（新教材）2020新素养导学生物人教版必修第二册：第3章　第3节　DNA的复制

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第 3 节 DNA 的复制 课后篇巩固提升 基础巩固 1.下列关于 DNA 复制的叙述,正确的是( ) A.复制均在细胞核内进行 B.复制仅发生在有丝分裂的间期 C.复制过程先解旋后复制 D.碱基互补配对保证了复制的准确性 解析细胞分裂一般都伴随 DNA 复制,不只是有丝分裂,DNA 不只存于细胞核内;细胞分裂方式亦不只 是有丝分裂;DNA 是边解旋边复制,不分先后。 答案 D 2.正常情况下,不发生 DNA 复制的细胞是( ) A.分裂的受精卵 B.癌细胞 C.根尖分生区细胞 D.成熟的表皮细胞 解析 A、B、C 三项中的细胞均可以进行有丝分裂,在有丝分裂间期进行 DNA 复制,而成熟的表皮细 胞已经高度分化,不再进行分裂,因此,DNA 也不再进行复制。 答案 D 3.体外进行 DNA 复制的实验,向试管中加入有关的酶、4 种脱氧核苷酸和 ATP,37 ℃下保温。下列叙 述中正确的是( ) A.能生成 DNA,DNA 的碱基比例与 4 种脱氧核苷酸的比例一致 B.不能生成 DNA,因为缺少 DNA 模板 C.能生成 DNA,DNA 的碱基比例不确定,且与酶的来源有一定的关联 D.不能生成 DNA,因为实验中缺少酶催化的适宜的体内条件 解析 DNA 复制需要的条件是模板、原料、酶、能量等,题目的条件缺少模板,不能生成 DNA。 答案 B 4.下列关于 DNA 的计算,正确的是( ) A.具有 1 000 个碱基对的 DNA,腺嘌呤有 600 个,则每一条链上都具有胞嘧啶 200 个 B.具有 m 个胸腺嘧啶的 DNA 片段,复制 n 次后共需要 2n·m 个胸腺嘧啶 C.具有 m 个胸腺嘧啶的 DNA 片段,第 n 次复制需要 ·m 个胸腺嘧啶 D.无论是双链 DNA 还是单链 DNA,A+G 所占的比例均是 1/2 解析根据碱基互补配对原则,具有 1 000 个碱基对的 DNA,A+T+C+G=2 000(个),A=T=600 个,C=G=400(个),但在该 DNA 的每一条链上所具有的胞嘧啶不一定是 200 个,A 项错误;具有 m 个胸 腺嘧啶的 DNA 片段,复制 n 次后共需要(2n-1)·m 个胸腺嘧啶,B 项错误;具有 m 个胸腺嘧啶的 DNA 片 段,第 n 次复制共需要(2n-1)·m-( -1)·m= ·m 个胸腺嘧啶,C 项正确;在双链 DNA 中,A+G 所占的 比例是 1/2,在单链 DNA 中,A+G 所占的比例不一定是 1/2,D 项错误。 答案 C 5.某亲本 DNA 分子双链均以白色表示,以灰色表示第一次复制出的 DNA 子链,以黑色表示第二次复 制出的 DNA 子链,该亲本双链 DNA 分子连续复制两次后的产物是( ) 解析因为 DNA 复制为半保留复制,因此亲本 DNA 的两条链将进入不同的子代 DNA 中,故 A、B 两 项错误;因为第二次复制时得到的 4 个 DNA 分子中,都有一条 DNA 子链是在第二次复制时形成的,而 C 项中只有两个 DNA 分子中含第二次复制出的子链(黑色表示),故 C 项错误,D 项正确。 答案 D 6.将在含 15NH4Cl 的培养液中培养若干代的某真核细胞转移到含 14NH4Cl 的培养液中培养,让细胞连 续进行有丝分裂,提取 DNA 并进行密度梯度离心,则下列说法不正确的是( ) A.细胞经过一次分裂后,提取 DNA 并离心,DNA 位于试管的中层 B.细胞经过两次分裂后,提取 DNA 并离心,一半 DNA 位于试管的中层,另一半 DNA 位于上层 C.细胞经过三次分裂后,提取 DNA 并离心,3/4 的 DNA 位于试管的中层,1/4 的 DNA 位于试管的上层 D.该实验可以证明 DNA 的复制是半保留复制 解析细胞经过一次分裂后,所形成的每个子代 DNA 分子中的两条链中一条链含 15N,另一条链含 14N, 位于试管的中层,A 项正确;细胞经过两次分裂后,一半 DNA 位于试管的中层,另一半 DNA 位于上 层,B 项正确;细胞经过三次分裂后,有 3/4 的 DNA 位于试管的上层,1/4 的 DNA 位于试管的中层,C 项 错误;该实验可以证明 DNA 的复制是半保留复制,D 项正确。 答案 C 7.同位素标记法是生物科学研究中常用的方法。下列相关实验叙述错误的是( ) A.用 14C 标记的 CO2 供给小球藻进行光合作用,可探明碳的转移途径 B.用 3H 标记的尿嘧啶可研究细胞分裂中染色体的变化规律 C.用 32P 或 35S 标记的噬菌体分别侵染细菌,可证明 DNA 是遗传物质 D.将 15N 标记的细菌转移到 14N 的培养液中,可探究 DNA 的复制方式 解析卡尔文用 14C 标记的 CO2 供应小球藻进行光合作用,探明了暗反应中碳的转移途径,即 CO2→C3→有机物,A 项正确;尿嘧啶是 mRNA 所特有的碱基,DNA 中没有,而染色体是由 DNA 和蛋白 质组成的,因此不能用尿嘧啶研究细胞分裂中染色体的变化规律,B 项错误;科学家分别用同位素 32P 和 35S 标记的噬菌体,通过对照实验,证明了 DNA 才是真正的遗传物质,C 项正确;将 15N 标记的细菌 转移到 14N 的培养液中,再采用离心的方法,可证明 DNA 的复制方式为半保留复制,D 项正确。 答案 B 8.分别在氮源为 14N 和 15N 的培养基上生长的大肠杆菌,其 DNA 分子分别为 14N-DNA(相对分子质量 为 a)和 15N -DNA(相对分子质量为 b)。将亲代大肠杆菌(被 15N 标记)转移到含 14N 的培养基上,再连 续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ),用某种离心方法分离提取的 DNA,得到的结果如下图所示。下列对此实验的叙 述不正确的是( ) A.Ⅰ代细菌 DNA 分子中一条链含 14N,另一条链含 15N B.Ⅱ代细菌含 15N 的 DNA 占全部 DNA 分子的 1/4 C.预计Ⅲ代细菌 DNA 的平均相对分子质量为(7a+b)/8 D.上述实验结果证明 DNA 复制方式为半保留复制 解析据图可知,15N-DNA 在 14N 的培养基上进行第一次复制后,产生的两个子代 DNA 分子均含有一 条 15N 的 DNA 链和一条 14N 的 DNA 链。这样的 DNA 用离心法分离后,全部处在试管的中部。Ⅰ 代的两个 DNA 分子再分别进行复制,它们所产生的两个子代 DNA 分别为全 14N-DNA 和 15N/14N- DNA。此时,将该 DNA 作离心处理,产生的 DNA 沉淀应该分别位于试管的上部和中部。含 15N 的 DNA 占全部 DNA 的 1/2。亲代细菌 15N-DNA 复制三次产生的Ⅲ代细菌 DNA 分子共有 8 个,各条单 链的相对分子质量之和为(7a+b),平均相对分子质量为(7a+b)/8。 答案 B 9.下列有关真核细胞 DNA 复制的叙述,正确的是( ) A.复制形成的两个子代 DNA 分子共含有 4 个游离的磷酸基团 B.DNA 复制时只以一条脱氧核苷酸链作为模板 C.DNA 聚合酶催化碱基对之间的连接 D.复制过程中先全部解旋,再进行半保留复制 解析每个 DNA 分子含有 2 个游离的磷酸基团,因此复制形成的两个子代 DNA 分子共有 4 个游离的 磷酸基团,A 项正确;DNA 复制时两条脱氧核苷酸链都作为模板,B 项错误;DNA 聚合酶催化游离的脱 氧核苷酸间形成磷酸二酯键从而连接成 DNA 片段,C 项错误;DNA 复制过程中边解旋,边进行半保留 复制,D 项错误。 答案 A 能力提升 1.某 DNA 分子(两条链均含 14N)共有 3 000 个碱基,其中腺嘌呤占 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 1 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 2 结果。下列有关分析正确的是 ( ) A.X 层全部是仅含 14N 的 DNA B.W 层中含 15N 标记胞嘧啶 3 150 个 C.X 层中含有的氢键数是 Y 层的 1/2 D.W 层与 Z 层的核苷酸数之比为 1∶4 解析由于 DNA 复制为半保留复制,所以 X 层全部是含 14N 和 15N 的基因,A 项错误;由于该 DNA 分子 复制了 3 次,产生了 8 个 DNA 分子,含 16 条脱氧核苷酸链,其中含 15N 标记的有 14 条链,又在含有 3 000 个碱基的 DNA 中,腺嘌呤占 35%,因此胞嘧啶占 15%,共 450 个,所以 W 层中含 15N 标记胞嘧啶为 450×14÷2=3 150(个),B 项正确;在 DNA 分子中,碱基对之间通过氢键相连,DNA 复制了 3 次,产生的 8 个 DNA 分子中,2 个 DNA 分子含 14N 和 15N,6 个 DNA 分子只含 15N,所以 X 层中含有的氢键数是 Y 层的 1/3,C 项错误;由于 DNA 复制了 3 次,产生了 8 个 DNA 分子,含 16 条脱氧核苷酸链,其中含 15N 标记的有 14 条链,所以 W 层与 Z 层的核苷酸链之比为 14∶2=7∶1,D 项错误。 答案 B 2.某个 DNA 片段由 500 对碱基组成,A+T 占碱基总数的 34%,若该 DNA 片段复制 2 次,共需游离的胞 嘧啶脱氧核苷酸分子个数为( ) A.330 B.660 C.990 D.1 320 解析 A+T 占碱基总数的 34%,A 就占 17%,C 就占 33%,该 DNA 片段中胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数就 为 500×2×33%=330,若该 DNA 片段复制 2 次,共得 4 个相同 DNA 片段,因为是半保留复制,故共需游 离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为 330×(4-1)=990。 答案 C 3.将用 32P 标记的一个双链 DNA 分子放入含 31P 的培养基中,连续复制三代,其后代中含有 31P 和 32P 的 DNA 分子之比为( ) A.7∶1 B.8∶1 C.4∶1 D.8∶0 解析含 32P 的 DNA 在含 31P 的培养基中复制三代,形成 8 个 DNA 分子,均含 31P,其中有 2 个含 32P。 答案 C 4.假设 1 个双链均被 32P 标记的噬菌体 DNA 由 5 000 个碱基对组成,其中腺嘌呤占全部碱基的 20%。用这个噬菌体侵染只含 31P 的大肠杆菌,共释放出 100 个子代噬菌体。下列叙述不正确的是 ( ) A.该过程至少需要 3×105 个鸟嘌呤脱氧核苷酸 B.噬菌体增殖需要细菌提供场所、原料和酶等 C.含 32P 与只含 31P 的子代噬菌体的比例为 1∶49 D.噬菌体的 DNA 复制在宿主细胞中进行 解析 A=T=5 000×2×20%=2 000,G=C=5 000×2×30%=3 000。DNA 复制 n 次后需要加入鸟嘌呤脱氧核 苷酸的个数=(2n-1)×3 000(个),因此过程中需要鸟嘌呤脱氧核苷酸数=99×3 000=2.97×105(个)。噬菌体 侵染细菌时,噬菌体的 DNA 进入宿主细胞并作为模板,需要细菌提供场所、原料和酶等。1 个被 32P 标记的噬菌体经半保留复制形成的 100 个子代噬菌体中有 2 个子代噬菌体含 32P,98 个只含 31P,所以 含 32P 的子代噬菌体与只含 31P 的子代噬菌体的比例为 2∶98=1∶49;噬菌体的 DNA 复制在细菌细 胞中进行。 答案 A 5.将亲代细菌的 DNA 用 15N 标记,并在含有 14N 的培养基上培养,下图所示是 DNA 复制图解,请据图 回答问题。 (1)图中长方形 A 表示 ,图中的箭头 B 表示 ,图中体现了 DNA 复制的特点是 。 (2)DNA 复制完一次后,2 个子代 DNA 分子共有 个游离的磷酸基团。分析得知,新合成的 DNA 分子中,A=T,G=C。这个事实说明 DNA 的合成遵循 。新合成的 DNA 分子中,带有 15N 标记的链占总链数的 50%,这个事实说 明 。 (3)15N 标记的 DNA 复制 4 次后,含 14N 的 DNA 分子占 DNA 分子总数的 ,若该 DNA 分子共有 300 个碱基对,其中胞嘧啶为 260 个,则第 4 次复制时,消耗的腺嘌呤脱氧核苷酸为 个。 解析(1)A 催化游离的脱氧核苷酸形成互补链,是 DNA 聚合酶,箭头 B 代表的是复制的方向,从图中能 够看出 DNA 边解旋边复制的特点。(2)每个 DNA 分子的两条链中,每一条链都有一个游离的磷酸基 团,所以复制后形成的 2 个 DNA 分子共有 4 个游离的磷酸基团;在 DNA 复制的过程中遵循碱基互补 配对原则;新 DNA 分子中新链和旧链各占一半,表现了 DNA 半保留复制的特点。(3)由于 DNA 半保 留复制的特点,所以含有 15N 的 DNA 分子,经 4 次复制后共产生了 16 个 DNA 分子,而每个 DNA 分子 中都含 14N;300 个碱基对的 DNA 分子,含有胞嘧啶 260 个,则含有腺嘌呤为 40 个,则第 4 次复制过程 中,会增加 8 个新 DNA 分子,所以需要游离的腺嘌呤 320 个。 答案(1)DNA 聚合酶 DNA 复制方向 边解旋边复制 (2)4 碱基互补配对原则 DNA 复制方式为半保留复制 (3)100% 320