3.3 DNA的复制-课后训练-（人教版2019必修二）（含解析）

3.3 DNA的复制
[基础达标]
题组一　DNA复制的过程、特点
1．下列关于双链DNA分子结构和复制过程的叙述，正确的是(　　)
A．磷酸和碱基组成DNA分子的基本骨架
B．DNA分子的特异性取决于五碳糖的种类
C．参与DNA复制的酶仅有DNA聚合酶
D．DNA具有边解旋边复制、半保留复制的特点
2．(2024·广东东莞期末)某真核细胞核DNA 的复制过程如图。虚线框中为局部放大，甲、乙为相关酶。有关叙述错误的是(　　)
A．该过程发生在细胞分裂前的间期
B．该过程以DNA的一条链作为模板
C．甲、乙分别为解旋酶和DNA 聚合酶
D．多起点复制可提高 DNA复制的效率
3．(2024·广东惠州期末)下图为染色体上DNA 分子复制过程示意图，有关叙述错误的是(　　)
A．DNA复制的模板是亲代DNA分子的两条链
B．该过程既有氢键的断裂，又有氢键的形成
C．图中DNA分子复制特点是半保留复制和边解旋边复制
D．真核生物的这种多起点同时开始复制的方式提高了DNA复制的速率
4．在DNA复制过程中，保证复制准确无误进行的关键步骤是(　　)
A．破坏氢键并使DNA双链分开
B．游离核苷酸与母链碱基互补配对
C．配对的游离核苷酸连接成子链
D．子链与模板母链盘绕成双螺旋结构
题组二　DNA分子复制的相关计算
5．某DNA分子的两条链均被3H标记，将该DNA在不含标记元素的环境中连续复制两次，则所形成的4个子代DNA分子为(　　)
　　　　　　
6．将一个被15N标记的DNA分子放入只含14N的环境中连续复制3次，则子代DNA中含14N的DNA分子与含有15N的DNA分子之比为(　　)
A．1∶1 B．3∶1　
C．4∶1 D．7∶1
7．如图，某个DNA分子含有1 000个碱基对，鸟嘌呤占20%，其中α链中腺嘌呤占该DNA分子碱基总数的10%。下列叙述中不正确的是(　　)
A．该DNA分子的β链中含有400个腺嘌呤
B．在α链和β链之间可形成2 400个氢键
C．α链和β链中(A＋T)/(G＋C)的比值相等
D．若该DNA分子复制3次，需要消耗4.8×103个胸腺嘧啶
8．先用同位素14C标记一个DNA分子，然后加入含有12C的游离的脱氧核苷酸，在适宜的条件下经过n次复制后，所得DNA分子中含有12C的脱氧核苷酸链数与含14C的脱氧核苷酸链数之比是(　　)
A．2n∶1 B．(2n－2)∶n
C．(2n－2)∶2 D．(2n－1)∶1
[能力提升]
9．如图为某真核细胞中DNA复制过程模式图，下列分析错误的是(　　)
A．酶①和酶②的作用部位相同
B．该过程可发生在细胞有丝分裂前的间期或减数第一次分裂前的间期
C．该过程的模板链是a、b链
D．DNA复制的特点是半保留复制
10．(2024·福建龙岩期末)某DNA分子中碱基(A＋T)/(G＋C)＝0.4，下图为该DNA分子复制示意图。下列叙述错误的是(　　)
A．酶1为解旋酶，作用于氢键，该过程需要消耗能量
B．复制形成的两条子链中碱基(A＋T)/(G＋C)＝0.4
C．DNA子链的延伸方向为5′→3′，后随链合成是不连续的
D．由图可知DNA复制具有半保留复制、边解旋边复制等特点
11．多聚核苷酸链一端的核苷酸具有自由的5′ 磷酸基团，而另一端的核苷酸具有自由的3′ 羟基基团。其中，连接着磷酸基团的一端称为5′端，连接着羟基的一端称为3′端，一条链上的两个相邻核苷酸通过磷酸二酯键进行连接，模式图见下图1。DNA复制时，子链的延伸方向为5′→3′，也按照5′端到3′端的方向书写核苷酸序列。下图2表示脱氧核苷三磷酸(dNTP)的结构模式图。下列分析正确的是(　　)
A．图1的互补链碱基序列为GACT
B．DNA分子进行复制时，两条子链延伸的方向正好相同
C．DNA复制时，若加入dNTP，还需要的条件为模板、能量和酶
D．DNA复制过程中，DNA聚合酶可为磷酸二酯键的形成提供能量
12．(2024·湖北武汉期末)某大肠杆菌DNA分子含100个胸腺嘧啶。用含有3H—胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液培养该大肠杆菌，在不同时刻收集大肠杆菌并提取处在复制过程中的DNA，经放射自显影后在电子显微镜下观察其放射性，放射性强度越强显影颜色越深，结果如图所示。图2中A区段显影颜色最深。下列叙述错误的是(　　)
A．由图1和图2可判断大肠杆菌的DNA不含游离的磷酸基团
B．依据图2中A区段不能推测大肠杆菌DNA的复制方式是半保留复制
C．图2中A区段显影颜色最深说明它的两条单链均具有放射性
D．该DNA分子复制两次共消耗400个腺嘌呤脱氧核苷酸
13．图1中DNA分子有a和d两条链，Ⅰ和Ⅱ均是DNA分子复制过程中所需要的酶，将图1中某一片段放大后如图2所示。请分析回答下列问题：
(1)从图1可看出DNA复制的方式是______________，Ⅰ是________酶，Ⅱ是_______ _______酶。
(2)图2中，DNA分子的基本骨架由______(填序号)交替连接而成，该DNA片段中含有________个游离的磷酸基团。
(3)图2中④名称是__________________________。一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基A和T之间通过“____________________________”连接。
(4)该过程发生的时间为__________________。
(5)DNA分子复制时，在有关酶的作用下，以母链为模板，以游离的____________为原料，按照碱基互补配对原则，合成与母链互补的子链。
(6)若亲代DNA分子中A＋T占60%，则子代DNA分子某一条单链中A＋T占________%。
(7)若将含14N的细胞放在只含15N的环境中培养，使细胞连续分裂4次，则最终获得的子代DNA分子中，含14N的占________。
14．下图为真核细胞中发生的一项生理过程示意图，请据图回答：
(1)图中表示的生理过程是____________，此过程发生的主要场所是________。
(2)该过程首先需要在________酶作用下把两条链解开；需要________直接供能。
(3)已知一个亲代DNA分子有p个碱基，其中腺嘌呤q个，连续进行此项生理过程n次，共消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为____________________________。
(4)该过程得到的子代DNA与亲代相同，原因是__________。
参考答案
【基础达标】
1．【答案】D
【解析】磷酸和脱氧核糖交替排列组成DNA分子的基本骨架，A错误；DNA分子的特异性取决于脱氧核苷酸的排列顺序，B错误；参与DNA复制的酶有DNA聚合酶和解旋酶，C错误；DNA复制后，新形成的两个DNA分子中均含有一条亲代DNA母链，符合半保留复制以及边解旋边复制的特点，D正确。
2.【答案】B
【解析】图示为DNA复制过程，发生在细胞分裂前的间期，A正确；图示为DNA复制过程，该过程以DNA两条链作为模板进行半保留复制，B错误；根据图示可知，甲酶能使双链打开，为解旋酶，乙酶能催化子链合成，为DNA聚合酶，C正确；根据题图可知，DNA复制为多起点复制，这可提高DNA复制的效率，D正确。
3.【答案】D
【解析】DNA分子两条链之间靠氢键连接，分析题图可知，DNA分子的复制过程是首先DNA分子在解旋酶的作用下解旋成两条单链，解开的两条链分别为模板，在DNA聚合酶的作用下，按照碱基互补配对原则形成子链，子链与模板链双螺旋成新的DNA分子，该过程中既有氢键的断裂(解旋中发生)，又有氢键的形成，A、B正确；据图可知，图示新合成的DNA分子双链都有一条来自模板，即属于半保留复制，且符合边解旋边复制的特点，C正确；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，D错误。
4.【答案】B
【解析】在DNA分子结构中，碱基配对必须遵循一定的规律，即A一定与T配对，G一定与C配对，碱基间这种一一对应的关系叫作碱基互补配对原则，DNA分子遵循该原则使其复制准确无误进行，B正确。
5.【答案】C
【解析】DNA分子是半保留复制，一个双链均被3H标记的DNA分子复制两次后形成的4个DNA分子中，只有两分子DNA含有3H标记。
6.【答案】C
【解析】用15N标记的一个DNA分子放在只含14N的环境中培养，让其复制3次，则产生的DNA分子共有23＝8个，根据半保留复制可知，经复制后(不管多少次)，有2个DNA分子含15N(每个DNA分子只有一条链含有15N)，8个DNA分子都含有14N，因此子代DNA中含14N的DNA分子与含有15N的DNA分子之比为8∶2＝4∶1，C正确。
7.【答案】D
【解析】某个DNA分子含有1 000个碱基对，鸟嘌呤占20%，因此腺嘌呤占30%，其中α链中腺嘌呤占该DNA分子碱基总数的10%，即α链中腺嘌呤占α链碱基的比例为20%，β链中腺嘌呤占β链碱基的比例为40%，因此该DNA分子的β链中含有400个腺嘌呤，A正确；根据题干信息可知，该DNA分子中共含有600个A―T碱基对(形成两个氢键)，400个G―C碱基对(形成三个氢键)，因此在α链和β链之间可形成的氢键数为：600×2＋400×3＝2400(个)，B正确；DNA的两条链遵循碱基互补配对原则，因此α链和β链中(A＋T)/(G＋C)的比值相等，C正确；若该DNA分子复制3次，需要消耗胸腺嘧啶的个数为1 000×2×30%×(23－1)＝4.2×103(个)，D错误。
8.【答案】D
【解析】根据题意分析可知，n次复制后共得到DNA分子2n个，共有脱氧核苷酸链条数为2n×2；因为DNA分子复制的特点是半保留复制，形成的子代DNA中有两条链是模板链，含14C；新合成的子链都含12C，一共有2n×2－2(条)，所以DNA分子中含12C的脱氧核苷酸链数与含14C的脱氧核苷酸链数之比是：(2n×2－2)∶2＝(2n－1)∶1，D正确。
【能力提升】
9.【答案】A
【解析】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；细胞有丝分裂前的间期或减数第一次分裂前的间期会发生DNA复制，B正确；该过程需要a、b链分别作为模板，c、d链分别是以a、b链为模板合成的子链，C正确；DNA分子复制具有半保留复制的特点，D正确。
10.【答案】B
【解析】酶1为解旋酶，作用于氢键，使DNA双链解开，该过程需要消耗能量，A正确；某DNA分子中碱基(A＋T)/(G＋C)＝0.4，由于A＝T，G＝C，则复制形成的两条DNA中碱基(A＋T)/(G＋C)＝0.4，但两条单链中(A＋T)/(G＋C)不一定是0.4，B错误；复制时DNA聚合酶只能沿模板链的3′端往5′端方向移动，DNA子链的延伸方向为5′→3′，据图可知，后随链合成是不连续的，C正确；由图可知DNA复制具有半保留复制(新形成的每个DNA都有一条链来自模板)、边解旋边复制等特点，D正确。
11.【答案】A
【解析】由于DNA分子的两条链反向平行，按照5′到3′的方向书写核苷酸序列，则互补链碱基序列为GACT，A正确；DNA链的两条链反向平行，DNA复制只能从母链的3′端开始，因此DNA分子进行复制时，两条子链延伸的方向正好相反，B错误；DNA复制时，若加入dNTP，还需要的条件为模板、能量、酶、引物、缓冲液等，C错误；酶是催化剂，不能为反应提供能量，只能降低反应的活化能，D错误。
12.【答案】D
【解析】由题图1、2可知，大肠杆菌的DNA是双链环状结构，不含游离的磷酸基团，A正确；依据图2中A区段不能推测大肠杆菌DNA的复制方式是半保留复制，B正确；图2中 A区段显影颜色最深，说明这个区域的两条链都含3H－胸腺嘧啶脱氧核苷酸，它是由两条放射性链构成的，C正确；若大肠杆菌 DNA中含100个胸腺嘧啶，则胸腺嘧啶＝100，则复制两次后共需消耗(22－1)×100＝300个胸腺嘧啶脱氧核苷酸，D错误。
13.【答案】(1)半保留复制　解旋　DNA聚合　(2)②③　2　(3)胸腺嘧啶脱氧核苷酸　脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖　(4)有丝分裂前的间期或减数分裂Ⅰ前的间期　(5)脱氧核苷酸　(6)60　(7)1/8
【解析】(1)从图1可看出DNA复制的方式是半保留复制，Ⅰ是解旋酶，Ⅱ是DNA聚合酶。(2)图2中，DNA分子的基本骨架由②脱氧核糖与③磷酸交替连接而成，该DNA片段中含有2个游离的磷酸基团。(3)图2中④名称是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基A和T之间通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接。(4)DNA复制发生的时间为有丝分裂前的间期或减数分裂Ⅰ前的间期。(5)DNA分子复制时，在有关酶的作用下，以母链为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，合成与母链互补的子链。(6)若亲代DNA分子中A＋T占60%，子代DNA分子某一条单链中A＋T也占60%。(7)若将含14N的细胞放在只含15N的环境中培养，使细胞连续分裂4次，则最终获得的子代DNA分子有24＝16(个)，含14N的DNA分子始终有2个，则含14N的占1/8。
14.【答案】(1)DNA复制　细胞核　(2)解旋　ATP　(3)(p/2－q)(2n－1)　(4)DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板，在复制过程中遵循碱基互补配对原则
【解析】(1)分析题图可知，图示为DNA分子的复制过程，主要发生场所是细胞核。(2)DNA复制首先需要在解旋酶作用下把两条链解开，该过程需要消耗能量，ATP是直接能源物质。(3)已知一个亲代DNA分子有p个碱基，其中腺嘌呤有q个，则胞嘧啶有(p/2－q)个，所以连续进行此项生理过程n次，共消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸(p/2－q)(2n－1)个。(4)该过程得到的子代DNA与亲代相同，原因是DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板，在复制过程中遵循碱基互补配对原则。