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第三章 基因的本质
一、单选题
1.(2021·诸暨模拟)1943年3月,艾弗里在洛克菲勒理事会上首次介绍了肺炎双球菌体外转化实验过程,主要步骤如下:
①用去氧胆酸盐溶液处理S型双球菌,再加乙醇得到乳白色沉淀。
②用盐溶液溶解沉淀,再用氯仿抽提去除蛋白质,最后加乙醇得到沉淀。
③用盐溶液溶解沉淀,加多糖水解酶处理4~6h后,再用氯仿抽提并用乙醇沉淀。
④用盐溶液溶解沉淀制得细胞提取物,加入R型活菌混合培养,观察到转化成功。
相关叙述错误的是( )
A.步骤①中去氧胆酸盐处理的目的可能是破碎S型菌细菌,释放胞内物质
B.步骤②得到的沉淀中含有DNA
C.步骤③选择多糖水解酶去除溶液中的多糖利用了酶的专一性
D.步骤④中转化成功的标志是R型菌全部转化为S型菌
2.(2021高一下·揭东期末)下列有关科学发现与研究方法的叙述,错误的是( )
A.探究酵母菌细胞呼吸方式运用了对比实验法
B.分离各种细胞器和证明DNA半保留复制的实验都运用了差速离心法
C.萨顿研究蝗虫的减数分裂,提出“基因位于染色体上”的推论
D.摩尔根用果蝇杂交实验证明基因位于染色体上,运用了假说—演绎法
3.(2021高一下·哈尔滨期末)现将某哺乳动物的细胞放在含有31P磷酸的培养基中,连续培养数代后得到G0代细胞。然后将G0代细胞移至含有32P磷酸的培养基中培养,经过第1、2次细胞分裂后,分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2代细胞中提取出DNA,经密度梯度离心后得到的结果如图。由于DNA分子质量不同,因此在离心管内的分布不同。若①、②、③分别表示轻、中、重三种DNA分子的位置,则G0、G1、G2三代DNA离心后的试管依次为( )
A.acd B.abd C.abc D.bcd
4.(2021高二下·安康期末)下列关于细胞中DNA分子复制的叙述,正确的是( )
A.DNA分子双螺旋结构全部解链后才开始复制
B.DNA复制时氢键的形成需要DNA聚合酶的作用
C.碱基互补配对原则保证了DNA复制能准确地进行
D.人体细胞中DNA复制发生的场所有细胞核、线粒体和叶绿体
5.(2023高一下·定远期末)如图为真核细胞内某基因结构示意图,共由1000对脱氧核苷酸组成,其中碱基A占20%。下列说法正确的是( )
A.DNA聚合酶和解旋酶都作用于①部位
B.该基因的一条链中,相邻的碱基通过氢键相连
C.该基因的一条脱氧核苷酸链中(C+G):(A+T)为3:2
D.该基因复制3次,则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸2800个
6.(2021高三上·诸暨月考)目前已发现T2噬菌体有多种突变型,这些突变来自同一个基因或者不同基因的突变。科学家利用T2噬菌体的两种突变型A和B进行了如下实验(突变型A和B分别与野生型相比,基因组成上只有一处差异)以下叙述正确的是( )
实验1:用突变型A侵染大肠杆菌,噬菌体不增殖
实验2:用突变型B侵染大肠杆菌,噬菌体不增殖
实验3:突变型A、突变型B同时侵染同一个大肠杆菌,噬菌体增殖(噬菌体不发生新的突变和基因重组)
A.用乳酸菌替代大肠杆菌进行实验,可获得相同的实验结果
B.突变型A和突变型B的突变一定发生在相同的基因内
C.噬菌体的增殖一定由突变型A与突变型B的突变基因共同决定
D.子代噬菌体的DNA全部来自于亲代,蛋白质全部来自于大肠杆菌
7.(2021高一下·玉溪期末)关于格里菲思和艾弗里所进行的肺炎链球菌的体内、外转化实验,下列表述错误的是( )
A.体内转化实验提出了“转化因子是什么”的问题
B.R型菌的遗传物质是RNA,S型菌的遗传物质是DNA
C.体外转化实验证明了DNA是使R型菌产生可遗传变异的物质
D.能从注射R型活菌与S型死菌混合物的死亡小鼠体内分离到活的S型菌
8.(2021高一下·福州期中)下列有关DNA研究实验的叙述,正确的是( )
A.艾弗里提出DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质
B.沃森和克里克根据DNA衍射图谱有关数据推算出DNA呈双链
C.梅塞尔森运用同位素示踪技术和差速离心法证明DNA半保留复制
D.赫尔希和蔡斯用32P和35S同时标记噬菌体并侵染细菌,证明DNA是遗传物质
9.(2023高一下·铁岭月考)下列关于遗传学发展史上4个经典实验的叙述,正确的是( )
A.肺炎链球菌活体转化实验证明了DNA是“转化因子”
B.T2噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是大肠杆菌的遗传物质
C.烟草花叶病毒侵染实验证明了烟草的遗传物质是RNA
D.摩尔根的果蝇伴性遗传实验证明了基因的分离定律
10.(2022·重庆)研究发现在野生型果蝇幼虫中降低lint基因表达,能影响另一基因inr的表达(如图),导致果蝇体型变小等异常。下列叙述错误的是( )
WT:野生型果蝇幼虫
lintRi:降低lint基因表达后的幼虫
A.lint基因的表达对inr基因的表达有促进作用
B.提高幼虫lint基因表达可能使其体型变大
C.降低幼虫inr基因表达可能使其体型变大
D.果蝇体型大小是多个基因共同作用的结果
11.(2022高一下·成都期末)下图为DNA复制过程模式图,下列相关分析错误的是( )
A.该过程可发生在细胞核中,也可发生在细胞质中
B.酶②为DNA聚合酶,其作用是催化碱基对之间形成氢键
C.该过程以游离的核苷酸为原料,并遵循碱基互补配对原则
D.一般情况下,甲、乙两个子代DNA分子是完全相同的
12.DNA复制保证了亲子代间遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述,错误的是( )
A.细胞中DNA复制开始时,DNA双螺旋的解开需要解旋酶的参与
B.子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3'端
C.碱基互补配对原则保证了DNA复制中信息传递的准确性
D.新合成的子代DNA分子中(A+T)/(C+G)=1
13.(2021高一下·遂宁期末)下列有关生命科学研究方法与发展过程的叙述,错误的是( )
A.孟德尔对分离现象的解释属于假说——演绎法中的“提出假说”
B.艾弗里、赫尔希与蔡斯等探究DNA是遗传物质的实验设计思路相似
C.沃森和克里克研究DNA分子结构时,主要运用了物理模型建构的方法
D.摩尔根和他的学生们用荧光标记法证明了基因在染色体上呈线性排列
14.(2021高一下·宿州期中)关于生命科学发展史的叙述,错误的是( )
A.孟德尔运用假说-演绎的方法发现了分离定律和自由组合定律
B.格里菲思运用物质提纯和鉴定技术,提出加热杀死的S型细菌中存在“转化因子”
C.赫尔希和蔡斯运用同位素标记技术,说明噬菌体侵染细菌时蛋白质外壳留在外面
D.DNA双螺旋结构的发现离不开威尔金斯和富兰克林运用射线衍射技术呈现的DNA衍射图谱
15.(2023高一下·朝阳期中)若用放射性同位素32P、35S分别标记T2噬菌体的DNA和蛋白质,再让其侵染未被标记的大肠杆菌、噬菌体在细菌体内复制了4次,从细菌体内释放出的子代噬菌体中含有的噬菌体和含有的噬菌体分别占子代噬菌体总数的( )
A.1/8和1 B.1/8和0 C.3/8和1 D.3/8和0
16.(2022高一下·浙江期中)下图是某同学用不同颜色的纸片制作的一种简易DNA分子结构模型。下列有关描述正确的是( )
A.制作脱氧核糖和磷酸模型的纸片颜色需要4种,形状需要2种
B.制作该模型时要先考虑DNA分子各部分结构的数量关系,再考虑空间关系
C.判断一个DNA双螺旋结构模型制作得好不好,首先应该看是不是美观大方
D.该同学制作模型时使用订书钉作为连接的材料,那么他至少需要59个订书钉
17.某研究人员模拟进行了肺炎链球菌转化实验,下列操作可能导致小鼠患肺炎并发败血症死亡的是( )
A.S型菌的DNA+DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠
B.R型菌的DNA+DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠
C.R型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠
D.S型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射入小鼠
18.(2021高一下·镇雄县期末)下列关于基因和DNA的叙述,正确的是( )
A.基因都是有遗传效应的DNA片段
B.DNA多样性是指一个DNA分子上有许多个基因
C.DNA特异性是指DNA的碱基排列顺序千变万化
D.DNA多样性和特异性是生物多样性和特异性的基础
19.(2021高二上·长春开学考)32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌的实验过程:标记噬菌体→32P标记的噬菌体与细菌混合培养→搅拌→离心→检测放射性高低。对此过程的有关叙述中,正确的是( )
A.为使实验结果更准确,应进行长时间的混合培养
B.进行搅拌和离心的目的是使DNA和蛋白质分离
C.搅拌和离心后只可能在沉淀物中检测到放射性32P
D.选噬菌体作为实验材料的主要原因是其成分只有蛋白质和DNA
20.(2021高一下·南海期末)下列有关人类对遗传物质探索历程的叙述,不正确的是( )
A.格里菲思根据转化形成的S型细菌的后代也有致病性,认为DNA可控制细菌的性状
B.艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验利用了自变量控制中的“减法原理”
C.T2噬菌体侵染细菌的实验能说明DNA可作为遗传物质指导蛋白质的合成
D.烟草花叶病毒侵染烟草的实验证明了RNA是遗传物质
(2023高二下·湖州期末)阅读下列材料,回答下面小题:
在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时,BrdU会取代胸腺嘧啶核苷(胸苷)掺入到新合成的链中,形成BrdU标记链。当用姬姆萨染料对复制后的染色体进行染色,发现DNA两条链均被标记的染色单体着色浅(浅蓝色),DNA未被标记或只有一条链被标记的染色单体着色深(深蓝色),出现色差染色体。
21.关于材料中提到的物质或结构,下列叙述正确的是( )
A.胸苷由胸腺嘧啶、脱氧核糖和磷酸基团组成
B.DNA的基本骨架含B、H、O、N、P五种元素
C.BrdU在DNA复制时能与腺嘌呤脱氧核苷酸配对
D.除了姬姆萨染料外,也可用二苯胺试剂将染色体染成蓝色
22.将果蝇(2n=8)的精原细胞置于含BrdU的培养液中培养,完成一次有丝分裂后进行减数分裂,并用姬姆萨染料染色。在此过程中取不同时期的细胞进行观察,其染色体组数和同源染色体对数如下图所示。不考虑交叉互换,下列叙述正确的是( )
A.a柱表示同源染色体对数,b柱表示染色体组数
B.Ⅳ细胞中含有8条染色体,其中4条染色体为浅蓝色
C.Ⅰ细胞中有5种染色体形态,所有染色体均为色差染色体
D.Ⅲ细胞中有1条Y染色体,Ⅲ→Ⅳ发生姐妹染色单体的分离
23.(2022高一下·成都期末)已知一个被15N标记的双链DNA分子含有500个碱基对,其中一条链上A:G:T:C=1:2:3:4,将该DNA分子在含14N的环境中连续复制3次,下列叙述错误的是( )
A.复制3次后含有14N的DNA分子占7/8
B.复制3次后共产生了8个DNA分子
C.第3次复制需要800个游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸
D.该DNA分子中共含有500个嘌呤和500个嘧啶
24.(2021高一下·滨海期末)将在14N培养基中连续多代培养的细菌转移到 15N 培养基中,培养两代后提取DNA进行密度梯度离心,实验结果应为( )
A. B. C. D.
25.(2022高二下·浙江月考)将含14N-DNA的某细菌转移到含15NH4Cl的培养液中,培养24h后提取子代细菌的DNA。先将DNA热变性处理然后再进行密度梯度离心,结果如下图1所示,离心管中出现的两种条带分别对应图2中的两个峰。下列叙述正确的是( )
A.由实验结果可推知该细菌的细胞周期大约为8h
B.热变性处理破坏了DNA分子中的磷酸二酯键
C.根据条带的数目和位置可以判断DNA的复制方式为半保留复制
D.子代DNA中含15N的DNA分子占全部DNA分子的3/4
26.(2023高一下·云浮期末)某DNA分子含有240个碱基,其中腺嘌呤有50个,用15N标记该DNA分子的双链,让该DNA分子在不含15N的复制体系中连续复制5次,含15N的DNA分子所占的比例与需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的个数分别为( )
A.1/16、2170 B.1/16、2240 C.1/32、2170 D.1/32、2240
二、综合题
27.(2021高三上·辽宁开学考)如图表示某种真核生物DNA片段的结构(图甲)及发生的相关生理过程(图乙),回答下列问题:
(1)图甲中④全称是 ,它是组成 (填“噬菌体”或“新冠病毒”)遗传物质的基本单位。这两种病毒的遗传物质在组成成分上的差别是新冠病毒含有 。
(2)体内DNA复制时,催化形成图甲中⑩形成的酶是 ,催化⑨断裂需要的酶是 。
(3)图乙过程发生的场所为 。
(4)若双链DNA分子的一条链中(A+T)/(C+G)=a,则其互补链中该比值为 。
(5)DNA分子杂交技术可以杂合双链区的多少来比较不同生物之间的亲缘关系,该技术的依据的原理是 。两种生物杂合双链区的部位越多,可得出的结论是 。
28.(2021高一下·吉林期中)下图为 DNA 分子的结构模型。分析结构图,并回答问题:
(1)DNA 分子一般由两条链组成,并按 方式盘旋成 结构。
(2)DNA 分子中的① 和② 交替连接排列在外侧, 排列在内侧。
(3)DNA 分子两条链上的碱基通过 连接成碱基对,并且碱基配对具有一定的规律:图 中的③一定是 (中文名称)。
(4)DNA 分子复制的方式为 。
29.(2021高一下·福州期中)下面的图中DNA分子有a和d两条链,将图甲中某一片段放大后如图乙所示,结合所学知识回答下列问题:
(1)图乙中,1是 (中文名称),7是 (全称),DNA分子的基本骨架由 (用图中数字表示)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。DNA分子中碱基对的排列顺序千变万化,决定了DNA分子结构的 性。
(2)DNA复制是一个 的过程,图甲中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 (原料)连接成子链,则A是 酶,B是 酶。
30.(2023高一下·潍坊期中)甲图DNA分子有a和d两条链,将甲图DNA分子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)甲图中A和B均是DNA复制过程所需的酶,分别是 (酶)。亲代DNA中a、d两条链按 方式盘旋成双螺旋结构。
(2)DNA分子的复制过程除需要酶外,其他基本条件有 。
(3)乙图中序号7、10代表的结构的中文名称分别是 ,DNA分子作为细胞生物的遗传物质应具备的特点有 (至少答出两点)。
(4)若亲代DNA分子在复制时,一条链上的G变成了A,则该DNA分子经过n次复制后,发生差错的DNA分子占DNA分子总数的 。
31.(2022高一下·通化期中)以下左图为某DNA分子片段结构模式图,右图是DNA复制图解,请回答下列问题:
(1)左图中,DNA分子两条链按 方式盘旋成双螺旋结构;1、2、3结合在一起构成的④的中文全称是 ;若DNA分子一条链中的A占15%,互补链中的A占25%,则整个DNA分子中A占 。
(2)右图中,因为在新合成的每个DNA分子中都保留了原来DNA分子中的一条链,所以,将DNA复制的方式称为 复制,参与DNA复制过程的酶主要有解旋酶和 酶;若将一个大肠杆菌细胞中的DNA全都用15N标记,然后放入含14NH4Cl的培养液中,该细胞连续分裂4次,则含14N的DNA细胞占总细胞数的 。
(3)DNA的双螺旋结构为复制提供了精确的模板,通过 保证了复制的准确性。
答案解析部分
1.【答案】D
【解析】【解答】A、用去氧胆酸盐溶液处理S型双球菌,使其破碎并释放胞内物质,再加乙醇得到乳白色沉淀,A正确;
B、步骤②运用的原理是核酸复合物在低盐浓度下因溶解度降低而沉淀,加入氯仿后除去蛋白质,加入酒精后
DNA析出为沉淀,因此沉淀中有DNA,B正确;
C、步骤③选择多糖水解酶去除溶液中的多糖利用了酶的专一性,C正确;
D、步骤④中转化成功的标志是细菌培养基上出现S型菌菌落,同时也有R型菌菌落,D错误。
故答案为:D。
【分析】在艾弗里证明遗传物质是DNA的实验中,艾弗里将S型细菌的DNA,蛋白质、糖类等物质分离开,单独的、直接的观察它们各自的作用。另外还增加了一组对照实验,即DNA酶和S型活菌中提取的DNA与R型菌混合培养。
2.【答案】B
【解析】【解答】A、在探究“酵母菌呼吸方式”时,利用了有氧和无氧的两组实验装置进行对比实验,并且通过澄清的石灰水和酸性条件的重铬酸钾对产物进行检测,A正确;
B、细胞器的分离是根据其比重不同,采用的方法是差速离心法;由于15N的DNA和14N的DNA链的重量不同,证明DNA半保留复制方式的实验采用了密度梯度离心法,B错误;
C、萨顿研究蝗虫的减数分裂,运用类比推理法提出基因在染色体上的推论,C正确;
D、摩尔根进行果蝇杂交实验,运用假说—演绎法证明了基因位于染色体上,D正确。
故答案为:B。
【分析】 1、 探究酵母菌细胞呼吸方式分为无氧呼吸组和有氧呼吸组。
2、细胞器的分离运用方法是差速离心法;DNA复制方式特点运用密度梯度离心法。
3、萨顿观察蝗虫的减数分裂,发现基因和染色体的平行关系,类比推理得出基因在染色体上。
4、摩尔根运用假说—演绎法进行了果蝇杂交实验。
3.【答案】B
【解析】【解答】DNA分子的复制方式是半保留复制。由题意可知,G0代细胞是放在含有31P磷酸的培养基中,连续培养数代后得到的,则G0代细胞的DNA分子两条链都是31P,为轻链,在试管的上部,如a;G1是G0代细胞在有32P磷酸的培养基中培养,细胞分裂一次获得的,则G1细胞中2个DNA分子中都是一条链是31p、另一条链是32p的杂合链,分布在试管的中间的位置,如b;G2是G1代在32P磷酸培养基中培养,经过第2次细胞分裂后获得的,则两个DNA分子中,一个DNA分子一条链是31P、另一条链是32P,分布在试管的中间位置,另一个DNA分子两条链都是32P,分布在试管的下方位置,如d,故A、C、D错误,不符合题意,B正确,与题意相符。
故答案为:B。
【分析】DNA分子的复制:
(1)场所:主要在细胞核,此外在线粒体和叶绿体中也能进行.
(2)时期:有丝分裂间期和减数第一次分裂间期。
(3)特点:边解旋边复制;复制方式为半保留复制(4)条件:模板:亲代DNA分子的两条链;原料:游离的4种脱氧核苷酸;能量:ATP;酶:解旋酶、DNA聚合酶 。
(4)原则:碱基互补配对原则。A-T,G-C,C-G,T-A。
(5)准确复制的原因:DNA分子独特的双螺旋结构提供精确模板;通过碱基互补配对原则保证了复制准确地进行。
(6)1个DNA分子经过n次复制形成的DNA分子为2n个,含母链的DNA分子2个。
4.【答案】C
【解析】【解答】A、细胞中DNA分子复制是边解旋边复制,A错误;
B、DNA复制时氢键的形成不需要DNA聚合酶的作用,B错误;
C、DNA复制过程中双螺旋结构提供了精确的模板,碱基互补配对原则保证了DNA复制能准确地进行,从而保证了子代DNA含有的遗传信息与亲代DNA相同,C正确;
D、人体细胞中DNA复制发生的场所有细胞核、线粒体,人体细胞中不含叶绿体,D错误。
故答案为:C。
【分析】DNA复制:
(1)时间:在细胞分裂前的间期,随染色体的复制完成。
(2)场所:主要是细胞核,线粒体、叶绿体中也存在。
(3)过程:在细胞提供的能量驱动下,解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开。然后,DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板,以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料,按照碱基互补配对原则,各自合成与母链互补的一条子链。随着模板链解旋过程的进行,新合成的子链也在不断延伸。同时,每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
5.【答案】C
【解析】【解答】①是磷酸二酯键,②是氢键。
A、DNA聚合酶作用于①部位, 解旋酶都作用于②部位,A错误;
B、该基因的一条链中,相邻的碱基通过磷酸二酯键键相连,B错误;
C、该基因中有1000对脱氧核苷酸组成,其中碱基A占20% ,所以基因的一条脱氧核苷酸链中(C+G):(A+T)为3:2 ,C正确;
D、该基因经过3次复制,得到23条DNA分子,需要的碱基数量是1000x(23-2)=6000个碱基,需要的游离的G=6000x(1- 20%x2)/2=1800个,D错误;
故答案为:D。
【分析】DNA分子中碱基数量关系的规律
(1)规律一:在双链DNA分子中,嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数,各占全部碱基数的一半,或“不互补碱基之和相等,比值为1 。即:
A+G=T+C=A+C=G+T
(A+G)/(T+C)=(A+C)/(G+T)=1
(2)规律二:在双链DNA分子中,互补碱基之和的比值在两条链中和整个DNA分子中相等。即:
若(A1+T1)/(G1+C1)=m,则(A2+T2)/(G2+C2)=(A+T)/(G+C)=m。
(3)规律三:在双链DNA分子中,不互补碱基之和的比值在两条链中互为倒数,在整个DNA分子中为 1 。 即:
若(A1+G1)/(T1+C1)=n,则(A2+G2)/(T2+C2)=1/n,双链DNA分子中(A+G)/(T+C)=1。
6.【答案】C
【解析】【解答】A、T2噬菌体是专一的侵染大肠杆菌,不能用乳酸菌代替大肠杆菌进行实验,A错误;
B、若他们是同一个基因突变,那么混合AB后,它们突变的基因仍然不能合成它们增殖所需的蛋白质,因此不能增殖,与表中信息不符。但若是不同基因突变,A不能合成的蛋白质B可以合成,而B不能合成的A可以,这样互补,就可以产生所需的所有蛋白质,于是可以生长,B错误;
C、由实验可知,突变型A与突变型B的突变基因功能丧失,二者就不能增殖,可知噬菌体的增殖是由二者的突变基因共同决定的,C正确;
D、子代噬菌体的DNA模板来自亲代,原料来自大肠杆菌,蛋白质全部来自于大肠杆菌,D错误。
故答案为:C。
【分析】1、基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失或替换,这会导致基因结构的改变。
2、噬菌体侵染细菌的过程:吸附→注入(注入噬菌体的DNA)→合成(控制者:噬菌体的DNA;原料:细菌的化学成分)→组装→释放。
7.【答案】B
【解析】【解答】格里菲斯的体内转化实验提出,加热杀死的S型细菌体内含有“转化因子”,促使R型细菌转化为S型细菌,但是并不知道转化因子是什么,A正确;
R型菌和S型菌的遗传物质都是DNA,B错误;
艾弗里的体外转化实验证明S型细菌的DNA是“转化因子”,使R型菌转化为S型菌,即DNA是遗传物质,C正确;
S型死菌与R型活菌混合注射到小鼠体内,小鼠死亡,能够从小鼠体内分离到S型活菌,D正确。
故答案为:B。
【分析】肺炎链球菌转化实验包括格里菲斯体内转化实验和艾弗里体外转化实验,其中格里菲斯体内转化实验证明S型细菌中存在某种“转化因子”,能将R型细菌转化为S型细菌;艾弗里体外转化实验证明DNA是遗传物质。
8.【答案】A
【解析】【解答】A、艾弗里提出DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质,即DNA是遗传物质,A正确;
B、沃森和克里克根据DNA衍射图谱的有关数据,推算出DNA分子呈螺旋结构,B错误;
C、梅塞尔森运用同位素示踪技术和密度梯度离心法证明DNA半保留复制,C错误;
D、赫尔希和蔡斯用32P和35S分别标记噬菌体并侵染细菌,证明DNA是遗传物质,D错误。
故答案为:A。
【分析】 核酸是遗传物质的主要探究历程:
1、格里菲斯的肺炎双球菌转化实验证明了S型细菌体内含有某种转化因子将活的R型细菌转化为S型细菌;
2、艾弗里的肺炎双球菌的体外转化实验结果是死的S型细菌存在某种“转化因子”,将死的R型细菌转化为S型细菌。由此得出结论DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质;但是实验结论遭到质疑,因为提纯的纯度没有达到百分之百;
3、科赫和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验是人类探究遗传物质的过程中非常重要的实验。实验结果是:35S组的离心试管的上清液放射性较高,沉淀物放射性较低,32P组的离心试管的上清液放射性较低,而沉淀物放射性较高,从而证明DNA是遗传物质;
4、烟草花叶病毒的RNA经RNA酶处理后,RNA被水解,病毒侵染烟草,烟草不出现感染症状,证明RNA是一种遗传物质;
5、科学家经过大量实验证明,绝大多数生物的遗传物质是DNA,少数的遗传物质是RNA。
9.【答案】A
【解析】【解答】A、格里菲斯体内转化实验证明S型细菌中存在某种“转化因子”,能将R型细菌转化为S型细菌;艾弗里体外转化实验证明了DNA是“转化因子”,A正确;
B、T2噬菌体侵染细菌实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质,B错误;
C、烟草花叶病毒侵染实验证明了烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,C错误;
D、摩尔根通过假说-演绎法利用果蝇伴性遗传实验证明了基因位于染色体上,D错误。
故答案为:A。
【分析】1、 在肺炎链球菌的转化实验中,格里菲斯将加热杀死的S型死细菌和R型活细菌混合注射到小鼠体内,发现小鼠死亡,并且死亡的小鼠体内有S型活细菌,格里菲斯推测在S型死细菌中存在某种转化因子。后来艾弗里和他的同事们进一步证明这种转化因子就是S型细菌的DNA。
2、赫尔希和蔡斯通过噬菌体侵染大肠杆菌的实验表明:T2噬菌体侵染细菌时,DNA进入细菌的细胞中,而蛋白质外壳仍留在细胞外。因此,子代噬菌体的各种性状,是通过亲代DNA遗传的,DNA才是噬菌体的遗传物质。
3、烟草花叶病毒侵染实验结论:RNA是烟草花叶病毒的遗传物质,蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质。
4、基因在染色体上: (1)萨顿假说: ①内容:基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。也就是说,基因在染色体上,因为基因和染色体行为存在着明显的平行关系。 ② 方法:类比推理法,得到的结论正确与否,还必须进行实验检验。 (2) 摩尔根的实验证据——证明了萨顿假说: ① 研究方法:假说一演绎法。 ② 理论发展:一条染色体上有多个基因;基因在染色体上呈线性排列。
10.【答案】A
【解析】【解答】A. lint基因的表达从题干和图片可知,和inr基因的表达成负相关,也就是会产生抑制,A错误;
B. lint基因可以抑制inr基因导致果蝇体型变小的结果。所以会使果蝇体型变大,BC正确;
D. 据题干信息可知,果蝇体型受到lint和inr基因的影响。D正确。
故答案为:A。
【分析】从图片可知,lintRi的幼虫,inr基因的相对表达量高于野生型幼虫。
基因与性状的关系并不是简单的线性关系,这主要体现在:
(1)生物的绝大多数性状受单个基因控制。
(2)生物的有些性状是由多个基因决定的,如人的身高。
(3)生物的性状还受环境条件的影响。
基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用,这种相互作用形成了一个错综复杂的网络,精细地调控着生物体的性状。
11.【答案】B
【解析】【解答】A、由于DNA分布在细胞核、线粒体和叶绿体中,故图示DNA复制的场所可发生在细胞核、线粒体和叶绿体处,A正确;
B、酶②为DNA聚合酶,其作用是催化一条DNA单链的磷酸二酯键的形成,B错误;
C、DNA分子过程以游离的核苷酸为原料,并遵循碱基互补配对(A-T、G-C)原则,C正确;
D、一般情况下,甲、乙两个子代DNA分子是完全相同的,子代DNA分子与亲代DNA分子所蕴含的遗传信息相同,D正确。
故答案为:B。
【分析】DNA复制:
(1)时间:在细胞分裂前的间期,随染色体的复制完成。
(2)场所:主要是细胞核,线粒体、叶绿体中也存在。
(3)过程:在细胞提供的能量驱动下,解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开。然后,DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板,以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料,按照碱基互补配对原则,各自合成与母链互补的一条子链。随着模板链解旋过程的进行,新合成的子链也在不断延伸。同时,每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构。
12.【答案】D
【解析】【解答】A、细胞中DNA复制开始时,DNA双螺旋的解开需要解旋酶的参与,A正确;
B、所有已知的DNA聚合酶只能使新合成的 DNA子链从 5′→3′方向延伸 ,这种方向性是其在生物进化中保留的、深刻的、选择与适应性特征,B正确;
C、碱基互补配对原则保证了DNA复制中信息传递的准确性, 它是DNA复制、修饰和翻译的基础,也是蛋白质合成的基础。 它的准确性和稳定性是生物学的基础,可以保证遗传物质的准确传递和表达,C正确;
D、整个DNA中恒定有(A+G)/(C+T)=1,因为A和T互补,数目相等,C和G互补,数目相等, 假设题中的链为(1)号链,则(A1+G1)/(T1+C1)=0.4(字母后的数字表示所在链),根据互补原理,A1=T2 G1=C2 T1=A2 C1=G2, 那么,(T2+C2)/(A2+G2)=0.4,那么(A2+G2)/(T2+C2)=2.5,D错误;
故答案为:D。
【分析】(1)解旋酶不仅仅在DNA复制起始的控制、复制叉的组装及其行进过程起着重要作用,还参与因组复制与细胞周期之间的偶联调控。
(2)碱基互补配对在分子生物学和遗传学中发挥着重要作用。 它是DNA复制、修饰和翻译的基础,也是蛋白质合成的基础。 它的准确性和稳定性是生物学的基础,可以保证遗传物质的准确传递和表达。
(3)子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3'端,这是生物长期进化的结果。所有已知的DNA聚合酶只能使新合成的 DNA子链从 5′→3′方向延伸 ,这种方向性是其在生物进化中保留的、深刻的、选择与适应性特征 ,有着深刻的化学及生物学功能的根源。
13.【答案】D
【解析】【解答】A、孟德尔对分离现象的解释属于假说——演绎法中的“提出假说”,假说内容就是对实验现象的解释,A正确;
B、艾弗里、赫尔希与蔡斯等探究DNA是遗传物质的实验设计思路相似,都是将蛋白质和DNA 分开,单独研究,B正确;
C、沃森和克里克通过构建DNA 双螺旋结构的物理模型,研究DNA分子的结构,C正确;
D、荧光标记法不是摩尔根和他的学生们用证明基因在染色体上呈线性排列的方法,D错误。
故答案为:D。
【分析】 1、假说﹣演绎法:在观察和分析基础上提出问题以后,通过推理和想像提出解释问题的假说,根据假说进行演绎推理,再通过实验检验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符,就证明假说是正确的,反之,则说明假说是错误的。例如孟德尔的豌豆杂交实验、摩尔根研究的伴性遗传等。
2、模型构建法:模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所做的一种简化的概括性的描述,这种描述可以是定性的,也可以是定量的;有的借助具体的实物或其它形象化的手段,有的则抽象的形式来表达。模型的形式很多,包括物理模型、概念模型、数学模型等。以实物或图画形式直观的表达认识对象的特征,这种模型就是物理模型。沃森和克里克制作的著名的DNA双螺旋结构模型,就是物理模型。
3、放射性同位素标记法:放射性同位素可用于追踪物质运行和变化的规律,例如噬菌体侵染细菌的实验。
14.【答案】B
【解析】【解答】A、孟德尔运用假说-演绎的方法分别发现了分离定律和自由组合定律,A正确;
B、格里菲思的体内肺炎双球菌转化实验并没有运用物质提纯和鉴定技术,B错误;
C、赫尔希和蔡斯运用同位素标记技术,说明噬菌体侵染细菌时蛋白质外壳留在外面,DNA进入里面,C正确;
D、DNA双螺旋结构的发现离不开富兰克林等人运用X射线衍射技术呈现的DNA衍射图谱,D正确。
故答案为:B。
【分析】1、肺炎双球菌转化实验包括格里菲思体内转化实验和艾弗里体外转化实验,其中格里菲思体内转化实验证明S型细菌中存在某种“转化因子”,能将R型细菌转化为S型细菌;艾弗里体外转化实验证明DNA是遗传物质。2、T2噬菌体侵染细菌的实验步骤:分别用35S或32P标记噬菌体→噬菌体与大肠杆菌混合培养→噬菌体侵染未被标记的细菌→在搅拌器中搅拌,然后离心,检测上清液和沉淀物中的放射性物质。3、沃森和克里克用建构物理模型的方法研究DNA的结构。4、萨顿运用类比推理的方法提出基因在染色体的假说,摩尔根运用假说—演绎法证明基因在染色体上。
15.【答案】B
【解析】【解答】放射性同位素35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳,蛋白质外壳不会进入大肠杆菌细胞中,所以子代噬菌体的蛋白质不会有放射性同位素35S。放射性同位素32P标记的是一个噬菌体DNA的两条链,DNA分子会进入大肠杆菌细胞中,由于DNA是半保留复制方式,所以亲代DNA的两条链会分别进入两个子代噬菌体中,所以无论复制多少次有32P的噬菌体只有2个。结合题目信息,噬菌体复制4次,一共有16个噬菌体,所以含32P的噬菌体占子代噬菌体总数的1/8,含35S的噬菌体占子代噬菌体总数的0。综上所述,A、C、D错误,B正确。
故答案为:B。
【分析】噬菌体侵染大肠杆菌实验:
1、实验原理:噬菌体是专门寄生在活细菌体内的一类病毒,最终导致细菌细胞瓦解。噬菌体的头部和尾部都是由蛋白质构成的,头部内含有DNA。一般来说,蛋白质含S不含P,而DNA含P不含S。因而可将噬菌体内的DNA和蛋白质分别用同位素标记来分析DNA和蛋白质在噬菌体生命活动过程中所起的作用。
2、实验过程:(1)标记细菌:细菌+含35S的培养基→含35S的细菌;细菌+含32P的培养基→含32P的细菌;(2)标记噬菌体:噬菌体+含35S的细菌→含35S的噬菌体; 噬菌体+含32P的细菌→含32P的噬菌体;(3)已标记的噬菌体侵染未标记的细菌
3、实验结果:(1)含35S的噬菌体+细菌→上清液的放射性高,沉淀物的放射性低。(2)含32P的噬菌体+细菌→上清液的放射性低,沉淀物的放射性高。
4、实验分析:因为上清液中含侵染后噬菌体外壳,沉淀物含被侵染的细菌,所以实验结果表明噬菌体的蛋白质外壳并未进入细菌内部,噬菌体的DNA进入了细菌内部。可见,噬菌体在细菌体内的增殖是在亲代噬菌体DNA的作用下完成的。
16.【答案】B
【解析】【解答】A、DNA分子中脱氧核糖和磷酸各只有1种,因此模型的纸片颜色各需要1种,形状各需要1种,DNA分子中的含氮碱基有4种,因此需要纸片颜色需要4种,形状需要4种,A错误;
B、制作该模型时要先考虑DNA分子各部分结构的数量关系,连接形成平面结构,再考虑空间关系,形成空间结构,B正确;
C、在设计制作DNA双螺旋结构模型时,科学性是第一位的,其次才考虑它的美观与否,C错误;
D、据图可知:该图中含有7个碱基对,4个A-T碱基对(2个氢键),3个C-G碱基对(3个氢键),连接形成一个脱氧核苷酸需要2个连接物,一条链上两个脱氧核苷酸之间需要1个连接物,因此共需连接物(订书钉)为(7×2+6)×2+4×2+3×3=57个,D错误。
故答案为:B。
【分析】DNA的双螺旋结构:
(1)DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的;
(2)DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架,碱基在内侧;
(3)两条链上的碱基通过氢键连接起来,形成碱基对且遵循碱基互补配对原则即A-T,G-C,C-G,T-A。
17.【答案】B
【解析】【解答】A、S型菌的DNA+DNA酶,DNA被水解,对后面加入的R型菌失去转化作用,R型菌无致病性,注射入小鼠体内,小鼠存活,A错误;
B、R型菌的DNA+DNA酶,DNA被水解,不起作用;加入S型菌,有致病性,注射入小鼠体内导致小鼠死亡,B正确;
C、R型菌+DNA酶,经高温加热后,R型菌被杀死、DNA酶失活,加入S型菌的DNA,注射入小鼠,没有R型活菌,不能转化成有致病性的S型菌,小鼠存活,C错误;
D、S型菌+DNA酶→高温加热后冷却,DNA酶变性失活,S型菌被杀死,加入R型菌的DNA,注射入小鼠,无致病性,小鼠存活,D错误;
故答案为:B。
【分析】肺炎链球菌有两种类型。
(1)S 型细菌:菌落光滑,菌体有夹膜,有毒性,可使小鼠患败血症死亡。
(2)R 型细菌:菌落粗糙,菌体无夹膜,无毒性。
18.【答案】D
【解析】【解答】A、对于RNA病毒而言,基因是有遗传效应的RNA片段,A错误;
B、DNA多样性是指不同DNA分子中碱基对排列顺序多种多样,B错误;
C、DNA特异性是指特定DNA分子中有特定的碱基排列顺序,C错误;
D、DNA多样性和特异性是生物多样性和特异性的根本原 因,D正确。
故选D。
【分析】1、基因与DNA的关系:基因是具有遗传效应的DNA片段。
2、遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中;碱基排列顺序的千变万化,构成了DNA的多样性,而碱基特定的排列顺序,又构成了每个DNA分子的特异性;DNA的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。
19.【答案】D
【解析】【解答】 A.用32P标记的噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离,如果这一段保温时间过长,噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代,经离心后子代噬菌体分布于上清液,会使上清液中出现放射性,A错误;
B.在噬菌体侵染细菌的实验中,搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离,离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒,B错误;
C.搅拌和离心后经检测放射性同位素32P主要分布在沉淀物中,上清液中也可能有少量,C错误;
D.选噬菌体作为实验材料的主要原因是病毒没有细胞结构,只有蛋白质外壳和内部的DNA两种成分,D正确。
故答案为:D。
【分析】赫尔希和蔡斯在艾弗里之后完成了另一个有说服力的实验:用35S或32P标记的噬菌体分别侵染未标记的大肠杆菌,经过短时间的保温后,搅拌后离心(搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离,离心的目的是让上清液中析出质量较轻的T2噬菌体颗粒),检测上清液和沉淀物中的放射性物质发现:用35S标记的一组侵染实验,放射性同位素主要分布在上清液中;用32P标记的一组实验,放射性同位素主要分布在沉淀物中。
20.【答案】A
【解析】【解答】A、格里菲思的肺炎链球菌体内转化实验过程中没有把DNA和其他成分分开,单独观察各自的作用,不能证明DNA是转化因子,不能认为DNA控制细菌的性状,A错误;
B、艾弗里将S型细菌的DNA,蛋白质、糖类等物质分离开,单独的、直接的观察它们各自的作用,另外还用DNA酶和S型活菌中提取的DNA与R型菌混合培养,该转化实验利用了自变量控制的“减法原理”,B正确;
C、T2噬菌体侵染细菌的实验中子代噬菌体含有与亲代相同的DNA,蛋白质,能说明DNA可作为遗传物质指导蛋白质的合成 ,C正确;
D、烟草花叶病毒侵染烟草的实验证明了RNA是遗传物质,D正确。
故答案为:A。
【分析】遗传物质发现的实验及其内容:包括肺炎双球菌转化实验、艾弗里证明DNA是遗传物质的实验、T2噬菌体侵染细菌的实验(用分别含有放射性同位素35S和放射性同位素32P培养基培养大肠杆菌再标记噬菌体)、烟草花叶病毒的感染和重建实验,实验证明DNA是主要的遗传物质,少部分生物的遗传物质是RNA。
【答案】21.C
22.B
【解析】【分析】减数分裂过程染色体的关键行为:(1)减数分裂前的间期:染色体的复制;(2)减数第一次分裂:①前期:同源染色体两两联会,同源染色体上的非姐妹染色单体可能会互换;②中期:每对同源染色体成对的排列在赤道板两侧;③后期:同源染色体分离,非同源染色体自由组合;④末期:细胞质分裂,细胞一分为二。(3)减数第二次分裂:①前期:染色体散乱分布;②中期:染色体的着丝点排列在赤道板上;③后期:着丝点分裂,姐妹染色单体分开成为子染色体,并均匀地移向两极;④末期:核膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失,细胞质分裂,细胞一分为二。
21.A、胸苷是由碱基胸腺嘧啶和核糖组成的,A错误;
B、DNA的基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替排列在外侧构成,磷酸含有H、O、P三种元素,脱氧核糖含有C、H、O三种元素,因此DNA的基本骨架含C、H、O、P四种元素,B错误;
C、DNA复制过程中,胸腺嘧啶脱氧核苷酸与腺嘌呤脱氧核苷酸配对,而在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时,BrdU会取代胸腺嘧啶核苷(胸苷)掺入到新合成的链中,因此BrdU在DNA复制时会与腺嘌呤脱氧核苷酸配对,形成BrdU标记链,C正确;
D、对染色体进行着色,可以用姬姆萨染料、甲紫或醋酸洋红液,而二苯胺试剂是鉴定DNA的,不能用于染色体着色,D错误。
故答案为C。
22.A、减数分裂过程中,减数第一次分裂后期同源染色体分离后,细胞内将不存在同源染色体,因此同源染色体对数可能为0,但染色体组数不为0,因此b柱代表同源染色体对数,a柱代表染色体组数,A错误;
B、由A可知,a柱代表染色体组数,则Ⅳ细胞中含有2个染色体组,8条染色体,且不含同源染色体,处于减数第二次分裂后期。DNA两条链均被BrdU标记的染色单体着色浅,DNA未被标记或只有一条链被标记的染色单体着色深,依据DNA半保留复制特点,则该精原细胞在含BrdU的培养液中经过一次有丝分裂后形成的子细胞中,每条染色体中含有的DNA都只有一条链被标记,该子细胞再进行减数分裂,经DNA复制后,每条染色体上的两个DNA中有一个DNA只有一条链带标记,另一个DNA两条链都有标记,至减数第二次分裂后期时,同源染色体已经分离,着丝粒也已经分裂,形成的8个染色体中应当有4个染色体所含的DNA只有一条链带标记,呈深蓝色,另外4个染色体所含的DNA两条链均被标记,呈浅蓝色,B正确;
C、Ⅰ细胞中染色体组数为4组,是正常体细胞的两倍,说明Ⅰ细胞处于有丝分裂后期,此时姐妹染色单体已分开,每条染色体上只有一个DNA分子,又因为DNA复制,每个染色体的DNA都只有一条链被标记,所以每个染色体都呈深蓝色,不可能形成色差染色体,C错误;
D、Ⅲ细胞只含有1个染色体组,没有同源染色体,说明Ⅲ细胞的同源染色体已经分离,处于减数第二次分裂前期或者中期,此时细胞中含有的Y染色体条数可能是0个或1个,D错误。
故答案为B。
23.【答案】A
【解析】【解答】A、一个被15N标记的双链DNA分子在含14N的环境中连续复制3次,得到的每个DNA分子都含有14N,A错误;
B、1个DNA分子复制3次共产生8个DNA分子,B正确;
C、该DNA分子含有200个胸腺嘧啶,第三次复制需要22×200=800个游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸,C正确;
D、由分析可知,该DNA分子共含有(200+300=500)个嘌呤和500个嘧啶,D正确。
故答案为:A。
【分析】 1、将1个含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养,复制n次,则子代 DNA 共n个:
①含15N的DNA分子:2个;
②只含15N的DNA分子:0个;
③含14N的DNA分子:2n个;
④只含14N的DNA分子:(2n-2)个。
2、“归纳法”求解DNA分子中的碱基数量的计算规律:
(1)在DNA双链中嘌呤总数与嘧啶总数相同,即A+G=T+C。
(2)互补碱基之和的比例在任意一条链及整个 DNA 分子中都相同,即若在一条链中(A+T)/(G+C)=m,则在互补链及整个 DNA 分子中都有(A+T)/(G+C)=m。
(3)非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数,在整个DNA分子中为1,即若在DNA一条链中 (A+G)/(T+C)=a,则在其互补中链中(A+G)/(T+C)=1/a,而在整个 DNA 分子中(A+G)/(T+C)=1。
3、DNA 复制中消耗的脱氧核苷酸数:
①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸为m·(2n-1)。
②第n次复制所需该种脱氧核苷酸数为m·[(2n-1)-(2n-1-1)]=m·2n-1
24.【答案】B
【解析】【解答】将在14N培养基中连续多代培养的细菌转移到15N培养基中,培养两代后,得到22=4个细菌,提取DNA进行密度梯度离心,实验结果应为一半是一条链含15N、一条链含14N,另一半是两条链都含15N,则条带数是一半的重带,一半的中带,B正确,故答案为:B。
【分析】DNA的复制方式为半保留复制,由于15N与14N的原子量不同,形成的DNA的相对质量不同,DNA分子的两条链都是15N,DNA分子的相对质量最大,离心后分布在试管的下端,如果DNA分子的两条链含有14N,相对质量最轻,离心后分布在试管上端,如果DNA分子的一条链是14N,另一条链是15N,相对分子质量介于二者之间,离心后分布在试管中部。
25.【答案】A
【解析】【解答】A、根据以上分析可知,该细菌的细胞周期大约为8h,A正确;
B、热变性处理破坏了DNA分子中的氢键,而磷酸二酯键没有被破坏,B错误;
C、该实验结果是DNA热变性处理然后再进行密度梯度离心得到的,是单链的含量,不能说明DNA复制是半保留复制,也可能是全保留复制,C错误;
D、由于亲本是14N的DNA分子,原料是15N,所以子代所有DNA分子都含有15N,D错误。
故答案为:A。
【分析】1、DNA的复制是半保留复制,即以亲代DNA分子的每条链为模板,合成相应的子链,子链与对应的母链形成新的DNA分子,这样一个DNA分子经复制形成两个子代DNA分子,且每个子代DNA分子都含有一条母链。
2、根据题意和图示分析可知:将DNA被14N标记的大肠杆菌移到15N培养基中培养,因合成DNA的原料中含15N,所以新合成的DNA链均含15N,根据半保留复制的特点,第一代的2个DNA分子都应一条链含15N,一条链含14N。 含14N的单链为两条,含15N的单链为14条,共有8个双链DNA分子,该细菌经过了三次复制。
26.【答案】A
【解析】【解答】用15N标记该DNA分子的双链,让该DNA分子在不含15N的复制体系中连续复制5次,最终得到25=32个DNA分子,其中含有亲代15N的DNA分子只有2个,那么含15N的DNA分子所占的比例为1/16;DNA分子含有240个碱基,其中腺嘌呤有50个,因为A+C=1/2总碱基数=120,所以胞嘧啶C=120-50=70个,复制5次,增加了31个DNA分子,需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的个数为31×70=2170,A正确,BCD错误。
故答案为:A。
【分析】DNA复制中消耗的脱氧核苷酸数 ①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m×(2n-1)。 ②第n次复制需要该种脱氧核苷酸数为m×2n-1。
27.【答案】(1)胞嘧啶脱氧核苷酸;噬菌体;核糖和尿嘧啶
(2)DNA聚合酶;解旋酶
(3)细胞核、叶绿体、线粒体
(4)a
(5)碱基互补配对;亲缘关系接近
【解析】【解答】(1)图甲中①为磷酸,②为脱氧核糖,③为胞嘧啶,④处的碱基为C,故全称是胞嘧啶脱氧核苷酸;新冠病毒的遗传物质为RNA,噬菌体的遗传物质为DNA,胞嘧啶脱氧核苷酸是组成噬菌体遗传物质的基本单位。这两种病毒的遗传物质在组成成分上的差别是新冠病毒含有核糖和尿嘧啶。
(2)DNA复制具有边解旋边复制的特点,体内DNA复制时,需要解旋酶解开双螺旋结构,催化⑨氢键断裂需要的酶是解旋酶;催化形成图甲中⑩磷酸二酯键形成的酶是DNA聚合酶。
(3)乙图表示DNA分子复制过程,可发生在细胞核、叶绿体、线粒体中。
(4)若双链DNA分子的一条链中(A+T)/(C+G)=a,根据碱基互补配对原则,A与T配对,A=T,G与C配对,G=C,则其互补链中该比值也为a。
(5)DNA分子杂交技术依据的原理是碱基互补配对原则;两种生物杂合双链区的部位越多,说明两种生物的亲缘关系越近。
【分析】DNA是两条反向平行的脱氧核苷酸链构成的双螺旋结构。基本单位是脱氧核苷酸,根据含氮碱基类型不同可以分为腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸。两条链之间的碱基通过碱基互补配对形成氢键连接。复制过程需要解旋酶解开双螺旋结构,分别以两条链为模板进行复制,还需要 DNA聚合酶,过程可发生在细胞核、叶绿体、线粒体 。
28.【答案】(1)反向平行;双螺旋
(2)磷酸;脱氧核糖;碱基
(3)氢键;鸟嘌呤
(4)半保留复制
【解析】【解答】(1)DNA 分子一般由两条链组成,并按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
(2)①是磷酸,②是脱氧核糖,③是含氮碱基,根据碱基互补配对原则,③为鸟嘌呤,DNA 分子中的①磷酸和②脱氧核糖交替连接排列在外侧,含氮碱基排列在内侧。
(3)碱基互补配对形成氢键,DNA 分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,并且碱基配对具有一定的规律:图中的③与C配对,根据碱基互补配对,其一定是鸟嘌呤。
(4)DNA 分子复制的方式为半保留复制,即以亲代DNA的一条链为模板,合成子代DNA的过程。
【分析】DNA分子是由两条反向、平行的脱氧核苷酸链组成的规则的双螺旋结构,磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧,构成基本骨架,碱基排列在内侧,2条链上的碱基通过氢键连接形成碱基对,碱基之间遵循A与T配对,G与C配对的碱基互补配对原则,A、T之间由2个氢键连接形成碱基对,G、C之间通过3个氢键连接形成碱基对。
29.【答案】(1)胞嘧啶;胸腺嘧啶脱氧(核糖)核苷酸;5和6;氢键;碱基互补配对;多样
(2)边解旋边复制;(四种)脱氧核苷酸;解旋(酶);DNA聚合(酶)
【解析】【解答】(1)结合分析可知,图乙中1是胞嘧啶C,7为胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸,脱氧核糖和磷酸交替连接形成DNA分子的基本骨架,即图中5和6交替连接形成长链构成DNA分子的基本骨架,DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,并且遵循碱基互补配对原则(A与T配对,G与C配对)。DNA分子中碱基对的排列顺序千变万化,决定了DNA分子结构的多样性。
(2)图中亲代DNA分子上结合了解旋酶和DNA聚合酶,显然,DNA复制是一个边解旋边复制的过程,图甲中A是解旋酶,B是DNA聚合酶,其中DNA聚合酶能将单个的脱氧核苷酸连接成子链。由图可以看出形成的新DNA分子中都含有一条模板链和一条子链,因此DNA分子的复制是半保留复制。
【分析】 1、DNA复制基本条件:① 模板:开始解旋的DNA分子的两条单链(即亲代DNA的两条链); ② 原料:是游离在细胞中的4种脱氧核苷酸;③ 能量:由ATP提供;④ 酶:DNA解旋酶、DNA聚合酶等。
2、DNA复制过程:
①解旋提供模板:细胞供能(ATP),在解旋酶的作用,氢键断裂,形成两条脱氧核苷酸的母链;
②合成子链:以每条母链为模板,利用核苷酸为原料,按照碱基互补原则,在DNA聚合酶的作用下,形成互补子链;
③形成子代DNA:随着模板解旋,子链延伸,母链和子链形成双螺旋。 3、DNA的结构:
①由两条、反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构。
②外侧:脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架。
内侧:由氢键相连的碱基对组成。
③碱基配对有一定规律: 一一对应关系A = T;G ≡ C(碱基互补配对原则) 。
30.【答案】(1)解旋酶、DNA聚合酶;反向平行
(2)模板、4种游离的脱氧核苷酸(原料)、能量等
(3)胸腺嘧啶脱氧核苷酸、一条脱氧核苷酸链片段;能够准确地自我复制;具有储存遗传信息的能力;结构比较稳定;能指导蛋白质的合成,从而控制生物性状和新陈代谢过程等
(4)1/2
【解析】【解答】(1)结合题图可知,甲图中酶A与亲代DNA两条链结合,可确定酶A是解旋酶,酶B是与亲代DNA的一条链和子代DNA的一条链结合,可确定酶B是DNA聚合酶。DNA分子中两条链反向平行,所以亲代DNA中a、d两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
(2)DNA分子的复制过程除需要酶外,还需要模板、4种游离的脱氧核苷酸(原料)、能量等。
(3)结合题图可知,图乙中4与A配对,则4是胸腺嘧啶,5是脱氧核糖,6是磷酸,所以4、5、6构成的7是胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸,10是一条脱氧核苷酸链片段。DNA分子作为细胞生物的遗传物质应具备的特点有能够准确地自我复制;具有储存遗传信息的能力;结构比较稳定;能指导蛋白质的合成,从而控制生物性状和新陈代谢过程等。
(4)若亲代DNA分子在复制时,一条链上的G变成了A,以该异常链为模板合成的DNA将来全是发生差错的DNA,以正常链为模板合成的DNA将来全是正常的DNA,则该DNA分子经过n次复制后,发生差错的DNA分子占DNA分子总数的1/2。
【分析】1、DNA结构特点:(1)由两条脱氧核苷酸链反向平行盘旋而成的双螺旋结构。(2)外侧:由脱氧核糖和磷酸交替连接构成基本骨架。(3)内侧:两条链上的碱基通过氢键连接形成碱基对。碱基对的形式遵循碱基互补配对原则 ,即A一定和T配对(氢键有 2 个),G一定和C配对(氢键有 3 个)。
2、DNA特性:(1)稳定性:DNA分子两条长链上的脱氧核糖与磷酸交替排列的顺序和两条链之间碱基互补配对的方式是稳定不变的,从而导致DNA分子的稳定性。(2)多样性:DNA中的碱基对的排列顺序是千变万化的。(3)特异性:每个特定的DNA分子都具有特定的碱基排列顺序,这种特定的碱基排列顺序就构成了DNA分子自身严格的特异性。
31.【答案】(1)反向平行;胸腺嘧啶脱氧核苷酸;20%
(2)半保留;DNA聚合酶;100%
(3)碱基互补配对
【解析】【解答】(1)DNA分子两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构;左图中1、2、3结合在一起构成的④是胸腺嘧啶脱氧核苷酸;果在DNA的一条链中A占15%,互补链中A占25%,则整个DNA分子中A占(25%+15%)÷2=20%。
(2)右图中DNA以半保留方式复制,参与DNA复制过程的酶主要有解旋酶和DNA聚合酶;将一个大肠杆菌细胞的DNA用15N标记,放入含14N的培养液中,连续分裂4次,该过程中DNA分子复制了4次,根据DNA分子半保留复制特点,子代DNA分子均含有14N即100%。
(3)由于DNA分子的双螺旋结构能够为复制提供精确的模板,通过碱基互补配对保证了复制能够正确的进行,因而DNA分子复制的准确性非常高。
【分析】1、DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的双螺旋结构,其外侧由脱氧核糖和磷酸交替连结构成基本骨架,内侧是碱基通过氢键连接形成的碱基对,碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则,即A-T、C-G、T-A、G-C。
2、图甲中①为胸腺嘧啶,②为脱氧核糖,③为磷酸,④是胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸,⑤为碱基对,⑥为鸟嘌呤。
3、图乙为DNA复制过程,表现出半保留复制,边解旋边复制的特点。
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