4.2 DNA的結(jié)構(gòu)和DNA的復制 同步練習(蘇教版必修II)

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1、 4.2 DNA的結(jié)構(gòu)和DNA的復制 ※典題例析 規(guī)律總結(jié)※ 【例1】下圖是某DNA分子的局部結(jié)構(gòu)示意圖，請據(jù)圖回答。 (1)寫出下列圖中序號代表的結(jié)構(gòu)的中文名稱：①__________，⑦____________________，⑧_______________________，⑨_________________。 (2)圖中DNA片段中堿基對有________對，該DNA分子應(yīng)有________個游離的磷酸基。 (3)從主鏈上看，兩條單鏈________________；從堿基關(guān)系看，兩條單鏈____________。 (4)如果將14N標記的細胞培養(yǎng)在含15N標記的脫

2、氧核苷酸的培養(yǎng)液中，此圖所示的________________________(填圖中序號)中可測到15N。若細胞在該培養(yǎng)液中分裂四次，該DNA分子也復制四次，則得到的子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例為____________。 (5)若該DNA分子共有a個堿基，其中腺嘌呤有m個，則該DNA分子復制4次，需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸為__________個。 【解析】根據(jù)堿基互補配對原則可知：①是胞嘧啶，②是腺嘌呤，③是鳥嘌呤，④是胸腺嘧啶，⑤是磷酸基團，⑥是胸腺嘧啶，⑦是脫氧核糖，⑧是胸腺嘧啶脫氧核苷酸，⑨是一條脫氧核苷酸鏈的片段。復制4次，產(chǎn)生16個DNA

3、分子，由于DNA復制為半保留復制，含14N的DNA分子共2個，所有的DNA都含有15N，所以子代DNA分子中含14N和15N的比例為1∶8。A＝T＝m，則G＝C＝－m，復制4次，需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸為(24－1)×(－m)＝15·(－m)。 【答案】(1)胞嘧啶　脫氧核糖　胸腺嘧啶脫氧核苷酸　一條脫氧核苷酸鏈的片段 (2)4　2　(3)反向平行　互補 (4)①②③④⑥⑧⑨　1∶8 (5)15·(－m) 技巧點撥： 核酸種類的判斷方法 (1)DNA和RNA的判斷： 含有堿基T或脫氧核糖?DNA 含有堿基U或核糖?RNA (2)單鏈DNA和雙鏈DNA的判斷： 若：?雙鏈D

4、NA 若：嘌呤≠嘧啶?單鏈DNA (3)DNA和RNA合成的判斷：用放射性同位素標記T或U可判斷DNA和RNA的合成。若大量消耗T，可推斷正發(fā)生DNA的合成；若大量利用U，可推斷正進行RNA的合成。 【例2】 如圖為DNA復制的圖解，請據(jù)圖回答下列問題： (1)DNA復制發(fā)生在______________________________________。 (2)②過程稱為________。 (3)③中的子鏈是________。 (4)③過程必須遵循______________________原則。 (5)子代DNA分子中只有一條鏈來自親代DNA分子，由此說明DNA復制具有___

5、_______________的特點。 (6)用15N標記含有100個堿基對的DNA分子，其中有胞嘧啶60個，若該DNA分子在14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復制四次，則結(jié)果不可能是(　　) A．含有15N的DNA分子占1/8 B．含有14N的DNA分子占7/8 C．復制過程中需游離的腺嘌呤脫氧核苷酸600個 D．共產(chǎn)生16個DNA分子 (7)具有N個堿基對的一個DNA分子片段中，含有m個腺嘌呤脫氧 核苷酸。 ①該片段完成n次復制需要________個游離的胞嘧啶脫氧核苷酸。 ②該片段完成第n次復制需要________個游離的胞嘧啶脫氧核苷酸。 A．(2n－1)(N－m)

6、B．2n－1(N－m) C．2n－1(N/2－m) D．2n(N/2－m) (8)若用32P標記了玉米體細胞(含20條染色體)的DNA分子雙鏈。再將這些細胞轉(zhuǎn)入不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在第二次細胞分裂的中期、后期，一個細胞中的染色體總條數(shù)和被32P標記的染色體條數(shù)分別是 (　　) A．中期20和20、后期40和20 B．中期20和10、后期40和20 C．中期20和20、后期40和10 D．中期20和10、后期40和10 【解析】DNA的復制方式為半保留復制，子代DNA分子中有一條母鏈和一條與母鏈互補的子鏈。 (6)由于DNA的復制是半保留復

7、制，經(jīng)過四次復制形成的16個DNA分子中，有2個DNA分子的一條鏈上含有15N，另一條鏈上含有14N，其余14個DNA分子的兩條鏈上全部含有14N。該DNA分子中含有胞嘧啶60個，由此計算出含有鳥嘌呤60個，腺嘌呤和胸腺嘧啶各有40個，復制四次需要腺嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)量為40×(16－1)＝600(個)，選項A、C、D正確，B錯誤。 (7)根據(jù)題意，該DNA分子片段含有胞嘧啶脫氧核苷酸的個數(shù)為(2N－2m)/2＝N－m。①該片段完成n次復制，共產(chǎn)生DNA分子片段數(shù)為2n個，新增DNA分子片段(2n－1)個。故其完成n次復制需要的游離的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為(2n－1)(N－m)個，選A。②該片

8、段完成第n－1次復制時共產(chǎn)生DNA分子片段2n－1個，若再完成一次復制(也就是第n次復制)，新增DNA分子片段數(shù)為2n－1個，故其完成第n次復制需要的游離的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為2n－1(N－m)個，選B。 (8)玉米體細胞有絲分裂中期和后期細胞中染色體的數(shù)量分別為20和40，DNA分子的數(shù)量分別為40和40。DNA分子的復制具有半保留復制的特點，即新產(chǎn)生的DNA中有一條鏈是來自于母鏈，另一條鏈是新合成的子鏈。所以，第一次復制后的所有DNA都是一條鏈含有32P，另一條鏈不含；第二次復制得到的DNA分子則有一半含有32P，另一半不含。所以，第二次細胞分裂中期和后期的細胞中都有20個DNA分子含有

9、32P，選A。 【答案】(1)有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期　(2)解旋　(3)Ⅱ、Ⅲ　(4)堿基互補配對　(5)半保留復制　(6)B　(7)①A?、贐　(8)A[ 技巧點撥： DNA分子復制中的相關(guān)計算 (1)某DNA分子中含某種堿基a個，則復制n次需要含該堿基的脫氧核苷酸數(shù)為a×(2n－1)；第n次復制，需要含該堿基的脫氧核苷酸數(shù)為a×2n－1。 (2)若以被同位素標記的DNA分子的兩條鏈為模板，復制n次后，標記的DNA分子占2/2n，標記的DNA單鏈占所有單鏈的1/2n；若用同位素標記原料，則復制n次后，標記的DNA分子占100%，標記的單鏈占1－1/2n。 易錯警示：關(guān)

10、于DNA復制的2個易錯點 (1)在做DNA分子復制的計算題時，應(yīng)看準是“含”還是“只含”，是“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”。 (2)在分析細胞分裂問題時，常以染色體或DNA分子為研究對象，而在分析DNA分子復制問題時，一定要從DNA分子兩條單鏈的角度考慮，所以復制后的一條染色體上的兩個DNA分子中都含有原來的單鏈。 ※小試高考※ 1.(2012山東卷，5)假設(shè)一個雙鏈均被32P標記的噬菌體DNA由5 000個堿基對組成，其中腺嘌呤占全部堿基的20%。用這個噬菌體侵染只含31P的大腸桿菌，共釋放出100個子代噬菌體。下列敘述正確的是(　　) A．該過程至少需要3×105個鳥嘌呤脫

11、氧核苷酸 B．噬菌體增殖需要細菌提供模板、原料和酶等 C．含32P與只含31P的子代噬菌體的比例為1∶49 D．該DNA發(fā)生突變，其控制的性狀即發(fā)生改變 【解析】根據(jù)題干信息可知，噬菌體的DNA含有5 000個堿基對，即為10 000個堿基，腺嘌呤(A)占全部堿基的20%，即A＝T＝2 000個，則G＝C＝3 000個。在噬菌體增殖的過程中，DNA進行半保留復制，100個子代噬菌體含有100個DNA，相當于新合成了99個DNA，至少需要的鳥嘌呤(G)脫氧核苷酸數(shù)是99×3 000＝297 000，A項錯誤。噬菌體增殖的過程中需要自身的DNA作為模板，而原料和酶由細菌提供，B項錯誤。根據(jù)

12、半保留復制方式的特點可知，在子代噬菌體的100個DNA中，同時含32P和31P的只有2個，只含31P的為98個，C項正確。DNA發(fā)生突變，其控制的性狀不一定發(fā)生改變，如AA突變?yōu)锳a以及密碼子的簡并性等，D項錯誤。 【答案】C 2.(2010北京卷，30)科學家以大腸桿菌為實驗對象，運用同位素示蹤技術(shù)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(jié)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Ⅰ代

13、 B的子Ⅱ代 操作 提取DNA并離心 離心結(jié)果 僅為輕帶(14N/14N) 僅為重帶(15N/15N) 僅為中帶(15N/14N) 輕帶(14N/14N) 中帶(15N/14N) 請分析并回答： (1)要得到DNA中的N全部被放射性標記的大腸桿菌B，必須經(jīng)過________代培養(yǎng)，且培養(yǎng)液中的________是唯一氮源。 (2)綜合分析本實驗的DNA離心結(jié)果，第________組結(jié)果對得到結(jié)論起到了關(guān)鍵作用，但需把它與第________組和第________組的結(jié)果進行比較，才能說明DNA分子的復制方式是________________________。 (3)分析

14、討論： ①若子Ⅰ代DNA的離心結(jié)果為“輕”和“重”兩條密度帶，則“重帶”DNA來自于________，據(jù)此可判斷DNA分子的復制方式不是________復制。 ②若將子Ⅰ代DNA雙鏈分開后再離心，其結(jié)果________(選填“能”或“不能”)判斷DNA的復制方式。 ③若在同等條件下將子Ⅱ代繼續(xù)培養(yǎng)，子n代DNA離心的結(jié)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(jié)果中，子Ⅰ代DNA的“中帶”比以往實驗結(jié)果的“中帶”略寬，可能的原因是新合成DNA單鏈中的N尚有少部分為________。 【答案】(1)多　15NH4Cl (2)3

15、　1　2　半保留復制　(3)①B　半保留?、诓荒堋、蹧]有變化　輕?、?5N ※能力提升訓練※ 一、選擇題 1.下列有關(guān)DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述，錯誤的是(　　) A．雙鏈DNA分子中含有兩個游離的磷酸基團 B．DNA的一條單鏈上相鄰的堿基A與T之間通過氫鍵連接 C．嘌呤堿基與嘧啶堿基的結(jié)合保證了DNA分子空間結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定 D．DNA分子兩條鏈反向平行 2.經(jīng)檢測得知，一雙鏈DNA分子中鳥嘌呤的數(shù)目為x，其占堿基總量的比例是y，以下推斷正確的是(　　) A．與鳥嘌呤互補的堿基所占的比例是(1－y) B．該DNA分子的嘌呤堿基和嘧啶堿基的比值是x/y[ C．該DNA分子

16、的堿基之間的氫鍵數(shù)是x(1＋2/y) D．與鳥嘌呤不互補的堿基數(shù)目是x(1－2y)/y 3.已知某DNA分子中，G與C之和占全部堿基總數(shù)的35.8%，其中一條鏈的T與C分別占該鏈堿基總數(shù)的32.9%和17.1%，則在它的互補鏈中，T和 C分別占該鏈堿基總數(shù)的(　　) A．32.9%和17.l% B．31.3%和18.7% C．18.7%和31.3% D．17.1%和32.9% 4.如圖是在電子顯微鏡下拍攝的某生物細胞DNA復制過程中的圖像。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．此圖反映出的DNA復制模式可作為DNA雙向復制的證據(jù) B．此過程遵循堿基

17、互補配對原則，任一條鏈中A＝T，G＝C C．若將該DNA徹底水解，產(chǎn)物是脫氧核苷酸和四種堿基 D．若該DNA分子的一條鏈中(A＋T)/(G＋C)＝a，則互補鏈中該比值為1/a 5.下列關(guān)于DNA復制的敘述，正確的是(　　) A．DNA復制時，嚴格遵循A—U、C—G的堿基互補配對原則 B．DNA復制時，兩條脫氧核苷酸鏈均可作為模板 C．DNA分子全部解旋后才開始進行DNA復制 D．脫氧核苷酸必須在DNA酶的作用下才能連接形成子鏈 6.某DNA分子有2 000個脫氧核苷酸，已知它的一條單鏈上A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4，若該DNA分子復制一次，則需要腺嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)量是(　　

18、) A．200個 B．300個 C．400個 D．800個 二、非選擇題 7.在生命科學研究中，“放射性同位素示蹤法”是常用的研究手段。請分析下列幾個科學實驗，回答有關(guān)問題： (1)將大腸桿菌的DNA分子用3H標記后，放在普通培養(yǎng)基上繁殖兩代，如下圖所示。該實驗有力地證明了DNA分子的復制方式是______________。若在此過程中，共消耗了游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸183個，則親代DNA分子中含腺嘌呤脫氧核苷酸________個。 (2)用含放射性元素的氨基酸培養(yǎng)豚鼠的胰腺細胞，研究豚鼠分泌蛋白的合成和分泌過程，放射性在核糖體上出現(xiàn)后，依次經(jīng)過__

19、________、__________和__________，最后出現(xiàn)在細胞外。 參考答案與解析 1.B 【解析】DNA的一條單鏈上相鄰的堿基A與T之間通過脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖連接。 2.D 【解析】由題意可知，G、C所占比例都為y，數(shù)量都為x；A、T所占比例都為(1/2－y)，數(shù)量都為[(x/y)－2x]/2＝[(x/2y)－x]。與鳥嘌呤互補的堿基所占比例是y。該DNA分子的嘌呤堿基和嘧啶堿基的比值是1。G、C之間有三個氫鍵，A、T之間有兩個氫鍵，該DNA分子的堿基之間的氫鍵數(shù)目是3x＋2[(x/2y)－x]＝(x＋x/y)。A、T與G不互補，其數(shù)目為[x(1－2y)

20、/y]。 3.B 【解析】由題中G＋C＝35.8%，可推出C＝G＝17.9%，A＝T＝32.1%；設(shè)它的互補鏈中，T和C分別占該鏈堿基總數(shù)的比例為X、Y，則有1/2(X＋32.9%)＝32.1%,1/2(Y＋17.1%)＝17.9%，解得X＝31.3%，Y＝18.7%。 4.A 【解析】在一條鏈中A與T不一定相等；DNA徹底水解是指將脫氧核苷酸也水解，產(chǎn)物是脫氧核糖、磷酸和四種堿基；DNA分子的一條鏈中兩互補堿基之和的比值，與另一條鏈中該比值相等。 5.B 【解析】DNA復制時，嚴格遵循A—T、C—G的堿基互補配對原則；DNA是以兩條脫氧核苷酸鏈作為模板進行復制的；DNA分子邊解旋

21、邊復制；脫氧核苷酸必須在DNA聚合酶的作用下才能連接形成子鏈。 6.C 【解析】由一條單鏈上A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4，計算得該單鏈上1 000個堿基中含有A＝100個，T＝300個，整個DNA分子中T＝400個，復制1次需要A為400個。 7.【答案】(1)半保留復制　61 (2)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)　高爾基體　細胞膜 【解析】用放射性同位素示蹤法可以有力地證明DNA分子的復制方式為半保留復制。DNA分子復制兩次，凈增加3個DNA分子，此過程共消耗胸腺嘧啶脫氧核苷酸183個，則每個DNA分子中含胸腺嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為183÷3＝61(個)，雙鏈DNA分子中，腺嘌呤脫氧核苷酸數(shù)目與胸腺嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目相等。分泌蛋白合成和分泌的過程是先在核糖體中將氨基酸合成多肽鏈，然后進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中加工，再運輸?shù)礁郀柣w中進一步加工、包裝，最后分泌到細胞外。