高中生物 第3章 第3节 DNA的复制课时作业 新人教版必修2.docx

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高中生物第3章第3节DNA的复制课时作业新人教版必修2

第3节DNA的复制

【目标导航】　1.阅读教材，结合图3－12，了解对DNA分子复制的推测及实验证据。

2.结合教材图3－13，归纳DNA分子的复制过程、计算规律，并探讨DNA复制的生物学意义。

一、DNA分子复制方式的推测和实验证据（阅读P52）

1．提出者：

沃森和克里克。

2．内容

（1）解旋：

DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋解开，互补碱基之间的氢键断裂。

（2）复制

（3）复制结果：

每个新合成的DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。

（4）复制方式：

半保留复制。

二、DNA分子复制的过程（阅读P54）

1．概念

以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。

2．时间

细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。

3．过程

4．结果

形成两个完全相同的DNA分子。

5．特点

（1）边解旋边复制；

（2）半保留复制。

6．准确复制的原因

（1）DNA分子独特的双螺旋结构提供了精确的模板。

（2）通过碱基互补配对保证了复制的准确进行。

7．意义

将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。

　判断正误：

（1）有的细胞并不进行DNA复制。

（　　）

（2）DNA的复制需要消耗能量。

（　　）

（3）单个脱氧核苷酸借助DNA聚合酶通过氢键彼此连接成DNA链。

（　　）

（4）真核细胞核内DNA复制后位于两条姐妹染色单体上。

（　　）

（5）减数分裂过程中DNA分子复制发生于减Ⅰ前的间期、两个子DNA分开发生于减Ⅰ后期。

（　　）

（6）1个DNA分子复制n次后所产生的新DNA分子中只有两个子代DNA含第一代DNA的链。

（　　）

（7）DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板。

（　　）

（8）通过碱基互补配对原则，保证了复制的准确进行。

（　　）

答案　

（1）√　

（2）√　（3）×　（4）√　（5）×　（6）√　（7）√　（8）√

一、DNA半保留复制的实验证据分析

1．实验方法

放射性同位素标记技术和离心技术。

2．实验原理

含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA分子密度居中。

3．实验假设

DNA以半保留的方式复制。

4．实验预期

离心后应出现3条DNA带。

（1）重带（密度最大）：

两条链都为15N标记的亲代双链DNA。

（2）中带（密度居中）：

一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA。

（3）轻带（密度最小）：

两条链都为14N标记的子代双链DNA。

5．实验过程

6．过程分析

（1）立即取出，提取DNA―→离心―→全部重带。

（2）繁殖一代后取出，提取DNA―→离心―→全部中带。

（3）繁殖两代后取出，提取DNA―→离心―→

轻带、

中带。

7．实验结论

DNA的复制是以半保留方式进行的。

8．子代DNA离心后重带∶中带∶轻带比例关系为0∶2∶（2n－2）（注：

n代表DNA复制次数）。

DNA复制是否只在有丝分裂和减数分裂过程中进行？

是否只发生于细胞核中？

答案　不是，无丝分裂过程中也发生DNA复制；线粒体和叶绿体中也有DNA，也进行DNA复制。

1．在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N－DNA（相对分子质量为a）和15N－DNA（相对分子质量为b）。

将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代（Ⅰ和Ⅱ），用某种离心方法分离得到的结果如下图所示。

下列对此实验的叙述不正确的是（　　）

A．Ⅰ代细菌DNA分子中一条链是14N，另一条链是15N

B．Ⅱ代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的

C．预计Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量为

D．上述实验结果证明DNA复制方式为半保留复制

【问题导析】　

（1）15N－DNA在14N的培养基上进行第一次复制后，产生的两个子代DNA分子均含有一条15N的DNA链和一条14N的DNA链。

这样的DNA用离心法分离后，应该全部处在试管的中部。

（2）Ⅰ代的两个DNA分子再分别进行复制，它们所产生的两个子代DNA分别为全14N－DNA分子和14N、15N—DNA分子。

此时，将该DNA作离心处理，产生的DNA沉淀应该分别位于试管的上部和中部。

含15N的DNA分子占全部DNA分子的

。

（3）Ⅲ代细菌DNA分子共有8个，各条单链的相对分子质量之和为（7a＋b），平均相对分子质量为

。

答案　B

【一题多变】

判断正误：

（1）将第Ⅲ代细菌DNA离心分离将会出现3条带。

（　　）

（2）不管复制多少代，含15N标记的DNA分子只有两个。

（　　）

（3）从Ⅰ代开始细菌DNA分子中至少一条链含14N。

（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）√

二、DNA分子复制的过程

1．DNA分子复制的过程归纳

2．不同生物的DNA分子复制的场所

3．复制后两DNA分子的位置

核DNA复制后位于两姐妹染色单体上。

4．子代DNA分开时刻及去向

细胞分裂过程中，两子代DNA随着丝点分裂姐妹染色单体分开而分开，即两子代DNA分开于有丝分裂后期或减数第二次分裂后期。

5．巧记DNA分子复制的“一、二、三、四”

DNA分子复制为半保留复制，若将一个全部N原子被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养（复制）n代，其结果分析如图，请分析回答：

（1）子代DNA分子总数＝________个。

（2）含15N的DNA分子数＝________个。

（3）含14N的DNA分子数＝________个。

（4）只含15N的DNA分子数＝________个。

（5）只含14N的DNA分子数＝____________个。

答案　

（1）2n　

（2）2　（3）2n　（4）0　（5）（2n－2）

2．下图表示DNA复制的过程，结合图示，下列有关叙述不正确的是（　　）

A．DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开

B．DNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链的方向相反

C．从图示可知，DNA分子具有多起点复制的特点，缩短了复制所需的时间

D．DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段

【问题导析】　

（1）DNA分子过程中的解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开；

（2）DNA分子两条链是反向平行的，两条链复制时箭头方向是相反的；

（3）图示中复制的起点只有1个，不能体现DNA分子具有多起点复制的特点；

（4）DNA聚合酶的作用底物是单个游离的脱氧核苷酸。

答案　C　

【一题多变】

判断正误：

（1）DNA解旋后的每一条脱氧核苷酸链都可以作为DNA复制的模板。

（　　）

（2）通过DNA复制，可以将遗传信息准确无误地从亲代传给子代。

（　　）

答案　

（1）√　

（2）×

1.

关于DNA复制的叙述，正确的是（　　）

A．复制均在细胞核内进行

B．复制仅发生在有丝分裂的间期

C．复制过程先解旋后复制

D．碱基互补配对保证了复制的准确性

答案　D

解析　只要细胞分裂，DNA就复制，DNA不只存于细胞核内，细胞分裂方式亦不只是有丝分裂；DNA是边解旋边复制，不分先后。

2.

体外进行DNA复制的实验，向试管中加入有关的酶、4种脱氧核苷酸和ATP,37℃下保温。

下列叙述中正确的是（　　）

A．能生成DNA，DNA的碱基比例与4种脱氧核苷酸的比例一致

B．不能生成DNA，因为缺少DNA模板

C．能生成DNA，DNA的碱基比例不确定，且与酶的来源有一定的关联

D．不能生成DNA，因为实验中缺少酶催化的适宜的体内条件

答案　B

解析　DNA复制需要的条件是模板、原料、酶、能量等，题目的条件缺少模板，不能生成DNA。

3.

如图为真核细胞内某DNA片段（15N标记）结构示意图，共有1000对脱氧核苷酸组成，其中碱基A占20%。

下列说法正确的是（　　）

A．该DNA片段复制3次，则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸2800个

B．该DNA片段的一条核苷酸链中

为3∶2

C．解旋酶作用于①部位，DNA聚合酶用于催化②部位的化学键构成

D．将该DNA片段置于14N培养液中复制3次后，含14N的DNA分子占

答案　B

解析　该DNA片段复制3次，则需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸为600×（23－1）＝4200个；由于碱基A占20%，因此碱基T占20%，碱基C占30%，碱基G占30%，该DNA片段的两条脱氧核苷酸链中

为3∶2，则该DNA片段的一条脱氧核苷酸链中

也为3∶2；DNA聚合酶用于催化①部位的化学键构成，解旋酶作用于②部位；将该DNA片段置于14N培养液中复制3次后，子代DNA分子全部含有14N。

4.

如图为高等植物细胞中DNA复制过程模式图，请根据图示过程，回答问题。

（1）由图示可知，1个DNA分子复制出乙、丙2个DNA分子的方式是____________。

（2）细胞中DNA复制的场所为________________；在复制完成后，乙、丙分开的时期为________________________。

（3）把乙（只含14N）放在含15N的培养液中培养，复制2次后子代DNA单链中含15N的DNA单链所占的比例是________。

答案　

（1）半保留复制　

（2）细胞核、线粒体和叶绿体　有丝分裂后期和减数第二次分裂后期　（3）

【基础巩固】

1．沃森和克里克在发表了DNA分子双螺旋结构的论文后，又提出了DNA自我复制的假说。

下列有关假说内容的叙述不正确的是（　　）

A．DNA复制时，双螺旋将解开，互补的碱基之间的氢键断裂

B．以解开的两条单链为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料，依据碱基互补配对原则，通过氢键结合到作为模板的单链上

C．形成的DNA分子包括一条模板单链和一条新链

D．形成的两个DNA分子是由两条母链、两条子链分别结合而成

答案　D

解析　沃森和克里克提出的DNA自我复制的假说为半保留复制，即形成的DNA分子包括一条母链和一条子链。

2．已知一条完全标记上15N的DNA分子在含14N的培养基中经n次复制后，仅

含14N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1，则n是（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

A．2B．3C．4D．5

答案　C

解析　DNA分子复制是半保留复制，所以无论这个DNA分子复制多少次，总有两个DNA分子各有一条链带有15N标记，因此仅含14N的DNA分子总数应为14个，复制n次后，共得到16个DNA分子；由公式2n＝16可知DNA分子复制了4次。

3．一个不含放射性元素的噬菌体，在脱氧核苷酸被32P标记及氨基酸被15N标记的细菌体内，连续繁殖三代，含有32P和15N标记的噬菌体分别占子代噬菌体总数的比例为（　　）

A．100%、100%B．25%、50%

C．50%、50%D．25%、0

答案　A

解析　噬菌体侵染细菌后在亲代噬菌体的DNA的作用下，以细菌细胞内的脱氧核苷酸和氨基酸为原料合成子代噬菌体的DNA和蛋白质外壳。

细菌细胞内脱氧核苷酸被32P标记，氨基酸被15N标记，则后代每个噬菌体都含有32P和15N。

4．某些药物可以抑制肿瘤细胞DNA分子的复制，从而达到控制癌症的目的。

这些药物作用的细胞正处在细胞周期的（　　）

A．间期B．前期C．中期D．后期

答案　A

解析　DNA的复制时期是在细胞分裂间期。

【巩固提升】

5．用经3H标记的n个噬菌体侵染大肠杆菌，在普通培养基中培养一段时间后，统计得知培养基中共有后代噬菌体m个，其中含有标记元素的噬菌体占的比例为（　　）

A.

B.

C.

D.

答案　B

解析　每个噬菌体共有2条被标记的DNA链，n个噬菌体DNA经复制后被标记的DNA链进入2n个子代噬菌体内，所以被标记的噬菌体所占比例为

。

6．如图表示DNA分子复制的片段，图中a、b、c、d表示各条脱氧核苷酸链。

一般地说，下列各项中正确的是（　　）

A．a和c的碱基序列互补，b和c的碱基序列相同

B．a链中

的比值与d链中同项比值相同

C．a链中

的比值与b链中同项比值相同

D．a链中

的比值与c链中同项比值不同

答案　C

解析　DNA复制的特点是半保留复制，b链是以a链为模板合成的，a链和b链合成一个子代DNA分子。

a链中

的值等于b链中

的值。

7．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，然后再移入14N培养基中培养，抽取其子代的DNA经高速离心分离，下图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是（　　）

A．第一次分裂的子代DNA应为⑤

B．第二次分裂的子代DNA应为①

C．第三次分裂的子代DNA应为③

D．亲代的DNA应为⑤

答案　A

解析　亲代DNA为15N－15N，经第一次复制所形成的子代DNA应均为15N－14N，即中DNA应如图②所示。

8．在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N－DNA（对照）；在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N－DNA（亲代）。

将亲代大肠杆菌转移到氮源为14N的培养基上，让其连续繁殖两代（Ⅰ和Ⅱ），用某种离心方法分离得到的结果如图所示。

请分析：

（1）由实验结果推测第一代（Ⅰ）细菌DNA分子中一条链是____________，另一条链是____________。

（2）将第一代（Ⅰ）细菌转移到氮源为15N的培养基上，让其繁殖一代，将所得到细菌的DNA分子用同样的方法分离，请参照图，将DNA分子可能出现在试管中的位置画出。

答案　

（1）含14N　含15N　

（2）如图所示

9．如图为DNA复制的图解，请据图回答下列问题。

（1）DNA复制发生在________________________期。

（2）②过程称为____________。

（3）③中的子链是____________。

（4）③过程必须遵循________________原则。

（5）子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子，由此说明DNA复制具有________________的特点。

（6）具有N个碱基对的一个DNA分子片段中，含有m个腺嘌呤脱氧核苷酸。

①该片段完成n次复制需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。

②该片段完成第n次复制需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。

答案　

（1）有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间

（2）解旋　（3）Ⅱ、Ⅲ　（4）碱基互补配对　

（5）半保留复制　（6）①（2n－1）（N－m）　②2n－1（N－m）

【走进高考】

10．（2014·上海卷，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（　　）

答案　D

解析　因为DNA复制为半保留复制，因此亲本DNA的两条链将进入不同的子代DNA分子中，可见A、B项错误；因为第二次复制时得到的4个DNA分子中，都有一条DNA子链是在第二次复制时形成的，而C项中只有两个DNA分子中含第二次复制出的子链（黑色表示），因此C项错误、D项正确。