4.2 DNA的結(jié)構(gòu)和DNA的復(fù)制 同步練習(xí)(蘇教版必修II)
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1、 4.2 DNA的結(jié)構(gòu)和DNA的復(fù)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(qǐng)據(jù)圖回答。 (1)寫出下列圖中序號(hào)代表的結(jié)構(gòu)的中文名稱:①__________,⑦_(dá)___________________,⑧_______________________,⑨_________________。 (2)圖中DNA片段中堿基對(duì)有________對(duì),該DNA分子應(yīng)有________個(gè)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(biāo)記的細(xì)胞培養(yǎng)在含15N標(biāo)記的脫
2、氧核苷酸的培養(yǎng)液中,此圖所示的________________________(填圖中序號(hào))中可測到15N。若細(xì)胞在該培養(yǎng)液中分裂四次,該DNA分子也復(fù)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(gè)堿基,其中腺嘌呤有m個(gè),則該DNA分子復(fù)制4次,需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸為__________個(gè)。 【解析】根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)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(tuán),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(fù)制4次,產(chǎn)生16個(gè)DNA
3、分子,由于DNA復(fù)制為半保留復(fù)制,含14N的DNA分子共2個(gè),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(fù)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(bǔ) (4)①②③④⑥⑧⑨ 1∶8 (5)15·(-m) 技巧點(diǎn)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(biāo)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(jìn)行RNA的合成。 【例2】 如圖為DNA復(fù)制的圖解,請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題: (1)DNA復(fù)制發(fā)生在______________________________________。 (2)②過程稱為________。 (3)③中的子鏈?zhǔn)莀_______。 (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(fù)制具有___
5、_______________的特點(diǎn)。 (6)用15N標(biāo)記含有100個(gè)堿基對(duì)的DNA分子,其中有胞嘧啶60個(gè),若該DNA分子在14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)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(fù)制過程中需游離的腺嘌呤脫氧核苷酸600個(gè) D.共產(chǎn)生16個(gè)DNA分子 (7)具有N個(gè)堿基對(duì)的一個(gè)DNA分子片段中,含有m個(gè)腺嘌呤脫氧 核苷酸。 ①該片段完成n次復(fù)制需要________個(gè)游離的胞嘧啶脫氧核苷酸。 ②該片段完成第n次復(fù)制需要________個(gè)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(biāo)記了玉米體細(xì)胞(含20條染色體)的DNA分子雙鏈。再將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)入不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng),在第二次細(xì)胞分裂的中期、后期,一個(gè)細(xì)胞中的染色體總條數(shù)和被32P標(biāo)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(fù)制方式為半保留復(fù)制,子代DNA分子中有一條母鏈和一條與母鏈互補(bǔ)的子鏈。 (6)由于DNA的復(fù)制是半保留復(fù)
7、制,經(jīng)過四次復(fù)制形成的16個(gè)DNA分子中,有2個(gè)DNA分子的一條鏈上含有15N,另一條鏈上含有14N,其余14個(gè)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(gè),由此計(jì)算出含有鳥嘌呤60個(gè),腺嘌呤和胸腺嘧啶各有40個(gè),復(fù)制四次需要腺嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)量為40×(16-1)=600(個(gè)),選項(xiàng)A、C、D正確,B錯(cuò)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(gè)數(shù)為(2N-2m)/2=N-m。①該片段完成n次復(fù)制,共產(chǎn)生DNA分子片段數(shù)為2n個(gè),新增DNA分子片段(2n-1)個(gè)。故其完成n次復(fù)制需要的游離的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為(2n-1)(N-m)個(gè),選A。②該片
8、段完成第n-1次復(fù)制時(shí)共產(chǎn)生DNA分子片段2n-1個(gè),若再完成一次復(fù)制(也就是第n次復(fù)制),新增DNA分子片段數(shù)為2n-1個(gè),故其完成第n次復(fù)制需要的游離的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為2n-1(N-m)個(gè),選B。 (8)玉米體細(xì)胞有絲分裂中期和后期細(xì)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(fù)制具有半保留復(fù)制的特點(diǎn),即新產(chǎn)生的DNA中有一條鏈?zhǔn)莵碜杂谀告?,另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻淖渔湣K裕谝淮螐?fù)制后的所有DNA都是一條鏈含有32P,另一條鏈不含;第二次復(fù)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(xì)胞分裂中期和后期的細(xì)胞中都有20個(gè)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(bǔ)配對(duì) (5)半保留復(fù)制 (6)B (7)①A?、贐 (8)A[ 技巧點(diǎn)撥: DNA分子復(fù)制中的相關(guān)計(jì)算 (1)某DNA分子中含某種堿基a個(gè),則復(fù)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(fù)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(biāo)記的DNA分子的兩條鏈為模板,復(fù)制n次后,標(biāo)記的DNA分子占2/2n,標(biāo)記的DNA單鏈占所有單鏈的1/2n;若用同位素標(biāo)記原料,則復(fù)制n次后,標(biāo)記的DNA分子占100%,標(biāo)記的單鏈占1-1/2n。 易錯(cuò)警示:關(guān)
10、于DNA復(fù)制的2個(gè)易錯(cuò)點(diǎn) (1)在做DNA分子復(fù)制的計(jì)算題時(shí),應(yīng)看準(zhǔn)是“含”還是“只含”,是“DNA分子數(shù)”還是“鏈數(shù)”。 (2)在分析細(xì)胞分裂問題時(shí),常以染色體或DNA分子為研究對(duì)象,而在分析DNA分子復(fù)制問題時(shí),一定要從DNA分子兩條單鏈的角度考慮,所以復(fù)制后的一條染色體上的兩個(gè)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(gè)雙鏈均被32P標(biāo)記的噬菌體DNA由5 000個(gè)堿基對(duì)組成,其中腺嘌呤占全部堿基的20%。用這個(gè)噬菌體侵染只含31P的大腸桿菌,共釋放出100個(gè)子代噬菌體。下列敘述正確的是( ) A.該過程至少需要3×105個(gè)鳥嘌呤脫
11、氧核苷酸 B.噬菌體增殖需要細(xì)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(gè)堿基對(duì),即為10 000個(gè)堿基,腺嘌呤(A)占全部堿基的20%,即A=T=2 000個(gè),則G=C=3 000個(gè)。在噬菌體增殖的過程中,DNA進(jìn)行半保留復(fù)制,100個(gè)子代噬菌體含有100個(gè)DNA,相當(dāng)于新合成了99個(gè)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(xiàng)錯(cuò)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(xì)菌提供,B項(xiàng)錯(cuò)誤。根據(jù)
12、半保留復(fù)制方式的特點(diǎn)可知,在子代噬菌體的100個(gè)DNA中,同時(shí)含32P和31P的只有2個(gè),只含31P的為98個(gè),C項(xiàng)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(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】C 2.(2010北京卷,30)科學(xué)家以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,運(yùn)用同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心方法進(jìn)行了DNA復(fù)制方式的探索實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)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(qǐng)分析并回答: (1)要得到DNA中的N全部被放射性標(biāo)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(shí)驗(yàn)的DNA離心結(jié)果,第________組結(jié)果對(duì)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(jìn)行比較,才能說明DNA分子的復(fù)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(fù)制方式不是________復(fù)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(fù)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(qiáng)度發(fā)生變化的是________帶。 ④若某次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果中,子Ⅰ代DNA的“中帶”比以往實(shí)驗(yàn)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(fù)制 (3)①B 半保留?、诓荒堋、蹧]有變化 輕?、?5N ※能力提升訓(xùn)練※ 一、選擇題 1.下列有關(guān)DNA分子結(jié)構(gòu)的敘述,錯(cuò)誤的是( ) A.雙鏈DNA分子中含有兩個(gè)游離的磷酸基團(tuán) 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(duì)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?jí)A基總量的比例是y,以下推斷正確的是( ) A.與鳥嘌呤互補(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)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(xì)胞DNA復(fù)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(fù)制模式可作為DNA雙向復(fù)制的證據(jù) B.此過程遵循堿基
17、互補(bǔ)配對(duì)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(bǔ)鏈中該比值為1/a 5.下列關(guān)于DNA復(fù)制的敘述,正確的是( ) A.DNA復(fù)制時(shí),嚴(yán)格遵循A—U、C—G的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 B.DNA復(fù)制時(shí),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(jìn)行DNA復(fù)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(gè)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(fù)制一次,則需要腺嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)量是(
18、) A.200個(gè) B.300個(gè) C.400個(gè) D.800個(gè) 二、非選擇題 7.在生命科學(xué)研究中,“放射性同位素示蹤法”是常用的研究手段。請(qǐng)分析下列幾個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn),回答有關(guān)問題: (1)將大腸桿菌的DNA分子用3H標(biāo)記后,放在普通培養(yǎng)基上繁殖兩代,如下圖所示。該實(shí)驗(yàn)有力地證明了DNA分子的復(fù)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(gè),則親代DNA分子中含腺嘌呤脫氧核苷酸________個(gè)。 (2)用含放射性元素的氨基酸培養(yǎng)豚鼠的胰腺細(xì)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(xì)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(bǔ)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(gè)氫鍵,A、T之間有兩個(gè)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(bǔ),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(bǔ)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(bǔ)堿基之和的比值,與另一條鏈中該比值相等。 5.B 【解析】DNA復(fù)制時(shí),嚴(yán)格遵循A—T、C—G的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則;DNA是以兩條脫氧核苷酸鏈作為模板進(jìn)行復(fù)制的;DNA分子邊解旋
21、邊復(fù)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(jì)算得該單鏈上1 000個(gè)堿基中含有A=100個(gè),T=300個(gè),整個(gè)DNA分子中T=400個(gè),復(fù)制1次需要A為400個(gè)。 7.【答案】(1)半保留復(fù)制 61 (2)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基體 細(xì)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(fù)制方式為半保留復(fù)制。DNA分子復(fù)制兩次,凈增加3個(gè)DNA分子,此過程共消耗胸腺嘧啶脫氧核苷酸183個(gè),則每個(gè)DNA分子中含胸腺嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為183÷3=61(個(gè)),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(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中加工,再運(yùn)輸?shù)礁郀柣w中進(jìn)一步加工、包裝,最后分泌到細(xì)胞外。
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