2.2.2DNA分子的复制
【基础练习】
1.下列关于真核细胞中DNA复制的叙述,正确的是( )
A.以四种核糖核苷酸为原料 B.子链的延伸不需要酶的参与
C.以DNA分子的两条链为模板 D.DNA分子完全解旋后才开始复制
2.下列关于DNA分子复制的叙述,正确的是( )
A.DNA分子在解旋酶的作用下水解成脱氧核苷酸
B. 两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子
C.在复制过程中,DNA分子边解旋边复制
D.脱氧核苷酸合成DNA的过程中只需要酶,不需要能量
3.一个DNA分子中腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基比例的46%,其中一条链的胞嘧啶占该链碱基比例的为28%,那么另一条链中胞嘧啶占该链碱基的比例是( )
A.26% B.28% C.18% D.5%
4.某DNA分子片段中共含有3000个碱基,其中腺嘌呤占35%。现将该DNA分子片段用15N同位素标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次,将全部复制产物进行密度梯度离心,得到图甲结果;如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心,则得到图乙结果。下列有关分析正确的是( )
A.X层与Y层中DNA分子质量比大于1:3
B.Y层中含15N标记的鸟嘌呤有3600个
C.X层中含有的氢键数是Y层的1/3倍
D.W层与Z层的核苷酸数之比是4:1
5.下列关于DNA分子的计算,正确的是( )
A.10对A-T碱基对和20对C-G碱基对,可构成的DNA分子种类数小于430种
B.不同种生物的不同细胞中,DNA分子的(A+G)/(T+C)的值一定不同
C.若DNA的一条链中(A+G)/(T+C)=0.5,则其互补链中(A+G)/(T+C)=0.5
D.同种生物不同个体的细胞中,DNA分子的(A+T)/(G+C)的值一般相同
6.将15N标记的大肠杆菌转入仅含14N的培养基中连续培养,每隔一段时间提取大肠杆菌的DNA,进行密度梯度离心后用仪器测定DNA的位置。已知大肠杆菌约20min繁殖一代,下图为第40min的测定结果,则在第60min时取样测定的结果是( )
A. B. C. D.
【能力提升】
7.真核细胞中DNA复制如下图所示,下列有关叙述错误的是( )
A.多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成
B.每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代
C.DNA复制时需解旋酶、DNA酶的催化,且需要消耗ATP
D.DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则
8.假设一个双链均被32P标记的T2噬菌体DNA由5000个碱基对组成,其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个T2噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌,共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是( )
A.该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
B.含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1:49
C.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
D.含有32P的DNA分子的两条链都含有32P
9.大肠杆菌DNA呈环状,图表示其复制过程,相关叙述错误是( )
A. 子代DNA分子中每个磷酸基连接2个脱氧核糖
B. 复制原点序列中A-T含量高有利于DNA复制起始时的解旋
C. 酶1是解旋酶,酶2催化游离的脱氧核苷酸添加到3′端
D. 大肠杆菌DNA的复制属于多起点半不连续复制
10.研究人员将含15N-DNA的大肠杆菌转移到含14NH4Cl的培养液中,培养xmin后提取子代大肠杆菌的DNA进行热变性处理,然后进行密度梯度离心,离心管中出现的两个条带分别对应下图中的两个峰。下列分析正确的是( )
A.热变性处理导致DNA分子中的磷酸二酯键断裂
B.根据条带的位置和数目可以判断DNA的复制方式
C.根据实验结果推测xmin内大肠杆菌细胞最多分裂一次
D.未经热变性处理的子代DNA进行密度梯度离心后也能出现两个条带
11.用15N标记含有100个碱基对的DNA分子,其中有胞嘧啶60个,该DNA分子在14N的培养基中连续复制4次。其结果可能是( )
A.复制结果共产生16个DNA分子 B.含有15N的DNA分子占1/8
C.含有14N的DNA分子占7/8 D.复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸600个
12.用15N标记含有400个碱基的一个DNA分子,其中有腺嘌呤70个,该DNA分子在14N的培养基中连续复制4次,其结果不可能是( )
A.若将第二次复制结果进行离心,则在试管中会出现一条中带,一条重带
B.复制过程中需要鸟嘌呤核糖核苷酸1950个
C.含有15N的DNA分子占12.5%
D.含有14N的DNA分子占100%
13.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)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上,连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ),用离心方法分离得到的结果如图所示。下列有关此实验的叙述正确的是( )
A.Ⅰ代细菌DNA分子中两条链都是14N
B.Ⅱ代细菌含15N的DNA分子占全部DNA的1/2
C.预计Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量为(7a+b)/8
D.亲代→Ⅰ代的结果就能证明DNA复制方式为半保留复制
14.图1是真核细胞DNA的结构,图2是DNA复制的过程。下列分析正确的是( )
A.图1中a代表核苷酸之间连接的磷酸二酯键
B.图1中的DNA双链平面结构在生物体内是不存在的
C.图2体现DNA复制是多起点复制的,可以提高复制速度
D.图2中的DNA复制所需的酶除了解旋酶、DNA聚合酶外,还有DNA连接酶
15.1958年,科学家通过一系列实验首次证明了DNA的半保留复制,此后科学家又开始了有关DNA复制起点数目、方向等方面的研究。请分析并回答下列问题。
(1)DNA分子通常呈_____结构,DNA复制开始时首先必须解旋,从而在复制起点位置形成复制叉(如图1所示)。因此,研究中可以根据复制叉的数量推测_____的数量。进一步分析图1中的DNA分子,发现其含有100个脱氧核苷酸对。其中G与C之和占全部碱基总数的34%,其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%,则在它的互补链中,T占该链碱基总数的_____,该DNA分子第3次复制时,需消耗_____个游离的腺嘌呤脱氧核苷酸。
(2)1963年,科学家将不含放射性的大肠杆菌(其拟核DNA呈环状)放在含有3H-胸腺嘧啶的培养基中培养,进一步证明了DNA的半保留复制。根据图2的大肠杆菌亲代环状DNA示意图,用简图表示复制一次和复制两次后形成的DNA分子示意图。(注:用“----”表示含放射性的3H-脱氧核苷酸链,相同类型的DNA只画一个即可)。
第一代DNA_____ 第二代DNA_____
(3)有人为了探究DNA的复制从某一起点开始以后是单向进行的还是双向进行的,将不含放射性的大肠杆菌DNA放在含有3H-胸腺嘧啶的培养基中培养,给予适当的条件,让其进行复制,一段时间后得到图3所示结果:其形状近似圆形。这一结果说明DNA的复制是_____。
(4)有人为了研究大肠杆菌DNA复制是单起点复制还是多起点复制,用第(2)小题的方法,观察到大肠杆菌DNA复制的过程如图4所示,这一结果说明大肠杆菌细胞中DNA复制是_____起点复制的。若在图4中看到2个大小不等的复制环,则说明大肠杆菌细胞中DNA复制有_____个起点,_____(填“同时”或“不同时”)开始复制。
答案以及解析
1.答案:C
解析:DNA复制的原料是四种脱氧核苷酸,A项错误。子链的延伸既需要DNA聚合酶的催化,也需要解旋酶将DNA双链解开作为模板延伸子链,B项错误。DNA复制以DNA分子解开的两条链分别为模板,C项正确。DNA复制的过程是边解旋边复制,D项错误。
2.答案:C
解析:在复制过程中,DNA分子边解旋边复制,C正确。
3.答案:A
解析:按照碱基互补配对原则,A双链DNA分子中的A+T(G+C)的比例与每一条单链中的该比值相等,如果腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基总数的46%,则G+C占54%,单链中的G+C占单链的54%,又知一条链中胞嘧啶C占该链碱基总数的28%,则鸟嘌呤G占54%-28%=26%;另一条链上的胞嘧啶C与该单链的鸟嘌呤G相等,占26%。
故选:A。
4.答案:C
解析:A、X层(2个DNA含有14N和15N)与Y层(6个DNA只含15N)中DNA分子质量比小于1:3,A错误; B、1个DNA中鸟嘌呤G=450个,Y层(6个DNA只含15N)中含15N标记的鸟嘌呤G=450×6=2700个,B错误; C、在DNA分子中,碱基对之间通过氢键相连,DNA分子复制了3次,产生的8个DNA分子中,2个DNA分子含14N和15N,6个DNA分子只含15N,所以X层中含有的氢键数是Y层的1/3,C正确; D、由于DNA分子复制了3次,产生了8个DNA分子,含16条脱氧核苷酸链,其中含15N标记的有14条链,所以W层与Z层的核苷酸之比为14:2=7:1,D错误。
故选:C。
5.答案:A
解析:A、含有30个碱基对的DNA,其碱基排列方式有430种,若已知10对A-T碱基对和20对C-G碱基对,则构成的DNA分子种类数肯定小于440种,A正确;
B、DNA分子中,A与T配对,C与G配对,所以不同种生物的不同细胞中,双链DNA分子的(A+G)/(T+C)的值一般都等于1,B错误;
C、根据碱基互补配对原则可知,若DNA的一条链中(A+G)/(T+C)=0.5,则其互补链中(A+G)/(T+C)=2,C错误;
D、DNA分子具有特异性,同种生物不同个体的DNA分子一般是不同的,所以同种生物不同个体的细胞中,DNA分子的(A+T)/(G+C)的值一般不相同,D错误。
故选A。
6.答案:A
解析:将15N标记的大肠杆菌转入仅含14N的培养基中连续培养,大肠杆菌约20min繁殖一代,故第40min时大肠杆菌分裂了两次,DNA复制了两次,产生的一条链含15N、一条链含14N的DNA与两条链都含14N的DNA比例是1:1,即中带:轻带=1:1,结合图示可判断,左边为轻带,中间为中带,则在第60min时,DNA复制了三次,产生的一条链含15N、一条链含14N的DNA与两条链都含14N的DNA比例是1:3,即中带:轻带=1:3。
7.答案:C
解析:多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成,A项正确。DNA复制遵循半保留复制的特点,故每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代,B项正确。DNA复制时需解旋酶、DNA聚合酶的催化,且需要消耗ATP,C项错误。DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则,D项正确。
8.答案:B
解析:因噬菌体的DNA由5000个碱基对组成,腺嘌呤占全部碱基的20%,则鸟嘌呤为3000个,该过程需要鸟嘌呤脱氧核苷酸3000×99=297000个,A项错误。DNA复制是半保留复制,释放出的100个子代噬菌体中有2个噬菌体含32P和31P,只含31P的噬菌体有98个,二者比为1:49,B项正确。噬菌体增殖以噬菌体DNA为模板,细菌提供原料和酶等,C项错误。含有32P的DNA分子只有一条链含有32P,D项错误。
9.答案:D
解析:A、一般情况下,子代DNA分子中,位于中间部分的每个磷酸基连接2个脱氧核糖,首尾两端的磷酸基团只连接1个脱氧核糖,而大肠杆菌是环状DNA分子,首尾相连,所以子代DNA分子中每个磷酸基连接2个脱氧核糖,A正确; B、根据碱基互补配对原则,A与T通过两个氢键连接,热稳定性不够高,所以复制原点序列中A-T含量高有利于DNA复制起始时的解旋,B正确; C、酶1是解旋酶,催化双链解开,酶2是DNA聚合酶催化游离的脱氧核苷酸添加到3'端,C正确; D、大肠杆菌是原核生物,其DNA分子是环状,复制方式是单起点不连续复制,D错误。
故选:D
10.答案:C
解析:热变性处理导致DNA分子中的氢键断裂,A项错误;离心管中分别是15N-DNA单链、14N-DNA单链,不能看出子代DNA的结构,不能说明DNA的复制方式是半保留复制、全保留复制还是弥散复制,B项错误;从15N-DNA单链、14N-DNA单链的含量相等可知,DNA只复制了一次, DNA在分裂间期进行复制,因此xmin内大肠杆菌细胞最多分裂一次,C项正确;未经热变性处理的子代DNA分子两条链由氢键相连,所以密度梯度离心后在离心管中只出现一个条带(中带),D项错误。
11.答案:ABD
解析:1个DNA分子经过4次复制,共产生16个DNA分子,A项正确。DNA分子的复制为半保留复制,不管复制几次,最终子代DNA都保留亲代DNA的1条链,故连续复制4次产生的16个DNA分子中有2个子代DNA含15N,占2/16=1/8,B项正确。由于DNA分子的复制是半保留复制,最终只有2个子代DNA分子的一条链含15N,一条链含14N,其余14个DNA都含14N,故含有14N的DNA分子占100%,C项错误。由题干信息可知,含有100个碱基对的DNA分子中,A=40个,故复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸(24-1)×40=600个,D项正确。
12.答案:AB
解析:A、根据DNA半保留复制的特点,15N标记一个DNA分子,该DNA分子在14N的培养基中复制两次,则得到4个DNA分子,其中两个DNA分子的两条链都被14N标记,另外2个DNA分子,1条链被15N标记,另一条链被14N标记,故若将第二次复制结果进行离心,则在试管中会出现中带和轻带,但是不会出现重带,A错误;
B、复制过程中需要鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸,不需要鸟嘌呤核糖核苷酸,B错误;
CD、根据DNA半保留复制的特点,15N标记一个DNA分子,该DNA分子在14N的培养基中连续复制4次,一共产生24=16个DNA分子,其中只有2个含有15N的DNA分子,每个DNA分子都含有14,故含有15N的DNA分子占2/16=12.5%,含有14N的DNA分子占100%,CD正确。
故选AB。
13.答案:BC
解析:A、Ⅰ代细菌DNA分子中一条链是14N,另一条链是15N,A错误;B、Ⅱ代细菌含15N的DNA分子有2个,占全部4个DNA分子的1/2,B正确;C、由于1个含有14N的DNA分子,其相对分子质量为a,则每条链的相对分子质量为a/2;1个含有15N的DNA分子,其相对分子质量为b,则每条链相对分子质量为b/2;将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上,连续繁殖三代,得到子三代共8个DNA分子,这8个DNA分子共16条链,只有2条是含有15N的,14条是含有14N的,因此总相对分子质量为b/2×2+a/2×14=b+7a,所以每个DNA的平均相对分子质量为(7a+b)/8,C正确;D、亲代→Ⅰ代、Ⅰ代→Ⅱ代的结果才能证明DNA复制方式为半保留复制,D错误。故选BC。
14.答案:BCD
解析:图1中a代表核苷酸内部磷酸基团和脱氧核糖之间的连接键,不能代表磷酸二酯键,A项错误;图1中的DNA双链平面结构在生物体内是不存在的,DNA双链在生物体内以双螺旋结构存在,B项正确;图2体现DNA复制是多起点复制的,可以提高复制速度,C项正确;图2中的DNA复制所需的酶有解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶,D项正确。
15.答案:(1)(规则的)双螺旋;复制起点;34%;264
(2)
(3)双向进行的
(4)单;2;不同时
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