DNA分子的结构、复制与基因的本质测试题(附解析)

DNA分子的结构、复制与基因的本质
测试题（附解析）
一、选择题
1．下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是( )
A．组成DNA分子的核糖核苷酸有4种
B．每个脱氧核糖上均连着两个磷酸和一个碱基
C．双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的
D．双链DNA分子中，A＋T＝G＋C
解析：选C DNA分子的基本单位是脱氧核糖核苷酸；位于DNA分子长链结束部位的脱氧核糖上只连着一个磷酸和一个碱基；双链DNA分子中，碱基的数目和脱氧核糖的数目是相等的；双链DNA分子中，根据碱基互补配对原则，A＋G＝T＋C。

2．下列关于DNA复制的叙述，正确的是( )
A．DNA复制时，严格遵循A－U、C－G的碱基互补配对原则
B．DNA复制时，两条脱氧核苷酸链均可作为模板
C．DNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制
D．脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链
解析：选B DNA复制时，严格遵循A－T、C－G的碱基互补配对原则；DNA是以两条脱氧核苷酸链作为模板进行复制的；DNA分子边解旋边复制；脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶的作用下才能连接形成子链。

3．(2019·武汉模拟)下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，错误的是( ) A．在DNA分子结构中，与脱氧核糖直接相连的一般是一个磷酸和一个碱基
B．基因是具有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上可含有成百上千个基因
C．一个基因含有许多个脱氧核苷酸，基因的特异性是由脱氧核苷酸的排列顺序决定的D．染色体是DNA的主要载体，一条染色体上含有一个或两个DNA分子
解析：选A 在DNA分子中，与脱氧核糖直接相连的一般是两个磷酸和一个碱基；基因是具有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子含有许多个基因；脱氧核苷酸的特定排列顺序使基因具有特异性；染色体是DNA的主要载体，DNA复制前一条染色体含一个DNA分子，DNA 复制后一条染色体含两个DNA分子。

4．下图为某DNA分子的部分平面结构图，该DNA分子片段中含100个碱基对，40个胞嘧啶，则下列说法错误的是( )
A．②与①交替连接，构成了DNA分子的基本骨架
B．③是连接DNA单链上两个核糖核苷酸的磷酸二酯键
C．该DNA复制n次，含母链的DNA分子只有2个
D．该DNA复制n次，消耗的腺嘌呤脱氧核苷酸数为60×(2n－1)个
解析：选B ①是脱氧核糖，②是磷酸，两者交替连接构成了DNA分子的基本骨架；④是连接DNA单链上两个脱氧核糖核苷酸的化学键，③是鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸中连接磷酸和脱氧核糖的化学键；该DNA复制n次，得到2n个DNA，其中含母链的DNA分子共有2个；该DNA复制n次，消耗腺嘌呤脱氧核苷酸数为(200－40×2)÷2×(2n－1)＝60×(2n－1)。

5．20世纪50年代初，查哥夫对多种生物DNA做了碱基定量分析，发现(A＋T)/(C＋G)的比值如表。

结合所学知识，你认为能得出的结论是( )
B．小麦和鼠的DNA所携带的遗传信息相同
C．小麦DNA中(A＋T)的数量是鼠DNA中(C＋G)数量的1.21倍
D．同一生物不同组织的DNA碱基组成相同
解析：选D 大肠杆菌DNA中(A＋T)/(C＋G)的比值小于猪的，说明大肠杆菌DNA所含C －G碱基对的比例较高，而C－G碱基对含三个氢键，因此大肠杆菌的DNA结构稳定性高于猪的；虽然小麦和鼠的DNA中(A＋T)/(C＋G)比值相同，但不能代表二者的碱基序列与数目相同；同一生物的不同组织所含DNA的碱基序列是相同的，因此DNA碱基组成也相同。

6．下图为DNA片段1经过诱变处理后获得DNA片段2，而后DNA片段2经过复制得到DNA片段3的示意图(除图中变异位点外不考虑其他位点的变异)。

下列叙述正确的是( )
A．在DNA片段3中同一条链上相邻碱基A与T通过两个氢键连接
B．理论上DNA片段3的结构比DNA片段1的结构更稳定
C．DNA片段2至少需要经过3次复制才能获得DNA片段3
D．DNA片段2复制n次后，可获得2n－1个DNA片段1
解析：选D DNA中同一条脱氧核苷酸链上相邻碱基A与T通过“—脱氧核糖—磷酸—
脱氧核糖—”进行连接；理论上DNA片段3中氢键数目比DNA片段1少，故其结构不如DNA 片段1稳定；DNA片段2经过2次复制即可获得DNA片段3；DNA片段2复制n次后，获得的DNA片段1所占的比例为1/2，即2n－1个。

7．(2019·盐城模拟)若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，培养至第二次分裂中期。

下列有关叙述正确的是( ) A．每条染色体中的两条染色单体均含3H
B．每个DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含3H
C．每个DNA分子中只有一条脱氧核苷酸链含3H
D．所有染色体的DNA分子中，含3H的脱氧核苷酸链占总链数的1/4
解析：选A 若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，在间期的S期时DNA复制一次，所以细胞第一次分裂完成后得到的2个子细胞都是每一条染色体的DNA都只有1条链被标记，培养至第二次分裂中期，每条染色体中的两条染色单体均含3H标记；第二次分裂中期，1/2的DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含3H,1/2的DNA分子一条脱氧核苷酸链含3H；所有染色体的DNA分子中，含3H的脱氧核苷酸链占总链数的3/4。

8．在研究解旋酶在DNA复制过程中的作用机制时，科研人员发现，随着解旋酶的移动和双链的打开，DNA链中的张力变小了。

下列相关分析错误的是( )
A．解旋酶可能位于DNA双链叉状分离的位置
B．减小DNA链中的张力可能有助于DNA进行自我复制
C．在DNA双链被打开的过程中不需要外界提供能量
D．解旋酶缺陷的发生可能与多种人类疾病的产生有关
解析：选C 解旋酶常常依赖于单链的存在，并能识别复制叉的单链结构，因此解旋酶可能位于DNA双链叉状分离的位置；随着解旋酶的移动和双链的打开，DNA链中的张力变小，因此减小DNA链中的张力可能有助于DNA进行自我复制；在DNA双链被打开的过程中需要ATP的水解来提供能量；解旋酶用于打开DNA中的氢键，解旋酶缺陷就无法将氢键打开，DNA 无法复制，使人类产生多种疾病。

9.现已知基因M含有碱基共N个，腺嘌呤n个，具有类似如图的平面结构，
下列说法正确的是( )
A．基因M共有4个游离的磷酸基，氢键数目为(1.5N＋n)个
B．如图a可以代表基因M，基因M的等位基因m可以用b表示；a链含有
A的比例最多为2n/N
C．基因M的双螺旋结构，脱氧核糖和磷脂交替排列在外侧，构成基本骨架
D．基因M和它的等位基因m含有的碱基数可以不相等
解析：选D 基因M的每一条链有1个游离的磷酸基，故有2个游离的磷酸基，氢键数
为(1.5N－n)个；基因是由两条脱氧核苷酸链组成的，图中a和b共同组成基因M；双螺旋结构中脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架；等位基因是基因突变产生的，基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失或替换，基因M和它的等位基因m的碱基数或排列顺序可以不同。

10．分析某病毒的遗传物质，其成分如下：
A．该病毒的遗传物质不是双链DNA
B．该病毒的遗传信息流动过程不遵循中心法则
C．以该病毒DNA为模板，复制出的DNA不是子代病毒的遗传物质
D．该病毒DNA的突变频率较高
解析：选B 该病毒的核酸中含有碱基T，说明该病毒的遗传物质是DNA，根据该DNA 分子中碱基A和T、C和G的数量不相等，可以确定该病毒的遗传物质为单链DNA；该病毒的遗传信息流动过程遵循中心法则；以该病毒DNA为模板复制出的是与其碱基序列互补的DNA单链，与病毒DNA的碱基序列并不相同，因此复制出的DNA不是子代病毒的遗传物质；该病毒DNA是单链结构，其结构不稳定，容易发生突变。

11.某基因(14N)含有3 000个碱基，腺嘌呤占35%。

若该DNA分子以15N
同位素标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次，将全部复制产物进行
密度梯度离心，得到如图甲结果；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再
离心，则得到如图乙结果。

下列有关分析正确的是( )
A．X层全部是仅含14N的基因
B．W层中含15N标记的胞嘧啶6 300个
C．X层中含有氢键数是Y层的1/3
D．W层与Z层的核苷酸数之比是1∶4
解析：选C X层应全部是含14N15N的基因，W层中含15N标记的胞嘧啶数为3 000×(1－2×35%)÷2×6＝2 700(个)；复制得到的DNA分子与亲代DNA分子的碱基序列相同，则两者的氢键数也应该是相等的，X层有2个DNA，Y层有6个DNA，故X层与Y层的氢键数之比为1∶3；W层与Z层的核苷酸数之比应为3∶1。

12．某长度为1 000个碱基对的双链环状DNA分子，其中含腺嘌呤300个，该DNA分子复制时，1链首先被断开形成3′、5′端口，接着5′端与2链发生分离，随后DNA分子以2链为模板，通过滚动从1链的3′端开始延伸子链，同时还以分离出来的5′端单链为模板合成另一条子链，其过程如图所示。

下列相关叙述正确的是( )
A．该过程是从两个起点同时进行的，1链中的碱基数目多于2链
B．若该DNA连续复制3次，则第三次共需鸟嘌呤4 900个
C．复制过程中两条链分别作模板，边解旋边复制
D．该环状DNA通常存在于细菌、酵母菌等原核细胞中
解析：选C 双链DNA分子的两条链是严格按照碱基互补配对原则形成的，所以1链和2链均含1 000个碱基，两者碱基数目相同；根据碱基互补配对原则(A－T、G－C)，DNA分子含腺嘌呤300个，所以胸腺嘧啶也为300个，则胞嘧啶和鸟嘌呤均为700个，在第三次复制过程中，DNA分子数由4个增加到8个，即第三次新合成4个DNA分子，故需鸟嘌呤700×4＝2 800(个)；根据题意可知，复制过程中两条链分别作模板，边解旋边复制；酵母菌细胞是真核细胞。

二、非选择题
13．请回答下列与DNA分子的结构和复制有关的问题：
(1)DNA分子复制的时间是________________________________，一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基靠________________________________连接。

(2)在DNA分子模型搭建实验中，如果用一种长度的塑料片代表A和G，用另一种长度的塑料片代表C和T，那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型粗细________，原因是____________________________。

(3)DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基(P)变成了尿嘧啶，该DNA连续复制两次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为U—A、A—T、G—C、C—G，推测“P”可能是________________。

(4)7­乙基鸟嘌呤不与胞嘧啶(C)配对而与胸腺嘧啶(T)配对。

某DNA分子中腺嘌呤(A)占碱基总数的30%，其中的鸟嘌呤(G)全部被7­乙基化，该DNA分子正常复制产生两个DNA 分子，其中一个DNA分子中胸腺嘧啶(T)占碱基总数的45%，另一个DNA分子中鸟嘌呤(G)所占比例为________。

(5)请你在下面框图中画出某亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物模式图。

解析：(1)DNA分子复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。

一条脱氧核
苷酸链上相邻的碱基靠“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接。

(2)A、G都为嘌呤碱基，C、T都为嘧啶碱基，根据碱基互补配对原则，一条链中嘌呤碱基只能和另一条链中的嘧啶碱基互补配对，故搭建成的DNA模型粗细相同。

(3)突变后是U，则以突变的单链为模板两次复制后形成2个DNA分子，其相应位点上的碱基为U—A、A—T。

另外一条未突变单链两次复制后形成2个DNA分子，其相应位点上的碱基是G—C、C—G。

所以P点正常碱基可能是G或C。

(4)据DNA分子中的A占30%，可知T占30%，C占20%，G占20%。

当其中的G 全部被7­乙基化后，新复制的两个DNA分子中G的比例不变，仍为20%。

(5)DNA复制为半保留复制，因此在第二次复制形成的4个DNA分子中，其中2个DNA分子是亲本链和第二次复制子链形成的，另2个DNA分子是第一次复制子链和第二次复制子链形成的。

答案：(1)有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—(2)相同嘌呤必定与嘧啶互补配对(3)胞嘧啶或鸟嘌呤(4)20% (5)如图
14．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
15．(2019·海口摸底)在研究DNA复制机制的过程中，为验证DNA分子的半保留复制方式，研究者以蚕豆根尖进行实验，主要步骤如下：
步骤①：将蚕豆根尖置于含放射性3H标记胸腺嘧啶的培养液中，培养大约一个细胞周期的时间。

步骤②：取出根尖，洗净后转移至不含放射性物质的培养液中，继续培养大约两个细胞周期的时间。

分别在第一个、第二个和第三个细胞周期取样，通过放射自显影技术检测有丝分裂中期细胞染色体上的放射性分布。

(1)本实验最主要的研究方法称为________________。

实验所用的细胞材料最可能取自蚕豆根尖的________区，步骤①的目的是标记细胞中的________分子。

(2)若第一个细胞周期的检测结果是每条染色体的姐妹染色单体都具有放射性，如图A 所示。

第二个细胞周期的放射性检测结果符合图中的________(填字母)，且第三个细胞周期的放射性检测结果符合图中的________(填字母)，说明DNA分子的复制方式为半保留复制。

中期的染色体示意图(深色代表染色单体具有放射性) 解析：(1)根据步骤①中“将蚕豆根尖置于含放射性3H标记胸腺嘧啶的培养液中，培养大约一个细胞周期的时间”，可以确定本实验最主要的研究方法是同位素示踪法。

用蚕豆根尖进行实验时，DNA复制发生在具有细胞周期的细胞的分裂间期，因此该实验所用的细胞材料最可能取自蚕豆根尖的分生区；胸腺嘧啶是合成DNA的原料之一，因此步骤①的目的是标记细胞中的DNA分子。

(2)图A中每条染色体的姐妹染色单体均含有放射性，图B中每条染色体的姐妹染色单体中只有一条含有放射性，图C中每条染色体的姐妹染色单体均不含放射性。

DNA分子的复制为半保留复制，第一个细胞周期，DNA复制后每个DNA分子中只有一条链含有放射性，第二个细胞周期，每个DNA分子复制后形成两个DNA分子，一个DNA分子含有放射性，另一个DNA分子不含放射性，则放射性检测结果是每条染色体含有两条染色单体，其中一条染色单体含有放射性，另一条染色单体不含放射性，符合题图中B；同理可知，第
三个细胞周期的放射性检测结果是有一半染色体不含放射性，另一半染色体的姐妹染色单体中，有一条染色单体含有放射性，另一条染色单体不含放射性，符合题图中B和C。

答案：(1)同位素示踪法分生DNA (2)B B和C。