生物必修2《遗传与进化》第3节 DNA的复制练习

第3节 DNA的复制

一、选择题

1．下列有关DNA复制过程的叙述中，正确的顺序是(　　)

①互补碱基对之间氢键断裂　②互补碱基对之间氢键形成　③DNA分子在解旋酶的作用下解旋　④以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对　⑤子链与母链盘旋成双螺旋结构

A．①③④②⑤  B．③①⑤④②

C．①④②⑤③      D．③①④②⑤

解析：　DNA复制过程包括解旋、复制、解旋，在解旋酶作用下，DNA分子解旋，解旋酶作用于DNA两条链间的氢键，然后分别以解旋后的两条母链为模板，遵循碱基互补配对原则合成新的DNA子链。子链与母链盘旋成双螺旋结构。

答案：　D

2．(2017·宿迁高一检测)某DNA分子片段为，可进行人工复制使其数量增加，复制时应给予的条件是(　　)

①ATGTG和TACAC作模板链　②4种核糖核苷酸　③4种脱氧核苷酸　④DNA聚合酶　⑤DNA水解酶

A．①③④  B．①②④

C．①②⑤  D．①③⑤

解析：　DNA分子的复制需要的条件是以DNA分子的两条链为模板，4种脱氧核苷酸为原料，还需要DNA聚合酶和解旋酶的催化，不需要DNA水解酶，DNA水解酶的作用是催化DNA的水解。

答案：　A

3．在DNA复制开始时，将大肠杆菌放在含低剂量3H标记的脱氧胸苷(3H－dT)的培养基中，3H－dT可掺入正在复制的DNA分子中，使其带有放射性标记。几分钟后，将大肠杆菌转移到含高剂量3H－dT的培养基中培养一段时间。收集、裂解细胞，抽取其中的DNA进行放射性自显影检测，结果如图所示。据图可以做出的推测是(　　)

A．复制起始区在高放射性区域

B．DNA复制为半保留复制

C．DNA复制从起始点向两个方向延伸

D．DNA复制的方向为a→c

解析：　根据放射性自显影结果可知，中间低放射性区域是复制开始时在含低剂量3H标记的脱氧胸苷(3H－dT)的培养基中进行复制的结果，A项错误；两侧高放射性区域是将大肠杆菌转移到含高剂量3H－dT的培养基中进行复制的结果，因此可判断DNA复制从起始点(中间)向两个方向延伸，C项正确、D项错误；该实验不能证明DNA复制为半保留复制，B项错误。

答案：　C

4．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：　DNA的复制方式为半保留复制，复制第一次时，由1个DNA复制成的2个DNA都是一条链为白色，一条链为灰色；第二次复制时，2个DNA复制成4个DNA，有8条链，新产生4条链为黑色，分别与原来的链结合。

答案：　D

5．下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是(　　)

A．DNA分子复制过程需要酶的催化，也需要消耗ATP

B．这一过程是在细胞分裂间期随着染色体的复制而完成的

C．由图可知该过程是边解旋边双向复制，是多个起点同时开始的

D．真核生物的这种复制方式提高了复制效率

解析：　DNA分子复制需要模板、原料、酶和能量等基本条件；DNA分子复制是在细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的；由图可知DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程，且是多个起点开始，但并不是同时开始的；真核生物的这种复制方式使复制效率大大提高。

答案：　C

6．用15N同位素标记细菌的DNA分子，再将其放入含14N的培养基中连续繁殖四代，a、b、c为三种DNA分子：a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N，如图(纵坐标为DNA分子个数)，这三种DNA分子的比例正确的是(　　)

解析：　一个双链DNA分子，复制n次，形成的子代DNA分子数为2n个。根据DNA分子半保留复制特点，不管亲代DNA分子复制几次，子代DNA分子中含有亲代DNA单链的DNA分子数都只有两个，占子代DNA总数的2/2n。用15N同位素标记细菌的DNA分子，再将其放入含14N的培养基中连续繁殖四代，共形成24＝16(个)DNA分子。DNA复制方式为半保留复制，所以在子代的16个DNA分子中，只含15N的DNA分子为0，同时含15N和14N的DNA分子为2个，只含14N的DNA分子为16－2＝14(个)。

答案：　A

7．一个用15N标记的DNA分子含100个碱基对，其中腺嘌呤40个，在不含15N的培养基中经过n次复制后，不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1，复制过程共需游离的胞嘧啶为m个，则n、m分别是(　　)

A．3,900  B．3,420

C．4,420      D．4,900

解析：　已知：一个用15N标记的DNA分子中A＋T＋C＋G＝200人，A＝T＝40个，解得C＝G＝60个；依据DNA分子的半保留复制方式，在不含15N的培养基中经过n次复制后，子代DNA分子的总数为2n，其中不含15N的DNA分子总数为2n－2，含15N的DNA分子总数为2，则(2n－2)∶2＝7∶1，解得n＝4，复制过程共需游离的胞嘧啶为m＝(24－1)×60＝900(个)。  综上所述，A、B、C三项均错误，D项正确。

答案：　D

8．右图表示发生在细胞核内的某生理过程，其中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链。以下说法正确的是(　　)

A．此过程需要能量和尿嘧啶脱氧核苷酸

B．真核细胞中此过程发生的唯一场所是细胞核

C．b链中(A＋G)/(T＋C)的值一定与c链中的相同

D．正常情况下，a、d链都应该到不同的细胞中去

解析：　据图可知，此生理过程是DNA的复制。该过程需要的脱氧核苷酸有腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶脱氧核苷酸；真核生物发生此过程的场所有细胞核、线粒体和叶绿体；b链中(A＋G)/(T＋C)的值与c链中的此比值呈倒数关系。

答案：　D

9．一个不含放射性元素的噬菌体，在脱氧核苷酸被32P标记及氨基酸被15N标记的细菌体内，连续繁殖三代，含有32P和15N标记的噬菌体分别占子代噬菌体总数的比例为(　　)

A．100%、100%　　　　　　　　B．25%、50%

C．50%、50%  D．25%、0

解析：　噬菌体侵染细菌后在亲代噬菌体的DNA的作用下，以细菌细胞内的脱氧核苷酸和氨基酸为原料合成子代噬菌体的DNA和蛋白质外壳。细菌细胞内脱氧核苷酸被32P标记，氨基酸被15N标记，则后代每个噬菌体都含有32P和15N。

答案：　A

10．假定某高等生物体细胞内染色体是10条，其中染色体中的DNA用3H标记，将该体细胞放入不含有标记的培养液中连续培养2代，则在第二次有丝分裂后期，每个细胞中没有被标记的染色体为(　　)

A．5条  B．40条

C．20条  D．10条

解析：　DNA是半保留复制，体细胞中的10条染色体都被3H标记，经过第一次有丝分裂后，每个DNA分子的一条链被3H标记，另一条链不被标记。第二次有丝分裂间期DNA进行复制，而原料不被标记，所以含有3H标记与不含3H标记的染色体数量之比为1∶1，即有丝分裂后期，细胞中含有3H标记与不含3H标记的染色体各有10条，D正确。

答案：　D

11．细菌在含15N标记的NH4Cl培养基中繁殖数代后，细菌DNA双链被15N充分标记，然后再移入含14N的普通培养基中培养，不同时刻收集细菌并提取DNA，再将提取的DNA进行密度梯度离心分离，图中①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是 (　　)

A．第一次分裂的子代DNA应为⑤

B．第二次分裂的子代DNA应为①

C．第三次分裂的子代DNA应为③

D．亲代的DNA应为⑤

解析：　亲代DNA的两条链都含有15N，离心后应为⑤，D项正确。放在含14N的培养基中培养，子一代中DNA均含15N和14N，离心后应为②，A项错误。子二代DNA中1/2为15N、14N,1/2为14N、14N，离心后应为①，B项正确。子三代DNA中1/4为15N、14N,3/4为14N、14N，离心后应为③，C项正确。

答案：　A

12．假定某大肠杆菌含14N的DNA的相对分子质量为a，若将其长期培养在含15N的培养基中，便得到含15N的DNA，相对分子质量为b。现将含15N的DNA的大肠杆菌再培养在含14N的培养基中，那么，子二代DNA的平均相对分子质量为(　　)

A．(a＋b)/2  B．(3a＋b)/4

C．(2a＋3b)/2  D．(a＋3b)/4

解析：　亲代DNA是两条链都含15N的DNA分子，在14N的培养基上繁殖两代产生4个子代DNA分子，其中完全含14N的有两个，相对分子质量为2a。另两个DNA分子两条链都是一条链含15N，另一条链含14N，即相对分子质量为(a＋b)。则4个子代DNA相对分子质量为：(a＋b)＋2a＝3a＋b，平均相对分子质量为：(3a＋b)/4。

答案：　B

二、非选择题

13．如图为DNA分子的复制图解，请据图回答：

(1)该过程主要发生在细胞的________(部分)。正常进行所需的条件是______________等。

(2)图中A′链与________链相同，B′链与________链相同，因此该过程形成的两个DNA分子完全相同，每个子代DNA分子中均保留了其亲代DNA分子的一条单链，这种复制方式称为________。

(3)假如经过科学家的测定，A链上的一段(M)中的A∶T∶C∶G为2∶1∶1∶3，能不能说明该科学家的测定是错误的？________，原因是

________________________________________________________________________。

(4)如果以A链的M为模板，复制出的A′链碱基比例应该是______________。

(5)15N标记的DNA分子，放在没有标记的培养基上培养，复制三次后，标记的链占全部DNA单链的________。

解析：　(1)DNA分子复制的主要场所是细胞核，在线粒体、叶绿体中也存在着DNA分子的复制，正常进行DNA分子复制所需要的条件是模板、酶、原料、能量等。(2)DNA分子的复制为半保留复制，在合成子链时遵循碱基互补配对原则，新合成的子链与另一条母链相同。(3)在双链DNA分子中，A＝T，G＝C，但在单链DNA分子中A与T，G与C不一定相等。(4)在以A链的M为模板合成的A′链中碱基比例为A∶T∶C∶G＝1∶2∶3∶1。(5)不论复制几次后，含15N的DNA分子和DNA单链都是2，经复制三次后DNA分子数为8，DNA单链总数为16，因此标记的链占全部DNA单链的1/8。

答案：　(1)细胞核　酶、能量、模板、原料　(2)B　A　半保留复制　(3)不能　在单链中不一定是A＝T，G＝C　(4)A∶T∶C∶G＝1∶2∶3∶1　(5)1/8

14．在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N－DNA(对照)；在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N－DNA(亲代)。将亲代大肠杆菌转移到含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得到的结果如下图所示：

请回答下列问题。

(1)由实验结果可推测第一代(Ⅰ)细菌DNA分子中一条链含________，另一条链含________________________________________________________________________。

(2)将第一代(Ⅰ)细菌转移到含15N的培养基上繁殖一代，将所得到细菌的DNA用同样方法分离，请参照甲图，将DNA分子可能出现在试管中的位置在乙图中标出。

(3)若将15N－DNA(亲代)的大肠杆菌在14N培养基上连续复制3次，则所产生的子代DNA中全含15N(重DNA)，一条链含15N(中DNA)及两条链均不含15N(轻DNA)的比例为__________，在这些子代DNA中，含15N的链与全部子代DNA链的比例为____________。

(4)若一个DNA分子的一条单链中＝1.5，此比例在其互补链中的比值是________；在整个DNA分子中的比值是__________。以该单链为模板合成的子代DNA分子中，A＋G的总含量占________。

答案：　(1)14N　15N

(2)如右图

(3)0∶2∶6　2∶16(或1∶8)

(4)2/3　1　50%

15．科学家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方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。

请分析并回答：

(1)要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过________代培养，且培养液中以________为唯一氮源。

(2)综合分析本实验的DNA离心结果，第________组结果对得到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分子的复制方式是________。

(3)分析讨论：

①若子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自________，据此可判断DNA分子的复制方式不是________复制。

②若将子I代DNA双链分开后再离心，其结果________(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。

③若在同等条件下将子Ⅱ代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置________________________________________________________________________，

放射性强度发生变化的是________带。

④若某次实验的结果中，子Ⅰ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DNA单链中的N尚有少部分为________。

解析：　(1)要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过多代培养，并且培养液中15NH4Cl是唯一氮源。(2)从图表看，证明DNA分子的复制方式是半保留复制，第3组实验结果起到了关键作用，因为其离心后仅为中带(15N/14N)；作为对照，还需与第1组和第2组的结果进行比较。(3)①亲代DNA为15N/15N，原料为14N，离心的结果为“轻”(14N/14N)和“重”(15N/15N)，则“重带”DNA来自于亲代DNA，即B，这种复制方式没有发生母链与子链的重新组合，因而不是半保留复制。②判断DNA的复制方式主要是看子代DNA与亲代DNA的关系，实质是母链子链是否发生重新组合，若将DNA双链分开离心，则不能判断DNA的复制方式。③在同等条件下，将子Ⅱ代继续培养(原料为14N)，密度带仍为两种，即轻带(14N/14N)和中带(15N/14N)，位置未发生变化，其中随着n的增加轻带的数量会逐渐增加，而中带不变，因而放射性强度发生变化的是轻带。④子Ⅰ代DNA的“中带”(15N/14N)比以往实验结果略宽，说明该实验结果中的“中带”不完全是15N/14N，有可能新形成的子链(14N)中混有少量的15N。

答案：　(1)多　15NH4Cl

(2)3　1　2　半保留复制

(3)①B　半保留　②不能　③没有变化　轻　④15N