2020年新教材高中生物 課時素養(yǎng)評價九 3.3 DNA的復(fù)制（含解析）新人教版必修2

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1、DNA的復(fù)制 (20分鐘·70分) 一、選擇題(共8小題,每小題5分,共40分) 1.(2019·北京學(xué)考真題)一個DNA分子復(fù)制完成后,新形成的DNA子鏈(　　) A.是DNA母鏈的片段 B.與DNA母鏈之一相同 C.與DNA母鏈相同,但U取代T D.與DNA母鏈完全不同 【解析】選B。新形成的DNA子鏈與模板鏈互補(bǔ),因此與另一條母鏈相同。 2.DNA分子是雙螺旋結(jié)構(gòu),如圖是DNA分子的一個片段,下列有關(guān)說法錯誤的是 (　　) A.DNA聚合酶作用于①部位 B.解旋酶作用于②部位 C.把此DNA放在含15N的培養(yǎng)液中復(fù)制3代,子代中含15N的DNA占75%

2、 D.該DNA的特異性表現(xiàn)在堿基的排列順序中 【解析】選C。DNA聚合酶是DNA分子復(fù)制時需要的一種酶,用來連接脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵,因此作用的部位是①部位,A項正確; ②處是氫鍵, DNA分子復(fù)制時解旋酶作用于氫鍵,B項正確;把此DNA放在含15N的培養(yǎng)液中復(fù)制3代,子代中含15N的DNA占100%,C項錯誤;DNA的特異性表現(xiàn)在堿基的排列順序中,D項正確。 3.細(xì)胞每次分裂時DNA都復(fù)制一次,每次復(fù)制都是 (　　) A.母鏈和母鏈,子鏈和子鏈,各組成一個子代DNA B.每條子鏈和與它堿基互補(bǔ)配對的母鏈組成子代DNA C.每條子鏈隨機(jī)地和兩條母鏈之一組成子代DNA D.母鏈

3、降解,重新形成兩個子代DNA 【解析】選B。每次復(fù)制形成的兩個子代DNA都是由每條子鏈和與它堿基互補(bǔ)配對的母鏈組成的。 4.某研究小組進(jìn)行“探究DNA的復(fù)制過程”的活動,結(jié)果如圖所示。其中培養(yǎng)大腸桿菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl。a、b、c表示離心管編號,條帶表示大腸桿菌DNA離心后在離心管中的分布位置。下列敘述錯誤的是 (　　) A.本活動運用了同位素標(biāo)記技術(shù)和離心技術(shù) B.a管的結(jié)果表明該管中的大腸桿菌是在含14NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)的 C.b管的結(jié)果表明該管中的大腸桿菌的DNA都是N-DNA D.實驗結(jié)果說明DNA分子的復(fù)制是半保留復(fù)制 【解析】選B

4、。由題意“培養(yǎng)大腸桿菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl”和“條帶表示大腸桿菌DNA離心后在離心管中的分布位置”可知,本活動運用了同位素標(biāo)記技術(shù)和離心技術(shù),A正確;分析圖示可知,a管中的DNA密度最大,表明該管中的大腸桿菌是在含15NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)的,B錯誤;b管中的DNA密度介于a、c管之間,表明該管中的大腸桿菌的DNA都是14N-15N-DNA,C正確;實驗結(jié)果說明DNA分子的復(fù)制是半保留復(fù)制,D正確。 5.若如圖為某個DNA片段的結(jié)構(gòu)示意圖,下列說法錯誤的是 (　　) A.圖中數(shù)字⑤⑥⑦⑧分別是A、G、C、T B.DNA復(fù)制過程中解旋酶作用對象是⑨ C.①②

5、③構(gòu)成一個胞嘧啶脫氧核苷酸 D.該DNA片段復(fù)制3次需要游離的腺嘌呤核苷酸14個 【解析】選C。分析題圖可知,⑤與T配對,⑤是A,⑥與C配對,⑥是G,⑦與G配對,⑦是C,⑧與A配對,⑧是T,A正確;DNA復(fù)制過程中,首先要用解旋酶將DNA分子的雙鏈解開,而DNA分子的兩條鏈之間是通過堿基與堿基之間的氫鍵連接的,因此解旋酶的作用對象實際上是氫鍵,即使氫鍵斷裂,B正確;①②③不能構(gòu)成胞嘧啶脫氧核苷酸,②③應(yīng)該與下面一個與②相連的磷酸構(gòu)成胞嘧啶脫氧核苷酸,C錯誤;該DNA片段復(fù)制3次形成8個子代DNA,每個需要游離的腺嘌呤核苷酸2個,但原始親代DNA不需原料合成,所以實際相當(dāng)于只有7個子代DNA

6、需要原料合成,即共需14個游離的腺嘌呤核苷酸,D正確。 6.研究發(fā)現(xiàn)rep蛋白可以將DNA雙鏈解旋,結(jié)合蛋白可以和解旋的DNA單鏈結(jié)合,并隨著子鏈的延伸而與DNA單鏈分離。下列敘述正確的是 (　　) A.rep蛋白能使A與C、T與G之間的氫鍵斷裂 B.低溫處理DNA分子可以使DNA雙鏈解旋 C.DNA復(fù)制具有邊解旋邊復(fù)制和半保留復(fù)制的特點 D.結(jié)合蛋白與DNA單鏈結(jié)合不利于DNA新鏈的形成 【解析】選C。rep蛋白可以將DNA雙鏈解旋,則rep蛋白應(yīng)為解旋酶,能破壞氫鍵,DNA雙鏈堿基之間的互補(bǔ)配對原則是A與 T配對,C與G配對,即rep蛋白可破壞A與T、C與G之間的氫鍵,A錯誤;

7、高溫處理DNA分子能使DNA雙鏈解旋,B錯誤;DNA復(fù)制的特點是邊解旋邊復(fù)制、半保留復(fù)制,C正確;DNA結(jié)合蛋白纏繞在DNA單鏈上,可防止單鏈之間重新螺旋化,對DNA新鏈的形成有利,D錯誤。 7.某個DNA片段有500個堿基對,其中A和T共占堿基總數(shù)的40%。若該DNA片段復(fù)制兩次,則共需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸分子個數(shù)為 (　　) A.300　　B.600　　C.900　　D.1 200 【解題指南】根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則,計算出各種堿基的個數(shù),再計算出復(fù)制需要的胞嘧啶脫氧核苷酸分子個數(shù)。 【解析】選C。由題意可知,該DNA片段由500對堿基,即1 000個堿基組成,G+C= 1

8、 000-1 000×40%=600個,G=C=300個,該DNA片段復(fù)制2次形成的DNA片段是22=4個,增加了3個DNA分子,因此該過程中需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸分子數(shù)是:300×3=900個。 8.用15N標(biāo)記細(xì)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,則如圖所示這三種DNA分子的比例正確的是 (　　) 【解析】選D。假設(shè)親代DNA分子為n個,則繁殖四代后,DNA分子總數(shù)為16n,其中,只含15N的DNA分子為0個,同時含14N和15N的DNA分子為2n個,只含14N的DNA分子有

9、14n個,則它們呈現(xiàn)的比例為D圖所示。 二、非選擇題(共2小題,共30分) 9.(15分)如圖為真核細(xì)胞中發(fā)生的一項生理過程示意圖,請據(jù)圖回答: (1)圖中表示的生理過程是________,此過程發(fā)生的主要場所是____________。? (2)該過程首先需要在________酶作用下把兩條鏈解開;需要__________直接供能。? (3)已知一個親代DNA分子有P個堿基,其中腺嘌呤Q個,連續(xù)進(jìn)行此項生理過程n次,共消耗游離的胞嘧啶脫氧核苷酸______________個。? (4)該過程得到的子代DNA與親代相同,原因是______________。? 【解析】(1)分

10、析題圖可知圖示表示DNA的復(fù)制過程,主要發(fā)生在細(xì)胞核中。(2)DNA復(fù)制首先需要在解旋酶作用下把兩條鏈解開,該過程需要消耗能量,ATP是直接能源物質(zhì)。(3)已知一個親代DNA分子有P個堿基,其中腺嘌呤Q個,則胞嘧啶有(P/2-Q)個,所以連續(xù)進(jìn)行此項生理過程n次,共消耗游離的胞嘧啶脫氧核苷酸(P/2-Q)(2n-1)個。(4)該過程得到的子代DNA與親代相同,原因是DNA分子獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供精確的模板、在復(fù)制過程中遵循堿基互補(bǔ)配對原則。 答案:(1)DNA的復(fù)制　細(xì)胞核　 (2)解旋　ATP　 (3)(P/2-Q)(2n-1)　(4)DNA獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供精確的模板、在復(fù)

11、制過程中遵循堿基互補(bǔ)配對原則 10. (15分)如圖是科學(xué)家對大腸桿菌天然DNA片段進(jìn)行改造及對改造后的DNA表達(dá)過程進(jìn)行研究的示意圖。請據(jù)圖回答下列問題: (1)改造后的大腸桿菌DNA片段可能含有自然界基本堿基對和“X-Y”的人工堿基對,由1 000個基本單位組成的雙鏈人工DNA分子最多可能有________種;若這個由1 000個基本單位組成的雙鏈人工DNA分子上有A 150個、C 300個,則該DNA片段中應(yīng)有X__________個。? (2)在試管中對(1)中1個DNA片段進(jìn)行復(fù)制時,需向試管中加入____________、______________、ATP、_____

12、_______等物質(zhì);在通過5次復(fù)制得到的子代DNA片段中,不含親代DNA鏈的有____________個,進(jìn)行5次復(fù)制需要消耗含X堿基的基本單位__________個。? 【解析】(1)根據(jù)圖解信息可知,人工DNA分子中有6種堿基,1 000個基本單位組成的雙鏈DNA包含500個堿基對,因此,由1 000個基本單位組成的雙鏈人工DNA分子最多可能有6500種。根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則可知,自然DNA分子中任意兩個不能配對的堿基之和占該DNA分子堿基總數(shù)的一半,由此推知該人工DNA分子中任意三個不能配對的堿基之和占該DNA分子堿基總數(shù)的一半,則A+C+X=500,X=50。 (2)DNA復(fù)制需

13、要模板DNA、6種脫氧核苷酸、ATP、DNA聚合酶、解旋酶等物質(zhì);DNA復(fù)制時,不管復(fù)制多少次,含親代鏈的DNA都只有2個,不含親代鏈的DNA分子數(shù)=總DNA分子數(shù)-2,經(jīng)5次復(fù)制共合成DNA分子25=32個,其中不含親代DNA鏈的有30個。由(1)可知,該DNA分子含有X堿基50個,32個DNA分子共含有X堿基32×50=1 600個,去掉原DNA分子含有的50個,共需要消耗含X堿基的基本單位1 550個。 答案:(1)6500 　50　(2)模板DNA片段 　6種脫氧核苷酸　DNA聚合酶(或解旋酶)　30　 1 550 (10分鐘·30分) 1. (6分)一個32P標(biāo)記的噬菌體侵

14、染在31P環(huán)境中培養(yǎng)的大腸桿菌,已知噬菌體DNA上有m個堿基對,其中胞嘧啶有n個,以下敘述不正確的是 (　　) A.大腸桿菌為噬菌體增殖提供原料和酶等 B.噬菌體DNA含有(2m+n)個氫鍵 C.該噬菌體繁殖四次,子代中只有14個噬菌體含有31P D.噬菌體DNA第四次復(fù)制共需要8(m-n)個腺嘌呤脫氧核苷酸 【解析】選C。噬菌體營寄生生活,大腸桿菌為噬菌體增殖提供原料、能量、酶和場所等,A正確;噬菌體中含有雙鏈DNA,胞嘧啶有n個,鳥嘌呤有n個,腺嘌呤數(shù)目=胸腺嘧啶數(shù)目=(2m—2n)/2=m-n(個),A與T之間有兩個氫鍵,G與C之間有三個氫鍵,所以噬菌體DNA含有的氫鍵數(shù)目=(

15、m-n)×2+n×3=2m+n(個),B正確;DNA復(fù)制方式是半保留復(fù)制,該噬菌體繁殖四次,一共可形成16個噬菌體,其中子代中含有32P的噬菌體有2個,含有31P的噬菌體有16個,只含有31P的噬菌體有14個,C錯誤;噬菌體DNA第四次復(fù)制共需要的腺嘌呤脫氧核苷酸數(shù)目=24×(m-n)-23×(m-n)=8(m-n)(個),D正確。 2.(6分)研究人員將含14N-DNA的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到15NH4Cl培養(yǎng)液中,培養(yǎng)24 h后提取子代大腸桿菌的DNA。將DNA熱變性處理,即解開雙螺旋,變成單鏈;然后進(jìn)行離心,離心管中出現(xiàn)的兩種條帶分別對應(yīng)圖中的兩個峰,則大腸桿菌的細(xì)胞周期為 (　　) A

16、.4 h　　　B.6 h　　　C.8 h　　　D.12 h 【解析】選C。將含14N-DNA的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到15NH4Cl培養(yǎng)液中,培養(yǎng)24 h后提取子代大腸桿菌的DNA,DNA變性離心后,得到的14N-DNA單鏈占1/8,15N-DNA單鏈占7/8,則子代DNA共8個,繁殖了3代,細(xì)胞周期為24/3=8(h),C正確。 3. (18分)DNA的復(fù)制方式可以通過設(shè)想來進(jìn)行預(yù)測,可能的情況是全保留復(fù)制、半保留復(fù)制、分散復(fù)制三種。究竟是哪種復(fù)制方式呢?下面設(shè)計實驗來證明DNA的復(fù)制方式。 實驗步驟: a.在氮源為14N的培養(yǎng)基中生長的大腸桿菌,其DNA分子均為14N—DNA(對照)。

17、 b.在氮源為15N的培養(yǎng)基中生長的大腸桿菌,其DNA分子均為15N—DNA(親代)。 c.將親代含15N的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到氮源為14N的培養(yǎng)基中,再連續(xù)繁殖兩代(Ⅰ和Ⅱ),經(jīng)離心處理,不同相對分子質(zhì)量的DNA分子將分布在試管中的不同位置上。 (1)實驗原理: 15N可參與DNA分子中下列哪些成分的組成 (　　) A.脫氧核糖　 B.腺嘌呤 C.胞嘧啶 D.核糖 (2)實驗預(yù)測: ①如果與對照(14N/14N)相比,子代Ⅰ能分辨出兩條DNA帶:一條輕(14N/14N)帶和一條重(15N/15N)帶,據(jù)此可得出什么結(jié)論?__。? ②如果子代Ⅰ只有一條中密度帶,則可以排除___

18、___________,但不能肯定是______________________。? ③如果子代Ⅰ只有一條中密度帶,再繼續(xù)做子代ⅡDNA密度鑒定:若子代Ⅱ可以分出______________和__________,則可以排除分散復(fù)制,同時肯定半保留復(fù)制;如果子代Ⅱ不能分出______________密度兩條帶,則排除__________,同時確定為____________。? 【解析】(1)實驗原理:DNA分子中的含氮堿基含有N,脫氧核糖中沒有N。DNA分子中不含有核糖。 (2)由圖示可知,深色為親代DNA的脫氧核苷酸鏈(母鏈),淺色為新形成的子代DNA的脫氧核苷酸鏈(子鏈)。因此一個D

19、NA分子第一次全保留復(fù)制后得到的兩個DNA分子,一個是原來的兩條母鏈形成的DNA分子,只含有15N,一個是兩條子鏈形成的子代DNA分子,只含有14N,二者密度不同;一個DNA分子第一次半保留復(fù)制后得到的兩個子代DNA分子都是一條鏈為母鏈,另一條鏈為子鏈,二者密度相同;一個DNA分子第一次分散復(fù)制后得到的兩個子代DNA分子的單鏈都是由母鏈片段和子鏈片段間隔連接而成的,二者密度相同。 答案:(1)B、C (2)①DNA復(fù)制方式可能為全保留復(fù)制,不會是半保留復(fù)制或分散復(fù)制 ②全保留復(fù)制　半保留復(fù)制還是分散復(fù)制 ③一條中密度帶　一條輕密度帶　中、輕　半保留復(fù)制　分散復(fù)制 - 8 -