2014届高考生物 解题高效训练 第2单元 第2讲 DNA分子的结构、复制与基因的本质（含解析）新人教版必修2

第二讲DNA分子的结构、复制与基因的本质课堂考点集训考点一DNA分子的复制1保证DNA复制能准确无误地进行的关键步骤是()A解旋酶促使DNA的两条互补链分离B游离的脱氧核苷酸与母链进行碱基互补配对C配对的脱氧核苷酸之间连接成与母链互补的子链D模板母链与互补子链盘绕成双螺旋结构解析：选BDNA复制时，新合成的子链与模板链之间严格地遵守碱基互补配对原则，保证了合成的子代DNA与亲代DNA携带相同的遗传信息，从而保证了遗传信息准确无误地传递。2女性子宫肌瘤细胞中最长的DNA分子可达36 mm，DNA复制速度约为4 m/min，但复制过程仅需40 min左右即完成。这是因为DNA分子()A边解旋边复制B每个复制点双向复制，使子链迅速延伸C以半保留方式复制D复制起点多，分段同时复制解析：选DDNA分子长36 mm，复制速度为4 m/min，则复制时间大约是36103m4 m/min9103 min，而实际上只需40 min左右，故其原因应该是复制起点多，分段同时复制。考点二DNA分子的结构与基因的本质3下列有关DNA分子结构的叙述错误的是()A双链DNA分子中含有两个游离的磷酸基团BDNA的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过氢键连接C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DDNA分子两条链反向平行解析：选BDNA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。4(2013菏泽模拟)科学研究发现，小鼠体内HMIGIC基因与肥胖直接相关。具有HMIGIC基因缺陷的实验小鼠与作为对照的正常小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组小鼠变得十分肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的实验小鼠体重仍然保持正常，这说明()A基因在DNA上B基因在染色体上C基因具有遗传效应 DDNA具有遗传效应解析：选C正常小鼠吃高脂肪食物会变得肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的小鼠吃同样多的高脂肪食物体重仍保持正常，这说明肥胖由基因控制，从而得出基因能够控制性状，具有遗传效应。5(2013临沂一模)某双链DNA分子中含有200个碱基，一条链上ATGC1234，则该DNA分子()A四种含氮碱基ATGC3377B连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸120个C碱基排列方式共有4100种D含有4个游离的磷酸基解析：选A该DNA分子的一条链上ATGC1234，另一条链ATGC2143，整个DNA分子中ATGC3377。该DNA分子中AT30，GC70，连续复制两次，需要腺嘌呤脱氧核苷酸为30(221)90个；该DNA分子含有100个碱基对，30个AT碱基对，70个GC碱基对，碱基排列方式小于4100种；一个DNA分子由两条DNA链组成，含2个游离的磷酸基。考点三DNA分子结构与复制综合6(2013湖北八校联考)下图是某DNA分子的局部结构示意图，请据图回答。(1)写出下列图中序号代表的结构的中文名称：_，_，_。(2)图中DNA片段中碱基对有_对，该DNA分子应有_个游离的磷酸基。(3)从主链上看，两条单链方向_，从碱基关系看，两条单链_。(4)如果将14N标记的细胞培养在含15N标记的脱氧核苷酸的培养液中，此图所示的_(填图中序号)中可测到15N。若细胞在该培养液中分裂四次，该DNA分子也复制四次，则得到的子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例为_。(5)若该DNA分子共有a个碱基，其中腺嘌呤有m个，则该DNA分子复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为_个。解析：根据碱基互补配对原则可知，是胞嘧啶，是腺嘌呤，是鸟嘌呤，是胸腺嘧啶，是磷酸基团，是胸腺嘧啶，是脱氧核糖，是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，是一条脱氧核苷酸链的片段。复制4次，产生16个DNA分子，由于DNA复制为半保留复制，含14N的DNA分子共2个，所有的DNA都含有15N，所以子代DNA分子中含14N和15N的比例为18。ATm，则GCm，复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为(241)(m)15(m)。答案：(1)胞嘧啶脱氧核糖胸腺嘧啶脱氧核苷酸一条脱氧核苷酸链的片段(2)42(3)反向平行互补(4)18(5)15(m)课下综合检测一、选择题1(2013山东四市联考)下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是()A基因一定位于染色体上B核基因在染色体上呈线性排列C四种脱氧核苷酸的数目和排列顺序决定了基因的多样性和特异性D一条染色体上含有1个或2个DNA分子解析：选A基因是具有遗传效应的DNA片段，DNA不一定位于染色体上，因此基因不一定位于染色体上；多个基因位于同一条染色体上，基因在染色体上呈线性排列； 不同基因中脱氧核苷酸的数目和排列顺序不同，基因具有多样性，而每一个基因中脱氧核苷酸的数目和排列顺序是特定的，因此基因又具有特异性； 没有复制的每条染色体含有1个DNA分子，复制后的每条染色体含有2条染色单体，每条染色单体含有1个DNA分子。2下列有关DNA复制的叙述，不正确的是()ADNA在复制过程中可能会发生差错，但这种差错不一定改变生物的性状BDNA的复制过程是先解旋后复制CDNA的复制通常发生在细胞分裂间期DDNA复制过程需要DNA聚合酶解析：选BDNA的复制过程是边解旋边复制。3(2013郑州质量检测)用15N标记含有100个碱基对的双链DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在含有14N的培养基中连续复制4次。其结果不可能是()A含有15N的DNA分子占1/8B复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个C含有14N的DNA分子占7/8D复制结果共产生16个DNA分子解析：选CDNA连续复制4次，形成16个DNA分子，其中有2个含15N，所有的DNA分子都含14N；最初的DNA分子中含腺嘌呤脱氧核苷酸40个，复制4次，共需4015600个腺嘌呤脱氧核苷酸。4下图表示一个DNA分子的片段，有关表述正确的是()A代表的物质中贮存了遗传信息B不同生物的DNA分子中的种类无特异性C转录时该片段的两条链都可作为模板链D限制性核酸内切酶的切割位点在处解析：选B代表脱氧核苷酸，碱基对的排列顺序代表遗传信息；不同生物的DNA分子中脱氧核苷酸的种类都是四种，无特异性；转录时是以DNA分子的一条链为模板的；限制性核酸内切酶的作用位点是两个核苷酸之间的磷酸二酯键。5用15N标记细菌的DNA分子(双链均被标记)，再将它们放入含14N的培养基上连续繁殖4代，a、b、c为三种DNA分子：a只含15N，b同时含有15N和14N，c只含14N。下图中可正确表示这三种DNA分子的比例的是()解析：选B一个双链均含15N的DNA在含14N的培养基上连续复制4次，产生16个DNA分子，由于是半保留复制，所以其中只含15N的DNA分子为0个，同时含有15N和14N的DNA分子有2个，只含14N的DNA分子有14个。62010年5月20日，美国研究人员宣布创造了世界首例由“人造基因”控制的细胞。科学家文特尔表示，他们将人工合成的一种全新DNA植入一个内部被掏空遗传物质的细菌细胞中。这个“人造细胞”已能在实验室条件下增殖。下列与此有关的推测不正确的是()A人工合成全新DNA时需要四种脱氧核苷酸为原料B人造的DNA中含有与合成初级代谢产物相关的基因C被掏空遗传物质的细胞中必须保留核糖体等细胞质成分D“人造细胞”增殖过程中可能发生基因突变和染色体变异解析：选D合成DNA需要四种脱氧核苷酸作为原料；初级代谢产物是细菌生命活动所必需的，因此人造的DNA中含有与其合成相关的基因；核糖体是合成蛋白质的场所，细胞质为新陈代谢提供了原料和场所，这些是细胞生命活动所必需的；“人造细胞”没有染色体，其增殖过程中只能发生基因突变。7用32P标记玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，让其分裂n次，若一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是40条和2条，则该细胞至少是处于第几次分裂的分裂期()A第一次B第二次C第三次 D第四次解析：选C由染色体总条数为40条可知是分裂后期，若是第一次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应为40条；若是第二次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应为20条；若是第三次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应在0条到20条之间。8(2013揭阳模拟)下图表示大肠杆菌的DNA复制示意图。如果是单起点单向复制，按正常的子链延伸速度，此DNA分子复制约需30 s，而实际上复制从开始到结束只需约16 s。据图分析，下列说法不正确的是()A“甲乙”的场所与真核生物的DNA分子复制场所不同B实际复制的时间之所以减半，是由于该DNA分子是从两个起点同时进行复制的C把甲放在含15N的培养液中复制三代，子代中含15N的DNA占100%D如果甲中碱基A占20%，那么其子代DNA中碱基G的比例为30%解析：选B由图可知，该环状DNA分子从一个起点开始向两个方向复制，导致复制速度加倍。真核细胞内的线粒体、叶绿体内含有环状DNA。后代DNA分子中，至少含有1条新合成的单链，因此子代DNA分子均含有15N。双链DNA分子中，AG50%，A为20%，则G为30%。9(2013江苏三校联考)下图为真核细胞内某基因(被15N标记)的结构示意图，该基因全部碱基中C占30%，下列说法正确的是()A解旋酶作用于两处B该基因的一条核苷酸链中(CG)/(AT)为32C若处后T变为A，则该基因控制的性状一定发生改变D该基因在含14N的培养液中复制3次后，含14N的DNA分子占3/4解析：选B处为磷酸二酯键，处为氢键，解旋酶作用的部位为氢键；由于C占该基因全部碱基的30%，所以A与T均占该基因全部碱基的20%，该基因的一条核苷酸链中(CG)/(AT)等于该基因全部碱基中(CG)/(AT)32，若处后T变为A，则该基因控制的性状不一定发生改变；该基因在含14N的培养液中复制3次后，含14N的DNA分子占100%。10下图表示DNA复制的过程，结合图示下列有关叙述不正确的是()ADNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢链，使两条链解开BDNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链的方向相反C从图示可知，DNA分子具有多起点复制的特点，缩短了复制所需的时间DDNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段解析：选C虽然DNA具有多起点复制的特点，但图中所示每条链只沿一个起点在复制。11在果蝇精巢内的细胞中，由A、C、T三种碱基参与构成的核苷酸共有a种。其DNA分子结构稳定性最低的时期是细胞周期的b期。假如在精原细胞进行DNA分子复制之前，用放射性元素标记了其中一条染色体，分裂完全后含有放射性元素的子细胞是c。则a、b、c分别代表()A5、分裂间期、两个来自于同一个次级精母细胞形成的精细胞B5、分裂间期、两个来自于不同次级精母细胞形成的精细胞C3、分裂前期、两个来自于同一个次级精母细胞形成的精细胞D3、分裂间期、两个来自于不同次级精母细胞形成的精细胞解析：选A碱基A可以参与构成腺嘌呤脱氧核苷酸和腺嘌呤核糖核苷酸，碱基C可以参与构成胸嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶核糖核苷酸，碱基T只能参与构成胸腺嘧啶脱氧核苷酸。DNA分子结构稳定性最低的时期是DNA复制时，也就是细胞分裂间期。用放射性元素标记了一条染色体，也就是标记了一个DNA分子，该DNA分子进行半保留复制后，形成两个DNA分子，各含有一条含放射性元素的单链，且这两个DNA分子通过一个着丝点相连。减数第一次分裂结束之后，这两个DNA分子进入同一个次级精母细胞中，在减数第二次分裂后期，着丝点分裂，两个DNA分子分开，随后分别进入到两个精细胞中。12下图是在电子显微镜下拍摄的某生物细胞DNA复制过程中的图像。下列有关叙述正确的是()A此图反映出的DNA复制模式可作为DNA双向复制的证据B此过程遵循碱基互补配对原则，任一条链中AT，GCC若将该DNA彻底水解，产物是脱氧核苷酸和四种碱基D若该DNA分子的一条链中(AT)/(GC)a，则互补链中该比值为1/a解析：选A在一条链中A与T不一定相等；DNA彻底水解是指将脱氧核苷酸也水解，产物是脱氧核糖、磷酸和四种碱基；DNA分子的一条链中两互补碱基之和的比值，与另一条链中该比值相等。二、非选择题13下列甲图中DNA分子有a和d两条链，将甲图中某一片段放大后如乙图所示，结合所学知识回答下列问题：(1)从甲图可看出DNA复制的方式是_。(2)甲图中，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链；则A是_酶，B是_酶。(3)图甲过程在绿色植物叶肉细胞中进行的场所有_。(4)乙图中，7是_。DNA分子的基本骨架由_交替连接而成；DNA分子两条链上的碱基通过_连接成碱基对，并且遵循_原则。解析：(1)DNA复制的方式是半保留复制，即子代DNA保留了母链的一条。(2)A酶是解旋酶，破坏了DNA分子中两条链中的氢键，使DNA分子解开螺旋；B酶催化DNA子链的合成，为DNA聚合酶。(3)图甲为DNA复制，发生在细胞核、线粒体和叶绿体中。(4)图乙中4为胸腺嘧啶，5为脱氧核糖，6为磷酸，三者构成的7为胸腺嘧啶脱氧核苷酸。答案：(1)半保留复制(2)解旋DNA聚合(3)细胞核、线粒体、叶绿体(4)胸腺嘧啶脱氧核苷酸脱氧核糖和磷酸氢键碱基互补配对14(2013福州一模)蚕豆体细胞染色体数目2N12，科学家用3H标记蚕豆根尖细胞的DNA，可以在染色体水平上研究真核生物的DNA复制方法。实验的基本过程如下：.将蚕豆幼苗培养在含有3H的胸腺嘧啶核苷的培养基上，培养一段时间后，观察细胞分裂中期染色体的放射性情况。.当DNA分子双链都被3H标记后，再将根移到含有秋水仙素的非放射性培养基中，培养一段时间后，观察细胞分裂中期染色体的放射性情况。请回答相关问题：(1)蚕豆根尖细胞进行的分裂方式是_；秋水仙素能使部分细胞的染色体数目加倍，其作用的机理是_。(2)中，在根尖细胞进行第一次分裂时，每一条染色体上带有放射性的染色单体有_条，每个DNA分子中，有_条链带有放射性。中，若观察到一个细胞具有24条染色体，且二分之一的染色单体具有放射性，则表明该细胞的染色体在无放射性的培养基上复制_次，该细胞含有_个染色体组。(3)上述实验表明，DNA分子的复制方式是_。解析：(1)蚕豆根尖细胞为体细胞，其分裂方式为有丝分裂。秋水仙素可以抑制纺锤体的形成，导致染色体不能被拉向两极，从而形成了染色体数目加倍的细胞。(2)由于DNA的复制为半保留复制，第一次分裂完成时，每个DNA分子中都有一条链被3H标记，每一条染色体上有2条染色单体被3H标记。当DNA分子双链都被3H标记后，再将根移到含有秋水仙素的非放射性培养基中，观察到一个细胞具有24条染色体，且二分之一的染色单体具有放射性，则表明该细胞的染色体在无放射性的培养基上复制2次，该细胞含有4个染色体组。(3)该实验证明DNA分子的复制是半保留复制。答案：(1)有丝分裂抑制纺锤体的形成(2)2124(3)半保留复制15为了探究某物质(X)的作用，研究者提出了以下实验思路：实验分组：A甲组：培养液Y 细胞 3HTdR(3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸)生理盐水乙组：培养液Y 细胞 3HTdRX(用生理盐水配制)每组设置若干个重复样品。B分别测定两组的 CRD(细胞内的放射性强度)，求每组的平均值。C将各样品在适宜条件下培养合适时间后，测定其 CRD，求每组平均值并进行统计分析。(要求与说明：答题时用X、CRD、3HTdR 表示相关名词；Y 细胞是能增殖的高等动物体细胞)请回答：(1)实验目的：_。(2)预测实验结果及结论：_。(3)实验中采用3HTdR 的原因：_。解析：(1)根据实验所给信息，培养液中含有3HTdR，该物质为胸腺嘧啶脱氧核苷酸，推测此物质用于细胞分裂过程中DNA分子的复制，由此判断，该实验的目的是探究X对动物细胞增殖的影响。(2)由于不清楚X物质的具体作用，其可能促进细胞增殖，也可能抑制细胞增殖或不影响细胞增殖，故在预测实验结果时，应罗列各种结果及对应的结论。若甲组CRD明显高于乙组，则X物质抑制动物细胞的增殖；若甲组CRD明显低于乙组，则X物质促进动物细胞的增殖；若甲组CRD与乙组基本相同，则X物质不影响动物细胞的增殖。(3)实验中采用3HTdR，而不选择其他的核苷酸，原因在于胸腺嘧啶脱氧核苷是DNA分子结构所特有的化学成分，不会出现在RNA分子中，且在DNA分子复制时需要3HTdR作为原料。答案：(1)探究X对Y细胞增殖(DNA合成)的影响(2)如果乙组CRD明显高于甲组，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)有促进作用；如果乙组CRD与甲组基本相同，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)无影响；如果乙组CRD明显低于甲组，说明X对Y细胞增殖(DNA合成)有抑制作用(3)3HTdR是DNA合成的原料之一，可根据CRD变化来判断细胞增殖(DNA合成)情况教师备选题库1(2011海南高考)关于核酸生物合成的叙述，错误的是()ADNA的复制需要消耗能量BRNA分子可作为DNA合成的模板C真核生物的大部分核酸在细胞核中合成D真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期解析：选D真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂间期；DNA的复制需要消耗能量；可以RNA分子为模板通过逆转录合成DNA分子；真核生物的大部分核酸在细胞核中合成，少数核酸在某些细胞器(如叶绿体、线粒体)中合成。2(2011上海高考)在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在()A两条DNA母链之间BDNA子链与其互补的母链之间C两条DNA子链之间DDNA子链与其非互补母链之间解析：选A在DNA复制时，首先是构成DNA的两条母链解旋，然后以分开的两条母链为模板，按照碱基互补配对原则合成子链。3(2010山东高考)蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷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分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是()A每条染色体的两条单体都被标记B每条染色体中都只有一条单体被标记C只有半数的染色体中一条单体被标记D每条染色体的两条单体都不被标记解析：选B蚕豆根尖细胞的染色体上的DNA分子，原来不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷，在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期后，复制形成的所有DNA分子中，一条链含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷，一条链不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷；在不含放射性标记的培养基中继续培养至分裂中期，此时经复制后，由一个DNA分子所形成的两个DNA分子，一个含放射性，一个不含放射性，即每条染色都只有一条染色体单体被标记。4(2010上海高考)细胞内某一DNA片段中有30%的碱基为A，则该片段中()AG的含量为30%BU的含量为30%C嘌呤含量为50% D嘧啶含量为40%解析：选C根据DNA双螺旋结构中AT、CG可知，嘌呤之和等于嘧啶之和。其他碱基的含量分别为：TA30%，CG1(30%30%)/220%。5(2010北京高考)科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。组别1组2组3组4组培养液中唯一氮源14NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl14NH4Cl繁殖代数多代多代一代两代培养产物ABB的子代B的子代操作提取DNA并离心离心结果仅为轻带(14N/14N)仅为重带(15N/15N)仅为中带(15N/14N)1/2轻带(14N/14N)1/2中带(15N/14N)请分析并回答：(1)要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过_代培养，且培养液中的_是唯一氮源。(2)综合分析本实验的DNA离心结果，第_组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第_组和第_组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是_。(3)分析讨论：若子代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自_，据此可判断DNA分子的复制方式不是_复制。若将子代DNA双链分开后再离心，其结果_(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。若在同等条件下将子代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置_，放射性强度发生变化的是_带。若某次实验的结果中，子代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为_。解析：经过一代培养后，只能是标记DNA分子的一条单链，所以要想对所有的DNA分子全部标记，要进行多代培养；在探究DNA分子的复制方式为半保留复制的实验中，“重带”应为两个单链均被15N标记，“轻带”为两个单链均被14N标记，“中带”为一个单链被14N标记，另一个单链被15N标记。答案：(1)多15N/15NH4Cl(2)312半保留复制(3)B半保留不能没有变化轻15N