2025人教版高中生物学必修2强化练习题-3.3 DNA的复制(含解析）

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2025人教版高中生物学必修2
第3节　DNA的复制
基础过关练
题组一　DNA半保留复制的实验证据
1.1958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,设计实验探究DNA的复制方式是半保留复制还是全保留复制,部分实验过程如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
A.该实验原理是利用密度梯度离心技术在试管中区分含有不同氮元素的DNA
B.大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代,其DNA几乎均是15N标记的
C.若将试管②中DNA双链分开后再离心,其结果仍能判断DNA的复制方式
D.若DNA的复制方式是半保留复制,试管③中含15N的DNA与含14N的DNA的比例为1∶2
2.(2024四川绵阳期中)用假说—演绎法进行DNA复制的研究时,将14N标记的大肠杆菌放在含有15N的培养液中培养,使其分裂两次。下列叙述错误的是(　　)
A.如果是全保留复制,子一代DNA分子1/2分布在轻带,1/2分布在重带
B.如果是全保留复制,子二代DNA分子1/4分布在轻带,3/4分布在重带
C.如果是半保留复制,子一代DNA分子1/2分布在中带,1/2分布在重带
D.如果是半保留复制,子二代DNA分子1/2分布在中带,1/2分布在重带
3.(2023河南焦作期中)在沃森和克里克提出DNA的碱基特异性配对方式后,科学家提出DNA可能有全保留复制、半保留复制、分散复制三种方式,如图1所示。为探究DNA的复制方式,科学家以含15N标记的培养液来培养大肠杆菌,让大肠杆菌繁殖多代,得到15N/15N-DNA(亲代),再将亲代DNA分子转移到含14N的普通培养液中,连续复制三代(子一代、子二代和子三代),每一代都用离心技术分离,不同相对分子质量的DNA将分布在试管中的不同位置上,同时对普通大肠杆菌DNA分子进行离心,实验结果如图2所示。回答下列问题:
(1)沃森和克里克提出DNA分子呈　　　　　　结构。DNA分子复制的基本条件是　　　　　　　　　　　　　　等(答出4点)。
(2)图2中,　　　　　　是普通大肠杆菌DNA的离心结果,　　　　　　是亲代DNA分子的离心结果。
(3)若DNA复制方式为全保留复制,则子一代和子二代分别有　　　　条离心带;若DNA复制方式为分散复制,则子一代和子二代均只有1条离心带,且子二代DNA的离心带介于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(填“15N/15N-DNA和15N/14N-DNA”或“15N/14N-DNA和14N/14N-DNA”)之间。
(4)如果子一代和子二代的离心结果分别是　　　　号试管,则可证明DNA分子的复制方式是半保留复制;子三代的离心结果最可能是　　　　号试管。
题组二　DNA复制的过程及特点
4.(2024广东湛江期中)在1958年,科学家通过实验证明了DNA的复制方式是半保留复制。细胞内DNA的半保留复制保证了遗传信息的连续性,下列叙述错误的是(　　)
A.DNA复制是一个边解旋边复制的过程
B.碱基互补配对保证了复制能够准确地进行
C.DNA复制需要模板、原料、酶等,但不需要能量
D.两个子代DNA分子都由母链和新合成的子链构成
5.(2024江苏泰州期中)如图为某真核细胞中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.该过程只能发生在细胞有丝分裂前的间期
D.图中酶①的运动方向为从下到上
6.(2024陕西西安月考)DNA复制过程中,非复制区保持着亲代双链结构,复制区的双螺旋分开,形成两个子代双链,子代双链与亲代双链的相接区域称为复制叉。如图表示DNA复制的部分过程,下列相关叙述错误的是(　　)
A.复制叉向前移动需要解旋酶参与
B.前导链与滞后链的复制方向均为5'端→3'端
C.复制完成后,前导链与滞后链中的碱基序列相同
D.前导链的合成是连续的,滞后链的合成是不连续的
7.(教材习题改编)如图甲、乙分别表示大肠杆菌、小麦细胞的DNA复制模式图,箭头处表示复制起点。下列叙述错误的是(　　)
A.小麦细胞DNA有多个复制起点,而大肠杆菌DNA只有一个复制起点
B.两者均从复制起点开始向两个方向进行复制
C.子链延伸过程中需要DNA聚合酶催化碱基间氢键的形成
D.小麦细胞DNA在不同起点处开始复制的时间可能不同
能力提升练
题组　DNA复制及相关计算
1.(不定项)(2024黑龙江齐齐哈尔期中)假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5 000个碱基对组成,其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用一个含有这样DNA的噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌后,若共释放出100个子代噬菌体,下列叙述不正确的是(　　)
A.该过程至少需要3×103个鸟嘌呤脱氧核苷酸
B.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
C.含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1∶49
D.子代噬菌体中含有31P的噬菌体为100个
2.(2024四川绵阳月考)某DNA分子含有3 000个碱基,其中腺嘌呤占35%。若该DNA分子用15N标记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(　　)
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3 150个
C.X层中含有的氢键数是Y层的1/4
D.W层与Z层的脱氧核苷酸数之比为4∶1
3.(2023北京东城期末)用普通培养液培养分裂活跃的真核细胞,在培养液中添加3H—胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养几分钟,将细胞转移到普通培养液中继续培养,直至完成一次DNA的复制过程。从上述细胞中分离染色体并进行放射自显影,其中一条DNA分子的结果如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.细胞进行DNA的复制时需要酶的参与和能量供应
B.放射性标记的片段散布在未标记的DNA片段之间
C.细胞中的所有脱氧核苷酸链均带有放射性标记
D.该实验结果说明真核细胞的DNA复制是多起点进行
4.(2024江苏宿迁月考)真核细胞内染色体外环状DNA(eccDNA)是游离于染色体基因组外的DNA,DNA的损伤可能会导致eccDNA的形成。下图表示真核细胞中DNA复制的过程,①②表示生理过程。请据图回答:
(1)图中酶2为　　　　　　　　。
(2)观察复制过程可看出DNA复制具有　　　　(填“双向”或“单向”)、　　　　(填“多起点”或“单起点”)复制的特点,极大地提高了复制效率。
(3)eccDNA形成的原因可能有　　(多选)。
A.DNA发生双链断裂
B.染色体片段丢失
C.染色体断裂后重新连接
D.DNA中碱基互补配对
(4)eccDNA在肿瘤细胞中普遍存在,肿瘤细胞分裂时,因eccDNA无　　　　(填结构),而无法与　　　　连接,导致不能平均分配到子细胞中。由此可见,eccDNA的遗传　　　(填“遵循”或“不遵循”)孟德尔遗传规律。
(5)若此eccDNA长度为1 000个碱基对,其中含鸟嘌呤400个。该DNA分子连续复制4次,则第4次复制需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸　　　　个。
答案与分层梯度式解析
第3节　DNA的复制
基础过关练
1.C　15N不具有放射性,结果的检测是利用密度梯度离心技术在试管中区分含有不同氮元素的DNA,A正确。细胞分裂1次,试管②中DNA分子共两个,其中有2条链含15N,2条链含14N,若将试管②中DNA双链分开后再离心,全保留复制和半保留复制的结果是相同的,其结果无法判断DNA的复制方式,C错误。试管③中DNA分子共4个,若DNA的复制方式是半保留复制,15N/14N-DNA分子有2个,14N/14N-DNA分子有2个,则试管③中含15N的DNA与含14N的DNA的比例为1∶2,D正确。
2.C　用表示14N标记的脱氧核苷酸链,用表示15N标记的脱氧核苷酸链,对题示DNA及复制分析:
3.答案　(1)双螺旋　模板(DNA的两条链)、原料(脱氧核苷酸)、能量、酶(解旋酶和DNA聚合酶等)　(2)④　⑤　(3)2、2　15N/14N-DNA和14N/14N-DNA　(4)②、①　③
解析　(2)普通大肠杆菌DNA两条链上的N都是14N,其离心结果为④号试管。亲代DNA分子的两条链上的N都是15N,其离心结果为⑤号试管。(3)(4)将亲代DNA分子(15N/15N-DNA)转移到含14N的普通培养液中,若DNA复制方式为全保留复制,则子一代和子二代都有2条离心带(一条15N/15N-DNA和一条14N/14N-DNA)。若DNA复制方式为分散复制,则子一代和子二代均只有1条离心带,且子二代DNA的离心带介于15N/14N-DNA和14N/14N-DNA之间。若DNA复制方式为半保留复制,则子一代只有一条离心带(15N/14N-DNA),对应图2中的②号试管;子二代有两条离心带(一条15N/14N-DNA和一条14N/14N-DNA,且两条带等宽),对应图2中的①号试管;子三代有8个DNA分子,其中2个DNA分子为15N/14N-DNA,6个DNA分子为14N/14N-DNA,离心结果为图2中的③号试管。
4.C　DNA复制过程表现为边解旋边复制、半保留复制(即两个子代DNA分子都由母链和新合成的子链构成)的特点,A、D正确;DNA复制需要模板、原料(脱氧核苷酸)、能量、酶等,C错误。
5.D　酶①为解旋酶,作用于氢键;酶②为DNA聚合酶,作用于磷酸二酯键,A错误。由图可知,该过程的模板链是a、b链,B错误。DNA分子复制过程发生在有丝分裂和减数分裂前的间期,C错误。图中酶①上方DNA未解旋,下方DNA已经解旋→酶①从下到上运动,D正确。
6.C　复制叉向前移动需要打破碱基对之间的氢键,因此需要解旋酶参与,A正确;观察题图的箭头方向,前导链与滞后链的复制方向均为5'端→3'端,且前导链的合成是连续的,滞后链的合成是不连续的,B、D正确;复制完成后,前导链和滞后链中的碱基序列互补,C错误。
7.C　由图中箭头(复制起点)数量可知,A正确。分析图示如下,可知B、D正确。
氢键的形成不需要酶的催化,DNA聚合酶催化磷酸二酯键的形成,C错误。
能力提升练
1.AB　对该噬菌体形成的100个子代中的DNA分析如图(表示未标记的脱氧核苷酸链,表示32P标记的脱氧核苷酸链),可知C、D正确。
上述每个DNA中A=T=10 000×20%=2 000,则C=G=(10 000-4 000)×1/2=3 000,整个过程增加了99个DNA,至少需要297 000个鸟嘌呤脱氧核苷酸,A错误。噬菌体增殖需要细菌提供原料和酶等,增殖的模板是噬菌体的DNA,B错误。
2.B　对该DNA复制3次结果分析如图(表示未标记的脱氧核苷酸链,表示15N标记的脱氧核苷酸链):
由此可知图甲X层为2个14N/15N-DNA,Y层为6个15N/15N-DNA,X层中含有的氢键数是Y层的1/3,A、C错误。图乙Z层为2条含14N标记的脱氧核苷酸链,W层为14条含15N标记的脱氧核苷酸链,W层与Z层的脱氧核苷酸数之比为7∶1,D错误。该DNA分子中,腺嘌呤占35%,胞嘧啶占15%,C=3 000×15%=450(个),W层(相当于7个DNA)中含15N标记的胞嘧啶脱氧核苷酸有450×7=3 150(个),B正确。
3.C　由于DNA复制具有半保留复制的特点,有些DNA分子含有原来的母链,母链没有放射性标记,C错误。
4.答案　(1)DNA聚合酶　(2)双向　多起点　(3)ABC　(4)着丝粒　星射线　不遵循　(5)4 800
解析　(1)图示为DNA复制过程,该过程中的酶1为解旋酶,酶2为DNA聚合酶。(2)多起点、双向复制可以提高DNA复制效率。(3)题意显示,DNA的损伤可能会导致eccDNA的形成,而DNA发生双链断裂、染色体片段丢失、染色体断裂等都是DNA损伤的表现,碱基互补配对不是,故选ABC。(4)根据信息“不能平均分配到子细胞中”,推测eccDNA无着丝粒,无法与星射线连接。(5)eccDNA含有1 000个碱基对(即2 000个碱基),A=(2 000-800)×1/2=600,DNA连续复制4次,第4次复制需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸=24-1×600=4 800(个)。
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