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例1 DNA分子的双链在复制时解旋,从氢键连接处分开的碱基是( )
A.鸟嘌呤与尿嘧啶
B.鸟嘌呤与胞嘧啶
C.腺嘌呤与尿嘧啶
D.鸟嘌呤与胸腺嘧啶
解析 根据碱基互补配对原则知只有A与T、C与G之间存在氢键,故解旋时,它们之间的氢键断裂。另外,解此题还有一个关键,就是必须熟练记忆ATCG四碱基的中文对应名称。A对应腺嘌呤;T对应胸腺嘧啶,可以想象T型就像人的胸部一样;C对应胞嘧啶,cell是细胞的意思;G对应鸟嘌呤,G的形状就像只静息着的鸟。
答案 B
例2 DNA复制方式可以通过设想来进行预测,可能的情况是:全保留复制、半保留复制、分散复制。
[双链DNA分子][全保留复制][半保留复制][弥散復制]
(1)根据上图对三种复制作出可能的假设;①如果是全保留复制。则1个DNA分子形成2个DNA分子,其中一个是 ,而另一个是 ;②如果是半保留复制,则新形成的两个DNA分子,各有 ;③如果是分散复制,则新形成的DNA分子中
(2)究竟是哪种复制方式呢?请同学们设计实验来证明DNA的复制方式。
实验步骤:
Ⅰ.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)。
Ⅱ.在氮源为l5N的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分子均为15N—DNA(亲代)。
Ⅲ.将亲代15N大肠杆菌转移到含14N的培养基上,再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ),用密度梯度离心方法分离。
实验预测:
①如果与对照(14N/14N)相比,子代I能分辨出两条带 和 则可以排除 ;
②如果子代Ⅰ只有一条 ,则可以排除 但不能肯定是 ;
③如果子代Ⅰ只有一条中等密度带,再继续做子代ⅡDNA密度鉴定,若子代Ⅱ可以分出 和 ,则可以排除 ,同时肯定 ;
④如果子代Ⅱ不能分出 密度两条带,则排除 ;
⑤有人提出,第一代(I)的DNA用解旋酶处理后再离心。就能直接判断DNA的复制方式,如果轻带和重带各占一半,则一定为半保留复制。你认为这个说法是否正确 。原因是 。
⑥实验结果:用图例表示。
解析 全保留复制模型:在全保留复制模型中,母链DNA分开,分别复制形成两条子链DNA,此后两条母链DNA彼此结合恢复原状,新合成的两条子链彼此互补结合形成一个新的双链DNA分子。
弥散复制模型:在弥散(分散)复制模型中,亲代双链被切成双链片段,而这些片段又可以作为新合成双链片段的模板,新、老双链片段又以某种方式聚集成“杂种链”
半保留复制模型:DNA复制的最主要特点是半保留复制、半不连续复制。在复制过程中,原来双螺旋的两条链并没有被破坏,它们分成单独的链,每一条旧链作为模板再合成一条新链。这样在新合成的两个双螺旋分子中,一条链是旧的而另外一条链是新的,因此这种复制方式被称为“半保留复制”。
该题对DNA复制的可能方式进行逐一假设,并对实验的可能结果推理。解题的关键是要明确14N和15N标记的DNA密度不同,所以进行密度梯度离心后,会在离心管不同位置出现轻(14N/14N)、中(14N/15N)、重(15N/15N)三种带。不同的复制方式离心以后出现的各带情况不同,从而判断复制方式。
答案 (1)亲代的;新形成的;一条链来自亲代DNA分子,另一条链是新形成的;每一条链中一些片段是母链片段而另一些则是子链片段
(2)①一条轻带(14N/14N)、一条重带(15N/15N);半保留复制和分散复制;②中等密度带;全保留复制;半保留复制;③1/2中等密度带和1/2轻密度带;分散复制;半保留复制;④中、轻;半保留复制;⑤不正确;因为不论是全保留复制还是半保留复制。其第一代用解旋酶处理后,都有一半的单链含14N,一半的单链含15N。离心后都有一半单链在重带,一半单链在轻带;⑥实验结果见下图。
例3 具有100个碱基对的一个DNA分子区段,内含40个胸腺嘧啶,如果连续复制两次,则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数目是( )
A.60 B.80 C.120 D.180
解析 根据碱基互补配对原则,可以计算出亲代DNA分子中胞嘧啶(C)的数量为(200-40-40)/2=60(个);亲代DNA分子经过连续两次复制,会形成4个子代DNA分子,由于DNA复制方式为半保留复制,在形成的4个子代DNA分子中,有两个保留了亲代DNA各一条母链,所以连续复制两次,需提供相当于净合成3个与亲代一样的DNA所需的原料,故需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为60×3=180(个)。
答案 D
例4 下列试管中可模拟遗传信息的流动,其中模拟DNA复制过程的是( )
解析 解答本题首先应明确DNA复制条件,再逐个选项分析。DNA复制条件需要以下条件:模板—DNA;原料—脱氧核苷酸为原料;酶—解旋酶、DNA聚合酶等;能量—ATP等条件;同时还要保证适宜的温度PH值及正常细胞的内环境等。由图中的信息可知只有A模拟DNA复制过程。
答案 A
例5 假定某大肠杆菌含14N的DNA分子的相对分子量为a,若将其长期培养在含15N的培养基中,得到含15N的DNA,相对分子量为b,现在将含15N的DNA分子大肠杆菌再培养在含14N的培养基中,那么,子二代DNA的相对分子量平均为( )
A. (a+b)/2 B. (3a+b)/4
C. (2a+3b)/2 D. (a+3b)/4
解析 本题主要考查DNA半保留复制知识。亲代DNA是两条链都含有15N的DNA分子,在14N的培养基上繁殖两代产生4个子代DNA分子,其中完全含14N的有2个,相对分子质量为2a,其余2个DNA分子一条链含15N,另一条链含14N,即相对分子质量为(a+b),则4个子代DNA相对分子质量为(a+b)+2a=3a+b,平均相对分子质量为(3a+b)/4。 答案 D
1.DNA复制的基本条件是( )
A.模板、原料、能量和酶
B.模板、温度、能量和酶
C.模板、原料、温度和酶
D.模板、原料、温度和能量
2.保证准确无误地进行DNA复制的关键步驟是( )
A.解旋酶促使DNA的两条互补链分离
B.游离的脱氧核苷酸与母链碱基进行互补配对
C.配对的脱氧核苷酸之闯连接成与母链互补的子链
D.模板母链与互补子链盘绕成双螺旋结构
3.DNA复制过程很快,大肠杆菌含有一个DNA分子, 约有500万个碱基,条件合适,0.5小时内即可完成一个复制过程,细胞也分裂为二。人的细胞有46个DNA分子,碱基对多达40亿个,复制一次也不超过几小时,并且很少出现错误。这是因为DNA的复制是( )
A.边解旋边复制
B.每个复制点双向复制,使子链迅速蔓延
C.以半保留方式复制
D.复制起点多,分段同时复制,遵循碱基互补配对
4.含有32P或31P的磷酸,两者化学性质几乎相同,都可参与DNA分子的组成,但32P比31P质量大。现将某哺乳动物的细胞放在含有31P磷酸的培养基中,连续培养数代后得到G0代细胞。然后将G0代细胞移至含有32P磷酸的培养基中培养,经过第1、2次细胞分裂后分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2代细胞中提取出DNA。经密度梯度离心后得到结果如图。由于DNA分子质量不同,因此在离心管内的分布不同。若①②③分别表示轻、中、重三种DNA分子的位置,请回答:
[①②③][A B C D]
(1)G0、G1、G2三代DNA离心后的试管分别是图中的:G1 ,G1 ,G2 。
(2)G2代在①、②、③三条带中DNA分子数的比例是 。
(3)图中①、②两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是:
条带① 。
条带② 。
(4)上述实验结果证明DNA的复制方式是 。DNA的自我复制能使m生物的 保持相对稳定。
1.A 2.B 3.D
4.(1)A B D (2)0∶1∶1 (3) 31P 31P和32P (4)半保留复制 遗传特性
A.鸟嘌呤与尿嘧啶
B.鸟嘌呤与胞嘧啶
C.腺嘌呤与尿嘧啶
D.鸟嘌呤与胸腺嘧啶
解析 根据碱基互补配对原则知只有A与T、C与G之间存在氢键,故解旋时,它们之间的氢键断裂。另外,解此题还有一个关键,就是必须熟练记忆ATCG四碱基的中文对应名称。A对应腺嘌呤;T对应胸腺嘧啶,可以想象T型就像人的胸部一样;C对应胞嘧啶,cell是细胞的意思;G对应鸟嘌呤,G的形状就像只静息着的鸟。
答案 B
例2 DNA复制方式可以通过设想来进行预测,可能的情况是:全保留复制、半保留复制、分散复制。
[双链DNA分子][全保留复制][半保留复制][弥散復制]
(1)根据上图对三种复制作出可能的假设;①如果是全保留复制。则1个DNA分子形成2个DNA分子,其中一个是 ,而另一个是 ;②如果是半保留复制,则新形成的两个DNA分子,各有 ;③如果是分散复制,则新形成的DNA分子中
(2)究竟是哪种复制方式呢?请同学们设计实验来证明DNA的复制方式。
实验步骤:
Ⅰ.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)。
Ⅱ.在氮源为l5N的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分子均为15N—DNA(亲代)。
Ⅲ.将亲代15N大肠杆菌转移到含14N的培养基上,再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ),用密度梯度离心方法分离。
实验预测:
①如果与对照(14N/14N)相比,子代I能分辨出两条带 和 则可以排除 ;
②如果子代Ⅰ只有一条 ,则可以排除 但不能肯定是 ;
③如果子代Ⅰ只有一条中等密度带,再继续做子代ⅡDNA密度鉴定,若子代Ⅱ可以分出 和 ,则可以排除 ,同时肯定 ;
④如果子代Ⅱ不能分出 密度两条带,则排除 ;
⑤有人提出,第一代(I)的DNA用解旋酶处理后再离心。就能直接判断DNA的复制方式,如果轻带和重带各占一半,则一定为半保留复制。你认为这个说法是否正确 。原因是 。
⑥实验结果:用图例表示。
解析 全保留复制模型:在全保留复制模型中,母链DNA分开,分别复制形成两条子链DNA,此后两条母链DNA彼此结合恢复原状,新合成的两条子链彼此互补结合形成一个新的双链DNA分子。
弥散复制模型:在弥散(分散)复制模型中,亲代双链被切成双链片段,而这些片段又可以作为新合成双链片段的模板,新、老双链片段又以某种方式聚集成“杂种链”
半保留复制模型:DNA复制的最主要特点是半保留复制、半不连续复制。在复制过程中,原来双螺旋的两条链并没有被破坏,它们分成单独的链,每一条旧链作为模板再合成一条新链。这样在新合成的两个双螺旋分子中,一条链是旧的而另外一条链是新的,因此这种复制方式被称为“半保留复制”。
该题对DNA复制的可能方式进行逐一假设,并对实验的可能结果推理。解题的关键是要明确14N和15N标记的DNA密度不同,所以进行密度梯度离心后,会在离心管不同位置出现轻(14N/14N)、中(14N/15N)、重(15N/15N)三种带。不同的复制方式离心以后出现的各带情况不同,从而判断复制方式。
答案 (1)亲代的;新形成的;一条链来自亲代DNA分子,另一条链是新形成的;每一条链中一些片段是母链片段而另一些则是子链片段
(2)①一条轻带(14N/14N)、一条重带(15N/15N);半保留复制和分散复制;②中等密度带;全保留复制;半保留复制;③1/2中等密度带和1/2轻密度带;分散复制;半保留复制;④中、轻;半保留复制;⑤不正确;因为不论是全保留复制还是半保留复制。其第一代用解旋酶处理后,都有一半的单链含14N,一半的单链含15N。离心后都有一半单链在重带,一半单链在轻带;⑥实验结果见下图。
例3 具有100个碱基对的一个DNA分子区段,内含40个胸腺嘧啶,如果连续复制两次,则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数目是( )
A.60 B.80 C.120 D.180
解析 根据碱基互补配对原则,可以计算出亲代DNA分子中胞嘧啶(C)的数量为(200-40-40)/2=60(个);亲代DNA分子经过连续两次复制,会形成4个子代DNA分子,由于DNA复制方式为半保留复制,在形成的4个子代DNA分子中,有两个保留了亲代DNA各一条母链,所以连续复制两次,需提供相当于净合成3个与亲代一样的DNA所需的原料,故需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为60×3=180(个)。
答案 D
例4 下列试管中可模拟遗传信息的流动,其中模拟DNA复制过程的是( )
解析 解答本题首先应明确DNA复制条件,再逐个选项分析。DNA复制条件需要以下条件:模板—DNA;原料—脱氧核苷酸为原料;酶—解旋酶、DNA聚合酶等;能量—ATP等条件;同时还要保证适宜的温度PH值及正常细胞的内环境等。由图中的信息可知只有A模拟DNA复制过程。
答案 A
例5 假定某大肠杆菌含14N的DNA分子的相对分子量为a,若将其长期培养在含15N的培养基中,得到含15N的DNA,相对分子量为b,现在将含15N的DNA分子大肠杆菌再培养在含14N的培养基中,那么,子二代DNA的相对分子量平均为( )
A. (a+b)/2 B. (3a+b)/4
C. (2a+3b)/2 D. (a+3b)/4
解析 本题主要考查DNA半保留复制知识。亲代DNA是两条链都含有15N的DNA分子,在14N的培养基上繁殖两代产生4个子代DNA分子,其中完全含14N的有2个,相对分子质量为2a,其余2个DNA分子一条链含15N,另一条链含14N,即相对分子质量为(a+b),则4个子代DNA相对分子质量为(a+b)+2a=3a+b,平均相对分子质量为(3a+b)/4。 答案 D
1.DNA复制的基本条件是( )
A.模板、原料、能量和酶
B.模板、温度、能量和酶
C.模板、原料、温度和酶
D.模板、原料、温度和能量
2.保证准确无误地进行DNA复制的关键步驟是( )
A.解旋酶促使DNA的两条互补链分离
B.游离的脱氧核苷酸与母链碱基进行互补配对
C.配对的脱氧核苷酸之闯连接成与母链互补的子链
D.模板母链与互补子链盘绕成双螺旋结构
3.DNA复制过程很快,大肠杆菌含有一个DNA分子, 约有500万个碱基,条件合适,0.5小时内即可完成一个复制过程,细胞也分裂为二。人的细胞有46个DNA分子,碱基对多达40亿个,复制一次也不超过几小时,并且很少出现错误。这是因为DNA的复制是( )
A.边解旋边复制
B.每个复制点双向复制,使子链迅速蔓延
C.以半保留方式复制
D.复制起点多,分段同时复制,遵循碱基互补配对
4.含有32P或31P的磷酸,两者化学性质几乎相同,都可参与DNA分子的组成,但32P比31P质量大。现将某哺乳动物的细胞放在含有31P磷酸的培养基中,连续培养数代后得到G0代细胞。然后将G0代细胞移至含有32P磷酸的培养基中培养,经过第1、2次细胞分裂后分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2代细胞中提取出DNA。经密度梯度离心后得到结果如图。由于DNA分子质量不同,因此在离心管内的分布不同。若①②③分别表示轻、中、重三种DNA分子的位置,请回答:
[①②③][A B C D]
(1)G0、G1、G2三代DNA离心后的试管分别是图中的:G1 ,G1 ,G2 。
(2)G2代在①、②、③三条带中DNA分子数的比例是 。
(3)图中①、②两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是:
条带① 。
条带② 。
(4)上述实验结果证明DNA的复制方式是 。DNA的自我复制能使m生物的 保持相对稳定。
1.A 2.B 3.D
4.(1)A B D (2)0∶1∶1 (3) 31P 31P和32P (4)半保留复制 遗传特性