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課時分層作業(yè)(十一) DNA分子的復制 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標練] 1．沃森和克里克在發(fā)表了DNA分子雙螺旋結構的論文后，又提出了DNA自我復制的假說。下列有關假說內(nèi)容的敘述不正確的是(　　) A．DNA復制時，雙螺旋將解開，互補的堿基之間的氫鍵斷裂 B．以解開的兩條單鏈為模板，以游離的脫氧核苷酸為原料，依據(jù)堿基互補配對原則，通過氫鍵結合到作為模板的單鏈上 C．形成的DNA分子包括一條模板單鏈和一條新鏈 D．形成的兩個DNA分子是由兩條母鏈、兩條子鏈分別結合而成 D　[沃森和克里克提出的DNA自我復制的假說為半保留復制，即形成的DNA分子包括一條母鏈和一條子鏈。] 2．如果把某細胞中的一個DNA分子用重氫標記，這個細胞連續(xù)進行3次有絲分裂，則含有標記鏈的DNA分子數(shù)和細胞總數(shù)分別是(　　) 【導學號：01632140】 A．2,2　　　　 B．4,2 C．2,8 D．4,8 C　[有絲分裂中，一個細胞分裂形成兩個細胞，因此1個細胞連續(xù)進行3次有絲分裂，結果形成8個細胞。由于DNA分子是半保留復制，用重氫標記某細胞中的一個DNA分子，該DNA分子的兩條標記鏈始終存在于2個子代DNA分子中。] 3．用15N同位素標記細菌的DNA分子，再將它們放入含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)繁殖四代，a、b、c為三種DNA分子：a只含15N，b同時含14N和15N，c只含14N，下圖中這三種DNA分子的比例正確的是(　　) D　[1個含15N的DNA分子在含14N培養(yǎng)基上復制四次，共產(chǎn)生16個DNA分子，其中有2個是15N—14N DNA分子，14個為14N—14N DNA分子，沒有15N—15N DNA分子。] 4.如圖表示DNA分子復制的片段，圖中a、b、c、d表示各條脫氧核苷酸鏈。一般地說，下列各項中正確的是(　　) A．a(chǎn)和c的堿基序列互補，b和c的堿基序列相同 B．a(chǎn)鏈中的比值與d鏈中同項比值相同 C．a(chǎn)鏈中的比值與b鏈中同項比值相同 D．a(chǎn)鏈中的比值與c鏈中同項比值不同 C　[DNA復制的特點是半保留復制，b鏈是以a鏈為模板合成的，a鏈和b鏈合成一個子代DNA分子，a鏈中的值等于b鏈中的值。] 5．蠶豆根尖細胞在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)基中完成一個細胞周期，然后在不含放射性標記的培養(yǎng)基中繼續(xù)分裂至中期，其染色體的放射性標記分布情況是(　　) 【導學號：01632141】 A．每條染色體的兩條染色單體都被標記 B．每條染色體中都只有一條染色單體被標記 C．只有半數(shù)的染色體中一條染色單體被標記 D．每條染色體的兩條染色單體都不被標記 B　[DNA分子復制遵循半保留復制原則。蠶豆根尖細胞在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸(3HT)培養(yǎng)基中完成一個細胞周期，每一個DNA分子都有一條脫氧核苷酸鏈含3HT，然后在不含放射性標記的培養(yǎng)基中培養(yǎng)至中期，每個DNA分子復制形成的兩個DNA分子存在于同一條染色體的兩條姐妹染色單體上，其中一個DNA分子的一條鏈含3HT，如圖所示。] 6．把培養(yǎng)在含輕氮(14N)環(huán)境中的細菌轉(zhuǎn)移到含重氮(15N)的環(huán)境中培養(yǎng)相當于繁殖一代的時間，然后放回原來的環(huán)境中培養(yǎng)相當于連續(xù)繁殖兩代的時間后，分析細菌DNA分子組成，則下列分析正確的是(　　) 選項 DNA分子 輕氮型 中間型 重氮型 A － B － C － D － A　[細菌繁殖一代后，DNA分子為中間型，連續(xù)繁殖兩代后，形成的8個DNA分子中，中間型有2個，占；輕氮型有6個，占。] 7．用15N標記含有100個堿基對的DNA分子，其中有胞嘧啶60個，該DNA分子在14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復制5次。下列有關判斷錯誤的是(　　) A．含有15N的DNA分子有兩個 B．只含有14N的DNA分子占15/16 C．復制過程中需要腺嘌呤脫氧核苷酸1 280個 D．復制結果共產(chǎn)生32個DNA分子 C　[該DNA分子共復制5次，DNA的總數(shù)應為25＝32個。因為親代DNA分子中兩條脫氧核苷酸鏈都含有15N，復制后兩條含有15N的脫氧核苷酸鏈不會消失，所以仍有2個DNA分子有15N，所占比率是1/16，其余都不含有15N，即只含有14N的DNA分子占(32－2)/32＝15/16。因為C＝60，所以G＝60，那么A＋T＝1002－602＝80，則A＝80/2＝40。復制5次需要腺嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)量為40(25－1)＝1 240個。] 8．某DNA分子中含有1 000個堿基對(P元素只是32P)。若將該DNA分子放在只含31P的脫氧核糖核苷酸的培養(yǎng)液中讓其復制兩次，則子代DNA分子的相對分子質(zhì)量平均比原來 (　　) A．減少1 500 B．增加1 500 C．增加1 000 D．減少1 000 A　[復制兩次后形成4個DNA分子，8條單鏈中有6條含31P,2條含32P，相對分子質(zhì)量平均減少＝1 500。] 9．如圖表示DNA復制的過程。由圖不能得到的信息是(　　) 【導學號：01632142】 A．DNA復制是半保留復制 B．DNA復制具有雙向復制的特點 C．DNA復制生成的兩條子代鏈的方向相反 D．DNA的復制時需要解旋酶將氫鍵斷裂 D　[圖示表示DNA分子復制過程，由圖可知，DNA分子的復制具有半保留復制的特點，每條母鏈都可以作為模板鏈，合成與之互補的一條子鏈，A正確；由圖可知，DNA分子由復制起點向兩邊復制，即DNA分子的復制具有雙向復制的特點，根據(jù)生成子鏈的箭頭方向可知，生成的兩條子鏈的方向相反，B正確、C正確；據(jù)圖看不出DNA復制是否需要解旋酶，D錯誤。故選D。] 10．如圖是DNA分子復制的圖解，請據(jù)圖回答： (1)圖中的[1]表示________過程，需要________酶的作用。 (2)圖中的[2]過程表示以母鏈為模板進行的堿基的互補配對，參與配對的物質(zhì)是游離在周圍的________。 (3)圖中的[3]過程表示形成兩個新的________分子，參與此過程的酶有________等。 (4)DNA復制一般是嚴格的________復制，DNA復制的遺傳學意義是為________在親子代之間的________準備了物質(zhì)基礎。 [解析]　本題考查DNA分子復制的條件、過程及意義。(1) DNA分子的復制是一個邊解旋邊復制的過程，復制時首先在解旋酶的作用下，雙鏈解開。(2) DNA復制的模板是原DNA分子的兩條鏈，原料是4種脫氧核苷酸。(3)新鏈合成時需要DNA聚合酶等的催化，并且消耗能量。(4)DNA復制產(chǎn)生的子代DNA與親代DNA完全相同，保證了遺傳信息準確地傳給后代，保持了親子代間遺傳信息的連續(xù)性。 [答案]　(1)解旋　解旋　(2)脫氧核苷酸 (3)DNA　DNA聚合酶 (4)半保留　遺傳信息　傳遞 11．如圖是DNA分子復制圖解，請據(jù)圖回答下列問題： (1)DNA分子的復制發(fā)生在____________________________期。 (2)過程②稱為________。在③中，子鏈是________。 (3)③過程必須遵循____________原則。在DNA復制過程中，參與的酶有________________。 (4)在子代DNA分子中，只有一條鏈來自親代DNA分子。由此說明DNA的復制具有____________的特點。 (5)將細胞的一個DNA用15N標記，放入含14N的4種脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中，連續(xù)分裂4次，則含有14N－DNA的細胞占總細胞數(shù)的________，含有15N－DNA的細胞占總細胞數(shù)的________。 (6)已知原來DNA分子中有100個堿基對，其中A有40個。若復制4次，則此過程需要________個游離的胞嘧啶脫氧核苷酸。 (7)DNA分子具有____________________________________________ ___________________________________________________等特性。 [解析]　(1)DNA分子的復制發(fā)生在間期，包括有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂間期。(2)過程②稱為解旋，解旋后以Ⅰ鏈為模板合成子鏈Ⅱ，以Ⅳ鏈為模板合成子鏈Ⅲ。(3)合成子鏈時必須遵循堿基互補配對原則。DNA分子的復制需要解旋酶、DNA聚合酶等。(4)DNA分子復制時以親本的一條鏈為模板合成一條子鏈，具有半保留復制的特點。(5)由于DNA進行半保留復制，分裂4次產(chǎn)生的16個子細胞中，所有細胞均有含14N的DNA，即含14N—DNA的細胞占總細胞數(shù)的100%；2個細胞含15N—DNA，即含15N－DNA的細胞占總細胞數(shù)的1/8。(6)每個DNA中有胞嘧啶脫氧核苷酸60個，復制4次需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸60(24－1)＝900個。(7)DNA分子具有穩(wěn)定性、特異性、多樣性等特性。 [答案]　(1)有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂間 (2)解旋　Ⅱ和Ⅲ (3)堿基互補配對　解旋酶、DNA聚合酶等 (4)半保留復制 (5)100%　12.5% (6)900 (7)穩(wěn)定性、特異性、多樣性 12．科學家以大腸桿菌為實驗對象，運用同位素示蹤技術及密度梯度離心方法進行了DNA復制方式的探索實驗，實驗內(nèi)容及結果見下表。 組別 1組 2組 3組 4組 培養(yǎng)液中唯一氮源 14NH4Cl 15NH4Cl 14NH4Cl 14NH4Cl 繁殖代數(shù) 多代 多代 一代 兩代 培養(yǎng)產(chǎn)物 A B B的子一代 B的子二代 操作 提取DNA并離心 離心結果 僅為輕帶(14N/14N) 僅為重帶(15N/15N) 僅為中帶(15N/14N) 1/2輕帶(14N/14N) 1/2中帶(15N/14N) 請分析并回答： 【導學號：01632143】 (1)綜合分析本實驗的DNA離心結果，第________組結果對得到結論起到了關鍵作用，但需把它與第________組和第________組的結果進行比較，才能說明DNA分子的復制方式是_______________________________。 (2)分析討論： ①若子一代DNA的離心結果為“輕”和“重”兩條密度帶，則“重帶”DNA來自________，據(jù)此可判斷DNA分子的復制方式不是________復制。 ②若將子一代DNA雙鏈分開后再離心，其結果________________(填“能”或“不能”)判斷DNA的復制方式。 ③若在同等條件下將子二代繼續(xù)培養(yǎng)，子n代DNA離心的結果是：密度帶的數(shù)量和位置________，放射性強度發(fā)生變化的是________帶。 ④若某次實驗的結果中，子一代DNA的“中帶”比以往實驗結果的“中帶”略寬，可能的原因是新合成的DNA單鏈中的N尚有少部分為________。 (3)經(jīng)上述實驗可知DNA的復制方式是半保留復制。如果1個DNA分子中共有100個堿基對，其中含有腺嘌呤20個，復制4次需要消耗游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸________個。第4次復制需要消耗游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸為________個。 (4)若第3組中的離心結果是重帶(15N/15N)、輕帶(14N/14N)，推測DNA的復制方式是________。 [解析]　(1)若證明DNA的復制為半保留復制，則需證明后代DNA的兩條鏈，一條鏈是原來的，另一條鏈是新合成的，第3組結果與第1組、第2組的結果對比可以證實。(2)①“輕帶”DNA為14N/14N—DNA，“重帶”DNA為15N/15N—DNA，據(jù)表，“重帶”DNA來自于B。①的結果使后代DNA的兩條鏈或全是原來的，或全是新合成的，說明DNA分子的復制方式不是半保留復制。②將子一代DNA雙鏈分開后再離心，無法判斷后代DNA的兩條鏈的來源，不能判斷DNA的復制方式。③將子二代繼續(xù)培養(yǎng)，子n代DNA的情況是有2個為15N/14N—DNA，其余全部為14N/14N—DNA，所以子n代DNA離心的結果是：密度帶的數(shù)量和位置沒有變化，放射性強度發(fā)生變化的是輕帶。④中帶為15N/14N—DNA，中帶略寬，說明新合成的DNA單鏈中的N元素還有少部分為15N。(3)該DNA中有腺嘌呤(A)20個，由于A＋G＝50%總堿基數(shù)＝100，所以鳥嘌呤(G)＝80，所以復制4次需要消耗游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸為(24－1)80＝1 200(個)。復制4次消耗游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸為(24－1)80，復制3次消耗游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸為(23－1)80，所以第4次復制需要的鳥嘌呤脫氧核苷酸為(24－1)80－(23－1)80＝2380＝640。(4)離心結果表明，子一代中的兩個子代DNA分子中，一個DNA分子兩條鏈來自原來的母鏈，另一個DNA分子的兩條鏈來自以母鏈為模板合成的子鏈。 [答案]　(1)3　1　2　半保留復制 (2)①B　半保留?、诓荒堋、蹮o變化　輕?、?5N (3)1 200　640　(4)全保留復制 [沖A挑戰(zhàn)練] 13．如圖為真核細胞DNA復制過程模式圖。據(jù)圖分析，下列相關敘述中錯誤的是(　　) A．由圖示得知，DNA分子復制的方式是半保留復制 B．從圖中可以看出合成兩條子鏈時，DNA聚合酶移動的方向是相反的 C．子鏈合成的方向是一定的 D．解旋需解旋酶及DNA聚合酶的催化，且需要消耗ATP D　[由圖示可知，新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈，因此復制的方式是半保留復制；由圖中的箭頭可知，DNA聚合酶移動的方向是相反的；子鏈合成的方向是一定的，即只能從5′端到3′端；解旋不需要DNA聚合酶的催化。] 14．某基因片段含有48對堿基，關于其復制的說法，正確的是(　　) 【導學號：01632144】 A．該基因片段復制時共需要游離的堿基48個 B．該基因片段中若堿基G占1/4，則該片段中含有24個“A－T”堿基對 C．若該基因片段含有12個堿基A，則該片段第2次復制時，需要游離的C為108個 D．若用32P標記該基因片段，在含31P的環(huán)境中連續(xù)復制3次，不含32P的片段所占比例為1/4 B　[該基因片段共48個堿基對，96個堿基，復制時兩條鏈都為模板，共需要游離的堿基96個，故A項錯誤；該基因片段中若堿基G占1/4，則G＝C＝24個，那么A＝T＝24個，所以含24個“A—T”堿基對，故B項正確；若該片段含有12個A，則A＝T＝12個，C＝G＝36個，第1次復制需要游離的C＝G＝36個，第2次復制需要C＝G＝362＝72個，故C項錯誤；含32P的基因片段連續(xù)復制3次，得到8個DNA分子，其中含32P的有2個，占1/4，不含32P的占3/4，故D項錯誤。] 15．如圖是大腸桿菌的DNA復制示意圖。如果是單起點單向復制，按正常的子鏈延伸速度，此DNA分子復制約需30 s，而實際上復制從開始到結束只需約16 s。據(jù)圖分析，下列說法不正確的是(　　) A．“甲→乙”的場所與真核生物的DNA分子復制場所不同 B．實際復制的時間之所以減半，是因為該DNA分子是從一個起點開始向兩個方向復制的 C．把甲放在含15N的培養(yǎng)液中復制三代，子代中含15N的DNA占75% D．如果甲中堿基A占20%，那么其子代DNA中堿基G的比例為30% C　[大腸桿菌屬于原核生物，其DNA的復制發(fā)生于擬核區(qū)，而真核生物DNA的復制場所主要在細胞核，在線粒體和葉綠體中也可發(fā)生。由圖可知，該環(huán)狀DNA分子從一個起點開始向兩個方向復制，導致復制速度加倍。后代DNA分子中，至少含有1條新合成的單鏈，因此子代DNA分子均含有15N，即子代中含15N的DNA占100%。雙鏈DNA分子中，A＋G＝50%，A為20%，則G為30%。] 16．蠶豆體細胞染色體數(shù)目2N＝12，科學家用3H標記蠶豆根尖細胞的DNA，可以在染色體水平上研究真核生物的DNA復制方式。實驗的基本過程如下： Ⅰ.將蠶豆幼苗培養(yǎng)在含有3H的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)基上，培養(yǎng)一段時間后，觀察細胞分裂中期染色體的放射性情況。 Ⅱ.當DNA分子雙鏈都被3H標記后，再將根移到含有秋水仙素的非放射性培養(yǎng)基中，培養(yǎng)一段時間后，觀察細胞分裂中期染色體的放射性情況。 請回答相關問題： (1)蠶豆根尖細胞進行的分裂方式是________；秋水仙素能使部分細胞的染色體數(shù)目加倍，其作用的機理是__________________________________ __________________________________________________。 (2)Ⅰ過程中，在根尖細胞進行第一次分裂時，每一條染色體上帶有放射性的染色單體有________條，每個DNA分子中，有________條鏈帶有放射性。Ⅱ中，若觀察到一個細胞具有24條染色體，且二分之一的染色單體具有放射性，則表示該細胞的染色體在無放射性的培養(yǎng)基上復制________次，該細胞含有________個染色體組。 (3)上述實驗表明，DNA分子的復制方式是_________________________。 [解析]　(1)蠶豆根尖細胞為體細胞，其分裂方式為有絲分裂。秋水仙素使細胞內(nèi)染色體加倍的原理是體細胞在有絲分裂過程中，染色體完成了復制，紡錘體的形成受到破壞，以致染色體不能被拉向兩極，于是形成了染色體數(shù)目加倍的細胞。(2)由于DNA的復制為半保留復制，第一次分裂完成時，每個DNA分子中都有一條鏈被3H標記，每一條染色體上有2條染色單體被3H標記。當DNA分子雙鏈都被3H標記后，再將根移到含有秋水仙素的非放射性培養(yǎng)基中，觀察到一個細胞具有24條染色體，且二分之一的染色單體具有放射性，則表明該細胞的染色體在無放射性的培養(yǎng)基上復制2次，該細胞含有4個染色體組。(3)上述實驗證明DNA分子的復制方式是半保留復制。 [答案]　(1)有絲分裂　抑制紡錘體的形成 (2)2　1　2　4 (3)半保留復制