高中生物苏教版 (2019)必修2《遗传与进化》DNA分子通过半保留方式进行复制一课一练

课时分层作业(十一)　

(建议用时：40分钟)

题组一　DNA复制

1．(多选)下列有关DNA复制的叙述，正确的是(　　)

A．DNA分子在解旋酶的作用下水解成脱氧核苷酸链

B．在复制过程中解旋和复制是同时进行的

C．解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链

D．两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子

AB　[DNA分子在解旋酶的作用下，双链解开，变成单链，A正确；复制过程是边解旋边复制，所以解旋和复制是同时进行的，B正确；水解成的两条单链都可以作为DNA复制的模板，C错误；形成的DNA分子中各含有一条母链和一条子链，两条链之间的碱基通过氢键形成碱基对，组成一个新的DNA分子，D错误。]

2．(多选)如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程的示意图。下列有关叙述正确的是(　　)

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

BCD　[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。]

3．下列有关真核细胞DNA分子复制的叙述，正确的是(　　)

A．复制的场所是细胞核，发生在细胞分裂间期

B．在复制过程中不断有磷酸二酯键和氢键形成

C．复制过程只需要解旋酶、DNA水解酶的催化，并且需要消耗能量

D．复制后产生的2个子代DNA分子共含有2个游离的磷酸基团

B　[DNA复制的主要场所是细胞核，线粒体和叶绿体也可发生DNA的复制；在复制过程中同一条链上有磷酸二酯键的形成，在碱基对之间有氢键的形成；复制过程需要解旋酶，DNA聚合酶的催化；复制后产生的每个子代DNA分子都含有2个游离的磷酸基团。]

4．正常情况下，DNA分子在细胞内复制时，双螺旋解开后会产生一段单链区，DNA结合蛋白(SSB)能很快地与单链结合，防止解旋的单链重新配对，使DNA呈伸展状态，且SSB在复制过程中可以重复利用。下列与SSB功能相关的推测，合理的是(　　)

A．SSB与DNA单链既可结合也可分开

B．SSB与单链的结合将不利于DNA复制

C．SSB是一种解开DNA双螺旋的解旋酶

D．SSB与单链的结合遵循碱基互补配对原则

A　[根据题干信息可知，SSB与DNA单链既可结合也可分开，A正确；根据题干信息可知，SSB与单链的结合将利于DNA复制，B错误；根据题干中“双螺旋解开后会产生一段单链区，DNA结合蛋白能很快的与单链结合”，说明SSB不是一种解开DNA双螺旋的解旋酶，C错误；根据题干信息可知，SSB是一种DNA结合蛋白，故与单链的结合不遵循碱基互补配对原则，D错误。]

5．如图为某DNA复制过程的部分图解，其中rep蛋白具有解旋的功能。下列相关叙述中，正确的是(　　)

A．rep蛋白可破坏A与C、T与G之间形成的氢键

B．DNA结合蛋白可能具有防止DNA单链重新形成双链的作用

C．DNA复制是在完全解旋之后进行的

D．随从链两个片段之间的缺口需要DNA聚合酶将其补齐并连接起来

B　[由题意可知，rep蛋白为解旋酶，可破坏互补碱基之间的氢键，即可破坏A与T、C与G之间形成的氢键，A项错误；题图中DNA结合蛋白缠绕在DNA单链上，可推知，DNA结合蛋白可能具有防止DNA单链重新形成双链的作用，B项正确；DNA复制是一个边解旋边复制的过程，C项错误；能将两个单链片段拼接为一条链的酶应为DNA连接酶，D项错误。]

6．如图甲是DNA局部组成示意图，图乙表示DNA复制的过程。请回答下列问题：

甲　　　　　　　　　　　乙

(1)甲图中有________种碱基，有________个游离的磷酸基团。两条脱氧核苷酸链的碱基之间通过________相连。

(2)图乙过程在真核细胞与原核细胞中进行的主要场所分别是________和________。

(3)图乙的DNA复制过程中所需的原料是__________________。

(4)由图可知，延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA复制具有________________的特点。

(5)已知某DNA共含1 000个碱基对、2 400个氢键，则该DNA中含有鸟嘌呤脱氧核苷酸________个；若将其复制4次，共需腺嘌呤脱氧核苷酸________个。

[解析]　(1)甲图中有A、T、C、G共4种碱基，每一条DNA单链上有1个游离的磷酸基团，所以共有2个游离的磷酸基团；两条脱氧核苷酸链的碱基之间通过氢键相连，而同一条脱氧核苷酸链中的相邻碱基之间通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连。(2)图乙表示DNA复制过程，在真核细胞中进行的主要场所是细胞核，在原核细胞中进行的主要场所是拟核(或细胞质)。(3)乙图的DNA复制过程，所需的原料是脱氧核苷酸。              (4)题图说明DNA复制具有边解旋边复制的特点。(5)由于A与T之间有两个氢键，而C与G之间有三个氢键，该DNA有1 000个碱基对，有2 400个氢键，说明有400个碱基对含有三个氢键，即鸟嘌呤脱氧核苷酸和胞嘧啶脱氧核苷酸各有400个，腺嘌呤脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸各有600个；DNA复制4次，形成16个子代DNA，但其中由亲代保留的两条链不需要原料，所以共需腺嘌呤脱氧核苷酸为15×600＝9 000(个)。

[答案]　(1)4　2　氢键　(2)细胞核　拟核或细胞质　(3)脱氧核苷酸　(4)边解旋边复制　(5)400　9 000

题组二　与DNA分子复制有关的计算

7．一个被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

D　[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。]

8．某个DNA片段由500对碱基组成，G＋C占碱基总数的34%。若该DNA片段连续复制三次，第三次复制时，需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸分子个数为(　　)

A．1 155   B．1 320  C．2 310   D．2 640

B　[由于G＋C占总数的34%，所以A＋T占66%，A与T各占33%，整个DNA片段中含有500对碱基，该DNA片段中腺嘌呤脱氧核苷酸分子个数为33%×1 000＝330个，在第三次复制时需新合成8条DNA单链，相当于4个DNA分子，因此需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸分子个数为330×4＝1 320(个)。]

9．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

B　[先要计算一个DNA分子中含有G的数目，其中一条链上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。]

10．用一个32P标记的噬菌体侵染在31P环境中培养的大肠杆菌，已知噬菌体DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个。下列叙述不正确的是(　　)

A．大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料和酶等

B．噬菌体DNA含有(2m＋n)个氢键

C．该噬菌体繁殖4次，子代中只有14个含有31P

D．噬菌体DNA第4次复制共需要8(m－n)个腺嘌呤脱氧核苷酸

C　[噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌并作为模板控制子代噬菌体的合成，其DNA的复制及表达需要大肠杆菌提供原料、酶和ATP等，A项正确；DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个，T有(m－n)个，因此氢键个数＝2(m－n)＋3n＝(2m＋n)个，B项正确；子代噬菌体中有16个含31P，C项错误；噬菌体DNA第4次复制共需要腺嘌呤脱氧核苷酸＝(16－8)(m－n)＝8(m－n)个，D项正确。]

11．在氮源分别为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N 14N­DNA(相对分子质量为a)和15N/15N­DNA(相对分子质量为b)。将15N/15N­DNA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)，用离心方法分离得到的结果如下图所示。下列对此实验的叙述，错误的是(　　)

A．Ⅰ代大肠杆菌DNA分子中一条链含14N，另一条链含15N

B．预计Ⅲ代大肠杆菌DNA分子的平均相对分子质量为(7a＋b)/8

C．Ⅱ代大肠杆菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/4

D．上述实验结果证明DNA的复制方式为半保留复制

C　[Ⅰ代大肠杆菌DNA分子离心后全部处于中间位置，说明一条链含14N，另一条链含15N，A项正确；预计Ⅲ代大肠杆菌DNA分子中，含15N的为2个，只含14N的为6个，即Ⅲ代大肠杆菌DNA分子中含14N的有14条链，含15N的有2条链，所以Ⅲ代大肠杆菌DNA分子的平均相对分子质量为(7a＋b)/8，B项正确；Ⅱ代大肠杆菌含15N的DNA分子占一半，所以占全部DNA分子的1/2，C项错误；题干所述实验结果证明DNA的复制方式为半保留复制，D项正确。]

12．图甲中DNA分子有a和d两条链，将图甲中某一片段放大后如图乙所示，结合所学知识回答下列问题：

(1)从图甲可看出DNA复制方式是____________。

(2)图甲中，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链，则A是________酶，B是__________酶。

(3)图甲过程在绿色植物叶肉细胞中进行的场所有________。

(4)图乙中，7是____________。DNA分子的基本骨架由______________交替连接而成；DNA分子两条链上的碱基通过____________连接成碱基对，并且遵循____________原则。

(5)具有N个碱基对的一个DNA分子片段中，含有m个腺嘌呤脱氧核苷酸，该片段完成n次复制需要______个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸；该片段完成第n次复制需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。 (填字母)

A．(2n－1)(N－m)   B．2n－1(N－m)

C．2n－1()   D．(2n－1)()

[解析]　(1)(2)图甲表示DNA分子复制过程，A的作用是使DNA分子的双螺旋结构解开，形成单链DNA，因此A是解旋酶；B能将单个脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，因此B是DNA聚合酶，由图可以看出形成的子代DNA分子都含有一条模板链和一条新合成的子链，因此DNA分子的复制方式是半保留复制。              (3)绿色植物的叶肉细胞中DNA存在于细胞核、线粒体、叶绿体中，因此进行DNA分子复制的场所是细胞核、线粒体、叶绿体。              (4)图乙中，7是胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸，DNA分子中的磷酸和脱氧核糖交替排列形成DNA分子的骨架，两条链上的碱基通过氢键连接形成碱基对，碱基之间遵循A与T配对，G与C配对的碱基互补配对原则。              (5)已知DNA分子片段中有N个碱基对，m个腺嘌呤脱氧核苷酸，则胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为N－m，完成n次复制需要(2n－1)(N－m)个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸；完成第n次复制需要2n－1(N－m)个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。

[答案]　(1)半保留复制　(2)解旋　DNA聚合  (3)细胞核、线粒体、叶绿体　(4)胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸　磷酸与脱氧核糖　氢键 　碱基互补配对　(5)A　B

13．5­溴尿嘧啶(BU)能替代T与A配对而混入新合成的DNA链。将植物根尖分生组织放在含有BU的培养基中分别培养到第一、第二个细胞周期的中期。下列有关说法中，错误的是(　　)

A．1条染色体形成2条染色单体的同时，DNA分子也完成了复制

B．1个DNA分子复制后所产生的子代DNA分子分别位于2条染色单体上

C．第一个细胞周期的中期，每条染色体均有1个DNA分子的2条脱氧核苷酸链都含BU

D．第二个细胞周期的中期，每条染色体中只有1条脱氧核苷酸链不含BU

C　[1条染色体形成2条染色单体的同时，DNA分子也完成了复制，A项正确；由于DNA的复制方式是半保留复制，1个DNA分子复制后所产生的子代DNA分子分别位于2条染色单体上，B项正确；第一个细胞周期的中期，DNA分子只复制了1次，根据DNA半保留复制的特点，每条染色单体均有1个DNA分子的1条脱氧核苷酸链含BU，C项错误；到第二个细胞周期的中期，DNA分子进行了2次半保留复制，每条染色体的两条染色单体上的DNA中只有1条脱氧核苷酸链不含BU，D项正确。]

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

B　[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。]

15．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链片段间隔连接而成的。

[答案]　(1)轻(14N/14N)　重(15N/15N)　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

弄不清DNA复制过程及其特点

16．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

C　[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。]