生物必修2《遗传与进化》第二章 遗传的分子基础第二节 DNA分子的结构和复制DNA分子通过半保留方式进行复制巩固练习

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第2课时 DNA分子的复制
1．下列有关“探究DNA的复制过程”活动的叙述，正确的是( )
A．培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成DNA的基本骨架
B．通过对子二代大肠杆菌DNA的密度梯度离心，得出DNA复制的特点为半保留复制
C．将含14N/14N—DNA的大肠杆菌放在以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代，所获得的大肠杆菌的DNA中都含有15N
D．将含15N/15N—DNA的大肠杆菌转移到以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行密度梯度离心，离心管中将只出现1个链带
答案 C
解析 培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成含氮碱基，进而形成DNA两条链之间的碱基对，A错误；通过对亲代、子一代、子二代大肠杆菌DNA的密度梯度离心和对比分析才可得出DNA复制的特点为半保留复制，B错误；根据DNA的半保留复制，将含14N/14N—DNA的大肠杆菌放在以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代，所获得的大肠杆菌的DNA中都含有15N，C正确；将含15N/15N—DNA的大肠杆菌转移到以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行密度梯度离心，离心管中将出现轻、重2个链带，D错误。
2．细菌在含15NH4Cl的培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基均含有15N，然后再移入含14NH4Cl的培养基中培养，抽取其子代的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．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
答案 A
解析 亲代DNA为15N/15N，移入含14NH4Cl的培养基中培养，经第一次复制所形成的子代DNA应均为15N/14N，应如图②所示。
3．下列有关DNA分子复制的说法，错误的是( )
A．复制发生在细胞分裂前的间期
B．复制的方式为半保留复制
C．解旋酶的作用是使连接碱基对的氢键断裂
D．1个DNA分子复制n代后，可以得到2n个DNA
答案 D
4．以DNA的一条链“5′—A—T—C—3′”为模板，经复制后产生的子链是( )
A．5′—G—A—T—3′ B．5′—U—A—G—3′
C．5′—T—A—G—3′ D．5′—T—U—G—3′
答案 A
5．DNA分子片段复制的情况如图所示，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，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．若a中A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则该DNA分子中A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7
D．a中eq \f(A＋G,T＋C)的比值与d中eq \f(A＋G,T＋C)的比值一般不相同
答案 B
6．能够保证DNA复制准确无误地进行的关键步骤是( )
A．解旋酶促使DNA的两条互补链分离
B．游离的脱氧核苷酸与母链碱基进行严格的互补配对
C．配对的脱氧核苷酸之间连接成与母链互补的子链
D．模板母链与互补子链盘绕形成双螺旋结构
答案 B
解析 DNA复制时新合成的子链与模板链间严格遵循碱基互补配对原则，从而保证合成的子代DNA与亲代DNA携带相同的遗传信息，确保了遗传信息准确无误地传递。
7．下图表示DNA分子复制的过程，结合图示，下列有关叙述不正确的是( )
A．DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开
B．DNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链方向相反
C．从图示可知，DNA分子具有多起点复制的特点，缩短了复制所需的时间
D．DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段
答案 C
解析 DNA复制需要以DNA的两条链为模板，因此DNA分子复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开，A正确；图示中复制的起点只有1个，不能体现DNA分子具有多起点复制的特点，C错误。
8．研究人员将1个含14N/14N－DNA的大肠杆菌转移到15NH4Cl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，甲图试管中出现的两种条带分别对应乙图中的两个峰，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 将1个含14N/14N－DNA的大肠杆菌转移到15NH4Cl培养液中，培养24 h后提取子代大肠杆菌的DNA，DNA热变性离心后，得到单链14N－DNA占1/8，单链15N－DNA占7/8，14N－DNA单链有2条，则子代双链DNA共8条，繁殖了3代，细胞周期为eq \f(24 h,3)＝8 h，C正确。
9．一个双链被32P标记的DNA片段有100个碱基对，其中腺嘌呤占碱基总数的20%，将其置于含31P的环境中复制3次。下列叙述错误的是( )
A．该DNA片段中含有胞嘧啶的数目是60个
B．第三次复制过程需要240个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
C．复制3次后，子代DNA中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7
D．复制3次后，子代DNA中含32P与含31P的分子数之比为1∶3
答案 D
解析 该DNA片段有100个碱基对，其中腺嘌呤占碱基总数的20%，则腺嘌呤数目为100×2×20%＝40(个)，根据碱基互补配对原则，A＝T、G＝C，故该DNA片段中含有胞嘧啶的数量是eq \f(100×2－40×2,2)＝60(个)，A正确；第三次复制DNA分子数由4个变为8个，增加4个DNA分子，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸60×4＝240(个)，B正确；复制3次，共得到8个DNA分子，16条DNA单链，其中只有2条单链含32P，含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7，C正确；由于DNA的复制为半保留复制，子代DNA均含31P，其中有2个DNA分子含32P，所以子代DNA中含32P与含31P的分子数之比为1∶4，D错误。
10．如图为某细胞内DNA分子复制简图，请据图回答：
(1)该过程发生的时间为细胞分裂前的 期，需要 酶和 酶的作用。
(2)DNA分子复制时，在有关酶的作用下，以解开的每一条母链为模板，以细胞中游离的 为原料，按照 原则，各自合成与母链互补的一条子链。
(3)若亲代DNA分子中A＋T占60%，则子代DNA分子中C＋G占 %。
(4)若将长期培养在14N环境中的细胞移入只含15N的环境中培养，使细胞连续分裂n次，则最终获得的子代DNA分子中，含14N的占 ，含15N的占 ，这说明DNA分子的复制特点是 。
答案 (1)间 解旋(或DNA聚合) DNA聚合(或解旋) (2)脱氧核苷酸 碱基互补配对 (3)40 (4)2/2n 100% 半保留复制
解析 (3)亲代DNA分子中A＋T占60%，则G＋C占40%，由于DNA复制遵循碱基互补配对原则，所以子代DNA分子中C＋G也占40%。
11．科学家推测DNA可能有如图A所示的三种复制方式。1958年，美国生物学家米西尔森和斯塔尔用同位素标记技术和离心的方法，追踪由15N标记的DNA亲本链的去向，实验过程：在氮源为14NH4Cl的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N/14N－DNA(对照)；在氮源为15NH4Cl的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA均为15N/15N－DNA(亲代)。将亲代大肠杆菌转移到含14NH4Cl的培养基上，再连续繁殖两代(子代Ⅰ和子代Ⅱ)后，离心得到图B所示的结果。请依据上述材料回答问题：
(1)DNA复制的意义是 。
(2)与对照相比，如果子代Ⅰ离心后能分辨出轻和重两条链带，则说明DNA分子的复制方式是 。如果子代Ⅰ离心后只有1条杂合链带，则可以排除DNA分子以 的方式进行复制。如果子代Ⅰ离心后只有1条杂合链带，再继续做子代Ⅱ的DNA密度鉴定：①若子代Ⅱ离心后 ，则可以确定DNA分子的复制方式是半保留复制。②若子代Ⅱ离心后不能分出杂合、轻两条链带，则可以推测DNA分子的复制方式是 。
(3)根据图B所示结果可推知DNA分子的复制方式是 。
答案 (1)将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性 (2)全保留复制 全保留 可以分出杂合、轻两条链带 分散复制 (3)半保留复制
解析 (2)若子代Ⅰ离心后能分辨出轻(两条链均被14N标记)和重(两条链均被15N标记)两条链带，则DNA分子的复制方式是全保留复制。如果子代Ⅰ离心后只有1条杂合链带，则肯定不可能是全保留复制，可能是半保留复制或分散复制。若是半保留复制，子代Ⅱ离心后能分出杂合、轻两条链带，且各占1/2；若是分散复制，子代DNA离心后不能分出杂合、轻两条链带。(3)分析图B，子代Ⅰ都是杂合链带，子代Ⅱ中的杂合、轻链带各占1/2，这与半保留复制的特点相吻合。
12．仔细阅读图一和图二，据图回答问题：
(1)图中④表示的中文名称是 ；⑨表示 。
(2)图二所示的过程叫 。
(3)若用32P标记的1个噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，在释放出来的300个子代噬菌体中，含有32P的噬菌体占总数的 。
(4)图二中的亲代DNA分子在复制时，一条链上的G变成了C，则该DNA经过n次复制后，发生差错的DNA分子数占 (填字母)。
A.eq \f(1,2n－1) B.eq \f(1,2) C.eq \f(1,2n) D.eq \f(1,2n＋1)
答案 (1)鸟嘌呤脱氧核苷酸 氢键 (2)DNA的复制 (3)eq \f(1,150) (4)B
解析 (3)用32P标记的1个噬菌体，实质标记的是噬菌体的DNA分子，由于DNA分子的复制是半保留复制，因此复制形成的DNA分子中有2个含有32P，因此在释放出来的300个子代噬菌体中，含有32P的噬菌体占总数的eq \f(1,150)。(4)如果亲代DNA分子在复制时，一条链上的G变成了C，则以该错误链为模板合成的DNA都是错误的，以另一条链为模板合成的DNA都是正确的，因此无论复制多少次，发生差错的DNA分子数总是占50%，故选B。