生物必修2《遗传与进化》第3节 DNA的复制课时练习

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第3章　基因的本质
第3节　DNA的复制
[基础检查]
1.某研究小组进行“探究DNA复制方式”的实验,结果如下图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或 15NH4Cl,①②③表示离心管,条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是( )

①②③
A.本实验运用了同位素标记技术和密度梯度离心技术
B.①是大肠杆菌在14NH4Cl的培养液中培养的结果
C.②中大肠杆菌的DNA都含14N/15N
D.实验结果说明DNA的复制方式是半保留复制
解析:本实验培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl,氮元素被标记,通过离心使在不同培养基上生长繁殖的大肠杆菌的DNA分层,A项正确;①中只有重密度带,说明①中DNA两条单链都含有15N,B项错误;②中只有中密度带,说明②中DNA两条单链一条含有15N,一条含有14N,C项正确;①中DNA两条单链都含有15N,经过复制离心后为②,再复制离心后为③,说明开始时大肠杆菌一个DNA双链被15N标记,放到含14N的培养基中培养,复制一次后为②,②中DNA两条单链一条含有15N,一条含有14N,②中DNA再复制一次,形成的4个DNA中,其中两个DNA中各有一条单链含有15N,一条单链含有14N,另外两个DNA的两条单链都含有14N,离心出现中密度带和轻密度带,实验结果说明DNA的复制方式是半保留复制,D项正确。
答案:B
2.下列关于DNA复制的叙述,错误的是 (　　)
A.DNA复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
B.DNA复制是一个边解旋边复制的过程
C.DNA复制只发生在细胞分裂前的间期
D.DNA复制需要模板、原料、能量和酶等基本条件
解析:DNA复制是指以亲代DNA的两条链为模板合成子代DNA的过程,A项正确;DNA复制是一个边解旋边复制的过程,B项正确;DNA复制主要发生在细胞分裂前的间期,原核细胞内、无丝分裂过程中也能发生DNA复制,C项错误;DNA复制需要模板(DNA双链)、酶(解旋酶、DNA聚合酶)、能量(ATP)、原料(脱氧核苷酸)等基本条件,D项正确。
答案:C
3.用15N标记一个含有100个碱基对的DNA分子,其中有胞嘧啶60个,该DNA在14N的培养基中连续复制4次,其结果不可能是 (　　)
A.含有15N的DNA占B.含有14N的DNA占
C.复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个 D.共产生16个DNA分子
解析:一个被15N标记的DNA分子在14N的培养基中连续复制4次,共得到24=
16(个)DNA分子。根据DNA半保留复制的特点可知:这16个DNA分子中有
2个DNA的一条链含有15N,另一条链含有14N,其余14个DNA的两条链都含有14N。由此可知,含有14N的DNA占100%,含有15N的DNA占。由题可得该DNA分子中含40个腺嘌呤,复制4次需腺嘌呤脱氧核苷酸的数量=(24-1)×40=
600(个)。
答案:B
4.下列关于DNA复制的叙述,正确的是 (　　)
A.脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链
B.在复制过程中,DNA先解旋后复制
C.两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子
D.DNA在解旋酶的作用下水解成脱氧核苷酸
解析:脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链,A项正确;DNA复制的特点是边解旋边复制,所以在复制过程中,解旋和复制是同时进行的,
B项错误;两条新的子链通过氢键分别与两条模板链形成2个新的DNA分子,
C项错误;DNA在DNA酶的作用下水解成脱氧核苷酸,D项错误。
答案:A
5.下图所示为DNA复制的片段,图中a、b、c、d表示各条脱氧核苷酸链,下列叙述错误的是 (　　)

A.b和c的碱基序列互补
B.a和c的碱基序列互补
C.a链中的比值与b链中同项比值相同
D.a链中的比值与c链中同项比值相同
解析:a和d的碱基序列互补,b和c的碱基序列也互补,A项正确;a和c的碱基序列相同,B项错误;因为a与b的碱基序列互补,根据碱基互补配对原则,a链中的比值与b链中同项比值相同,C项正确;因为a与c的碱基序列相同,所以a链中的比值与c链中同项比值相同,D项正确。
答案:B
6.含15N标记的双链DNA含有200个碱基对,腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的30%;其中的一条链上腺嘌呤有20个,下列表述正确的是 (　　)
A.该DNA中的碱基排列方式共有4200种
B.该DNA中4种碱基的比例为A∶T∶G∶C=2∶2∶3∶3
C.该DNA连续复制2次,需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸560个
D.该DNA在含14N的培养基中连续复制3次,含15N标记的DNA占25%
解析:该DNA含有200个碱基对,由于碱基数目确定,所以其碱基排列方式少于4200种,A项错误;由题意可知,A和T各为60个,C和G各为140个,所以该DNA中4种碱基的比例为A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7,B项错误;该DNA连续复制2次,需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸为 (22-1)×140=420(个),C项错误;该DNA在含14N的培养基中连续复制3次得到8个DNA,根据DNA半保留复制的特点,其中有2个DNA有一条链含14N,另一条链含15N,其余6个DNA只含14N,所以含15N标记的DNA占25%,D项正确。
答案:D
7.(2021·广东梅州)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DNA复制方式的探索实验,实验内容及结果见下表。
组别
1
2
3
4
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-DNA)
仅为重带
(15N/15N-DNA)
仅为中带
(15N/14N-DNA)
1/2轻带
(14N/14N-DNA)
1/2中带
(15N/14N-DNA)

回答下列问题。
(1)要得到DNA中的氮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)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　　　　　　(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)将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记,并使其感染大肠杆菌,在不含32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放,则其中含32P的噬菌体所占的比例为______,原因是__________________________________________________________
_____________________________________________________________。 
解析:(1)要得到DNA中的氮全部被放射性标记的大肠杆菌B,必须经过多代培养,且培养液中的15N是唯一氮源。(2)第3组实验结果最为重要,因为B的DNA为15N/15N-DNA,B的子Ⅰ代的DNA为15N/14N-DNA,这就说明DNA的复制方式为半保留复制;但中带只有与轻带和重带进行比较才能得出,所以它要与第1组和第2组的结果进行比较。(3)①“轻带”DNA为14N/14N-DNA,“重带”DNA为15N/15N-DNA,据表可知,“重带”DNA来自B。①的结果是后代DNA的两条链全是原来的或全是新合成的,说明DNA分子的复制方式不是半保留复制。②将子Ⅰ代DNA双链分开后再离心,无法判断后代DNA的两条链的来源,不能判断DNA的复制方式。③将子Ⅱ代继续培养,子n代DNA的情况是有两个为14N/15N-DNA,其余全部为14N/14N-DNA,所以子n代DNA离心的结果是密度带的数量和位置没有变化,放射性强度发生变化的是轻带。(4)噬菌体的遗传物质是DNA,该DNA为双链,两条链用32P进行标记,并使其感染大肠杆菌,在不含有32P的培养基中培养一段时间,由于DNA是半保留复制,因此只有2个DNA分子含有放射性,因此比例是。
答案:(1)多　15N(或15NH4Cl)　(2)3　1　2　半保留复制　(3)①B　半保留　②不能　③不变　轻　(4)　一个含有32P标记的双链DNA分子经半保留复制后,标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子,因此在得到的n个噬菌体中只有两个带有标记
[拓展应用]
8.已知一个完全标记上15N的DNA含100个碱基对,其中有腺嘌呤40个。经过n次复制后,不含15N的DNA总数与含15N的DNA总数之比为7∶1。若需游离的胞嘧啶为m个,则n、m分别是 (　　)
A.3、900 B.3、420 C.4、420 D.4、900
解析:一个完全标记上15N的DNA,经过n次复制后,含15N 的DNA总数为2个,根据“不含15N的DNA总数与含15N的DNA总数之比为7∶1”,可知不含15N的DNA总数为14个,故n次复制后产生的DNA总数为16个,说明该DNA复制了4次。该DNA含100个碱基对,其中有腺嘌呤(A)40个,根据A+C=100,可知C=60(个)。一个DNA复制了4次,需游离的胞嘧啶(C)为60×(16-1)=900(个)。
答案:D
9.研究人员将一个含14N/14N-DNA的大肠杆菌转移到含15N的培养液中,培养24h后提取子代大肠杆菌的DNA。将DNA加热处理,即解开双螺旋,变成单链;然后进行密度梯度离心,试管中出现的两种条带含量如图所示。下列说法正确的是 (　　)

A.子代DNA分子共有8个,其中1个DNA分子含有14N
B.该实验可用来探究DNA的半保留复制方式和细胞周期持续时间
C.解开DNA双螺旋的实质是破坏核苷酸之间的磷酸二酯键
D.若直接将子代DNA分子进行密度梯度离心,则相应的条带含量比为1∶3
解析:子代DNA分子共有8个,其中2个DNA分子含有14N,A项错误;因本实验是对DNA单链进行的离心分析,若DNA进行的是全保留复制,也会得到上述结果,故用该实验探究DNA的半保留复制方式不够严谨,B项错误;解开DNA双螺旋的实质是破坏两条单链之间的氢键,C项错误;得到的8个DNA分子中,有2个为14N/15N-DNA,6个为15N/15N-DNA,故若直接将子代DNA分子进行密度梯度离心,则相应的条带含量比为1∶3,D项正确。
答案:D
10.下图为真核生物DNA的结构(图甲)及发生的生理过程(图乙),请据图回答下列问题。

甲 乙
(1)图甲为DNA的结构示意图,其基本骨架由　　　　和　　　　(填序号)交替排列构成,④为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)从图乙可看出,该过程是从　　　　个起点开始复制的,从而　　　　复制速率;图中所示的酶为　　　酶,作用于图甲中的　　　(填序号)。 
(3)若用一个32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌,释放出300个子代噬菌体,其中含有32P的噬菌体所占的比例是　　　　。 
(4)若图甲中的亲代DNA含有100个碱基对,将该DNA放在含有用32P标记的脱氧核糖核苷酸培养液中复制一次,则子代DNA的相对分子质量比原来增加　　　　。 
(5)若图乙中亲代DNA在复制时,一条链上的G变成了A,则该DNA经过n次复制后,发生差错的DNA占DNA总数的　　　　。 
解析:(1)DNA的基本骨架由①磷酸和②脱氧核糖交替连接构成。图中的④是由一分子脱氧核糖、一分子磷酸和一分子C(胞嘧啶)组成的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸。(2)分析图乙,该过程有多个复制起点,这样可以大大提高复制的速率。图中所示的酶使碱基对间的氢键(图甲中的⑨)断裂,使DNA双链解旋,应为解旋酶。(3)用32P标记的一个噬菌体侵染大肠杆菌,根据DNA半保留复制的特点,则新形成的300个噬菌体中有2个含32P,占。(4)亲代DNA含有100个碱基对,在含有用32P标记的脱氧核糖核苷酸的培养液中复制一次形成的子代DNA一条链含32P,一条链含31P,标记部分的脱氧核糖核苷酸比未标记的相对分子质量增加1,因此相对分子质量增加100。(5)DNA复制时一条链上的碱基发生突变,另一条链上的碱基不发生突变,以发生突变的单链为模板复制形成的DNA都是异常的,以碱基没有发生突变的单链为模板合成的DNA都是正常的,因此无论复制多少次,发生差错的DNA都占。
答案:(1)①　②　胞嘧啶脱氧核糖核苷酸
(2)多　提高　解旋　⑨
(3)　(4)100　(5)