（人教版2019必修2）高一生物课后培优分级练3.3 DNA的复制（原卷版+解析）

3.3 DNA的复制
1、沃森和克里克提出了遗传物质自我复制的假说： DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。由于新合成的每个 DNA分子中，都保留了原来DNA 分子中的一条链，因此，这种复制方式称作半保留复制 （P53）
2、1958 年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术，设计了一个巧妙的实验，证明了 DNA 的半保留复制。（P53）
3、DNA的复制：①概念：是以亲代DNA 为模板合成子代DNA 的过程。
②时间：DNA分子复制是在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成。
③主要在细胞核。
4、DNA的复制过程：
（1）解旋：DNA首先利用线粒体提供的能量，在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开。
（2）合成子链：以解开的每一段母链为模板 ，以游离的4种脱氧核苷酸为原料 ，遵循碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的子链。
（3）形成子代DNA：每一条子链与其对应的模板链 盘旋成双螺旋结构，从而形成两个与亲代DNA完全相同的子代DNA。新复制出的两个子代DNA,通过细胞分裂分配到子细胞中。
5、DNA的复制特点：
（1）DNA复制是一个边解旋边复制的过程。
（2）由于新合成的DNA中，都保留了原DNA的一条链，因此，这种复制叫半保留复制。
6、DNA的复制方式：保留复制。
7、条件：模板、原料、酶、能量。
8、DNA能够准确复制的原因：
（1）DNA分子独特的双螺旋提供精确的模板。
（2）通过碱基互补配对保证了复制准确无误。
9、功能：传递 遗传信息 。DNA分子通过复制，使亲代的遗传信息传给子代，从而保证了遗传信息的连续性。
10．与 DNA 复制有关的碱基计算（见 DNA 的相关计算）
（1）一个 DNA 连续复制 n 次后，DNA 分子总数为： 2 n
（2）第 n 代的 DNA 分子中，含原 DNA 母链的有 2 个，占 1/2 n－1
（3）若某 DNA 分子中含碱基 T的个数为a则：
①则连续复制 n 次，所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为：a（2 n－1）
②第 n 次复制时所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为：a×2 n－1
培优第一阶——基础过关练
1．科学家在以大肠杆菌为材，用同位素示踪技术探究DNA的复制过程中，首先进行了“将大肠杆菌放入以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代”这一操作。该操作的目的是（　　）
A．使大肠杆菌拟核DNA被同位素标记
B．使大肠杆菌质粒DNA被同位素标记
C．使大肠杆菌所有的DNA都被同位素标记
D．使大肠杆菌的DNA被释放
2．下列关于DNA复制的叙述，错误的是（ ）
A．DNA复制需DNA聚合酶参与 B．DNA复制需ATP提供能量
C．复制过程是先解旋后复制 D．DNA复制的方式是半保留复制
3．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3次，则含15N的子代DNA分子个数是（ ）
A．32 B．16 C．8 D．2
4．如图甲是DNA分子复制的过程示意图，A和B代表两种不同的酶，将图甲中某一片段放大后如图乙所示，下列叙述错误的是（ ）
A．图甲中A为解旋酶，B为DNA聚合酶
B．图甲中b链和c链（A+G）/（T+C）的比值相等
C．图乙中7表示胸腺密啶脱氧核苷酸
D．图乙中5和6交替连接构成DNA的基本骨架
5．某DNA片段（14N）含有2000个碱基，腺嘌呤占35%。若该DNA分子以同位素15N标记过的四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，得到如图甲所示的结果；若将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到如图乙所示的结果。下列有关分析正确的是（　　）
A．图甲所示的DNA分子均含有15N
B．图甲X层为仅含14N的DNA，Y层的DNA仅一条链含14N
C．图乙W层中含15N标记的胞嘧啶有4900个
D．图乙Z层与W层的脱氧核苷酸数之比是1：8
6．以DNA的一条链“5'—C—T—A—3'”为模板，经复制后产生的子链是（ ）
A．3'—G—A—T—5' B．3'—G—A—U—5'
C．3'—T—A—G—5' D．3'—U—A—G—5'
7．如图为DNA复制过程示意图，分析该图不能得出的结论是（ ）
A．该过程需要的原料是核糖核苷酸
B．①和③是DNA复制的两条模板链
C．DNA复制的过程是边解旋边复制
D．DNA复制的方式是半保留复制
8．下列有关DNA复制的叙述，正确的是（ ）
A．DNA复制时需要DNA连接酶
B．DNA复制需要模板、原料、能量和酶等基本条件
C．DNA的复制过程是先解旋后复制
D．DNA的复制通常发生在细胞分裂前期
9．下列关于DNA复制的叙述正确的是（ ）
A．子代DNA分子中一条链来自亲代
B．以ATCG四种游离的碱基为原料
C．配对的碱基间通过肽键相互连接
D．解旋酶催化子链从5＇－端向3＇－端延伸
10．下图表示细胞内发生的生理过程，字母表示脱氧核苷酸链，以下说法正确的是（　　）
A．该过程可发生在人体成熟的红细胞中
B．该过程需要尿嘧啶氧核苷酸和酶等
C．正常情况下a链和d链分别进入不同的子细胞
D．a 链（A+G）/（T+C）的值与 b 链（A+G）/（T+C）的值相等
培优第二阶——拓展培优练
1．将双链均含32P的DNA（共200个碱基，其中一条链的G+C占40%）置于不含32P的复制体系中，体系中的dATP、dTTP、dCTP、dGTP（d表示脱氧）可为DNA复制提供原料。下列说法正确的是（ ）
A．DNA复制时，DNA聚合酶的作用是催化生成氢键
B．dCTP脱去3个磷酸基团后，可作为DNA合成的原料
C．若该DNA连续复制2次，则需要消耗180个dATP
D．若子代DNA中含32P的链占1/16，则该DNA连续复制了5次
2．下图表示某DNA分子复制过程，下列相关叙述错误的是（　　）
A．图示过程体现了DNA分子半保留复制的特点
B．图示过程体现了DNA分子单起点双向复制的特点
C．边解旋边复制是子链中不连续片段出现的原因之一
D．新合成的两条子链（A+T）/ （G+C）的值相同
3．如图为DNA分子结构示意图，对该图的叙述正确的是（　　）
A．该DNA分子可能有44'种碱基对的排列顺序
B．④是构成DNA的基本组成单位，名称是胞嘧啶脱氧核苷酸
C．若仅有订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建如图的片段，则需订书钉32个
D．某双链DNA分子中，G占总数的30%，其中一条链中的T占该DNA分子全部总数的7%，那么另一条链中T占该DNA分子全部总数的23%
4．DN 分子在复制过程中，某位点上的一个正常碱基（设为P）由于诱变变成了尿嘧啶。该菌转移 DNA连续复制2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．胸腺嘧啶或腺嘌呤 B．胞嘧啶或鸟嘌呤 C．胞嘧啶或腺嘌呤 D．腺嘌呤或鸟嘌呤
5．某DNA分子含有100个碱基对，其中有胞嘧啶60个，现用15N标记其两条链，然后将该DNA分子放在含14N的培养基中连续复制4次。下列结果不可能的是（　　）
A．含有15N的脱氧核苷酸链占1/16
B．含有14N的DNA分子占7/8
C．复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D．每条链中均含有60%的C+G
6．已知一个用 15N标记所有染色体双链DNA的体细胞，此细胞中的染色体总数是40条，将该细胞放入不含 15N的培养基中培养，在分裂过程中，若一个细胞中染色体是80条，其中被 15N标记的染色体是20条，从第几次分裂开始会出现这种情况（　　）
A．1 B．2 C．3 D．4
7．如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述错误的是（　　）
A．解旋酶能使双链DNA解开，但需要消耗ATP
B．DNA分子复制的特点是半保留复制，边解旋边复制
C．DNA分子的复制需要引物，且两条子链的合成方向是相同的
D．新合成的两条子链的碱基序列是互补的
8．一个用15N标记了双链的DNA分子含120个碱基对，其中腺嘌呤有50个。在不含15N的培养基中经过n次复制后，不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7：1，复制过程共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸m个，则n、m分别是（ ）
A．3、490 B．3、560 C．4、1050 D．4、1120
9．(多选)某基因（14N）含有 3000个碱基，腺嘌呤占35%．若该 DNA分子用15N同位素标记过的游离脱氧核苷酸为原料复制 3次，再将全部复制产物置于试管内离心，进行密度分层，得到结果如图1；然后加入解旋酶再离心，得到结果如图 2．则下列有关分析完全正确的是（ ）
A．W层中含 15N标记胞嘧啶3150个
B．X层全部是14N的基因
C．W层与Z层的核苷酸数之比为1：7
D．X层中含有的氢键数是 Y层的1/3倍
培优第三阶——高考沙场点兵
1．(2023·海南·统考高考真题）现有DNA分子的两条单链均只含有14N（表示为14N14N）的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代，再转到含有14N的培养基中繁殖一代，则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是（　　）
A．有15N14N和14N14N两种，其比例为1：3
B．有15N15N和14N14N两种，其比例为1：1
C．有15N15N和14N14N两种，其比例为3：1
D．有15N14N和14N14N两种，其比例为3：1
3.3 DNA的复制
1、沃森和克里克提出了遗传物质自我复制的假说： DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸根据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。由于新合成的每个 DNA分子中，都保留了原来DNA 分子中的一条链，因此，这种复制方式称作半保留复制 （P53）
2、1958 年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术，设计了一个巧妙的实验，证明了 DNA 的半保留复制。（P53）
3、DNA的复制：①概念：是以亲代DNA 为模板合成子代DNA 的过程。
②时间：DNA分子复制是在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成。
③主要在细胞核。
4、DNA的复制过程：
（1）解旋：DNA首先利用线粒体提供的能量，在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开。
（2）合成子链：以解开的每一段母链为模板 ，以游离的4种脱氧核苷酸为原料 ，遵循碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的子链。
（3）形成子代DNA：每一条子链与其对应的模板链 盘旋成双螺旋结构，从而形成两个与亲代DNA完全相同的子代DNA。新复制出的两个子代DNA,通过细胞分裂分配到子细胞中。
5、DNA的复制特点：
（1）DNA复制是一个边解旋边复制的过程。
（2）由于新合成的DNA中，都保留了原DNA的一条链，因此，这种复制叫半保留复制。
6、DNA的复制方式：保留复制。
7、条件：模板、原料、酶、能量。
8、DNA能够准确复制的原因：
（1）DNA分子独特的双螺旋提供精确的模板。
（2）通过碱基互补配对保证了复制准确无误。
9、功能：传递 遗传信息 。DNA分子通过复制，使亲代的遗传信息传给子代，从而保证了遗传信息的连续性。
10．与 DNA 复制有关的碱基计算（见 DNA 的相关计算）
（1）一个 DNA 连续复制 n 次后，DNA 分子总数为： 2 n
（2）第 n 代的 DNA 分子中，含原 DNA 母链的有 2 个，占 1/2 n－1
（3）若某 DNA 分子中含碱基 T的个数为a则：
①则连续复制 n 次，所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为：a（2 n－1）
②第 n 次复制时所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为：a×2 n－1
培优第一阶——基础过关练
1．科学家在以大肠杆菌为材，用同位素示踪技术探究DNA的复制过程中，首先进行了“将大肠杆菌放入以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代”这一操作。该操作的目的是（　　）
A．使大肠杆菌拟核DNA被同位素标记
B．使大肠杆菌质粒DNA被同位素标记
C．使大肠杆菌所有的DNA都被同位素标记
D．使大肠杆菌的DNA被释放
【答案】C
【详解】科学家在以大肠杆菌为材，用同位素示踪技术探究DNA的复制过程中，首先进行了“将大肠杆菌放入以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代”，这一操作使大肠杆菌所有的DNA都被同位素标记，用来研究DNA的复制过程，C正确。故选C。
2．下列关于DNA复制的叙述，错误的是（ ）
A．DNA复制需DNA聚合酶参与 B．DNA复制需ATP提供能量
C．复制过程是先解旋后复制 D．DNA复制的方式是半保留复制
【答案】C
【详解】A、DNA复制时，需DNA聚合酶参与，DNA聚合酶催化游离的脱氧核苷酸聚合形成脱氧核苷酸链，A正确；B、ATP是细胞内的直接能源物质，能为细胞内多种代谢过程提供能量，包括DNA复制，B正确；C、DNA复制过程是边解旋边复制，C错误；D、梅塞尔森的DNA半保留复制中，用15N标记亲本链，14N标记子代链，从而证明DNA的复制是半保留复制，利用了同位素标记法，D正确。故选C。
3．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3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】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3次，共得到DNA分子8条，由于DNA分子是半保留复制的，故最初的含15N的DNA分子两条链分别形成两个新的DNA分子，故含有15N的子代DNA分子个数是2个。故选D。
4．如图甲是DNA分子复制的过程示意图，A和B代表两种不同的酶，将图甲中某一片段放大后如图乙所示，下列叙述错误的是（ ）
A．图甲中A为解旋酶，B为DNA聚合酶
B．图甲中b链和c链（A+G）/（T+C）的比值相等
C．图乙中7表示胸腺密啶脱氧核苷酸
D．图乙中5和6交替连接构成DNA的基本骨架
【答案】B
【详解】A、解旋酶的作用是让两条母链之间的氢键断裂，使双螺旋解开，A为解旋酶；DNA聚合酶的作用是合成子链，让子链不断延伸，B为DNA聚合酶，A正确；
B、b链和c链的碱基序列互补，互补链中A+G/T+C的比值互为倒数，B错误；
C、DNA双链碱基配对符合碱基互补配对原则，A和T配对，4表示胸腺嘧啶，7表示胸腺密啶脱氧核苷酸，C正确；D、5是脱氧核糖，6是磷酸基团，脱氧核糖和磷酸交替连接，构成DNA的基本骨架，D正确。故选B。
5．某DNA片段（14N）含有2000个碱基，腺嘌呤占35%。若该DNA分子以同位素15N标记过的四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，得到如图甲所示的结果；若将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到如图乙所示的结果。下列有关分析正确的是（　　）
A．图甲所示的DNA分子均含有15N
B．图甲X层为仅含14N的DNA，Y层的DNA仅一条链含14N
C．图乙W层中含15N标记的胞嘧啶有4900个
D．图乙Z层与W层的脱氧核苷酸数之比是1：8
【答案】A
【详解】A、甲为全部复制产物（DNA分子）离心的结果，该DNA分子以同位素15N标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制，则图甲所示的DNA分子均含有15N，A正确；
B、图甲密度小的X层是同时含14N和15N的DNA，密度大的Y层DNA分子只含15N，B错误；C、图乙是全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，W层是密度大的14个15N链，相当于7个DNA分子，由腺嘌呤占35%，可知胞嘧啶为15%，含有胞嘧啶的数目为个，C错误；D、图乙Z层中为2条14N链，相当于一个DNA，W层中为14条15N链，相当于7个DNA，Z层与W层的核苷酸数之比是1：7，D错误。
故选A。
6．以DNA的一条链“5'—C—T—A—3'”为模板，经复制后产生的子链是（ ）
A．3'—G—A—T—5' B．3'—G—A—U—5'
C．3'—T—A—G—5' D．3'—U—A—G—5'
【答案】A
【详解】DNA两条链是反向平行的，且遵循碱基的互补配对，故另一条链的序列为：3′-G-A-T-5′，A正确。故选A。
7．如图为DNA复制过程示意图，分析该图不能得出的结论是（ ）
A．该过程需要的原料是核糖核苷酸
B．①和③是DNA复制的两条模板链
C．DNA复制的过程是边解旋边复制
D．DNA复制的方式是半保留复制
【答案】A
【详解】A、该过程是DNA复制，需要的原料是脱氧核糖核苷酸，A错误；
B、①和③是DNA复制的两条模板链，B正确；
C、由图可知，DNA复制的过程是边解旋边复制，C正确；
D、图中复制时各保留一条模板链，DNA复制的方式是半保留复制，D正确。
8．下列有关DNA复制的叙述，正确的是（ ）
A．DNA复制时需要DNA连接酶
B．DNA复制需要模板、原料、能量和酶等基本条件
C．DNA的复制过程是先解旋后复制
D．DNA的复制通常发生在细胞分裂前期
【答案】B
【详解】A、DNA分子复制时，需要解旋酶打开双链DNA之间的氢键，DNA聚合酶将脱氧核苷酸连接形成DNA链，A错误；
B、DNA复制需要模板（DNA的双链）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和DNA聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）等基本条件，B正确；
C、DNA的复制过程是边解旋边复制，C错误；
D、DNA的复制通常发生在细胞分裂间期，D错误。
9．下列关于DNA复制的叙述正确的是（ ）
A．子代DNA分子中一条链来自亲代
B．以ATCG四种游离的碱基为原料
C．配对的碱基间通过肽键相互连接
D．解旋酶催化子链从5＇－端向3＇－端延伸
【答案】A
【详解】A、DNA为半保留复制，子代DNA分子中一条链来自亲代，A正确；
B、DNA分子的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸，所以DNA复制的原料是含ATCG碱基的四种脱氧核糖核苷酸，B错误；
C、配对的碱基间通过氢键相互连接，C错误；
D、DNA聚合酶催化子链从5＇－端向3＇－端延伸，D错误。
10．下图表示细胞内发生的生理过程，字母表示脱氧核苷酸链，以下说法正确的是（　　）
A．该过程可发生在人体成熟的红细胞中
B．该过程需要尿嘧啶氧核苷酸和酶等
C．正常情况下a链和d链分别进入不同的子细胞
D．a 链（A+G）/（T+C）的值与 b 链（A+G）/（T+C）的值相等
【答案】C
【详解】A、人体成熟的红细胞中没有细胞核，不能进行DNA复制，A错误；
B、DNA复制不需要尿嘧啶氧核苷酸，B错误；
C、正常情况下a链和d链随姐妹染色单体分离，分别进入不同的子细胞，C正确；
D、a 链A+G）/（T+C）的值为b 链（A+G）/（T+C）的值的倒数，D错误。
培优第二阶——拓展培优练
1．将双链均含32P的DNA（共200个碱基，其中一条链的G+C占40%）置于不含32P的复制体系中，体系中的dATP、dTTP、dCTP、dGTP（d表示脱氧）可为DNA复制提供原料。下列说法正确的是（ ）
A．DNA复制时，DNA聚合酶的作用是催化生成氢键
B．dCTP脱去3个磷酸基团后，可作为DNA合成的原料
C．若该DNA连续复制2次，则需要消耗180个dATP
D．若子代DNA中含32P的链占1/16，则该DNA连续复制了5次
【答案】C
【详解】A、DNA复制时，DNA聚合酶的作用是催化生成磷酸二酯键，A错误；
B、dCTP脱去2个磷酸基团后，可作为DNA合成的原料，B错误；
C、该DNA共200个碱基，其中一条链G+C占40%，整个DNA中G+C占40%，则DNA中A+T占60%为120个，A=T=60个，若该DNA连续复制2次，则需要消耗dATP：（22-1）×60=180个，C正确；
D、子代DNA中含32P的链有2条，占1/16，则总共32条DNA链，16个DNA，则该DNA连续复制了4次，D错误。
2．下图表示某DNA分子复制过程，下列相关叙述错误的是（　　）
A．图示过程体现了DNA分子半保留复制的特点
B．图示过程体现了DNA分子单起点双向复制的特点
C．边解旋边复制是子链中不连续片段出现的原因之一
D．新合成的两条子链（A+T）/ （G+C）的值相同
【答案】B
【详解】A、据图可知，DNA在复制时，以亲代DNA的每一条链作模板，合成完全相同的两个双链子代DNA，每个子代DNA中都含有一条亲代DNA链，体现了DNA分子半保留复制的特点，A正确；
B、图示过程只显示了DNA分子单起点复制的特点，没有体现双向复制的特点，B错误；
C、DNA复制时并不是先将母链全部解开为单链再合成子链，而是边解旋边复制，这是子链中不连续片段出现的原因之一，C正确；
D、DNA在复制的结果是合成完全相同的两个双链子代DNA，因此新合成的两条子链（A+T）/ （G+C）的值相同，D正确。
3．如图为DNA分子结构示意图，对该图的叙述正确的是（　　）
A．该DNA分子可能有44'种碱基对的排列顺序
B．④是构成DNA的基本组成单位，名称是胞嘧啶脱氧核苷酸
C．若仅有订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体并构建如图的片段，则需订书钉32个
D．某双链DNA分子中，G占总数的30%，其中一条链中的T占该DNA分子全部总数的7%，那么另一条链中T占该DNA分子全部总数的23%
【答案】C
【详解】A、该DNA分子结构已确定，其碱基对的排列顺序只有一种，A错误；
B、④中的磷酸不位于5'-C上，不符合DNA的基本单位的结构特点，B错误；
C、用订书钉将脱氧核糖、磷酸、碱基连为一体，构建一个DNA的基本单位需要2个订书钉；将两个基本单位连在一起需要一个订书钉，若搭建含4对碱基组成的DNA双链片段，需安将8个基本单位连成两条长度相等的链，需要6个订书钉；碱基A和T之间有2个氢键，G和C之间有3个氢键，碱基对之间的氢键也需要订书钉连接，因此使用订书钉的个数为8×2+3×2+2×2+2×3=32个，C正确；
D、根据碱基互补配对原则，G占总数的30%，则T占总数的50%-30%=20%，若其中一条链中的T占该DNA分子全部碱基总数的7%，则另一条链中T在该DNA分子中的碱基比例为20%-7%=13%，D错误。
4．DN 分子在复制过程中，某位点上的一个正常碱基（设为P）由于诱变变成了尿嘧啶。该菌转移 DNA连续复制2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．胸腺嘧啶或腺嘌呤 B．胞嘧啶或鸟嘌呤 C．胞嘧啶或腺嘌呤 D．腺嘌呤或鸟嘌呤
【答案】B
【详解】根据半保留复制的特点，DNA分子经过两次复制后，突变链形成的两个DNA分子中含有U-A、A-T碱基对，而另一条正常链形成的两个DNA分子中含有G-C、C-G碱基对，因此替换的可能是G，也可能是C，即B正确。
5．某DNA分子含有100个碱基对，其中有胞嘧啶60个，现用15N标记其两条链，然后将该DNA分子放在含14N的培养基中连续复制4次。下列结果不可能的是（　　）
A．含有15N的脱氧核苷酸链占1/16
B．含有14N的DNA分子占7/8
C．复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D．每条链中均含有60%的C+G
【答案】B
【详解】A、DNA经过了4次复制，形成的子代DNA分子共16个，DNA复制为半保留复制，其中2条脱氧核苷酸链含有15N，因此含有15N的脱氧核苷酸链占2/32，即十六分之一，A正确；
B、由于DNA分子的复制是半保留复制，最终只有2个子代DNA各含1条15N链，1条14N链，其余DNA都含14N，因此全部子代DNA都含14N，B错误；
C、含有100个碱基对200个碱基的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，解得A=40个，故复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸：（24-1）×40=600，C正确；
D、由于DNA中胞嘧啶60个，腺嘌呤40个，又C=G，A=T，所以每条链中均含有60%的C+G，D正确。
6．已知一个用 15N标记所有染色体双链DNA的体细胞，此细胞中的染色体总数是40条，将该细胞放入不含 15N的培养基中培养，在分裂过程中，若一个细胞中染色体是80条，其中被 15N标记的染色体是20条，从第几次分裂开始会出现这种情况（　　）
A．1 B．2 C．3 D．4
【答案】C
【详解】细胞中的染色体总数是40条，若一个细胞中染色体是80条，说明该细胞处于有丝分裂后期；由于DNA分子进行半保留复制，第一次有丝分裂时所有的DNA分子都是一条链含15N，一条链不含15N，即所有染色体15N，故第一次分裂末期有80条染色体含有15N；第二次有丝分裂时，后期有80条染色体，40条不含15N，40条含15N，姐妹染色单体随机分配，形成的子细胞中含15N的染色体介于0到40之间，故第三次分裂的后期可能出现15N标记的染色体是20条。
7．如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述错误的是（　　）
A．解旋酶能使双链DNA解开，但需要消耗ATP
B．DNA分子复制的特点是半保留复制，边解旋边复制
C．DNA分子的复制需要引物，且两条子链的合成方向是相同的
D．新合成的两条子链的碱基序列是互补的
【答案】C
【详解】A、分析图可知，解旋酶在ATP的供能下，将双链DNA解开，A正确；
B、DNA分子复制的特点是半保留复制，每个新的DNA分子中含有一个母链和一个子链；为了加快复制的效率，复制时边解旋边复制，B正确；
C、DNA分子复制中由于DNA聚合酶只能沿着子链的3'端延伸子链，故需要引物引导子链合成；由于DNA的两条母链反向平行，两条子链的合成方向是相反的，C错误。
D、新合成的两条子链，延伸方向相反，反向平行，为互补的碱基序列，D正确。
8．一个用15N标记了双链的DNA分子含120个碱基对，其中腺嘌呤有50个。在不含15N的培养基中经过n次复制后，不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7：1，复制过程共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸m个，则n、m分别是（ ）
A．3、490 B．3、560 C．4、1050 D．4、1120
【答案】C
【详解】由题意可知可知该DNA分子含120个碱基对，其中中A=T=50个，则C=G=70个，则该DNA复制n次共需游离的胞嘧啶数目m=（2n-1）×70，该DNA分子在不含15N的培养液中经过n次复制后形成2n个DNA，根据DNA半保留复制特点，其中含有15N的DNA分子有2个，不含15N的DNA分子总数为2n-2，又已知不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7：1，即（2n-2）：2=7：1，则n=4，m=（24-1）×70=1050个。
ABD错误，C正确。
9．(多选)某基因（14N）含有 3000个碱基，腺嘌呤占35%．若该 DNA分子用15N同位素标记过的游离脱氧核苷酸为原料复制 3次，再将全部复制产物置于试管内离心，进行密度分层，得到结果如图1；然后加入解旋酶再离心，得到结果如图 2．则下列有关分析完全正确的是（ ）
A．W层中含 15N标记胞嘧啶3150个
B．X层全部是14N的基因
C．W层与Z层的核苷酸数之比为1：7
D．X层中含有的氢键数是 Y层的1/3倍
【答案】AD
【详解】A、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，DNA复制的方式为半保留复制，故其中含15N标记的有14条链；又在含有3000个碱基的DNA分子中，腺嘌呤占35%，因此胞嘧啶占15%，共450个；图2是加入解旋酶再离心的结果—试管中是单链状态的脱氧核苷酸链，所以W层中含15N标记胞嘧啶为450×7=3l50个，A正确；B、由于DNA分子复制为半保留复制，所以X层均为一条链含14N、一条链含15N的基因，B错误；C、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，W层是含15N标记的脱氧核苷酸链，共有14条，Z层是14N标记的脱氧核苷酸链，共有2条，所以W层与Z层的核苷酸之比为14：2=7：1，C错误；
D、在DNA分子中，碱基对之间通过氢键相连，DNA分子复制了3次，产生的8个DNA分子中，2个DNA分子含14N和15N（X层），6个DNA分子只含15N（Y层），所以X层中含有的氢键数是Y层的1/3，D正确。
培优第三阶——高考沙场点兵
1．(2023·海南·统考高考真题）现有DNA分子的两条单链均只含有14N（表示为14N14N）的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代，再转到含有14N的培养基中繁殖一代，则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是（　　）
A．有15N14N和14N14N两种，其比例为1：3
B．有15N15N和14N14N两种，其比例为1：1
C．有15N15N和14N14N两种，其比例为3：1
D．有15N14N和14N14N两种，其比例为3：1
【答案】D
【详解】DNA分子的两条单链均只含有14N，该大肠杆菌在含有 15N 的培养基中繁殖两代，形成4个DNA，其中2个DNA为15N14N，另外2个DNA为15N15N。；再转到含有 14N 的培养基中繁殖一代，DNA为15N14N形成的子代DNA中，一个DNA为15N14N，另外1个DNA为 14N14N；而DNA为 15N15N 形成的2个子代DNA都为 15N14N；因此理论上 DNA 分子的组成类有 15N14N 和 14N14N 两种，其比例为 3：1。 故选D。