人教(2019)生物必修2课时跟踪检测（12） DNA的复制、基因通常是有遗传效应的DNA片段（含答案）

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人教(2019)生物必修2课时跟踪检测
（十二）DNA的复制、基因通常是有遗传效应的DNA片段
1．判断下列叙述的正误，对的打“√”，错的打“×”。
(1)DNA复制是以DNA的一条链为模板进行的。(×)
(2)DNA分子复制时总是先解旋后复制，而且每个子代DNA分子中都保留了一条母链。(×)
(3)DNA复制时，严格遵循A—U、C—G的碱基互补配对原则。(×)
(4)DNA的遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序中。(√)
(5)碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA的多样性。(√)
(6)任何生物的基因都是有遗传效应的DNA片段。(×)
2．下列关于DNA分子复制的叙述，错误的是(　　)
A．以脱氧核苷酸为原料
B．需要解旋酶和能量
C．边解旋边复制，复制出的子代DNA一般与亲代完全一样
D．在DNA聚合酶的作用下，模板链和子链之间形成氢键
解析：选D　DNA分子复制以4种游离的脱氧核苷酸为原料，A正确。DNA复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶的催化并且消耗ATP，B正确。从结果看，DNA的复制方式为半保留复制；从过程看，DNA的复制方式为边解旋边复制，由于以DNA双链为模板，遵循碱基互补配对原则，所以一般情况下复制出的子代DNA与亲代完全一样，C正确。在DNA聚合酶的作用下，形成磷酸二酯键而不是氢键，D错误。
3．下列关于基因、DNA和染色体关系的说法，错误的是(　　)
A．染色体是基因的主要载体
B．一条染色体上只有一个DNA分子
C．一个DNA分子上有许多个基因
D．基因上脱氧核苷酸的排列顺序蕴藏着遗传信息
解析：选B　染色体是基因的主要载体，A正确；DNA复制前一条染色体含一个DNA分子，DNA复制后一条染色体含两个DNA分子，B错误；基因通常是有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上有许多个基因，C正确；基因上脱氧核苷酸的排列顺序蕴藏着遗传信息，D正确。
4．某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是(　　)
解析：选D　亲代DNA双链用白色表示，DNA复制方式是半保留复制，因此复制一次后得到的两个DNA分子只含有白色和灰色，而第二次复制得到的四个DNA分子以这两个DNA分子的四条链为模板合成的四个DNA分子中，都含有黑色的DNA子链，D正确。
5．DNA的多样性和特异性分别决定于(　　)
A．碱基对不同的排列顺序和碱基特定的排列顺序
B．细胞分裂的多样性和DNA复制的稳定性
C．碱基对不同的排列顺序和碱基互补配对原则
D．DNA分子的双螺旋结构和解旋酶的特异性
解析：选A　碱基对的不同排列顺序决定了DNA的多样性，而碱基特定的排列顺序又构成了每个DNA的特异性。故选A。
6．科学研究发现，小鼠体内HMIGIC基因与肥胖直接相关。具有HMIGIC基因缺陷的实验小鼠与作为对照的正常小鼠吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组小鼠变得十分肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的实验小鼠体重仍然保持正常，这说明(　　)
A．基因在DNA上　　　 B．基因在染色体上
C．基因具有遗传效应 D．DNA具有遗传效应
解析：选C　该题干中没有涉及基因和DNA、染色体的关系；由题干信息分析可知，肥胖这一性状是由HMIGIC基因决定的，说明基因控制生物体的性状，具有遗传效应；该实验中没有涉及性状表现与DNA的关系，因此不能说明DNA具有遗传效应。故选C。
7．用32P标记玉米体细胞(含有20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期及所产生的子细胞中，被32P标记的染色体数分别为(　　)
A．20、40、20 B．20、20、20
C．20、20、0～20 D．20、40、0～20
解析：选C　根据题意可知，用32P标记玉米体细胞的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，由于DNA复制方式为半保留复制，经过第一次分裂产生的子细胞中的20条染色体中的DNA分子均有放射性标记，但只有其中的一条单链被标记；经过再一次的DNA复制后，第二次有丝分裂中期时，染色单体没有分开，而这2条没有分开的染色单体上，其中有1条被32P标记，导致整条染色体也被32P标记，即第二次有丝分裂中期20条染色体都被标记，第二次有丝分裂后期有40条染色体，其中被标记的有20条，随后发生彼此分离的子染色体随机组合进入不同的子细胞中，因此在第二次分裂产生的子细胞中含有被32P标记的染色体数可能为0～20个不等。故选C。
8.用15N标记亲代大肠杆菌，然后转至以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养，已知细菌繁殖一代需20 min，实验过程中，每隔20 min收集并提取DNA进行离心，如图是两次收集的子代DNA离心结果模拟示意图。 下列有关叙述正确的是(　　)
A．乙结果的出现需要40 min
B．丁中两层DNA所含的氢键数相等
C．丙中每个DNA中碱基排列顺序不同
D．随着繁殖次数的增加，丙图所示位置的条带将会消失
解析：选B　由于DNA复制方式是半保留复制，所以乙结果中不会出现只有15N标记的DNA，A错误；由于DNA复制产生的子代DNA相同，所以丁中两层DNA所含的氢键数相等，B正确；丙中每个DNA中碱基排列顺序都相同，C错误；随着繁殖次数的增加，丙图所示位置的条带所占比例越来越小，但不会消失，D错误。
9．图1中DNA分子有a和d两条链，Ⅰ和Ⅱ均是DNA分子复制过程中所需要的酶，将图1中某一片段放大后如图2所示。请分析回答下列问题：
(1)从图1可看出DNA复制的方式是____________，Ⅰ是________酶，Ⅱ是________酶。
(2)图2中，DNA分子的基本骨架由________(填序号)交替连接而成，该DNA片段中含有________个游离的磷酸基团。
(3)图2中④名称是__________________________。一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基A和T之间通过“____________________________”连接。
(4)该过程发生的时间为____________________________________________________。
(5)DNA分子复制时，在有关酶的作用下，以母链为模板，以游离的____________为原料，按照碱基互补配对原则，合成与母链互补的子链。
(6)若亲代DNA分子中A＋T占60%，则子代DNA分子某一条单链中A＋T占________%。
(7)若将含14N的细胞放在只含15N的环境中培养，使细胞连续分裂4次，则最终获得的子代DNA分子中，含14N 的占________。
解析：(1)从图1可看出DNA复制的方式是半保留复制，Ⅰ是解旋酶，Ⅱ是DNA聚合酶。(2)图2中，DNA分子的基本骨架由②脱氧核糖与③磷酸交替连接而成，该DNA片段中含有2个游离的磷酸基团。(3)图2中④名称是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基A和T之间通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”连接。(4)DNA复制发生的时间为有丝分裂间期或减数分裂Ⅰ前的间期。(5)DNA分子复制时，在有关酶的作用下，以母链为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，合成与母链互补的子链。(6)若亲代DNA分子中A＋T占60%，子代DNA分子某一条单链中A＋T也占60%。(7)若将含14N的细胞放在只含15N的环境中培养，使细胞连续分裂4次，则最终获得的子代DNA分子中，含14N的占1/8。
答案：(1)半保留复制　解旋　DNA聚合　(2)②③　2
(3)胸腺嘧啶脱氧核苷酸　脱氧核糖磷酸脱氧核糖
(4)有丝分裂间期或减数分裂Ⅰ前的间期　(5)脱氧核苷酸　(6)60　(7)1/8
10．1958年科学家用15N和14N标记大肠杆菌，并提取其DNA。利用DNA分子对紫外光有光吸收的特点确定DNA在密度梯度离心后在离心管中所处的位置，实验结果如下图。图中深色的区域是紫外光被一定程度吸收而形成的。下列分析错误的是(不考虑实验误差)(　　)
A．实验中定时取一些大肠杆菌提取其DNA，但是不需检测其放射性
B．1.9～3.0代的条带深度变化说明位置b处的DNA的含量比例下降了
C．该实验是先用14N标记大肠杆菌多代后，再转移到15N环境中培养的
D．若分别用14C、12C取代15N、14N，每代色带的相对位置仍基本相同
解析：选C　由于利用DNA分子对紫外光有光吸收的特点而不是检测放射性，所以实验中定时取一些大肠杆菌提取其DNA，但是不需检测其放射性，A正确；根据图示，1.9～3.0代的条带深度变化说明位置b处的DNA的含量比例下降了，c处的DNA的含量比例上升了，B正确；由于0代时，DNA的条带在a处，所以该实验是先用15N标记大肠杆菌多代后，再转移到14N环境中培养的，C错误；若分别用14C、12C取代15N、14N，每代色带的相对位置仍基本相同，D正确。
11．科学家运用同位素标记、密度梯度离心等方法研究DNA复制的机制。请回答问题：
(1)研究者用蚕豆根尖进行实验，主要步骤如下：
步骤A 将蚕豆根尖置于含放射性3H标记胸腺嘧啶的培养液中，培养大约一个细胞周期的时间 步骤C
在第一个、第二个和第三个细胞周期取样，检测中期细胞染色体上的放射性分布
步骤B 取出根尖，洗净后转移至不含放射性物质的培养液中，继续培养大约两个细胞周期的时间
①步骤A的目的是标记细胞中的________分子。若依据“DNA半保留复制”假说推测，DNA分子复制的产物应符合甲图中的__________(填字母)。
②若第二个细胞周期的放射性检测结果符合乙图中的__________，且第三个细胞周期的放射性检测结果符合乙图中的__________，则假说成立。(均填字母)
(2)研究者为进一步确定“DNA半保留复制”的假说，将两组大肠杆菌分别在15NH4Cl培养液和14NH4Cl培养液中繁殖多代，培养液中的氮可被大肠杆菌用于合成四种__________分子，作为DNA复制的原料，最终得到含15N的大肠杆菌和含14N的大肠杆菌。
(3)实验一：从含15N的大肠杆菌和含14N的大肠杆菌中分别提取亲代DNA，混合后放在100℃条件下进行热变性处理，然后进行密度梯度离心，再测定离心管中混合的DNA单链含量，结果如图a所示。
热变性处理导致DNA分子中碱基对之间的__________发生断裂，形成两条DNA单链，因此图a中出现两个峰。
(4)实验二：研究人员将含15N的大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中，繁殖一代后提取子代大肠杆菌的DNA(F1DNA)，将F1DNA热变性处理后进行密度梯度离心，离心管中出现的两个条带对应图b中的两个峰。若将未进行热变性处理的F1DNA进行密度梯度离心，则离心管中只出现一个条带。据此分析，F1DNA是由__________(填序号)组成，作出此判断的依据是__________(填序号，多选)。
①两条15N DNA单链
②两条14N DNA单链
③两条既含15N、又含有14N的DNA单链
④一条15N DNA单链、一条14N DNA单链
⑤双链的F1DNA密度梯度离心结果只有一个条带，排除“全保留复制”
⑥单链的F1DNA密度梯度离心结果有两个条带，排除“弥散复制”
⑦图b与图a中两个峰的位置相同，支持“半保留复制”
解析：(1)胸腺嘧啶是合成DNA的原料，因此步骤A的目的是标记细胞中DNA分子。依据“DNA半保留复制”假说推测，DNA分子复制形成的子代DNA分子中有一条链为亲代链，另一条链为新合成的子链，即图甲中的a。若假说成立，即DNA分子的复制方式为半保留复制，则第二个细胞周期的放射性检测结果是每条染色体含有两条染色单体，其中一条单体含有放射性，另一条单体不含放射性，即符合图乙中的e；第三个细胞周期的放射性检测结果是有一半染色体不含放射性，另一半染色体的姐妹染色单体中，有一条单体含有放射性，另一条单体不含放射性，即符合图中的e和f。(2)脱氧核糖核苷酸分子是DNA复制的原料，脱氧核糖核苷酸的组成元素是C、H、O、N、P，培养液中的氮可被大肠杆菌用于合成四种脱氧核糖核苷酸。(3) DNA分子中碱基对之间以氢键相连，热变性处理导致DNA分子中碱基对之间的氢键发生断裂，形成两条DNA单链。(4)将DNA被15N标记的大肠杆菌移到14N培养基中培养，因合成DNA的原料中含14N，所以新合成的DNA链均含14N。根据半保留复制的特点，第一代的2个DNA分子都应一条链含15N，一条链含14N，故选④。若将未进行热变性处理的F1 DNA进行密度梯度离心，则离心管中只出现一个条带，将F1 DNA热变性处理后进行密度梯度离心，则离心管中出现的两种条带，即14N条带和15N条带，对应图b中的两个峰。若为全保留复制，则双链的F1 DNA，1个DNA分子两条链都是14N,1个DNA分子两条链都是15N，密度梯度离心结果有2个条带，1个14N条带，1个15N条带，而本实验双链的F1 DNA密度梯度离心结果只有一个条带，排除“全保留复制”。若为弥散复制则单链的F1 DNA密度梯度离心结果只有1个条带，而本实验单链的F1 DNA密度梯度离心结果有两个条带，排除“弥散复制”。从含15N的大肠杆菌和含14N的大肠杆菌中分别提取亲代DNA，即一个2条链l5N的DNA分子和一个2条链都是14N的DNA分子，混合后放在100 ℃条件下进行热变性处理，成单链，然后进行密度梯度离心，应该含有2个条带，1个14N条带，1个15N条带，如图a，将DNA被15N标记的大肠杆菌移到14N培养基中培养，因合成DNA的原料中含14N，所以新合成的DNA链均含14N。根据半保留复制的特点，第一代的2个DNA分子都应一条链含15N，一条链含14N，如图b，图b与图a中两个峰的位置相同，支持“半保留复制”。
答案：(1)①DNA　a　②e　e和f　(2)脱氧核苷酸　(3)氢键　(4)④　⑤⑥⑦