專(zhuān)題6基因的本質(zhì)和表達(dá)第2講DNA的結(jié)構(gòu)、復(fù)制和基因的本質(zhì)1.(2023·湖南長(zhǎng)郡中學(xué)月考)科學(xué)家在人體快速分裂的活細(xì)胞(如癌細(xì)胞)中發(fā)現(xiàn)了DNA的四螺旋結(jié)構(gòu)。形成該結(jié)構(gòu)的DNA單鏈中富含G，每4個(gè)G之間通過(guò)氫鍵等形成一個(gè)正方形的“G－4平面”，繼而形成立體的“G－四聯(lián)體螺旋結(jié)構(gòu)”(如圖)。下列敘述正確的是()一、單項(xiàng)選擇題①該結(jié)構(gòu)是沃森和克里克首次發(fā)現(xiàn)的②該結(jié)構(gòu)由一條脫氧核苷酸鏈形成③用DNA解旋酶可打開(kāi)該結(jié)構(gòu)中的氫鍵④該結(jié)構(gòu)中(A＋G)/(T＋C)的值與DNA雙螺旋中的值相等A.①②

B.②③C.①④

D.②④答案：B2.(2024·遼寧模擬)在一個(gè)由a個(gè)堿基對(duì)組成的雙鏈DNA分子中，G占比為b，則該DNA分子中共含有氫鍵的數(shù)目是(

)A.a＋ab

B.2a＋abC.2a＋2ab

D.2a＋4abC3.(2024·江西月考)DNA單鏈上的G和G配對(duì)，可形成G－四鏈體，C與C配對(duì)，則形成i－motif，二者結(jié)構(gòu)如圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是()A.在形成G－四鏈體的DNA分子中，完全遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則B.DNA分子的G－四鏈體或i－motif區(qū)域仍能形成雙螺旋結(jié)構(gòu)C.G－四鏈體和i－motif的形成不會(huì)發(fā)生在同一DNA中D.上述2種結(jié)構(gòu)不會(huì)改變DNA中嘌呤和嘧啶的比例答案：D【解析】DG－四鏈體中G和G配對(duì)，所以不完全遵守堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，A錯(cuò)誤；從圖中看出，G－四鏈體或i－motif區(qū)域沒(méi)有形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，B錯(cuò)誤；DNA單鏈上的G和G配對(duì)，可形成G－四鏈體，C與C配對(duì)，則形成i－motif，有可能發(fā)生在同一個(gè)DNA分子中，C錯(cuò)誤。4.(2024·吉林模擬)DNA分子既有環(huán)狀也有鏈狀，既有單鏈也有雙鏈。下列關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述，正確的是()A.不同的雙鏈DNA分子中嘌呤與嘧啶堿基的比例相同B.DNA分子中每個(gè)脫氧核糖連接2個(gè)磷酸基團(tuán)C.每個(gè)DNA分子中都含有游離的磷酸基團(tuán)和羥基D.雙鏈DNA分子中不互補(bǔ)的相鄰堿基由磷酸二酯鍵相連A【解析】A雙鏈DNA分子中不互補(bǔ)的相鄰堿基即指的是在DNA分子的一條單鏈中相鄰的堿基，DNA分子的一條單鏈中相鄰的堿基是通過(guò)脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖相連接，D錯(cuò)誤。5.(2024·山東二模)放射自顯影技術(shù)可用于區(qū)分DNA復(fù)制的方向，復(fù)制開(kāi)始時(shí)，首先用低放射性的3H脫氧胸苷作原料進(jìn)行培養(yǎng)，一定時(shí)間后轉(zhuǎn)移到含有高放射性的原料中進(jìn)行培養(yǎng)，在放射自顯影圖像上觀察比較放射性標(biāo)記的強(qiáng)度，結(jié)果如圖甲和圖乙。圖丙和圖丁分別表示不同DNA復(fù)制過(guò)程模式圖。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.圖甲、圖乙分別對(duì)應(yīng)圖丙、圖丁代表的DNA復(fù)制方式B.若解旋酶移動(dòng)速率恒定，圖丙表示的復(fù)制方式比圖丁表示的復(fù)制方式效率高C.⑤⑥復(fù)制完成后，兩條完整子鏈中G與C含量之和相等D.②③⑤是不連續(xù)復(fù)制，其模板鏈的3′端都指向解旋方向答案：A【解析】A由圖可知，圖丙表示雙向復(fù)制，復(fù)制起始點(diǎn)區(qū)域利用低放射性原料，其放射性低，兩側(cè)的新合成區(qū)域利用高放射性原料，其放射性高，圖丁表示單向復(fù)制，復(fù)制起始點(diǎn)區(qū)域利用的是低放射性原料，因此放射性低，右側(cè)的新合成區(qū)域利用的是高放射性原料，因此放射性高，故圖甲、圖乙分別對(duì)應(yīng)圖丁、圖丙代表的DNA復(fù)制方式，A錯(cuò)誤。6.(2024·浙江模擬)APOBEC3蛋白是一類(lèi)人類(lèi)胞嘧啶脫氨酶家族，其成員APOBEC3A會(huì)使細(xì)胞中DNA單鏈的胞嘧啶脫氨基化產(chǎn)生尿嘧啶，改變基因組DNA引發(fā)癌變。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.細(xì)胞中存在DNA與蛋白質(zhì)形成的復(fù)合物B.DNA復(fù)制中可能出現(xiàn)尿嘧啶與腺嘌呤互補(bǔ)配對(duì)現(xiàn)象C.多個(gè)位點(diǎn)脫氨基化會(huì)使DNA分子的穩(wěn)定性減弱D.胞嘧啶脫氨基化后至少需要3次細(xì)胞分裂才能完成C—G→T—A堿基對(duì)的替換D【解析】D根據(jù)題意可知：第一次復(fù)制得到的兩個(gè)子代DNA中，相應(yīng)位置的堿基對(duì)分別是G—C和U—A，再經(jīng)過(guò)第二次復(fù)制，得到的4個(gè)子代DNA中相應(yīng)位置的堿基對(duì)分別是G—C、C—G、U—A和A—T，所以復(fù)制2次后，子代DNA中靶位點(diǎn)堿基對(duì)可由C—G徹底替換成T—A，D錯(cuò)誤。7.(2024·江蘇三模)將某植物的分生區(qū)細(xì)胞(2n＝18)培養(yǎng)在含放射性標(biāo)記胸腺嘧啶的培養(yǎng)基中，一段時(shí)間后更換到無(wú)放射性培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時(shí)間。測(cè)定分裂期細(xì)胞中帶放射性DNA的細(xì)胞百分率，結(jié)果如下圖。下列分析正確的是()A.細(xì)胞在放射性標(biāo)記胸腺嘧啶培養(yǎng)基中分裂了一次，所有核酸均帶上了放射性B.更換培養(yǎng)基10小時(shí)后開(kāi)始有細(xì)胞進(jìn)入第二次分裂C.更換培養(yǎng)基后1個(gè)細(xì)胞分裂兩次形成的4個(gè)子細(xì)胞中一定有2個(gè)帶有放射性D.更換培養(yǎng)基后第二次分裂期的細(xì)胞中，含有放射性的染色體有18條答案：D【解析】D核酸包括DNA和RNA，RNA中沒(méi)有胸腺嘧啶，因此細(xì)胞在放射性標(biāo)記胸腺嘧啶培養(yǎng)基中分裂了一次，所有DNA均帶上了放射性，A錯(cuò)誤；20～25小時(shí)，第二輪細(xì)胞進(jìn)入分裂期，曲線再次開(kāi)始上升，因此更換培養(yǎng)基20小時(shí)后開(kāi)始有細(xì)胞進(jìn)入第二次分裂，B錯(cuò)誤；由于親代細(xì)胞被標(biāo)記染色體在有絲分裂時(shí)隨機(jī)分配到細(xì)胞的一極，在無(wú)放射性的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制兩次，分裂得到的4個(gè)細(xì)胞中不一定均有2個(gè)帶有放射性，C錯(cuò)誤；由于DNA進(jìn)行半保留復(fù)制，第一次復(fù)制完的18個(gè)DNA均為一條鏈含放射性，一條鏈不含，再進(jìn)行第二次細(xì)胞分裂，由于DNA半保留復(fù)制，更換培養(yǎng)基后第二次分裂期的細(xì)胞中，含有放射性的染色體有18條，D正確。二、不定項(xiàng)選擇題8.某研究小組測(cè)定了多個(gè)不同雙鏈DNA分子的堿基組成，根據(jù)測(cè)定結(jié)果繪制了DNA分子的一條單鏈與其互補(bǔ)鏈、一條單鏈與其所在DNA分子中堿基數(shù)目比值的關(guān)系圖，下列圖像中正確的是()C【解析】C設(shè)該單鏈中4種堿基含量分別為A1、T1、G1、C1，其互補(bǔ)鏈中4種堿基含量為A2、T2、C2、G2，DNA分子中4種堿基含量為A、T、G、C。由堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可知(A＋C)/(T＋G)＝1，A中曲線應(yīng)為水平的，A錯(cuò)誤；(A2＋C2)/(T2＋G2)＝(T1＋G1)/(A1＋C1)，B曲線應(yīng)為雙曲線的一支，B錯(cuò)誤；(A＋T)/(G＋C)＝(A1＋A2＋T1＋T2)/(G1＋G2＋C1＋C2)＝(A1＋T1)/(G1＋C1)，C正確；(A1＋T1)/(G1＋C1)＝(T2＋A2)/(C2＋G2)，D錯(cuò)誤。9.(2024·陜西月考)如圖為真核細(xì)胞內(nèi)某基因結(jié)構(gòu)示意圖，該基因共由1000對(duì)脫氧核苷酸組成，其中堿基T占15%。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.該基因一定存在于細(xì)胞核內(nèi)的染色體DNA上B.該基因的一條脫氧核苷酸鏈中(C＋G)/(A＋T)為3∶7C.解旋酶作用于②部位，DNA聚合酶用于催化①部位的化學(xué)鍵形成D.該基因復(fù)制3次，則需要游離的鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸4900個(gè)答案：AB【解析】AB如圖為真核細(xì)胞內(nèi)某基因結(jié)構(gòu)示意圖，真核細(xì)胞的基因大多數(shù)分布在真核細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)，少數(shù)分布于細(xì)胞質(zhì)的線粒體和葉綠體中，故該基因不一定存在于細(xì)胞核內(nèi)的染色體DNA上，A錯(cuò)誤；由題干可得，該基因中堿基T共有1000×2×15%＝300(個(gè))，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，A＝T＝300，C＝G＝700，則該DNA分子雙鏈中(C＋G)∶(A＋T)＝單鏈中(C＋G)∶(A＋T)＝1400∶600＝7∶3，B錯(cuò)誤。10.下圖為DNA分子的復(fù)制方式模式圖，圖中“→”表示復(fù)制方向。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.由圖可知，DNA分子復(fù)制為單向復(fù)制B.除圖示酶外，DNA分子復(fù)制還需DNA聚合酶等C.DNA分子復(fù)制時(shí)，子鏈的延伸方向都是5′端→3′端D.解旋含G—C堿基對(duì)較多區(qū)域時(shí)，消耗的能量相對(duì)較多答案：A【解析】A由圖可知，DNA分子復(fù)制為雙向復(fù)制，A錯(cuò)誤。三、非選擇題11.(2024·安徽月考)在研究DNA復(fù)制機(jī)制的過(guò)程中，科學(xué)家曾用不同材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)科學(xué)家用蠶豆根尖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，主要步驟如下。步驟①將蠶豆根尖置于含放射性3H標(biāo)記的胸腺嘧啶的培養(yǎng)液中，培養(yǎng)大約一個(gè)細(xì)胞周期的時(shí)間在第一個(gè)、第二個(gè)和第三個(gè)細(xì)胞周期分別取樣，檢測(cè)分裂后期細(xì)胞DNA的放射性分布情況步驟②取出根尖，洗凈后轉(zhuǎn)移至不含放射性物質(zhì)的培養(yǎng)液中，繼續(xù)培養(yǎng)大約兩個(gè)細(xì)胞周期的時(shí)間①本實(shí)驗(yàn)采用的方法是______________。取處于分裂后期的DNA進(jìn)行放射性檢測(cè)，而不取分裂中期的原因是___________________________________________________。②依據(jù)“DNA是半保留復(fù)制”假說(shuō)，步驟①完成后，做出的演繹推理是______________________。若第二個(gè)細(xì)胞周期的放射性檢測(cè)結(jié)果符合____________________________________，且第三個(gè)細(xì)胞周期的放射性檢測(cè)結(jié)果是含有放射性的DNA分子占______，則假說(shuō)成立。同位素標(biāo)記法

分裂中期復(fù)制產(chǎn)生的兩個(gè)DNA由著絲粒連接，沒(méi)有分開(kāi)

子代DNA都有放射性

子代DNA1/2有放射性，1/2無(wú)放射性1/4(2)科學(xué)家用噬菌體研究DNA的復(fù)制，將一個(gè)噬菌體DNA分子的兩條鏈用32P進(jìn)行標(biāo)記，并使其感染大腸桿菌，在不含有32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時(shí)間。得到n個(gè)子代噬菌體并釋放，發(fā)現(xiàn)其中含有32P的噬菌體所占比例為2/n，原因是_______________________________________________。(3)科學(xué)家研究哺乳動(dòng)物細(xì)胞核DNA復(fù)制，構(gòu)建了復(fù)制模型，如下圖。由圖可知，DNA分子復(fù)制的特點(diǎn)有______________________________________________________________________(至少寫(xiě)出2點(diǎn))。

DNA的復(fù)制為半保留復(fù)制，含親本鏈的DNA只有2個(gè)

多個(gè)起點(diǎn)、雙向復(fù)制、兩條子鏈一條連續(xù)合成一條不連續(xù)合成、半保留復(fù)制12.DNA指紋技術(shù)正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，可用于親子鑒定、刑事偵查等方面，請(qǐng)思考并回答下列有關(guān)DNA指紋技術(shù)的問(wèn)題：(1)DNA親子鑒定中，DNA探針必不可少，DNA探針是一種已知堿基順序的DNA片段。用DNA探針檢測(cè)基因所用的原理是_________________________________________?，F(xiàn)在已知除了同卵雙生雙胞胎外，每個(gè)人的DNA都是獨(dú)一無(wú)二的，就好像指紋一樣，這說(shuō)明_____________________________。(2)為了確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，需要克隆出較多的DNA樣品，若一個(gè)只含31P的DNA分子以32P標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料連續(xù)復(fù)制3次后，含32P的單鏈占全部單鏈的______。

堿基互補(bǔ)配對(duì)原則和DNA分子的特異性DNA分子具有多樣性和特異性7/8(3)DNA指紋技術(shù)可應(yīng)用于尸體的辨認(rèn)工作中。①如表所示為分別從尸體和死者生前的生活用品中提取的某條染色體上同一區(qū)段DNA單鏈的堿基序列，根據(jù)堿基配對(duì)情況判斷(不考慮突變)，A、B、C三組DNA中不是同一人的是________組。B、C組別尸體中的DNA堿基序列家屬提供的DN