人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3节 DNA的复制随堂练习题

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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
【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．下图为真核细胞DNA的复制过程模式图。据图分析，下列相关叙述错误的是( )
A．由图示可知，DNA复制的方式是半保留复制
B．DNA聚合酶催化氢键的形成，且需要消耗ATP
C．子链合成的方向是一定的，即只能从5′－端→3′－端
D．从图中可以看出合成两条子链时，DNA聚合酶移动的方向是相反的
【答案】B
【解析】由题图可知，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，DNA复制的方式为半保留复制，A正确；DNA聚合酶催化形成磷酸二酯键，用于合成子链，氢键的形成不需要任何酶，B错误；子链合成的方向是一定的，即只能从5′－端向3′－端延伸，C正确；由题图中的箭头可知，两条链上DNA聚合酶移动的方向是相反的，D正确。
3．(2023·广东深圳期中)DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成。DNA复制时，一条子链是连续合成的，另一条子链是不连续合成的(即先形成短链片段再相互连接)，这种复制方式称为半不连续复制。根据下图，判断下列说法错误的是( )
A．DNA复制时需要解旋酶和DNA聚合酶的催化
B．DNA复制时，子链延伸的方向为3′→5′
C．DNA分子的复制遵循了边解旋边复制的特点
D．据图分析，DNA分子复制能在较短时间内迅速完成的原因可能是双向复制
【答案】B
【解析】DNA分子复制时需要解旋酶(打开双螺旋结构)和DNA聚合酶(催化单个的脱氧核苷酸连接到DNA子链上)的催化，A正确；DNA分子复制时，两条子链的合成方向是相反的，但都为5′→3′，B错误；DNA分子复制的过程中遵循边解旋边复制和半保留复制，C正确；据图可知，DNA分子复制能在较短时间内迅速完成的原因可能是双向复制，D正确。
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
【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。
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( )
【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．(2023·广东深圳期末)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
【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．(2023·广东肇庆期末)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
【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．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∶1B．(2n－2)∶n
C．(2n－2)∶2D．(2n－1)∶1
【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．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
【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．如图为真核细胞DNA复制的电镜照片，其中泡状结构为复制泡，是DNA上正在复制的部分。下列相关叙述错误的是( )
A．每个复制泡中含有2条DNA母链和2条子链
B．每个复制泡中一条子链是完全连续的，另一条子链是不连续的
C．解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等多种酶参与了该过程
D．该图说明了真核细胞通过多起点复制的方式提高复制速率
【答案】B
【解析】DNA复制方式为半保留复制，每个复制泡中含有2条DNA母链和2条子链，A正确；DNA聚合酶只能催化子链沿5′到3′－端延伸，每个复制泡向两侧双向复制，同一方向中一条子链是连续的，另一条子链是不连续的，B 错误；DNA复制时，解旋酶解开双螺旋，DNA聚合酶催化子链的延伸，DNA连接酶连接不连续合成的子链，C正确；多起点双向复制大大提高了DNA复制的效率，D正确。
11．(2023·广东深圳期末)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
【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、酶和引物、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．DNA复制始于基因组中的特定位置(复制起点)，即启动蛋白的靶标位点。启动蛋白识别富含A—T碱基对的序列，一旦复制起点被识别，启动蛋白就会募集其他蛋白质一起形成前复制复合物，从而解开双链DNA，形成复制叉。在原核生物中，复制起点通常为一个，在真核生物中则为多个。下列相关叙述错误的是( )
A．启动蛋白识别富含A—T碱基对的序列有利于将DNA双螺旋解开
B．在复制叉的部位结合有解旋酶、RNA聚合酶
C．DNA复制过程中，细胞内会发生ATP→ADP的转化
D．真核细胞的DNA分子上可能有多个富含A—T碱基对的区域
【答案】B
【解析】已知启动蛋白识别富含A—T碱基对的序列后，其会募集其他蛋白质一起形成前复制复合物，从而解开双链DNA，故启动蛋白识别富含A—T碱基对的序列有利于将DNA双螺旋解开，A正确；DNA聚合酶参与DNA复制过程，故在复制叉的部位结合有解旋酶、DNA聚合酶，B错误；DNA复制过程消耗能量，ATP水解转化成ADP会释放能量，C正确；真核细胞的DNA分子上可形成多个复制叉，故可能有多个富含A—T碱基对的区域，D正确。
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________。
【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分子中，含14N的占1/8。
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_____________________________。
【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。