2019-2020学年名师同步人教版生物必修二课下提能：第3章第3节　DNA的复制

2019-2020学年名师同步人教版生物必修二课下提能：第3章第3节　DNA的复制

第 3 章 第 3 节 DNA 的复制 课下提能 一、选择题 1．通常情况下，一个 DNA分子复制完成后，新形成的 DNA子链( ) A．与 DNA母链之一相同 B．是 DNA母链的片段 C．与 DNA母链完全不同 D．与 DNA母链相同，但 U取代 T 解析：选 A DNA复制的方式为半保留复制，新形成的 DNA中一条是母链， 一条是子链，二者碱基互补配对，即子链与 DNA母链之一相同；U存在于 RNA 中。 2．研究发现：DNA 分子完成复制约需 30s，而大肠杆菌拟核中的 DNA 复 制形成两个 DNA分子实际只需 16s。下列关于该 DNA复制的叙述中，错误的是 ( ) A．双向复制 B．边解旋边复制 C．至少需要两种酶参与 D．发生在细胞分裂过程中着丝点分裂时 解析：选 D 由题中信息可推知，DNA应为双向复制，A正确；DNA边解 旋边复制，B正确；DNA复制需要解旋酶、DNA聚合酶等参与，C正确；大肠 杆菌为原核细胞，无染色体，D错误。 3．(2019·冀州期末)某双链 DNA分子含 m 对碱基，其中腺嘌呤有 a 个。该 DNA 在连续复制时，对所需要的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述，不正确的是 ( ) A．在第一次复制时，需要 m－a 个 B．复制两次时，共需要 2(m－a)个 C．第 n 次复制时，需要 2n－1(m－a)个 D．不论复制多少次，需要胞嘧啶脱氧核苷酸的数目等于所需要的鸟嘌呤脱 氧核苷酸的数目 解析：选 B 双链 DNA分子中含 2m 个碱基，a 个腺嘌呤，推算出胞嘧啶个 数为(2m－2a)/2＝m－a 个，在第一次复制时，需胞嘧啶脱氧核苷酸个数为(21－ 1)×(m－a)＝m－a 个，复制两次需要：(22－1)×(m－a)＝3(m－a)个，第 n 次复 制时需要：(2n－1)(m－a)－(2n－1－1)(m－a)＝2n－1(m－a)个；根据 DNA中碱基互 补配对原则知，在 DNA分子中胞嘧啶与鸟嘌呤数目相等。 4．(2019·长安检测)5BrU(5溴尿嘧啶)既可以与 A配对，又可以与 C配对。 将一个正常的具有分裂能力的细胞，接种到含有 A、G、C、T、5BrU 五种碱基 组成的核苷酸的适宜培养基上，至少需要经过几次复制后，才能实现细胞中某 DNA分子某位点上碱基对从 T—A到 G—C的替换( ) A．2次 B．3次 C．4次 D．5次 解析：选 B 基因突变包括碱基(对)的增添、缺失或改变，该题中的 5BrU 能使碱基错配，属于碱基(对)的改变，但这种作用是作用于复制中新形成的子链 的，T—A在第一次复制后会出现异常的 5BrU—A，异常的碱基对在第二次复制 后会出现异常的 5BrU—C,5BrU—C在第三次复制后会出现 G—C。 5．(2019·哈尔滨期中)用一个 32P标记的噬菌体侵染在 31P环境中培养的大肠 杆菌，已知噬菌体 DNA上有 m 个碱基对，其中胞嘧啶有 n 个。下列叙述不正确 的是( ) A．大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料和酶等 B．噬菌体 DNA含有 2m＋n 个氢键 C．该噬菌体繁殖 4次，子代中只有 14个含有 31P D．噬菌体 DNA第 4次复制共需要 8(m－n)个腺嘌呤脱氧核苷酸 解析：选 C 噬菌体侵染细菌时，只有 DNA进入细菌并作为模板控制子代 噬菌体的合成，其 DNA的复制及表达需要大肠杆菌提供原料、酶和 ATP等，A 项正确；DNA上有 m 个碱基对，其中胞嘧啶有 n 个，T有 m－n 个，因此氢键 个数＝2(m－n)＋3n＝2m＋n 个，B项正确；子代噬菌体中有 16个含 31P，C项 错误；噬菌体 DNA 第 4次复制共需要腺嘌呤脱氧核苷酸＝(16－8)(m－n)＝8(m －n)个，D项正确。 6．(2019·枣庄期末)一个噬菌体的 DNA由 5 000个碱基对组成，腺嘌呤占全 部碱基的 30%。用 32P、35S分别标记该噬菌体的 DNA和蛋白质，侵染未被标记 的大肠杆菌后，最终共释放出 50个子代噬菌体，下列叙述正确的是( ) A．子代噬菌体中均含有 32P、35S B．噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料、场所 C．该过程至少需要 1×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸 D．含 32P与含 31P的子代噬菌体的比例为 1∶25 解析：选 D 用 32P、35S分别标记该噬菌体的 DNA和蛋白质，侵染未被标 记的大肠杆菌后，子代噬菌体不含有 35S，少数子代噬菌体含有 32P，A项错误； 噬菌体增殖的模板是噬菌体自己的 DNA，B项错误；腺嘌呤占全部碱基的 30%， 腺嘌呤＋鸟嘌呤＝50%，则鸟嘌呤数目为 20%×5 000×2＝2 000 个，即该过程 至少需要 2 000×(50－1)＝9.8×104个鸟嘌呤脱氧核苷酸，C 项错误；一个 32P 标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌后，最终共释放出 50个子代噬菌体，其 中含 32P的子代噬菌体有 2个，则含 32P与含 31P的子代噬菌体的比例为 1∶25， D项正确。 7．某 DNA 分子中含有 1 000 个碱基对(被 32P 标记)，其中有胸腺嘧啶 400 个。若将该 DNA分子放在只含被 31P标记的脱氧核苷酸的培养液中让其复制两 次，其结果不可能是( ) A．含 32P的 DNA分子占 1/2 B．含 31P的 DNA分子占 1/2 C．子代 DNA分子相对分子量平均比原来减少 1 500 D．共消耗鸟嘌呤脱氧核苷酸 1 800个 解析：选 B 该 DNA分子在含 31P的培养液中复制两次，可得到 22个 DNA 分子，其中含 31P的 DNA分子占 100%；含 32P的 DNA分子占 2/4＝1/2。因为 DNA复制为半保留复制，亲代 DNA分子的两条链只可能进入两个子代 DNA分 子中；22个 DNA 分子中有两个 DNA 分子的每条链都只有 31P，还有两个 DNA 分子都是一条链含 31P，另一条链含 32P。前两个DNA分子相对分子质量比原DNA 分子共减少了 4 000，后两个 DNA分子相对分子质量比原 DNA分子共减少了 2 000，这样 4个 DNA分子的相对分子量平均比原来减少了 6 000/4＝1 500；在 1 000 个碱基对的 DNA 分子中，胸腺嘧啶 400 个，则含有鸟嘌呤个数为 (1 000×2—400×2)/2＝600，复制两次所消耗鸟嘌呤脱氧核苷酸数目为 600×(22－1) ＝1 800。 8．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分子中均只有一条脱氧核苷酸链含 3H D．每条染色单体均只有一个 DNA分子的两条脱氧核苷酸链含 3H 解析：选 A DNA的复制方式是半保留复制，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，第二次分裂 DNA 复制 后，会出现有一条链被 3H 标记的双链 DNA 和双链都被 3H 标记的双链 DNA， 这种情况下，一条双链 DNA 构成一条染色单体，故每条染色单体都含有 3H标 记，A 正确；第二次分裂中期，既会出现两条脱氧核苷酸链均含 3H 的 DNA 分 子，也会出现只有一条脱氧核苷酸链含 3H的 DNA分子，B、C、D错误。 9．(2019·菏泽检测)如图为某 DNA分子片段，假设该 DNA分子中有碱基 5 000对，A＋T占碱基总数的 34%，若该 DNA分子在 14N的培养基中连续复制 2 次，下列叙述正确的是( ) A．复制时作用于③处的酶为限制酶 B．复制 2次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸 9 900个 C．④处指的是腺嘌呤核糖核苷酸 D．子代中含 15N的 DNA分子占 3/4 解析：选 B DNA 复制时作用于③处的酶应为解旋酶；因为 A＋T所占的 比例是 34%，且该 DNA 分子中有 5 000个碱基对，所以该 DNA 分子中 C的个 数＝5 000×2×(1－34%)×1/2＝3 300，所以该 DNA分子复制 2次需要游离的胞 嘧啶脱氧核苷酸数量＝(22－1)×3 300＝9 900；因题图为某 DNA 分子片段，故 ④处指的是腺嘌呤脱氧核苷酸；因亲代只有一条链含 15N，故复制 2次形成的 4 个 DNA分子中只有 1个 DNA分子中含有 15N。 10．(2019·郑州期中)洋葱根尖细胞在含 3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培 养液中完成一个细胞周期，然后转入不含 3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养 液中培养第二代，如图则经过两代培养后获得的子细胞内 DNA分子的标记情况 不可能为(只考虑其中一对染色体上的 DNA分子)( ) 解析：选 B 由于 DNA 分子的半保留复制，则第一次分裂后的 DNA 的一 条链有放射性标记，另一条链没有放射性标记。洋葱根尖细胞第二次分裂时培养 液中不含 3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸，复制后有一半的 DNA 分子两条链均 不含放射性，另外一半只有一条链有放射性，在后期着丝点分裂后染色体随机移 向细胞两极，使得子细胞内 DNA的标记情况会出现选项 A、C、D所示的结果。 11．如图表示 DNA分子复制的片段，图中 a、b、c、d表示各条脱氧核苷酸 链。一般地说，下列各项中正确的是( ) A．a和 c的碱基序列互补，b和 c的碱基序列相同 B．a链中 A＋C G＋T 的比值与 d链中同项比值相同 C．b链中 A＋T G＋C 的比值与 d链中同项比值相同 D．a链中 G＋T A＋C 的比值与 c链中同项比值不同 解析：选 C DNA复制的特点是半保留复制，b链是以 a链为模板合成的， a链和 b链合成一个子代 DNA分子；c链是以 d链为模板合成的，c链和 d链合 成一个子代 DNA分子。a和 c的碱基序列相同，b和 c的碱基序列互补；a链中 A＋C G＋T 的比值与 d链中同项比值互为倒数；b链与 d链碱基序列相同，b链中 A＋T G＋C 的比值等于 d链中 A＋T G＋C 的比值；a链中 G＋T A＋C 的比值与 c链中同项比值相同。 12．(2019·安阳二模)如图为真核细胞内 DNA复制过程的模式图，据图分析， 下列相关叙述错误的是( ) A．DNA分子两条子链的合成方向都是 5′→3′ B．解旋酶能使 DNA分子解开双螺旋，同时需要消耗 ATP C．DNA聚合酶的作用是催化相邻的核糖核苷酸连接成子链 D．由图示可知，DNA分子的复制方式是半保留复制 解析：选 C DNA 分子是由反向平行的两条链组成的，观察题图可知，两 条子链都是在 DNA聚合酶的作用下按照 5′→3′方向延伸的，A项正确；解旋 酶能使 DNA分子解开双螺旋，同时需要消耗 ATP，B项正确；DNA聚合酶的作 用是催化相邻的脱氧核苷酸连接形成磷酸二酯键，进而连接成长链，C项错误； 由图示可知，DNA 分子的复制过程是由两条母链分别作为模板合成子链，是半 保留复制，D项正确。 二、非选择题 13．如图是 DNA分子复制的图解，请根据图回答： (1)图中的[1]表示________过程，需要________酶的作用。 (2)图中的[2]过程表示以母链为模板进行的碱基的________，参与配对的物 质是游离在周围的________。 (3)图中的[3]过程表示形成两个新的________分子，这一过程包括子链中脱 氧核苷酸的________与________交替连接以及子链与母链在空间结构上的 ________化。参与此过程的酶有________等。 (4)分析 DNA 复制过程所需条件应是：场所一般在________内；模板是 ________；原料是________；酶需要________、________等；能量由________ 提供。 (5)DNA 复制，一般是严格的________复制，DNA 复制的遗传学意义是为 ________在上下代之间的________准备了物质基础。遗传信息的传递使亲代生物 的性状可在子代得到表现，例如________________________________(试举一 例)。 解析：(1)图中的[1]表示在解旋酶的作用下，DNA分子解旋的过程。(2)图中 的[2]过程表示以母链为模板进行的碱基互补配对，参与配对的物质是游离在周 围的 4种脱氧核苷酸。(3)图中的[3]过程表示形成两个新的 DNA分子，这一过程 包括子链中脱氧核苷酸的脱氧核糖和磷酸交互连接以及子链与母链在空间结构 上的螺旋化，参与此过程的酶有 DNA 聚合酶等。(5)DNA 复制，一般是严格的 半保留复制，DNA 复制的遗传学意义是为遗传信息在上下代之间的传递准备了 物质基础，如子女长得像父母，说明遗传信息的传递使亲代生物的性状可在子代 得到表现。 答案：(1)解旋 解旋 (2)互补配对 脱氧核苷酸 (3)DNA 脱氧核糖 磷酸 螺旋 DNA聚合酶 (4)细胞核 原 DNA 母链 脱氧核苷酸 解旋酶 DNA 聚合酶 ATP (5) 半保留 遗传信息 传递 子女长得像父母 14．(2019·扬州检测)如图，图甲为真核细胞 DNA复制过程模式图，图乙为 DNA分子的某一片段放大图，请据图分析回答： (1)图甲所示过程可发生在细胞有丝分裂前的________期，该过程的特点是 边解旋边复制和________________________________________________。 (2)图甲中的解旋酶作用于乙图中的________(用序号表示)。 (3)图乙中碱基 1的中文名称是________，图中的 4、5、6 构成物质的中文 名称是________；在一个 DNA分子中有________个游离的磷酸基团。 (4)7的各组成成分与 RNA比较，一定不同的物质是________。(填序号) 解析：(1)图甲所示过程为 DNA分子复制，可发生在细胞有丝分裂前的间期， 该过程的特点是边解旋边复制和半保留复制。(2)图甲中的解旋酶能使双链 DNA 解开，使碱基对之间的氢键断裂，所以作用于图乙中的 8。 (3)图乙中 1是 C， 其中文名称是胞嘧啶，图中的 4、5、6构成物质的中文名称是胸腺嘧啶脱氧核苷 酸；由于 DNA分子是双链结构，所以在一个 DNA 分子中有 2个游离的磷酸基 团。(4)7 的各组成成分与 RNA 比较，一定不同的物质的标号是 4和 5，即胸腺 嘧啶和脱氧核糖。 答案：(1)间 半保留复制 (2)8 (3)胞嘧啶 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 2 (4)4和 5 15．某研究性学习小组以细菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度 离心法对有关 DNA 复制的方式进行了探究(已知培养用的细菌大约每 20 min分 裂一次，产生子代，实验结果见相关图示)。请回答下列问题： (1)综合分析本实验的 DNA离心结果，前三组实验中，第________组结果对 得到的结论起到了关键作用，但需把它与第________组和第________组的结果进 行比较，才能说明 DNA分子的复制方式。 (2)分析讨论 ①若实验三的离心结果为 DNA位于 1/2重和 1/2轻带位置，则是________ 复制。如果 DNA位于全中带位置，则是________复制。为了进一步得出结论， 该小组设计了实验四，请分析：如果 DNA位于________________(位置及比例， 下同)带位置，则是全保留复制；如果 DNA位于________带位置，则是半保留复 制。 ②若将实验三得到的 DNA 双链分开后再离心，其结果能不能判断 DNA的 复制方式？为什么？ (3)实验得出结论：DNA复制方式为半保留复制。若将实验四的实验时间改 为 60 min，离心后密度带的数量和位置是否发生变化？____________。若实验三 的结果中，子一代 DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原 因是新合成的 DNA单链中的 N尚有少部分为________。 (4)假设某大肠杆菌含 14N的 DNA的相对分子质量为 a，含 15N的 DNA的相 对分子质量为 b，现将含 15N的 DNA 的大肠杆菌培养在含 14N 的培养基中，子 二代 DNA的相对分子质量平均为________。 解析：(1)前三组实验中，第三组结果对得到的结论起到了关键作用，但需 把它与第一组轻带和第二组重带的结果进行比较，才能说明 DNA分子的复制方 式是半保留复制。(2)①若实验三的离心结果为 DNA位于 1/2重和 1/2轻带位置， 则是全保留复制，因为全保留复制产生的子代 DNA 的两条链均含 14N，分布在 轻带的位置，而亲代 DNA的两条链均含 15N，位于重带位置；如果 DNA位于全 中带位置，则是半保留复制，子代 DNA都是一条链含 14N，一条链含 15N，所以 处于中带位置。同理，实验四中如果 DNA位于 1/4轻和 3/4重带位置，则是全 保留复制；如果 DNA位于 1/2中和 1/2重带位置，则是半保留复制。②若将实 验三得到的 DNA双链分开后再离心，其结果不能判断 DNA 的复制方式。因为 无论是全保留复制还是半保留复制，实验结果都是一样的，都会出现位于 1/2重 和 1/2 轻带位置。(3)若将实验四的实验时间改为 60 min，细菌分裂三次，因为 DNA复 制方式为半保留复制，离心后密度带的数量和位置没有发生变化，还是在重 带和中带两个位置。若实验三的结果中，子一代 DNA的“中带”比以往实验结 果的“中带”略宽，可能的原因是新合成的 DNA单链中的 N尚有少部分为 15N。 (4)假设某大肠杆菌含 14N的 DNA的相对分子质量为 a，含 15N的 DNA的相对分 子质量为 b，将含 15N 的 DNA 的大肠杆菌培养在含 14N 的培养基中，在子二代 中有两个中带 DNA和两个轻带 DNA，其中两条含 15N的单链，6条含 14N的单 链，相当于一个含 15N的 DNA和三个含 14N的 DNA，总质量为 3a＋b，则四个 DNA的平均相对分子质量为(3a＋b) /4。 答案：(1)三 一 二 (2)①全保留 半保留 1/4轻和 3/4重 1/2中和 1/2 重 ②不能。无论是全保留复制还是半保留复制，实验结果都是一样的。 (3) 没有变化 15N (4)(3a＋b)/4