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.docx
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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
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1.阅读教材，结合图3－10，了解对DNA分子复制的推测及实验证据。
2.结合教材图3－11，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：
①边解旋边复制；②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Ⅰ前的间期、两子代DNA分开发生于减Ⅰ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0∶2∶（2n－2）（注：
n代表DNA复制次数）。
1．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。
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）子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＝（2n－2）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＝2n＋1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＝（2n＋1－2）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·（2n－1）个。
（2）在第n次复制时，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m·2n－1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（ ）。
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）×
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．DNA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（ ）。
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．3
C．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．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
A
—
B
－
C
－
D
－
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（ ）。
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。
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（ ）。
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。
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DNA应如图②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ATP
C．从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的
D．DNA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
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）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。
A．（2n－1）（N－m）B．2n－1（N－m）
C．2n－1
D．2n
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）①A ②B
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
14NH4Cl
15NH4Cl
14NH4Cl
14NH4Cl
繁殖代数
多代
多代
一代
两代
培养产物
A
B
B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：
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）3 1 2 半保留复制
（2）①B 半保留 ②不能 ③无变化 轻 ④15N
（3）1200 640 （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）①“轻带”DNA为14N/14N－DNA，“重带”DNA为15N/15N－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—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＝1200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＝24－1·80＝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。
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