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

  第3节　DNA的复制

基础巩固

1.下图表示早期科学家对DNA复制方式的两种推测。据图不能作出的推断是(　　)。

A.全保留复制是指两个子代DNA中,一个DNA含两条母链,一个DNA含两条全新的子链

B.半保留复制是指新合成的每个DNA分子中,都保留了原来DNA分子中的一条链

C.DNA每复制一次,会使子代DNA的数目增加一倍

D.DNA的复制过程是边解旋边复制

1.D　【解析】由图无法得出DNA复制是边解旋边复制这一结论,D符合题意。

2.某DNA分子含有m对碱基,其中胞嘧啶有n个。下列有关叙述正确的是(　　)。

A.该DNA分子中含有2m+n个氢键

B.该DNA分子的一条链中的胞嘧啶最多有n/2个

C.该DNA分子复制时,只需要原料、模板和酶

D.该DNA分子连续复制3次,第3次复制时消耗7(m-n)个腺嘌呤

2.A　【解析】由题意可知,该DNA分子中含有n个G-C碱基对,有(m-n)个A-T碱基对,一个A-T碱基对中含有2个氢键,一个G-C碱基对中含有3个氢键,所以该DNA分子中共含有的氢键数=3n+2(m-n)=2m+n个,A正确;该DNA分子中的胞嘧啶为n个,有可能一条链上有n个胞嘧啶,B错误;该DNA分子复制时,除需要原料、模板和酶外,还需要能量等,C错误;该DNA分子连续复制3次,得到8个DNA分子,则第3次复制时消耗4(m-n)个腺嘌呤,D错误。

3.下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分子的复制是从多个起点同时开始的

B.图中DNA分子是边解旋边双向复制的

C.真核生物DNA分子复制过程中解旋酶作用于氢键

D.真核生物的这种复制方式提高了复制速率 

3.A　【解析】分析题图可知,图中的三个复制起点复制的DNA片段的长度不同,圈比较大的表示复制开始的时间较早,因此DNA分子复制的起始时间不同,A错误;题图显示DNA分子是边解旋边双向复制的,B正确;DNA分子的复制首先要在解旋酶的作用下使双链间的氢键断裂,C正确;真核生物的DNA分子复制具有多个起点,这种复制方式加速了复制过程,提高了复制速率,D正确。

4.下列有关细胞内的DNA及其复制过程的叙述,正确的是(　　)。

A.子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3'-端

B.DNA在解旋酶的作用下水解成脱氧核苷酸

C.DNA每条链的5'-端是羟基末端

D.DNA聚合酶的作用是打开DNA双链

4.A　【解析】子链延伸方向为5'-端→3'-端,故游离的脱氧核苷酸添加到3'-端,A正确;DNA在解旋酶的作用下将DNA双螺旋的两条链解开,而不是水解成脱氧核苷酸,B错误;DNA每条链的5'-端是磷酸基团末端,3'-端是羟基末端,C错误;解旋酶的作用是打开DNA双链,DNA聚合酶的作用是以解开的母链为模板,催化底物(游离的4种脱氧核苷酸)聚合形成子链,D错误。

5.下图为真核细胞内某DNA(被15N标记)的结构示意图,该DNA全部碱基中A占20%。下列说法正确的是(　　)。

A.该DNA复制过程中解旋酶作用于①部位

B.该DNA一定存在于细胞核内的染色体上

C.该DNA的一条核苷酸链中(C+G)/(A+T)的值为1.5

D.将该DNA置于含14N的培养液中复制1次后含15N的DNA占1/2

5.C　【解析】该DNA复制过程中解旋酶作用于②部位,A错误;该DNA不一定存在于细胞核内的染色体上,也可能存在于线粒体中,B错误;该DNA的一条核苷酸链中(C+G)/(A+T)的值等于整个基因中(C+G)/(A+T)的值,已知该DNA全部碱基中A占20%,则T占20%,G和C各占30%,因此(C+G)/(A+T)=1.5,C正确;由于DNA的复制为半保留复制,所以复制后产生的2个DNA均含15N,D错误。

6.大肠杆菌拟核含有一个环状DNA分子,细胞分裂前先进行DNA的复制。据图分析,下列说法错误的是(　　)。

A.上述过程需要解旋酶、DNA聚合酶的参与

B.把只含14N的甲放在含15N的培养液中复制三代,子代中不含14N的DNA占75%

C.若甲总碱基数为a,含有腺嘌呤p个,则鸟嘌呤的数目为a/2-p

D.上述过程提高复制效率的方式主要依靠两个起点同时进行复制

6.D　【解析】题图所示为DNA复制过程,首先需要解旋酶解旋,然后需要DNA聚合酶参与合成DNA,A正确;据DNA半保留复制的特点分析,复制三代产生的DNA分子有8个,其中有2个DNA分子含有母链,即含14N,其他6个DNA分子都不含14N,所占比例为75%,B正确;甲为双链DNA分子,A和T数量相等,G和C数量相等,则鸟嘌呤的数目为(a-2p)/2=a/2-p,C正确;图中DNA复制只有一个起点,提高复制效率的方式是双向复制,D错误。

7.下图为某真核细胞中DNA复制过程模式图,下列分析正确的是(　　)。

A.酶①和酶②均作用于氢键

B.该过程的模板链是a、d链

C.该过程中的c、d链结构相同

D.DNA的复制是半保留复制

7.D　【解析】图中酶①是解旋酶,酶②是DNA聚合酶,前者作用于氢键,后者作用于磷酸二酯键,A错误;该过程中a、b链为模板链,c、d链分别是以a、b链为模板合成的子链,b与c链结构相同,a与d链结构相同,B、C错误。

拓展提升

8.1958年,科学家以大肠杆菌为实验材料进行实验,证实了DNA是以半保留方式复制的。下图所示各试管模拟的是可能出现的结果。

培养条件与方法:

(1)在含15N的培养基中培养若干代,使DNA双链均被标记(试管①)。

(2)转至含14N的培养基中培养,每30 min繁殖一代。

(3)取出每代DNA样本,并离心分层。

下列相关推论正确的是(　　)。

A.该实验运用了同位素标记技术,出现试管④的结果至少需要90 min

B.试管③是转入14N培养基中复制一代的结果,试管②是复制两代的结果

C.试管③的结果为得到DNA以半保留方式复制的结论起到了关键作用

D.在试管④中加入解旋酶一段时间后离心,出现的结果如试管⑤所示

8.C　【解析】该实验运用了同位素标记技术,试管④是复制两代的结果,至少需要60 min,A错误;试管③是转入14N 培养基中复制一代的结果,试管④是复制两代的结果,B错误;试管③中DNA分子一条链含14N,一条链含15N,对得到DNA以半保留方式复制的结论起到了关键作用,C正确;试管④中DNA一半是15N/14N,一半是14N/14N,加入解旋酶一段时间后,所有DNA分子双链被打开形成单链,离心后,出现的结果应该是1/4重带和3/4轻带,与试管⑤所示不同,D错误。

9.下图表示DNA复制的过程。结合图示判断,下列有关叙述错误的是(　　)。

A.DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链间的氢键,使两条链解开

B.DNA复制生成的两条子链的延伸方向都是5'→3'

C.DNA的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段

D.DNA复制形成的两条子链都是连续合成的

9.D　【解析】DNA复制过程的第一步是解旋,需要用解旋酶破坏DNA双链之间的氢键,使两条链解开,A正确;由题图可知,DNA复制生成的两条子链的延伸方向都是5'→3',B正确;DNA的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段,C正确;由题图可知,DNA复制合成两条子链时,前导链的合成是连续的,后随链的合成是不连续的,D错误。

10.将某精原细胞(2n=8)的核DNA分子用15N标记后置于含14N的培养基中培养,经过三次连续的细胞分裂(不考虑互换与染色体变异)。下列相关叙述错误的是(　　)。

A.若三次细胞分裂都为有丝分裂,则产生的所有子细胞中含15N染色体的细胞最多为8个

B.若三次细胞分裂都为有丝分裂,则第二次分裂后期每个细胞中含有15N的染色体为8条

C.若进行一次有丝分裂后进行减数分裂,则减数分裂Ⅰ后期每个细胞中含15N的染色体有8条

D.若进行一次有丝分裂后进行减数分裂,则产生的所有精细胞中含有15N的染色体共有8条

10.D　【解析】经过3次有丝分裂得到8个子细胞,第二次有丝分裂时含15N的DNA随机分配,则第二次有丝分裂得到的4个子细胞可能全有15N标记,同理第三次有丝分裂最多得到8个含15N 标记的子细胞,A正确;如果进行有丝分裂,经过一次细胞分裂后,形成的2个子细胞中的DNA分子都是15NN,子细胞再复制一次形成2个DNA分子,分别是15NN、14NN,第二次分裂后期每个细胞中含有15NN 的染色体为8条,含14NN的染色体为8条,B正确;依据DNA半保留复制,若一个标记的精原细胞先进行一次有丝分裂,则形成的2个子细胞中,每个细胞有8个15NN的DNA,每个DNA分子都有1条链含有15N,每个子细胞再进行减数分裂,又以14N为原料进行DNA半保留复制,则减数分裂Ⅰ后期每个细胞中都有8条含15NN的DNA的染色体,8条含14NN的DNA染色体,复制后由于15NN、14NN的DNA共用着丝粒,故减数分裂Ⅰ后期每个细胞中含15N的染色体有8条,C正确;若一个标记的精原细胞先进行一次有丝分裂,则形成的2个子细胞中,每个DNA分子都有1条链含有15N,其中一个子细胞再进行减数分裂产生的所有精细胞中含有15N的染色体共有8条,另一个精原细胞情况也相同,故最初一个精原细胞进行有丝分裂,得到两个精原细胞,这两个精原细胞再进行减数分裂,最终产生的8个精细胞中含有15N的染色体共有16条,D错误。

11.下图甲是DNA分子局部组成示意图,图乙表示DNA分子复制的过程。请回答以下问题:

(1)图甲中有　　　　　种碱基,有　　个游离的磷酸基团。从主链上看,两条单链的方向　　　　　　　　　,从碱基关系看,两条单链　　　　　。

(2)图乙的DNA分子复制过程中除了需要模板和酶外,还需要　　　　　　　　等条件,保证DNA分子复制精确无误的关键是　　　　　　　　　　　。

(3)若图乙的该DNA分子含有48502个碱基对,而子链延伸的速度为105个碱基对/min,则此DNA复制约需要30 s,而实际时间远远小于30 s,据图分析,其原因是　　　　　　　　　;由图可知延伸的子链紧跟着解旋酶,这说明DNA分子复制是　　　　　　　的。

(4)DNA分子在复制过程中,某位点上的一个正常碱基(设为P)诱变成了尿嘧啶。该DNA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(　　)。

A.胸腺嘧啶 

B.腺嘌呤

C.胸腺嘧啶或腺嘌呤 

D.胞嘧啶或鸟嘌呤

11.(1)4　2　反向平行　互补配对　(2)原料、能量　碱基互补配对　(3)复制是双向多起点进行的　边解旋边复制　(4)D

【解析】(1)分析图甲可知,图甲中含有4种碱基,2个游离的磷酸基团。从主链上看,DNA分子的两条单链是反向平行的,两条单链上的碱基遵循碱基互补配对原则,因此从碱基关系上看,两条单链互补配对。(2)DNA分子复制过程中除了需要模板和酶外,还需要原料、能量等条件,保证DNA分子复制精确无误的关键是碱基互补配对。(3)按单条子链延伸速度,此DNA分子复制约需30 s,而实际上复制从开始到结束远远小于30 s,因为该DNA的复制是双向多起点进行的。(4)由于正常碱基“P”变成了U后,能与A配对,因此含有U—A、A—T的2个DNA分子是发生了突变的,而含有G—C、C—G的2个DNA分子是未发生突变的。这两个正常的DNA分子和亲代DNA分子的碱基组成是一致的,即亲代DNA分子中的碱基组成是G—C或C—G,因此“P”可能是胞嘧啶或鸟嘌呤。

挑战创新

12.环状DNA分子通常采用滚环型复制。动物细胞的线粒体DNA分子上有两个复制起始区OH和OL。该DNA复制时,OH首先被启动,以L链为模板合成H'链,当H'链合成至OL区域时,OL启动,以H链为模板合成L'链,最终合成两个环状双螺旋DNA分子,该过程的部分步骤如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)。

A.该复制方式不符合半保留复制的特点

B.H'链全部合成完成后,L'链才开始合成

C.子链中新形成的磷酸二酯键数目与含氮碱基的数目相同

D.若该线粒体DNA在含15N的培养液中复制3次,不含15N的DNA只有两个

12.C　【解析】由图可知,以L链为模板合成H'链和以H链为模板合成L'链均符合半保留复制的特点,A错误;当H'链合成至OL区域时,L'链开始合成,因此H'链全部合成完成前,L'链已经开始合成了,B错误;线粒体DNA为环状DNA分子,故子链中新形成的磷酸二酯键数目与含氮碱基数目(即脱氧核苷酸数目)相同,C正确;若该线粒体DNA在含15N的培养液中复制3次,则全部子代DNA均含15N,D错误。