高中生物课时规范练18　DNA的结构和复制　基因通常是有遗传效应的DNA片段(学生版含答案详解)

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高中生物课时规范练18　
DNA的结构和复制基因通常是有遗传效应的DNA片段
一、选择题:每小题只有一个选项符合题目要求。
1.(2022山东济南一中期中)某双链DNA分子片段,具有a个碱基对,含有b个腺嘌呤。下列叙述正确的是(　　)
A.该片段为一个基因
B.该DNA分子片段中应有2个游离的磷酸基团
C.该DNA分子片段中,碱基的比例是(A+T)/(C+G)=1
D.该片段完成n次复制需要2n(a-b)个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
2.(2022山东青岛胶南八中模拟)右图表示细胞核内某生理过程,其中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链。下列说法正确的是(　　)
A.此过程需要能量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.正常情况下,a、d链都应该到不同的细胞中去
D.b链中(A+G)/(T+C)的值一定与c链中的相同
3.(2022山东青岛十七中月考)有关赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验的说法,正确的是(　　)
A.选用T2噬菌体作为实验材料的原因之一是其仅由蛋白质外壳和DNA组成
B.标记噬菌体的方法是分别用含32P和35S的培养基培养噬菌体
C.噬菌体DNA在细菌体内复制利用的原料是自身的脱氧核苷酸
D.若噬菌体DNA复制了3次,则含有35S的子代噬菌体占总数的1/2
4.(2022山东济南期中)科学家人工构建了一对代号为X—Y的新碱基对,X与Y可相互配对,但不能与已知碱基配对。将含X—Y碱基对的质粒导入大肠杆菌,并在培养基中添加相应原料,实验结果显示该质粒在大肠杆菌中可进行多轮自我复制。下列叙述正确的是(　　)
A.该过程需要DNA聚合酶的参与
B.该过程所需的脱氧核苷酸有4种
C.该质粒上碱基X与Y的数量不相等
D.含X—Y碱基对的基因可准确表达出蛋白质
5.(2022山东临沂期中)最新研究发现,在人类肿瘤细胞中含有大量如“甜甜圈”般的独立于染色体外的环状DNA(ecDNA)。在人类健康的细胞中几乎看不到ecDNA的痕迹,而在将近一半的人类癌细胞中可以观察到它,且其上普遍带有癌基因。下列分析错误的是(　　)
A.构成ecDNA的每个脱氧核糖都与两个磷酸基团相连接
B.ecDNA不与蛋白质结合而呈裸露状态,容易解旋复制和表达
C.当癌细胞分裂时,ecDNA均等分配到子细胞中
D.抑制ecDNA上癌基因的转录和翻译可成为治疗癌症的新思路
6.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
7.(2022天津武清模拟)下列关于DNA分子的结构与复制的叙述,错误的是(　　)
A.含有n个腺嘌呤的DNA分子第n次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸2n-1×n个
B.DNA双链被32P标记后,在不含有32P的环境中复制n次,子代DNA中有标记的占1/2n
C.细胞内全部DNA被32P标记后在不含32P的环境中进行连续的有丝分裂,第1次分裂产生的子细胞中每条染色体均有32P标记
D.在一个双链DNA分子中,G+C占M,那么该DNA分子的每条链中G+C都占该链碱基总数的M
8.(2022山东)利用农杆菌转化法,将含有基因修饰系统的T-DNA插入到水稻细胞M的某条染色体上,在该修饰系统的作用下,1个DNA分子单链上的1个C脱去氨基变为U,脱氨基过程在细胞M中只发生1次。将细胞M培育成植株N。下列说法错误的是(　　)
A.植株N的每一个细胞中都含有 T-DNA
B.植株N自交,F1中含T-DNA的植株占3/4
C.细胞M经n(n≥1)次有丝分裂后,脱氨基位点为A—U的细胞占1/2n
D.细胞M经3次有丝分裂后,含T-DNA且脱氨基位点为A—T的细胞占1/2
二、选择题:每小题有一个或多个选项符合题目要求。
9.(2022山东邹城模拟)2015年诺贝尔化学奖颁给了研究DNA修复细胞机制的3位科学家,细胞通过DNA损伤修复可使DNA
DNA切除修复示意图
在复制过程中受到损伤的结构大部分得以恢复,能重新执行它原来的功能,以保持遗传信息的稳定,如修复失败则引起细胞出现“自杀”现象。细胞为了对抗各种形式的DNA损伤,发展出了数种DNA损伤的修复机制。右图是其中一种DNA修复方式的原理图,下列相关叙述正确(　　)
A.DNA修复降低了突变率,减少了进化的原材料,对生物的生存和进化不利
B.酶1、酶2的作用部位是氢键,酶4催化形成的是磷酸二酯键
C.DNA修复失败引起的细胞“自杀”现象属于细胞坏死
D.DNA修复的过程酶3很可能是一种DNA聚合酶
10.(2022山东烟台测试)某个长度为1 000个碱基对的双链环状DNA分子中含鸟嘌呤700个。该DNA分子复制时,1链首先被断开形成3'-端口、5'-端口,接着5'-端与2链发生分离,随后DNA分子以2链为模板,通过滚动从1链的3'-端开始延伸子链,同时还以分离出来的5'-端单链为模板合成另一条子链,其过程如下图所示。下列有关叙述正确的是(　　)
A.该DNA分子复制1次共需形成1 000个磷酸二酯键,与该键形成相关的酶有DNA聚合酶等
B.该DNA分子复制时,以1链和2链为模板合成子链的方向分别为3'-端→5'-端、5'-端→3'-端
C.该DNA分子与链状DNA分子的复制过程都是边解旋边复制
D.若该DNA分子连续复制n次,则第n次复制所需要的腺嘌呤的数目为(2n-1×300)个
三、非选择题
11.(2022全国甲)用一段由放射性同位素标记的DNA片段可以确定基因在染色体上的位置。某研究人员使用放射性同位素32P标记的脱氧腺苷三磷酸(dATP,dA—Pα~Pβ~Pγ)等材料制备了DNA片段甲(单链),对W基因在染色体上的位置进行了研究,实验流程的示意图如下所示。
回答下列问题。
(1)该研究人员在制备32P标记的DNA片段甲时,所用dATP的α位磷酸基团中的磷必须是32P,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)该研究人员以细胞为材料制备了染色体样品,在混合操作之前去除了样品中的RNA分子,去除RNA分子的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)为了使片段甲能够通过碱基互补配对与染色体样品中的W基因结合,需要通过某种处理使样品中的染色体DNA　　　　。
(4)该研究人员在完成上述实验的基础上,又对动物细胞内某基因的mRNA进行了检测,在实验过程中用某种酶去除了样品中的DNA,这种酶是　　　　　　　。
12.(2022广东深圳外国语学校月考)科学家以T4噬菌体和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法进行了DNA复制方式具体过程的探索实验。
(1)从结构上看(图1),DNA两条链的方向　　　　。DNA复制时,催化脱氧核苷酸添加到DNA子链上的酶是　　　　　　　　　　。该酶只能使新合成的DNA链从5'向3'方向延伸,依据该酶催化DNA子链延伸的方向推断,图1中的DNA复制模型　　　　(填“是”或“不是”)完全正确。
图1
(2)为探索DNA复制的具体过程,科学家做了如下实验:20 ℃条件下,用T4噬菌体侵染大肠杆菌,进入T4噬菌体DNA活跃复制期时,在培养基中添加含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷,培养不同时间后,阻断DNA复制,将DNA变性处理为单链后,离心分离不同长度的T4噬菌体的DNA片段,检测离心管不同位置的放射性强度,结果如图2所示(DNA片段越短,与离心管顶部距离越近)。
图2
①根据上述实验结果推测,DNA复制时子链合成的过程存在先合成　　　　　　　　　　　　,之后再　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,依据为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②若抑制DNA连接酶的功能,再重复上述实验,则可能的实验结果是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)请根据以上信息,补充图3,表示可能的DNA复制过程。
图3
答案：
课时规范练
1.B　解析 基因通常是有遗传效应的DNA片段,但DNA片段不一定为基因,A项错误;该片段是双链DNA分子的一段,应该含有2个游离的磷酸基团,B项正确;根据题干分析可知,该DNA分子片段中,(A+T)/(C+G)=b/(a-b),C项错误;该片段完成n次复制需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数=(2n-1)×(a-b)个,D项错误。
2.C　解析 该过程表示DNA分子的复制,尿嘧啶是RNA中特有的碱基,DNA分子中不存在尿嘧啶,A项错误;该过程表示DNA分子的复制,真核生物细胞中,DNA复制可以发生在细胞核、线粒体和叶绿体中,B项错误;DNA复制的特点为半保留复制,a、d两条链分布到两个DNA分子中,DNA分子经过复制后平均分配给两个子细胞,因此正常情况下a、d链应该到不同的细胞中去,C项正确;由图可知a、d是互补的两条模板链,b是以a为模板合成的子链,c是以d为模板合成的子链,因此b与c的碱基互补,b链中(A+G)/(T+C)的值与c链中的一般不相同,互为倒数,D项错误。
3.A　解析 T2噬菌体的结构简单,仅由蛋白质外壳和DNA组成,这是选用T2噬菌体作为实验材料的原因之一,A项正确;标记噬菌体的方法是先分别用含32P和35S的培养基培养大肠杆菌,再用这些大肠杆菌培养噬菌体,B项错误;噬菌体DNA在细菌体内复制利用的原料是细菌体内的脱氧核苷酸,C项错误;35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳,噬菌体侵染细菌时蛋白质外壳没有进入细菌细胞中,子代噬菌体蛋白质外壳合成的原料是细菌体内的氨基酸,所以,若噬菌体DNA复制了3次,则子代噬菌体均不含有35S,D项错误。
4.A　解析 质粒是小型环状DNA分子,其复制过程需要DNA聚合酶的参与,A项正确;含X—Y碱基对的质粒复制过程除了需要含有A、T、C、G的4种脱氧核苷酸,还需要含有X、Y的2种脱氧核苷酸,B项错误;该质粒上碱基X与Y互补配对,数量相等,C项错误;X与Y碱基不能与已知碱基配对,无法转录,不能表达出蛋白质,D项错误。
5.C　解析 由题意可知,ecDNA是环状的,因此构成ecDNA的每个脱氧核糖都与两个磷酸基团相连接,A项正确;环状DNA与质粒类似,不与蛋白质结合,B项正确;当癌细胞分裂时,ecDNA属于细胞质中的DNA,不一定均等分配到子细胞中,C项错误;由题干可知,正常细胞中观察不到ecDNA的痕迹,因此抑制ecDNA上癌基因的转录和翻译可成为治疗癌症的新思路,D项正确。
6.A　解析 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的数目为200×1/2-60=40(个),而该DNA分子连续复制4次会得到16个DNA,相当于新合成30条DNA分子单链,故需要游离腺嘌呤脱氧核苷酸30÷2×40=600(个)。
7.B　解析 DNA经过n次复制形成2n个DNA,经过n-1次复制形成2n-1个DNA,故第n次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸为(2n-2n-1)×n=2n-1×n(个),A项正确;亲代DNA一旦复制,2条母链就分开到2个子代DNA中,无论复制几次,都存在于2个DNA分子中,故复制n次,子代DNA中有标记的占2/2n,B项错误;第一次分裂,形成的2个子细胞中每条染色体的DNA都是一条链含32P,一条没有,因此第1次分裂产生的子细胞中每条染色体均有32P标记,C项正确;在一个双链DNA分子中,G+C占碱基总数的M,根据碱基互补配对原则,该DNA分子的每条链中G+C都占该链碱基总数的M,D项正确。
8.D　解析 植株N是由细胞M形成的,在形成过程中没有DNA的丢失,由于T-DNA 插入到水稻细胞 M 的某条染色体上,所以细胞M含有T-DNA,因此植株N的每一个细胞中都含有T-DNA,A项正确。植株N的一条染色体中含有T-DNA,可以记为+,因此植株N关于是否含有T-DNA的基因型记为+-,如果自交,则子代中相关的基因型为++∶+-∶--=1∶2∶1,有 3/4的植株含 T-DNA ,B项正确。细胞M中只有1个DNA分子单链上的1个 C 脱去氨基变为 U,所以复制n次后,产生的子细胞有2n个,但脱氨基位点为 A—U 的细胞只有1个,所以这种细胞的比例为1/2n,C项正确。如果细胞M经3次有丝分裂后,形成的子细胞有8个,由于细胞M的DNA分子单链上的1个C脱去氨基变为U,所以是G和U配对,复制3次后,有4个细胞脱氨基位点为C—G,3个细胞脱氨基位点为A—T,1个细胞脱氨基位点为U—A,因此含T-DNA 且脱氨基位点为A—T的细胞占 3/8,D项错误。
9.D　解析 DNA修复降低了突变率,可保持遗传信息的稳定,对生物的生存和进化有利,A项错误;酶1、酶2的作用部位是磷酸二酯键,酶4催化形成的是磷酸二酯键,B项错误;DNA修复失败引起的细胞“自杀”现象属于细胞凋亡,C项错误;DNA修复的过程,酶3可将脱氧核苷酸聚合到DNA链上,很可能是一种DNA聚合酶,D项正确。
10.CD　解析 DNA分子单链上相邻的脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键,因此该双链环状DNA复制1次形成2 000个磷酸二酯键,与该键形成相关的酶有DNA聚合酶等,A项错误;该DNA分子复制时,以1链和2链为模板合成子链的方向均为5'-端→3'-端,B项错误;该DNA分子与链状DNA分子的复制过程相似,均为边解旋边复制、半保留复制,C项正确;长度为1 000个碱基对的双链环状DNA分子中含鸟嘌呤700个,则其中含有的腺嘌呤的数目为1 000-700=300(个),若该DNA分子连续复制n次,则第n次复制相当于新形成DNA的数目为2n-1个,因此需要腺嘌呤的数目为(2n-1×300)个,D项正确。
11.答案 (1)32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料,在合成DNA时,dATP要断开末端两个特殊的化学键,即只有α位磷酸基团参与DNA的合成　(2)防止混合操作之前W基因转录生成的RNA对实验结果产生影响　(3)解旋　(4)DNA酶
解析 (1)明确dATP去掉远离腺苷的两个磷酸基团后,是DNA的基本单位。合成DNA的原料是4种脱氧核苷酸,每个脱氧核苷酸都是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基组成的。用带有32P标记的dATP作为合成DNA的原料,欲将32P标记到新合成的DNA分子上,dATP要断开末端两个特殊的化学键,则带有32P的磷酸基团应在dATP的α位上。(2)混合之前,细胞中含有W基因通过转录生成的RNA,该RNA分子能与DNA片段甲形成杂交带,对实验结果造成干扰,所以混合操作之前应去除样品中的RNA分子。(3)为了使片段甲能够通过碱基互补配对与染色体样品中的W基因结合,需要通过某种处理使样品中的染色体DNA解旋为单链。(4)酶具有专一性,DNA酶能去除样品中的DNA,而对RNA无影响。
12.答案 (1)相反　DNA聚合酶　不是　(2)①较短的DNA片段　由较短的DNA片段连接成DNA长链　时间较短时,短片段DNA数量较多,随着时间推移,长片段DNA数量较多　②随着时间推移,短片段DNA的数量一直较多　(3)
解析 (1)从结构上看,DNA两条链的方向是相反的。DNA复制时,在DNA聚合酶的催化下脱氧核苷酸添加到DNA子链上。该酶只能使新合成的DNA链从5'向3'方向延伸,据此可推断,图1中的DNA复制模型并不完全正确,即两条子链的延伸方向应该是相反的。(2)①图2中实验结果可以看出时间较短时,短片段DNA数量较多,随着时间推移,长片段DNA数量较多,据此可推测,DNA复制时,子链合成的过程中存在先合成较短的DNA片段,之后再由较短的DNA片段连接成DNA长链的过程。②DNA连接酶能够将DNA片段连接成长链,据此作用推测,若抑制DNA连接酶的功能后,再重复上述实验,则可能会表现出随着时间推移,短片段DNA的数量一直较多的实验结果。(3)题中信息显示,DNA复制过程是有方向性的,即新合成的子链从5'向3'方向延伸,同时复制过程中存在分段复制的特点(多起点复制),据此表示DNA复制过程如下图所示:
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