3.3 DNA通过复制传递遗传信息--章节练 高中生物学浙科版（2019）必修2 (含解析）

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2026浙科版高中生物学必修2
第三节　DNA通过复制传递遗传信息
基础过关练
题组一　DNA复制的过程、特点及意义
1.下列关于细胞核中DNA复制的叙述,错误的是(　　)
A.DNA复制发生在细胞分裂前的间期
B.解旋酶可破坏DNA双链之间的氢键,使两条链解开
C.DNA复制过程需要核糖核苷酸、酶和ATP等
D.DNA分子的双螺旋结构和碱基互补配对可保证其准确进行
2.下列关于DNA分子复制的叙述中,正确的是　(　　)
A.两条子链的复制方向相同
B.两条链完全解旋后开始复制
C.复制只在细胞核中进行
D.两个子代DNA的碱基序列相同
3.(易错题)真核细胞中DNA复制过程如图所示,下列表述错误的是(　　)
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都有一条核苷酸链来自亲代
C.DNA复制过程中氢键的断裂和形成都需要DNA聚合酶的催化
D.DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程
4.如图所示为DNA分子复制过程,图中a、b、c、d表示各条脱氧核苷酸链,下列各项正确的是(　　)
A.a和c的碱基序列互补
B.b和c的碱基序列相同
C.a链和b链中(A+T)/(G+C)的值相同
D.a链与d链中(A+G)/(T+C)的值相同
5.下图为某DNA分子半保留复制过程的部分示意图,非复制区与复制区的相接区域会形成Y字形结构,被称为“复制叉”。DNA复制过程中,一条子链是可连续合成的,复制方向和复制叉前进的方向一致,称为前导链;另一条子链的合成是不连续的,形成一个个DNA片段,最后连成一条完整的链,此链称为滞后链。DNA连接酶可以将脱氧核苷酸片段连接在一起。据图分析,下列说法错误的是(　　)
A.解旋酶可结合在复制叉的部位
B.复制叉的前进需要消耗能量
C.DNA聚合酶能催化前导链和滞后链由3'端向5'端延伸
D.DNA复制过程中需要DNA连接酶的参与
6.(2025浙江强基联盟联考)DNA聚合酶在DNA复制过程中需要RNA引物才能催化DNA的合成,引物在DNA复制完成后降解,DNA片段在DNA连接酶的作用下连接形成完整子链。下图表示DNA复制过程。下列叙述错误的是(　　)
A.DNA复制时可能存在A和U配对的现象
B.子代DNA中所含的碱基种类发生变化
C.两条子链均从RNA引物的3'端开始延伸
D.可推测DNA连接酶能催化磷酸二酯键的形成
题组二　探究DNA复制过程
7.(2025浙江温州模拟)科学家用15N标记亲代大肠杆菌的全部DNA后,将大肠杆菌转入含14N的普通培养液中培养,通过研究子代大肠杆菌的DNA分子组成情况,从而确定DNA分子的复制方式。下列关于“探究DNA的复制过程”叙述正确的是(　　)
A.需将大肠杆菌置于蒸馏水中吸水涨破获取DNA
B.将未标记的大肠杆菌作为亲代培养得到含15N的子代也可确定DNA的复制方式
C.该探究过程运用了同位素示踪法及差速离心法
D.该探究过程中需对亲代大肠杆菌和子代大肠杆菌进行离心和分析
8.细菌在15N培养基中繁殖数代,使细菌的DNA都含有15N,然后移入14N培养基中培养,分离出亲代及子代的DNA,做密度梯度超速离心,下图①~⑤为可能的结果,下列叙述正确的是(　　)
A.子一代DNA离心结果应为①
B.子二代DNA离心结果应为③
C.子三代DNA离心结果应为④
D.亲代的DNA离心结果应为⑤
题组三　DNA复制过程中的相关计算
9.用15N标记了含有100个碱基对的DNA分子,其中胞嘧啶有60个,该DNA分子在含14N的培养基中连续复制3次。下列相关说法错误的是(　　)
A.该DNA分子含有260个氢键
B.该DNA分子复制第3次共需160个游离的腺嘌呤脱氧核苷酸
C.子代DNA分子中含15N的单链与含14N的单链之比为1∶7
D.子代DNA分子中含15N的DNA分子与含14N的DNA分子之比为1∶3
10.如果将含有一对同源染色体的精原细胞的DNA分子用15N标记,并供给含14N的原料,那么该细胞进行减数分裂产生的4个精细胞中,含有15N的精细胞所占的比例为(　　)
A.25%　　　B.50%
C.75%　　　D.100%
11.如图是科学家对大肠杆菌天然DNA片段进行改造的示意图。请据图回答下列问题:
(1)改造后的大肠杆菌DNA片段可能含有自然界基本碱基对和“X-Y”人工碱基对,由1 000个基本单位组成的双链人工DNA分子最多可能有　　　　种碱基排列顺序;若这个由1 000个基本单位组成的双链人工DNA分子中有150个A、300个C,则该DNA片段中应有　　　　个X。
(2)在试管中对(1)中的1个DNA片段进行复制时,需向试管中加入　　　　　　、　　　　　　、ATP、相关酶等物质;在通过5次复制得到的子代DNA片段中,不含亲代DNA链的有　　　个,进行5次复制需要消耗含X碱基的基本单位　　　个。
能力提升练
题组一　综合分析DNA通过半保留方式进行复制
1.(2025浙江天域全国名校协作体月考)放射自显影技术可用于区分DNA复制的方向。DNA首先以低放射性的3H-脱氧胸苷为原料进行复制,一定时间后转移到含有高放射性的原料中继续培养,通过放射自显影技术观察比较放射性标记的强度,结果如图甲和图乙。图丙和图丁分别表示不同DNA复制过程模式图。下列叙述正确的是(　　)
A.图甲、图乙分别对应图丙、图丁代表的DNA复制方式
B.若解旋酶移动速率恒定,图丙表示的复制方式比图丁的效率高
C.⑤⑥复制完成后,得到的两条完整子链中,(A+G)/(T+C)的值相等
D.②③⑤是不连续复制,其母链的5'端都指向解旋方向
2.(2024浙江七彩阳光联盟开学考)在氮源为14N或15N的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分子分别为14N-14N-DNA(相对分子质量为a)和15N-15N-DNA(相对分子质量为b)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上,连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ),提取DNA后离心得到的条带分布情况如图所示。下列对此实验的叙述正确的是(　　)
A.Ⅰ代大肠杆菌DNA分子若先解旋成DNA单链再离心,则可得到一条条带
B.若继续繁殖到第三代,则Ⅲ代DNA的平均分子质量为(7a+b)/8
C.DNA复制发生于大肠杆菌的有丝分裂和减数分裂前的间期
D.Ⅱ代大肠杆菌含15N的DNA单链占全部DNA单链的1/2
3.将含14N-14N-DNA的某细菌转移到含15NH4Cl的培养液中,培养24 h后提取子代细菌的DNA。先将DNA热变性处理,即解开双螺旋,变成单链,然后再进行密度梯度离心,结果如图1,离心管中出现的两种条带分别对应图2中的两个峰。下列叙述错误的是(　　)
图1
图2
A.热变性处理破坏了DNA分子中的氢键
B.由实验结果可推知该细菌的细胞周期大约为8 h
C.根据条带的数目和位置可以判断DNA的复制方式
D.如子代DNA直接密度梯度离心,则出现2条带,含量比例为1∶3
4.科学工作者关于DNA复制曾提出过三种假说:半保留复制、全保留复制和分散复制,三种假说的复制过程如图1所示。他们对这三种假说进行了演绎推理,并根据推理过程进行了相关实验,实验结果如图2所示。回答下列问题。
图1
图2
(1)科学工作者提出假说并演绎推理后,选用某种大肠杆菌作为实验材料,进行了一系列的实验研究,最终确定了DNA的复制方式,这样的研究方法称为　　　　　　　。他们选用大肠杆菌作为实验材料的优点:一是其易培养,繁殖速度快,安全性高;二是　　　　　　　　　　　　,有利于分离提纯DNA。
(2)科学工作者根据DNA复制的三种假说进行演绎推理,将含15N标记的DNA的大肠杆菌接种到含14N的培养基中繁殖一代,提取DNA后进行　　　　　　,若是全保留复制方式,则离心管中将出现　　　　　带,而实际结果是只有一条中带,由此可以说明DNA的复制方式是　　　　　　　　　。
(3)为了进一步确定DNA的复制方式,需要让子一代的大肠杆菌在含14N的培养基中再繁殖一代,当离心管中出现　　　　　　带时,可确定是半保留复制。或者可以将子一代DNA分子进行解旋处理后再离心,当离心管中出现　　　　带时,则为半保留复制方式。
题组二　综合分析DNA复制的相关计算
5.(2024浙江杭州S9联盟期中)某DNA(14N)含有3 000个碱基,腺嘌呤占35%。若该DNA分子以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,可得到如图甲结果;如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心,则得到如图乙结果。下列有关分析正确的是(　　)
A.X层全部是仅含14N的DNA
B.W层中含15N标记的胞嘧啶有3 150个
C.X层中含有的氢键数是Y层的1/4
D.W层与Z层的核苷酸数之比是4∶1
6.将一个不含放射性的大肠杆菌(拟核DNA呈环状)放在含有3H-胸腺嘧啶的培养基中培养一段时间后,检测到a、b两种类型的DNA如图所示(注:以虚线表示含放射性的脱氧核苷酸链)。下列叙述错误的是(　　)
A.第1次复制产生的DNA全为a类型
B.b型DNA至少复制2次后才会出现
C.复制3次后a类型和b类型的数量比为1∶2
D.复制4次所得DNA分子中嘌呤和嘧啶的碱基数仍相等
7.(教材深研拓展)(2025浙江精诚联盟适应性联考)DNA复制时,BrdU可代替胸腺嘧啶脱氧核苷酸掺入DNA子链,经特殊染色后,一条链掺入BrdU的DNA着色深,双链都掺入BrdU的DNA着色浅,无BrdU的DNA不显色。不含BrdU的大肠杆菌在含BrdU的培养基中繁殖三代,理论上全部子代DNA分子的着色情况和比例分别是(　　)
A.浅色和不显色,1∶3　　　　 B.深色和不显色,3∶1
C.深色和浅色,1∶3　　　　 D.深色和浅色,3∶1
答案与分层梯度式解析
第三节　DNA通过复制传递遗传信息
基础过关练
1.C　核DNA复制发生在细胞分裂前的间期,A正确;DNA复制时需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键,使两条链解开,B正确;DNA复制过程需要脱氧核苷酸、酶和ATP等,C错误;DNA分子的双螺旋结构为DNA复制提供了精确的模板,碱基互补配对保证了DNA复制能够精确地进行,D正确。
2.D　DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成,两条子链的复制方向相反,A错误;DNA分子复制的特点是边解旋边复制,B错误;真核细胞中,DNA分子复制主要在细胞核中进行,原核细胞没有细胞核,可在拟核中进行DNA分子复制,C错误;DNA分子复制分别以DNA两条链为模板,遵循碱基互补配对原则,合成的两个子代DNA的碱基序列相同,D正确。
3.C　DNA复制过程中,氢键的断裂需要解旋酶的催化,氢键的形成不需要酶的催化(易错点),C错误。
4.C　
双链DNA中A与T配对,G与C配对,所以a链和b链中(A+T)/(G+C)的值相同,C正确;a链与d链的碱基序列互补,所以a链与d链中(A+G)/(T+C)的值互为倒数,D错误。
5.C　解旋酶在DNA复制过程中起到催化双链DNA解旋的作用,据图可知,解旋酶可结合在复制叉的部位,A正确;DNA复制过程中,子链的延伸方向都是5'端→3'端(易错点),DNA聚合酶能催化前导链和滞后链由5'端向3'端延伸,C错误;在DNA复制过程中,滞后链的合成是不连续的,形成一个个DNA片段,DNA连接酶可将这些DNA片段连接在一起,从而成为一条完整的链,D正确。
知识拓展　　真核生物细胞核DNA的复制是多起点不同时双向复制。
6.B　结合题图可知,DNA复制时,存在RNA引物与DNA模板链配对的情况,则可能存在A和U配对的现象,A正确;正常情况下,DNA复制得到的子代DNA和亲代DNA完全相同,子代DNA中所含的碱基的种类不会发生变化,B错误;DNA复制时,子链的延伸方向均为5'端→3'端,DNA聚合酶催化DNA复制时需要RNA引物,结合题图可知,两条子链均从RNA引物的3'端开始延伸,C正确;DNA连接酶可将DNA片段连接形成完整子链,可推测DNA连接酶能催化磷酸二酯键的形成,D正确。
7.B　大肠杆菌属于细菌,有细胞壁,所以将大肠杆菌置于蒸馏水中,不会吸水涨破,不能用此方法获取DNA,A错误;在探究DNA的复制过程中,运用了同位素示踪技术及密度梯度离心技术,C错误;在探究DNA的复制过程中,需提取大肠杆菌的DNA进行密度梯度离心和分析,而不是对大肠杆菌进行离心和分析,D错误。
8.D　以细菌的1个DNA为例,1个含15N的DNA复制1次,得到2个15N-14N-DNA,以此类推,得到下表,由表可知,D正确。
细菌 DNA 离心结果
亲代 15N-15N-DNA ⑤
子一代 2个15N-14N-DNA ②
子二代 2个15N-14N-DNA、2个14N-14N-DNA ①
子三代 2个15N-14N-DNA、(23-2)个14N-14N-DNA ③
9.D　题述DNA分子含有100个碱基对(200个碱基),其中胞嘧啶(C)有60个(突破点),则G有60个,A、T均有40个,由于A与T之间有2个氢键,G与C之间有3个氢键,所以该DNA分子含有40×2+60×3=260(个)氢键,A正确。第3次复制时,DNA分子由4个增加到8个,故需(8-4)×40=160(个)游离的腺嘌呤脱氧核苷酸,B正确。DNA的复制方式为半保留复制,1个15N标记的DNA分子在含14N的培养基中连续复制3次,共得到8个DNA分子(16条DNA单链),其中2个为15N-14N-DNA,6个为14N-14N-DNA,故子代DNA分子中含15N的单链与含14N的单链之比为2∶(16-2)=1∶7,含15N的DNA分子与含14N的DNA分子之比为2∶8=1∶4,C正确,D错误。
10.D　根据DNA分子复制的过程可知,模板链含15N,原料含14N,复制一次后,每个DNA分子的两条链都是一条含有15N,另一条含有14N,因此减数分裂产生的4个精细胞中,每一个精细胞中的所有DNA都是一条链含15N,另一条链含14N,即所有的精细胞都含15N,故选D。
11.答案　(1)6500　50　(2)模板DNA片段　6种脱氧核苷酸　30　1 550
解析　(1)根据图示信息可知,人工DNA分子中有6种碱基,1 000个基本单位组成的双链DNA包含500个碱基对,因此,由1 000个基本单位组成的双链人工DNA分子最多有6500种碱基排列顺序。根据碱基互补配对原则可知,自然DNA分子中任意两个不能配对的碱基之和占该DNA分子碱基总数的1/2,由此推知该人工DNA分子中任意三个不能配对的碱基之和占该DNA分子碱基总数的1/2,则A+C+X=500,解得X=50。(2)1个DNA分子复制时,不管复制多少次,子代中,含亲代链的DNA都只有2个(易错点),不含亲代链的DNA分子数=总DNA分子数-2,经5次复制共合成DNA分子25=32(个),其中不含亲代DNA链的有30个。由(1)可知,该DNA片段含有50个X碱基,32个DNA片段共含有32×50=1 600(个)X碱基,则该DNA片段复制5次共需要消耗1 600-50=1 550(个)含X碱基的基本单位。
能力提升练
1.B　
分析题图丙、图丁可知,图丙表示DNA双向复制,首先利用低放射性原料进行复制,之后两侧分别利用高放射性原料进行复制,观察到的放射性强度对应图乙;图丁表示DNA单向复制,首先利用低放射性原料复制,之后单侧利用高放射性原料进行复制,观察到的放射性强度对应图甲,A错误。若解旋酶移动速率恒定,图丙表示的复制方式(双向复制)比图丁表示的复制方式(单向复制)效率高,B正确。⑤⑥为两条互补的子链,这两条子链的(A+G)/(T+C)的值不一定相等,C错误。DNA复制时,每条子链的延伸方向都是5'端→3'端,由图可知,②③⑤是不连续复制,则它们的母链的3'端都指向解旋方向,D错误。
2.B　结合题图可知,亲代大肠杆菌的DNA为15N-15N-DNA,Ⅰ代大肠杆菌的DNA为15N-14N-DNA,Ⅱ代大肠杆菌的DNA为15N-14N-DNA、14N-14N-DNA。Ⅰ代大肠杆菌DNA解旋成单链再离心,可得到两条条带,A错误。DNA的复制为半保留复制,Ⅱ代大肠杆菌的DNA为2/415N-14N-DNA、2/414N-14N-DNA,含15N的DNA单链占全部DNA单链的1/4,D错误。若继续繁殖到第三代,则Ⅲ代的DNA为6/814N-14N-DNA、2/815N-14N-DNA;已知14N-14N-DNA的相对分子质量为a,15N-15N-DNA的相对分子质量为b,则15N-14N-DNA的相对分子质量为(a+b)/2,故Ⅲ代DNA的平均相对分子质量为[6a+2×(a+b)/2]÷8=(7a+b)/8,B正确。大肠杆菌为原核生物,细胞分裂方式为二分裂,C错误。
3.C　根据DNA半保留复制的特点和图示信息可知,含14N的单链为2条,含15N的单链为14条,共有8个双链DNA分子,该细菌经过了三次复制,细胞周期大约为24÷3=8(h),B正确;将DNA热变性处理变成单链,然后再进行密度梯度离心,只会出现14N条带和15N条带,根据条带的数目和位置无法判断DNA的复制方式,C错误;子代DNA共8个,其中14N-15N-DNA有2个,15N-15N-DNA有6个,若子代DNA直接密度梯度离心,则出现2条带,含量比例为1∶3,D正确。
4.答案　(1)假说-演绎法　其只有一个拟核DNA,没有形成染色体　(2)密度梯度离心　轻带和重　半保留复制或分散复制　(3)轻带和中　轻带和重
解析　(2)将含15N的大肠杆菌转移到含14N的培养基中培养,若DNA是全保留复制,繁殖一代,得到的子代DNA为15N-15N-DNA和14N-14N-DNA,提取DNA进行密度梯度离心,离心管中将出现轻带和重带,而实际结果是只有一条中带,由此可以说明DNA的复制方式是半保留复制或分散复制。(3)为了进一步确定DNA的复制方式,需要让子一代的大肠杆菌在含14N的培养基中再繁殖一代,提取DNA进行密度梯度离心,如果离心后DNA分子在离心管中出现中带和轻带,可确定是半保留复制。当DNA为半保留复制时,将子一代DNA分子(15N-14N-DNA)进行解旋处理形成单链DNA,再离心,离心管中会出现轻带和重带。
5.B　DNA的复制方式为半保留复制,据题干信息和题图分析可知,X层是15N-14N-DNA,Y层是15N-15N-DNA,Z层是含14N的DNA单链,W层是含15N的DNA单链,A错误;该DNA分子(14N)以15N标记的四种脱氧核苷酸为原料复制了3次,产生了8个DNA分子,含16条脱氧核苷酸链,其中含15N标记的有14条链,又已知该DNA含有3 000个碱基,腺嘌呤占35%,则胞嘧啶占15%,该双链DNA中共有450个胞嘧啶,所以W层中含15N标记的胞嘧啶有450×14÷2=3 150(个),B正确;在DNA分子中,一条链上的碱基与另一条链上的碱基之间通过氢键相连,该DNA分子复制产生的8个DNA分子中,2个为15N-14N-DNA,6个为15N-15N-DNA,所以X层中含有的氢键数是Y层的1/3,C错误;该DNA分子复制产生的8个DNA分子中,共有16条DNA单链,其中2条是含14N的DNA单链,14条是含15N的DNA单链,所以W层与Z层的核苷酸数之比为14∶2=7∶1,D错误。
6.C　由题可知,亲代大肠杆菌的DNA均不含放射性,在含3H-胸腺嘧啶的培养基中培养,已知DNA的复制方式为半保留复制,分析得到下表,由表可知,A、B正确。
DNA 对应类型
子一代DNA 2个a
子二代DNA 2个a、2个b
子三代DNA 2个a、6个b
子四代DNA 2个a、14个b
复制3次后得到8个DNA,其中a类型的有2个,b类型的有6个,两者之比为1∶3,C错误。由于DNA分子中嘌呤始终和嘧啶配对,故复制4次所得DNA分子中嘌呤和嘧啶的碱基数仍相等,D正确。
7.C　不含BrdU的大肠杆菌在含BrdU的培养基中繁殖三代(如下图),经特殊染色后,理论上子代DNA分子中深色∶浅色=1∶3,C正确。
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