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(共23张PPT)
课时规范练29　DNA的结构和复制、基因的本质
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必备知识基础练
考点一　DNA分子的结构与基因的本质
1.(2024·福建漳州模拟)沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型,该模型可用于(　　)
A.证明DNA分子是遗传物质
B.解释DNA分子的多样性
C.证明DNA复制是以半保留的方式进行
D.解释遗传信息从DNA到RNA传递的一般规律
B
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解析 该模型的设计不能证明DNA分子是遗传物质,A项不符合题意;该模型可以解释DNA分子的多样性,DNA分子多样性是其中碱基的排列顺序引起的,B项符合题意;该模型不能证明DNA复制是以半保留的方式进行,C项不符合题意;中心法则能解释遗传信息从DNA到RNA传递的一般规律,但该模型不能解释,D项不符合题意。
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2.(2024·广东河源模拟)已知某个完整DNA分子中共有6×106个碱基对,其中A占全部碱基的30%,下图为该DNA分子的结构模式图(部分片段)。下列说法正确的是(　　)
DNA分子的结构模式图(部分片段)
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A.该DNA分子中磷酸基团总数与四种碱基的总和相等
B.④⑤⑥组成的脱氧核糖核苷酸是DNA分子的基本单位之一
C.碱基①和碱基②之间通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”相连接
D.该DNA分子在第三次复制时需要消耗胞嘧啶的数量为1.68×107个
答案 A　
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解析 DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸,而一分子脱氧核苷酸由一分子脱氧核糖、一分子磷酸和一分子含氮碱基组成,所以DNA分子中磷酸基团总数与四种碱基的总和是相等的,A项正确;由图可知,④⑤⑦组成一个脱氧核糖核苷酸,B项错误;由图可知,碱基①和碱基②之间通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连接,C项错误;该DNA分子在第三次复制时,由4个DNA分子变为8个DNA分子,相当于需要合成4个新的DNA分子,而每个DNA中(A+C)占全部碱基的50%,而A占全部碱基的30%,所以胞嘧啶(C)占全部碱基的20%,故需要消耗胞嘧啶的数量为6×106×2×20%×4=9.6×106(个),D项错误。
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3.(2024·河北秦皇岛模拟)在一个双链DNA分子中,碱基总数为m,腺嘌呤碱基数为n,G与C之间形成3个氢键,A与T之间形成2个氢键。则下列有关叙述正确的是(　　)
①脱氧核苷酸数=磷酸数=碱基数=m
②碱基之间的氢键数为(3m-2n)/2
③一条链中A+T的数量为n
④G的数量为m-n
A.①②③④　　　 B.②③④
C.③④ D.①②③
D
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解析 每个脱氧核苷酸分子含有一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子碱基,所以脱氧核苷酸数=磷酸数=碱基数=m,①正确;因为A和T之间有2个氢键、C和G之间有3个氢键,根据碱基互补配对原则,A=T=n,则C=G=(m-2n)/2,所以碱基之间的氢键数为2n+3(m-2n)/2=(3m-2n)/2,②正确;双链DNA中,A=T=n,则根据碱基互补配对原则,一条链中A+T的数量为n,③正确;由②中计算可知,G的数量=(m-2n)/2,④错误。
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考点二　DNA的复制及相关计算
4.(2024·浙江卷)大肠杆菌在含有3H-脱氧核苷培养液中培养,3H-脱氧核苷掺入到新合成的DNA链中,经特殊方法显色,可观察到双链都掺入3H-脱氧核苷的DNA区段显深色,仅单链掺入的显浅色,未掺入的不显色。掺入培养中,大肠杆菌拟核DNA第2次复制时,局部示意图如图。DNA双链区段①②③对应的显色情况可能是(　　)
A.深色、浅色、浅色
B.浅色、深色、浅色
C.浅色、浅色、深色
D.深色、浅色、深色
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解析 大肠杆菌在含有3H-脱氧核苷培养液中培养,DNA的复制方式为半保留复制,大肠杆菌拟核DNA第1次复制后产生的子代DNA的两条链一条被3H标记,另一条未被标记,大肠杆菌拟核DNA第2次复制时,以两条链中一条被3H标记,另一条未被标记的DNA分子为模板,结合题干显色情况,DNA双链区段①为浅色,②为深色,③为浅色,B项正确。
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5.(2024·山东淄博模拟)大多数真核生物的DNA在复制时会出现多个复制泡,每个复制泡的两端有2个复制叉,复制叉的延伸方向如图所示。已知复制时DNA聚合酶只能沿模板链的3'→5'方向移动,下列说法错误的是(　　)
A.图中DNA的复制为双向半保留复制
B.多起点复制加快了DNA的复制速度
C.复制泡3的DNA复制早于复制泡1
D.子链的延伸方向与复制叉的推进方向相同
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解析 由题图复制泡的走向可知,DNA复制时以每条链为模板,沿模板链的3'→5'方向移动,图中DNA的复制为多起点不连续双向半保留复制,A项正确;多起点复制加快了DNA的复制速度,B项正确;根据复制泡的大小可以看出,复制泡3的DNA复制早于复制泡1,C项正确;DNA聚合酶只能沿模板链的3'→5'方向移动,两条子链的延伸方向相反,其中一条子链与复制叉的推进方向相反,D项错误。
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6.(2025·吉林模拟)梅塞尔森发现DNA半保留复制的实验被称为“生物学中最漂亮的实验”。下列有关该实验的叙述,错误的是(　　)
A.DNA双螺旋结构的发现为该实验提供了理论基础
B.放射性同位素检测技术为实验结果检测提供了技术手段
C.密度梯度离心为DNA分子在试管分层提供了有效方法
D.假说—演绎法为该实验的研究过程提供了科学的思维方法
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解析 DNA双螺旋结构的发现是该实验提出假说的依据,因此能为该实验提供必要的理论基础,A项正确;梅塞尔森和斯塔尔将15N标记的大肠杆菌转移到含14N的普通培养液中培养,收集大肠杆菌并提取DNA,对其进行密度梯度离心,15N不具备放射性,因此不需要用放射性同位素检测技术进行检测,B项错误;该实验利用密度梯度离心技术让不同密度的DNA分子分层,从而证明了半保留复制,因此密度梯度离心为DNA分子在试管分层提供了有效方法,C项正确;梅塞尔森和斯塔尔在实验之前进行演绎推理,观察到与演绎一致的预期现象后,实验证明了“DNA的半保留复制”,因此假说—演绎法为该实验的研究过程提供了科学的思维方法,D项正确。
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关键能力提升练
7.(2023·浙江卷)紫外线引发的DNA损伤,可通过“核苷酸切除修复(NER)”方式修复,机制如图所示。着色性干皮症(XP)患者的NER酶系统存在缺陷,受阳光照射后,皮肤出现炎症等症状。患者幼年发病,20岁后开始发展成皮肤癌。下列叙述错误的是(　　)
A.修复过程需要限制酶和DNA聚合酶
B.填补缺口时,新链合成以5'到3'的方向进行
C.DNA有害损伤发生后,在细胞增殖后进行修复,对细胞最有利
D.随年龄增长,XP患者几乎都会发生皮肤癌的原因,可用突变累积解释
C
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解析 由题图可知,修复过程中需要限制酶将损伤部位的序列进行切割,需要DNA聚合酶将单个的脱氧核苷酸依次连接到核苷酸链的3'端,子链延伸方向为5'→3',A、B两项正确。DNA有害损伤发生后,在细胞增殖中进行修复,保证DNA复制的正常进行,对细胞最有利,C项错误。癌症的发生是多个基因累积突变的结果,随年龄增长,XP患者几乎都会发生皮肤癌是突变累积的结果,D项正确。
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8.如图为某同学制作的DNA双螺旋结构模型,下列相关描述正确的是(　　)
A.a链从左向右的碱基序列和b链从右向左的碱基序列相同
B.一个细胞周期中,c处的化学键可能发生断裂和生成
C.d处小球代表核糖,它和磷酸交替连接构成DNA分子的基本骨架
D.DNA分子上不具有遗传效应的片段一般不能遗传给下一代
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解析 a、b链碱基互补配对,但a链从左向右的碱基序列和b链从右向左的碱基序列不相同,A项错误;c处的化学键为氢键,在细胞分裂间期进行DNA复制,会发生氢键的断裂和生成,B项正确;d处小球代表脱氧核糖,它和磷酸交替连接构成DNA分子的基本骨架,C项错误;DNA分子上不具有遗传效应的片段也能遗传给下一代,D项错误。
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9.(2024·江苏南通模拟)某些线性DNA病毒以下图所示方式进行DNA复制,相关叙述正确的是(　　)
A.复制过程遵循碱基互补配对原则
B.以脱氧核苷酸为原料沿子链的5'端延伸
C.新合成的链1和链2组成一个新的DNA分子
D.该复制方式具有多起点、单向、半不连续复制的特点
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解析 DNA复制过程遵循碱基互补配对原则,A项正确;由图中新合成的链的箭头指示方向可知,以脱氧核苷酸为原料沿子链的3'端延伸,B项错误; DNA复制的方式为半保留复制,新合成的链1和链2各自与其模板链组成一个新的DNA分子,C项错误;由图可知,该复制方式具有多起点、单向的特点,但子链的延伸是连续的,D项错误。
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10.(11分)(2024·河南模拟)将SP8噬菌体的双链DNA温和加热,两条链分离(即DNA变性),用密度梯度离心分离两条链,见下图。用SP8噬菌体感染枯草杆菌细胞后提取RNA(图中c),分别与分离的SP8噬菌体DNA单链混合。SP8噬菌体的DNA分子由两条碱基组成很不平均的链构成。示意图如下:
(1)SP8噬菌体双链DNA中嘌呤与嘧啶量的关系可用简式表示为　　　 　,其中a链的嘌呤与嘧啶量的关系可用文字表示为　　　　　　　。
(2)构成a、b链的核苷酸由　 　　　键连接,a链与b链之间由　　　　键连接。
G+A=C+T
嘌呤少于嘧啶
磷酸二酯
氢
(3)图中显示的实验结果是______________________________________
　　　　　 　　　 。
(4)由实验可知,　　　　链为“重链”,“重链”的碱基组成特点是　　　　　　　　,　　　　链为模板链。
(5)为什么要用SP8噬菌体感染枯草杆菌细胞后提取RNA分子
　　 　　　 　　　　　 　　。
只与噬菌体DNA的一条链杂交形成
DNA—RNA杂合分子,不与另一条链杂交
b　
嘌呤多于嘧啶
b　
噬菌体是病毒,没有自己的酶系统,只能在宿主细胞中复制和转录
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解析 (1)双链DNA中,嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数,由图可知,a链的嘌呤少于嘧啶,为“轻链”。(2)DNA分子单链上脱氧核苷酸由磷酸二酯键连接,两条链之间由氢键连接。(3)实验结果显示,噬菌体DNA的b链与RNA分子杂交形成DNA—RNA杂合分子,不与a链杂交。(4)由图可知,b链嘌呤多于嘧啶,且b链密度梯度离心后位于a链下方,为“重链”。b链能与SP8噬菌体感染枯草杆菌细胞后提取的RNA杂交,说明是转录过程中的模板链。(5)噬菌体是病毒,没有自己的酶系统,只能在宿主细胞中复制和转录。
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