2021-2022学年高一下学期生物浙科版必修2：3.3DNA通过复制传递遗传信息 课时作业（word版含解析）

3.3DNA通过复制传递遗传信息——2021-2022学年高一生物浙科版（2019）必修2同步课时作业
1.1958年，科学家利用大肠杆菌设计了DNA合成的同位素示踪实验，来探究DNA的复制过程。下列叙述正确的是( )
A.试管③中的DNA均含有15N
B.若用噬菌体代替大肠杆菌进行实验，提取DNA更方便
C.若细胞再分裂一次，离心后有1/4的大肠杆菌在试管中部
D.根据该实验可确定DNA的复制方式是半保留复制
2.如图为某DNA分子半保留复制过程的部分示意图，非复制区与复制区的相接区域会形成“Y”字形结构，被称为“复制叉”。在复制过程中，DNA连接酶可以将脱氧核苷酸片段连接在一起。据图分析，下列说法错误的是( )
A.解旋酶可结合在“复制叉”的部位
B.DNA“复制叉”的延伸需要消耗能量
C.DNA聚合酶能催化前导链和滞后链由3′端向5′端延伸
D.DNA聚合酶在DNA复制过程中能催化磷酸二酯键的形成
3.将一个用15N标记的DNA放到含14N的培养基中培养，让其连续复制3次，将每次复制的产物置于试管内进行离心，图中分别代表复制1次、2次、3次后的分层结果的是( )
A.c、e、f B.c、e、b C.a、b、d D.c、a、b
4.某基因（14N）含有3000个碱基，腺嘌呤占35%。若该DNA分子用15N同位素标记过的游离脱氧核苷酸为原料复制3次，再将全部复制产物置于试管内离心，进行密度分层，得到结果如图1；然后加入解旋酶再离心，得到结果如图2。则下列有关分析完全正确的是( )
①X层全部是含14N的基因
②W层中含15N标记的胞嘧啶3150个
③W层与Z层的核苷酸数之比为1:4
④X层中含有的氢键数是Y层的1/3
A.① B.①③ C.②④ D.②③④
5.某双链DNA分子共含有3000个碱基对，G与C之和占全部碱基的40%，其中一条链中的A与C分别占该链碱基的20%和10%，相关叙述错误的是( )
A.互补链中A：C：G：T的比值为4：3：1：2
B.该DNA分子中A和G的数量分别为1800个、1200个
C.该DNA分子复制2次需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸5400个
D.该DNA分子第2次复制需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸3600个
6.下列关于DNA复制的说法正确的是( )
A.沃森和克里克不仅最早提出DNA分子双螺旋结构，也最早用实验证据证明了DNA的复制方式
B.DNA半保留复制方式的证明实验中，采用了同位素标记和密度梯度离心的技术
C.DNA复制过程中，任何位置出现了碱基对的增添、缺失和替换，就是发生了基因突变
D.在有丝分裂、减数分裂或无丝分裂过程都会发生DNA复制、染色体暂时性的加倍的情况
7.某一个双链DNA分子中腺嘌呤有200个，复制n次后共消耗周围环境中腺嘌呤脱氧核苷酸的数目为3 000个，则该DNA分子已经复制了几次（第几代）( )
A.三次（第四代） B.四次（第五代） C.五次（第六代） D.六次（第七代）
8.一开始关于DNA的复制方式有半保留复制、全保留复制等几种假说。下图为美国科学家梅塞尔森（M·Meselson）和斯塔尔（F·Stahl）以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术设计的一个实验的示意图。下列相关叙述错误的是( )
A.该实验对DNA复制方式的研究运用了“假说—演绎法”
B.试管②的离心结果可排除全保留复制
C.试管③中轻带的DNA分子不含15N
D.若继续培养几代，试管中将出现3条带
9.某DNA片段有500个碱基对，含有腺嘌呤200个，下列与DNA的结构和复制有关的叙述，正确的是( )
A.DNA的一条链中，相邻碱基依靠“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”连接
B.该DNA片段中的500个碱基对可能组成的DNA种类有4500种
C.该DNA片段复制n次，第n次需要消耗胞嘧啶脱氧核苷酸300×2n-1个
D.该DNA中，一条链的嘌呤数/嘧啶数一定与另一条链的相等
10.运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法，以大肠杆菌为实验对象，探索DNA的复制方式，实验内容及结果见表。下列相关叙述错误的是( )
组别 1组 2组 3组 4组
培养液中唯一氮源 14NH4Cl 15NH4Cl 14NH4Cl 14NH4Cl
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） 仅为重带（15N/15N） 仅为中带（15N/14N） 1/2轻带（14N/14N）1/2中带（15N/14N）
A.大肠杆菌拟核中的DNA呈环形，且不与蛋白质结合形成染色体
B.若将第4组在同等条件下继续培养，随着繁殖代数的增加，轻带和中带中DNA分子的数量都将随着增加
C.若将第3组中子Ⅰ代DNA的双链分开，再两两随机结合成双链DNA分子，离心的结果就会出现轻带、中带和重带
D.实验结果可以说明DNA的复制方式是半保留复制
11.双链DNA复制时，尚未解开螺旋的亲代双链DNA同新合成的两条子代双链DNA的交界处会形成复制叉，两个靠得很近的复制叉之间形成的空间称为“复制泡”（如图）。移动的DNA复制叉经常会碰到复制障碍（一些蛋白的结合位点，损伤的碱基等）而暂停下来，此时，复制叉可能会受到核酸酶的降解而垮塌，最终导致基因组不稳定，科学家们致力于研究复制叉稳定性的维持机制，进而为癌症患者寻找新的治疗方案。下列有关DNA复制的说法错误的是( )
A.DNA在复制时边解旋边复制，具有半保留复制的特点
B.DNA复制叉的垮塌可能导致DNA复制错误，从而诱发基因突变甚至细胞死亡
C.一个含400个胸腺嘧啶脱氧核苷酸的双链DNA分子在第n次复制时需要（2n-1）×400个胸腺嘧啶脱氧核苷酸
D.一个DNA分子上复制时出现多个复制泡可提高其复制效率
12.如图为DNA片段1经过诱变处理后获得DNA片段2，而后DNA片段2经过复制得到DNA片段3的示意图（除图中变异位点外不考虑其他位点的变异）。下列叙述正确的是( )
A.在DNA片段3中同一条链上相邻碱基A与T通过两个氢键连接
B.理论上DNA片段3的结构比DNA片段1的结构更稳定
C.DNA片段2至少需要经过3次复制才能获得DNA片段3
D.DNA片段2复制n次后，可获得2n-1个DNA片段1
13.下列关于DNA结构与复制的说法正确的是( )
A.某双链DNA分子中,C所占比例为3/10,则该DNA分子中A、T之间的氢键数与C、G之间的氢键数之比为2︰3
B.某DNA分子的一条单链中(A+G)/(T+C)=0.4,其互补链中该值也是0.4
C.两条链都被15N标记的DNA在14N环境中复制2次,所得子代DNA中含15N的DNA分子︰含14N的DNA分子=1︰2
D.蚕豆根尖细胞在15N环境中完成2个细胞周期,所得子代细胞都有一半的染色体上DNA两条链含15N
14.某双链DNA分子中含有200个碱基，一条链上A:T:G:C=1:2:3:4，则该DNA分子( )
A.四种含氮碱基A:T:G:C=3:3:7:7
B.连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸120个
C.碱基排列方式共有4100种
D.含有4个游离的磷酸基因
15.如图是某链状DNA分子的局部结构示意图，请据图回答下列问题。
（1）写出下列图中序号所代表结构的中文名称：
① ，④ ，⑦ ，⑧ ，⑨ 。
（2）图中DNA片段中有 对碱基对，该DNA分子应有 个游离的磷酸基团。
（3）如果将无标记的细胞培养在含15N标记的脱氧核苷酸的培养液中，则图中所示的 （填图中序号）中可测到15N。若细胞在该培养液中分裂四次，该DNA分子也复制四次，则得到的子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的数量比为 。
（4）若该DNA分子共有a个碱基，其中腺嘌呤有m个，则该DNA分子复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为 个。
答案以及解析
1.答案：D
解析：试管③是DNA在含14N的培养液中复制两次的结果，只有一半DNA含有15N，A错误；噬菌体是病毒，不能在培养液中繁殖，B错误；实验中提取大肠杆菌的DNA之后离心，并不是离心大肠杆菌，C错误；试管①离心后DNA都在底部，试管②是DNA复制一次的结果，离心后DNA都在中部，试管③是DNA复制两次的结果，离心后DNA分布于中部和上部，通过分析可判断出DNA的复制方式是半保留复制，D正确。
2.答案：C
解析：本题考查DNA分子的复制。“复制叉”的部位结合有解旋酶、DNA聚合酶，A正确；DNA“复制叉”延伸时会将氢键断裂，需要消耗能量，B正确；由题图可知，DNA复制过程中，前导链和滞后链延伸的方向都是5′端到3′端，C错误；DNA聚合酶在DNA复制过程中能催化磷酸二酯键的形成，D正确。
3.答案：A
解析：由于DNA是以半保留的方式复制的，一个用15N标记的DNA在含14N的培养基上培养，复制1次后，每个DNA分子一条链含15N，另一条链含14N，离心后对应题图中的c；复制2次后，产生4个DNA分子，其中含15N和14N的DNA分子有2个，只含14N的DNA分子有2个，离心后对应题图中的e；复制3次后，产生8个DNA分子，其中含15N和14N的DNA分子有2个，只含14N的DNA分子有6个，离心后对应题图中的f，A正确。
4.答案：C
解析：结合题意：两条链都是14N的DNA，复制3次，DNA总数是8个，其中含有14N的DNA为2个(每个DNA均为一条14N链，一条15N链)，其余6个均为15N的DNA(两条链均为15N)。因为14N15N的DNA密度比15N15N的DNA密度小，故X层应该为14N15N的DNA，Y层为15N15N的DNA，①错误。一个DNA中含有3000个碱基，腺嘌呤占35%，那么胞嘧啶占15%，故胞嘧啶的碱基数为450个。复制3次一共得到8个DNA，这样需要的胞嘧啶数为450×7=3150个，②正确。复制后的8个DNA一共含有16条链，其中14N的链2条(分布在Z层)，15N的链14条(分布在W层)，因为该基因含有3000个碱基，故每条链的核苷酸数为1500，这样Z层的核苷酸数为1500×2=3000，W层的核苷酸数为1500×14=21000个，故W层与Z层的核苷酸数之比为7：1，③错误。复制得到的DNA所含有的碱基数都是相同的，那么氢键数也应该是相同的，X层有2个DNA，Y层有6个DNA，这样它们的氢键数之比即为DNA数之比，即X层中含有的氢键数：Y层中含有的氢键数=1：3。X层中含有的氢键数是Y层的1/3，④正确。本题考查DNA结构与复制的知识。意在考查学生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，能用文字、图表以及数学方式等多种表达形式准确地描述生物学方面的内容的能力。
5.答案：D
解析：按照碱基互补配对原则，第2次复制需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸个数为2×3000×2×20%=2400。
6.答案：B
解析：沃森和克里克最早提出DNA分子双螺旋结构，但不是最早设计了巧妙的关于DNA复制方式的实验证据的人，他们对DNA的复制方式只是提出了假说，并没有直接的实验证据，A错误；DNA半保留复制方式的证明实验中，采用了同位素标记和密度梯度离心的技术，B正确；DNA复制是边解旋边复制的过程，所以在DNA分子的任何位置出现了碱基对的增添、缺失和替换，并要引起基因结构的改变才能说明发生了基因突变，C错误；在有丝分裂、减数分裂或无丝分裂过程都会发生DNA复制，但有丝分裂和减数分裂过程中才会出现染色体暂时性的加倍，D错误。
7.答案：B
解析：设该DNA分子复制了n次，则3 000=200×(2n-1)，所以n=4。
8.答案：D
解析：本题考查DNA分子复制方式的探究。该实验DNA复制方式的研究运用了“假说—演绎法”，A正确；若为全保留复制，则试管②中应存在重带和轻带，故根据试管②的离心结果可排除全保留复制，B正确；试管③中轻带的DNA分子的两条链均只含14N，C正确；由于DNA复制为半保留复制，以15N链为模板合成的子代DNA一条链含15N，一条链含14N，离心后分布在中带，而以14N链为模板合成的子代的DNA两条链均含14N，离心后分布在轻带，所以继续培养几代，试管中仍为2条带，D错误。
9.答案：C
解析：DNA一条链中，相邻碱基依靠“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接，A错误；该DNA的500个碱基对中，腺嘌呤和胸腺嘧啶都是200个，胞嘧啶和鸟嘌呤都是300个，这些碱基组成的DNA片段上每个位点的碱基种类不可能都是四种，因此DNA种类应少于4500种，B错误；该DNA片段复制时，第n次复制消耗胞嘧啶脱氧核苷酸300×（2n-1）个，C正确；该DNA中，一条链的嘌呤数/嘧啶数与另一条链的互为倒数，D错误。
10.答案：B
解析：本题结合图表考查DNA分子的复制方式。大肠杆菌为原核生物，无成形的细胞核，只有拟核，为裸露的大型环状DNA分子，A正确；若将第4组在同等条件下继续培养，则随着繁殖代数的增加，中带DNA分子的数量不变，轻带DNA分子的数量增加，B错误；将第3组中的子Ⅰ代DNA分子解旋分开后，再随机结合，可能出现含14N与14N的两条链结合、15N与15N的两条链结合、14N与15N的两条链结合，C正确；根据第3组与第4组的结果可知，DNA复制为半保留复制，D正确。
11.答案：C
解析：DNA在复制时边解旋边复制，具有半保留复制的特点；由题文“移动的DNA复制叉碰到复制障碍暂停而受到核酸酶降解继而垮塌，导致基因组不稳定”以及“为癌症患者寻找新的治疗方案”可知，DNA复制叉的垮塌可能导致DNA复制错误，从而诱发基因突变甚至细胞死亡；一个含400个胸腺嘧啶脱氧核苷酸的DNA分子，在第n次复制时需要消耗胸腺嘧啶脱氧核苷酸数量为（2n-2n-1）×400=2n-1×400个；一个DNA分子上出现多个复制泡可提高DNA复制的效率。
12.答案：D
解析：DNA中同一条脱氧核苷酸链上相邻碱基A与T通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”进行连接，A错误；理论上DNA片段3中的氢键数目比DNA片段1中的少，故其结构不如DNA片段1稳定，B错误；DNA片段2经过2次复制即可获得DNA片段3，C错误；DNA片段2复制n次后，获得的DNA片段1所占的比例为1/2，即有2n-1个，D正确。
13.答案：C
解析：两条链都被15N标记的DNA在14N环境中复制2次，得到的4个DNA分子都含14N，其中有两个DNA分子含15N，故所得子代DNA中含15N的DNA分子︰含14N的DNA分子=1︰2，C正确。设A项中的DNA分子有100个碱基，则胞嘧啶有30个，根据碱基互补配对原则判断，该DNA分子中，C和G各有30个，A和T各有20个，又知C、G碱基对之间有3个氢键，A、T碱基对之间有2个氢键，故该DNA分子中A、T之间的氢键数与C、G之间的氢键数分别为40个、90个，两者之比为4︰9，A错误。DNA分子一条链中（A+G）与（T+C）的比值与互补链中的该比值互为倒数，B错误。蚕豆根尖细胞在15N环境中完成l个细胞周期后，所得子代细胞的染色体上的DNA都是一条链含15N，一条链不含15N；由于分裂后期姐妹染色单体分开后，新形成的两条子染色体随机移向细胞两极，故第2次细胞分裂结束后，最终产生的子代细胞不一定都有一半染色体上DNA的两条链含15N，D错误。
14.答案：A
解析：由题意可知，一条链上A:T:G:C=1:2:3：4，根据碱基互补配对原则可知，另外一条链上A′：T′:G′:C′=2:1:4:3，双链DNA分子中含有200个碱基，则A=T′=10，T=A′=20，G=C′=30，C=G′=40，则DNA分子四种含氮碱基A:T:G:C=3:3:7:7；连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸数目为（22-1）×30=90个；该DNA分子中碱基比例已经确定，所以碱基排列方式小于4100种；该DNA分子含有2个游离的磷酸基。
15.答案：（1）胞嘧啶；氢键；脱氧核糖；胸腺嘧啶脱氧核苷酸；一条脱氧核苷酸链的片段
（2）4；2
（3）①②③⑥⑧⑨；1︰8
（4）15 （a/2-m）
解析：（1）根据碱基互补配对原则可知，①是胞嘧啶，②是腺嘌呤，③是鸟嘌呤，④氢键，⑤是磷酸基团，⑥是胸腺嘧啶，⑦是脱氧核糖，⑧是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，⑨是一条脱氧核苷酸链的片段。
（2）图中DNA分子片段中含有4个碱基对，每个链状DNA分子含有2个游离的磷酸基团。
（3）一个DNA分子复制4次，可产生16个子代DNA分子，由于DNA复制为半保留复制，故含14N的DNA分子共有2个，所有的DNA都含有15N，所以子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例为1︰8。
（4）该DNA分子中腺嘌呤有m个，则胞嘧啶有（a/2-m）个，故复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的个数为（24-1）×（a/2-m）=15 （a/2-m）。