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第14讲　基因的本质

A组　基础题组

考点一　遗传物质探索的经典实验

1.(2016宁夏银川九中第四次模拟,4)探索遗传物质的过程是漫长的,直到20世纪初期,人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的理由不包括(　　)

A.蛋白质比DNA具有更高的热稳定性,并且能够自我复制

B.蛋白质与生物的性状密切相关

C.蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以贮存大量遗传信息

D.不同生物的蛋白质在结构上存在差异

2.(2013课标Ⅱ,5,6分)在生命科学发展过程中,证明DNA是遗传物质的实验是(　　)

①孟德尔的豌豆杂交实验　②摩尔根的果蝇杂交实验　③肺炎双球菌转化实验　④T2噬菌体侵染大肠杆菌实验　⑤DNA的X光衍射实验

A.①② B.②③ C.③④ D.④⑤

3.(2016浙江嘉兴二模,1)下列关于肺炎双球菌的叙述,正确的是(　　)

A.具有核糖体,其形成与核仁有关

B.遗传物质是RNA,只位于拟核区

C.能产生可遗传变异,其来源只有基因突变

D.与R型菌相比,S型菌不易受宿主正常防护机制的破坏

4.利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验。各组肺炎双球菌先进行图示处理,再培养一段时间后注射到不同小鼠体内。下列说法不正确的是(　　)

A.通过E、F对照,能说明转化因子是DNA而不是蛋白质

B.F组可以分离出S和R两种肺炎双球菌

C.F组S型肺炎双球菌的产生可能是基因重组的结果

D.能导致小鼠死亡的是A、B、C、D四组

5.“噬菌体侵染细菌的实验”是研究遗传物质的经典实验,主要过程如下:①标记噬菌体→②噬菌体与细菌混合培养→③搅拌、离心→④检测放射性。下列叙述正确的是(　　)

A.①需要利用分别含有35S和32P的细菌

B.②中少量噬菌体未侵入细菌会导致实验失败

C.③的作用是加速细菌的解体

D.④的结果是沉淀物中检测到放射性

考点二　DNA的结构与复制

6.下面对大肠杆菌DNA分子图示的分析正确的是(　　)

A.图中2是核糖,属于五碳糖

B.图中的碱基对3和4可能是G-C,也可能是A-T

C.磷酸、五碳糖交替连接构成基本骨架

D.1、2、3构成了一个完整的核糖核苷酸分子

7.(2017辽宁沈阳二中期中,9)真核细胞某DNA分子中碱基A占全部碱基的20%,以下相关说法正确的是(　　)

A.该DNA一定是存在于细胞核内染色体上

B.该DNA的一条链中(C+G)∶(A+T)=3∶2

C.该DNA中每个脱氧核糖与一个磷酸基团相连

D.由于DNA中碱基A与T配对,故细胞中的A与T的数量一定相等

8.(2014上海单科,4,2分)某亲本DNA分子双链均以白色表示,以灰色表示第一次复制出的DNA子链,以黑色表示第二次复制出的DNA子链,该亲本双链DNA连续复制两次后的产物是　(　　)

9.DNA是以半保留方式进行复制的,如果放射性完全标记的1个双链DNA分子在无放射性标记的溶液中复制两次,那么所产生的4个DNA分子的特点是(　　)

A.部分DNA分子含有放射性

B.全部DNA分子含有放射性

C.所有分子的一条链含有放射性

D.所有分子的两条链都没有放射性

10.用15N标记含有100个碱基对的DNA分子,其中有胞嘧啶60个,该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次。下列结果不可能的是(　　)

A.含有14N的DNA分子占7/8

B.含有15N的脱氧核苷酸链占1/16

C.复制过程中需游离腺嘌呤脱氧核苷酸600个

D.复制后共产生16个DNA分子

B组　提升题组

一、选择题

1.(2016江苏单科,1,2分)下列关于探索DNA是遗传物质实验的相关叙述,正确的是(　　)

A.格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因突变的结果

B.格里菲思实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质

C.赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的

D.赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质

2.(2016上海单科,28,2分)在DNA分子模型的搭建实验中,若仅用订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建一个含10对碱基(A有6个)的DNA双链片段,那么使用的订书钉个数为　(　　)

A.58 B.78 C.82 D.88

3.(2016浙江选考,24)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。下列关于该DNA分子的叙述,错误的是(　　)

A.共有140个鸟嘌呤脱氧核苷酸

B.4种碱基的比例为A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7

C.若该DNA分子中的这些碱基随机排列,可能的排列方式共有4200种

D.若连续复制两次,则需180个游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸

4.(2014山东理综,5,5分)某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成,根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图,下列正确的是(　　)

5.(2016课标全国Ⅱ,2,6分)某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间,使DNA双链不能解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质,下列相关叙述错误的是(　　)

A.随后细胞中的DNA复制发生障碍

B.随后细胞中的RNA转录发生障碍

C.该物质可将细胞周期阻断在分裂中期

D.可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用

6.(2017河南郑州一中模考,14)某双链DNA分子有100个碱基对,其中有腺嘌呤35个,下列叙述正确的是(　　)

A.该DNA分子蕴含的遗传信息种类最多有4100种

B.该DNA分子在第4次复制时消耗520个胞嘧啶脱氧核苷酸

C.每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个碱基

D.DNA分子每一条链中相邻的碱基通过氢键相连

7.(2016江苏徐州期中调研,17)一个双链均被32P标记的DNA由5 000个碱基对组成,其中腺嘌呤占20%,将其置于只含31P的环境中复制3次。下列叙述错误的是(　　)

A.该DNA分子的特异性与碱基对的排列顺序有关

B.复制过程需要2.4×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸

C.子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链数目之比为1∶7

D.子代DNA分子中含32P的分子数目与只含31P的分子数目之比为1∶3

8.(2016浙江嘉兴一中期中,25)5-BrdU(5-溴尿嘧啶)既可以与A配对,又可以与C配对。将一个正常的具有分裂能力的细菌,接种到含有A、G、C、T、5-BrdU五种核苷酸的适宜培养基上,至少需要经过几次增殖后,才能实现细胞中某DNA分子某位点上碱基对从T—A到G—C的替换(　　)

A.2次 B.3次 C.4次 D.5次

二、非选择题

9.(2016河南八市重点高中一模,29)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有　　　　　　　(供选酶:RNA聚合酶、DNA聚合酶、DNA解旋酶)。 

(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:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

10.(2016课标全国Ⅰ,29,10分)在有关DNA分子的研究中,常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A-Pα~Pβ~Pγ或dA-Pα~Pβ~Pγ)。回答下列问题:

(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上,同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上,那么带有32P的磷酸基团应在ATP的　　　　(填“α”、“β”或“γ”)位上。 

(2)若用带有32P的dATP作为DNA生物合成的原料,将32P标记到新合成的DNA分子上,则带有32P的磷酸基团应在dATP的　　　　(填“α”、“β”或“γ”)位上。 

(3)将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记,并使其感染大肠杆菌,在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放,则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n,原因是 

　　　　　　　。 

答案全解全析

A组　基础题组

考点一　遗传物质探索的经典实验

1.A　蛋白质的热稳定性没有DNA高,且不能自我复制。

2.C　①孟德尔通过豌豆杂交实验,发现了“基因的分离定律和自由组合定律”;②摩尔根通过果蝇杂交实验,证明了“基因在染色体上”;③肺炎双球菌的体外转化实验,证明了DNA是遗传物质;④T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验,运用了同位素标记法,证明了DNA是遗传物质;⑤DNA的X光衍射实验为DNA双螺旋结构的确定提供了有力的佐证。故正确答案为选项C。

3.D　肺炎双球菌是原核生物,细胞中有核糖体,但没有核仁,A错误;肺炎双球菌的遗传物质是DNA,B错误;将加热杀死的S型菌与R型菌混合培养获得S型菌的原理是基因重组,C错误;与R型菌相比,S型菌有荚膜,有毒,不易受宿主正常防护机制的破坏,所以S型菌容易导致机体患病,D正确。

4.D　从图示实验过程看出,通过E、F对照,能说明转化因子是DNA而不是蛋白质,F组加入了S菌的DNA,可以分离出S和R两种肺炎双球菌,而S型肺炎双球菌的出现可能是基因重组的结果。A组经煮沸、D组和E组为R菌,均不能导致小鼠死亡,D项错误。

5.A　由于噬菌体是病毒,没有细胞结构,不能独立生活,所以在标记噬菌体时,需要利用分别含有35S和32P的细菌,A正确;②中少量噬菌体未侵入细菌不会导致实验失败,B错误;搅拌和离心的作用是让细菌和噬菌体蛋白质外壳分开,C错误;标记的元素不同,放射性部位不同,D错误。

考点二　DNA的结构与复制

6.C　构成DNA的基本单位是脱氧核糖核苷酸,图中1、2、3构成了一个完整的脱氧核糖核苷酸分子,2是脱氧核糖,A、D错误;磷酸和五碳糖交替连接,排列在外侧,构成基本骨架,C正确;内侧的碱基通过氢键形成碱基对,其中G与C之间形成三个氢键,A与T之间形成两个氢键,由此可判断3、4只能为G-C碱基对,B错误。

7.B　真核细胞中的DNA分子主要存在于细胞核内染色体上,少量分布于线粒体和叶绿体中,A错误;依据碱基互补配对原则并结合题意可知:在该DNA分子中,A=T=20%,则C=G=(1-20%-20%)÷2=30%,而每条链中(C+G)、(A+T)分别为该DNA全部(C+G)、(A+T)的一半,故该DNA的一条链中(C+G)∶(A+T)=3∶2,B正确;DNA分子中多数的脱氧核糖与两个磷酸基团相连,C错误;细胞中含有DNA和RNA,DNA中A=T,但RNA中A≠T,故细胞中A与T的数量不一定相等,D错误。

8.D　根据DNA半保留复制的特点可知,亲代DNA的两条链(白色)应在不同的子代DNA分子中,A、B错误;第一次复制合成的子链(灰色)应有2条,第二次复制合成的子链(黑色)应有4条,由此可判断C错误、D正确。

9.A　根据DNA分子半保留复制的特点,完全标记的1个双链DNA分子,在无放射性标记的溶液中复制两次所形成的4个DNA分子,其中2个DNA分子的两条链都没有放射性;另外2个DNA分子含有放射性,但分子中都是一条链含有放射性,另一条链无放射性。故选A。

10.A　DNA进行的是半保留复制,又因所用培养基含14N,所以后代含14N的DNA分子占100%;1个DNA分子连续复制4次会得到16个DNA分子,32条脱氧核苷酸链,其中有2条脱氧核苷酸链为母链(含15N),位于两个子代DNA分子中,故含15N的脱氧核苷酸链占1/16;DNA分子中不相配对的两种碱基之和等于碱基总数的一半,C与A不配对,故该DNA中A有200×1/2-60=40(个),而该DNA分子连续复制4次会得到16个DNA分子,相当于新合成15个DNA分子,故需要游离腺嘌呤脱氧核苷酸15×40=600(个)。

B组　提升题组

一、选择题

1.D　格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因重组的结果,A项错误;格里菲思实验证明了S型肺炎双球菌中含有转化因子,艾弗里实验仅证明了DNA是遗传物质,B项错误;赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是利用大肠杆菌中含32P的脱氧核苷酸标记的,该实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质,C项错误,D项正确。

2.C　每个脱氧核苷酸的三部分间需2个订书钉,每条链上的10个脱氧核苷酸间需9个订书钉,两条链间的6个A—T和4个G—C间各需12个订书钉,故构建该DNA片段共需订书钉数量为(2×10+9)×2+12+12=82。

3.C　双链DNA分子含有200个碱基对,说明每条链含有200个碱基。其中一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,则该链中A、T、G、C个数分别为20、40、60、80。依碱基互补配对原则,在该DNA分子中,C=G=140,A=T=60。故该DNA分子共有140个鸟嘌呤脱氧核苷酸,A正确;该DNA分子中4种碱基的比例为A∶T∶G∶C=60∶60∶140∶140=3∶3∶7∶7,B正确;该DNA分子碱基可能的排列方式小于4200种,C错误;若连续复制两次,则需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为(22-1)×60=180,D正确。

4.C　根据DNA分子的结构特点可知,若DNA分子双链中(A+T)/(C+G)的比值均为m,则每条链中(A+T)/(C+G)比值为m,由此可判断C正确、D错误;DNA分子中(A+C)/(T+G)=1,而每条链中的(A+C)/(T+G)不能确定,但两条链中(A+C)/(T+G)的比值互为倒数,故A、B错误。

5.C　因为该物质可使DNA双链不能解开,DNA复制时需要解旋,所以若在细胞培养液中加入该物质,会导致细胞中DNA复制发生障碍,A正确;由于RNA是在细胞核中以DNA一条链为模板合成的,因此,转录时需要DNA解旋,B正确;因为该物质使DNA复制不能完成,所以可将细胞周期阻断在分裂间期,C错误;该物质能抑制DNA复制,因此,可抑制癌细胞增殖,D正确。

6.B　该DNA分子蕴含的遗传信息种类少于4100种,A错误;该DNA分子含有100个碱基对,腺嘌呤有35个,则胸腺嘧啶有35个,胞嘧啶=鸟嘌呤=65个,所以与第3次复制相比,第4次复制后增加的DNA分子数是16-8=8,第4次复制时需要的胞嘧啶脱氧核苷酸为8×65=520(个),B正确;DNA分子中多数的脱氧核糖与两个磷酸基团相连,C错误;DNA分子中,一条链上的相邻碱基由“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接,D错误。

7.B　由题可推知,该DNA分子中胞嘧啶占30%,则该DNA复制时需要消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为10 000×30%×(23-1)=2.1×104,B错误。

8.B　5-BrdU既可以与A配对,又可以和C配对,DNA复制一次:T—A→A—5-BrdU,复制第二次:A—5-BrdU→5-BrdU—C,复制第三次5-BrdU—C→C—G,答案选B。

二、非选择题

9.答案　(1)DNA五碳糖为脱氧核糖,RNA为核糖;DNA特有碱基为T,RNA为U　(2)DNA聚合酶　(3)G-C　(4)DNA双螺旋结构较稳定,RNA单链较不稳定

解析　(1)DNA的基本单位为脱氧核苷酸,RNA的基本单位为核糖核苷酸,脱氧核苷酸含脱氧核糖,含氮碱基为A、T、C、G,核糖核苷酸含核糖,含氮碱基为A、U、C、G。(2)RNA聚合酶催化核糖核苷酸聚合为RNA,DNA聚合酶催化脱氧核苷酸形成DNA,促使磷酸二酯键形成,DNA解旋酶作用于DNA双链的碱基对间的氢键,促使氢键断裂,DNA解旋。(3)DNA耐高温的能力越强,表明其稳定性越高,氢键数目越多,则G-C碱基对的比例越高,A-T间氢键数为2,G-C间氢键数为3。(4)DNA为规则双螺旋结构,较为稳定,而RNA为单链结构,稳定性较差,较容易变异。

10.答案　(1)γ　(2)α　(3)一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后,标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中,因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记

解析　(1)由题意知,该酶可催化ATP水解产生ADP,此过程中断裂的应是远离“A”的那个高能磷酸键,从而使ATP中γ位上的磷酸基团脱离,此磷酸基团可在该酶的作用下转移到DNA末端上。(2)脱氧核苷酸中的磷酸应对应于dATP的α位上的磷酸基团,若用dATP作为DNA生物合成的原料,则dATP需脱去β位和γ位上的磷酸基团形成脱氧核苷酸,所以参与DNA分子组成的脱氧核苷酸中只有α位上的磷酸基团。(3)1个噬菌体含有1个双链DNA分子,用DNA分子被32P标记的噬菌体感染大肠杆菌,由于DNA分子复制为半保留复制,即亲代DNA分子的两条链在复制中保留下来,且分别进入不同的DNA分子中,所以理论上不管增殖多少代,子代噬菌体中只有2个噬菌体含有32P。

（新课标）18高考生物一轮复习遗传与进化第5单元遗传的细胞基础和分子基础第14讲基因的本质夯基提能作