高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3节 DNA的复制同步训练题

3.3  DNA的复制

考点1：DNA分子的复制

☆精讲

1．DNA分子复制的概念、时间、场所

2．DNA复制的过程

3．DNA复制的特点和意义

(1)特点：边解旋边复制、半保留制、多点解旋和复制。

(2)意义：DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。

☆精练

【例1】“探究DNA的复制过程”实验中，科学家设计了以NH4Cl为氮源培养大肠杆菌的同位素示踪实验，下列叙述错误的是（       ）

A．可先将大肠杆菌放入以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养

B．15N -15N-DNA、15N-14N-DNA、14N-14N-DNA的密度各不相同

C．可对每一代大肠杆菌直接做密度梯度离心，无需破碎细胞处理

D．分析子一代与子二代的离心结果可得出DNA分子的复制方式

【答案】C

【详解】A、DNA分子的元素组成包括C、H、O、N、P，可将大肠杆菌放入以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中获得双链被15N标记的DNA分子，A正确；B、离心后15N -15N-DNA为重密度带、15N-14N-DNA为中密度带、14N-14N-DNA为轻密度带，故三者的密度各不相同，B正确；C、需要将每一代大肠杆菌破碎，释放出DNA分子进行密度梯度离心，会出现密度带，C错误；D、子一代均为中密度带，子二代1/2中密度带、1/2轻密度带，说明DNA分子的复制方式是半保留复制，D正确。故选C。

【例2】下列关于真核细胞DNA复制的说法，正确的是（       ）

A．新的子链由4种核糖核苷酸聚合而成

B．DNA复制时，ATP的作用是降低化学反应活化能

C．碱基互补配对原则保证了DNA复制能准确地进行

D．DNA分子在解旋酶的作用下，先完成解旋后再进行复制

【答案】C

【详解】A、合成DNA的基本单位是四种脱氧核苷酸，因此，DNA复制形成新的子链由4种脱糖核苷酸聚合而成，A错误；B、DNA复制时，酶的作用是降低反应所需的活化能，ATP起着供能作用，B错误；C、碱基互补配对原则保证了DNA复制能准确地进行，从而使亲、子代DNA中的碱基排列顺序相同，C正确；D、DNA分子表现的特点是边解旋边复制，因此，在解旋酶的作用下，一边进行解旋，一边在DNA聚合酶的催化下完成复制，D错误。故选C。

【例3】下列关于DNA复制的叙述，错误的是（       ）

A．DNA复制时，在DNA聚合酶的作用下双螺旋被解开

B．经半保留复制得到的DNA分子中(A+C)/(G+T)=1

C．细胞中存在DNA分子的部位一般都可进行DNA复制

D．1个DNA分子复制n次后，含亲代DNA链的子代DNA分子有2个

【答案】A

【详解】A、DNA复制时，在解旋酶的作用下双螺旋被解开，A错误；B、经半保留复制得到的DNA分子，依然遵循碱基A与T配对，G与C配对，则(A+C)/(G+T)=1，B正确；C、细胞中存在DNA分子的部位一般都可进行DNA复制，如细胞核、线粒体和叶绿体中都存在DNA的复制，C正确；D、DNA遵循半保留复制，1个DNA分子复制n次后，含亲代DNA链的子代DNA分子有2个，D正确。故选A。

【例4】下列关于DNA分子复制的叙述．不正确的是（       ）

A．方式是半保留复制 B．边解旋边复制

C．在细胞分裂期进行 D．需要模板、原料、能量和酶等

【答案】C

【详解】A、DNA复制的方式是半保留复制，即子代DNA分子中都包含了亲代DNA分子的一条链，A正确；

B、DNA复制过程表现的特点是边解旋、边复制，B正确；C、DNA复制发生在间期，即有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，因为在间期发生的变化是DNA复制和有关蛋白质的合成，C错误；D、DNA复制的条件是需要模板、原料、能量和酶等，D正确。故选C。

【例5】下图表示生物体内的几个生理过程。下列相关叙述错误的是（       ）

A．原核细胞与真核细胞的区别之一是后者的②③过程在时间和空间上有差异

B．上图中的生理过程均可以在线粒体中进行

C．②过程中RNA聚合酶的作用不仅仅是促进DNA双链的解旋

D．若在②过程中发生碱基配对错误，则一定会导致③过程肽链中的氨基酸种类发生改变

【答案】D

【详解】A、原核细胞与真核细胞的区别之一是后者的转录翻译过程在时间和空间上有差异，原核细胞的转录和翻译同时进行，在细胞质中发生，而真核细胞的转录在细胞核，翻译在细胞质，不同时进行，A正确；

B、线粒体属于半自主性细胞器，含有DNA和核糖体，可进行上述的DNA复制、转录和翻译的过程，B正确；C、转录过程中的RNA聚合酶的作用不仅仅是促进DNA双链的解旋，还能催化RNA的合成，形成磷酸二酯键，C正确；D、由于存在密码子的简并性，若在②过程中发生碱基配对错误，也不一定会导致翻译出的肽链氨基酸种类发生改变，D错误。故选D。

【例6】如图为DNA的复制图解，请据图回答下列问题：

(1)DNA复制发生在__________期，动物细胞中DNA复制发生的主要场所是____________，少量也发生在________（细胞器）

(2)②过程称为__________，需要的酶是___________；指出③中的子链有_______________，③过程需要的酶是____________，必须遵循__________原则。

(3)子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子，由此说明DNA的复制具有__________特点。

(4)DNA分子比较稳定，主要因为DNA分子具有_______________结构，其基本支架是由________和 _____交替链接形成的，

(5)在 DNA 分子稳定性的比较中 ，__________碱基对的比例越高 ， DNA 分子稳定性越高，其中碱基对之间通过______键连接。

【答案】(1)间     细胞核     线粒体     (2)解旋     解旋酶     II、III     DNA聚合酶     碱基互补配对     (3)半保留复制     (4)双螺旋     磷酸     脱氧核糖     (5)G和C     氢

【分析】分析题图：图示表示DNA复制过程，由图可以知道DNA复制方式是半保留复制，其中①是亲代DNA分子，②是解旋过程，③是半保留复制过程，形成2个子代DNA。DNA复制所需要的条件为：模板：DNA的两条链；酶：解旋酶和DNA聚合酶等；原料：四种游离的脱氧核糖核苷酸；能量：ATP。此外还需要适宜的温度、pH等条件。(1)DNA复制发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。动物细胞中DNA复制发生的主要场所是细胞核，少量也发生在线粒体（植物细胞还有叶绿体）。(2)②过程称为解旋，需要解旋酶催化；图中③的子链有Ⅱ、Ⅲ，形成③过程需要DNA聚合酶催化，而且必须遵循碱基互补配对原则。(3)子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子，还有一条链是新的子链，由此说明DNA的复制具有半保留复制特点。(4)DNA分子比较稳定，主要因为DNA分子具有双螺旋结构，其基本支架是由磷酸和脱氧核糖交替链接形成的。(5)在DNA分子稳定性的比较中，由于G和C碱基对形成3个氢键，而A和T碱基对只形成2个氢键，所以G和C碱基对的比例越高，DNA分子稳定性越高，其中碱基对之间通过氢键连接。

考点2：“图解法”分析DNA复制相关计算

☆精讲

(1)  将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基中连续复制n次，则：

(2)DNA分子复制过程中消耗的脱氧核苷酸数

①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n－1)。

②第n次复制需要该种脱氧核苷酸数为m·2n－1。

☆精练

【例7】6．用15N标记一个DNA分子的两条链，让该DNA分子在14N的培养液中连续复制4次，则含15N的子代DNA分子个数是（       ）

A．32 B．16 C．8 D．2

【答案】D

【详解】让一个用15N标记的DNA分子在14N的培养液中连续复制4次，共形成16个DNA。在这16个DNA分子的32条链中，只有2条链是15N标记的母链。由于DNA复制是半保留复制，所以最终有2个DNA分子中既含15N也含14N，14个DNA分子中只含有14N，因此含15N的子代DNA分子有2个。ABC错误，D正确。故选D。

【例8】某DNA分子片段含有100个碱基对，其中一条链的A和T占本条链碱基总数的40％，互补链中G与T分别占该链碱基总数的22％和18％。如果该DNA片段连续复制2次，则需要游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸的数量为

A．114个 B．180个 C．240个 D．270个

【答案】B

【详解】在双链DNA分子共含有100个碱基对，A与T之和占其中一条链碱基的40%，则这条链A+T=100×40%=40个，G+C=60个；根据碱基配对原则A=T，G=C可知，另一条链同样A+T=40个，G+C=60个；由G=C可知，该DNA双链中G=C=60个。如果连续复制2次，根据半保留复制的特点，则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量即C=（22-1）×60=180。因此B正确，ACD错误。故选B。

【例9】含100个碱基对的一个DNA分子片段，其中一条链的A+T占40%，它的互补链中G与T分别占22%和18%，若连续复制2次，则需游离的胞啶脱氧核糖核苷酸数量为（       ）

A．240个 B．180个 C．14个 D．90个

【答案】B

【详解】分析题意可知：该DNA片段含有100个碱基对，即每条链含有100个碱基，其中一条链（设为1链）的A+T占40%，即A1+T1=40个，则C1+G1=60个；互补链（设为2链）中G与T分别占22%和18%，即G2=22，T2=18，可知C1=22，则G1=60-22=38=C2，故该DNA片段中C=22+38=60。已知DNA复制了2次，则DNA的个数为22=4，4个DNA中共有胞嘧啶脱氧核苷酸的数量为4×60=240，原DNA片段中有60个胞嘧啶脱氧核糖核苷酸，则需要游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为240-60=180，B正确，ACD错误。故选B。

【例10】细菌在含15N的培养基中繁殖若干代后，再移入含14N的培养基中培养，提取其子代的DNA进行梯度离心，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．若干代后的DNA最接近④

【答案】A

【详解】A、子一代DNA表明DNA分子只复制一次，都是15N-14N，所以应为②，A错误；B、子二代DNA表明DNA分子复制二次，产生4个DNA分子，其中2个都是14N，2个为15N-14N，所以应为①，B正确；C、子三代DNA表明DNA分子复制三次，产生8个DNA分子，其中6个都是14N，2个为15N-14N，所以应为③，C正确；D、若干代后的DNA，产生2n个DNA，只有2个为15N-14N，其他均为14N-14N，所以最接近④，D正确。故选A。

【例11】图1是DNA结构模式图，图2是探究DNA复制方式的实验图，据图回答下列相关问题：

(1)图1结构的基本单位是________________________。在其结构中间是碱基通过__________原则连接形成碱基对，其中____________（填“G-C”或“A-T”）碱基对越多，DNA耐高温的能力越强。

(2)若用32P标记图1所示的分子，则32P会被标记在图1的哪个位置______（填图示序号）

(3)若该DNA分子有1000个碱基对，其中碱基G有300个，若该DNA分子复制3次需要碱基A________个。

(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DNA，经密度梯度离心后得到的结果如图2。由于DNA分子质量不同，因此在离心管内的分布不同。若①、②、③分别表示轻、中、重3种DNA分子的位置。G0、G1、G2代细胞中提取DNA的结果分别对应图2中的哪几个试管________________，上述实验结果证明DNA的复制方式是_______________________。

【答案】(1)脱氧（核糖）核苷酸   碱基互补配对   G-C     (2)2     (3)4900    (4)ABD     半保留复制