高中生物 第三章 第三节 遗传信息的传递课时作业 浙科版必修2

第三节 遗传信息的传递目标导航1.阅读教材，结合图310，了解对DNA分子复制的推测及实验证据。2.结合教材图311，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、探究DNA分子的复制过程1方法 同位素示踪法和密度梯度离心技术。2实验材料大肠杆菌。3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15N、一条链含14N的双链DNA密度居中。4实验过程(1)培养含15N的大肠杆菌：用15NH4Cl作为唯一氮源的培养液培养大肠杆菌若干代，使大肠杆菌的DNA都被放射性同位素15N标记。(2)转入含14N的培养液中继续培养：用14NH4Cl作为唯一氮源的培养液培养上述大肠杆菌一代和两代。(3)离心：分别将上述一代和两代大肠杆菌的DNA分离出来，做DNA密度梯度超速离心和分析。5实验结果(1)新合成的双链DNA分子中，一条链是来自亲代的DNA，另一条链则是新合成的。(2)细胞中DNA的复制是以亲代的一条DNA链为模板，按照碱基互补配对原则，合成另一条具有互补碱基的新链。(3)复制出的DNA分子与亲代DNA分子完全相同。6结论DNA的复制方式为半保留复制。二、DNA分子复制的过程1概念产生两个跟亲代DNA完全相同的新DNA分子的过程，称为DNA的复制。2过程(1)结果：一个DNA分子形成了两个与亲代完全相同的DNA分子。(2)特点：边解旋边复制；半保留复制。3意义使亲代的遗传信息传递给了子代，从而保持了前后代遗传信息的连续性。判断正误：(1)有的细胞并不进行DNA复制。()(2)DNA双螺旋全部解链后，开始DNA复制。()(3)单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接成子链，并且2条子链形成子代DNA分子。()(4)DNA的复制需要消耗能量。()(5)单个脱氧核苷酸借助DNA聚合酶通过氢键彼此连接成DNA链。()(6)真核细胞核内DNA复制后位于两条姐妹染色单体上。()(7)减数分裂过程中DNA分子复制发生于减前的间期、两子代DNA分开发生于减后期。()(8)1个DNA分子复制n次后所产生的新DNA分子中只有两个子DNA含第一代DNA的链。()(9)DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板。()(10)通过碱基互补配对原则，保证了复制的准确进行。()(11)通过DNA复制，将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)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重带中带轻带比例关系为02(2n2)(注：n代表DNA复制次数)。1DNA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。2若用15N标记一个DNA分子的两条链，用含14N标记的脱氧核苷酸为原料复制一次。那么，半保留复制和全保留复制两种情况下产生的子代DNA有什么不同？答案半保留复制：两个子代DNA分子都为一条链含15N，一条链含14N。全保留复制：子代DNA分子中有一个两条链都为14N，一个两条链都为15N。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14NDNA(相对分子质量为a)和15NDNA(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(和)，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代细菌DNA分子中一条链是14N，另一条链是15NB代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的C预计代细菌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)15NDNA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) 子代的两个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14NDNA分子和14N、15NDNA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) 代细菌DNA分子共有8个，各条单链的相对分子质量之和为(7ab)，平均相对分子质量为。答案B一题多变判断正误：(1)将第代细菌离心分离将会出现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1DNA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随着丝粒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并进入两个子细胞中。5巧记DNA分子复制的“一、二、三、四”1关于DNA分子数：(1)子代DNA分子总数2n个。(2)含15N的DNA分子数2个。(3)含14N的DNA分子数2n个。(4)只含15N的DNA分子数0个。(5)只含14N的DNA分子数(2n2)个。2关于脱氧核苷酸链数(1)子代DNA分子中脱氧核苷酸链数2n1条。(2)含15N的脱氧核苷酸链数2条。(3)含14N的脱氧核苷酸链数(2n12)条。3关于消耗的脱氧核苷酸数设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个，则：(1)经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m(2n1)个。(2)在第n次复制时，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m2n1个。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()。ADNA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BDNA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DDNA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)解析(1)DNA一次复制可以形成两个DNA分子，因为解旋后的每条脱氧核苷酸链都可以作为复制的模板。(2)DNA的复制有一定的准确性，但这种准确性是相对的，可能在复制过程中会发生差错。 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)结构示意图，共有1 000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2 800个B该DNA片段的一条核苷酸链中为32CDNA解旋酶作用于部位，DNA聚合酶用于催化部位的化学键构成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(231)4 200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32，则该DNA片段的一条脱氧核苷酸链中也为32；DNA聚合酶用于构建3,5磷酸二酯键；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()。ADNA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71，则n是()。A2B3 C4D5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2n16可知DNA分子复制了4次。3把培养在含轻氮(14N)环境中的细菌转移到含重氮(15N)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，则正确答案应为()。选项DNA分子轻氮型中间型重氮型ABCD答案A解析细菌繁殖一代后，DNA分子为中间型，连续繁殖两代后，形成的8个DNA分子中，中间型有2个，占；轻氮型有6个，占。4一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()。A100%、100%B25%、50%C50%、50%D25%、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。5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6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。7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()。Aa和c的碱基序列互补，b和c的碱基序列相同Ba链中的比值与d链中同项比值相同Ca链中的比值与b链中同项比值相同Da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。8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B第二次分裂的子代DNA应为C第三次分裂的子代DNA应为D亲代的DNA应为答案A解析亲代DNA为15N15N，经第一次复制所形成的子代DNA应均为15N14N，即DNA应如图所示。9如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述错误的是()。A由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制B解旋酶能使双链DNA解开，但需要消耗ATPC从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的DDNA在复制过程中是先进行解旋，后半保留复制答案D解析DNA分子的复制是边解旋边复制。10如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是()。A图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的B图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的C真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶D真核生物的这种复制方式提高了复制速率答案A解析从图中可以看出DNA分子复制有多个起点，但不是同时开始，因为复制环有大有小，所以A不对。图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的，真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等参与。这种半保留复制的模式不仅保持前后代的稳定性，每次复制都可产生两个DNA分子，提高了效率。11在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14NDNA(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15NDNA(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(和)，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()细菌DNA分子中一条链是_，另一条链是_。(2)将第一代()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12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)过程称为_。(3)中的子链是_。(4)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。该片段完成n次复制需要_个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。该片段完成第n次复制需要_个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。A(2n1)(Nm)B2n1(Nm)C2n1D2n答案(1)有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间(2)解旋(3)、(4)碱基互补配对(5)半保留复制(6)AB走进高考13(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。14(2010北京卷，30改编)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。组别1组2组3组4组培养液中唯一氮源14NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl14NH4Cl繁殖代数多代多代一代两代培养产物ABB的子一代B的子二代操作提取DNA并离心离心结果仅为轻带(14N/14N)仅为重带(15N/15N)仅为中带(15N/14N)1/2轻带(14N/14N)1/2中带(15N/14N)请分析并回答：(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：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。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。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。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1/2重带(15N/15N)、1/2轻带(14N /14N)，推测DNA的复制方式是_。答案(1)312半保留复制(2)B半保留不能无变化轻15N(3)1 200640(4)全保留复制解析(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)“轻带”DNA为14N/14NDNA，“重带”DNA为15N/15NDNA，据表，“重带”DNA来自于B。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。将子代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。将子二代继续培养，子n代DNA的情况是有2个为15N/14NDNA。其余全部为14N/14NDNA，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。中带为15N/14NDNA，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AG50%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(241)801 200个。复制4次消耗游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸为(241)80，复制3次消耗游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸为(231)80，所以第4次复制需要的鸟嘌呤脱氧核苷酸为(241)80(231)8024180640。 (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。