[方案]6.2 DNA的分子结构和特点、遗传信息的传递

[]6.2 DNA的分子结构和特点、遗传信息的传递 321((2012?山东卷)假设一个双链均被P标记的噬菌体DNA由5 000个碱基对组成，31其中腺嘌呤占全部碱基的20%，用这个噬菌体侵染只含P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是( ) 5A(该过程至少需要3×10个鸟嘌呤脱氧核苷酸 B(噬菌体增殖需要细菌提供模版、原料和酶等 3231C(含P与只含P的子代噬菌体的比例为1?49 D(该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变 解析:选C。噬菌体的DNA含有10 000个碱基～A,T,2 000～G,C,3 000。在噬菌体增殖的过程中～DNA进行半保留复制～100个子代噬菌体含有100个DNA～相当于新合成了99个DNA～至少需要的鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸是99×3 000,297 000～A错,噬菌体增殖过程以自身的遗传物质为模板～利用宿主细胞的原料和场所合成子代噬菌体～B错,含3231有P的噬菌体共有2个～只含有P的噬菌体共有98个～其比例为1?49～C对,由于DNA上有非基因序列～基因中有非编码序列～密码子具有简并性等原因～DNA发生突变并不意味着性状发生改变～D错。 2((2012?高考福建卷)双脱氧核苷酸常用于DNA测序，其结构与脱氧核苷酸相似，能参与DNA 的合成，且遵循碱基互补配对原则。DNA 合成时，在DNA 聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终止;若连接上的是脱氧核苷酸，子链延伸继续。在人工合成体系中，有适量的序列为GTACATACATG的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸，则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有( ) A(2种 B(3种 C(4种 D(5种 解析:选D。根据题意～胸腺嘧啶双脱氧核苷酸也可和单链模板上的腺嘌呤脱氧核苷酸进行配对。在该模板上共有4个腺嘌呤脱氧核苷酸～这样～可能就有0、1、2、3、4个的胸腺嘧啶双脱氧核苷酸与模板上的腺嘌呤脱氧核苷酸进行配对～所以总共有5种不同长度的子链。 3((2011?高考海南卷)关于核酸生物合成的叙述，错误的是( ) A(DNA的复制需要消耗能量 B(RNA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。DNA分子复制时～双链解旋成单链的过程需要ATP供能,在逆转录酶的作用下～某些生物可以以RNA为模板合成DNA,真核细胞中～DNA复制与DNA转录合成RNA的过程主要发生在细胞核中,真核细胞的染色体DNA的复制发生在细胞有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期。 4((2011?高考上海卷)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 B(DNA子链与其互补的母链之间 C(两条DNA子链之间 D(DNA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。 5((2011?高考安徽卷)甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是( ) A(甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子 B(甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质基质中进行 C(DNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶 D(一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次 解析:选D。由图可以看出～甲图所示为DNA分子的复制过程～其方式为半保留复制～产生两个相同的子代DNA分子,乙图所示为以DNA分子的一条链为模板～产生单链RNA的转录过程～故A项错误。DNA分子复制过程可发生在细胞核、叶绿体、线粒体中～转录过程主要发生在细胞核中～B项错误。在上述两个过程中～均需要解旋酶参与～故C项错误。在一个细胞周期中～DNA分子只复制一次～在整个细胞周期中每时每刻都需要多种酶的参与～多数酶的化学本质是蛋白质～因而转录、翻译过程贯穿于细胞周期的始终～因此乙图所示过程可起始多次～D项正确。 6(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 14151414培养液中唯一氮源 NHCl NHCl NHCl NHCl 4444 繁殖代数 多代 多代 一代 两代 培养产物 A B B的子?代 B的子?代 操作 提取DNA并离心 14141/2轻带(N/N) 仅为重带仅为中带1414离心结果 仅为轻带(N/N) 151515141514(N/N) (N/N) 1/2中带(N/N) 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来自于________，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:(1)要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B～必须经过多代培养～并15且培养液中NHCl是唯一氮源。(2)从图表看～证明DNA分子的复制方式是半保留复制～41514第3组实验结果起到了关键作用～因为其离心后仅为中带(N/N)～还需与第1组和第2组 1515的结果进行比较～才能说明DNA分子的复制方式是半保留复制。(3)?亲代DNA为N/N～1414141515原料为N～离心的结果为“轻”(N/N)和“重”(N/N)～则“重带”DNA来自于亲代DNA～即B～这种复制方式没有发生母链与子链的重新组合～因而不是半保留复制。?判断DNA的复制方式主要是看子代DNA与亲代DNA的关系～实质是母链与子链是否发生重新组合～若将DNA双链分开离心～则不能判断DNA的复制方式。?在同等条件下～将子1414141514?代继续培养(原料为N)～密度带仍为两种～即轻带(N/N)和中带(N/N)～位置未发生变化～其中随着n的增加轻带的数量会逐渐增加～而中带不变～因而放射性强度发生变化的1514是轻带。?子?代DNA的“中带”(N/N)比以往实验结果略宽～说明该实验结果中的“中15141415带”不完全是N/N～有可能新形成的子链(N)中混有少量的N。 1515答案:(1)多 N/NHCl (2)3 1 2 半保留复制 415(3)?B 半保留 ?不能 ?没有变化 轻 ?N 1(关于DNA分子结构的叙述中，不正确的是( ) A(DNA分子由四种脱氧核苷酸组成 B(每个DNA分子中，碱基数,脱氧核苷酸数,脱氧核糖数 C(双链DNA分子中的一段，若含有30个胞嘧啶，就一定会同时含有30个鸟嘌呤 D(DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个含氮碱基 解析:选D。DNA分子片段中除两端之外～每个脱氧核糖连接两个磷酸和一个含氮碱基。 2. 下图表示发生在细胞核内的某生理过程，其中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链。以下说法正确的是( ) A(此过程需要ATP和尿嘧啶脱氧核苷酸 B(真核细胞中此过程发生的唯一场所是细胞核 C(b中(A，G)/(T，C)的比值一定与c中的相同 D(正常情况下a、d链都应该到不同的细胞中去 解析:选D。由图判断图示为DNA的复制过程～其原料为脱氧核苷酸,在真核生物中不仅细胞核中能发生DNA复制～线粒体、叶绿体中也可以进行,在DNA分子中(A，G)/(T，C)的比值～在两条互补链中互为倒数。 3(在DNA双螺旋结构中，碱基之间的氢键影响着它们的牢固性。现有四个DNA样品，请根据样品中碱基的含量判断，最有可能来自嗜热菌的是( ) A(含胸腺嘧啶32%的样品 B(含腺嘌呤17%的样品 C(含腺嘌呤30%的样品 D(含胞嘧啶15%的样品 解析:选B。碱基G和C的比例越高～其结构越稳定～而B项中含腺嘌呤17%的样品中碱基G和C的比例最高～故其最可能来自嗜热菌。 4((2013?山东潍坊模拟)同源染色体上的DNA分子之间最可能相同的是( ) A(碱基对的排列顺序 B(磷酸二酯键的数目 C(脱氧核苷酸的种类 D((A，T)/(G，C)的比值 解析:选C。本题考查同源染色体与DNA的关系～难度较小。同源染色体上含有等位基因或相同的基因所以A、B、D均可能不同～只有C正确。 5(从某生物组织中提取DNA进行分析，其4种碱基数的比例是鸟嘌呤与胞嘧啶之和 占全部碱基总数的46%。又知该DNA的一条链(H链)所含的碱基中28%是腺嘌呤，问与H链对应的另一条链中腺嘌呤占该链全部碱基数的( ) A(42% B(27% C(26% D(14% 解析:选C。在整个DNA分子中～G，C,46%～则H链中G，C,46%～则T,1,(G，C),A,1,46%,28%,26%～因此与H链对应的另一链中A占该链的26%。 156((2013?江苏盐城模拟)细菌在N培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含1514有N，然后再移入N培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA经高速离心分离，如图?,?为可能的结果，下列叙述错误的是( ) A(子一代DNA应为? B(子二代DNA应为? C(子三代DNA应为? D(亲代的DNA应为? 1514解析:选C。N标记的DNA的细菌在N培养基中培养～子一代的两个DNA分子均1514是一条链含N～一条链含N～对应图?～所以A选项正确。子二代的四个DNA分子中～151414有两个DNA分子均是一条链含N～一条链含N,有两个DNA分子的两条链均是N～对应图?～所以B选项正确。子三代的八个DNA分子中～有两个DNA分子均是一条链含151414N～一条链含N,有六个DNA分子的两条链均是N～对应图?～所以C选项不正确。15亲代DNA分子的两条链均是N～对应图?～所以D选项正确。 157(用N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在14N的培养基中连续复制4次。其结果可能是( ) 15A(含有N的DNA分子占1/8 14B(含有N的DNA分子占7/8 C(复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸320个 D(复制结果共产生8个DNA分子 解析:选A。DNA分子复制4次～共得到16个DNA分子～其中有2个DNA各有11514条链有N标记～因DNA分子为半保留复制～所有的DNA分子中均有N标记～故A正确、B错误,1个DNA分子中有腺嘌呤为100,60,40个～复制4次相当于合成了15个DNA分子～共消耗腺嘌呤15×40,600个。 15148(用N标记细菌的DNA分子，再将它们放入含N的培养基中连续繁殖四代，a、b、15141514c为三种DNA分子:a只含N，b同时含N和N，c只含N，如下图所示，这三种DNA分子的比例正确的是( ) 解析:选D。假设亲代DNA分子为n个～则繁殖四代后～DNA分子总数为16n～其中～15141514只含N的DNA分子为0个～同时含N和N的DNA分子数为2n个～只含N的DNA分子数为14n个～它们呈现的比例为D图所示。 9((2013?湖南长沙模拟)如图为真核细胞中DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述错误的是( ) A(由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制 B(解旋酶能使双链DNA解开，但需要消耗ATP C(从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的 D(DNA在复制过程中是先进行解旋，后半保留复制 解析:选D。DNA分子的复制是边解旋边复制。 10(20世纪50年代初，查哥夫对多种生物DNA做了碱基定量分析，发现(A，T)/(C，G)的比值如下表。结合所学知识，你认为能得出的结论是( ) DNA来源 大肠杆菌 小麦 鼠 猪肝 猪胸腺 猪脾 (A，T)/ (C1.01 1.21 1.21 1.43 1.43 1.43 ，G) A.猪的DNA结构比大肠杆菌DNA结构更稳定一些 B(小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息相同 C(小麦DNA中(A，T)的数量是鼠DNA中(C，G)数量的1.21倍 D(同一生物不同组织的DNA碱基组成相同 解析:选D。大肠杆菌DNA中(A，T)/(C，G)的比值小于猪的～说明大肠杆菌DNA所含C，G碱基对的比例较高～而(C，G)碱基对含三个氢链～稳定性高于猪的～故A错,虽然小麦和鼠的(A，T)/(C，G)比值相同～但不能代表二者的碱基序列相同～故B错,C选项的说法可用一个例子说明～ab,2～cd,2～并不能说明ad也等于2～故C错,同一生物的不同组织所含DNA的碱基序列是相同的～因此DNA碱基组成也相同～故D对。 1511(如图为真核细胞内某基因(N标记)的结构示意图，该基因全部碱基中A占20%。下列说法正确的是( ) A(该基因一定存在于细胞核内的染色体DNA上 B(该基因的一条核苷酸链中(C，G)/(A，T)为3?2 C(DNA解旋酶只作于?部位，限制性核酸内切酶只作用于?部位 1415D(将核基因置于N培养液中复制3次后，含N的DNA分子占1/8 解析:选B。真核细胞中的DNA主要存在于细胞核内的染色体中～少量存在于线粒体、叶绿体中。由双链DNA中A(腺嘌呤)占20%～且DNA中A,T、C,G可知～C，G,100%,(A，T),60%～故该基因中(C，G)/(A，T),3?2,该基因一条核酸链中(C，G)/(A，T)。DNA解旋酶破坏的是碱基对之间的氢键(即?)～而限制性核酸内切酶以及DNA连接酶作用1514于DNA分子中磷酸与脱氧核糖之间的共价键。N标记的DNA在N培养液中培养～复制1533次后～含N的DNA占2/2,1/4。 12(如图为高等植物细胞DNA复制过程模式图，请根据图示过程，回答问题: (1)由图示得知，一个DNA分子复制出乙、丙两个DNA分子，其方式是________。 (2)DNA解旋酶能使双链DNA解开，但需要细胞提供________。除了图中所示酶外，丙DNA分子的合成还需要________酶。 (3)从图中可以看出合成两条子链的方向________。 (4)在植物细胞中DNA复制的场所为______________________;在细胞核中DNA复制完成后，乙、丙分开的时期为____________________________。 (5)若一个卵原细胞的一条染色体上的β?珠蛋白基因在复制时，一条脱氧核苷酸链中的一个A被替换成T，则由该卵原细胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是________。 解析:本题主要考查对DNA分子复制特点和过程的理解。(1)DNA复制的特点为半保留复制。(2)解旋酶使氢键断裂需要消耗能量,丙DNA分子合成的过程中～两个片段的连接需要DNA连接酶。(3)DNA的两条链反向平行～但是复制的方向都是由5′端到3′端～所以复制的方向是相反的。(4)在植物细胞中～DNA主要存在于细胞核～在线粒体和叶绿体中也有～因此DNA的复制场所主要在细胞核～还可以发生在线粒体和叶绿体中。在细胞核中DNA复制后的子代DNA存在于染色单体中～故在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期随着着丝粒的分裂而分离。(5)若卵原细胞的一条染色体上的β?珠蛋白基因在复制时～一条脱氧核苷酸链中一个A被替换成T～则复制后～所在的这对同源染色体中～一条染色单体上的DNA中A—T将替换成T—A～而4条染色单体最终要进入4个子细胞中～所以卵细胞携带突变基因的概率是1/4。 答案:(1)半保留复制 (2)能量(ATP) DNA连接 (3)相反 (4)细胞核、线粒体和叶绿体 有丝分裂后期、减数第二次分裂后期 (5)1/4 13(在正常情况下，细胞内完全可以自主合成组成核酸的核糖和脱氧核糖。现在细胞系由于发生基因突变而不能自主合成核糖和脱氧核糖，必须从培养基中摄取。为验证DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸，现提供如下实验材料，请你完成实验方案。 (1)实验目的:验证DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸。 14(2)实验材料:突变细胞系、基本培养基、核糖核苷酸、C—核糖核苷酸、脱氧核苷酸、14C—脱氧核苷酸、放射性探测显微仪等。 (3)实验原理 DNA主要分布在____________________，其基本组成单位是____________;RNA主要分布在______________，其基本组成单位是____________。 (4)实验步骤 第一步:编号。取基本培养基两个，编号为甲、乙。 14第二步:设置对比实验。在培养基甲中加入适量的核糖核苷酸和C—脱氧核苷酸;在培养基乙中加入等量的 ________________________________________________________________________。 第三步:培养。在甲、乙培养基中分别接种等量的突变细胞系，放到____________________培养一段时间，让细胞增殖。 第四步:观察。分别取出培养基甲、乙中的细胞，用放射性探测显微仪探测观察 ________________________________________________________________________。 (5)预期结果 ?培养基甲中 ________________________________________________________________________; ?培养基乙中 ________________________________________________________________________。 (6)实验结论: ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析: DNA主要存在于细胞核～RNA主要分布于细胞质～DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸～RNA的基本组成单位是核糖核苷酸。要验证DNA复制的原料是脱氧核苷酸～可根据被标记的脱氧核苷酸在细胞中的分布情况来判断。 答案:(3)细胞核 脱氧核苷酸 细胞质 核糖核苷酸 14(4)第二步:C—核糖核苷酸和脱氧核苷酸 第三步:适宜的相同环境中 第四步:细胞核和细胞质的放射性强弱 (5)?细胞的放射性部位主要在细胞核 ?细胞的放射性部位主要在细胞质 (6)DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸而不是核糖核苷酸 14(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)由于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)。因此，研究中可以根据复制叉的数量推测 ________________________________________________________________________。 3(2)Cairns将不含放射性的大肠杆菌(拟核DNA呈环状)放在含有H-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还是双向进行的，将不含放射性的大肠3杆菌DNA放在含有H-胸腺嘧啶的培养基中培养，给以适当的条件，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)题的方法，观察到的大肠杆菌DNA复制过程如图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。 答案:(1)(规则的)双螺旋 复制起点数量 (2)如下图 (3)DNA复制是双向的 (4)单