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1、第 16 讲 核酸是遗传物质的证据、DNA 的分子结构和特点第 16 讲 核酸是遗传物质的证据、DNA 的分子结构和特点 A 组 基础过关 1.(2018 海南单科,10,2 分)下列与真核生物中核酸有关的叙述,错误的是( ) A.线粒体和叶绿体中都含有 DNA 分子 B.合成核酸的酶促反应过程中不消耗能量 C.DNA 和 RNA 分子中都含有磷酸二酯键 D.转录时有 DNA 双链解开和恢复的过程 答案 B 线粒体和叶绿体中都含有少量的 DNA 和 RNA 分子,A 正确;真核细胞内 合成核酸的酶促反应过程,需消耗细胞代谢产生的能量,B 错误;DNA 由双链构 成,RNA 一般由单链构成,两者
2、都含有磷酸二酯键,C 正确;转录时有 DNA 双链解开 和恢复的过程,D 正确。 2.(2017 海南单科,24,2 分)DNA 分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下 列关于生物体内 DNA 分子中(A+T)/(G+C)与(A+C)/(G+T)两个比值的叙述,正确的 是( ) A.碱基序列不同的双链 DNA 分子,后一比值不同 B.前一个比值越大,双链 DNA 分子的稳定性越高 C.当两个比值相同时,可判断这个 DNA 分子是双链 D.经半保留复制得到的 DNA 分子,后一比值等于 1 答案 D 双链DNA分子中碱基A=T,G=C,故任何双链DNA分子中(A+C)/(G+T)相同, 均等
3、于 1,但不同 DNA 分子的(A+T)/(G+C)不同,A 错误、D 正确;A、T 之间有两个 氢键,G、 C 之间有三个氢键,G+C 所占比例越大,DNA 分子的稳定性越高,B 错误;单 链 DNA 分子中(A+T)/(G+C)与(A+C)/(G+T)两个比值也可能相同,C 错误。 3.DNA 是绝大多数生物的遗传物质,关于 DNA 的相关说法错误的是( ) A.细胞在分裂之前,一定要进行 DNA 的复制 B.碱基对排列顺序的多样性是 DNA 多样性的原因之一 C.DNA 分子杂交技术可以用来比较不同种生物 DNA 分子的差异 D.格里菲斯(Griffith)实验证明加热杀死的 S 型细菌
4、中必然存在转化因子 答案 A 有丝分裂、 减数第一次分裂前是需要 DNA 复制的,但减数第二次分裂前 是没有DNA复制的,直接分裂,A错误;DNA多样性取决于碱基的数目和碱基对排列 顺序,B 正确;每个 DNA 分子都有特定的碱基序列,不同种生物 DNA 分子是不同的, 所以用 DNA 分子杂交技术可以用来比较不同种生物 DNA 分子的差异,C 正确;格里 菲斯的肺炎双球菌转化实验证明 S 型细菌中存在某种转化因子,能将 R 型细菌转 化为 S 型细菌,D 正确。 4.(2018 浙江 4 月选考,23,2 分)下列关于“核酸是遗传物质的证据”的相关实验 的叙述,正确的是( ) A.噬菌体侵染
5、细菌实验中,用 32P 标记的噬菌体侵染细菌后的子代噬菌体多数具 有放射性 B.肺炎双球菌活体细菌转化实验中,R 型肺炎双球菌转化为 S 型菌是基因突变的 结果 C.肺炎双球菌离体细菌转化实验中,S型菌的DNA使R型菌转化为S型菌,说明DNA 是遗传物质,蛋白质不是遗传物质 D.烟草花叶病毒感染和重建实验中,用TMV A的RNA和TMV B的蛋白质重建的病毒 感染烟草叶片细胞后,可检测到 A 型病毒,说明 RNA 是 TMV A 的遗传物质 答案 D 本题考查“核酸是遗传物质的证据”三个经典实验。DNA 复制为半保 留复制,新链合成过程中的原料由细菌提供,只有少部分子代噬菌体具有放射 性,A错
6、误;肺炎双球菌活体细菌转化实验中,R型肺炎双球菌转化为S型菌是基因 重组的结果,B错误;肺炎双球菌离体细菌转化实验中,S型菌的DNA使R型菌转化 为 S 型菌,说明 DNA 是遗传物质,不能说明蛋白质不是遗传物质,C 错误。 5.在确定 DNA 是遗传物质的研究过程中,埃弗里和赫尔希与蔡斯进行的实验有重 要意义。下列相关叙述错误的是( ) A.两个实验的设计思路共同点是将 DNA 与蛋白质分开 B.他们都选用了结构十分简单的生物病毒展开研究 C.两个实验都应用了细菌培养技术为实验成功提供了保障 D.两个实验表明:亲代的各种性状是通过 DNA 遗传给后代的 答案 B 肺炎双球菌体外转化实验和噬菌
7、体侵染细菌实验证明 DNA 是遗传物质 的关键是设法将 DNA 与其他物质分开,单独地、直接地观察他们的作用,A 正确; 埃弗里选用的实验材料是肺炎双球菌,赫尔希与蔡斯选用的实验材料是噬菌体和 大肠杆菌,B 错误;两个实验中都有细菌的培养过程,都应用了细菌培养技术,C 正 确;两个实验都证明了DNA是遗传物质,即亲代的各种性状是通过DNA遗传给后代 的,D 正确。 6.如图为真核细胞内某基因(15N 标记)的部分结构示意图,该基因全部碱基中 A 占 20%。下列说法正确的是( ) A.该基因的特异性表现在碱基种类上 B.DNA 聚合酶催化和处化学键的形成 C.该基因的一条核苷酸链中(C+G)/
8、(A+T)为 3/2 D.将该基因置于 14N 培养液中复制 3 次后,含15N 的 DNA 分子占 1/8 答案 C 双链 DNA 中的碱基种类都是相同的,DNA 的特异性与碱基的数目和排列 顺序有关,A错误;DNA聚合酶是催化相邻脱氧核苷酸间形成磷酸二酯键,即处化 学键的形成,不能催化处氢键的形成,B 错误;由题干可知,该双链 DNA 分子 中,A=T=20%,C=G=30%,故该基因的每条核苷酸链中(C+G)/(A+T)=3/2,C 正确;根据 DNA 半保留复制的特点,将该基因置于 14N 培养液中复制 3 次后,共形成子代 DNA 为 23=8 个,其中含 15N 的 DNA 分子是
9、 2 个,即含15N 的 DNA 分子占 2/8,D 错误。 7.(2017课标全国,2,6分)在证明DNA是遗传物质的过程中,T2噬菌体侵染大肠 杆菌的实验发挥了重要作用。下列与该噬菌体相关的叙述,正确的是( ) A.T2噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖 B.T2噬菌体病毒颗粒内可以合成 mRNA 和蛋白质 C.培养基中的 32P 经宿主摄取后可出现在 T2噬菌体的核酸中 D.人类免疫缺陷病毒与 T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同 答案 C 本题主要考查病毒的相关知识及噬菌体侵染细菌的过程。T2噬菌体专 一性地侵染大肠杆菌,而不能侵染肺炎双球菌,A 错误;T2噬菌体营寄生生活,在宿 主活
10、细胞中进行遗传物质 DNA 的复制,合成 mRNA 和蛋白质,以实现增殖,B 错误; 用含有 32P 的培养基培养大肠杆菌,大肠杆菌被32P 标记,T2噬菌体寄生在被标记 的大肠杆菌中,利用宿主的 32P 合成噬菌体的核酸,C 正确;人体免疫缺陷病毒即 HIV,其核酸为 RNA,增殖时发生逆转录过程,T2噬菌体的核酸为 DNA,D 错误。 8.在 DNA 分子模型的搭建实验中,若仅用订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一 体并构建一个含 10 对碱基(A 有 6 个)的 DNA 双链片段,那么使用的订书钉个数为 ( ) A.58B.78C.82D.88 答案 C 每个脱氧核苷酸的三部分间需 2 个
11、订书钉,每条链上的 10 个脱氧核苷 酸间需 9 个订书钉,两条链间的 6 个 AT 和 4 个 GC 间各需 12 个订书钉,故构 建该 DNA 片段共需订书钉数量为(210+9)2+12+12=82。 9.如图为烟草花叶病毒对叶子细胞的感染和病毒重建实验示意图,相关描述正确 的是 ( ) A.该实验证明了病毒的遗传物质是 RNA B.烟草花叶病毒由 RNA 和蛋白质组成 C.对烟草花叶病毒进行降解的步骤需要用蛋白酶 D.烟草叶片受感染后出现病斑是因为接种的病毒进行了逆转录 答案 B 该实验只证明了烟草花叶病毒的遗传物质是 RNA,而不能证明其他病 毒的遗传物质也是 RNA,A 错误;由图可
12、知,烟草花叶病毒由 RNA 和蛋白质组成,B 正确;不能用蛋白酶对烟草花叶病毒进行降解,因为蛋白酶会分解蛋白质,C 错误; 烟草叶片受感染后出现病斑是因为接种的病毒进行了翻译,而不是逆转录,D 错 误。 10.某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验,进行了以下 4 个实验: S 型菌的 DNA+DNA 酶加入 R 型菌注射入小鼠 R 型菌的 DNA+DNA 酶加入 S 型菌注射入小鼠 R 型菌+DNA 酶高温加热后冷却加入 S 型菌的 DNA注射入小鼠 S 型菌+DNA 酶高温加热后冷却加入 R 型菌的 DNA注射入小鼠 以上 4 个实验中小鼠存活的情况依次是 。 答案 存活、死亡、存活、存活 解析
13、 中 DNA 酶能够将 DNA 水解成脱氧核苷酸,而脱氧核苷酸不是遗传物质, 不 能够将 R 型细菌转化为 S 型细菌,因此小鼠能够存活;中本来就是有毒的 S 型细 菌,因此小鼠死亡;由于高温加热,可导致R型菌死亡和DNA酶变性失活,注入小 鼠体内的只是 S 型细菌的 DNA,因此小鼠存活;由于高温加热导致 S 型菌死亡和 DNA 酶变性失活,注入小鼠体内的只是 R 型菌的 DNA,因此小鼠存活。 B 组 能力提升 1.肺炎双球菌离体转化实验的部分过程如图所示。 其中设置乙组对照实验的目的是证明( ) A.DNA 是转化因子 B.脱氧核苷酸不是转化因子 C.DNA 酶不是转化因子 D.经 DN
14、A 酶处理后的 R 型菌不能转化 答案 A 甲组是实验组,乙组是条件对照组,构成条件对照类型。对照的目的是 为了证明 DNA 是转化因子。 2.(2018 课标全国,2,6 分)生物体内的 DNA 常与蛋白质结合,以 DNA蛋白质 复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是( ) A.真核细胞染色体和染色质中都存在 DNA蛋白质复合物 B.真核细胞的核中有 DNA蛋白质复合物,而原核细胞的拟核中没有 C.若复合物中的某蛋白参与 DNA 复制,则该蛋白可能是 DNA 聚合酶 D.若复合物中正在进行 RNA 的合成,则该复合物中含有 RNA 聚合酶 答案 B 真、 原核细胞 DNA 复制时,与 DNA
15、 结合的蛋白质可能是解旋酶和 DNA 聚 合酶,故真核细胞的染色体、染色质和原核细胞的拟核中均可能含有 DNA-蛋白 质复合物,A 正确,B 错误;若复合物中的某蛋白质参与 DNA 复制,则该蛋白质可能 是解旋酶或 DNA 聚合酶,C 正确;RNA 聚合酶催化转录过程,若复合物中正在进行 RNA 的合成,则该复合物中含有 RNA 聚合酶,D 正确。 3.图是“以 32P 标记 T2噬菌体侵染大肠杆菌”实验示意图。下列有关叙述正确的 是( ) A.锥形瓶内的培养液中有含 32P 的物质,以便用32P 标记噬菌体 B.过程的目的是使噬菌体的外壳与大肠杆菌分离 C.若只有 C 中含大量放射性,可直接
16、证明噬菌体的遗传物质是 DNA D.实验中 B 对应部分有少量放射性,可能原因是搅拌不充分 答案 B 本实验是以 32P标记T2噬菌体侵染大肠杆菌,因此图中亲代噬菌体已用 32P 标记,会侵入大肠杆菌体内进行增殖,培养大肠杆菌的培养液中不能用放射性 标记的含 32P 的物质,A 错误。过程为搅拌,目的是使噬菌体的外壳与大肠杆菌 分离,B 正确。若只有沉淀物 C 中含大量放射性,可证明噬菌体的 DNA 侵入了大肠 杆菌,但若证明噬菌体的遗传物质是 DNA,必须还要再设计一组用 35S 标记的噬菌 体实验进行相互对照,C 错误。若 B(上清液)中出现放射性,可能是培养时间过短, 部分噬菌体还未吸附
17、、 侵染至大肠杆菌细胞,或培养时间过长,造成部分大肠杆菌 裂解,D 错误。 4.有 a、b 两类噬菌体,它们均已被 32P 或35S 中的一种标记过。将 a、b 噬菌体分 别侵染甲、乙两管大肠杆菌,经保温、搅拌和离心后,检测离心管内放射性物质的 位置,结果如图。下列叙述正确的是( ) A.实验结果表明 a 的蛋白质外壳和 b 的 DNA 均有放射性 B.可以确定甲管的放射性来自 32P,乙管的放射性来自35S C.检测结果表明噬菌体的 DNA 和蛋白质可侵入大肠杆菌内 D.伴随着噬菌体 DNA 的复制,乙管内沉淀物的放射性将逐渐增强 答案 A 根据题干信息和图甲分析,上清液中具有放射性,而沉淀
18、物中没有放射 性,说明 a 标记的是蛋白质外壳;根据题干信息和图乙分析,沉淀物中具有放射性, 而上清液中没有放射性,说明标记的是 DNA,A 正确。 根据以上分析可知,可以确定 甲管的放射性来自 35S,乙管的放射性来自32P,B错误。 检测结果表明噬菌体的DNA 可侵入大肠杆菌内,而蛋白质外壳留在了外面,C 错误。伴随着噬菌体 DNA 的复制, 乙管内沉淀物的放射性总量不变,而比值将逐渐减小,D 错误。 5.图甲是加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合注射到小鼠体内后两种细菌的含 量变化;图乙是噬菌体侵染细菌实验的部分操作步骤。有关叙述错误的是( ) A.图乙中,沉淀物中新形成的子代噬菌体具有放
19、射性 B.图甲中,后期出现的大量 S 型细菌是由 R 型细菌转化并增殖而来的 C.图甲中,AB 对应时间段内,小鼠体内还没有形成大量抗 R 型细菌抗体 D.图乙中若用 32P 标记亲代噬菌体,裂解后子代噬菌体中少部分具有放射性 答案 A 图乙中,用于侵染细菌的噬菌体的蛋白质外壳被 35S 标记,蛋白质外壳 不进入大肠杆菌,沉淀物中新形成的子代噬菌体没有放射性,A错误;图甲中,后期 出现的大量 S 型细菌是由加热杀死的 S 型细菌的 DNA 使 R 型细菌转化并增殖而来 的,B 正确;图甲中,AB 对应时间段内,R 型菌大量繁殖,是小鼠体内还没有形成大 量抗 R 型细菌抗体的结果,C 正确;图乙
20、中若用 32P 标记亲代噬菌体的 DNA,DNA 能 进入大肠杆菌,由于 DNA 进行半保留复制,裂解后子代噬菌体中少部分具有放射 性,D 正确。 6.某研究小组测定了多个不同双链 DNA 分子的碱基组成,根据测定结果绘制了 DNA 分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在 DNA 分子中碱基数目比值的 关系图,下列正确的是( ) 答案 C 根据 DNA 分子的结构特点可知,若双链 DNA 分子中(A+T)/(C+G)的比值 为 m,则每条链中(A+T)/(C+G)比值为 m,由此可判断 C 正确、D 错误;DNA 分子中 (A+C)/(T+G)=1,而每条链中的(A+C)/(T+G)不能确
21、定,但两条链中的比值互为 倒数,故 A、B 错误。 7.研究者以大肠杆菌为实验对象,运用同位素示踪技术及密度梯度离心等方法完 成蛋白质合成过程的相关研究,实验过程及结果见表。若将第 3 组带有放射性标 记的大肠杆菌移入无放射性标记的培养基中培养,核糖体的放射性会随时间延长 而下降,且细胞其他部位出现放射性。若用 T4噬菌体侵染第 2 组的大肠杆菌,然 后放在第 4 组的实验条件下继续培养。下列叙述错误的是( ) 组别1 组2 组3 组4 组 培养液中氮源(无放射性) 14NH4Cl15NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl 培养液中碳源(无放射性) 12C-葡萄糖13C-葡萄糖13C-葡萄糖1
22、2C-葡萄糖 培养 条件 添加的放射性标记物无无 35S-氨基酸14C-尿嘧啶 核糖体放射性检测无无有放射性有放射性 用温和的方法破碎细菌,然后使用密度梯度离心 操作 和 检测离心后核糖体位置 轻带(离心 管的上部) 重带(离心 管的下部) A A.离心后第 4 组核糖体的位置位于第 2 组重带的上方 B.由第 1、2 组结果可知,核糖体位于重带主要是因为其成分中含有 15N 和13C C.第 3 组大肠杆菌继续培养后,核糖体放射性下降的原因可能是具有放射性的蛋 白质从核糖体上脱离 D.培养时间越长,mRNA 分子与大肠杆菌的 DNA 单链形成杂交分子的比例越大 答案 D 2 组含有 15N
23、和13C,4 组含有14C,因此培养后的核糖体经离心,第 4 组核 糖体的位置应位于第 2 组重带的上方,A 正确;由第 1、2 组结果可知,核糖体位于 重带主要是因为其成分中含有 15N 和13C,B 正确;第 3 组大肠杆菌继续培养后,具 有放射性的蛋白质从核糖体上脱离导致核糖体放射性下降,C 正确;培养时间越 长,mRNA 分子与噬菌体的 DNA 单链形成杂交分子的比例越大,D 错误。 8.人类对遗传物质的探索经历了漫长的过程。回答下列问题: (1)孟德尔等遗传学家的研究表明,在减数分裂过程中,基因表现为自由组合。 (2)在格里菲思所做的肺炎双球菌体内转化实验中,S 型菌有 S、S、S等
24、多 种类型,R 型菌是由 S 型菌突变产生的。利用加热杀死的 S与 R 型菌混合培养, 出现了 S 型菌,如果 S 型菌的出现是由 R 型菌突变产生的,则出现的 S 型菌 为 ,作出这一判断的依据是 。 (3)埃弗里所做的肺炎双球菌体外转化实验如下: S 型菌的蛋白质或多糖+R 型菌只有 R 型菌 S 型菌的 DNA+R 型菌R 型菌+S 型菌 S 型菌的 DNA+DNA 酶+R 型菌只有 R 型菌 增设实验的目的是证明 。 (4)研究表明,烟草花叶病毒的遗传物质是 RNA,为什么遗传学家无法推测出 RNA 分子中四种碱基的比例关系? 。 答案 (1)非同源染色体上的非等位 (2)多种类型 基因突变是不定向的 (3) 无 DNA 则转化一定不能发生 (4)RNA 是单链,碱基之间不形成碱基对 解析 (1)自由组合定律的实质是非同源染色体上的非等位基因随着非同源染色 体的组合而组合。 (2)基因突变是不定向性的,所以若 S 型菌是由 R 型菌基因突变 产生的,则 S 型菌可能有多种类型。(3)埃弗里的实验增加了 DNA 和 DNA 酶的实 验,组实验互相对照,说明 DNA 是使 R 型菌发生转化的唯一物质,没有 DNA, 则 R 型菌不能转化为 S 型菌。(4)RNA 是单链,碱基之间没有统一的配对关系,所 以遗传学家无法推测出 RNA 分子中四种碱基的比例关系。