1、 3.3DNA 通过复制传递遗传信息通过复制传递遗传信息 一、基础巩固一、基础巩固 1. 2021 浙江北斗星盟高一下期中考试下列有关 DNA 分子复制的叙述,正确的是( ) A.DNA 分子两条链间的氢键断裂,形成脱氧核苷酸 B.在复制过程中,解开双螺旋和复制是同时进行的 C.解开双螺旋后以一条母链为模板合成两条新的子链 D.两条新的子链通过氢键连接形成一个新的 DNA 分子 2. 2022 浙江台州高二期中考试真核细胞中 DNA 分子的复制过程中,可观察到多个复制泡(如图 1),尚未解开螺旋的亲代 DNA 同新合成的两条子代 DNA 的交界处会形成复制叉结构(如图 2)。科学家提出 DNA
2、复制时一条子链连续合成,另一条则需先形成短链(如图 2)后再连接成长链片段。据图分析,下列叙述错误的是( ) A.图 1 过程可发生在分裂间期,以脱氧核苷酸为原料 B.DNA 复制可多起点进行,提高了复制效率 C.DNA 复制时,子链均从 3端向 5端延伸 D.DNA 中 GC 碱基对含量越高,形成复制泡时消耗的能量相对越多 3.某研究小组进行“探究 DNA 的复制过程”的活动,结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl 或15NH4Cl,a、b、c 表示离心管编号,条带表示大肠杆菌 DNA 离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是( ) A.本活动运用了同位素示踪和密度梯度
3、离心技术 B.a 管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含 14NH4Cl 的培养液中培养的 C.b 管的结果表明该管中的大肠杆菌的 DNA 都是15N-14N-DNA D.实验结果说明 DNA 分子的复制是半保留复制 4.选取大蒜(2n=16)的一个根尖细胞放在含32P 的培养液中培养,待其完成两次细胞分裂后进行统计。下列叙述正确的是( ) A.可能有两个细胞中含32P,两个细胞中不含32P B.可能每个细胞中既有含32P 的染色体,也有不含32P 的染色体 C.可能有两个细胞中的核 DNA 分子的两条链都含有32P D.所有细胞中含32P 的染色体均占染色体总数的 3/4 5.将一个用15N 标
4、记的、含 1 000 个碱基对的 DNA 片段在含14N 的溶液中复制 3 次,已知该 DNA 片段中有腺嘌呤 200 个,则( ) A.复制完成后,具有14N 的腺嘌呤有 1 600 个 B.复制过程中,共消耗胞嘧啶脱氧核苷酸 5 600 个 C.复制完成后,不含15N 的 DNA 片段占 1/8 D.复制完成后,含15N 的 DNA 片段的两条链都含15N 6.某双链DNA 分子共有碱基 700 个,其中一条链上(A+T)/(C+G)=2.5,该DNA 分子第三次复制需消耗游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是( ) A.800 个 B.900 个 C.1 000 个 D.750 个 二、能力提
5、升二、能力提升 1.如图为某 DNA 分子的部分片段,假设该 DNA 片段中有碱基 5 000 对,A+T 占碱基总数的 34%。 若该 DNA片段在含14N 的培养基中连续复制 2 次,下列叙述正确的是( ) A.复制时作用于处的酶为 DNA 聚合酶 B.该 DNA 片段复制 2 次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸 9 900 个 C.表示的是腺嘌呤核糖核苷酸 D.子代中含15N 的 DNA 链占总链数的 1/2 2. 2022 浙江湖州高一期末考试某生物兴趣小组将大肠杆菌在含15N 的培养基中繁殖数代后,使大肠杆菌 DNA 的含氮碱基都含有15N。 然后再将其转入含 14N 的培养基中培养,提取亲
6、代及子代的 DNA,离心分离,如图中为可能的结果。下列有关叙述错误的是( ) A.实验过程中,所使用的研究方法是同位素标记法、密度梯度离心法 B.根据含14N 或15N 的 DNA 离心后的位置判断,为亲代 DNA 离心的结果、 为子一代 DNA 离心的结果 C.若出现图中的结果(带宽比 31),则亲代 DNA 进行了 3 次复制 D.若将 DNA 处理成单链后再离心,也可以证明 DNA 的复制为半保留复制 3.将小鼠(2N=40)精子中染色体上的 DNA 用32P 标记,然后与未标记的卵细胞受精后放在无放射性的培养液中培养。下列分析正确的是( ) A.第一次分裂结束后被标记的细胞所占的比例为
7、 50% B.第一次分裂结束后被标记的染色体所占的比例为 100% C.第一次分裂后期的细胞中被标记的染色体有 20 条 D.第二次分裂前期每个细胞中被标记的 DNA 分子有 20 个 4.将处于 G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中,待其经历一个细胞周期的时间后,再转入不含3H 标记的培养液中培养,让其再经历一个细胞周期的时间。获得的子细胞内 DNA 分子的标记情况可能为(只考虑其中一对同源染色体上的 DNA)( ) A. B. C. D. 5.取某XY型性别决定的动物(2n=8)的一个精原细胞,在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中完成一个细胞周期后
8、,将所得子细胞全部转移至普通培养基中完成减数分裂(不考虑染色体片段交换、 实验误差和细胞质 DNA)。下列相关叙述错误的是( ) A.一个初级精母细胞中含3H 标记的染色体共有 8 条 B.一个次级精母细胞可能有 2 条含3H 标记的 X 染色体 C.一个精细胞中可能有 1 条含3H 标记的 Y 染色体 D.该过程形成的核 DNA 含3H 标记的精细胞可能有 6 个 6.将 DNA 分子双链均被 3H 标记的拟南芥(2n=10)的根尖移入不含放射性的普通培养基中,让其进行连续有丝分裂。观察不同细胞分裂中期的染色体,会出现三种类型:a.2 条染色单体都被标记;b.只有 1 条染色 单体被标记;c
9、.2 条染色单体都不被标记。下列说法错误的是( ) A.若某细胞中有 10 条 a 类型的染色体,则该细胞一定处在第一次有丝分裂中期 B.不可能观察到一个细胞中同时含有 a 和 b 两种类型的染色体 C.若某细胞中有 10 条 b 类型的染色体,则可以确定该细胞处于第几次有丝分裂中 D.在第三次有丝分裂中期,一个细胞中所含 b 和 c 两种类型染色体的具体数目无法确定 7.如图为真核生物 DNA 的结构(图甲)及发生的相关生理过程(图乙)的示意图,请据图回答: (1) 图 甲 为 DNA 的 结 构 示 意 图 , 其 基 本 骨 架 由 _ 和 _( 填 序 号 ) 交 替 连 接 构 成
10、, 为_。 (2)从图乙可看出,该过程是从多个起点开始复制的,从而可_复制速率;图中所示的酶为_酶,作用于图甲中的_(填序号)。 (3)若用1个含32P标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌,培养一段时间后共释放出300个子代噬菌体,则其中含有32P 标记的噬菌体所占的比例是_。 (4)若图甲中的亲代DNA分子含有100 个碱基对,将该DNA分子放在含有用32P 标记的脱氧核苷酸的培养液中复制一次,则每个子代 DNA 分子的相对分子质量比原来增加_。 (5)若图乙中亲代 DNA 分子在复制时,一条链上的 G 变成了 A,则该 DNA 分子经过 n 次复制后,发生差错的DNA 分子占 DNA 分子
11、总数的_。 参考答案参考答案 一、基础巩固一、基础巩固 1. B DNA 分子两条链间的氢键断裂会形成两条脱氧核苷酸链,A 错误;解开双螺旋后以两条母链为模板合成两条新的子链,C 错误;一条子链和其对应的模板母链通过氢键连接形成一个新的 DNA 分子,D 错误。 2. C 真核生物中,DNA 复制过程可发生在分裂间期,以脱氧核苷酸为原料,A 正确;从图 1 可以看出 DNA复制过程中形成了多个复制泡,说明 DNA 复制可多起点进行,多起点复制大大提高了 DNA 复制的效率,B 正确;DNA 边解旋边复制,且子链的延伸方向为 53,C 错误;DNA 中 GC 碱基对含量越高,含有的氢键越多,形成
12、复制泡时消耗的能量相对越多,D 正确。 3. B 本活动中使用了14N 和15N,即采用了同位素示踪技术,3 个离心管中的条带是经密度梯度离心产生的,A 正确。a 管中只有重带,即15N-15N-DNA,表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl 的培养液中培养的,B错误。b 管中只有中带,即 DNA 都是15N-14N-DNA,C 正确。c 管中具有 1/2 中带(15 N-14N-DNA),1/2 轻带(14N-14N-DNA),综合 a、b、c 三支管可推测,a 管中为亲代 DNA(15N-15N-DNA),b 管中为在含14N 的培养基上复制一代后的子代 DNA(15 N-14N-DNA
13、),c 管中为在含14N 的培养基上复制两代后的子代 DNA( 1/ 215 N- 14N-DNA、1/214N-14N-DNA),据实验结果,可说明 DNA 分子的复制是半保留复制,D 正确。 4. C 由于 DNA 复制的特点是半保留复制,且根尖细胞只能进行有丝分裂,则经过第一次细胞分裂后每个核 DNA 分子的两条链中一条链含32P,另一条链不含32P,形成的两个子细胞中都含有32P;第二次细胞分裂前的间期 DNA 分子复制完成后,每个细胞中的核 DNA 分子有一半两条链均含32P,另外一半一条链含32P,另一条链不含32P;在第二次有丝分裂末期,两条链均含32P的 DNA 可能进入同一个
14、子细胞,这样的子细胞最多会有两个,C 正确。 5. B 15N 标记的 DNA 片段在含14N 的溶液中复制 3 次,共形成 8 个 DNA 片段,其中可看作有 7 个 DNA 片段含14N,故复制完成后,具有14N 的腺嘌呤是 2007=1 400(个),A 错误;根据题意,该 DNA 片段中 C=G=1 0002-2002=800(个),因此复制过程中,共消耗胞嘧啶脱氧核苷酸 8007=5 600(个),B 正确;复制完成后,含15N 的 DNA 片段仅 2 个,不含15N 的 DNA 片段为 8-2=6(个),因此不含15N 的 DNA 片段占 6/8=3/4,C 错误;因为 DNA 半
15、保留复制的特点,复制完成后,含15N 的 DNA 片段中仅 1 条链含15N,D 错误。 6. C 双链 DNA 分子中,一条链上(A+T)/(C+G)=2.5,则该双链 DNA 分子中(A+T)/(C+G)=2.5,该 DNA 分子共有碱基 700 个,所以 A+T=500(个),A=T=250(个),第三次复制需消耗游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目=25023-1=1 000(个)。 二、能力提升二、能力提升 1. B 复制时作用于处的酶为解旋酶而不是 DNA 聚合酶,A 错误;根据题意可知,该 DNA 片段中 C+G 占1-34%=66%,则 C=G=5 000266%2=3 300(个)
16、,故复制 2 次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为 3 300(22-1)=9 900(个),B正确;DNA分子的基本单位是脱氧核糖核苷酸,所以表示的是腺嘌呤脱氧核糖核苷酸,C 错误;1 个 DNA 片段连续复制 2 次后,产生 4 个 DNA 片段,这 4 个 DNA 片段含有 8 条单链,其中有 2条单链含 15N,因此子代中含15N 的 DNA 链占总链数的 1/4,D 错误。 2. D 本实验的研究方法是同位素标记法(用15N 标记)、密度梯度离心法,A 正确。亲代 DNA 的 2 条链均含有15N,离心后结果为,在含14N 的培养基中复制一代,则形成的 2 个 DNA 均为一条链含15
17、N、一条链含14N,离心后结果为,B 正确。 子一代 DNA 继续复制,得到的子二代中共 4 个 DNA,离心后应为 1/2 中带(15N/14N)、1/2 轻带(14N/14N),即图中结果;子二代 DNA 继续复制形成的子三代中共 8 个 DNA,2 个 DNA的一条链含15N、一条链含14N,其余 6 个 DNA 的两条链均含14N,离心后应为 1/4 中带(15N/14N)、3/4 轻带 (14N/14N),即图中结果,C 正确。若将 DNA 处理成单链后再离心,不管是全保留复制还是半保留复制都只能得到 2 个条带(14N 条带和15N 条带),不能证明 DNA 的复制为半保留复制,D
18、 错误。 3. D 第一次分裂产生的子细胞都含有32P,即第一次分裂结束后被标记的细胞所占的比例为 100%,A 错误;小鼠受精卵中含有40条染色体,来自精子的20条染色体有标记,第一次分裂结束后产生的子细胞中被标记的染色体数还是20条,即被标记的染色体所占的比例为 50%,B 错误;受精卵中来自精子的20条染色体有标记,第一次分裂后期染色体由于着丝粒的分裂而加倍,细胞中被标记的染色体有 40 条,C 错误;第一次分裂结束后形成的每个子细胞中含有 20 条被标记的染色体,但是这些被标记的染色体上的 DNA 分子只有一条链有标记,因此在第二次分裂前期每个细胞中被标记的 DNA 分子有 20 个,
19、D 正确。 4. A 根据题意,胡萝卜愈伤组织细胞进行有丝分裂,其在含 3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中完成一个细胞周期,因 DNA 分子的复制方式为半保留复制,所以第一次分裂结束后的第一代 DNA 分子,一条链有3H 标记,另一条链没有3H 标记;之后,转入不含3H 标记的培养液中完成第二个细胞周期,分裂结束后的第二代 DNA 分子中,两条链均不含3H 的占 1/2,只有一条链有3H 的也占 1/2;在有丝分裂后期,着丝粒分裂后所形成的子染色体随机移向细胞两极,最终得到的子细胞内 DNA 分子的标记情况可能会出现、所示的结果。故选 A。 5. B 由于DNA分子的复制是半保留复制,所
20、以该动物的一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中完成一个细胞周期后,形成的 2 个精原细胞中所有核 DNA 都有 1 条链含3H 标记。由精原细胞到初级精母细胞时,又经过了一次 DNA 复制,此时,每条染色体都有一条染色单体含3H。结合以上分析可知,一个精原细胞含有 8 条染色体,则一个初级精母细胞中共有 8 条染色体,都含3H 标记,A 正确。由于一个初级精母细胞中每条染色体的两条染色单体中,一条染色单体中的 DNA 的一条链带3H 标记,另一条链不带3H标记,另一条染色单体中的DNA的两条链都不带3H标记,即每条染色体只有1条染色单体带3H 标记。由于 X、Y 染色体会发生
21、分离,因此分裂形成的一个次级精母细胞中不可能含有 2 条含3H 标记的 X 染色体(一个次级精母细胞有 0 或 1 条 X 染色体带有3H 标记),B 错误。由于一个初级精母细胞分裂形成的一个次级精母细胞中可能有 0 或 1 条含3H 标记的 Y 染色体,因此,一个精细胞中可能有 0 或 1 条含3H 标记的 Y 染色体,C 正确。 由于一个初级精母细胞分裂形成的一个次级精母细胞中,每条染色体只有1 条染色单体带3H 标记,在减数第二次分裂后期含有3H 标记的核 DNA 将随机分配到细胞的两极,因此一个精原细胞经过减数分裂产生的具有3H 标记的精细胞可能是 2、 3、 4 个,因此一个精原细胞
22、进行一次有丝分裂,产生的两个精原细胞经过减数分裂后,形成的核 DNA 含3H 标记的精细胞可能有 6 个,D 正确。 6. C 将DNA分子双链均被3H标记的拟南芥(2n=10)的根尖移入不含放射性的普通培养基中,让其进行连续有丝分裂。若某细胞中有 10 条染色体,每条染色体上的两条姐妹染色单体均被3H 标记,则该细胞一定处在第一次有丝分裂的中期,A 正确。 因为亲代 DNA 都被标记,第一次有丝分裂的中期每条染色体上的两条姐妹染色单体都被标记,得到的子代 DNA 中一条链带3H 标记,一条链不带3H 标记;第二次有丝分裂中期每条染色体上只有 1 个染色单体被标记,所以不可能观察到一个细胞中同
23、时含有 a 和 b 两种类型的染 色体,B 正确。第一次有丝分裂中期时每条染色体上的两条姐妹染色单体都被标记,第二次有丝分裂中期时每条染色体上只有 1 条染色单体被标记,第三次有丝分裂中期时也可能有每条染色体上只有 1 个染色单体被标记的情况,所以若某细胞中有 10 条 b 类型的染色体,只能确定其不是处于第一次有丝分裂,不可以确定该细胞处于第几次有丝分裂中,C 错误。因为第二次有丝分裂产生的子细胞中含有3H 标记的染色体条数不确定,所以第三次有丝分裂中期,一个细胞中所含 b 和 c 两种类型染色体的具体数目无法确定,D正确。 7. (1) 胞嘧啶脱氧核苷酸 (2)提高 解旋 (3)1/150
24、 (4)100 (5)1/2 解析：(1)DNA 的基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接构成。图中的是由一分子脱氧核糖、一分子磷酸和一分子 C(胞嘧啶)组成的胞嘧啶脱氧核苷酸。(2)分析图乙,图中 DNA 复制时有多个复制起点,这样可以大大提高复制的速率。图乙中的酶可使碱基对间的氢键断裂,DNA 双链解开,应为解旋酶。(3)用 1个含32P 标记的 T2 噬菌体侵染未标记的大肠杆菌,根据 DNA 分子半保留复制的特点,新形成的 300 个噬菌体中有 2 个含32P,占 1/150。 (4)亲代 DNA 分子含有 100 个碱基对,在含有用32P 标记的脱氧核苷酸的培养液中复制一次形成的子代DNA分子一条链含32P,一条链含31P,因此每个子代DNA分子的相对分子质量增加 100。(5)DNA 分子复制时一条链上的碱基发生变化,另一条链上的碱基不发生变化,以碱基发生变化的单链为模板复制形成的 DNA 分子都是异常的,以碱基没有发生变化的单链为模板合成的 DNA 分子都是正常的,因此无论复制多少次,发生差错的 DNA 分子都占 1/2。
