高中生物课时分层作业11DNA分子的复制苏教版

课时分层作业(十一) DNA分子的复制
(建议用时：45分钟)
[学业达标练]
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
D[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．如果把某细胞中的一个DNA分子用重氢标记，这个细胞连续进行3次有丝分裂，则含有标记链的DNA分子数和细胞总数分别是( )
【导学号：01632140】A．2,2 B．4,2
C．2,8 D．4,8
C[有丝分裂中，一个细胞分裂形成两个细胞，因此1个细胞连续进行3次有丝分裂，结果形成8个细胞。

由于DNA分子是半保留复制，用重氢标记某细胞中的一个DNA分子，该DNA分子的两条标记链始终存在于2个子代DNA分子中。

]
3．用15N同位素标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基中连续繁殖四代，a、b、c为三种DNA分子：a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N，下图中这三种DNA分子的比例正确的是( )
D[1个含15N的DNA分子在含14N培养基上复制四次，共产生16个DNA分子，其中有2个是15N—14N DNA分子，14个为14N—14N DNA分子，没有15N—15N DNA分子。

]
4.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A ＋
C G ＋T
的比值与d 链中同项比值相同 C ．a 链中A ＋T G ＋C
的比值与b 链中同项比值相同 D ．a 链中G ＋T A ＋C
的比值与c 链中同项比值不同 C [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A ＋T C ＋G 的值等于b 链中A ＋T C ＋G
的值。

] 5．蚕豆根尖细胞在含3
H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是( )
【导学号：01632141】
A ．每条染色体的两条染色单体都被标记
B ．每条染色体中都只有一条染色单体被标记
C ．只有半数的染色体中一条染色单体被标记
D ．每条染色体的两条染色单体都不被标记
B [DNA 分子复制遵循半保留复制原则。

蚕豆根尖细胞在含3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸(3H­T)培养基中完成一个细胞周期，每一个DNA 分子都有一条脱氧核苷酸链含3H­T，然后在不含放射性标记的培养基中培养至中期，每个DNA 分子复制形成的两个DNA 分子存在于同一条染色体的两条姐妹染色单体上，其中一个DNA 分子的一条链含3H­T，如图所示。

]
6．把培养在含轻氮(14N)环境中的细菌转移到含重氮(15
N)的环境中培养相当于繁殖一代的时间，然后放回原来的环境中培养相当于连续繁殖两代的时间后，分析细菌DNA 分子组成，则下列分析正确的是( )
中间型有2个，占14；轻氮型有6个，占34。

] 7．用15N 标记含有100个碱基对的DNA 分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA 分子在14N 的培养基中连续复制5次。

下列有关判断错误的是( )
A ．含有15N 的DNA 分子有两个
B ．只含有14N 的DNA 分子占15/16
C ．复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸1 280个
D ．复制结果共产生32个DNA 分子
C [该DNA 分子共复制5次，DNA 的总数应为25＝32个。

因为亲代DNA 分子中两条脱氧核苷酸链都含有15N ，复制后两条含有15N 的脱氧核苷酸链不会消失，所以仍有2个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。

因为C ＝60，所以G ＝60，那么A ＋T ＝100×2－60×2＝80，则A ＝80/2＝40。

复制5次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40×(25－1)＝1 240个。

]
8．某DNA 分子中含有1 000个碱基对(P 元素只是32P)。

若将该DNA 分子放在只含31P 的脱氧核糖核苷酸的培养液中让其复制两次，则子代DNA 分子的相对分子质量平均比原来
( )
A ．减少1 500
B ．增加1 500
C ．增加1 000
D ．减少1 000
A [复制两次后形成4个DNA 分子，8条单链中有6条含31P,2条含32P ，相对分子质量
平均减少6 0004
＝1 500。

] 9．如图表示DNA 复制的过程。

由图不能得到的信息是( )
【导学号：01632142】
A．DNA复制是半保留复制
B．DNA复制具有双向复制的特点
C．DNA复制生成的两条子代链的方向相反
D．DNA的复制时需要解旋酶将氢键断裂
D[图示表示DNA分子复制过程，由图可知，DNA分子的复制具有半保留复制的特点，每条母链都可以作为模板链，合成与之互补的一条子链，A正确；由图可知，DNA分子由复制起点向两边复制，即DNA分子的复制具有双向复制的特点，根据生成子链的箭头方向可知，生成的两条子链的方向相反，B正确、C正确；据图看不出DNA复制是否需要解旋酶，D错误。

故选D。

]
10．如图是DNA分子复制的图解，请据图回答：
(1)图中的[1]表示________过程，需要________酶的作用。

(2)图中的[2]过程表示以母链为模板进行的碱基的互补配对，参与配对的物质是游离在周围的________。

(3)图中的[3]过程表示形成两个新的________分子，参与此过程的酶有________等。

(4)DNA复制一般是严格的________复制，DNA复制的遗传学意义是为________在亲子代之间的________准备了物质基础。

[解析] 本题考查DNA分子复制的条件、过程及意义。

(1) DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程，复制时首先在解旋酶的作用下，双链解开。

(2) DNA 复制的模板是原DNA分子的两条链，原料是4种脱氧核苷酸。

(3)新链合成时需要DNA聚合酶等的催化，并且消耗能量。

(4)DNA复制产生的子代DNA与亲代DNA完全相同，保证了遗
传信息准确地传给后代，保持了亲子代间遗传信息的连续性。

[答案](1)解旋解旋(2)脱氧核苷酸
(3)DNA DNA聚合酶
(4)半保留遗传信息传递
11．如图是DNA分子复制图解，请据图回答下列问题：
(1)DNA分子的复制发生在____________________________期。

(2)过程②称为________。

在③中，子链是________。

(3)③过程必须遵循____________原则。

在DNA复制过程中，参与的酶有________________。

(4)在子代DNA分子中，只有一条链来自亲代DNA分子。

由此说明DNA的复制具有____________的特点。

(5)将细胞的一个DNA用15N标记，放入含14N的4种脱氧核苷酸的培养液中，连续分裂4次，则含有14N－DNA的细胞占总细胞数的________，含有15N－DNA的细胞占总细胞数的________。

(6)已知原来DNA分子中有100个碱基对，其中A有40个。

若复制4次，则此过程需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。

(7)DNA分子具有____________________________________________
___________________________________________________等特性。

[解析] (1)DNA分子的复制发生在间期，包括有丝分裂间期和减数第一次分裂间期。

(2)过程②称为解旋，解旋后以Ⅰ链为模板合成子链Ⅱ，以Ⅳ链为模板合成子链Ⅲ。

(3)合成
子链时必须遵循碱基互补配对原则。

DNA分子的复制需要解旋酶、DNA聚合酶等。

(4)DNA分子复制时以亲本的一条链为模板合成一条子链，具有半保留复制的特点。

(5)由于DNA进行半保留复制，分裂4次产生的16个子细胞中，所有细胞均有含14N的DNA，即含14N—DNA的细胞占总细胞数的100%；2个细胞含15N—DNA，即含15N－DNA的细胞占总细胞数的1/8。

(6)每个DNA中有胞嘧啶脱氧核苷酸60个，复制4次需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸60×(24－1)＝900个。

(7)DNA分子具有稳定性、特异性、多样性等特性。

[答案](1)有丝分裂间期和减数第一次分裂间
(2)解旋Ⅱ和Ⅲ
(3)碱基互补配对解旋酶、DNA聚合酶等
(4)半保留复制
(5)100% 12.5%
(6)900
(7)稳定性、特异性、多样性
12．科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。

【导学号：01632143】
(1)综合分析本实验的DNA离心结果，第________组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第________组和第________组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是_______________________________。

(2)分析讨论：
①若子一代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自________，据此可判断DNA分子的复制方式不是________复制。

②若将子一代DNA双链分开后再离心，其结果________________(填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。

③若在同等条件下将子二代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置
________，放射性强度发生变化的是________带。

④若某次实验的结果中，子一代DNA 的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成的DNA 单链中的N 尚有少部分为________。

(3)经上述实验可知DNA 的复制方式是半保留复制。

如果1个DNA 分子中共有100个碱基对，其中含有腺嘌呤20个，复制4次需要消耗游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸________个。

第4次复制需要消耗游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸为________个。

(4)若第3组中的离心结果是12重带(15N/15N)、12
轻带(14N/14N)，推测DNA 的复制方式是________。

[解析] (1)若证明DNA 的复制为半保留复制，则需证明后代DNA 的两条链，一条链是原来的，另一条链是新合成的，第3组结果与第1组、第2组的结果对比可以证实。

(2)①“轻带”DNA 为14N/14N —DNA ，“重带”DNA 为15N/15
N —DNA ，据表，“重带”DNA 来自于B 。

①的结果使后代DNA 的两条链或全是原来的，或全是新合成的，说明DNA 分子的复制方式不是半保留复制。

②将子一代DNA 双链分开后再离心，无法判断后代DNA 的两条链的来源，不能判断DNA 的复制方式。

③将子二代继续培养，子n 代DNA 的情况是有2个为15N/14N —DNA ，其余全部为14N/14N —DNA ，所以子n 代DNA 离心的结果是：密度带的数量和位置没有变化，放射性强度发生变化的是轻带。

④中带为15N/14N —DNA ，中带略宽，说明新合成的DNA 单链中的N 元素还有少部分为15N 。

(3)该DNA 中有腺嘌呤(A)20个，由于A ＋G ＝50%×总碱基数＝100，所以鸟嘌呤(G)＝80，所以复制4次需要消耗游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸为(24－1)×80＝1 200(个)。

复制4次消耗游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸为(24－1)×80，复制3次消耗游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸为(23－1)×80，所以第4次复制需要的鸟嘌呤脱氧核苷酸为(24－1)×80－(23－1)×80＝23×80＝640。

(4)离心结果表明，子一代中的两个子代DNA 分子中，一个DNA 分子两条链来自原来的母链，另一个DNA 分子的两条链来自以母链为模板合成的子链。

[答案] (1)3 1 2 半保留复制
(2)①B 半保留 ②不能 ③无变化 轻 ④15N
(3)1 200 640 (4)全保留复制
[冲A 挑战练]
13．如图为真核细胞DNA 复制过程模式图。

据图分析，下列相关叙述中错误的是( )
A ．由图示得知，DNA 分子复制的方式是半保留复制
B．从图中可以看出合成两条子链时，DNA聚合酶移动的方向是相反的
C．子链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[由图示可知，新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此复制的方式是半保留复制；由图中的箭头可知，DNA聚合酶移动的方向是相反的；子链合成的方向是一定的，即只能从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对碱基，关于其复制的说法，正确的是( )
【导学号：01632144】A．该基因片段复制时共需要游离的碱基48个
B．该基因片段中若碱基G占1/4，则该片段中含有24个“A－T”碱基对
C．若该基因片段含有12个碱基A，则该片段第2次复制时，需要游离的C为108个D．若用32P标记该基因片段，在含31P的环境中连续复制3次，不含32P的片段所占比例为1/4
B[该基因片段共48个碱基对，96个碱基，复制时两条链都为模板，共需要游离的碱基96个，故A项错误；该基因片段中若碱基G占1/4，则G＝C＝24个，那么A＝T＝24个，所以含24个“A—T”碱基对，故B项正确；若该片段含有12个A，则A＝T＝12个，C＝G ＝36个，第1次复制需要游离的C＝G＝36个，第2次复制需要C＝G＝36×2＝72个，故C 项错误；含32P的基因片段连续复制3次，得到8个DNA分子，其中含32P的有2个，占1/4，不含32P的占3/4，故D项错误。

]
15．如图是大肠杆菌的DNA复制示意图。

如果是单起点单向复制，按正常的子链延伸速度，此DNA分子复制约需30 s，而实际上复制从开始到结束只需约16 s。

据图分析，下列说法不正确的是( )
A．“甲→乙”的场所与真核生物的DNA分子复制场所不同
B．实际复制的时间之所以减半，是因为该DNA分子是从一个起点开始向两个方向复制的
C．把甲放在含15N的培养液中复制三代，子代中含15N的DNA占75%
D．如果甲中碱基A占20%，那么其子代DNA中碱基G的比例为30%
C[大肠杆菌属于原核生物，其DNA的复制发生于拟核区，而真核生物DNA的复制场所主要在细胞核，在线粒体和叶绿体中也可发生。

由图可知，该环状DNA分子从一个起点开始向两个方向复制，导致复制速度加倍。

后代DNA分子中，至少含有1条新合成的单链，因此子代DNA分子均含有15N，即子代中含15N的DNA占100%。

双链DNA分子中，A＋G＝50%，A 为20%，则G为30%。

]
16．蚕豆体细胞染色体数目2N＝12，科学家用3H标记蚕豆根尖细胞的DNA，可以在染色体水平上研究真核生物的DNA复制方式。

实验的基本过程如下：
Ⅰ.将蚕豆幼苗培养在含有3H的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基上，培养一段时间后，观察细胞分裂中期染色体的放射性情况。

Ⅱ.当DNA分子双链都被3H标记后，再将根移到含有秋水仙素的非放射性培养基中，培养一段时间后，观察细胞分裂中期染色体的放射性情况。

请回答相关问题：
(1)蚕豆根尖细胞进行的分裂方式是________；秋水仙素能使部分细胞的染色体数目加倍，其作用的机理是__________________________________
__________________________________________________。

(2)Ⅰ过程中，在根尖细胞进行第一次分裂时，每一条染色体上带有放射性的染色单体有________条，每个DNA分子中，有________条链带有放射性。

Ⅱ中，若观察到一个细胞具有24条染色体，且二分之一的染色单体具有放射性，则表示该细胞的染色体在无放射性的培养基上复制________次，该细胞含有________个染色体组。

(3)上述实验表明，DNA分子的复制方式是_________________________。

[解析] (1)蚕豆根尖细胞为体细胞，其分裂方式为有丝分裂。

秋水仙素使细胞内染色体加倍的原理是体细胞在有丝分裂过程中，染色体完成了复制，纺锤体的形成受到破坏，以致染色体不能被拉向两极，于是形成了染色体数目加倍的细胞。

(2)由于DNA的复制为半保留复制，第一次分裂完成时，每个DNA分子中都有一条链被3H标记，每一条染色体上有2条染色单体被3H标记。

当DNA分子双链都被3H标记后，再将根移到含有秋水仙素的非放射性培养基中，观察到一个细胞具有24条染色体，且二分之一的染色单体具有放射性，则表明该细胞的染色体在无放射性的培养基上复制2次，该细胞含有4个染色体组。

(3)上述实验证明DNA分子的复制方式是半保留复制。

[答案](1)有丝分裂抑制纺锤体的形成
(2)2 1 2 4
(3)半保留复制。