2025屆高考生物一輪復(fù)習(xí)核心素養(yǎng)測評十八DNA分子的結(jié)構(gòu)復(fù)制和基因的本質(zhì)含解析新人教版

PAGEPAGE9DNA分子的結(jié)構(gòu)、復(fù)制和基因的本質(zhì)(30分鐘100分)一、選擇題(共8小題,每小題6分,共48分)1.下圖為某同學(xué)在學(xué)習(xí)DNA的結(jié)構(gòu)后畫的含有兩個堿基對的DNA片段(“?”代表磷酸基團(tuán)),下列為幾位同學(xué)對此圖的評價,其中正確的是 ()A.甲說:“物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)上沒有錯誤”B.乙說:“只有一處錯誤,就是U應(yīng)改為T”C.丙說:“有三處錯誤,其中核糖需改為脫氧核糖”D.丁說:“假如說他畫的是RNA雙鏈則該圖是正確的”【解析】選C。圖中的核糖應(yīng)改為脫氧核糖;DNA分子中沒有U,應(yīng)將U改為T;磷酸與磷酸之間無化學(xué)鍵,而且磷酸應(yīng)連接在兩個五碳糖之間,C正確。2.(2024·瓊海模擬)如圖為一個雙鏈DNA分子(15N標(biāo)記)中某基因的部分結(jié)構(gòu)示意圖,該基因全部堿基中A占20%。下列說法正確的是 ()A.DNA的特異性是由四種堿基的數(shù)量比例確定的B.DNA聚合酶可催化形成①和②處的化學(xué)鍵C.該基因的一條核苷酸鏈中(C+G)/(A+T)的值為1.5D.將該DNA置于不含15N的環(huán)境中復(fù)制3次后,含15N的DNA分子占總數(shù)的1/8【解析】選C。DNA分子中有4種堿基,不同的DNA堿基對排列依次肯定不同,所以其特異性體現(xiàn)在堿基對的排列依次,A錯誤;DNA聚合酶可催化形成②處的化學(xué)鍵(磷酸二酯鍵),而①處是氫鍵,其形成不須要DNA聚合酶的催化作用,B錯誤;該基因全部堿基中A占20%,據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則可知T=A=20%,C=G=30%,因此該DNA分子中(C+G)/(A+T)=(30%+30%)/(20%+20%)=3/2=1.5,又由于在雙鏈DNA分子中一條核苷酸鏈中(C+G)/(A+T)的值=整個DNA分子中(C+G)/(A+T)的值,因此該基因的一條核苷酸鏈中(C+G)/(A+T)的值為1.5,C正確;DNA復(fù)制為半保留復(fù)制,不管復(fù)制幾次,最終子代DNA都保留親代DNA的2條母鏈,故最終有2個子代DNA含15N,所以含有15N的DNA分子占DNA分子總數(shù)的2/8=1/4,D錯誤。3.15N培育基中繁殖數(shù)代后,使細(xì)菌DNA的含氮堿基皆含有15N,然后再移入14N培育基中培育,抽取親代及子代的DNA經(jīng)高速離心分別,圖中①～⑤為可能的結(jié)果,下列敘述錯誤的是 ()A.子一代DNA應(yīng)為②B.子二代DNA應(yīng)為①C.子三代DNA應(yīng)為④D.親代的DNA應(yīng)為⑤【解析】選C。子一代DNA即DNA分子只復(fù)制一次產(chǎn)生的2個DNA分子,都是15N/14N,所以應(yīng)為②;子二代DNA即DNA分子復(fù)制兩次產(chǎn)生的4個DNA分子,其中2個都是14N/14N,2個為15N/14N,所以應(yīng)為①;子三代DNA即DNA分子復(fù)制三次產(chǎn)生的8個DNA分子,其中6個都是14N/14N,2個為15N/14N,所以應(yīng)為③;親代的DNA都是15N/15N,所以應(yīng)為⑤。4.(2024·哈爾濱模擬)現(xiàn)已知基因M含有堿基共N個,腺嘌呤n個,具有類似如圖的平面結(jié)構(gòu),下列說法正確的是 ()A.基因M共有4個游離的磷酸基團(tuán),1.5N-n個氫鍵B.如圖a可以代表基因M,基因M的等位基因m可以用b表示;a鏈含有A的比例最多為2n/NC.基因M的雙螺旋結(jié)構(gòu)中,脫氧核糖和磷脂交替排列在外側(cè),構(gòu)成基本骨架D.基因M和它的等位基因m含有的堿基數(shù)可以不相等【解析】選D?；騇有兩條鏈,每一條鏈有1個游離的磷酸基團(tuán),因此基因M含有2個游離的磷酸基團(tuán),已知基因M含有堿基共N個,腺嘌呤n個,即A=T=n個,則C=G=(N-2n)/2個,由于A-T之間有2個氫鍵,C-G之間有3個氫鍵,因此該基因中含有氫鍵數(shù)目為2×n+3×(N-2n)/2=1.5N-n個,A錯誤;基因是由兩條脫氧核苷酸鏈組成的,圖中a和b共同組成基因M,因此基因M的等位基因m不能用b表示,B錯誤;DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中,脫氧核糖和磷酸交替連接排列在外側(cè),構(gòu)成基本骨架,C錯誤;等位基因是基因突變產(chǎn)生的,而基因突變是指基因中堿基對的替換、增加和缺失,因此基因M和它的等位基因m的堿基數(shù)或排列依次可以不同,D正確。5.(2024·南昌模擬)將胰島素基因用32P標(biāo)記后導(dǎo)入小鼠肝細(xì)胞,再選取僅有一條染色體上整合有單個目的基因的某個細(xì)胞進(jìn)行體外培育。下列敘述正確的是 ()A.胰島素基因用32P標(biāo)記后放射性出現(xiàn)在脫氧核糖中B.染色體上整合目的基因的變異屬于染色體結(jié)構(gòu)變異C.目的基因連續(xù)復(fù)制5次,所需嘌呤和嘧啶數(shù)量相同D.培育的細(xì)胞連續(xù)分裂n次后,含32P的子細(xì)胞占1/2n【解析】選C。胰島素基因用32P標(biāo)記后放射性出現(xiàn)在磷酸基團(tuán)中,脫氧核糖不含磷,A錯誤;染色體上整合目的基因的變異屬于基因重組,B錯誤;DNA每次復(fù)制,以兩條母鏈做模板,新合成的兩條子鏈之間嘌呤=嘧啶。故無論復(fù)制多少次,所需嘌呤和嘧啶數(shù)量相同,C正確;培育的細(xì)胞連續(xù)分裂n次后,含32P的子細(xì)胞占1/2n-1,D錯誤。6.(2024·六安模擬)某精原細(xì)胞(2N=8)的核DNA分子雙鏈均用15N標(biāo)記后置于含14N的培育基中培育,經(jīng)過連續(xù)兩次細(xì)胞分裂后,檢測子細(xì)胞中的標(biāo)記狀況。下列推斷錯誤的是 ()A.若進(jìn)行有絲分裂,則含15N染色體的子細(xì)胞所占比例不唯一B.若子細(xì)胞中部分染色體含15N,則分裂過程中可能會發(fā)生同源染色體的分別C.若某個子細(xì)胞中的每條染色體都含15N,則細(xì)胞分裂過程中不肯定發(fā)生基因重組D.若進(jìn)行減數(shù)分裂,則減數(shù)其次次分裂后期每個細(xì)胞中含14N的染色體有8條【解析】選B。若進(jìn)行有絲分裂,第一次分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞中每條染色體都有一條鏈被標(biāo)記,其次次分裂產(chǎn)生的四個子細(xì)胞中有兩個、三個或四個被標(biāo)記,A正確;同源染色體的分別發(fā)生在減數(shù)分裂,減數(shù)分裂形成的子細(xì)胞中都含有15N,B錯誤;若某個子細(xì)胞中的每條染色體都含15N,則細(xì)胞分裂過程可能為有絲分裂,不肯定發(fā)生基因重組,C正確;若進(jìn)行減數(shù)分裂,則減數(shù)其次次分裂后期每個細(xì)胞中含14N的染色體有8條,D正確。【學(xué)問總結(jié)】DNA半保留復(fù)制應(yīng)用于細(xì)胞分裂過程的分析(1)有絲分裂中染色體標(biāo)記狀況分析。①過程圖解(一般只探討一條染色體):復(fù)制一次(母鏈標(biāo)記,培育液不含標(biāo)記同位素):轉(zhuǎn)至不含放射性培育液中再培育一個細(xì)胞周期:②規(guī)律總結(jié):若只復(fù)制一次,產(chǎn)生的子染色體都帶有標(biāo)記;若復(fù)制兩次,產(chǎn)生的子染色體只有一半帶有標(biāo)記。(2)減數(shù)分裂中染色體標(biāo)記狀況分析。①過程圖解:減數(shù)分裂一般選取一對同源染色體為探討對象,如圖:②規(guī)律總結(jié):由于減數(shù)分裂沒有細(xì)胞周期,DNA只復(fù)制一次,因此產(chǎn)生的子染色體都帶有標(biāo)記。7.下列關(guān)于基因和DNA的敘述,正確的是 ()A.海蜇的綠色熒光蛋白基因不能在小鼠體細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定表達(dá)B.人類基因組安排需測定23條染色體上全部基因的堿基排列依次C.含有100對堿基(腺嘌呤占10%)的DNA分子最多有4100種D.生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)是DNA分子的多樣性和特異性【解析】選D。人類已經(jīng)培育動身綠色熒光的轉(zhuǎn)基因小鼠,該小鼠就是導(dǎo)入了海蜇的綠色熒光蛋白基因,A錯誤;人類基因組安排需測定的染色體是24條,即22條常染色體+X染色體+Y染色體,B錯誤;含有100對堿基的DNA分子最多有4100種,但4種堿基的數(shù)量確定的狀況下,種類要比4100種少許多,C錯誤;DNA的多樣性和特異性確定了蛋白質(zhì)的多樣性和特異性,進(jìn)而體現(xiàn)誕生物體的多樣性和特異性,D正確。8.一般狀況下,下列各項中,不行用2n表示的是 ()A.具有n對等位基因的雜合子自交后代的基因型種類B.含有n對獨立遺傳的等位基因的個體產(chǎn)生的配子的種類C.一個DNA分子復(fù)制n次后產(chǎn)生的DNA分子數(shù)D.含有n個堿基的雙鏈DNA分子的種類【解析】選A。具有n對獨立遺傳的等位基因的雜合子自交后代的基因型種類為3n,A符合題意。含一對等位基因的雜合子產(chǎn)生2種配子,含n對獨立遺傳的等位基因的雜合子可產(chǎn)生2n種配子,B不符合題意;1個DNA復(fù)制1次,產(chǎn)生2個DNA,復(fù)制n次,產(chǎn)生2n個DNA,C不符合題意;n個堿基的DNA,一條鏈含1/2n個堿基,DNA種類數(shù)為41/2n=2n,D不符合題意。二、非選擇題(共22分)9.動物細(xì)胞的線粒體DNA分子通常呈環(huán)狀雙鏈,包括H鏈和L鏈。H鏈上有兩個復(fù)制起始區(qū),一個用于H鏈合成(簡稱OH),-個用于L鏈合成(簡稱OL)。其復(fù)制的主要過程是首先是OH被啟動,以L鏈為模板,先合成一段RNA引物,然后合成H鏈片段,新H鏈一邊復(fù)制,一邊取代原來老的H鏈,被取代的老的H鏈以環(huán)的形式被游離出來。當(dāng)H鏈合成約2/3時,OL啟動,以被取代的H鏈為模板,合成新的L鏈,直至復(fù)制完成,過程如圖所示。請回答下列問題: (1)一個完整的線粒體DNA分子有游離的磷酸基團(tuán)數(shù)目為________,H鏈中相鄰核苷酸的堿基通過________連接起來。

(2)復(fù)制過程中須要________酶參加。

(3)當(dāng)一個復(fù)制周期完成時,由________構(gòu)成的子代DNA分子滯后形成;完成兩個復(fù)制周期須要________個引物。

(4)若應(yīng)用PCR技術(shù)實現(xiàn)該DNA分子的體外增殖,須要________酶。

【解析】本題考查的是DNA分子復(fù)制的相關(guān)學(xué)問。(1)由題圖可知,線粒體為環(huán)狀雙鏈DNA分子,所以動物細(xì)胞線粒體DNA分子含0個游離的磷酸基團(tuán),H鏈中相鄰核苷酸的堿基通過—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—連接起來。(2)復(fù)制過程中須要解旋酶、DNA聚合酶參加。(3)當(dāng)一個復(fù)制周期完成時,由老的H鏈和新的L鏈構(gòu)成的子代DNA分子滯后形成;DNA連續(xù)復(fù)制2次,最終形成4個環(huán)狀DNA分子,由于DNA復(fù)制是半保留復(fù)制,所以最終完成2次復(fù)制共須要6個引物。(4)若在體外進(jìn)行DNA分子擴(kuò)增,則引物的化學(xué)本質(zhì)是一段已知的DNA片段。一個標(biāo)準(zhǔn)的PCR反應(yīng)系統(tǒng)包括:DNA模板、引物、4種DNA復(fù)制的原料,還須要耐熱的DNA聚合酶(如Taq酶等)。答案:(1)0—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—(2)解旋酶、DNA聚合(3)老的H鏈和新的L鏈6(4)Taq(耐高溫的DNA聚合)1.(5分)(2024·濟(jì)南模擬)下列關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)與復(fù)制的說法,錯誤的是 ()A.DNA復(fù)制時,需解旋酶將部分DNA雙鏈解開,但不須要消耗能量B.減數(shù)第一次分裂的四分體時期發(fā)生交叉互換可引發(fā)DNA分子結(jié)構(gòu)的變更C.DNA聚合酶催化游離的脫氧核苷酸與DNA鏈上的脫氧核苷酸相連接D.把中鏈DNA(15N/14N)放在含15N的培育液中復(fù)制兩代,子代中含14N的DNA占25%【解析】選A。DNA解旋酶能使雙鏈DNA解開,須要消耗ATP,A錯誤;染色體由DNA和蛋白質(zhì)組成,交叉互換時染色體已經(jīng)發(fā)生交換,而DNA在染色體上,因此DNA也發(fā)生交換,DNA上的基因或者脫氧核苷酸都可能發(fā)生變更,因此DNA的結(jié)構(gòu)會發(fā)生變更,B正確;DNA聚合酶催化游離的脫氧核苷酸與DNA鏈上的脫氧核苷酸相連接,C正確;由于DNA分子片段中只有一條鏈中含14N,所以把該DNA放在含15N的培育液中復(fù)制兩代,得4個DNA分子,只有1個DNA中含有14N,因此子代中含有14N的DNA占25%,D正確。2.(5分)科學(xué)家在探討成體干細(xì)胞的分裂時提出這樣的假說:成體干細(xì)胞總是將含有相對古老的DNA鏈(永生化鏈)的染色體安排給其中一個子代細(xì)胞,使其成為成體干細(xì)胞,同時將含有相對較新的合成鏈的染色體安排給另一個子代細(xì)胞,這個細(xì)胞分化并最終蒼老死亡(如圖所示)。下列依據(jù)該假說推想正確的是 ()A.成體干細(xì)胞通過有絲分裂使生物體內(nèi)成體干細(xì)胞的數(shù)量不斷增加B.從圖中可看出成體干細(xì)胞分裂時DNA進(jìn)行半保留復(fù)制C.成體干細(xì)胞的基因突變頻率與其他細(xì)胞相同D.成體干細(xì)胞分裂時等位基因隨著同源染色體的分開而分別【解題指南】(1)本題考查DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂、細(xì)胞分化的關(guān)系。(2)讀題圖獲得關(guān)鍵信息:成體干細(xì)胞總是將含有相對古老的DNA鏈(永生化鏈)的染色體安排給其中一個子代細(xì)胞,使其成為成體干細(xì)胞,同時將含有相對較新的合成鏈的染色體安排給另一個子代細(xì)胞,這個細(xì)胞分化并最終蒼老死亡,這樣削減了積累基因突變的概率,也可保持成體干細(xì)胞的數(shù)量基本不變?！窘馕觥窟xB。由題圖可知,細(xì)胞分裂前后染色體數(shù)目不變,可見成體干細(xì)胞的分裂方式為有絲分裂,但分裂后生物體內(nèi)成體干細(xì)胞的數(shù)量沒有增加,A錯誤;由題圖可知,DNA復(fù)制方式是半保留復(fù)制,B正確;由于子代的成體干細(xì)胞總含有永生化鏈,因此削減了積累基因突變的概率,導(dǎo)致成體干細(xì)胞的基因突變頻率與其他細(xì)胞不同,C錯誤;成體干細(xì)胞分裂方式為有絲分裂,所以分裂過程中不發(fā)生等位基因隨著同源染色體的分開而分別的現(xiàn)象,D錯誤。【加固訓(xùn)練】1.下圖所示DNA分子片段中一條鏈含15N,另一條鏈含14N。下列有關(guān)說法錯誤的是 ()A.DNA連接酶和DNA聚合酶都可作用于形成①處的化學(xué)鍵,解旋酶作用于③處B.②是胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸C.若該DNA分子中一條鏈上G+C=56%,則無法確定整個DNA分子中T的含量D.把此DNA放在含15N的培育液中復(fù)制兩代,子代中含15N的DNA占100%【解析】選C。DNA連接酶和DNA聚合酶均作用于兩個核苷酸之間的化學(xué)鍵,解旋酶作用于堿基對之間的氫鍵,A項正確;②是胸腺嘧啶脫氧核苷酸,B項正確;若該DNA分子中一條鏈上G+C=56%,則整個DNA分子中G+C的含量也是56%,則整個DNA分子中T的含量為(1-56%)/2=22%,C項錯誤;DNA進(jìn)行半保留復(fù)制,把此DNA放在含15N的培育液中復(fù)制兩代,由于所用原料均含有15N,子代中含15N的DNA占100%,D項正確。2.將染色體上的全部DNA分子雙鏈經(jīng)32P標(biāo)記后的雄性哺乳動物細(xì)胞(染色體數(shù)為20)置于不含32P的培育基中培育。下列推斷正確的是 ()A.若減數(shù)分裂結(jié)束,則產(chǎn)生的子細(xì)胞中有5對同源染色體,每條都含32PB.若完成一次有絲分裂,則產(chǎn)生的子細(xì)胞中含有20條染色體,其中10條含有32PC.若進(jìn)行減數(shù)分裂,則每個減Ⅱ后期細(xì)胞中均含2個Y染色體且都含32PD.若進(jìn)行一次有絲分裂,則分裂中期細(xì)胞的染色體上共有40個DNA分子且都含32P【解析】選D。若進(jìn)行減數(shù)分裂,產(chǎn)生的子細(xì)胞中不含同源染色體,故A錯誤;若進(jìn)行一次有絲分裂,分裂中期細(xì)胞的染色體上共有40個DNA分子,依據(jù)DNA半保留復(fù)制特點,每個雙鏈DNA分子都有一條含32P,40個DNA分子都含32P,子細(xì)胞中染色體條數(shù)不變,都含32P,故B錯誤,D項正確;若進(jìn)行減數(shù)分裂,減Ⅱ后期細(xì)胞中一半含2個Y染色體,一半含2個X染色體,且都含32P,故C項錯誤。3.(20分)(素養(yǎng)提升——科學(xué)探究)通常DNA分子復(fù)制從一個復(fù)制起點起先,有單向復(fù)制和雙向復(fù)制,如圖所示。已知放射性越高的3H-胸腺嘧啶脫氧核糖核苷(3H-脫氧胸苷),在放射性自顯影技術(shù)的圖像上,感光還原的銀顆粒密度越高。請利用放射性自顯影技術(shù)、低放射性3H-脫氧胸苷和高放射性3H-脫氧胸苷,設(shè)計試驗(可通過自身比照的試驗)以確定大腸桿菌DNA復(fù)制的方向,簡要寫出:(1)試驗思路;__________________________________________________。

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