所以最终在噬菌体DNA中检测到放射性。(3)解旋酶能降低反应所需要的活化能。在每个DNA分子中，碱基对A与T之间有2个氢键，C与G之间有3个氢键，而且DNA分子中G＋C的比例越高，含有的氢键数越多，DNA结构越稳定，因此在DNA分子加热解链时，DNA分子中G＋C的比例越高，需要解链温度也越高。(4)已知分子越小离试管口距离越近。图2显示：与60秒结果相比，120秒结果中有放射性的单链距离试管口较远，说明短链片段减少，其原因是：短链片段连接形成长片段，所以短链片段减少。在图示的实验时间内，细胞中均能检测到较多的短链片段，为冈崎假说提供了实验证据。 ‎ 答案 - 8 -‎ ‎　(1)5200　(2)标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，为噬菌体DNA复制提供原料，所以在噬菌体DNA中检测到放射性　(3)降低反应所需要的活化能　DNA分子中G＋C的比例越高，氢键数越多，DNA结构越稳定　(4)短链片段连接形成长片段，所以短链片段减少　在实验时间内，细胞中均能检测到较多的短链片段 - 8 -‎