新教材高三一轮复习检测卷(20)　DNA分子的结构、复制与基因的本质（含解析）

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新教材高三一轮复习检测卷
( 二十 )　DNA分子的结构、复制与基因的本质
一、 单项选择题
1．(2020·银川模拟)下列有关双链DNA的结构和复制的叙述，正确的是(　　)
A．DNA分子复制需要模板、原料、酶和ATP等条件
B．DNA分子中每个脱氧核糖均连接着两个磷酸基团
C．DNA分子一条链上相邻的碱基通过氢键连接
D．复制后产生的两个子代DNA共含有2个游离的磷酸基团
解析：选A　DNA复制的基本条件是模板、原料、能量和酶，A正确；DNA分子中的大多数脱氧核糖连接着两个磷酸，但每条链末端的一个脱氧核糖只连接一个磷酸，B错误；DNA分子一条链上的相邻碱基通过—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—相连，两条链之间的碱基通过氢键连接成碱基对，C错误；由于DNA分子为双链结构，所以复制后产生的两个子代DNA分子共含有4个游离的磷酸基团，D错误。
2．(2020·松山区月考)研究发现DNA复制需要多种蛋白质和酶参与，其中Rep蛋白可以将DNA双链解旋，单链结合蛋白可以和解旋的DNA单链结合，并随着子链的延伸而与DNA单链分离。下列叙述正确的是(　　)
A．Rep蛋白能使A与C、T与G之间的氢键断裂
B．低温处理DNA分子也可以使DNA双链解旋
C．DNA复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点
D．单链结合蛋白与DNA单链结合不利于DNA新链的形成
解析：选C　根据Rep蛋白的功能可推断出，Rep蛋白应为解旋酶，该酶能破坏氢键，但碱基之间互补配对原则是A与T配对，C与G配对，即Rep蛋白可破坏A与T、C与G之间形成的氢键，A错误；高温处理DNA分子能使DNA双链解旋，B错误；DNA复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点，C正确；结合蛋白与DNA单链结合，可防止单链之间重新螺旋化，对DNA新链的形成有利，D错误。
3．(2020·漳州模拟)高危型HPV(一种病毒)的持续感染是引起子宫颈癌的最主要因素之一。某人宫颈分泌物的高危型HPV DNA检测报告如下表所示，下列说法完全正确的是(　　)
检测项目 检测方法 检测比值 正常比值
高危型HPV DNA检测 分子杂交法 0.19 1.00
①HPV的遗传物质主要是DNA
②分子杂交法可能涉及碱基互补配对原则
③被检测者未感染高危型HPV
④若检测比值等于1，则可判断被检测者是宫颈癌患者。
A．②③　　　　　　　 B．②④
C．①④ D．①③
解析：选A　①由题意知，HPV含有DNA，遗传物质是DNA，①错误；②DNA分子杂交技术的原理是碱基互补配对原则，②正确；③由表格数据可知，被检测者高危型HPV DNA检测比值远远低于正常值，因此被检测者未感染高危型HPV，③正确；④若检测比值等于1，则可判断被检测者感染了高危型HPV，但是不一定是宫颈癌患者，④错误。
4．(2019·郑州三模)M13丝状噬菌体的遗传物质是单链环状的DNA，它只侵染某些特定的大肠杆菌。感染宿主后通常不裂解宿主细胞，而是从感染的细胞中分泌出噬菌体颗粒，宿主细胞仍能继续生长和分裂，但生长水平比未感染组低。以下叙述正确的是(　　)
A．M13的DNA分子中嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数
B．该病毒不感染人体细胞，原因可能是人体细胞膜上缺乏相应的受体
C．可用含35S的培养基培养M13以标记蛋白质
D．分泌子代噬菌体颗粒需要借助宿主细胞的内质网和高尔基体
解析：选B　M13是单链环状的DNA，因此其中嘌呤碱基数不一定等于嘧啶碱基数，A错误；该病毒不感染人体细胞，原因可能是人体细胞膜上缺乏相应的受体，B正确；M13丝状噬菌体没有细胞结构，不能独立生存，因此不能用培养基直接培养病毒，C错误；分泌子代噬菌体颗粒不需要借助宿主细胞的内质网和高尔基体，D错误。
5．(2020·香坊区校级二模)哈佛大学带头的科学团队合成了全新的 hachimoji DNA，这8种碱基的DNA可以正常支持生命体的活动，其结构也能按照预期进行碱基配对，并转录出RNA指导蛋白质合成。下列叙述错误的是(　　)
A．hachimoji DNA可彻底水解为磷酸、脱氧核糖和8种碱基
B．hachimoji DNA的出现增加了遗传信息的多样性
C．生物体内合成蛋白质时，一种氨基酸只能由一种密码子决定
D．生物体内的tRNA具有识别并转运相应氨基酸的功能
解析：选C　根据题干信息可知hachimoji DNA含有8种碱基，因此其可彻底水解为磷酸、脱氧核糖和8种碱基，A正确；hachimoji DNA的出现增加了遗传信息的多样性，B正确；生物体内合成蛋白质时，一种氨基酸可以由一种或几种密码子决定，C错误；生物体内的tRNA具有识别并转运相应氨基酸的功能，D正确。
6．(2020·仙桃模拟)非洲猪瘟病毒(ASFV)基因组为双股线状DNA，下列有关说法正确的是(　　)
A．ASFV基因组DNA两条链之间的碱基通过氢键相连构成其基本骨架
B．若DNA分子一条链中A＋T占36%，则该分子中G占32%
C．ASFV与HIV的核酸彻底水解可得到5种相同产物
D．ASFV可遗传变异的来源有基因突变、基因重组和染色体变异
解析：选B　DNA分子的基本骨架是由磷酸和脱氧核糖交替排列在DNA分子双螺旋结构外侧构成的不是碱基之间的氢键，A错误；若DNA分子一条链中A＋T占36%，则整个DNA分子中A＝T＝18%，G＝C＝32%，B正确；ASFV是DNA病毒，核酸彻底水解的产物有脱氧核糖、磷酸和A、G、C、T四种碱基，HIV是RNA病毒，其核酸彻底水解可得到核糖、磷酸和A、G、C、U四种碱基，故有4种相同产物，C错误；病毒可遗传变异来源只有基因突变，不发生基因重组和染色体变异，D错误。
7．(2020·潍坊三模)为探究DNA复制方式，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔将15N标记的大肠杆菌，放到只含14N的培养基中培养，通过CsCl密度梯度离心技术分别将细胞分裂产生的第一代和第二代细胞中的15N?DNA、14N?DNA及15N14N?DNA分离开来。因为DNA能够强烈地吸收紫外线，所以用紫外光源照射离心管，透过离心管在感光胶片上记录DNA带的位置就可以显示出离心管内不同密度的DNA带。下列相关说法正确的是(　　)
A．因为15N具有放射性，所以感光胶片上可以记录DNA带的位置
B．根据第一代只出现一条居中的DNA条带，可以排除DNA是全保留复制
C．大肠杆菌在进行DNA分子复制时需要用到解旋酶、DNA聚合酶和限制酶
D．DNA聚合酶是一种能调节DNA分子复制的信息分子
解析：选B　因为DNA能够强烈地吸收紫外线，所以用紫外光源照射离心管，透过离心管在感光胶片上记录DNA带的位置就可以显示出离心管内不同密度的DNA带，A错误；若DNA为全保留复制，则细胞分裂产生的第一代的有15N?DNA、14N?DNA，经离心后应该分布于离心管的下部和上部，根据第一代只出现一条居中的DNA条带，可以排除DNA是全保留复制，B正确；DNA分子复制时需要用到解旋酶、DNA聚合酶，不需要限制酶，C错误；DNA聚合酶只起催化作用，没有调节作用，D错误。
8．(2020·天津二模)羟胺可使胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶，导致DNA复制时发生错配(如图)。若一个DNA片段的两个胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶，下列相关叙述正确的是(　　)
A．DNA复制一般发生在细胞分裂前期
B．该片段复制后的子代DNA分子上的碱基序列都发生改变
C．这种变化为基因突变，一定会引起编码的蛋白质结构改变
D．该片段复制后的子代DNA分子中G—C碱基对与总碱基对的比下降
解析：选D　DNA复制一般发生在间期，A错误；若转变为羟化胞嘧啶的两个胞嘧啶分子位于DNA片段的同一条链上，则根据DNA半保留复制可知，该片段复制后的子代DNA分子中，有一半DNA分子上的碱基序列会发生改变，B错误；胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶，形成的子代DNA碱基发生改变属于基因突变，由于密码子的简并性等原因，基因突变不一定会引起编码的蛋白质结构改变，C错误；由图可知，胞嘧啶分子转变为羟化胞嘧啶后与腺嘌呤配对，而不是与鸟嘌呤配对，因此该片段复制后的子代DNA分子中G—C碱基对与总碱基对的比下降，A—T碱基对与总碱基对的比上升，D正确。
9．(2020·德州二模)基因扩增是指某些基因的拷贝数专一性大量增加的现象，它使细胞在短期内产生大量的基因产物以满足生长发育的需要。如非洲爪蟾的卵母细胞中原有rRNA基因(rDNA)约500拷贝，在减数分裂前的间期这个基因扩增近4 000倍。下列相关叙述不正确的是(　　)
A．rDNA表达的最终产物是rRNA
B．在减数分裂前的间期合成大量的蛋白质
C．扩增过程需要解旋酶和RNA聚合酶的参与
D．分裂结束后多余的rDNA将被降解
解析：选C　rDNA表达的最终产物是rRNA，rRNA是组成核糖体的成分，A正确；在减数分裂前的间期合成大量的蛋白质，进行物质准备，B正确；扩增过程的实质是DNA的复制，需要解旋酶和DNA聚合酶的参与，C错误；分裂结束后多余的rDNA将被降解，D正确。
二、不定项选择题
10. (2020·泰州模拟)人类抗体重链基因位于14号染色体上，由VH、DH、JH、CH四个基因片段簇组成，其中功能性VH基因片段约有65个、DH基因片段有27个、JH基因片段有6个、功能性CH基因片段有9个，如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)
A．VH1、DH1和JH1的基本组成单位相同
B．VH1、DH1和JH1之间可互为等位基因
C．VH、DH、JH和CH的多样性是抗体多样性的基础
D．遗传信息主要蕴藏在VH基因片段簇的排列顺序中
解析：选BD　VH1、DH1和JH1的基本组成单位相同，都是脱氧核苷酸，A正确；等位基因位于同源染色体的相同位置上，而VH1、DH1和JH1在一条染色体上，不能互为等位基因，B错误；VH、DH、JH和CH的多样性是抗体多样性的基础，C正确；遗传信息主要蕴藏在VH基因片段簇的脱氧核苷酸的排列顺序中，D错误。
11. (2020·黄州区模拟)科学家发现了DNA分子中有一种i?Motif结构(同一条DNA链上的胞嘧啶彼此结合)，该结构多出现在原癌基因的启动子(RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列)区域和端粒中。下列关于i?Motif结构的叙述错误的是(　　)
A．对细胞正常生理功能有影响
B．可作为抗癌药物设计的靶点
C．A和T、C和G的含量均相同
D．可能与基因选择性表达有关系
解析：选C　i?Motif结构多出现在原癌基因的启动子(RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列)区域和端粒中，因此对细胞正常生理功能有影响，A正确；该结构多出现在原癌基因的启动子部位，故可作为抗癌药物设计的靶点，B正确；该结构由同一条DNA链上的胞嘧啶彼此结合形成，只含有DNA的一条链的部分序列，因此无法判断各种碱基的数量关系，C错误；该结构常位于启动子(启动子是RNA聚合酶的结合位点)部位，会影响基因的转录，因此可能与基因选择性表达有关系，D正确。
12. (2020·山东模拟)如图为某植物细胞一个DNA分子中a、b、c三个基因的分布状况，图中Ⅰ、Ⅱ为无遗传效应的序列。有关叙述错误的是(　　)
A．在每个植物细胞中，a、b、c基因都会表达出相应蛋白质
B．a、b互为非等位基因，在亲子代间传递时可自由组合
C．b中碱基对若发生了增添、缺失或替换，则发生了基因突变，但性状不一定改变
D．基因在染色体上呈线性排列，基因一定位于染色体上
解析：选ABD　由于基因的选择性表达，a、b、c基因不一定在每个细胞中都会表达，A错误；a、b基因位于一个DNA分子上，在遗传时不遵循自由组合定律，B错误；b中碱基对发生变化，属于基因突变，但基因突变不一定引起生物性状改变，C正确；基因主要位于染色体上，此外在线粒体和叶绿体中也有少量的基因，D错误。
三、非选择题
13．荧光原位杂交可用荧光标记的特异DNA片段为探针，与染色体上对应的DNA片段结合，从而将特定的基因在染色体上定位。请回答下列问题：
(1)DNA荧光探针的制备过程如图1所示，DNA酶Ⅰ随机切开了核苷酸之间的__________键从而产生切口，随后在DNA聚合酶Ⅰ作用下，以荧光标记的____________为原料，合成荧光标记的DNA探针。
(2)图2表示探针与待测基因结合的原理。先将探针与染色体共同煮沸，使DNA双链中______键断裂，形成单链。随后在降温复性过程中，探针的碱基按照______________原则，与染色体上的特定基因序列形成较稳定的杂交分子。图中两条姐妹染色单体中最多可有______条荧光标记的DNA片段。
(3)A、B、C分别代表不同来源的一个染色体组，已知AA和BB中各有一对同源染色体可被荧光探针标记。若植物甲(AABB)与植物乙(AACC)杂交，则其F1有丝分裂中期的细胞中可观察到______个荧光点；在减数第一次分裂形成的两个子细胞中分别可观察到________个荧光点。
解析：(1)从图中可以看出，DNA酶Ⅰ可将DNA切割成若干片段，故其作用类似于限制酶，即可以使脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。DNA探针的本质是荧光标记的DNA片段，其基本单位是脱氧核苷酸。(2)由图可知，高温可以使双链DNA分子中的氢键断裂形成DNA单链，DNA探针的单链与染色体中特定基因的DNA单链重新形成杂交的双链DNA分子，此时互补的双链的碱基间应遵循碱基互补配对原则，而一条染色体的两条染色单体上共有两个双链DNA分子，氢键断裂后可形成4条DNA单链，所以与探针杂交后最多有4个荧光点。(3)甲、乙杂交所得的F1的染色体组为AABC，假设染色体组A、B中可被荧光标记的染色体均用a表示，则在有丝分裂中期细胞中有3个a，故可观察到6个荧光点；在减数第一次分裂后期，AA中的染色体可平均分配，但是B、C中的染色体因不能联会而随机分配，形成的两个子细胞中分别含有1个a和2个a，所以可分别观察到2个和4个荧光点。
答案：(1)磷酸二酯　脱氧核苷酸　(2)氢　碱基互补配对　4　(3)6　2和4
14．(2019·南昌二中月考)双链DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成的。早在1966年，日本科学家冈崎提出DNA半不连续复制假说：DNA复制形成互补子链时，一条子链是连续形成的，另一条子链不连续即先形成短链片段(如图1)。为验证这一假说，冈崎进行了如下实验：让T4噬菌体在20 ℃时侵染大肠杆菌70 min后，将同位素3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，在2秒、7秒、15秒、30秒、60秒、120秒后，分离T4噬菌体DNA并通过加热使DNA分子变性、全部解螺旋，再进行密度梯度离心，以DNA单链片段分布位置确定片段大小(分子越小离试管口距离越近)，并检测相应位置DNA单链片段的放射性，结果如图2。请分析回答：
(1)若1个双链DNA片段中有1 000个碱基对，其中胸腺嘧啶350个，该DNA连续复制四次，在第四次复制时需要消耗________个胞嘧啶脱氧核苷酸。
(2)将3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，最终在噬菌体DNA中检测到放射性，其原因是____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)DNA解旋在细胞中需要解旋酶的催化，在体外通过加热也能实现。解旋酶不能为反应提供能量，但能________________。研究表明，在DNA分子加热解链时，DNA分子中G＋C的比例越高，需要解链温度越高的原因是_____________________________________
________________________________________________________________________。
(4)图2中，与60秒结果相比，120秒结果中短链片段减少的原因是___________
________________________________________________________________________。
该实验结果为冈崎假说提供的有力证据是______________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)DNA片段中有1 000个碱基对，依据碱基互补配对原则可推知，在该DNA片段中，A＝T＝350(个)，C＝G＝650(个)。该DNA连续复制四次，在第四次复制时需要消耗的胞嘧啶脱氧核苷酸数为24－1×650＝5 200(个)。(2)将3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，因3H标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，为噬菌体DNA复制提供原料，所以最终在噬菌体DNA中能检测到放射性。(3)解旋酶能降低反应所需要的活化能。在每个DNA分子中，碱基对A与T之间有2个氢键，C与G之间有3个氢键，故DNA分子中G＋C的比例越高，含有的氢键数越多，DNA分子结构越稳定，因此在DNA分子加热解链时，DNA分子中G＋C的比例越高，需要解链温度也越高。(4)分子越小离试管口距离越近。图2显示，与60秒结果相比，120秒结果中有放射性的单链距离试管口较远，说明短链片段减少，其原因是短链片段连接形成长片段。在图示的实验时间内，细胞中均能检测到较多的短链片段，为冈崎假说提供了实验证据。
答案：(1)5 200　(2)3H标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，为噬菌体DNA复制提供原料，所以能在噬菌体DNA中检测到放射性　(3)降低反应所需要的活化能
DNA分子中G＋C的比例越高，氢键数越多，DNA结构越稳定　(4)短链片段连接形成长片段　在实验时间内，细胞中均能检测到较多的短链片段