浙科版（2019）高中生物必修2同步练习题：3.3 DNA通过复制传递遗传信息（含解析）

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2024浙科版高中生物必修2同步
第三节　DNA通过复制传递遗传信息
基础过关练
题组一　DNA复制的过程、特点及意义
1.下列关于细胞核中DNA复制的叙述,错误的是 (　　)
A.DNA复制发生在细胞分裂前的间期
B.解旋酶可破坏DNA双链之间的氢键,使两条链解开
C.DNA复制过程需要核糖核苷酸、酶和ATP等
D.DNA分子的双螺旋结构和碱基互补配对可保证其准确进行
2.下列关于DNA分子复制的叙述中,正确的是　 (　　)
A.两条子链的复制方向相同
B.两条链完全解旋后开始复制
C.复制只在细胞核中进行
D.两个子代DNA的碱基序列相同
3.下图为某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”。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 (　　)
注:在DNA复制过程中,两条链均按5'到3'方向合成,一条链是可连续合成的,复制方向和复制叉前进的方向一致,称前导链,另一条链的合成是不连续的,形成一个个DNA片段,最后连成完整的一条链,此链称滞后链。
A.解旋酶可结合在复制叉的部位
B.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复制过程中需要DNA连接酶的参与
4.(2021浙江杭州育才中学月考)如图所示DNA分子复制过程,图中a、b、c、d表示各条脱氧核苷酸链,下列各项正确的是 (　　)
A.a和c的碱基序列互补
B.b和c的碱基序列相同
C.a链和b链中(A+T)/(G+C)的值相同
D.a链与d链中(A+G)/(T+C)的值相同
5.正常情况下,DNA分子在复制时,DNA单链结合蛋白能与解旋后的DNA单链结合,使单链呈伸展状态而有利于复制。如图是大肠杆菌DNA复制过程的示意图,下列分析错误的是 (　　)
A.在真核细胞中,DNA复制可发生在细胞分裂前的间期
B.DNA复制时,两条子链复制的方向是相反的,且都是连续形成的
C.如图所示过程可发生在大肠杆菌的拟核中,酶①和酶②都是在核糖体上合成的
D.DNA单链结合蛋白能防止解旋的DNA单链重新配对
6.如图为真核细胞DNA复制过程的模式图。据图分析,下列相关叙述错误的是 (　　)
A.由图示可知,DNA分子复制的方式是半保留复制
B.解旋酶能使双链DNA解开,且需要消耗ATP
C.图中引物与相应DNA片段结合遵循碱基互补配对原则
D.DNA在复制过程中,先全部解旋,后复制
题组二　探究DNA复制过程
7.关于“探究DNA的复制过程”活动,下列有关叙述中,正确的是 (　　)
A.运用了同位素示踪法和差速离心法
B.需将大肠杆菌置于蒸馏水中吸水涨破获取DNA
C.整个实验过程均用普通未标记的培养液来培养大肠杆菌
D.可以通过控制培养时间,获取完成1次细胞分裂和2次细胞分裂的细菌
8.(2020浙江宁波余姚期中)细菌在15N培养基中繁殖数代后,使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N,然后移入14N培养基中培养,分离出亲代及子代的DNA,做密度梯度超速离心,下图①~⑤为可能的结果,下列叙述正确的是(　　)
A.子一代DNA应为①
B.子二代DNA应为③
C.子三代DNA应为④
D.亲代的DNA应为⑤
题组三　DNA复制过程中的相关计算
9.(2021浙江金华磐安二中期中)现有一个含有100个碱基对的DNA分子,其中有胞嘧啶60个,该DNA分子在含15N的培养基中连续复制六次。其结果不可能是 (　　)
A.复制结果共产生64个DNA分子
B.含有14N的DNA分子占1/64
C.含有15N的DNA分子占100%
D.复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸2 520个
10.(2020浙江宁波余姚期中)如果将含有一对同源染色体的精原细胞的DNA分子用15N标记,并供给14N的原料,那么该细胞进行减数分裂产生的4个精细胞中,含有15N的精细胞所占的比例为 (　　)
A.25%　　B.50%　　C.75%　　D.100%
11.如图是科学家对大肠杆菌天然DNA片段进行改造的示意图。请据图回答下列问题:
(1)改造后的大肠杆菌DNA片段可能含有自然界基本碱基对和“X-Y”的人工碱基对,由1 000个基本单位组成的双链人工DNA分子最多可能有　　　　种碱基排列顺序;若这个由1 000个基本单位组成的双链人工DNA分子中有150个A、300个C,则该DNA片段中应有　　　　个X。
(2)在试管中对(1)中的1个DNA片段进行复制时,需向试管中加入　　　　　　、　　　　　　、ATP、相关酶等物质;在通过5次复制得到的子代DNA片段中,不含亲代DNA链的有　　　个,进行5次复制需要消耗含X碱基的基本单位　　　个。
能力提升练
题组一　综合分析DNA通过半保留方式进行复制
　　　　　　　　　 　　　　
1.(2020浙江联考)假设DNA复制方式有三种:半保留复制、全保留复制和分散复制,复制过程如图所示。若将蚕豆根尖细胞放在含3H的脱氧核苷酸的培养基中培养,完成一个细胞周期,然后在不含放射性标记的培养基中继续培养一个细胞周期,下列说法正确的是 (　　)
A.若复制方式是半保留复制,则第二次分裂前期,每条染色体上有2条核苷酸链有放射性
B.若复制方式是分散复制,则完成两个细胞周期后,有两个细胞有放射性标记
C.若复制方式是全保留复制,则第一次分裂结束后每个子代细胞中有一半染色体带放射性
D.根据本实验的结果可判断出DNA复制的具体方式
2.(2021浙江绍兴上虞期末)将含14N-14N-DNA的某细菌转移到含15NH4Cl的培养液中,培养24 h后提取子代细菌的DNA。先将DNA热变性处理,即解开双螺旋,变成单链,然后再进行密度梯度离心,结果如图1,离心管中出现的两种条带分别对应图2中的两个峰。下列叙述错误的是 (　　)
图1
图2
A.热变性处理破坏了DNA分子中的氢键
B.由实验结果可推知该细菌的细胞周期大约为8 h
C.根据条带的数目和位置可以判断DNA的复制方式
D.如子代DNA直接密度梯度离心,则出现2条带,含量比例为1∶3
3.(2021浙江名校协作体期末)科学工作者关于DNA复制曾提出过三种假说:半保留复制、全保留复制和分散复制,三种假说的复制过程如图1所示。他们对这三种假说进行了演绎推理,并根据推理过程进行了相关实验,实验结果如图2所示。回答下列问题:
图1
图2
(1)科学工作者提出假说并演绎推理后,选用某种大肠杆菌作为实验材料,进行了一系列的实验研究,最终确定了DNA的复制方式,这样的研究方法称为　　　　　　　。他们选用大肠杆菌作为实验材料的优点:一是其易培养,繁殖速度快,安全性高;二是　　　　　　　　　　　　　　　　　,有利于分离提纯DNA。
(2)科学工作者根据DNA复制的三种假说进行演绎推理,将含15N标记的DNA的大肠杆菌,接种到含14N的培养基中繁殖一代,提取DNA后进行　　　　　　　,若是全保留复制方式,则离心管中将出现　　　
　　带,而实际结果是只有一条中带,由此可以说明DNA的复制方式是　 　　　　。
(3)为了进一步确定DNA的复制方式,需要让子一代的大肠杆菌在含14N的培养基中再繁殖一代,当离心管中出现　　　　　　带时,可确定是半保留复制。或者可以将子一代DNA分子进行解旋处理后再离心,当离心管中出现　　　　带时,则为半保留复制方式。
题组二　综合分析DNA复制的相关计算
4.(2020浙江杭州月考)将一个不含放射性的大肠杆菌(拟核DNA呈环状)放在含有3H-胸腺嘧啶的培养基中培养一段时间后,检测到a、b两种类型的DNA如图所示(注:以虚线表示含放射性的脱氧核苷酸链)。预测该实验的结果不可能是 (　　)
A.第1次复制产生的DNA全为a种类型
B.b型DNA至少复制2次后才会出现
C.复制3次后a类型和b类型的数量比为1∶2
D.复制4次所得DNA分子中嘌呤和嘧啶的碱基数仍相等
5.(2021浙江五湖联盟期末)某DNA(14N-14N)含有2 000个碱基对,腺嘌呤占30%,若将该种DNA分子放在含15N的培养基中连续复制3次,进行密度梯度离心,得到结果如图1;若将复制产物加入解旋酶处理后再离心,则得到如图2结果,下列叙述错误的是 (　　)
A.Y层全部是仅含15N的DNA分子
B.Z层与W层的核苷酸链的数目之比为1/7
C.一个DNA分子完成3次复制需要5 600个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
D.该实验需用到放射性同位素检测技术
答案全解全析
基础过关练
1.C 2.D 3.C 4.C 5.B 6.D 7.D 8.D
9.B 10.D
1.C　核DNA复制发生在细胞分裂前的间期,A正确;DNA复制时需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键,使两条链解开,B正确;DNA复制过程需要脱氧核苷酸、酶和ATP等,C错误;DNA分子的双螺旋结构为复制提供了精确的模板,碱基互补配对保证了复制能够精确地进行,D正确。
2.D　DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成,两条子链的复制方向相反,A错误;DNA分子复制的特点是边解旋边复制,B错误;真核细胞中,DNA分子复制主要在细胞核,原核细胞没有细胞核,可在拟核中进行DNA分子复制,C错误;DNA分子复制以DNA两条链分别为模板,遵循碱基互补配对原则,合成的两个子代DNA的碱基序列相同,D正确。
3.C　解旋酶在DNA复制过程中起到催化双链DNA解旋的作用,据图可知,解旋酶可结合在复制叉的部位,A正确;据图可知,DNA聚合酶能催化前导链和滞后链由5'端向3'端延伸,C错误;在DNA复制过程中,其中一条链的合成是不连续的,形成一个个DNA片段,DNA连接酶可将DNA片段连接在一起,D正确。
易错警示　真核生物DNA的复制是多起点不同时双向复制。
4.C　a与d的碱基序列互补,a与b的碱基序列互补,c与d的碱基序列互补,所以a与c的碱基序列相同,b和c的碱基序列互补,A、B错误;由于双链DNA中A与T配对,G与C配对,所以a链和b链中(A+T)/(G+C)的值相同,C正确;由于a与d的碱基序列互补,所以a链与d链中(A+G)/(T+C)的值互为倒数,D错误。
5.B　真核细胞在分裂间期主要进行DNA的复制和蛋白质的合成,A正确;从图中可以看出,在DNA复制时,两条子链复制的方向是相反的,且一条子链的形成是不连续的,B错误;大肠杆菌的拟核中含有DNA,可以发生DNA的复制,酶①和酶②的化学本质是蛋白质,在核糖体上合成,C正确;DNA单链结合蛋白能与解旋后的DNA单链结合,使单链呈伸展状态,这样可以防止解开的两条单链因为靠近又重新形成氢键,D正确。
6.D　由图示可知,DNA分子复制时都保留了原来DNA分子中的一条链,这种方式为半保留复制,A正确;解旋酶能打开双链间的氢键,使双链DNA解开,且需要消耗ATP,B正确;DNA在复制过程中,边解旋边复制,D错误。
7.D　在探究DNA复制过程的实验中,运用了同位素示踪技术和密度梯度离心技术,A错误;大肠杆菌属于细菌,有细胞壁,所以将大肠杆菌置于蒸馏水中,不会吸水涨破,不能用这种方法获取DNA,B错误;该实验中,先用以15NH4Cl为唯一氮源的培养液培养大肠杆菌若干代后,再将大肠杆菌转移到以14NH4Cl为唯一氮源的普通培养液中培养,C错误。
8.D　1个DNA复制1次,子一代DNA应为2个15N/14N,对应结果应为②,A错误;1个DNA复制2次,子二代DNA应为2个15N/14N和2个14N/14N,对应结果应为①,B错误;1个DNA复制3次,子三代DNA应为2个15N/14N和(23-2)个14N/14N,对应结果应为③,C错误;亲代DNA分子是15N/15N,对应结果应为⑤,D正确。
9.B　复制六次后产生26=64(个)DNA分子,A不符合题意;DNA复制为半保留复制,不管复制几次,子代DNA都保留亲代DNA的2条母链,故最终有2个子代DNA含14N,所以含有14N的DNA分子占1/32,B符合题意;由于DNA分子的复制是半保留复制,所以最终只有2个子代DNA各含1条15N链,1条14N链,其余DNA都为15N链,即全部子代DNA都含15N,C不符合题意;含有100个碱基对(200个碱基)的DNA分子,其中有胞嘧啶60个,根据DNA分子的结构特点可推知腺嘌呤脱氧核苷酸为40个,故复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸为(26-1)×40=2 520(个),D不符合题意。
10.D　根据DNA分子复制的过程可知,模板链含15N,原料含14N,复制一次后,每个DNA分子的两条链,一条含有15N,另一条含有14N,因此减数分裂产生的4个精细胞中,每一个精细胞中的所有DNA都是一条链含15N,另一条链含14N,即所有的精细胞都含15N。
11.答案　(1)6500　50　(2)模板DNA片段　6种脱氧核苷酸　30　1 550
解析　(1)根据图示信息可知,人工DNA分子中有6种碱基,1 000个基本单位组成的双链DNA包含500个碱基对,因此,由1 000个基本单位组成的双链人工DNA分子最多有6500种碱基排列顺序。根据碱基互补配对原则可知,自然DNA分子中任意两个不能配对的碱基之和占该DNA分子碱基总数的1/2,由此推知该人工DNA分子中任意三个不能配对的碱基之和占该DNA分子碱基总数的1/2,则A+C+X=500,解得X=50。(2)人工复制(1)中改造后的1个大肠杆菌DNA片段需要模板DNA片段、6种脱氧核苷酸、ATP、相关酶等物质;DNA复制时,不管复制多少次,含亲代链的DNA都只有2个,不含亲代链的DNA分子数=总DNA分子数-2,经5次复制共合成DNA分子25=32(个),其中不含亲代DNA链的有30个。由(1)可知,该DNA分子含有50个X碱基,32个DNA分子共含有X碱基32×50=1 600(个),去掉原DNA分子含有的50个,共需要消耗含X碱基的基本单位1 550个。
能力提升练
1.D 2.C 4.C 5.D
1.D　根尖细胞只能进行有丝分裂,若DNA复制方式是半保留复制,则第一次分裂结束后的子代细胞中每条染色体上的一个DNA分子上的两条核苷酸链一条有放射性,一条没有放射性,然后培养在不含放射性标记的培养基中,染色体复制后,分裂前期每条染色体上只有一条核苷酸链有放射性,A错误;若DNA复制方式是分散复制,结合题目信息可知,第一次分裂后每条染色体上的两条核苷酸链都有放射性,第二次分裂培养在不含放射性标记的培养基中,得到的子代细胞每条染色体上的两条核苷酸链都有放射性,所以4个细胞都有放射性,B错误;若DNA复制方式是全保留复制,则染色体复制后一条染色单体没有放射性,另一条染色单体有放射性,有丝分裂后期着丝粒分裂,子染色体随机移向细胞两极,则第一次分裂结束后每个子代细胞中含有放射性的染色体数目不能确定,C错误;通过两次有丝分裂的结果可判断出DNA复制的具体方式,D正确。
2.C　根据DNA半保留复制的特点和图示信息可知,含14N的单链为2条,含15N的单链为14条,共有8个双链DNA分子,该细菌经过了三次复制,细胞周期大约为8 h,B正确;将DNA热变性处理变成单链,然后再进行密度梯度离心,则只会出现14N条带和15N条带,根据条带的数目和位置无法判断DNA的复制方式,C错误;若子代DNA直接密度梯度离心,则出现2条带,共8个DNA分子,其中14N-15N-DNA有2个,15N-15N-DNA有6个,含量比例为1∶3,D正确。
3.答案　(1)假说-演绎法　其只有一个拟核DNA,没有形成染色体　(2)密度梯度离心　轻带和重　半保留复制或分散复制　(3)轻带和中　轻带和重
解析　15N与14N的相对原子质量不同,形成的DNA的相对分子质量不同,如果DNA分子的两条链都是15N,DNA分子的相对质量最大,离心后分布在试管的下端;如果DNA分子的两条链都是14N,DNA分子的相对质量最轻,离心后分布在试管上端;如果DNA分子的一条链是14N,另一条链是15N,DNA分子的相对分子质量介于轻重之间,离心后分布在试管中部;若DNA分子的复制是分散复制,不论复制几次,离心后的条带只有一条,根据实验出现的条带可推断DNA分子的复制方式。(1)科学工作者提出假说并演绎推理后,选用某种大肠杆菌作为实验材料,进行了一系列的实验研究,最终确定了DNA的复制方式,这样的研究方法称为假说-演绎法。大肠杆菌是单细胞原核生物,选用它作为实验材料的优点:一是其易培养,繁殖速度快,安全性高;二是其只有一个拟核DNA,没有与蛋白质结合形成染色体,有利于分离提纯DNA。(2)将含15N的大肠杆菌转移到含14N的培养基中,若是全保留复制方式,繁殖一代,得到的子代DNA中全为15N或全为14N,提取DNA后进行密度梯度离心,离心管中将出现轻带和重带,而实际结果是只有一条中带,由此可以说明DNA的复制方式是半保留复制或分散复制。(3)为了进一步确定DNA的复制方式,需要让子一代的大肠杆菌在含14N的培养基中再繁殖一代,进行密度梯度离心,如果离心后DNA分子在离心管中出现中带和轻带,可确定是半保留复制。或者可以将子一代DNA分子(一条链是15N,另一条链是14N)进行解旋处理后形成单链DNA,再离心,当离心管中出现轻带和重带时,则为半保留复制方式。
4.C　根据DNA半保留复制的特点,第1次复制产生的DNA全为a种类型,b型DNA至少复制2次后才会出现,A、B正确;复制3次后得到8个DNA,a类型始终为2个,b类型的有6个,两者之比为1∶3,C错误;由于DNA中嘌呤始终和嘧啶配对,故复制4次所得DNA分子中嘌呤和嘧啶的碱基数仍相等,D正确。
5.D　DNA分子复制时,以DNA的两条链为模板,合成两条新的子链,每个子代DNA分子各含一条亲代DNA分子的母链和一条新形成的子链,称为半保留复制。据题干信息和题图分析可知,X层是含14N和15N的DNA,Y层是仅含15N的DNA,Z层是含14N的DNA单链,W层是含15N的DNA单链。由于DNA分子复制为半保留复制,所以Y层全部是含15N的DNA分子,A正确;DNA分子复制了3次,产生的8个DNA分子中,共有16条DNA单链,其中2条是含14N的DNA单链,14条是含15N的DNA单链,比例为2∶14=1∶7,B正确;在含有2 000个碱基对的DNA分子中,腺嘌呤占30%,因此胞嘧啶占20%,即共有800个胞嘧啶,则1个DNA分子复制3次需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为(23-1)×800=5 600,C正确;该实验用到的是密度梯度离心技术,没有检测同位素放射性,本实验中的同位素没有放射性,D错误。
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