高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3章 基因的本质第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段巩固练习

  课后分层检测案11　DNA的复制　基因是有遗传效应的DNA片段

【合格基础练】

1．下列关于基因的说法，错误的是(　　)

A．每个基因都是DNA分子上的一个片段

B．基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位

C．基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位

D．一个DNA分子上的碱基总数等于该DNA分子上所有基因上的碱基数之和

解析：一个DNA分子中含有多个基因。基因是有遗传效应的DNA片段。基因之间的DNA片段属间隔区段，没有遗传效应的DNA片段就不是基因。

答案：D

2．一个被15N标记的DNA分子，以含14N的4种脱氧核苷酸为原料，连续复制3次，则含15N的脱氧核苷酸链占全部脱氧核苷酸链的比例是 (　　)

A．1/2  B．1/4

C．1/6  D．1/8

解析：DNA的复制方式为半保留复制，连续复制3次形成8个DNA分子，则含15N的脱氧核苷酸链只有2条，则其占全部脱氧核苷酸链的比例是2/16＝1/8，选项D正确。

答案：D

3．如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程的示意图。下列有关叙述，错误的是(　　)

A．图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的

B．图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的

C．真核生物DNA分子的复制过程需要解旋酶

D．真核生物的这种复制方式提高了复制速率

解析：从图中可以看出DNA分子复制有多个起点，但不是同时开始的，因为复制环有大有小，所以A不对。图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的。真核生物DNA分子的复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等参与。真核生物的DNA分子具有多个复制起点，这种复制方式加速了复制过程，提高了复制速率。

答案：A

4．DNA分子能够自我复制的结构基础是(　　)

A．DNA具有独特的双螺旋结构

B．配对的脱氧核苷酸之间连接成与母链互补的子链

C．磷酸和脱氧核苷酸交替排列的顺序稳定不变

D．DNA分子具有多样性和特异性

解析：DNA独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板，而碱基互补配对原则保证了复制能准确无误地进行。

答案：A

5．已知某DNA分子含有500个碱基对，其中一条链上ACTG＝1234。该DNA分子连续复制数次后，消耗周围环境中含G的脱氧核苷酸4 500个，则该DNA分子已经复制了(　　)

A．3次  B．4次

C．5次  D．6次

解析：DNA分子一条链上G的数目＝500×4/(1＋2＋3＋4)＝200，则另一条链上G的数目＝500×2/(1＋2＋3＋4)＝100，所以DNA双链上共有G 300个，n次复制结束后共消耗G的数目为4 500个，4 500/300＝15，即DNA分子增加15个，复制后DNA的数目是16＝24，则n＝4。

答案：B

6．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，则下列说法不正确的是(　　)

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

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，所以C项和D项中的说法均正确。

答案：B

7．用15N标记含有100个碱基对的双链DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在含有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分子占1/8

B．复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个

C．含有14N的DNA分子占7/8

D．复制结果共产生16个DNA分子

解析：15N标记的DNA分子在含14N的培养基中复制4次后，产生16个DNA分子，其中含15N的DNA分子有2个，占1/8，A、D项正确；经计算，该DNA分子中A＝40个，则复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸15×40＝600(个)，B项正确；含 14N的DNA分子有16个，占总数的100%，C项错误。

答案：C

8．如下图为果蝇某一条染色体的几个基因示意图，下列有关叙述，正确的是(　　)

A．基因R、S、N、O在果蝇所有体细胞中都表达

B．R、S、N、O互为非等位基因

C．果蝇的每个基因都是由成百上千个核糖核苷酸组成的

D．基因R、S、N、O中的脱氧核苷酸数目比值一般相同

解析：R、S、N、O控制果蝇不同的性状，互为非等位基因。

答案：B

9．下列关于DNA、染色体、基因的关系的叙述，不正确的是(　　)

A．每条染色体上有一个DNA分子，经复制后每条染色单体上有一个DNA分子

B．每个DNA分子上有许多基因，基因是有遗传效应的DNA片段

C．基因在染色体上呈线性排列

D．基因在DNA分子双链上成对存在

解析：基因是DNA分子双链上的片段，在一个DNA分子上不会成对存在。

答案：D

10．如图为真核细胞DNA复制过程模式图，请根据图示过程回答问题。

(1)由图示得知，1个DNA分子复制出乙、丙2个DNA分子，其方式是________________。

(2)DNA解旋酶能使双链DNA解开，但需要细胞提供________。

(3)从图中可以看出合成的两条子链的方向是________(填“相同”或“相反”)的。

(4)真核细胞中DNA复制的场所是__________________等；细胞分裂过程中，在复制完成后，乙、丙分开的时期为________________________。

(5)DNA分子通过复制，将________从亲代传给了子代，从而保持了____________________的连续性。

解析：(1)DNA复制的方式是半保留复制，其特点是边解旋边复制。(2)解旋过程需要细胞提供能量。(3)DNA的2条脱氧核苷酸链是反向平行的关系，那么以这两条链为模板合成的子链的方向也应该是相反的。(4)真核细胞内DNA分子复制的场所有细胞核、线粒体和叶绿体等；复制后的DNA分子分别存在于两条染色单体中，染色单体分开发生的时期是有丝分裂后期和减Ⅱ后期。(5)DNA分子复制的意义是将遗传信息从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的连续性。

答案：(1)半保留复制　(2)能量(ATP)　(3)相反　(4)细胞核、线粒体和叶绿体　有丝分裂后期、减数第二次分裂后期

(5)遗传信息　遗传信息

11．如图表示细胞内与基因有关的物质或结构，请仔细阅读并回答问题：

元素(a)―→―→e―→基因(f)―→gi

(1)细胞内的遗传物质是[　　]________，基因和g的关系是________________。

(2)e和g的关系是________________，g被彻底水解后的产物可用字母________________表示。

(3)遗传物质的主要载体是[　]________，基因和i的关系是________________。

(4)g的成分与RNA的成分相比，主要差异在于________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(5)g的空间结构一般表现为________，若其中(C＋G)/(T＋A)＝1/2，则A占总碱基数的比例为________，其单链中(C＋G)/(T＋A)为________。

(6)g的功能可表达为________________________________________________________________________。

解析：根据图示信息可以推知：g是DNA，h是蛋白质，i是染色体，e是脱氧核苷酸，b、c、d是构成脱氧核苷酸的磷酸、脱氧核糖和含氮碱基，a是组成元素C、H、O、N、P。(1)细胞内的遗传物质是DNA，基因是具有遗传效应的DNA片段。(2)脱氧核苷酸是构成DNA的基本单位，DNA彻底水解后可用字母b、c、d表示。(3)遗传物质的主要载体是染色体(i)，基因在染色体上呈线性排列。(4)DNA与RNA在组成成分上的主要区别是碱基和五碳糖的种类不同。(5)DNA具有双螺旋的空间结构。因为DNA双链中，A＝T，G＝C，则A占总碱基数的比例为A/(A＋T＋C＋G)＝A/(2A＋2G)，由(C＋G)/(T＋A)＝1/2 得出A＝2G，所以，A占总碱基数的比例为A/3A＝1/3；根据(C＋G)/(T＋A)的特点知，DNA单链中(C＋G)/(T＋A)的值与双链中(C＋G)/(T＋A)的值相同。(6)基因的功能是贮存、复制、传递和表达遗传信息。

答案：(1)g　DNA　基因是g(DNA)上有遗传效应的片断　(2)e是g的基本单位　b、c、d　(3)i　染色体　基因在染色体上呈线性排列　(4)碱基和五碳糖的种类不同　(5)双螺旋　1/3　1/2　(6)贮存、复制、传递和表达遗传信息

【等级提升练】

12．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)。将含15N－DNA的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

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。

答案：B

13．假设将有一对同源染色体的精原细胞的DNA分子用15N标记，并供给14N的原料，该细胞进行减数分裂产生的4个精子中，含15N标记的DNA的精子所占比例为(　　)

A．0  B．25%

C．50%  D．100%

解析：精原细胞中一条染色体上含1个15N标记的DNA分子，一对同源染色体含两个DNA分子，经过间期的复制，2个15N标记的DNA分子变成4个DNA分子，每个DNA分子中一条链是含15N，另一条链含14N。减数第一次分裂结束，形成两个次级精母细胞，每个次级精母细胞含2个DNA分子，减数第二次分裂结束后，形成4个精细胞，每个精细胞中含1个DNA分子，这个分子中一条链含15N，另一条链含14N。因此，4个精子中都含15N标记的DNA，因此选D。

答案：D

14．将全部DNA分子双链经32P标记的雄性动物细胞(染色体数为2N)置于不含32P的培养基中培养。经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞，检测子细胞中的标记情况。下列推断正确的是(　　)

A．若进行有丝分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1/2

B．若进行减数分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1

C．若子细胞中的染色体都含32P，则进行的一定是有丝分裂

D．若子细胞中的染色体不都含32P，则进行的一定是减数分裂

解析：解答本题的关键是结合有丝分裂、减数分裂的相关知识分析DNA复制后各DNA链的走向。若进行有丝分裂，第一次有丝分裂后，子细胞中都含有32P标记；当细胞处于第二次分裂后期时，染色单体随机分开，带有32P标记的染色体也随机进入2个细胞，所以经过连续两次细胞分裂后产生的4个子细胞中，含32P染色体的子细胞可能为2个或3个或4个，A错误；若进行减数分裂，经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞，说明DNA只复制一次，因此含32P染色体的子细胞比例一定为1，B正确；若子细胞中的染色体都含32P，则进行的是减数分裂，C错误；若子细胞中的染色体不都含32P，则进行的一定不是减数分裂，D错误。

答案：B

15．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________(部位)。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链上一段(M)中的ATCG 为2113，________(填“能”或“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DNA分子单链中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

【素养达成练】

16．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)复制三种。究竟是哪种复制方式呢？下面通过设计实验来证明DNA的复制方式。

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－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－DNA(亲代)。

c．将亲代 15N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)，用密度梯度离心法分离，不同分子量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。

实验预测：

(1)如果与对照(14N/14N)相比，子Ⅰ代能分辨出两条DNA带：一条________带和一条________带，则可以排除________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

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

(3)如果子Ⅰ代只有一条中密度带，再继续做子Ⅱ代DNA密度鉴定：若子Ⅱ代可以分出________和________，则可以排除分散复制，同时肯定为半保留复制；如果子Ⅱ代不能分出________密度两条带，则排除________，同时确定为________。

解析：从题目中的图示可知，深色为亲代DNA的脱氧核苷酸链(母链)，浅色为新形成的子代DNA的脱氧核苷酸链(子链)。因此全保留复制后得到的两个DNA分子，一个是原来的两条母链重新形成的DNA分子，一个是两条子链形成的子代DNA分子；半保留复制后得到的每个子代DNA分子的一条链为母链，一条链为子链；分散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代片段间隔连接而成的。

答案：(1)轻(14N/14N)　重(15 N/15 N)　半保留复制和分散复制　(2)全保留复制　半保留复制或分散复制　(3)一条中密度带　一条轻密度带　中、轻　半保留复制　分散复制