3.3 DNA的复制--人教版（2019）生物必修2同步练习题(含解析）

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2025人教版生物必修2
第3节　DNA的复制
A组 必备知识基础练
1.(2024北京顺义一模)大肠杆菌是现代生物学研究中的模式生物。环境适宜时约20 min繁殖一代。研究人员将15N标记的大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的培养基中,40 min后收集大肠杆菌,提取其DNA。下列有关叙述正确的是(　　)
A.所有DNA都含有15N
B.所有DNA单链都含有14N
C.含15N的DNA占50%
D.含15N的DNA占25%
2.[教材第54页图示]为验证DNA分子的半保留复制方式,科学家以大肠杆菌为材料进行图1实验,并分别在6、13、20 min时提取大肠杆菌(约20 min繁殖一代)的DNA,经密度梯度离心后,测定紫外光吸收光谱,紫外光吸收光谱的峰值位置即为离心管中DNA的主要分布位置,峰值越大,表明该位置的DNA数量越多,结果如图2所示。下列叙述错误的是(　　)
图1
图2
A.20 min后继续培养并取样测定,峰值将会继续上移高于Q
B.此实验无法证明DNA的半保留复制方式是边解旋边复制
C.继续培养至60 min时取样测定,发现Q处仍有峰值且大小与20 min时相同
D.若用18O代替15N进行此实验,也不能通过检测放射性追踪其去向
3.(2024重庆高一期末)将1个DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放到只含14N的培养基中培养,然后在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA,通过密度梯度离心技术将15N/15N-DNA、14N/14N-DNA、15N/14N-DNA分开。因DNA能够强烈地吸收紫外线,用紫外光源照射离心管,透过离心管在感光胶片上记录DNA带的位置就可以显示出离心管内不同密度的DNA带。下列叙述正确的是(　　)
A.感光胶片上能够记录到DNA带的位置是因为15N具有放射性
B.若大肠杆菌分裂3次,含有14N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为3/4
C.若大肠杆菌分裂1次,只出现一条位置居中的DNA带,可排除DNA是全保留复制
D.酶具有高效性,DNA复制的解旋过程只需解旋酶催化氢键断开,不需能量的驱动
4.(2024福建南平高一期中)下列关于DNA复制的叙述,错误的是(　　)
A.DNA中遗传信息的准确传递依赖于碱基互补配对原则
B.DNA的双螺旋结构为复制提供了精确的模板
C.能自我复制是DNA作为遗传物质的必备条件
D.科学家通过32P标记法证明了DNA的半保留复制
5.(2024山西长治高一期中)[教材第55页图示]细胞核中DNA复制的部分过程如图所示,其中SSB是一种DNA单链结合蛋白,能阻止DNA重新螺旋。下列叙述正确的是(　　)
A.酶①为DNA聚合酶,酶②为解旋酶
B.酶②催化两条子链由5'端向3'端延伸
C.SSB与单链DNA通过碱基互补配对结合
D.SSB与单链DNA的结合不利于DNA复制
6.(2024江苏泰州高一期中)[教材第56页拓展应用]下图为果蝇核DNA复制的电镜照片,箭头所指的部位形成一个“气泡”结构叫作DNA复制泡。下列叙述正确的是(　　)
A.DNA复制错误导致复制泡出现
B.复制起始时间越晚,复制泡越大
C.复制泡出现的时期为分裂后期
D.多个复制起点可加快DNA复制的速率
7.(2024江苏苏州高一期中)DNA复制的部分过程,箭头表示子链合成方向如图表示,下列叙述错误的是(　　)
A.复制叉向前移动需要解旋酶参与且需要细胞供能
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
8.(2024宁夏石嘴山高一期中)一个双链均被32P标记的DNA置于只含31P的环境中复制3次。下列叙述不正确的是(　　)
A.DNA复制是一个边解旋边复制的过程
B.复制时在DNA聚合酶的催化下利用四种脱氧核苷酸合成子链
C.子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶4
D.子代DNA分子中含32P与含31P的分子数之比为1∶4
9.(2024山东菏泽高一期中)某个被32P、35S标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌后,该大肠杆菌共释放出n个子代噬菌体,每个T2噬菌体的DNA中含胞嘧啶m个。下列叙述正确的是(　　)
A.可在子代噬菌体的外壳中找到35S
B.T2噬菌体的DNA复制过程需要的模板、原料等都来自大肠杆菌
C.整个过程共消耗鸟嘌呤m(n-1)个
D.可直接利用含32P、35S的培养液培养出含32P、35S的T2噬菌体
10.(2024陕西西安高一期中)图甲是DNA片段的结构图,图乙表示DNA分子复制的过程。请回答有关DNA分子的相关问题。
甲
乙
(1)填出图甲中各部分的名称:①　　　　、③　　　　、⑤　　　　。
(2)从图甲中可以看出DNA分子的基本骨架是外侧的　　　　　　　　　　　　,内侧碱基对通过　　　　连接。
(3)若已知DNA一条单链的碱基组成是ATGCCAT,则与它互补的另一条链的碱基组成为　　　　　　;若DNA分子的2条链分别为m链和n链,若m链中的(A+G)/(T+C)=0.5时,在n链中,这种比例是　　　　　　。
(4)图乙的DNA复制过程中除了需要模板、原料和能量外,还需要两种酶　　　　、　　　　　　　等条件;由图乙可知延伸的子链紧跟着解旋酶,这说明DNA分子复制是　　　　　　　。
(5)DNA分子的　　　　　　　为复制提供了精确的模板,通过　　　　　　　保证了复制能够准确地进行。
B组 能力素养提升练
11.(多选)(2024江苏连云港高一期中)生物学家梅塞尔森和斯塔尔将DNA双链都被15N标记的亲代大肠杆菌转移到含14N的培养液中培养两代,分别收集亲代、子一代和子二代大肠杆菌并提取DNA,对提取的DNA进行离心,其结果如下图所示。相关叙述正确的是(　　)
A.该实验运用了放射性同位素标记技术和密度梯度离心技术
B.由亲代和子一代的离心结果可排除全保留复制
C.由实验结果可以证明DNA为半保留复制
D.子二代中含14N的DNA分子占比为50%
12.(多选)(2024山东淄博高一期中)真核细胞中DNA的复制过程如图所示,下列表述正确的是(　　)
A.多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成
B.每个子代DNA都有一条脱氧核苷酸链来自亲代
C.复制过程中氢键的破坏和形成都需要DNA聚合酶的催化
D.DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则和精确的模板
13.(多选)研究人员将含14N-DNA的大肠杆菌转移到15NH4Cl培养液中,培养24 h后提取子代大肠杆菌的DNA,将DNA热变性处理,形成单链。然后进行密度梯度离心,管中出现的两种条带对应图中的两个波峰,下列叙述正确的是(　　)
A.大肠杆菌增殖一代所需时间为6 h
B.热变性处理,破坏了DNA分子的氢键
C.延长培养时间,两种条带对应的峰值均会增大
D.若DNA不经热变性处理,直接密度梯度离心,试管中也会出现两种条带
14.(2024江苏泰州高一期中)科学家利用大肠杆菌进行了DNA复制方式的实验探究,下图1为DNA复制示意图。回答下列问题。
图1
(1)DNA复制开始时,双链DNA分子通过　　　　　　　　　　　(写出两种酶)的作用,在复制起点位置形成复制叉。该过程以　　　　　为原料。
(2)研究表明,DNA分子中G+C的比例越高,加热解旋所需温度就越高,原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)如图2表示“证明DNA半保留复制”实验中几种可能的离心结果。
图2
①将15N标记的大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中增殖一代,如果DNA为全保留复制,则离心后试管中DNA的位置应如图2中试管　　　　所示;如果DNA为半保留复制,则离心后试管中DNA的位置应如图2中试管　　　　所示。
②将15N标记的大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中增殖三代,若DNA为半保留复制,则15N标记的DNA分子占　　　　%。若大肠杆菌的1个双链DNA片段中有1 000个碱基对,其中胸腺嘧啶350个,则该大肠杆菌增殖第三代时,需要消耗　　　　个胞嘧啶脱氧核苷酸。
(4)若让T4噬菌体侵染15N标记的大肠杆菌,并最终在噬菌体DNA中检测到15N,推测其原因可能是 　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案：
1.C　解析 大肠杆菌在环境适宜时约20 min繁殖一代,40 min后收集大肠杆菌,提取其DNA,意味着大肠杆菌繁殖两代,DNA的复制方式为半保留复制,研究人员将15N标记的大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的培养基中,繁殖一代得到的每个DNA分子中1条链为15N,1条链为14N,再繁殖一代,一共得到4个DNA分子,只有2个DNA分子1条链为15N,1条链为14N,另外2个DNA分子两条链均为14N,C项符合题意。
2.A　解析 20 min后继续培养并取样测定,将会在Q及Q的上方出现两个峰值,A项错误;此实验无法证明DNA的半保留复制方式是边解旋边复制,B项正确;培养60 min,DNA复制3次,会出现14N/15N和14N/14N两种DNA,此时14N/15N与20 min时相同,14N/14N的DNA数目多于14N/15N的DNA,取样测定,发现Q处仍有峰值且大小与20 min时相同,C项正确;15N与18O均为稳定同位素,不能通过检测放射性追踪其去向,D项正确。
3.C　解析 感光胶片上能够记录到DNA带的位置是因为DNA能够强烈地吸收紫外线,15N不具有放射性,A项错误;DNA复制为半保留复制,若大肠杆菌分裂3次,则产生的子代DNA数目为23=8个,由于亲代DNA双链都被15N标记,而提供的原料是含14N的培养基,因此,产生的子代DNA中只有两个DNA分子含有15N,所有的子代DNA分子均含有14N,B项错误;若大肠杆菌分裂1次,即DNA复制一次,则产生的子代DNA分子均为一条链含有15N、一条链含有14N,因此只出现一条位置居中的DNA带,据此可排除DNA是全保留复制,C项正确;DNA复制的解旋过程需解旋酶催化氢键断开,该过程需能量的驱动,D项错误。
4.D　解析 碱基之间通过碱基互补配对原则保证了DNA复制能够准确地进行,A项正确;DNA复制过程中,其独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板,B项正确;作为遗传物质的条件有能够自我复制、结构稳定、携带遗传信息等,可见能自我复制是DNA作为遗传物质的必备条件,C项正确;科学家通过15N标记法证明了DNA的半保留复制,D项错误。
5.B　解析 酶①能解开DNA双链,为解旋酶,酶②将游离的四种脱氧核苷酸连接成为脱氧核苷酸链,为DNA聚合酶,A项错误;DNA聚合酶只能在3'端结合脱氧核苷酸,因此DNA复制时子链的延伸方向是5'端→3'端,B项正确;SSB是一种DNA单链结合蛋白(不含有碱基),故与单链(DNA)的结合不遵循碱基互补配对原则,C项错误;SSB与单链结合,防止解旋的单链重新配对,而使DNA呈伸展状态,有利于DNA复制,D项错误。
6.D　解析 DNA复制是边解旋边复制,因此正常复制就会出现复制泡,A项错误;复制起始时间越早,复制越久,复制泡越大,B项错误;DNA复制的时期为间期,因此复制泡出现的时期为间期,C项错误;多个复制起点可以同时进行多段DNA的复制,加快DNA复制的速率,D项正确。
7.C　解析 复制叉向前移动需要打破碱基对之间的氢键,因此需要DNA解旋酶参与,断裂氢键的过程需要细胞供能,A项正确;由于DNA聚合酶只能从3'端添加脱氧核苷酸,故前导链与滞后链的复制方向均为5'端→3'端,B项正确;前导链与3'→5'方向的亲代DNA链互补,滞后链与5'→3'方向的亲代DNA链互补,所以前导链和滞后链的碱基序列不同,C项错误;前导链的合成是连续的,滞后链的合成是不连续的,D项正确。
8.C　解析 DNA分子的复制是边解旋边复制,且是半保留复制,A项正确;复制时在DNA聚合酶的催化下利用四种游离的脱氧核糖核苷酸为原料合成子链,B项正确;由题意知被32P标记的DNA单链是2条,含有31P的单链是2×8-2=14(条),因此子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7,C项错误;子代DNA分子中含32P的DNA分子数是2个,含31P的DNA分子数是8个,二者之比是1∶4,D项正确。
9.C　解析 35S存在于亲代噬菌体的蛋白质外壳中,其蛋白质外壳不能进入宿主细胞,在子代噬菌体的外壳中找不到35S,A项错误;T2噬菌体的DNA复制过程需要的模板来自T2噬菌体本身,B项错误;每个T2噬菌体的DNA中含胞嘧啶m个,根据碱基互补配对原则,每个T2噬菌体的DNA中含鸟嘌呤m个,该大肠杆菌共释放出n个子代噬菌体,共消耗鸟嘌呤m(n-1)个,C项正确;T2噬菌体是病毒,营寄生生活,不能直接用培养液培养,D项错误。
10.答案 (1)碱基对　脱氧核糖　腺嘌呤脱氧核苷酸
(2)磷酸和脱氧核糖交替排列　氢键
(3)TACGGTA　2
(4)解旋酶　DNA聚合酶　边解旋边复制
(5)双螺旋结构　碱基互补配对
解析 (1)①表示碱基对,③是脱氧核糖,⑤是腺嘌呤脱氧核苷酸。(2)从图甲中可以看出DNA分子中两条长链的外侧是由脱氧核糖磷酸和磷酸交替连接构成基本骨架,内侧碱基对通过氢键连接,两条单链方向反向平行。(3)若已知DNA一条单链的碱基组成是ATGCCAT,则与它互补的另一条链的碱基组成为TACGGTA;若DNA分子的2条链分别为m链和n链,若m链中的(A+G)/(T+C)=0.5时,双链DNA分子中,A与T配对,G与C配对,m链中,(Am+Gm)/(Tm+Cm)=0.5,因为Am=Tn,Gm=Cn,Tm=An,Cm=Gn,所以n链中(An+Gn)/(Tn+Cn)=(Tm+Cm)/(Am+Gm)=1/0.5=2。(4)图乙的DNA复制过程中除了需要模板、原料和能量外,还需要解旋酶、DNA聚合酶等条件;由图乙可知延伸的子链紧跟着解旋酶,这说明DNA分子复制是边解旋边复制。(5)DNA分子的独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板,通过碱基互补配对原则保证了复制能够准确地进行。
11.BC　15N没有放射性,因此该实验运用了同位素标记技术和密度梯度离心技术,A项错误;由亲代和子一代的离心结果可排除全保留复制,若是全保留复制,则应得到两条带,分别为重带和轻带,B项正确;子一代只有一条带,可排除全保留复制,子二代出现两条带,可排除弥散复制,由实验结果可以证明DNA为半保留复制,C项正确;由于半保留复制,被15N标记的亲代大肠杆菌转移到含14N的培养液中培养两代,子二代含14N的DNA分子占比为100%,D项错误。
12.ABD　多起点双向同时复制,能提高复制的效率,保证DNA复制在短时间内完成,A项正确;DNA复制以亲代DNA分子的两条链分别为模板,通过碱基互补配对原则合成子链DNA,所以每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代,具有半保留复制的特点,B项正确;复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化,氢键的形成也不需要DNA聚合酶的催化,C项错误;DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则即A与T配对、G与C配对,同时也需要DNA的两条链提供精确的模板,D项正确。
13.BD　分析题图可知,两种链的比例为1∶7,而母链(14N的链)始终有2条链,故新合成的链为14条,故子代DNA共有16条链,即有8个子代DNA,所以DNA复制了3次,大肠杆菌增殖了3次用时24 h,故增殖一代所需时间为8 h,A项错误;热变性处理,使DNA形成单链,说明破坏了DNA分子的氢键,B项正确;延长培养时间,14N的链对应的峰值均会减小,15N的链对应的峰值将会增大,C项错误;若DNA不经热变性处理,直接密度梯度离心,试管中也会出现中带(14N/15N)和重带(15N/15N)两种条带,D项正确。
14.答案 (1)解旋酶、DNA聚合酶　脱氧核苷酸
(2)C和G间氢键较多,氢键数越多,DNA结构越稳定
(3)①C　B　②25　2 600
(4)大肠杆菌为噬菌体DNA复制提供原料
解析 (1)DNA复制开始时,双链DNA分子通过解旋酶、DNA聚合酶等酶的作用,在复制起点位置形成复制叉,使子链沿着5'→3'的方向延伸,该过程中一个个的脱氧核苷酸只能在子链的3'端依次连接上去。(2)研究表明,DNA分子中G+C的比例越高,加热解旋所需要温度就越高,主要是由于G和C之间形成的碱基对中有3个氢键,因而该碱基对越多,则DNA的热稳定性越高。(3)①将15N标记的大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中增殖一代,即亲代DNA的两条链均含15N,若DNA复制为全保留复制,且原料是14N,则经过复制后产生的DNA分子为只含14N的DNA和只含有15N的DNA,离心的结果如试管C所示;若DNA复制为半保留复制,原料是14N,因此经过复制后产生的DNA分子均为一条链含有14N、一条链含有15N,离心的结果是分布于中带部位,也就是说,如果离心后试管中DNA的位置如图2中试管B所示,则可说明DNA复制方式是半保留复制。②将15N标记的大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中增殖三代,则会形成23=8个DNA分子,由于DNA为半保留复制,含15N的亲代DNA只有两条链分别参与形成子代DNA分子,则只能有2个DNA分子含有15N,因此,15N标记的DNA分子占2/8=25%。若大肠杆菌的1个双链DNA片段中有1 000个碱基对,共2 000个脱氧核苷酸,又知胸腺嘧啶350个,则根据碱基互补配对原则可推知该DNA分子中含有的腺嘌呤也为350个,胞嘧啶和鸟嘌呤均为1 000-350=650(个),该大肠杆菌增殖第三代时,即相当于新产生4个DNA分子,则需要消耗650×4=2 600(个)胞嘧啶脱氧核苷酸。(4)若让T4噬菌体侵染15N标记的大肠杆菌,并最终在噬菌体DNA中检测到15N,说明子代噬菌体DNA合成的原料是由大肠杆菌提供的,即噬菌体侵染过程中合成子代噬菌体DNA的原料是由大肠杆菌提供的。
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