人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3节 DNA的复制练习

课后分层检测案11　DNA的复制

1.下列关于DNA分子复制的叙述，不正确的是(　　)

A．方式是半保留复制

B．边解旋边复制

C．在细胞分裂期进行

D．需要模板、原料、能量和酶等

2．以DNA的一条链“—A—T—C—”为模板，经复制后产生的子链是(　　)

A．—G—A—T—    B．—U—A—G—

C．—T—A—G—    D．—T—U—G—

3．一个被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

4．DNA分子复制时解旋酶作用于下列哪一结构(　　)

5．DNA一般能准确复制，其原因是(　　)

①DNA规则的双螺旋结构为复制提供模板

②DNA复制发生于细胞周期的间期　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

6．已知某DNA含有500个碱基对，其中一条链上A∶C∶T∶G＝1∶2∶3∶4。该DNA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已经复制了(　　)

A．3次    B．4次

C．5次    D．6次

7．(不定项选择)科学家曾经对DNA分子的复制方式有多种推测：①半保留复制，两个子代DNA分子的一条链是原本存在的旧链(实线表示)，另一条是新合成的新链(虚线表示)。②全保留复制，一个子代DNA分子两条链均为新链，另一个子代DNA分子两条链均为旧链。③弥散复制，两个子代DNA分子的每条链都有部分新链和部分旧链。复制方式假说如图所示。为探究其复制方式，将15N标记后的大肠杆菌，转到14N培养基中培养，下列说法错误的是(　　)

A．DNA复制过程由DNA聚合酶催化，它在细胞内外均可发挥作用

B．通过放射性同位素标记，测定放射性强度，最终确定DNA复制为方式①

C．实验过程中只需观察子一代DNA分子的离心结果即可确定复制方式为①

D．经过n次复制后，被标记的DNA分子数占总DNA分子数的比例为1/2n－1

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

D．复制结果共产生16个DNA分子

9．一个DNA分子复制完毕后，新形成的DNA子链(　　)

A．是DNA母链的片段

B．与DNA母链之一相同

C．与DNA母链相同，但U取代T

D．与DNA链完全不同

10．如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，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________从亲代传给子代，从而保持了____________________的连续性。

11.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

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

13．(不定项选择)DNA复制执照因子(RLF)在真核细胞中参与启动DNA复制的过程，是一种随DNA复制的完成便失去活性的蛋白质分子，已知RLF不能通过核孔进入细胞核，其存在能严格控制真核细胞DNA在一个细胞周期当中只复制一次。据此分析，下列说法错误的是(　　)

A．RLF在细胞分裂前的间期发挥作用

B．RLF的失活发生在细胞分裂前期

C．RLF是在核糖体上合成的

D．DNA重新获取RLF发生在间期DNA复制前

14．(不定项选择)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，则进行的一定是减数分裂

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

15．大肠杆菌DNA呈环状，如图1表示其复制过程。为证明DNA复制的方式，科学家利用大肠杆菌进行了如下实验：将大肠杆菌在15NH4C1培养液中培养若干代，再将其转移到14NH4C1培养液中培养，在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA进行密度梯度离心，记录离心后试管中DNA带的位置，如图2表示几种可能的离心结果。请回答下列问题：

(1)环状DNA分子中每个磷酸基连接________个脱氧核糖，其上基因的特异性是由________决定。在该DNA分子的一条链上，鸟嘌呤和腺嘌呤的数量之比为3∶5，且两者之和占该条链的48%，则在其互补链上，胸腺嘧啶占该链的百分比为________。

(2)复制原点是DNA分子中复制起始的一段序列，该序列中A­T含量很高，有利于DNA复制起始时的解旋，原因是________________________________。酶1是________，酶2催化子链延伸的方向是________(填“5′→3′”或“3′→5′”)，主要催化形成________键。

(3)大肠杆菌转移到14NH4C1培养液中增殖一代，如果DNA为全保留复制，则DNA带的分布应如图2中试管________所示；如果为半保留复制，则DNA带的分布应如图中试管________所示。

(4)实验中，如果大肠杆菌增殖三代后，含15N的DNA分子占________。

16.对下列生物学实验结果进行分析与讨论：

(1)某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl 或15NH4Cl。a、b、c 表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。

本活动运用了__________________和__________________技术。c管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA是________(填“15N/15N­DNA，14N/14N­DNA”或“14N/15N­DNA，14N/14N­DNA”或“14N/15N­DNA，15N/15N­DNA”)，实验结果说明DNA的复制方式是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)在细胞分裂间期，线粒体的数目增多，其增多的方式有3种假设：Ⅰ.细胞利用磷脂、蛋白质等重新合成；Ⅱ.细胞利用其他生物膜装配形成；Ⅲ.线粒体分裂增殖形成。有人通过放射性标记实验，对上述假设进行了探究，方法如下：首先将一种链孢霉营养缺陷型突变株(自身不能合成胆碱)在加有3H标记的胆碱(磷脂的前体)培养基(培养生物的人工营养基质)中培养，然后转入另一种培养基中继续培养，定期取样，检测细胞中线粒体的放射性。结果如下：

①实验中采用链孢霉营养缺陷型突变株的目的是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

②实验中所用的“另一种培养基”在配制成分上的要求是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

③通过上述实验，初步判断3种假设中成立的是________(在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中选择)。

课后分层检测案11

1．解析：DNA复制的方式是半保留复制，即子代DNA分子中都包含了亲代DNA分子的一条链，A正确；DNA复制过程表现的特点是边解旋边复制，B正确；DNA复制发生在间期，即有丝分裂前的间期和减数分裂Ⅰ前的间期，因为在间期发生的变化是DNA复制和有关蛋白质的合成，C错误；DNA复制的条件是需要模板、原料、能量和酶等，D正确。

答案：C

2．解析：依据碱基互补配对原则，以“—A—T—C—”链为模板复制得到的子链碱基顺序为“—T—A—G—”。

答案：C

3．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，D正确。

答案：D

4．解析：解旋酶的作用是破坏碱基对之间的氢键，使DNA双螺旋解开。

答案：D

5．解析：DNA规则的双螺旋结构在解旋后为DNA复制提供两条模板，严格的碱基互补配对保证了DNA复制的准确性，它保证了子代DNA与亲代DNA相同。

答案：D

6．解析：DNA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，300×(2n－1)＝4 500，则n＝4，即复制了4次。

答案：B

7．解析：DNA聚合酶催化游离的脱氧核苷酸聚合形成DNA片段，主要在细胞核内发挥作用，在细胞外给予酶适宜的条件也能发挥作用，A正确；15N为稳定性同位素，没有放射性。通过密度梯度离心，观察离心管中条带的位置，最终确定DNA复制为半保留复制，B错误；子一代DNA分子的离心结果：若为半保留复制，得到含14N/15N的中密度条带；若为全保留复制，得到含14N/14N的低密度条带和15N/15N的高密度条带；若为弥散复制，得到每条链均含14N/15N的中密度条带。所以观察子一代DNA离心结果无法确定复制方式，C错误；经过n次复制后，共得到DNA分子2n个，由于被标记DNA两条链会经复制进入到两个DNA中，所以被标记的DNA分子数占总DNA分子数的比例为2/2n，即1/2n－1，D正确。故选BC。

答案：BC

8．解析：15N标记的DNA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有2个，占1/8，A、D正确；由于C＝60个，故DNA中A＝40个，则复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸40×(24－1)＝600(个)，B正确；含14N的DNA分子有16个，占总数的100%，C错误。

答案：C

9．解析：由于DNA复制是以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程，所以DNA复制完毕后，得到的DNA子链不可能是DNA母链的片段，A错误；由于DNA复制是半保留复制，因此复制完毕，新形成的DNA子链与DNA模板链互补，与母链之一相同，B正确；DNA复制时遵循碱基互补配对，A与T配对，G与C配对，新形成的DNA子链与DNA模板链互补，另一条母链相同，C错误；由于复制是以DNA的双链为模板，遵循碱基互补配对原则，所以新形成的DNA子链与DNA模板链互补，与母链之一相同，D错误。

答案：B

10．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数分裂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、减数分裂Ⅱ后期　(5)遗传信息　遗传信息

11．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个，繁殖了3代，细胞周期为24/3＝8 h，C正确。

答案：C

12．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．解析：在细胞周期中，DNA复制发生在细胞分裂前的间期，而RLF在真核细胞中参与启动DNA复制，故RLF在细胞分裂前的间期发挥作用，A正确；RLF是一种随DNA复制的完成便失去活性的蛋白质分子，而DNA复制完成也是发生在细胞分裂前的间期，故RLF的失活发生在细胞分裂前的间期，B错误；RLF是一种蛋白质分子，是在核糖体上合成的，C正确；已知RLF不能通过核孔进入细胞核，故在分裂期，核膜解体后，RLF和染色体才能结合，使染色体获得DNA分子复制所需的执照，D错误。

答案：BD

14．解析：若进行有丝分裂，第一次有丝分裂后，子细胞中都含有32P标记的染色体；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、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正确；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：BC

15．解析：(1)环状DNA分子中每个磷酸基连接2个脱氧核糖，特定的基因具有特定的脱氧核苷酸(或碱基对)的排列顺序，构成了基因的特异性。在该DNA分子的一条链上，鸟嘌呤和腺嘌呤的数量之比为3∶5，且两者之和占该条链的48%，则在该链上腺嘌呤占5/(3＋5)×48%＝30%。根据碱基互补配对原则，该链上腺嘌呤的百分比等于其互补链上胸腺嘧啶所占百分比，故在其互补链上，胸腺嘧啶占该链的百分比为30%。(2)复制原点是DNA分子中复制起始的一段序列，由于A—T碱基对只含有2个氢键，而C—G则含有3个氢键，该序列中A—T含量很高，氢键数量少，容易打开，有利于DNA复制起始时的解旋。据图可知酶1是解旋酶，催化氢键断裂，酶2是DNA聚合酶，主要催化形成磷酸二酯键，将脱氧核苷酸连接形成脱氧核苷酸链。而DNA聚合酶只能从3′端开始延伸DNA链，所以DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。(3)由于亲代DNA的两条单链都含有15N，因此转移到14NH4Cl培养液中增殖一代(DNA复制一次)，如果DNA为全保留复制，则形成的DNA中，1/2的DNA两条链都含15N，密度较大，离心后条带如图2丙(重带)；1/2的DNA两条链都含14N，密度较小，离心后条带如图2甲(轻带)。故如果DNA为全保留复制，则DNA带的分布应如图2中试管E所示。如果为半保留复制，则形成的DNA一条链含15N，另一条链含14N，密度介于两条链都含15N的DNA和两条链都含14N的DNA之间，离心后条带如图2乙(中带)。故如果为半保留复制，则DNA带的分布应如图中试管C所示。(4)在整个实验中出现了甲、乙、丙三条带，证明了DNA是半保留复制，则大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中增殖三代，产生8个DNA分子，其中含有含15N的DNA分子有2个，故含15N的DNA分子占25%。

答案：(1)2　脱氧核苷酸(或碱基对)的排列顺序　30%

(2)A与T之间的氢键数量少，容易打开　解旋酶　5′→3′　磷酸二酯

(3)E　C

(4)25%

16．解析：(1)由题意“培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl”和“条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置”可知，本活动运用了同位素示踪(同位素标记)和密度梯度离心技术。分析图示可知：a管中的DNA密度最大，表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的，其DNA都是15N/15N­DNA；b管中的DNA密度介于a、c管中的之间，表明该管中的大肠杆菌的DNA都是14N/15N­DNA；c管中的DNA密度一半介于a、c管中的之间，一半最小，表明该管中的大肠杆菌的DNA一半是14N/15N­DNA，一半是双链都为14N/14N­DNA。实验结果说明DNA的复制方式是半保留复制。(2)①与野生型相比，实验中所用链孢霉营养缺陷型突变株要加胆碱才能繁殖，说明链孢霉营养缺陷型突变株的代谢特点是自身不能合成胆碱，所以采用链孢霉营养缺陷型突变株的目的是排除细胞内自身合成的胆碱对实验的干扰。②实验中所用的“另一种培养基”与前一种培养基相比，能让链孢霉营养缺陷型突变株在其上培养，从结果来看检测的是标记后细胞增殖的代数与测得的相对放射性的关系，所以“另一种培养基“配制成分上的要求是成分与前一步骤的培养基相同，只是胆碱没有3H标记；③表格结果显示，随着细胞增殖代数的增加，测得的细胞中线粒体的相对放射性成倍减少，初步判断3种假设中成立的是“Ⅲ.线粒体分裂增殖形成”。

答案：(1)同位素示踪(同位素标记)法　密度梯度(超速)离心　14N/15N­DNA，14N/14N­DNA　半保留复制

(2)排除细胞内自身合成的胆碱对实验的干扰　成分与前一步骤的培养基相同，只是胆碱没有3H标记　Ⅲ