高中生物第3节 DNA的复制课后复习题

第3节　DNA的复制

课后训练巩固提升

一、基础巩固

1.下列各项中,不属于在生物实验室中模拟生物体DNA复制所必需的条件的是(　　)

A.4种游离的脱氧核苷酸

B.DNA分子

C.酶

D.4种游离的核糖核苷酸

答案:D

解析:核糖核苷酸是合成RNA的原料。

2.生物体内DNA的复制发生在(　　)

A.有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期

B.有丝分裂前期和减数第一次分裂中期

C.减数第二次分裂前期

D.有丝分裂中期和减数第二次分裂中期

答案:A

解析:DNA的复制一般发生在细胞分裂前的间期,即有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期。

3.下列有关DNA复制过程的叙述,正确的顺序是(　　)

①互补碱基之间氢键断裂　②互补碱基之间氢键合成　③DNA在解旋酶的作用下解旋　④以两条母链为模板,游离的脱氧核苷酸为原料,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

答案:D

解析:DNA复制时利用细胞提供的能量,在解旋酶的作用下解旋(即③);互补碱基之间氢键断裂(即①);然后以两条母链为模板,在DNA聚合酶的作用下,以游离的脱氧核苷酸为原料,按照碱基互补配对原则,各自合成与模板链互补的新子链(即④);子链与模板链通过氢键连接(即②);最后子链与母链盘旋成双螺旋结构(即⑤)。

4.DNA一般能准确复制,其原因是(　　)

①DNA独特的双螺旋结构为复制提供模板　②DNA复制发生于细胞分裂前的间期　③碱基互补配对是严格的

④产生的两个子代DNA均和亲代DNA相同

A.②④　 B.②③ C.①④　 D.①③

答案:D

解析:DNA独特的双螺旋结构在解旋后为DNA复制提供了精确的模板,严格的碱基互补配对保证了DNA复制能够准确进行。

5.将大肠杆菌放在含15N的培养基中培养若干代后,大肠杆菌DNA中所有的氮均为15N。然后将被15N标记的大肠杆菌转移到含14N的培养基中,连续培养3代,在第3代大肠杆菌的DNA总量中带有15N标记的DNA占(　　)

A.12.5% B.25% C.5% D.75%

答案:B

解析:设亲代大肠杆菌有n个含有15N标记的DNA,在含14N的培养基中连续培养3代,将产生8n个DNA。其中2n个DNA的1条单链含有15N,另外1条单链含有14N,其余6n个DNA只含有14N。

6.具有100个碱基对的1个DNA分子片段,内含40个胸腺嘧啶,如果连续复制2次,则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸              (　　)

A.60个 B.80个

C.120个 D.180个

答案:D

解析:该DNA分子片段含有60个胞嘧啶脱氧核苷酸。根据DNA半保留复制的特点,如果该DNA分子片段连续复制2次,需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为(22-1)×60=180(个)。

7.下列关于DNA复制的叙述,正确的是(　　)

A.在细胞分裂前的间期,发生DNA的复制

B.DNA复制前需要把DNA双螺旋结构全部解旋

C.DNA解旋酶等以解开的每一条母链为模板,以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料,按照碱基互补配对原则,各自合成与母链互补的一条子链

D.减数分裂过程中,1个DNA分子通过复制后产生4个DNA分子

答案:A

解析:DNA分子边解旋边复制。DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板,以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料,按照碱基互补配对原则,各自合成与母链互补的一条子链。1个DNA分子通过复制后产生2个DNA分子。

8.女性子宫瘤细胞中最长的DNA分子可达36 mm,DNA复制速率约为4 μm/min,但复制过程仅需40 min左右即可完成,这可能是因为(　　)

A.边解旋边复制

B.只有一个复制起点,但解旋之后可以向着两个方向复制

C.以半保留方式复制

D.复制起点多,分段同时复制

答案:D

9.DNA的复制方式可以通过设想来进行预测,可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散(弥散)复制3种。究竟哪种复制方式是正确的呢?可用下面设计的实验加以证明。

实验步骤:

a.在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌,其DNA分子均为14N/14N-DNA(对照);

b.在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌,其DNA分子均为15N/15N-DNA(亲代);

c.将含15N/15N-DNA的大肠杆菌转移到氮源为14N的培养基中,再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ),利用离心技术分离,具有不同相对分子质量的DNA分子将分布在试管的不同位置。

实验预测:

(1)如果与对照(14N/14N-DNA)相比,子代Ⅰ能分辨出两条DNA带:一条　　　　　　　带和一条　　　　　　　带,则可以排除　　　　　　　　　和分散复制。 

(2)如果子代Ⅰ只有一条中密度带,则可以排除　　　　　　　　　,但不能肯定是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)如果子代Ⅰ只有一条中密度带,再继续做子代ⅡDNA密度鉴定:若子代Ⅱ可以分出　　　　　　　　　和　　　　　　　　　,则可以排除分散复制,同时肯定是半保留复制;如果子代Ⅱ不能分出　　　　　　　两条密度带,则排除　　　　　　　　　,同时确定为　　　　　　　。 

答案:(1)低密度(14N/14N-DNA)　高密度(15N/15N-DNA)　半保留复制

(2)全保留复制　半保留复制或分散复制

(3)一条中密度带　一条低密度带　中、低　半保留复制　分散复制

解析:如果是全保留复制,则复制后得到的两个DNA分子,一个是原来的两条母链重新形成的亲代DNA分子,一个是两条子链形成的子代DNA分子。如果是半保留复制,则复制后得到的每个子代DNA分子都是一条单链为母链,一条单链为子链。如果是分散复制,则复制后得到的每个子代DNA分子的单链都是由母链片段和子链片段间隔连接而成的。

二、能力提升

1.下图表示采用同位素标记技术和离心技术来探究DNA复制方式的过程。下列说法错误的是(　　)

A.图中轻带表示14N/14N-DNA

B.本实验证明DNA的复制方式为半保留复制

C.细菌繁殖三代后取样、提取DNA,离心后离心管中出现三个条带

D.若将DNA双链分开来离心,则b、c两组实验结果都是得到两个条带

答案:C

解析:题图中轻带表示相对分子质量较小的DNA,即14N/14N-DNA。分析离心后的实验结果,繁殖一代后,DNA分子出现在中带位置,表明形成15N/14N-DNA,繁殖两代后,出现14N/14N-DNA(轻带)和15N/14N-DNA(中带),因此本实验可证明DNA的复制方式为半保留复制。细菌繁殖三代后产生15N/14N-DNA和14N/14N-DNA,所以试管中只能出现轻带和中带两个条带。若将DNA双链分开,b、c两组得到的都是含14N的脱氧核苷酸链和含15N的脱氧核苷酸链,离心后都得到两个条带。

2.真核细胞中DNA的复制过程如下图所示。下列叙述错误的是(　　)

A.多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成

B.每个子代DNA都有一条脱氧核苷酸链来自亲代

C.复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化

D.DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则和精确的模板

答案:C

解析:DNA复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化。

3.一个双链均被32P标记的DNA由5 000个碱基对组成,其中腺嘌呤占20%,将其置于只含31P的环境中复制3次。下列叙述错误的是(　　)

A.该DNA分子中鸟嘌呤核苷酸占30%

B.复制过程需要2.4×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸

C.子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链数目比为1∶7

D.子代DNA分子中含32P的分子数目与只含31P的分子数目比为1∶3

答案:B

解析:由题意可知,该DNA分子中胞嘧啶占30%,则该DNA分子复制时需要消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为10000×30%×(23-1)=2.1×104(个)。

4.某双链DNA分子有100个碱基对,其中腺嘌呤有30个。下列叙述正确的是(　　)

A.该DNA分子的一条单链中,腺嘌呤和胸腺嘧啶占50%

B.该DNA分子两条链之间总是嘌呤和嘧啶形成碱基对

C.该DNA分子第三次复制时需要胞嘧啶脱氧核苷酸490个

D.该DNA分子复制时,在DNA聚合酶的作用下DNA双螺旋解开

答案:B

解析:该双链DNA分子有100个碱基对,其中腺嘌呤有30个,则胸腺嘧啶也有30个,所以该DNA分子中(A+T)占30%,每一条单链中,(A+T)也占30%。该DNA分子两条链之间的碱基靠氢键连接成碱基对,腺嘌呤与胸腺嘧啶、鸟嘌呤与胞嘧啶互补配对。该DNA分子中胞嘧啶脱氧核苷酸有70个,第三次复制时需要胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为70×23-1=280(个)。该DNA分子复制时,在DNA解旋酶的作用下DNA双螺旋解开。

5.下图表示DNA复制的过程。由该图不能得出的是 (　　)

A.DNA复制的方式是半保留复制

B.DNA复制具有双向复制的特点

C.DNA复制生成的两条子链的方向相反

D.DNA复制时需要解旋酶将氢键断裂

答案:D

6.DNA片段复制的情况如右图所示,图中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链的片段。如果没有发生变异,则下列说法错误的是(　　)

A.b和c的碱基序列可以互补

B.a和c的碱基序列可以互补

C.a中(A+T)/(G+C)的值与b中(A+T)/(G+C)的值相同

D.a中(A+G)/(T+C)的值与d中(A+G)/(T+C)的值一般不相同

答案:B

解析:a和d互补,b和c互补,如果不发生变异,a和c及b和d的碱基组成相同。某条脱氧核苷酸链上(A+T)/(G+C)的值与其互补链上的值相同,而(A+G)/(T+C)的值与其互补链上的值一般不相同。

7.若以白色表示某亲本DNA分子的双链,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,亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是(　　)

答案:D

解析:DNA复制的方式为半保留复制,第一次复制后,亲本DNA的两条链分别进入两个子代DNA分子中,第二次复制得到的4个DNA分子中,都有一条单链是在第二次复制时形成的。

8.现有DNA分子的两条单链均只含有14N(表示为14N/14N-DNA)的大肠杆菌,若将该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代,再转移到含有14N的培养基中繁殖一代,则理论上DNA分子的组成类型及其比例分别是(　　)

A.有15N/14N-DNA和14N/14N-DNA两种,其比例为1∶3

B.有15N/15N-DNA和14N/14N-DNA两种,其比例为1∶1

C.有15N/15N-DNA和14N/14N-DNA两种,其比例为3∶1

D.有15N/14N-DNA和14N/14N-DNA两种,其比例为3∶1

答案:D

解析:一个14N/14N-DNA分子在含有15N的培养基中复制两代,再转移到含有14N的培养基中复制一代,共产生8个DNA分子,其中6个为15N/14N-DNA,2个为14N/14N-DNA。

9.研究人员将只含14N/14N-DNA的大肠杆菌转移到含15NH4Cl的培养液中,培养24 h后提取子代大肠杆菌的DNA。将DNA热变性处理,即解开双螺旋,变成单链;然后进行离心,管中出现的两种条带分别对应下图中的两个峰,则大肠杆菌的细胞周期为(　　)

A.4 h B.6 h

C.8 h D.12 h

答案:C

解析:由题图可知,离心后得到两种单链,其中含14N的占1/8,含15N的占7/8。含14N的单链有2条,所以含15N的单链有14条。则子代DNA分子共有8个,说明繁殖了3代,细胞周期为24/3=8(h)。

10.(不定项选择题)研究发现rep蛋白可以将DNA双链解旋,结合蛋白可以和解旋的DNA单链结合,并随着子链的延伸而与DNA单链分离。下列叙述错误的是(　　)

A.rep蛋白能使A与C、T与G之间的氢键断裂

B.低温处理DNA分子也可以使DNA双链解旋

C.DNA复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点

D.结合蛋白与DNA单链结合不利于DNA新链的形成

答案:ABD

解析:rep蛋白可以将DNA双链解旋,则rep蛋白应为解旋酶,能破坏氢键。在DNA双链中A与T配对,C与G配对,即rep蛋白可破坏A与T、C与G之间的氢键。高温处理DNA分子能使DNA双链解旋,低温不可以。DNA复制的特点是边解旋边复制、半保留复制。DNA结合蛋白缠绕在DNA单链上,可防止单链之间重新螺旋化,对DNA新链的形成有利。

11.下图表示DNA分子复制的过程。请回答下列问题。

(1)图示DNA分子复制过程中,除了需要模板和酶外,还需要　　　　　　　等条件,保证DNA分子的复制过程精确无误的关键是　　　　　　　　。  

(2)若图中该DNA分子含有48 502个碱基对,而子链延伸的速度为105个碱基对/min,则此DNA复制约需要30 s,而实际时间远远小于30 s,据图分析是因为　　　　　　　;由图可知延伸的子链紧跟着解旋酶,这说明DNA分子复制具有　　　　　　　　　　的特点。 

答案:(1)原料、能量　碱基互补配对

(2)复制是双向多起点进行的　边解旋边复制

12.科学家以大肠杆菌为实验对象,运用同位素标记技术及离心技术进行了DNA复制方式的探究实验,实验内容及结果见下表。

请分析并回答下列问题。

(1)要得到DNA中的N全部被15N标记的大肠杆菌B,必须经过　　　　代培养,且培养液中的　　　　　　　　是唯一氮源。 

(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的复制方式是　　　　　　　　。 

(3)分析讨论。

①若B的子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的复制方式不是　　　　复制。 

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

③若在同等条件下将B的子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　　　　,宽度发生变化的是　　　　带。 

答案:(1)多　15N(或15NH4Cl)

(2)3　1　2　半保留复制

(3)B　半保留　不能　没有变化　轻

解析: 在探究DNA的复制方式为半保留复制的实验中,“重带”应为两条单链均被15N标记,“轻带”为两条单链均被14N标记,“中带”为一条单链被14N标记,另一条单链被15N标记。