2020年高考生物一輪復(fù)習(xí) 核心素養(yǎng)提升練 二十 6.2 DNA分子的結(jié)構(gòu)、復(fù)制和基因的本質(zhì)（含解析）.doc

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DNA分子的結(jié)構(gòu)、復(fù)制和基因的本質(zhì) (30分鐘　100分) 一、選擇題(共6小題，每小題8分，共48分) 1.下圖所示DNA分子片段中一條鏈含15N，另一條鏈含14N。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是 (　　) A.DNA連接酶和DNA聚合酶都可作用于形成①處的化學(xué)鍵，解旋酶作用于③處 B.②是胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸 C.若該DNA分子中一條鏈上G+C=56%，則無法確定整個(gè)DNA分子中T的含量 D.把此DNA放在含15N的培養(yǎng)液中復(fù)制兩代，子代中含15N的DNA占100% 【解析】選C。DNA連接酶和DNA聚合酶均作用于兩個(gè)核苷酸之間的化學(xué)鍵，解旋酶作用于堿基對(duì)之間的氫鍵，A項(xiàng)正確；②是胸腺嘧啶脫氧核苷酸，B項(xiàng)正確；若該DNA分子中一條鏈上G+C=56%，則整個(gè)DNA分子中G+C的含量也是56%，則整個(gè)DNA分子中T的含量為(1-56%)/2=22%， C項(xiàng)錯(cuò)誤；DNA進(jìn)行半保留復(fù)制，把此DNA放在含15N的培養(yǎng)液中復(fù)制兩代，由于所用原料均含有15N，子代中含15N的DNA占100%， D項(xiàng)正確。 2.(2019沈陽模擬)用卡片構(gòu)建DNA平面結(jié)構(gòu)模型，所提供的卡片類型和數(shù)量如表所示，以下說法正確的是 (　　) 卡片類型 脫氧核糖 磷酸 堿基 A T G C 卡片數(shù)量 10 10 2 3 3 2 A.最多可構(gòu)建4種脫氧核苷酸，5個(gè)脫氧核苷酸對(duì) B.構(gòu)成的雙鏈DNA片段最多有10個(gè)氫鍵 C.DNA中每個(gè)脫氧核糖均與1分子磷酸相連 D.可構(gòu)建44種不同堿基序列的DNA 【解析】選B。由表中給定的堿基A為2個(gè)，C為2個(gè)，并結(jié)合堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可知最多可構(gòu)建4個(gè)脫氧核苷酸對(duì)；構(gòu)成的雙鏈DNA片段中A與T間的氫鍵共有4個(gè)，G與C共有6個(gè)，即最多有10個(gè)氫鍵；DNA中位于一端的脫氧核糖分子均與1分子磷酸相連，位于內(nèi)部的脫氧核糖分子均與2分子磷酸相連；堿基序列要達(dá)到44種，每種堿基對(duì)至少要有4對(duì)，所以本題構(gòu)建的不同堿基序列DNA少于44種。 3.將染色體上的全部DNA分子雙鏈經(jīng)32P標(biāo)記后的雄性哺乳動(dòng)物細(xì)胞(染色體數(shù)為20)置于不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)。下列推斷正確的是 (　　) A.若減數(shù)分裂結(jié)束，則產(chǎn)生的子細(xì)胞中有5對(duì)同源染色體，每條都含32P B.若完成一次有絲分裂，則產(chǎn)生的子細(xì)胞中含有20條染色體，其中10條含有32P C.若進(jìn)行減數(shù)分裂，則每個(gè)減Ⅱ后期細(xì)胞中均含2個(gè)Y染色體且都含32P D.若進(jìn)行一次有絲分裂，則分裂中期細(xì)胞的染色體上共有40個(gè)DNA分子且都含32P 【解析】選D。若進(jìn)行減數(shù)分裂，產(chǎn)生的子細(xì)胞中不含同源染色體，故A錯(cuò)誤；若進(jìn)行一次有絲分裂，分裂中期細(xì)胞的染色體上共有40個(gè)DNA分子，根據(jù)DNA半保留復(fù)制特點(diǎn)，每個(gè)雙鏈DNA分子都有一條含32P，40個(gè)DNA分子都含32P，子細(xì)胞中染色體條數(shù)不變，都含32P，故B錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；若進(jìn)行減數(shù)分裂，減Ⅱ后期細(xì)胞中一半含2個(gè)Y染色體，一半含2個(gè)X染色體，且都含32P，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。 【知識(shí)總結(jié)】DNA半保留復(fù)制應(yīng)用于細(xì)胞分裂過程的分析 (1)有絲分裂中染色體標(biāo)記情況分析。 ①過程圖解(一般只研究一條染色體)： 復(fù)制一次(母鏈標(biāo)記，培養(yǎng)液不含標(biāo)記同位素)： 轉(zhuǎn)至不含放射性培養(yǎng)液中再培養(yǎng)一個(gè)細(xì)胞周期： ②規(guī)律總結(jié)：若只復(fù)制一次，產(chǎn)生的子染色體都帶有標(biāo)記；若復(fù)制兩次，產(chǎn)生的子染色體只有一半帶有標(biāo)記。 (2)減數(shù)分裂中染色體標(biāo)記情況分析。 ①過程圖解：減數(shù)分裂一般選取一對(duì)同源染色體為研究對(duì)象，如圖： ②規(guī)律總結(jié)：由于減數(shù)分裂沒有細(xì)胞周期，DNA只復(fù)制一次，因此產(chǎn)生的子染色體都帶有標(biāo)記。 4.(2019通化模擬)真核細(xì)胞中DNA復(fù)制過程如圖所示，下列表述錯(cuò)誤的 是 (　　) A.多起點(diǎn)雙向復(fù)制能保證DNA復(fù)制在短時(shí)間內(nèi)完成 B.每個(gè)子代DNA都有一條脫氧核苷酸鏈來自親代 C.復(fù)制過程中氫鍵的破壞和形成都需要DNA聚合酶的催化 D.DNA分子的準(zhǔn)確復(fù)制依賴于堿基互補(bǔ)配對(duì)原則和精確的模板 【解析】選C。多起點(diǎn)雙向復(fù)制，能保證DNA復(fù)制在短時(shí)間內(nèi)完成；DNA復(fù)制以親代DNA分子的兩條鏈分別為模板，通過堿基互補(bǔ)配對(duì)原則合成子鏈DNA，所以每個(gè)子代DNA都有一條脫氧核苷酸鏈來自親代；復(fù)制過程中氫鍵的破壞需要解旋酶的催化；DNA分子的準(zhǔn)確復(fù)制依賴于堿基互補(bǔ)配對(duì)原則即A與T配對(duì)、G與C配對(duì)。 5.(2018鶴壁模擬)某基因(14N)含有3 000個(gè)堿基，腺嘌呤占35%。若該DNA分子以15N同位素標(biāo)記的游離脫氧核苷酸為原料復(fù)制3次，再將全部復(fù)制產(chǎn)物置于試管內(nèi)離心，進(jìn)行密度分層，得到的結(jié)果如圖甲；然后加入解旋酶再離心，得到的結(jié)果如圖乙。則下列有關(guān)分析正確的是 (　　) A.X層中的基因只含14N標(biāo)記，Y層中的基因只含15N標(biāo)記 B.W層中含15N標(biāo)記的胞嘧啶3 150個(gè) C.W層與Z層的核苷酸數(shù)之比為1∶4 D.X層中含有的氫鍵數(shù)是Y層的3倍 【解析】選B 。X層中的基因中含14N標(biāo)記和15N標(biāo)記，Y層中的基因只含15N標(biāo)記，A錯(cuò)誤；W層中含15N標(biāo)記的胞嘧啶=4507=3 150個(gè)，B正確；W層與Z層的核苷酸數(shù)之比為(82-2)∶2=7∶1，C錯(cuò)誤；X層中的基因含14N標(biāo)記和15N標(biāo)記，共有2個(gè)DNA分子，而Y層中的基因只含15N標(biāo)記，共有6個(gè)DNA分子，所以Y層中含有的氫鍵數(shù)是X層的3倍，D錯(cuò)誤。 6.(2016全國卷Ⅱ)某種物質(zhì)可插入DNA分子兩條鏈的堿基對(duì)之間，使DNA雙鏈不能解開。若在細(xì)胞正常生長的培養(yǎng)液中加入適量的該物質(zhì)，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 (　　) A.隨后細(xì)胞中的DNA復(fù)制發(fā)生障礙 B.隨后細(xì)胞中的RNA轉(zhuǎn)錄發(fā)生障礙 C.該物質(zhì)可將細(xì)胞周期阻斷在分裂中期 D.可推測(cè)該物質(zhì)對(duì)癌細(xì)胞的增殖有抑制作用 【解析】選C。本題主要考查DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄過程。A項(xiàng)，DNA復(fù)制過程中需要將雙鏈解開，解開后的每一條單鏈成為模板參與復(fù)制，加入該物質(zhì)后DNA雙鏈不能解開，復(fù)制過程受阻，故正確。B項(xiàng)，RNA的轉(zhuǎn)錄需要DNA的一條鏈為模板，DNA不能解旋，轉(zhuǎn)錄不能進(jìn)行，故正確。C項(xiàng)，DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄發(fā)生在細(xì)胞周期的間期，阻斷DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，細(xì)胞將停留在間期，故錯(cuò)誤。D項(xiàng)，癌細(xì)胞具有不斷增殖的能力，加入該物質(zhì)后阻斷了DNA的復(fù)制，癌細(xì)胞的增殖受到抑制，故正確。 二、非選擇題(共22分) 7.(2019重慶模擬)科學(xué)家推測(cè)DNA復(fù)制可能有如圖1所示的三種方式。為確定其復(fù)制方式，科學(xué)家進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：在氮源為14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌若干代(對(duì)照)，在氮源為15N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌若干代(親代)，將親代大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上，再連續(xù)繁殖兩代(子代Ⅰ和子代Ⅱ)，各組提取DNA后離心得到如圖2所示的結(jié)果。請(qǐng)回答下列問題： (1)本實(shí)驗(yàn)過程采用的方法有___________________________________(填兩種)。 (2)氮源為14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌若干代的目的是______________。 (3)圖2實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明DNA分子復(fù)制的方式是______________________。 (4)若DNA分子復(fù)制方式為全保留復(fù)制，則子代Ⅰ的結(jié)果應(yīng)該是______________________________。 (5)若將復(fù)制后的DNA加熱解旋后進(jìn)行離心，圖1三種推測(cè)復(fù)制方式中，____________________________與其他兩種實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較大差異。 【解析】本題以圖文結(jié)合的形式，綜合考查對(duì)DNA分子的復(fù)制過程等相關(guān)知識(shí)的理解和掌握情況以及獲取信息的能力。 (1)由題意“氮源為15N的培養(yǎng)基”和“各組提取DNA后離心”可知：本實(shí)驗(yàn)過程采用的方法有同位素標(biāo)記法、密度梯度離心。 (2)氮源為14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)大腸桿菌若干代的目的是讓對(duì)照DNA中只含14N。 (3)親代DNA兩條鏈都含有15N(全重)。在含14N的培養(yǎng)基上，再連續(xù)繁殖兩代，子代Ⅰ均為全中，說明形成的DNA分子均是一條鏈含14N、另一條鏈含15N；子代Ⅱ輕、中各占50%，說明形成的DNA分子中，有一半的DNA分子均是一條鏈含14N、另一條鏈含15N，另一半的DNA分子的兩條鏈均含14N?？梢姡搶?shí)驗(yàn)結(jié)果表明DNA分子復(fù)制的方式是半保留復(fù)制。 (4)若DNA分子復(fù)制方式為全保留復(fù)制，則繁殖一代后，來自親代DNA的兩條鏈組成一個(gè)子代DNA分子，新形成的兩條子鏈也組成一個(gè)子代DNA分子，所以子代Ⅰ的結(jié)果應(yīng)該是重、輕各50%。 (5)若將復(fù)制后DNA加熱解旋后進(jìn)行離心，得到的是質(zhì)量不同的單鏈。對(duì)比分析圖1三種推測(cè)復(fù)制方式可知，分散復(fù)制與其他兩種實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較大差異。 答案：(1)同位素標(biāo)記法、密度梯度離心 (2)讓對(duì)照DNA中只含14N　(3)半保留復(fù)制 (4)重、輕各50%　(5)分散復(fù)制 1.(5分)科學(xué)家在研究成體干細(xì)胞的分裂時(shí)提出這樣的假說：成體干細(xì)胞總是將含有相對(duì)古老的DNA鏈(永生化鏈)的染色體分配給其中一個(gè)子代細(xì)胞，使其成為體干細(xì)胞，同時(shí)將含有相對(duì)較新的合成鏈的染色體分配給另一個(gè)子代細(xì)胞，這個(gè)細(xì)胞分化并最終衰老凋亡(如圖所示)。下列根據(jù)該假說推測(cè)正確的 是 (　　) A.成體干細(xì)胞通過有絲分裂使生物體內(nèi)成體干細(xì)胞的數(shù)量不斷增加 B.從圖中可看出成體干細(xì)胞分裂時(shí)DNA進(jìn)行半保留復(fù)制 C.成體干細(xì)胞的基因突變頻率與其他細(xì)胞相同 D.成體干細(xì)胞分裂時(shí)等位基因隨著同源染色體的分開而分離 【解題指南】(1)本題考查DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂、細(xì)胞分化的關(guān)系。 (2)讀題圖獲得關(guān)鍵信息：成體干細(xì)胞總是將含有相對(duì)古老的DNA鏈(永生化鏈)的染色體分配給其中一個(gè)子代細(xì)胞，使其成為成體干細(xì)胞，同時(shí)將含有相對(duì)新的DNA鏈的染色體分配給另一個(gè)子代細(xì)胞，開始分化并最終衰老死亡，這樣減少了積累基因突變的概率，也可保持成體干細(xì)胞的數(shù)量基本不變。 【解析】選B。由題圖可知，細(xì)胞分裂前后染色體數(shù)目不變，可見成體干細(xì)胞的分裂方式為有絲分裂，但分裂后生物體內(nèi)成體干細(xì)胞的數(shù)量沒有增加，A錯(cuò)誤；由題圖可知，DNA復(fù)制方式是半保留復(fù)制，B正確；由于子代的成體干細(xì)胞總含有永生化鏈，因此減少了積累基因突變的概率，導(dǎo)致成體干細(xì)胞的基因突變頻率與其他細(xì)胞不同，C錯(cuò)誤；成體干細(xì)胞分裂方式為有絲分裂，所以分裂過程中不發(fā)生等位基因隨著同源染色體的分開而分離的現(xiàn)象，D錯(cuò)誤。 2.(5分)如圖表示采用同位素示蹤技術(shù)和離心處理來探究DNA復(fù)制方式的過程圖解，下列說法錯(cuò)誤的是 (　　) A.圖中輕帶表示14N-14N的DNA分子 B.本實(shí)驗(yàn)證明DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制 C.細(xì)菌繁殖三代后取樣、提取DNA，離心后離心管中出現(xiàn)三個(gè)條帶 D.若將DNA雙鏈分開來離心，則b、c兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果都是得到兩個(gè)條帶 【解析】選C。圖中輕帶表示相對(duì)分子質(zhì)量較小的DNA，即14N-14N的DNA分子，A正確；分析離心后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，繁殖一代后，DNA分子出現(xiàn)在中帶位置，表明形成15N-14N的DNA分子，繁殖兩代后，出現(xiàn)14N-14N和15N-14N的DNA分子，因此本實(shí)驗(yàn)可證明DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，B正確；一個(gè)細(xì)菌繁殖三代后產(chǎn)生1/415N-14N的DNA分子和3/414N-14N的DNA分子，所以試管中只能出現(xiàn)輕帶和中帶兩個(gè)條帶，C錯(cuò)誤；若將DNA雙鏈分開，b、c兩組得到的都是14N脫氧核苷酸鏈和15N脫氧核苷酸鏈，離心后都得到兩個(gè)條帶，D正確。 3.(20分)通常DNA分子復(fù)制從一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)開始，有單向復(fù)制和雙向復(fù)制，如圖所示。已知放射性越高的3H-胸腺嘧啶脫氧核糖核苷(3H-脫氧胸苷)，在放射性自顯影技術(shù)的圖像上，感光還原的銀顆粒密度越高。請(qǐng)利用放射性自顯影技術(shù)、低放射性3H-脫氧胸苷和高放射性3H-脫氧胸苷，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)(可通過自身對(duì)照的實(shí)驗(yàn))以確定大腸桿菌DNA復(fù)制的方向，簡要寫出： (1)實(shí)驗(yàn)思路：_____________________________________________________________。 (2)預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和得出結(jié)論_____________________________________________________________。 【解析】(1)依題意可知，該實(shí)驗(yàn)的目的是確定大腸桿菌DNA復(fù)制的方向。實(shí)驗(yàn)原理是①放射性越高的3H-胸腺嘧啶脫氧核糖核苷(3H-脫氧胸苷)，在放射性自顯影技術(shù)的圖像上，感光還原的銀顆粒密度越高。②3H-脫氧胸苷是DNA復(fù)制的原料；依據(jù)DNA的半保留復(fù)制，利用3H標(biāo)記的低放射性和高放射性的脫氧胸苷使新形成的同一條DNA子鏈上出現(xiàn)低放射性區(qū)段和高放射性區(qū)段。③利用放射性自顯影技術(shù)，檢測(cè)子鏈上銀顆粒密度的高低及其分布來判斷DNA復(fù)制的方向。綜上分析可知，該實(shí)驗(yàn)思路為復(fù)制開始時(shí)，首先用含低放射性3H-脫氧胸苷的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，一段時(shí)間后轉(zhuǎn)移到含有高放射性3H-脫氧胸苷的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)，用放射性自顯影技術(shù)觀察復(fù)制起點(diǎn)和復(fù)制起點(diǎn)兩側(cè)銀顆粒密度情況。 (2)依據(jù)實(shí)驗(yàn)思路可知，若DNA分子復(fù)制為單向復(fù)制，則復(fù)制起點(diǎn)處銀顆粒密度低，遠(yuǎn)離復(fù)制起點(diǎn)的一側(cè)銀顆粒密度高。若DNA分子復(fù)制為雙向復(fù)制，則復(fù)制起點(diǎn)處銀顆粒密度低，復(fù)制起點(diǎn)的兩側(cè)銀顆粒密度高。 答案：(1)復(fù)制開始時(shí)，首先用含低放射性3H-脫氧胸苷的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，一段時(shí)間后轉(zhuǎn)移到含有高放射性3H-脫氧胸苷的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)，用放射性自顯影技術(shù)觀察復(fù)制起點(diǎn)和復(fù)制起點(diǎn)兩側(cè)銀顆粒密度情況 (2)若復(fù)制起點(diǎn)處銀顆粒密度低，一側(cè)銀顆粒密度高，則DNA分子復(fù)制為單向復(fù)制；若復(fù)制起點(diǎn)處銀顆粒密度低，復(fù)制起點(diǎn)的兩側(cè)銀顆粒密度高，則DNA分子復(fù)制為雙向復(fù)制