高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3节 DNA的复制课后练习题

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基 础 题 组
1．正常情况下，不发生DNA复制的细胞是( D )
A．分裂的受精卵
B．癌细胞
C．根尖分生区细胞
D．成熟的表皮细胞
解析： A、B、C三项中的细胞均可以进行有丝分裂，在有丝分裂前的间期进行DNA复制，而成熟的表皮细胞已经高度分化，不再进行分裂，也不再进行复制。
2．下列有关DNA分子复制的叙述，正确的是( B )
A．DNA分子在解旋酶的作用下水解为脱氧核苷酸
B．在复制过程中，解旋和复制是同时进行的
C．解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链
D．两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子
解析： 在DNA分子复制过程中，解旋酶的作用是破坏碱基对之间的氢键，形成两条脱氧核苷酸长链；边解旋边复制是DNA复制的一个特点；以解开的每一条单链为模板，按照碱基互补配对原则，各合成一条子链，最后每条新合成的子链与对应的模板链盘绕成双螺旋结构，形成两条一样的DNA分子。
3．用15N标记含有100个碱基对的DNA，其中有胞嘧啶60个，该DNA在含14N的培养基中连续复制4次。其结果不可能是( B )
A．含有15N的DNA占1/8
B．含有14N的DNA占7/8
C．消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D．产生了16个DNA分子
解析： 一个DNA分子连续复制4次，可产生16个DNA分子，16个DNA分子含14N的比例为100%；只含14N的DNA分子有14个，占7/8，含15N的DNA分子有2个，占1/8。根据题干信息可求出该DNA分子中含40个腺嘌呤，复制4次需腺嘌呤的数量＝(24－1)×40＝600(个)。
4．下列关于DNA复制的叙述，正确的是( D )
A．复制均在细胞核内进行
B．复制仅发生在有丝分裂前的间期
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
解析： 细胞分裂一般都伴随DNA复制，不只是有丝分裂；DNA不只存于细胞核内，线粒体、叶绿体中也含有少量DNA；DNA是边解旋边复制。
5．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( D )
解析： 因为DNA的复制为半保留复制，因此亲本DNA的两条链将分别进入不同的子代DNA分子中，故A、B项错误；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)，故C项错误，D项正确。
6．下列有关“证明DNA半保留复制的实验”的叙述，正确的是( C )
A．培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成DNA的基本骨架
B．通过对第二代大肠杆菌DNA的离心，得出DNA复制的特点为半保留复制
C．将含14N/14N－DNA的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代，所获得的大肠杆菌的DNA中都含有15N
D．将含15N/15N－DNA的大肠杆菌转移到以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行离心，离心管中将只出现1个条带
解析： 培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成含氮碱基，进而形成DNA两条链之间的碱基对，A错误；通过对亲代、第一代、第二代大肠杆菌DNA的离心和对比分析才可得出DNA复制的特点为半保留复制，B错误；将含15N/15N－DNA的大肠杆菌转移到以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行离心，离心管中将出现轻、重两条带，D错误。
7．科学家推测DNA可能有如图A所示的三种复制方式。1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔用同位素标记技术和离心的方法，追踪由15N标记的DNA亲本链的去向，实验过程：在氮源为14NH4Cl的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N/14N－DNA(对照)；在氮源为15NH4Cl的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA均为15N/15N－DNA(亲代)。将亲代大肠杆菌转移到含14NH4Cl的培养基上，再连续繁殖两代(子代Ⅰ和子代Ⅱ)后，离心得到图B所示的结果。请依据上述材料回答问题：
(1)DNA复制的意义是_将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了遗传信息的连续性__。
(2)与对照相比，如果子代Ⅰ离心后能分辨出轻和重两条密度带，则说明DNA分子的复制方式是_全保留复制__。如果子代Ⅰ离心后只有1条中等密度带，则可以排除DNA分子以_全保留复制__的方式进行复制。如果子代Ⅰ离心后只有1条中等密度带，再继续做子代Ⅱ的DNA密度鉴定：①若子代Ⅱ离心后_可以分出中、轻两条密度带__，则可以确定DNA分子的复制方式是半保留复制。②若子代Ⅱ离心后不能分出中、轻两条密度带，则可以推测DNA分子的复制方式是_分散复制__。
(3)根据图B所示结果可推知DNA分子的复制方式是_半保留复制__。
解析：(2)若子代Ⅰ离心后能分辨出轻(两条链均被14N标记)和重(两条链均被15N标记)两条密度带，则DNA分子的复制方式是全保留复制。如果子代Ⅰ离心后只有1条中等密度带，则肯定不可能是全保留复制，可能是半保留复制或分散复制(没有全轻和全重)。若是半保留复制，子代Ⅱ离心后能分出中、轻两条密度带，且各占1/2；若是分散复制，子代DNA离心后不能分出中、轻两条密度带。(3)分析图B，子代Ⅰ都是中等密度带，子代Ⅱ中的中、轻密度带各占1/2，这与半保留复制的特点相吻合。
能 力 提 升
1．DNA片段复制的情况如下图所示，图中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链的片段。如果没有发生变异，则下列说法不正确的是( B )
A．b和c的碱基序列可以互补
B．a和c的碱基序列可以互补
C．a中(A＋T)/(G＋C)的值与b中(A＋T)/(G＋C)的值相同
D．a中(A＋G)/(T＋C)的值与d中(A＋G)/(T＋C)的值一般不相同
解析： a和d互补，b和c互补，如果不发生变异，a和c、b和d的碱基组成相同。某条脱氧核苷酸链上(A＋T)/(G＋C)的值与其互补链上的值相同，而(A＋G)/(T＋C)的值与其互补链上的值一般不相同，所以A、C、D三项中的说法均正确。
2．下图为真核生物染色体上DNA复制过程的示意图。下列有关叙述，错误的是( A )
A．图中DNA复制是从多个起点同时开始的
B．图中DNA复制是边解旋边双向复制的
C．真核生物DNA的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
解析： 从图中可以看出DNA复制有多个起点，因为复制环有大有小，所以复制不是同时开始的，A项错误；图中DNA复制是边解旋边双向复制的，B项正确；真核生物DNA的复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等参与，C项正确；真核生物的DNA具有多个复制起点，这种复制方式加速了复制过程，提高了复制速率，D项正确。
3．已知某DNA含有500个碱基对，其中一条链上A∶C∶T∶G＝1∶2∶3∶4。该DNA连续复制数次后，消耗周围环境中含G的脱氧核苷酸4 500个，则该DNA已经复制了( B )
A．3次 B．4次
C．5次 D．6次
解析： DNA一条链上G的数目＝500×4/(1＋2＋3＋4)＝200(个)，则另一条链上G的数目＝500×2/(1＋2＋3＋4)＝100(个)，所以DNA双链上共有300个G，n次复制结束后共消耗G的数目为4 500个，4 500/300＝15，即DNA分子增加15个，复制后DNA的数目是16＝24，则n＝4，即复制了4次。
4．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( B )
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，因为实验中缺少催化酶的适宜的体内条件
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。
5．(2023·河北七校联盟质检)大肠杆菌的拟核DNA分子中含有n个核苷酸，用含32P的培养基培养不含32P的大肠杆菌得到如图所示的Ⅱ、Ⅲ两种类型的DNA。下列有关该实验结果的预测与分析，正确的是( D )
A．DNA第2次复制产生的子代DNA分子中，类型Ⅱ与Ⅲ的数量比为1∶3
B．DNA分子复制完成后，母链和子链中碱基(A＋G)/(T＋C)的值一定相等
C．第2次复制需要消耗嘧啶碱基的数是3n/2
D．一个拟核DNA分子复制n次形成的含32P的脱氧核苷酸单链的数量为2n＋1－2条
解析： DNA复制为半保留复制，则该DNA第2次复制产生的DNA有22＝4(个)，包括Ⅱ、Ⅲ两种类型，比例为1∶1，A错误；由于DNA是半保留复制，所以子链有的和母链相同，有的和母链互补，与母链配对的子链中(A＋G)/(T＋C)的值与母链互为倒数，与母链相同的子链中(A＋G)/(T＋C)的值与母链相同，B错误；拟核DNA分子中含有n个核苷酸，其中嘌呤碱基＝嘧啶碱基＝n/2，第2次复制需要消耗嘧啶碱基的数为(22－1)×(n/2)＝n，C错误；DNA复制n次，形成的脱氧核苷酸单链有2n＋1条，不含32P的单链有2条，故含32P的脱氧核苷酸单链有2n＋1－2条，D正确。
6．某DNA分子含有3 000个碱基，其中腺嘌呤占35%。若该DNA分子用含15N标记的4种游离脱氧核苷酸为原料复制3次，将全部复制产物进行密度梯度离心，得到结果如图甲；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到结果如图乙。下列有关分析正确的是( C )
A．X层全部是仅含14N的DNA分子
B．W层中含15N标记的胞嘧啶脱氧核苷酸有6 300个
C．X层中含有的氢键数是Y层的1/3
D．W层与Z层的脱氧核苷酸数之比为4∶1
解析： DNA分子的复制为半保留复制，该DNA分子用含15N标记的脱氧核苷酸为原料复制3次，产生的8个DNA分子中均含15N标记，A错误；在含有3 000个碱基的DNA分子中，腺嘌呤占35%，因此胞嘧啶占15%，共450个，所以W层中含15N标记的胞嘧啶脱氧核苷酸为450×(23－1)＝3 150(个)，B错误；在DNA分子中，碱基之间通过氢键相连，DNA分子复制了3次，产生的8个DNA分子中，2个DNA分子同时含14N和15N,6个DNA分子只含15N，所以X层中含有的氢键数是Y层的1/3，C正确；由于DNA分子复制了3次，产生了8个DNA分子，含16条脱氧核苷酸链，其中含15N标记的有14条链，所以W层与Z层的脱氧核苷酸数之比为14∶2＝7∶1，D错误。
7．如图是DNA复制的有关图示。A→B→C表示大肠杆菌DNA的复制。D→E→F表示哺乳动物的DNA分子的复制片段。图中黑点表示复制起点，“←→”表示复制方向，“”表示时间顺序。
(1)若A中含有48 502个碱基对，而子链的延伸速率是每分钟105个碱基对，则此DNA分子复制约需30 s，而实际上只需约16 s，根据A～C图分析。这是因为_DNA复制是双向同时进行的__。
(2)哺乳动物的DNA分子展开可达2 m之长，若按A～C的方式复制，至少需8 h，而实际上需约6 h。根据D～F图分析，是因为_DNA从多个起点同时进行复制__。
(3)A～F均有以下特点：延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA分子复制的特点是_边解旋边复制__。
(4)C与A相同、F与D相同，C、F能被如此准确地复制出来，是因为_DNA分子独特的双螺旋结构为DNA分子复制提供了精确的模板，碱基互补配对原则保证了复制能够准确无误地进行__。
(5)DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基(设为P)变成了尿嘧啶，该DNA分子连续复制两次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为U—A、A—T、G—C、C—G，推测“P”可能是_鸟嘌呤或胞嘧啶__。
解析：DNA分子在复制时，首先在解旋酶的作用下，两条螺旋着的脱氧核苷酸链从某一点解开，即解旋；接着以解开的每条链为模板，从解旋点同时向两侧启动复制。真核生物细胞的DNA分子很长，复制时会从DNA分子的许多地方同时解旋和复制，而且是边解旋边复制。独特的双螺旋结构和碱基互补配对原则保证了复制准确无误地进行。相应位点上碱基对为U—A、A—T的两个子代DNA分子是由诱变后含有尿嘧啶的那条亲代DNA单链连续复制两次得到的；而相应位点上碱基对为G—C、C—G的两个子代DNA分子，则是由亲代DNA分子中另一条互补链连续复制两次得到的。由此可以推知，正常碱基“P”可能是鸟嘌呤(G)或胞嘧啶(C)。