2021学年第3章 基因的本质第3节 DNA的复制习题

这是一份2021学年第3章 基因的本质第3节 DNA的复制习题，共10页。
A．DNA复制时，双螺旋将解开，互补的碱基之间的氢键断裂
B．以解开的两条单链为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料，依据碱基互补配对原则，通过氢键结合到作为模板的单链上
C．形成的DNA分子包括一条模板单链和一条新链
D．形成的两个DNA分子是由两条母链、两条子链分别结合而成
2．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( )
3．细菌在15N培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入14N培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA经高速离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是( )
A．子一代DNA应为②
B．子二代DNA应为①
C．子三代DNA应为④
D．亲代的DNA应为⑤
4．含有32P或31P的磷酸，两者化学性质几乎相同，都可参与DNA分子的组成，但32P比31P质量大。现将某哺乳动物的细胞放在含有 31P磷酸的培养基中，连续培养数代后得到G0代细胞。然后将G0细胞移至含有32P磷酸的培养基中培养，经过第1、2次细胞分裂后，分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2代细胞中提取DNA，经密度梯度离心后得到结果(如图)。由于DNA分子质量不同，因此在离心管内的分布不同。若①、②、③分别表示轻、中、重3种DNA分子的位置，请回答：
(1)G0、G1、G23代DNA离心后的试管分别是图中的： G0________、G1________、G2________。
(2)G2代在①、②、③3条带中的DNA数的比例是____________________________。
(3)图中①、②两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是：条带①______，条带②_______。
(4)上述实验结果证明DNA的复制方式是____________________。DNA的自我复制能使生物的__________保持相对稳定。
5．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分子中一条链是14N，另一条链是15N
B．Ⅱ代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/4
C．预计Ⅲ代细菌DNA分子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
6．科学家在研究DNA分子复制方式时，进行了如下的实验研究(已知培养用的细菌大约每20 min分裂一次)：
(1)复制过程除需要模板DNA、脱氧核苷酸外，还需要__________________等(至少答两点)。
(2)为了证明DNA复制的特点为半保留复制，请设计实验三(用图示和有关文字补充在图中)，并画出结果C。
(3)该过程中，实验一、实验二起________作用。若用15N标记的DNA作为模板，用含有14N标记的培养基培养，在右面坐标图中画出连续培养细菌60 min过程中，15N标记的DNA分子含量变化的曲线图。
7.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分子的复制方式是________________________。
(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来自于________，据此可判断DNA分子的复制方式不是________复制。
②若将B的子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，其结果__________(选填“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____________，放射性强度发生变化的是________带。
④若某次实验的结果中，B的子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中有少部分含________。
8．蚕豆体细胞染色体数目2N＝12，科学家用3H标记蚕豆根尖细胞的DNA，可以在染色体水平上研究真核生物的DNA复制方法。
实验的基本过程如下：
Ⅰ.将蚕豆幼苗培养在含有3H的胸腺嘧啶核苷的培养基上，培养一段时间后，观察细胞分裂中期染色体的放射性情况。
Ⅱ.当DNA分子双链都被3H标记后，再将根移到含有秋水仙素的非放射性培养基中，培养一段时间后，观察细胞分裂中期染色体的放射性情况。
请回答相关问题：
(1)蚕豆根尖细胞进行的分裂方式是________；秋水仙素能使部分细胞的染色体数目加倍，其作用的机理是____________________________________________________________________________________________。
(2)Ⅰ中，在根尖细胞进行第一次分裂时，每一条染色体上带有放射性的染色单体有________条，每个DNA分子中，有________条链带有放射性。Ⅱ中，若观察到一个细胞具有24条染色体，且二分之一的染色单体具有放射性，则表明该细胞的染色体在无放射性的培养基上复制________次，该细胞含有________个染色体组。
(3)上述实验表明，DNA分子的复制方式是________。
9．将大肠杆菌培养在含15N的培养基中若干代，其DNA中的N均为15N，把被15N标记的大肠杆菌培养在含14N的培养基中，当15N标记的大肠杆菌占大肠杆菌总量的12.5%时，15N标记的大肠杆菌DNA在含14N的培养基中已复制了 ( )
A．2次 B．3次 C．4次 D．5次
10．用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在14N的培养基中连续复制5次。下列有关判断错误的是( )
A．含有15N的DNA分子有两个
B．只含有14N的DNA分子占15/16
C．复制过程中需游离腺嘌呤脱氧核苷酸320个
D．复制结果共产生32个DNA分子
11．用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个。该DNA分子在14N的培养基中连续复制4次，其结果可能是( )
A．含有14N的DNA占7/8
B．复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个
C．含有15N的DNA占1/16
D．子代DNA中嘌呤与嘧啶之比是2∶3
12．下图为真核细胞内某基因结构示意图，共由1000对脱氧核苷酸组成，其中碱基A占20%。下列说法正确的是( )
A．该基因一定存在于细胞核内染色体DNA上
B．该基因的一条脱氧核苷酸链中(C＋G)/(A＋T)为3∶2
C．DNA解旋酶只作用于①部位，不作用于②部位
D．该基因复制3次，则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸2800个
13．下列有关计算中，错误的是( )
A．用32P标记的噬菌体在大肠杆菌内增殖3代，具有放射性的噬菌体占总数为1/4
B．某DNA片段有300个碱基对，其中1条链上A＋T比例为35%，则第3次复制该DNA片段时，需要780个胞嘧啶脱氧核苷酸
C．细胞内全部DNA被32P标记后在不含32P的环境中进行连续有丝分裂，第2次分裂产生的每个子细胞染色体均有一半有标记
D．DNA双链被32P标记后，复制n次，子代DNA中有标记的占2/2n
14．下列关于DNA分子的结构与复制的叙述中，正确的是( )
①含有a个腺嘌呤的DNA分子第n次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸2n－1×a个 ②在一个双链DNA分子中，G＋C占碱基总数的M%，那么该DNA分子的每条链中G＋C都占该链碱基总数的M% ③细胞内全部DNA被32P标记后在不含32P的环境中进行连续有丝分裂，第2次分裂的每个子细胞染色体均有一半有标记 ④DNA双链被32P标记后，复制n次，子代DNA中有标记的占1/2n
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
15．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，子二代的DNA的相对分子质量平均为( )。
A. eq \f(（a＋b）,2) B. eq \f(（3a＋b）,4)
C. eq \f(（2a＋3b）,2) D. eq \f(（a＋3b）,4)
16．如图为DNA分子复制图解，请据图回答：
(1)该过程主要发生在细胞的________(部位)。正常进行所需的条件是_________________________________。
(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′的链碱基比例应该是_____________________。
(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DNA分子占DNA分子总数的________，标记的链占全部DNA单链的________。
参考答案
1.【答案】D
【解析】沃森和克里克提出的DNA自我复制的假说为半保留复制，即形成的DNA分子包括一条母链和一条子链。
2.【答案】D
【解析】DNA的复制方式为半保留复制，复制后不存在亲代的DNA分子(双链均为白色)，排除A、B项；第二次复制后得到的4个DNA分子中，每个DNA分子各有1条链是第二次复制形成的(黑色)，排除C项；进一步分析可知D项符合题意。
3.【答案】C
【解析】由题意可知，子一代的DNA应为全中(14N、15N)，即图②；子二代DNA应为1/2中(14N、15N)、1/2轻(14N、14N)，即图①；子三代DNA应为1/4中(14N、15N)、3/4轻(14N、14N)，即图③，而不是全轻(14N、14N)；亲代的DNA应为全重(15N、15N)，即图⑤。
4.【答案】(1)A B D (2)0∶1∶1 (3)31P 31P、32P (4)半保留复制 遗传特性
【解析】首先应该看懂图解，知道轻、中、重3种DNA划分的标准：由两条链含31P的脱氧核苷酸组成的是轻DNA；由一条链含31P的脱氧核苷酸链和另一条含32P的脱氧核苷酸组成的链形成的是中DNA；由含32P的脱氧核苷酸组成的是重DNA。DNA分子的复制是半保留复制，即复制后形成的子代DNA中，每个DNA分子都只含有一条子链，另一条则为母链。根据题意：G0代细胞中的DNA全部是由含31P的脱氧核苷酸组成，是轻DNA；G1代是以G0代细胞中的DNA为模板，以含32P的脱氧核苷酸为原料形成的两个DNA分子，每一个DNA分子中，母链含31P，子链含32P，是中DNA；G2代是以G1代为模板，以含32P的脱氧核苷酸为原料形成的4个DNA分子，有2个DNA分子母链含31P，子链含32P，是中DNA，另2个DNA分子母链、子链都含有32P，是重DNA。
5.【答案】B
【解析】15N－DNA转移到14N的培养基上后，该DNA再进行复制时就会以14N为原料。由于大肠杆菌的DNA是双链DNA，这种DNA在复制时采取半保留复制，也就是说，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(混合型DNA分子)。这样的DNA用离心法分离后，应该全部处在试管的中部。子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分子和14N、15N－DNA分子(混合型DNA分子)。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分子占全部DNA分子的1/2。Ⅲ代细菌DNA分子共有8个，其相对分子质量之和为(7a＋b)，平均相对分子质量为(7a＋b)/8。
6.【答案】 (1)能量、酶、适宜的温度和pH (2)实验三如下图：
对照 如下图：
【解析】 (1)实验一和实验二说明14N和15N标记的DNA密度不同，所以进行密度梯度离心后，会在离心管不同位置出现轻eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\(===,\s\up11(14N),\s\d4(14N))))、重eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\(===,\s\up11(15N),\s\d4(15N))))链。(2)若要证明DNA为半保留复制，实验三中的DNA必须出现中间链eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\(===,\s\up11(14N),\s\d4(15N))))，一条来自模板DNA链，另一条为新合成的，离心后应位于轻、重两链之间，所以可用14N标记DNA的细菌，放在15N标记的培养基上培养，或是15N标记DNA的细菌放在14N标记的培养基上培养，经过一次分裂，破碎细菌细胞提取的DNA经离心后，只有中链，再分裂一次，同时出现中链和轻链或中链和重链，即可证明DNA复制为半保留复制。(3)实验一、二为对照实验：细菌繁殖一个世代需20 min，60 min繁殖了三代，即DNA复制了三次，15N标记DNA分子第一次为1，第二次为eq \f(1,2)，第三次为eq \f(1,4)。
7.【答案】 (1)多 15N(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
【解析】在探究DNA分子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。
8.【答案】 (1)有丝分裂 抑制纺锤体的形成 (2)2 1 2 4 (3)半保留复制
【解析】 (1)蚕豆根尖细胞为体细胞，其分裂方式为有丝分裂。秋水仙素可以抑制纺锤体的形成，导致染色体不能被拉向两极，从而形成了染色体数目加倍的细胞。(2)由于DNA的复制为半保留复制，第一次分裂完成时，每个DNA分子中都有一条链被3H标记，每一条染色体上有2条染色单体被3H标记。当DNA分子双链都被3H标记后，再将根移到含有秋水仙素的非放射性培养基中，观察到一个细胞具有24条染色体，且二分之一的染色单体具有放射性，则表明该细胞的染色体在无放射性的培养基上复制2次，该细胞含有4个染色体组。(3)该实验证明DNA分子的复制是半保留复制。
9.【答案】C
【解析】
根据DNA分子半保留复制的特点，1个亲代DNA分子不论复制了几代，含15N的DNA分子只有2个，因为15N标记的大肠杆菌占大肠杆菌总量的12.5%，所以可以认为：若开始只有一个大肠杆菌，经过一段时间繁殖后变为2÷12.5%＝16个，即DNA复制了4次，与若干个DNA同时复制结果一样。
10.【答案】C
【解析】一个DNA分子在14N的培养基中连续复制5次，形成子代DNA的总数为25＝32个。因为亲代DNA的两条脱氧核苷酸链都被15N标记，都有放射性，半保留复制后两条含有放射性的脱氧核苷酸链分别进入两个子代DNA分子，所以复制后仍有两个DNA分子有放射性。有放射性的DNA分子占子代DNA分子总数的比例是2/32(1/16)，那么其余15/16都只含有14N，即不含有放射性。因为DNA分子中，C＝60，所以G＝60，那么A＋T＝100×2－60×2＝80，则A＝80/2＝40。32个子代DNA分子中，相当于新合成的DNA有31个，故复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸共40×31＝1 240个。
11.【答案】B
【解析】该DNA分子在14N培养基中连续复制4次，可得到24个DNA分子，其中含有14N的DNA分子占100%，A错误；含有15N的DNA分子占2/16，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，C错误；在子代DNA分子中嘌呤与嘧啶之比是1∶1，D错误；在含有100个碱基对的DNA分子中，若有胞嘧啶60个，则含有腺嘌呤个数eq \f(100×2－60×2,2)＝40，则连续复制4次所需腺嘌呤脱氧核苷酸的数目为40×(24－1)＝600个，B正确。
12.【答案】B
【解析】真核细胞中DNA主要存在于细胞核中，但少量存在于线粒体、叶绿体中，A错误；由双链DNA中A(腺嘌呤)占20%，而DNA中存在A＝T，C＝G，则有C＋G＝100%－(A＋T)＝60%，故一条链中(C＋G)/(A＋T)＝3∶2，B正确；DNA解旋酶破坏的是碱基对之间的氢键，即②部位，C错误；DNA分子中G＝C＝2 000×30%＝600(个)；复制3次共产生8个DNA分子，共需G：600×8－600×1＝4 200(个)，D错误。
13.【答案】C
【解析】复制3次，含32P的噬菌体占2/8＝1/4，A正确；该片段中C＝195，第3次复制需C＝195×23－1＝780，B正确；细胞内全部DNA被32P标记后，在不含32P的环境中进行连续有丝分裂，第2次分裂时，细胞复制后的每条染色体中都有1条姐妹染色单体被32P标记，在有丝分裂后期，着丝点分开后，有一半DNA带有标记，两条姐妹染色单体分开后向两极运动是随机的，所以进入某1个子细胞的DNA不一定有一半带有标记，C错误；DNA双链被32P标记后，不管复制多少次，都只有2个DNA带有标记，所以复制n次，子代DNA中有标记的占2/2n，D正确。
14.【答案】A
【解析】含有n个腺嘌呤的DNA分子第n次复制，其实就是有2n－1个DNA分子在复制，每个需要n个腺嘌呤脱氧核苷酸，那么2n－1个DNA分子就需要2n－1×n个腺嘌呤脱氧核苷酸。在一个双链DNA分子中，G＋C占碱基总数的M%，由于两条链中G＋C的数目是相等的，那么该DNA分子的每条链中G＋C所占比例就相当于分子、分母各减半，其比例是不变的。细胞内全部DNA被32P标记后，在不含32P的环境中进行连续有丝分裂，第2次分裂时，细胞复制后的每条染色体中都有一条姐妹染色单体被32P标记，在有丝分裂后期，着丝点分开后，有一半DNA带有标记，两条姐妹染色单体分开后向两极运动是随机的，所以进入某一个子细胞的DNA不一定有一半带有标记。DNA双链被32P标记后，不管复制多少次，都只有2个DNA带有标记，所以复制n次，子代DNA中有标记的占2/2n。
15.【答案】B
【解析】含14N的DNA的相对分子质量为a，每条链质量为eq \f(a,2)；含15N的DNA相对分子质量为b，每条链质量为eq \f(b,2)；含15N的DNA的大肠杆菌，培养在含14N的培养基中，至子二代DNA由1个形成4个，其中2个是一条链含14N，一条链含15N，另2个是两条链都含14N，则DNA平均相对分子质量为(a＋b＋a＋a)÷4＝eq \f(（3a＋b）,4)。
16.【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)1/4 1/8
【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，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DNA分子占DNA分子总数的1/4，标记的链占全部DNA单链的1/8。
组别
1组
2组
3组
4组
培养液中唯一氮源
14NH4Cl
15NH4Cl
14NH4Cl
14NH4Cl
繁殖代数
多代
多代
一代
两代
培养产物
A
B
B的子Ⅰ代
B的子Ⅱ代
操作
提取DNA并离心
离心结果
仅为轻带(14N/14N)
仅为重带(15N/15N)
仅为中带(15N/14N)
1/2轻带(14N/14N)
1/2中带(15N/14N)