13.(12分)(2013·江西省宜春市高三联考)蚕豆体细胞染色体数目2N=12,科学家用3H标记蚕豆根尖细胞的DNA,可以在染色体水平上研究真核生物的DNA复制方式。
实验的基本过程如下:
Ⅰ.将蚕豆幼苗培养在含有3H的胸腺嘧啶核苷酸的培养基上,培养一段时间后,观察细胞分裂中期染色体的放射性情况。
Ⅱ.当DNA分子双链都被3H标记后,再将根移到含有秋水仙素的非放射性培养基中,培养一段时间后,观察细胞分裂中期染色体的放射性情况。
请回答相关问题:
(1)蚕豆根尖细胞进行的分裂方式是__________________;秋水仙素能使部分细胞的染色体数目加倍,其作用的机理是_______________________________。
(2)Ⅰ中,在根尖细胞进行第一次分裂时,每一条染色体上带有放射性的染色单体有________条,每个DNA分子中,有________条链带有放射性。
Ⅱ中,若观察到一个细胞具有24条染色体,且二分之一的染色单体具有放射性,则表示该细胞的染色体在无放射性的培养基上复制________次,该细胞含有________个染色体组。
(3)上述实验表明,DNA分子的复制方式是___________________________。
[解析] (1)蚕豆根尖细胞为体细胞,其分裂方式为有丝分裂。秋水仙素使细胞内染色体加倍的原理是体细胞在有丝分裂过程中,染色体完成了复制,纺锤体的形成受到破坏,以致染色体不能被拉向两极,于是形成了染色体数目加倍的细胞。(2)由于DNA的复制为半保留复制,第一次分裂完成时,每个DNA分子中都有一条链被3H标记,每一条染色体上有2条染色单体被3H标记。当DNA分子双链都被3H标记后,再将根移到含有秋水仙素的非放射性培养基中,观察到一个细胞具有24条染色体,且二分之一的染色单体具有放射性,则表明该细胞的染色体在无放射性的培养基上复制2次,该细胞含有4个染色体组。(3)上述实验证明DNA分子的复制是半保留复制。
[答案] (1)有丝分裂 抑制纺锤体的形成 (2)2 1 2 4 (3)半保留复制
12.(14分)(2014·辽宁锦州高三质检)1958,Meselson和Stahl通过一系列实验首次证明了DNA的半保留复制,此后科学家便开始了有关DNA复制起点数目、方向等方面的研究。试回答下列问题。
(1)由于DNA分子呈________结构,DNA复制开始时首先必须解旋从而在复制起点位置形成复制叉(如图1)。因此,研究中可以根据复制叉的数量推测________。
(2)1963年Cairns将不含放射性的大肠杆菌(拟核DNA呈环状)放在含有3H胸腺嘧啶的培养基中培养,进一步证明了DNA的半保留复制。根据图2的大肠杆菌亲代环状DNA示意图,用简图表示复制一次和复制两次后形成的DNA分子。(注:“以……”表示含放射性的脱氧核苷酸链)。
(3)有人探究DNA的复制从一点开始以后是单向还是双向进行的,将不含放射性的大肠杆菌DNA放在含有3H胸腺嘧啶的培养基中培养,给以适当的条件,让其进行复制,得到图3所示结果,这一结果说明_________________________。
(4)为了研究大肠杆菌DNA复制是单起点复制还是多起点复制,用第(2)题的方法,观察到的大肠杆菌DNA复制过程如图4所示,这一结果说明大肠杆菌细胞中DNA复制是________起点复制的。
[解析] (1)因DNA复制开始时首先必须解旋从而在复制起点位置形成复制叉,所以可以根据复制叉的数量推测复制起点数量。(2)因为DNA为半保留复制,故复制一次所得的2个DNA分子中,1条链带放射性标记,1条不带。第二次复制所得的DNA分子中,1个DNA分子1条链带标记,1个DNA分子2条链都带标记。(3)由图示可以看出:该DNA分子有一个复制起始点,复制为双向进行。(4)由图4可知:该DNA分子有一个复制起始点,即单个复制起始点。
[答案] (1)(规则)双螺旋 复制起点数量 (2)如下图
(3)DNA复制是双向的 (4)单
二、非选择题
11.(14分)(原创题)图1为S型细菌的DNA分子结构示意图(片段),图2为真核生物染色体上部分DNA分子复制过程示意图,图3为拟核或质粒复制过程示意图,据图回答下列问题。
图1 图2 图3
(1)若图1中3为G,则由1、2、3构成的单体的名称为________;
(2)DNA被彻底氧化分解后,能产生含氮废物的是_________。(用序号表示)
(3)假定大肠杆菌只含14N的DNA的相对分子质量为A;只含15N的DNA的相对分子质量为b。现将只含15N的DNA培养到含14N的培养基中,子一代DNA的平均相对分子质量为________,子二代DNA的平均相对分子质量为_______。
(4)用图示表示图2中DNA复制过程中的遗传信息的流动________。
(5)从图2可以看出,DNA分子复制的特点是_______________________。
(6)若图3中DNA的碱基总数是100个,其中T为20个,则复制一次需要游离的C为________个。
[解析] (1)若3为G,图1由1、2、3构成的单体的名称为鸟嘌呤脱氧核苷酸;(2)DNA的组成中只有碱基含氮,因此DNA被彻底氧化分解后,能产生含氮废物的是3、4;(3)含15N的DNA培养到14N培养基中子一代均为中DNA,因此子一代DNA的平均相对分子质量为(A+b)/2,而子二代的4个子DNA应为2个中DNA,2个轻DNA,则子二代DNA的平均相对分子质量为(3A+b)/4;(4)图2中DNA的自我复制可表示为;(5)由图2知DNA复制边解旋边复制,又两条模板链方向相反,在复制时形成的两条子链的方向也是相反的即双向复制;(6)DNA分子中含T为20个,则A=20个,因此DNA分子中含G=C=(100-40)/2=30个,复制一次需游离的C为30个。
[答案] (1)鸟嘌呤脱氧核苷酸 (2)3、4 (3)(A+b)/2 (3A+b)/4
(4) (5)边解旋边复制、双向复制 (6)30
10.如图中①②③表示细胞中遗传信息的传递方向,A、B、C、D代表不同的核酸。
下列相关分析,不正确的是( )
A.图中A是DNA,B是mRNA,C是tRNA,D是rRNA
B.图中①代表DNA复制,②代表转录,③代表翻译
C.①过程中DNA先在解旋酶的作用下解开双链,解旋还可以发生在②过程中
D.能特异性识别mRNA上密码子的分子是tRNA,它共有64种
[解析] 图中A是DNA,B是mRNA,C是tRNA,D是rRNA,E是与核糖体结合的mRNA,F是正在合成的多肽链,G是已经合成的多肽链。①过程是DNA的复制,②过程是转录,③过程是翻译。由于密码子表中共64种密码子,而三种终止密码不决定氨基酸,所以tRNA只有61种。
[答案] D
9.(2011·上海高考)某双链DNA分子含有400个碱基,其中一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4。下列表述错误的是( )
A.该DNA分子的一个碱基改变,不一定会引起子代性状的改变
B.该DNA分子连续复制两次,需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸120个
C.该DNA分子中4种碱基的比例为A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7
D.该DNA分子中的碱基排列方式共有4200种
[解析] DNA分子中改变的碱基可能不在基因中,如在基因中由于密码子的简并性,蛋白质的氨基酸序列可能不变。DNA分子中腺嘌呤脱氧核苷酸有400×3/20=60个。该DNA分子连续复制2次,需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸为:3×60=180个;DNA分子另一条链中A∶T∶G∶C=2∶1∶4∶3,故该DNA分子中4种碱基比例为A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7;DNA双链间碱基互补配对,即DNA分子中有200个碱基对,故该DNA分子中的碱基排列方式共有4200种。
[答案] B
8.在果蝇精巢内的细胞中,由A、C、T三种碱基参与构成的核苷酸共有a种。其DNA分子结构稳定性最低的时期是细胞周期的b期。假如在精原细胞进行DNA分子复制之前,用放射性元素标记了其中一条染色体,分裂完全后含有放射性元素的子细胞是c。则a、b、c分别代表( )
A.5、分裂间期、两个来自于同一个次级精母细胞形成的精细胞
B.5、分裂间期、两个来自于不同次级精母细胞形成的精细胞
C.3、分裂前期、两个来自于同一个次级精母细胞形成的精细胞
D.3、分裂间期、两个来自于不同次级精母细胞形成的精细胞
[解析] 碱基A可以参与构成腺嘌呤脱氧核苷酸和腺嘌呤核糖核苷酸,碱基C可以参与构成胞嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶核糖核苷酸,碱基T只能参与构成胸腺嘧啶脱氧核苷酸。DNA分子结构稳定性最低的时期是DNA复制时,也就是细胞分裂间期。用放射性元素标记了一条染色体,也就是标记了一个DNA分子,该DNA分子进行半保留复制后,形成两个DNA分子,各含有一条含放射性元素的单链,且这两个DNA分子通过一个着丝点相连。减数第一次分裂结束之后,这两个DNA分子进入同一个次级精母细胞中,在减数第二次分裂后期,着丝点分裂,两个DNA分子分开,随后分别进入到两个精细胞中。
[答案] A
7.下图是果蝇染色体上白眼基因示意图,下列叙述正确的是( )
A.Y染色体上有白眼基因S的同源区段
B.S基因所在的DNA片段均具有遗传效应
C.白眼基因在细胞核内,遵循遗传定律
D.基因片段中有5种碱基、8种核苷酸
[解析] 白眼基因S位于X染色体上,Y上找不到与基因S对应的同源区段;DNA片段包括基因部分和非基因部分,非基因部分不具有遗传效应;图示DNA片段中共含A、T、G、C四种碱基,4种脱氧核苷酸。
[答案] C
6.(2013·海南高考)甲(ATGG)是一种单链DNA片段,乙是该片段的转录产物,丙(A-P~P~P)是转录过程中的一种底物。下列叙述错误的是( )
A.甲、乙、丙的组分中均有糖
B.甲乙共由6种核苷酸组成
C.丙可作为细胞内的直接能源物质
D.乙的水解产物中含有丙
[解析] 甲是单链DNA,乙是RNA、丙是ATP,三者都含有核糖,其中DNA中含脱氧核糖,RNA和ATP中含有核糖,A正确;甲为ATGG,含有3种核苷酸,其转录的RNA为UACC也含有3种核苷酸,因此甲、乙共含有6种核苷酸,B正确;ATP可以通过断裂远离腺苷的高能磷酸键,释放能量供生命活动利用,是直接的能源物质,C正确;乙的水解产物为3种核苷酸,不含有ATP,D错误。
[答案] D
5.如图表示大肠杆菌的DNA复制示意图。如果是单起点单向复制,按正常的子链延伸速度,此DNA分子复制约需30 s,而实际上复制从开始到结束只需约16 s。据图分析,下列说法不正确的是( )
A.“甲→乙”的场所与真核生物的DNA分子复制场所不同
B.实际复制的时间减半,是由于该DNA分子是双起点单向同时复制的
C.把甲放在含15N的培养液中复制三代,子代中含15N的DNA占100%
D.如果甲中碱基A占20%,那么其子代DNA中碱基G的比例为30%
[解析] 原核生物DNA的复制是在拟核处进行的,真核生物DNA的复制则主要在细胞核内进行,在线粒体和叶绿体中也进行DNA的复制。不含15N的亲代DNA放在含15N的培养液中复制,无论复制多少代,形成的所有子代DNA中都含15N。如果双链DNA中碱基A占20%,那么碱基G则占30%,子代DNA中的碱基比例与亲代的相同。从图示分析可知,该DNA的复制是单起点双向复制的,这样就比单起点单向复制的速度快约一倍,所需的时间也就比原来少一半,如果是双起点单向同时复制,则在大环内应有两个小环。
[答案] B
4.(2014·太原模拟)DNA一般能准确复制,其原因是( )
①DNA规则的双螺旋结构为复制提供模板
②DNA复制发生于细胞周期的间期
③碱基互补配对是严格的
④产生的两个子代DNA均和亲代DNA相同
A.②④ B.②③ C.①④ D.①③
[解析] DNA规则双螺旋结构经解旋后为DNA复制提供两条模板(即复制的标准),严格的碱基互补配对原则保证了DNA复制的准确性,它保证子代DNA是以亲代DNA提供的两条模板为标准合成的。
[答案] D
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