第3章 基因的本质（非选择题）-高一下学期生物学人教版（2019）期末考前提分练

第3章基因的本质（非选择题）——高一下学期生物学人教版（2019）期末考前提分练1.人类对遗传物质的探索经历了一个漫长而复杂的过程。在此过程中，少不了一些经典的科学实验，这些实验对最终结论的得出都有着不可磨灭的贡献。（1）作为遗传物质，必须具备的特点有_______（答出2点）。（2）格里菲思的肺炎链球菌转化实验中，能从死亡的小鼠体内分离出S型菌和R型菌的组实验的处理是将_______注射到小鼠体内；艾弗里和他的同事进行肺炎链球菌转化实验时，利用_______原理对自变量进行控制。他们选用肺炎链球菌作为实验材料的优点有：_______（答出2点）。（3）赫尔希和蔡斯进一步证明DNA才是真正的遗传物质。该实验包括4个步骤：①标记的T2噬菌体侵染未被标记的细菌；②35S和32P分别标记T2噬菌体；③放射性检测；④搅拌离心分离。该实验步骤的正确顺序是____。用35S可以标记噬菌体的蛋白质外壳，如何实现对噬菌体的蛋白质外壳的标记？请简要说明步骤：______。（4）噬菌体侵染细菌之后，合成新的噬菌体蛋白质外壳需要_____（填字母）。A.细菌的DNA及其氨基酸B.噬菌体的DNA及其氨基酸C.噬菌体的DNA和细菌的氨基酸D.细菌的DNA和噬菌体的氨基酸（5）用35S标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，离心后，发现放射性物质主要存在于____（填“上清液”或“沉淀物”）中，实际上会由于_______，导致沉淀物中含有少量的放射性，产生一定的误差。2.如图为不同生物或生物不同器官（细胞）的DNA分子中（A+T）/（G+C）的比值情况，据图回答问题：（1）猪的不同组织细胞的DNA分子碱基比例大致相同，原因是_____________。（2）上述三种生物中的DNA分子，热稳定性最高的是________（填文字）。（3）假设小麦DNA分子中（A+T）/（G+C）=1.2，那么（A+G）/（T+C）=________。（4）假如猪的某一DNA分子中有腺嘌呤30%，则该分子一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的________。（5）小麦的DNA分子中，（G+C）之和占全部碱基的35.8%，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则它的互补链中，T和C分别占碱基总数的________。3.大肠杆菌DNA呈环状，下图表示其复制过程。据图回答：（1）环状DNA分子中每个磷酸基连接_____个脱氧核糖，其上基因的特异性由_____决定。（2）复制原点是DNA分子中复制起始的一段序列，该序列中A—T含量很高，有利于DNA复制起始时的解旋，原因是_____。（3）酶1作用时需要由_____直接供能，酶2催化子链延伸的方向是_____（填“5′→3′”或“3′→5′”）。（4）大肠杆菌DNA的复制属于_____。A.单起点连续复制B.单起点半不连续复制C.多起点连续复制D.多起点半不连续复制（5）为证明DNA复制的方式为半保留复制而不是全保留复制，科学家利用大肠杆菌进行了相关实验：将大肠杆菌在15NH4Cl培养液中培养若干代，再将其转移到14NH4Cl培养液中培养，在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA进行密度梯度离心，记录离心后试管中DNA带的位置。下图表示几种可能的离心结果，则：①大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中增殖一代，如果DNA为全保留复制，则DNA带的分布应如图中试管_____所示；如果为半保留复制，则DNA带的分布应如图中试管_____所示。②在整个实验中出现了甲、乙、丙三条带，证明DNA是半保留复制，则大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中增殖三代后，含15N的DNA分子占_____%。4.科学家们为“揭秘基因的化学本质，解析DNA的优美螺旋，验证DNA的精巧复制，测读ATGC的生命长卷”，在不断的争论中开展合作探究，他们的研究精神值得我们学习。请回答下列问题：（1）组成染色体的化学成分主要是___。在研究它们的遗传功能时，科学家设计实验的关键思路是_____，最终证明了DNA是遗传物质。（2）科学家沃森和克里克默契配合，共同揭示了“DNA的优美螺旋”，该结构内部[_____]（填图1中数字及结构名称）的排列顺序代表着遗传信息。对细胞生物而言，基因是指_____。（3）“测读ATGC的生命长卷”是指DNA的测序。从第一个模式植物拟南芥被测序，植物基因组的测序已有20多年的历史。芦笋（2n=20）为XY型性别快定的植物，玉米（2n=20）为雌雄同株异花植物，则测定芦笋、玉米的基因组序列需要分别测定_____条染色体上DNA的碱基序列。（4）科学家梅塞尔森和斯塔尔证明了DNA复制的方式。图2中的④⑤是某个卵原细胞内对同源染色体上的两个DNA分子（细胞中的其他染色体及其上的DNA不考虑，只考虑这两个DNA分子）。将该卵原细胞放在只含有32P的完全培养液中完成减数分裂，请在图3中画出该卵原细胞产生的卵细胞中DNA放射性标记情况。（5）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.科学家以T4噬菌体和大肠杆菌为实验对象，运用同位素标记技术及密度梯度离心法进行了DNA复制方式具体过程的探索实验。（1）从结构上看（图1），DNA两条链的方向_______。DNA复制时，催化脱氧核苷酸添加到DNA子链上的酶是_______。该酶只能使新合成的DNA链从5′向3′方向延伸，依据该酶催化DNA子链延伸的方向推断，图1中的DNA复制模型________（填“是”或“不是”）完全正确的。

（2）为探索DNA复制的具体过程，科学家做了如下实验：20℃条件下，用T4噬菌体侵染大肠杆菌，进入T4噬菌体DNA活跃复制期时，在培养基中添加含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷，培养不同时间后，阻断DNA复制，将DNA变性处理为单链后，离心分离不同长度的T4噬菌体的DNA片段，检测离心管不同位置的放射性强度，结果如图2所示（DNA片段越短，与离心管顶部距离越小）。

①根据上述实验结果推测，DNA复制时子链合成的过程存在先合成________，之后再________，依据为________。②若抑制DNA连接酶的功能，再重复上述实验，则可能的实验结果是________。（3）请根据以上信息，补充下图，表示可能的DNA复制过程。

6.肺炎链球菌分为S型菌和R型菌，加热灭活的S型菌会遗留下完整的细菌DNA的各个片段。下图为肺炎链球菌转化实验的实质，据图分析回答下列问题。（1）艾弗里等人选用肺炎链球菌作为实验材料具有的优点有__________，在该实验中控制自变量采用的实验原理是__________。（2）据图推测S基因的作用是__________，作为遗传物质必须具备的特点有__________（答出2点）。（3）已知S型菌分为SI、SII、SIII类型，R型菌分为RI、RII、RIII类型。R型菌可接受不同S型菌的S基因并转化成相应的S型菌；R型菌只可回复突变为相应类型的S型菌。现有SI、RI、RII三种类型的肺炎链球菌，从中选择合适的肺炎链球菌，设计实验通过观察细菌类型，探究R型菌是发生了转化还是发生了回复突变。实验思路：__________。实验结果及结论：若__________则说明只发生了转化；若__________则说明只发生了回复突变；若__________则说明发生了转化和回复突变。

答案以及解析1.答案：（1）能够储存遗传信息：可以准确复制，并传递给下一代：结构比较稳定等（任答2点即可）（2）R型活菌与加热致死的S型菌的混合液；减法；个体小，结构简单，易于观察因遗传物质改变导致的结构与功能变化：繁殖快（3）②①④③；先用含35S的培养基培养大肠杆菌，再用含35S的大肠杆菌培养噬菌体（4）C（5）上清液；搅拌不充分解析：（1）作为遗传物质至少应具备以下几个特点：能够精确的自我复制；具有储存遗传信息的能力；结构比较稳定；等等。（2）格里菲思的肺炎链球菌转化实验中，给小鼠注射R型活菌与加热致死的S型菌的混合液，一段时间后，小鼠死亡，从死亡的小鼠体内能分离出S型活菌，同时也能分离出R型活菌；艾弗里和他的同事所做的体外转化实验中，每个实验组加入特定的酶除去某一特定物质，从而得出DNA是遗传物质，该过程利用了减法原理对自变量进行控制。选用肺炎链球菌作为实验材料的优点有：肺炎链球菌是原核生物，个体很小，结构简单，易于观察因遗传物质改变导致的结构和功能的变化；而且其繁殖快，短时间内可大量繁殖。（3）赫尔希和蔡斯用同位素标记法进行了噬菌体侵染大肠杆菌的实验，证明了DNA是遗传物质，该实验的步骤是：②35S和32P分别标记T2噬菌体→①标记的T2噬菌体侵染未被标记的细菌→④搅拌离心分离→③放射性检测。由于病毒必须寄生在活细胞中才能生存，因此对噬菌体的蛋白质外壳进行标记要先用含35S的培养基培养大肠杆菌，再用含32S的大肠杆菌培养噬菌体。（4）噬菌体侵染细菌之后，会在自身遗传物质DNA的作用下，利用细菌体内的物质来合成自身的组成成分，因此合成新的噬菌体蛋白质外壳需要噬菌体的DNA和细菌的氨基酸。故选C。（5）35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳没有进入细菌，经过搅拌离心后分布在上清液中，因此，用35S标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，离心后，发现放射性物质主要存在于上清液中；理论上离心之后沉淀物中不含有放射性，但实际上会由于搅拌不充分等导致部分噬菌体未能与细菌分离，从而导致沉淀物中含有少量的放射性，产生一定的误差。2.答案：（1）不同的组织细胞来源于同一个受精卵（2）小麦（3）1（4）40%（5）31.3%；18.7%解析：（1）猪的不同组织细胞中DNA分子碱基比例大致相同，是因为它们由同一个受精卵发育而来，含有的DNA分子相同。（2）在A与T之间有两个氢键，G与C之间有三个氢键，根据题图中数值可判断小麦中（G+C）所占比例最大，所以小麦DNA的热稳定性最高。（3）根据碱基互补配对原则，A=T，C=G，因此只要是双链DNA分子，（A+G）/（T+C）的值均为1。（4）据A+G=T+C=50%，该DNA分子中有腺嘌呤30%，可知鸟嘌呤占20%。若所有鸟嘌呤分布在一条链上，则一条链上的鸟嘌呤含量最大值可占此链碱基总数的40%。（5）DNA分子中（G+C）占全部碱基的比例与在单链DNA中该比例相等；已知一条链中G+C=35.8%，因T与C分别占32.9%与17.1%，则可推知该链中的A=1-（G+C+T）=31.3%，G=35.8%-17.1%=18.7%，则它的互补链中T和C分别与该链中A与G含量相等。3.答案：（1）2；脱氧核苷酸（或碱基对）的排列顺序（2）A与T之间的氢键数量少，容易打开（3）ATP；5′→3′（4）B（5）①C；D；②25解析：（1）环状DNA中脱氧核糖与磷酸交替连接形成基本骨架，每一个磷酸均与2个脱氧核糖相连，DNA具有特异性原因是碱基对的特定排列顺序。（2）DNA中A与T之间氢键数目少于C与G，解旋中更容易断开。（3）ATP是直接能源物质，DNA子链延伸时是脱氧核糖的3′端与下一个脱氧核苷酸的5′端相连，故子链延伸方向是5′→3′。（4）原核生物的DNA复制时是单起点半不连续复制。（5）①若DNA为全保留复制，子一代15N15N：14N14N=1：1，含有重带、轻带；若DNA为半保留复制，子一代全为15N14N，只有中带。②增殖三代后，DNA分子中15N14N：14N14N=2：6。4.答案：（1）DNA、蛋白质；设法把DNA和蛋白质分开，单独、直接地观察各种组分的作用（2）③；（含氮）碱基；有遗传效应的DNA片段（3）11、10（4）（5）20%解析：（1）组成染色体的主要化学成分是DNA、蛋白质，还有少量RNA。在研究它们的遗传功能时，科学家设计实验的关键思路是设法把DNA和蛋白质分开，单独、直接地观察各种组分的作用，最终证明了DNA是遗传物质。（2）科学家沃森和克里克揭示了DNA双螺旋结构，DNA中的碱基，即图1中的③的排列顺序代表着遗传信息。对细胞生物来说，基因是有遗传效应的DNA片段；对RNA病毒来说，基因是有遗传效应的RNA片段。（3）芦笋（2n=20）为XY型性别决定的植物，则测定芦笋的基因组序列需要测定9条常染色体+X、Y染色体，即11条染色体上DNA的碱基序列；而玉米为雌雄同株异花植物，没有常染色体和性染色体之分，故只需测定10条染色体上DNA的碱基序列。（4）DNA的复制是半保留复制，该卵原细胞的DNA在含32P的完全培养液中完成复制，DNA分子④⑤产生的子代DNA的结果是一条单链含31P，另一条单链含32P；由于同源染色体分离，一个卵原细胞只有一条染色体，产生的卵细胞中放射性标记情况见答案。（5）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，G不与C配对而与T配对，该DNA复制产生两个DNA分子过程中，会影响C和T的数量，但不影响A和G的数量，新复制的两个DNA分子中G的比例不变，仍为20%。5.答案：（1）相反；DNA聚合酶；不是（2）①较短的DNA片段；将较短的DNA片段连接成DNA长链；时间较短时，短片段DNA数量较多，随着时间推移，长片段DNA数量较多；②随着时间推移，短片段DNA的数量一直较多（3）（画出任意一个即可）解析：（1）据图1可知，DNA两条链的方向相反。DNA复制时，催化脱氧核苷酸添加到DNA子链上的酶是DNA聚合酶。该酶只能使新合成的DNA链从5′向3′方向延伸，而图1中该酶催化DNA子链延伸的方向相同，因此图1中的DNA复制模型不是完全正确的。（2）图2中信息显示，时间较短时短片段DNA数量较多，随着时间推移，长片段DNA数量较多，因此推测，DNA复制时是先合成较短的DNA片段，之后再将较短的DNA片段连接