考點(diǎn)一　DNA的結(jié)構(gòu)和基因的本質(zhì)1.如圖為某DNA分子片段示意圖,下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)A.圖中①②③是構(gòu)成DNA分子的基本單位B.DNA復(fù)制時(shí),④的形成不需要DNA聚合酶C.①和②交替排列構(gòu)成DNA分子的基本骨架D.DNA分子中堿基對(duì)⑨越多,其熱穩(wěn)定性越低
解析 圖中①與②③不是同一個(gè)脫氧核苷酸的組成部分,所以①②③不是構(gòu)成DNA的基本單位,A項(xiàng)錯(cuò)誤;DNA復(fù)制時(shí),④(氫鍵)的形成不需要DNA聚合酶的催化,B項(xiàng)正確;①(磷酸)和②(脫氧核糖)交替連接,排列在外側(cè),構(gòu)成DNA分子的基本骨架,C項(xiàng)正確;DNA分子中堿基對(duì)⑨(A—T)越多,氫鍵的相對(duì)數(shù)量越少,DNA熱穩(wěn)定性越低,D項(xiàng)正確。
2.某同學(xué)利用塑料片、曲別針、扭扭棒、牙簽、橡皮泥、鐵絲等材料制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,以加深對(duì)DNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)和理解。下列操作或分析錯(cuò)誤的是(　　)A.一條鏈上相鄰的兩個(gè)堿基通過(guò)“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”連接在一起B(yǎng).制成的模型上下粗細(xì)相同,是因?yàn)锳—T堿基對(duì)與G—C堿基對(duì)的形狀和直徑相同C.在構(gòu)建的不同長(zhǎng)度DNA分子中,堿基G和C的數(shù)量越多化學(xué)結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定D.觀察所構(gòu)建模型中只連接一個(gè)五碳糖的磷酸基團(tuán)位置,可看出DNA兩條鏈方向相反
解析 一條鏈上相鄰的兩個(gè)堿基通過(guò)“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”連接在一起,A項(xiàng)正確;A—T堿基對(duì)與G—C堿基對(duì)具有相同的形狀和直徑,制成的模型上下粗細(xì)相同,B項(xiàng)正確;在構(gòu)建的相同長(zhǎng)度DNA分子中,堿基G和C的數(shù)量越多,形成的氫鍵越多,化學(xué)結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定,C項(xiàng)錯(cuò)誤;DNA兩條鏈反向平行,具有方向性,具有游離磷酸基團(tuán)的一端為該脫氧核苷酸鏈的3'-端,所以觀察所構(gòu)建模型中只連接一個(gè)五碳糖的磷酸基團(tuán)位置,可看出DNA兩條鏈方向相反,D項(xiàng)正確。
3.(2024·廣東深圳統(tǒng)考)如圖所示為刑事偵查人員為偵破案件,搜集獲得的DNA指紋圖。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)A.懷疑對(duì)象中1號(hào)最可能是犯罪分子B.DNA指紋技術(shù)可識(shí)別身份,源于DNA分子的特異性C.可從精液、血液、毛發(fā)等樣品中提取DNAD.若為雙胞胎,則兩人的指紋相同,DNA指紋也相同
解析 據(jù)圖可知,懷疑對(duì)象中1號(hào)的DNA指紋圖與從受害者體內(nèi)分離的精液樣品高度吻合,故1號(hào)最可能是犯罪分子,A項(xiàng)正確;DNA指紋技術(shù)可識(shí)別身份,源于DNA分子的特異性,B項(xiàng)正確;只要有細(xì)胞核的樣本都可以作DNA鑒定樣本,包括血液、口腔黏膜、帶毛囊的毛發(fā)、精液等,C項(xiàng)正確;雙胞胎包括同卵雙胞胎,同卵雙胞胎的基因和染色體非常接近,但是指紋并不一樣,異卵雙胞胎的指紋和DNA指紋一般都不相同,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
4.(2023·湖南長(zhǎng)沙一中調(diào)研)DNA分為B型和Z型,B型為右手雙螺旋結(jié)構(gòu),而Z-DNA為左手雙螺旋且DNA骨架的走向呈鋸齒狀。從DNA分子螺旋軸的方向看,雙螺旋表面有兩個(gè)寬度不同的溝槽。由于Z-DNA結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定及超螺旋化,使得許多蛋白質(zhì)分子賴以結(jié)合的元件縮入溝槽。下列相關(guān)敘述正確的是(　　)A.B型和Z型DNA都由2條同向的核苷酸鏈雙螺旋而成B.Z-DNA的脫氧核糖與堿基交替連接排列在外側(cè),構(gòu)成基本骨架C.縮入溝槽的蛋白質(zhì)可能會(huì)影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)及DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄D.與Z-DNA相比,B-DNA的高穩(wěn)定性取決于堿基間的配對(duì)方式
解析 B-DNA和Z-DNA都由反向的2條脫氧核苷酸鏈雙螺旋而成,A項(xiàng)錯(cuò)誤; Z-DNA和B-DNA的基本骨架都是磷酸、脫氧核糖交替連接排列在外側(cè),B項(xiàng)錯(cuò)誤;縮入溝槽的蛋白質(zhì)可能會(huì)影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu),進(jìn)而影響DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄,C項(xiàng)正確;B-DNA的穩(wěn)定性與堿基間的配對(duì)方式無(wú)關(guān),D項(xiàng)錯(cuò)誤。
5.(2023·山東煙臺(tái)檢測(cè))某雙鏈DNA分子一條鏈上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,下列關(guān)于該DNA分子的敘述,正確的是(　　)A.四種含氮堿基A∶T∶G∶C=4∶4∶7∶7B.若該DNA中A為p個(gè),占全部堿基的n/m(m>2n),則G的個(gè)數(shù)為pm/2n-pC.若該DNA分子中含有200個(gè)堿基,則該DNA分子堿基排列方式共有4200種D.含有4個(gè)游離的磷酸基團(tuán)
解析 該DNA分子中A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7,A項(xiàng)錯(cuò)誤;若該DNA分子中A為p個(gè),其占全部堿基的n/m,則全部堿基數(shù)為pm/n,所以G的個(gè)數(shù)為(pm/n-2p)÷2,即pm/2n-p,B項(xiàng)正確;對(duì)于某種特定的DNA分子,其堿基的排列方式是特定的,只有一種,C項(xiàng)錯(cuò)誤;一個(gè)雙鏈DNA分子含有2個(gè)游離的磷酸基團(tuán), D項(xiàng)錯(cuò)誤。
考點(diǎn)二　DNA的復(fù)制及相關(guān)計(jì)算6.1956年,美國(guó)生化學(xué)家科恩伯格首次分離出DNA聚合酶,并構(gòu)建了DNA體外合成體系。他將大腸桿菌破碎,用其提取液加上4種脫氧核苷三磷酸(其中至少有1種進(jìn)行放射性同位素標(biāo)記),再加一點(diǎn)微量DNA作為模板。將上述混合物在有Mg2+存在的條件下于37 ℃靜置30 min,結(jié)果發(fā)現(xiàn)合成了新的DNA分子。以下分析錯(cuò)誤的是(　　)A.大腸桿菌提取液為DNA體外合成體系提供所需的酶等必要條件B.新合成的DNA具有放射性,說(shuō)明其合成的原料有脫氧核苷三磷酸C.新合成的DNA與模板DNA堿基序列相似,說(shuō)明新DNA的特異性由加入的模板決定D.通過(guò)密度梯度離心技術(shù)可以區(qū)分子一、二代DNA,繼而證明DNA為半保留復(fù)制
解析 大腸桿菌提取液為DNA體外合成體系提供多種酶、適宜的pH等多種條件,A項(xiàng)正確;新合成的DNA具有放射性,說(shuō)明具有放射性的脫氧核苷三磷酸摻入到新的DNA分子中,B項(xiàng)正確;測(cè)定產(chǎn)物DNA的堿基組成,且它們同模板DNA的組成相似,證明新合成的DNA由所加入的那一點(diǎn)DNA為復(fù)制模板,所以其特異性由所加入的DNA模板決定,C項(xiàng)正確;在大腸桿菌體外合成體系中,DNA復(fù)制的原料被放射性同位素標(biāo)記,能通過(guò)檢測(cè)放射性區(qū)分親子代DNA,故不能用密度梯度離心技術(shù)區(qū)分子一、二代DNA,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
7.(2024·廣東汕尾統(tǒng)考)如圖為真核細(xì)胞的核DNA分子復(fù)制模式圖。下列相關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)A.圖中酶A的作用是使氫鍵斷裂,酶B的作用是形成新的氫鍵B.由圖可知,DNA分子的復(fù)制為半保留復(fù)制,由梅塞爾森通過(guò)密度梯度離心法證明C.由圖可知,DNA新合成的子鏈延伸的方向都是5'-端到3'-端,故有一條子鏈為不連續(xù)復(fù)制D.該過(guò)程發(fā)生在細(xì)胞分裂前的間期,隨著染色體的復(fù)制而完成
解析 由圖判斷,酶A為解旋酶,使氫鍵斷裂,從而將DNA雙螺旋的兩條鏈解開;酶B為DNA聚合酶,其作用是在已有核苷酸片段的3'-端加上單個(gè)的脫氧核苷酸,并形成磷酸二酯鍵,A項(xiàng)錯(cuò)誤。由圖可知,新合成的DNA分子一條鏈?zhǔn)悄告?一條是新合成的子鏈,故DNA分子的復(fù)制為半保留復(fù)制,梅塞爾森和斯塔爾利用密度梯度離心法和同位素示蹤技術(shù)證明DNA分子的復(fù)制為半保留復(fù)制,B項(xiàng)正確。DNA新合成的子鏈延伸的方向都是5'-端到3'-端,故有一條子鏈為不連續(xù)復(fù)制,C項(xiàng)正確。細(xì)胞核DNA分子的復(fù)制過(guò)程發(fā)生在細(xì)胞分裂前的間期,隨著染色體的復(fù)制而完成,D項(xiàng)正確。
8.如圖是DNA復(fù)制示意圖,復(fù)制過(guò)程中首先合成較短的片段(如a1、a2,b1、b2等),然后再由相關(guān)酶連接成DNA長(zhǎng)鏈。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)A.圖中復(fù)制起點(diǎn)在一個(gè)細(xì)胞周期中可起始多次B.從結(jié)構(gòu)上看,圖中a1、a2與b1、b2的延伸方向是相同的C.真核細(xì)胞的DNA有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn),可提高復(fù)制效率　D.DNA復(fù)制所需的酶可能有多種
解析 由于一個(gè)細(xì)胞周期中DNA只復(fù)制一次,故復(fù)制起點(diǎn)在一個(gè)細(xì)胞周期中只起始一次,A項(xiàng)錯(cuò)誤;從結(jié)構(gòu)上看,圖中a1、a2與b1、b2的延伸方向是相同的,都是5'-端到3'-端,B項(xiàng)正確;真核生物的DNA分子中有多個(gè)復(fù)制起始位點(diǎn),可以大大提高DNA復(fù)制速率,C項(xiàng)正確;DNA復(fù)制所需的酶可能有多種,例如解旋酶、DNA聚合酶、DNA連接酶等,D項(xiàng)正確。
9.(2023·河北石家莊模擬)大腸桿菌的擬核DNA是環(huán)狀DNA分子。將無(wú)放射性標(biāo)記的大腸桿菌置于含3H標(biāo)記的dTTP的培養(yǎng)液中培養(yǎng),使新合成的DNA鏈中的脫氧胸苷均被3H標(biāo)記。在第二次復(fù)制未完成時(shí)將DNA復(fù)制阻斷,結(jié)果如圖所示。下列選項(xiàng)中對(duì)此實(shí)驗(yàn)的理解錯(cuò)誤的是(　　)A.DNA復(fù)制過(guò)程中,雙鏈會(huì)局部解旋B.Ⅰ所示的DNA鏈被3H標(biāo)記C.雙鏈DNA復(fù)制僅以一條鏈作為模板D.DNA復(fù)制的方式是半保留復(fù)制
解析 DNA復(fù)制過(guò)程中,雙鏈會(huì)局部解旋,A項(xiàng)正確;Ⅰ所示的DNA鏈被3H標(biāo)記,B項(xiàng)正確;雙鏈DNA復(fù)制以兩條鏈分別作為模板,C項(xiàng)錯(cuò)誤;DNA復(fù)制的方式是半保留復(fù)制,D項(xiàng)正確。
10.(2023·湖北模擬)7-乙基鳥嘌呤不與胞嘧啶(C)配對(duì)而與胸腺嘧啶(T)配對(duì)。某DNA分子中腺嘌呤(A)占?jí)A基總數(shù)的30%,其中的鳥嘌呤(G)全部被7-乙基化,該DNA分子正常復(fù)制產(chǎn)生兩個(gè)DNA分子,其中一個(gè)DNA分子中胸腺嘧啶(T)占?jí)A基總數(shù)的45%,另一個(gè)DNA分子中胸腺嘧啶(T)所占比例為(　　)A.10%　　B.20%C.35%D.45%
解析 根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可知,該DNA分子中A=T=30%,G=C=20%,如果鳥嘌呤(G)全部被7-乙基化,則G不與C配對(duì)而是與胸腺嘧啶T配對(duì)。一個(gè)DNA分子中胸腺嘧啶(T)占?jí)A基總數(shù)的45%,其中的一個(gè)DNA分子中胸腺嘧啶T所占的比例為45%,則該DNA分子中含有被7-乙基化的G的含量為45%-30%=15%,則另一個(gè)DNA分子中含有的被7-乙基化的G的含量為20%-15%=5%,則另一個(gè)DNA分子中胸腺嘧啶(T)所占比例為30%+5%=35%。
1.人類腫瘤細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)中含大量“甜甜圈”般的獨(dú)立于染色體外存在的環(huán)狀DNA(eccDNA),其上普遍帶有癌基因。癌細(xì)胞內(nèi)eccDNA可大量擴(kuò)增且癌基因能高效表達(dá)。下列敘述不正確的是(　　)A.eccDNA類似于質(zhì)粒,無(wú)游離的磷酸基團(tuán)B.eccDNA上帶有癌基因且能夠復(fù)制,所以人類的癌癥能夠遺傳給下一代C.eccDNA容易復(fù)制和表達(dá),可能與其呈裸露狀態(tài)不與蛋白質(zhì)結(jié)合易解旋有關(guān)D.eccDNA通過(guò)復(fù)制后隨機(jī)分配至子細(xì)胞中
解析 “甜甜圈”是獨(dú)立于染色體外存在的環(huán)狀DNA(eccDNA),類似于質(zhì)粒,無(wú)游離的磷酸基團(tuán),A項(xiàng)正確;只有發(fā)生在生殖細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)的改變才能遺傳,eccDNA上帶有癌基因且能夠復(fù)制,但是如果該過(guò)程發(fā)生在體細(xì)胞,則不遺傳,B項(xiàng)錯(cuò)誤;eccDNA是獨(dú)立于染色體外存在的環(huán)狀DNA,容易復(fù)制和表達(dá),可能與其呈裸露狀態(tài)不與蛋白質(zhì)結(jié)合易解旋有關(guān),C項(xiàng)正確; eccDNA是細(xì)胞質(zhì)中DNA,復(fù)制后隨機(jī)分配至子細(xì)胞中,D項(xiàng)正確。
2.(2023·河北唐山一模)關(guān)于合成DNA的原料——脫氧核苷酸的來(lái)源,科學(xué)家曾提出三種假說(shuō):①細(xì)胞內(nèi)自主合成,②從培養(yǎng)基中攝取,③二者都有。為驗(yàn)證三種假說(shuō),設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn):將大腸桿菌在15N標(biāo)記的脫氧核苷酸培養(yǎng)基中培養(yǎng)一代的時(shí)間,然后利用密度梯度離心分離提取DNA,記錄離心后試管中DNA的位置。圖1~3表示DNA在離心管中的可能位置。
下列敘述正確是(　　)A.若支持觀點(diǎn)①,則實(shí)驗(yàn)結(jié)果為圖2B.若支持觀點(diǎn)②,則實(shí)驗(yàn)結(jié)果為圖2C.若支持觀點(diǎn)③,則實(shí)驗(yàn)結(jié)果為圖1D.大腸桿菌的DNA復(fù)制遵循半保留復(fù)制原則
解析 將大腸桿菌在15N標(biāo)記的脫氧核苷酸培養(yǎng)基中培養(yǎng)一代的時(shí)間,然后利用密度梯度離心分離提取DNA,若合成DNA的原料是細(xì)胞內(nèi)自主合成,則合成的兩個(gè)子代DNA分子沒(méi)有15N標(biāo)記,均為14N,離心后位于頂部,對(duì)應(yīng)圖3,A項(xiàng)錯(cuò)誤;若合成DNA的原料是從培養(yǎng)基中攝取,則得到的兩個(gè)子代DNA分子都是一條鏈含15N,一條鏈含14N,離心后位于中部,對(duì)應(yīng)圖1,B項(xiàng)錯(cuò)誤;若合成DNA的原料既可以從細(xì)胞內(nèi)自主合成,也可以從培養(yǎng)基中攝取,則合成的兩個(gè)子代DNA分子的兩條新鏈上可能既有14N又有15N,離心后位于中部和頂部之間,對(duì)應(yīng)圖2,C項(xiàng)錯(cuò)誤;大腸桿菌DNA復(fù)制的方式是半保留復(fù)制,即DNA分子解旋形成兩條模板鏈,模板鏈復(fù)制形成子鏈,然后兩條模板鏈分別與新合成的子鏈組成子代DNA分子,D項(xiàng)正確。
3.如圖1、2分別為DNA分子結(jié)構(gòu)及復(fù)制示意圖。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題。
(1)1953年沃森和克里克提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。該模型認(rèn)為:DNA分子中的　　　　　 　　交替連接,排列在外側(cè),構(gòu)成基本骨架;堿基排列在內(nèi)側(cè)。圖1中由①②③構(gòu)成的④稱為　　　　　　　　　　　　。?(2)從圖2可以看出,DNA復(fù)制有多個(gè)起點(diǎn),其意義在于　　　　 　　　;圖中所示的A酶為　　　　酶,作用于DNA結(jié)構(gòu)中的氫鍵。DNA復(fù)制所需基本條件主要包括　　 　　　　(至少答出兩項(xiàng))等。從圖2還可以看出DNA復(fù)制時(shí),一條子鏈?zhǔn)沁B續(xù)合成的,而另一條子鏈?zhǔn)恰　? 　　　,即先形成短鏈片段再通過(guò)　　　 　酶相互連接。?(3)若將某動(dòng)物精原細(xì)胞的全部DNA分子用32P標(biāo)記,置于不含32P的培養(yǎng)液中培養(yǎng),經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂產(chǎn)生的4個(gè)子細(xì)胞中含被標(biāo)記染色體的子細(xì)胞比例為　　　　。?
解析 (1)DNA分子中的脫氧核糖與磷酸交替連接,排列在外側(cè),構(gòu)成基本骨架。圖1中由①②③構(gòu)成的④稱為鳥嘌呤脫氧核苷酸,是DNA的基本組成單位之一。(2)DNA復(fù)制從多個(gè)起點(diǎn)開始,能提高復(fù)制速率。圖中所示的A酶為解旋酶,作用于堿基之間的氫鍵,使DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)打開。DNA復(fù)制所需基本條件主要包括模板、酶、原料和能量等。由圖2可知,DNA復(fù)制時(shí),一條子鏈?zhǔn)沁B續(xù)合成的,而另一條子鏈?zhǔn)遣贿B續(xù)合成的,即先形成短鏈片段再通過(guò)DNA連接酶相互連接。(3)若將某雄性動(dòng)物精原細(xì)胞的全部DNA分子用32P標(biāo)記,置于不含32P的培養(yǎng)液中培養(yǎng),由于DNA復(fù)制為半保留復(fù)制,所以DNA分子在間期復(fù)制后,每個(gè)DNA分子中都含有一條被標(biāo)記的母鏈,經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂后產(chǎn)生的4個(gè)子細(xì)胞全部含有32P,比例為100%。
4.DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型提出之后,人們推測(cè)DNA可能通過(guò)圖1中三種方式進(jìn)行復(fù)制。生物興趣小組準(zhǔn)備通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究DNA的復(fù)制方式,基本思路是用14N標(biāo)記大腸桿菌的DNA雙鏈,然后在含15N的培養(yǎng)基上讓其繁殖兩代,提取每代大腸桿菌的DNA并作相應(yīng)處理,可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2。
(1)該實(shí)驗(yàn)將會(huì)用到的實(shí)驗(yàn)技術(shù)有　　　　　　　技術(shù)和密度梯度離心。若親代大腸桿菌繁殖一次,出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果1,可以說(shuō)明DNA復(fù)制方式不是全保留復(fù)制,理由是　　　　　　　 　　　　　　　　。?(2)若親代大腸桿菌繁殖二代,出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果2,說(shuō)明DNA復(fù)制方式是　　　　復(fù)制。按照此復(fù)制方式:?①親代大腸桿菌繁殖N代(N≥2),實(shí)驗(yàn)結(jié)果中輕帶、中帶、重帶中DNA分子數(shù)量之比應(yīng)為　　　　　　　。?②圖3中DNA片段2至少需要經(jīng)過(guò)　　　次復(fù)制才能獲得DNA片段3。?
若為全保留復(fù)制,實(shí)驗(yàn)結(jié)果1應(yīng)只出現(xiàn)輕帶和重帶
解析 (1)本研究使用14N對(duì)DNA分子進(jìn)行了標(biāo)記,應(yīng)用了同位素標(biāo)記技術(shù),同時(shí)用密度梯度離心法對(duì)DNA分子進(jìn)行分離;若親代大腸桿菌繁殖一次,出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果1(離心后只有1條中帶),可以說(shuō)明DNA分子的復(fù)制可能是半保留復(fù)制,也可能是分散復(fù)制,但可以排除全保留復(fù)制,因?yàn)槿魹槿Ａ魪?fù)制,則DNA復(fù)制一次后形成的2個(gè)DNA分子是一個(gè)只含14N,另一個(gè)只含15N,實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)出現(xiàn)一條輕帶和一條重帶。

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