3.3 DNA的复制（情境专练）生物人教版必修2

3.3 DNA的复制 情境创新练+素养拓展练 知识点 1 探究DNA分子的复制过程 1．（多选）研究人员将1个含14NH4Cl-DNA的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中，培养一段时间后，提取子代大肠杆菌的DNA，进行密度梯度离心，结果试管中出现2种条带（如图），且条带2中的DNA分子数是条带1中的3倍。已知DNA的复制方式为半保留复制，下列说法正确的是（    ） A．条带1为14N /15N -DNA所在的位置 B．该段时间内，该大肠杆菌繁殖了3代 C．该实验采用了同位素标记技术来检测子代DNA放射性的情况 D．该实验过程不能用DNA酶处理 【答案】ABD 【详解】A、将1个含14N标记DNA的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中，由于DNA的复制方式是半保留复制，所以子代DNA有两种类型，分别是14N/15N-DNA和15N/15N-DNA，经密度梯度离心后，条带1为14N/15N-DNA所在的位置，条带2为15N/15N-DNA所在的位置，A正确； B、由条带2中的DNA分子数是条带1中的3倍以及DNA的复制方式为半保留复制可知，条带1中应该有2个14N/15N-DNA，则条带2中有6个DNA，故该段时间内，该大肠杆菌繁殖了3代，才能产生8个DNA，B正确； C、该实验采用了同位素标记技术，但是不涉及放射性，C错误； D、该实验是研究DNA的复制方式，使用DNA酶会水解DNA，影响DNA的复制，导致无研究结果，因此，该实验不能用DNA酶处理，D正确。 故选ABD。 2．1958年，Meselson和Stahl通过15N标记DNA的实验，证明了DNA的半保留复制。关于这一经典实验的叙述正确的是（　　） A．选择大肠杆菌作为实验材料是因为它有环状质粒DNA B．因为15N有放射性，所以能够区分DNA的母链和子链 C．将DNA变成单链后再进行离心也能得到相同的实验结果 D．得到的DNA带的位置有三个，证明了DNA的半保留复制 【答案】D 【详解】A、大肠杆菌之所以作为实验材料是因为其繁殖快、DNA结构简单（含环状染色体DNA），与质粒无关，A错误； B、15N没有放射性，它与14N只是氮元素的不同同位素，质量不同，可通过密度梯度离心技术区分含不同氮元素的DNA，进而区分DNA的母链和子链，B错误； C、若将DNA解链为单链后离心，无论是全保留还是半保留复制，都是只有两条条带，不能证明DNA的半保留复制，C错误； D、在15N标记 DNA 的实验中，得到的 DNA 带的位置有轻带（两条链都含14N）、中带（一条链含14N，一条链含15N）、重带（两条链都含15N）三个。根据不同代 DNA 在离心后出现的这些带的位置和比例，证明了 DNA 的半保留复制，D正确。 故选D。 3．研究者将1个含14N/14N-DNA的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中，培养24h后，提取子代大肠杆菌的DNA。将DNA双链解开再进行密度梯度离心，试管中出现两种条带（如下图）。下列叙述正确的是（　　） A．该种大肠杆菌的细胞周期大约为6h B．根据条带数目和位置可确定DNA的复制方式 C．直接将子代DNA密度梯度离心也能得到两种条带 D．也可通过检测15N放射性强度的高低确定DNA的复制方式 【答案】C 【详解】A、根据题意和图示分析可知，将1个含14N/14N-DNA的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中，因合成DNA的原料中含15N，所以新合成的DNA链均含15N，据图可知，由于14N单链：15N单链=1：7，说明DNA复制了3次，可推知该细菌的细胞周期大约为24/3=8h，A错误； B、由于DNA经过热变性后解开了双螺旋，变成单链，所以根据条带的数目和位置只能判断DNA单链的标记情况，但无法判断 DNA的复制方式，B错误； C、经分析可知，DNA复制3次，有2个DNA链是15N和14N，在中带，有6个DNA链都是15N的，在重带，故直接将子代DNA进行密度梯度离心也能得到两条条带，C正确； D、15N没有放射性，D错误。 故选C。 4．下列关于遗传科学史的叙述，正确的是（    ） A．艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中，对自变量的控制遵循了“加法原理” B．赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验中，用玻璃棒搅拌以促进噬菌体外壳与细菌充分接触 C．沃森和克里克运用X射线衍射技术提出DNA双螺旋结构模型 D．梅塞尔森和斯塔尔探究DNA的复制方式，运用了假说—演绎法、同位素标记技术 【答案】D 【详解】A、艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中，对自变量的控制遵循了“减法原理”，A错误；    B、赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验中，用玻璃棒搅拌的目的是使噬菌体外壳与细菌分离，而不是促进充分接触，B错误；    C、沃森和克里克运用构建物理模型的方法提出DNA双螺旋结构模型，并非X射线衍射技术，C错误；    D、梅塞尔森和斯塔尔探究DNA的复制方式，运用了假说—演绎法、同位素标记技术，D正确。 故选D。 5．科学家先用含有15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，使其DNA几乎都是15N标记的。然后将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的普通培养液中。在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，进行密度梯度离心分析。下列叙述错误的是（    ） A．培养一代后，离心结果试管中只有一条“中带” B．培养两代后，会出现“重带”“中带”和“轻带”三条带 C．随着培养代数增加，“中带”DNA分子的比例会逐渐下降 D．该实验及结果是对DNA半保留复制方式的有力证明 【答案】B 【详解】A、培养一代后，所有DNA均为一条15N链（重链）和一条14N链（轻链）组成的杂合分子，密度梯度离心后均位于“中带”，A正确； B、培养两代后，DNA包括：1/2含15N/14N的“中带”分子和1/2含14N/14N的“轻带”分子。亲代15N/15N的“重带”已在第一代复制后消失，故不会出现“重带”，B错误； C、随着培养代数增加，“中带”DNA（含一条15N链）的比例从第一代的100%逐代减半（第二代50%，第三代25%），比例逐渐下降，C正确； D、该实验结果中“中带”持续存在且比例变化规律，符合半保留复制而非全保留或分散复制的预期，是对DNA半保留复制的有力证明，D正确。 故选B。 知识点 2 DNA分子的复制过程、特点及意义 6．mtDNA是线粒体基质中的环状双链DNA分子，能够自我复制（与细胞核DNA的复制方式一样）。下列关于mtDNA的叙述，正确的是（　　） A．mtDNA分子由两条核糖核苷酸链组成 B．mtDNA分子中每个脱氧核糖都只与一个磷酸基团相连 C．mtDNA分子的一条链上的相邻碱基通过氢键连接 D．mtDNA的复制方式是半保留复制，复制过程需要消耗能量 【答案】D 【详解】A、mtDNA是环状双链DNA分子，其基本单位为脱氧核糖核苷酸，而非核糖核苷酸。核糖核苷酸是RNA的基本单位，A错误； B、mtDNA是环状双链DNA分子，脱氧核糖均通过磷酸二酯键与两个磷酸基团相连（即连接一个磷酸基团和相邻核苷酸的磷酸基团），B错误； C、DNA分子中，同一条链上相邻碱基通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”构成的骨架连接，而两条链之间的互补碱基才通过氢键配对连接，C错误； D、题干明确mtDNA复制方式与细胞核DNA相同（均为半保留复制），且DNA复制过程需解旋酶、DNA聚合酶等参与，消耗ATP供能，D正确。 故选D。 7．科学家发现一种新型病毒X，其遗传物质为单链DNA（+DNA），复制时先以+DNA为模板合成互补链（−DNA），再以−DNA为模板合成新的+DNA。现将一个用32P标记+DNA的病毒X侵染未标记的宿主细胞，一段时间后提取子代病毒DNA进行分析。下列叙述错误的是（　　） A．+DNA和−DNA的碱基比例相同，且碱基序列互补 B．合成−DNA和+DNA时的碱基配对方式完全相同 C．子代病毒DNA中只有一个病毒DNA中含有32P D．病毒X的DNA复制过程中需要宿主细胞提供原料、能量和酶 【答案】A 【详解】A、+DNA与−DNA互为互补链，遵循碱基互补配对原则（A-T、C-G），但两者碱基比例一般不同，A错误； B、无论是合成−DNA（以+DNA为模板）还是合成新的+DNA（以−DNA为模板），均属于DNA复制过程，碱基配对方式均为A-T、C-G，B正确； C、亲代病毒仅+DNA被32P标记。复制时首先以标记的+DNA为模板合成未标记的−DNA，形成双链（标记链+未标记链），再以未标记的−DNA为模板合成未标记的新+DNA。因此子代病毒中只有一个病毒DNA中含有32P，该子代病毒的遗传物质由亲代病毒提供，C正确； D、病毒无独立代谢系统，其DNA复制所需的原料（脱氧核苷酸）、能量（ATP）和酶（如DNA聚合酶）均由宿主细胞提供，D正确。 故选A。 8．T2噬菌体的生长划分为三个阶段：潜伏期、裂解期和平稳期，如图甲所示。用放射性同位素32P标记T2噬菌体，然后将大肠杆菌和被标记的噬菌体置于培养液中混合培养（图乙），一段时间后进行搅拌、离心，检测沉淀物和悬浮液中的放射性强度。下列叙述正确的是（　　） A．用含32P培养基培养噬菌体可获得被32P标记的噬菌体 B．离心后，悬浮液中可产生少量含32P的放射性子代噬菌体 C．被感染的大肠杆菌内能产生大量含32P的子代噬菌体DNA D．若保温50分钟后进行搅拌、离心，则悬浮液含有较高强度的放射性 【答案】D 【详解】A、噬菌体是病毒，不能直接在培养基中培养，必须寄生在活细胞（如大肠杆菌）内才能增殖。因此，应先用含32P的培养基培养大肠杆菌，再用该大肠杆菌培养噬菌体，才能获得被32P标记的噬菌体，A错误； B、32P标记的是噬菌体的DNA。在侵染过程中，DNA进入大肠杆菌，子代噬菌体的DNA是以亲代DNA为模板合成的。离心后，沉淀物（大肠杆菌）中会产生少量含32P 的放射性子代噬菌体，B错误； C、子代噬菌体DNA以宿主未标记原料合成，仅第一代部分DNA含一条32P链，后续世代32P比例急剧下降，无法“大量”含32P的子代噬菌体DNA，C错误； D、保温50分钟时，正处于裂解期，大肠杆菌大量裂解，释放出子代噬菌体。搅拌、离心后，子代噬菌体进入悬浮液，因此悬浮液含有较高强度的放射性，D正确。 故选D。 9．（多选）种群数量快速增长的大肠杆菌菌群中几乎所有的DNA都在复制，且距离复制起点越近的基因出现频率相对越高，反之越低，可据此确定大肠杆菌DNA复制起点在基因图谱上的位置。图1为大肠杆菌的部分基因出现的频率，图2为大肠杆菌的部分基因图谱。下列叙述错误的是（　　） A．DNA复制时DNA聚合酶的作用是按照碱基互补配对原则构建磷酸二酯键 B．大肠杆菌DNA复制是多起点复制、半保留复制 C．大肠杆菌DNA的复制起点位于his附近 D．据图1推测，在基因图谱上his不可能位于tyrA和trp之间 【答案】BCD 【详解】A、DNA复制时，DNA聚合酶的作用是将游离的脱氧核苷酸连接到已有的脱氧核苷酸链上，形成磷酸二酯键，A正确； B、题干中仅提及根据基因出现频率确定DNA复制起点位置，并未提及大肠杆菌DNA复制是多起点复制，B错误； C、“距离复制起点越近的基因出现频率相对越高，反之越低”，从图1可知，his基因出现频率最低，说明其距离复制起点最远，所以大肠杆菌DNA的复制起点不可能位于his附近，C错误； D、由图1可知，his基因出现频率最低，tyrA和trp基因出现频率相对较高，结合“距离复制起点越近的基因出现频率相对越高，反之越低”，可推测在基因图谱上his位于tyrA和trp之间，D错误。 故选BCD。 10．若抑制真核细胞中DNA连接酶的活性，可使核DNA复制产生的DNA呈下图的状态，a链为模板链，b链为子链。已知原核生物的DNA为环状。下列说法错误的是（　　） A．a链的左侧为该链的5'-端 B．由图可知，该DNA复制具有多起点复制的特点 C．由图可知，该DNA复制具有半不连续复制的特点 D．原核生物的DNA复制时不会出现b链左侧与模板链不等长的现象 【答案】A 【详解】A、b链为滞后链，其合成方向为5’→3’背离复制叉，通常左侧为3’端，右侧为5’端，A错误； B、由于真核细胞中DNA连接酶的活性被抑制，因而不连续复制的子链片段无法连接起来，据此可说明该DNA复制具有多起点复制的特点，B正确； C、抑制DNA连接酶活性后，DNA复制产物呈现不连续片段，说明该DNA复制具有半不连续复制的特点，C正确； D、原核生物DNA是环状，复制时无末端，不会出现b链左侧与模板链不等长的现象，D正确。 故选A。 11．甲､乙､丙均为某二倍体动物(2n=4，其中一对是性染色体)还未进行DNA复制的精原细胞，DNA中的H均为3H，将这三个精原细胞置于不含3H的培养液中培养，检测甲､乙､丙处于分裂中期的子细胞(无论分裂多少次均称子细胞)染色体和染色单体情况，结果如图所示。不考虑突变和互换，以下判断一定正确的是（    ） A．甲､乙､丙3个精原细胞中的染色体均有3种形态 B．图中甲的子细胞和丙的子细胞所处分裂时期不同 C．乙､丙形成图示相应子细胞所经历的染色体复制次数不相同 D．图中3个子细胞在下一时期中，含放射性染色体数：甲=乙>丙 【答案】D 【详解】A、该动物2n=4，含有一对性染色体和一对常染色体，一对常染色体有1种形态，若性别决定为XY型，精原细胞的性染色体为XY，2种形态，则精原细胞中染色体形态一共有3种；若性别决定为ZW型，精原细胞的性染色体为ZZ，1种形态，则精原细胞中的染色体形态一共有2种，A错误； B、甲的子细胞染色体数为2（减半），染色单体均含3H，DNA复制了1次，处于减数第二次分裂中期，丙的子细胞染色体数为2，染色单体中一半含有3H，一半不含有3H，DNA复制了2次，完成了一次有丝分裂后，再进行减数分裂，处在减数第二次分裂中期，二者所处分裂时期相同，B错误； C、乙至少经过一次有丝分裂后，产生的2个子细胞在下一次分裂(无论有丝还是减数)中期可出现图示情况，则染色体至少复制1(乙) +2(乙第一次有丝分裂产生的2个子细胞)=3次，丙至少经过一次有丝分裂后，产生的2个子细胞在减数分裂Ⅱ中期，染色体也至少复制3次。但在有丝分裂后期时放射性染色单体都移向同一极的前提下，经过的多少次有丝分裂都能保证出现图示乙、丙的子细胞，所以二者染色体复制的次数可能相同，C错误； D、甲的子细胞下一个时期是减数第二次分裂后期，染色单体均含3H，着丝粒分裂后，含放射性染色体数为4；乙的子细胞下一个时期是有丝分裂后期，8条染色体，由于染色单体中一半含有3H，一半不含有3H，着丝粒分裂后，含放射性染色体数为4或是减数第一次分裂后期，着丝粒不分裂，含放射性染色体数为4；丙的子细胞下一个时期是减数第二次分裂后期，4条染色体，由于染色单体中一半含有3H，一半不含有3H，着丝粒分裂后，含放射性染色体数为2，所以含放射性染色体数：甲=乙>丙，D正确。 故选D。 12．DNA复制时两条子链的合成存在差异：前导链连续合成，后随链分段合成产生冈崎片段。由于DNA聚合酶只能催化单链核酸片段的3'—OH末端连接游离的脱氧核苷酸，而不能连接两个游离的脱氧核苷酸，因此两条子链合成时均需一段RNA引物（由引发酶催化形成），过程如图。下列叙述错误的是（　　） A．解旋酶需要在能量的驱动下才能将DNA双链解开 B．单链DNA结合蛋白可阻止解旋后的单链DNA重新配对形成双链 C．冈崎片段形成的原因是DNA聚合酶只能催化子链沿3'→5'方向合成 D．RNA引物使DNA聚合酶能够从引物的3'—OH端开始连接脱氧核苷酸 【答案】C 【详解】A、DNA 解旋是一个需要消耗能量（ATP）的过程，解旋酶通过水解 ATP 获得能量来破坏碱基对之间的氢键，A正确； B、单链 DNA 结合蛋白（SSB）的作用就是稳定解旋后的单链 DNA，防止其重新配对形成双链，也能避免核酸酶的降解，B正确； C、DNA 聚合酶的催化方向是 5′→3′（即只能将脱氧核苷酸添加到子链的 3′—OH 末端）。 后随链的模板链是 3′→5′走向，因此子链只能不连续地合成短片段（冈崎片段），再由 DNA 连接酶连接，C错误； D、题干已说明：DNA 聚合酶不能连接两个游离的脱氧核苷酸，必须依赖已有的 3′—OH 末端。 RNA 引物的作用就是提供这个 3′—OH 末端，让 DNA 聚合酶可以开始添加脱氧核苷酸，D正确。 故选C。 知识点 3 DNA分子复制的相关计算 13．某基因片段含有400个碱基，其中一条链上A：T：G：C=1：2：3：4，下列有关该DNA分子的叙述，错误的是（　　） A．该基因片段的碱基对之间是以氢键相连的 B．该基因片段中4种含氮碱基A：T：G：C=4：4：6：6 C．该基因片段中的碱基A+T的量与C+G的量不相同 D．该基因片段连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸180个 【答案】B 【详解】A、DNA双链中，碱基对A-T通过2个氢键连接，G-C通过3个氢键连接，因此碱基对间以氢键相连，A正确； B、设该链为链1：A：T：G：C=1：2：3：4，另一条为互补链，根据碱基互补配对原则，互补链上的对应碱基及比例为T：A：C：G=1：2：3：4，因此整个DNA中A：T：G：C=3：3：7：7，B错误； C、整个DNA中A：T：G：C=3：3：7：7，该基因片段中的碱基A+T的量与C+G的量比值为3：7，不相同，C正确； D、整个DNA中A：T：G：C=3：3：7：7，基因片段含有400个碱基，说明每个DNA有A60个，复制两次共产生4个DNA，需原料A数=(4-1)×60=180个，D正确。 故选B。 14．含有100个碱基对的一个DNA分子片段，其中一条链的A+T占40%，它的互补链中G与T分别占22%和18%，若连续复制2次，则第2次复制时需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数量为（    ） A．240个 B．180个 C．120个 D．60个 【答案】C 【详解】根据碱基互补配对原则，双链DNA中A=T、G=C。已知一条链的A+T占40%，则其互补链的A+T也占40%。互补链中G占22%、T占18%，因互补链A+T=40%，故A=40%-18%=22%。互补链的G对应原链的C，故原链C占22%；互补链的A对应原链的T，结合原链A+T=40%，得原链A=18%、T=22%。原链G+C=60%，其中C占22%，故G占38%。因此双链DNA中C总数=（22%+38%）×100=60个。第二次复制时新增2个DNA分子，需游离胞嘧啶脱氧核苷酸：2×60=120个。ABD错误，C正确。 故选C。 15．某DNA分子中，共有碱基对m个，其中一条链中腺嘌呤占该链的20%，整个DNA分子中腺嘌呤占比25%。该DNA分子在第4次复制过程中，一个DNA分子的一条链中碱基A突变为碱基G，其他链的碱基未发生改变，下列叙述错误的是（    ） A．突变后的DNA分子热稳定性增强 B．该DNA分子另一条链中，腺嘌呤占该链的30% C．碱基突变之前，该DNA片段复制3次，共需要消耗游离的腺嘌呤4m个 D．发生突变的DNA分子经过n次复制产生的子代DNA中，突变位点为G-C的DNA占1/2 【答案】C 【详解】A、DNA分子中A与T之间有2个氢键，G与C之间有3个氢键，一个DNA分子的一条链中碱基A突变为碱基G，突变后的DNA分子热稳定性增强，A正确； B、整个DNA分子中腺嘌呤A占比25%，则整个DNA中的胸腺嘧啶T占比是25%，则整个DNA中A和T占比是50%，由于整个DNA中A和T占比和单链中两者的占比相同，一条链中腺嘌呤占该链的20%，则该链中胸腺嘧啶T=50%-20%=30%，该DNA分子另一条链中，腺嘌呤与该链的胸腺嘧啶相等，比例是30%，B正确； C、该DNA分子中共有碱基对m个，即2m个碱基，DNA中腺嘌呤占25%，有腺嘌呤m/2个，碱基突变之前，该DNA片段复制3次，共需要消耗游离的腺嘌呤（23-1）×m/2=7/2m=3.5m个，C错误； D、一个DNA分子的一条链中碱基A突变为碱基G，即出错后的DNA片段一条链发生了变化，另一条链并未发生变化，所以复制n次，变化的DNA 和未改变的DNA各占一半，突变位点为G-C的DNA占1/2，D正确。 故选C。 16．将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养基中培养，使其分裂3次，下列叙述正确的是（    ） A．经过3次分裂后，有1/8的DNA分子完全由15N构成 B．经过3次分裂后，仍含有15N的DNA分子占总数的7/8 C．经过3次分裂后，所有的大肠杆菌DNA分子均含有14N D．经过3次分裂后，所有的大肠杆菌DNA分子均不含15N 【答案】C 【分析】半保留复制核心规律：亲代DNA每条链作为模板合成新链，子代DNA由一条旧链和一条新链组成。 复制3次后DNA组成： 第1次复制：2个杂合型DNA（均含¹⁵N旧链+¹⁴N新链）； 第2次复制：4个DNA（2个杂合型+2个纯¹⁴N型）； 第3次复制：8个DNA（2个杂合型+6个纯¹⁴N型）。 关键结论：所有子代DNA均含¹⁴N（因新链必为¹⁴N），但仅部分保留¹⁵N旧链。 【详解】A、经过3次分裂后，所有DNA分子均含新合成的¹⁴N链，不存在完全由¹⁵N构成的DNA分子（因复制时旧链作为模板，新链必含¹⁴N），A错误； B、含¹⁵N的DNA指至少含一条¹⁵N链的分子。复制3次后共8个DNA分子，其中含¹⁵N链的分子仅有2个（均为杂合型：¹⁵N/¹⁴N），占比为2/8=1/4，而非7/8，B错误； C、因所有新合成链均使用¹⁴N原料，故每个子代DNA分子至少含一条¹⁴N链（杂合型含¹⁴N新链，纯¹⁴N型全为¹⁴N），C正确； D、复制3次后仍有2个DNA分子含¹⁵N链（杂合型），并非全部不含¹⁵N，D错误。 故选C。 17．如图为一个双链 DNA片段的平面结构示意图。下列相关叙述正确的是（　　） A．①和②分别代表胞嘧啶和胸腺嘧啶 B．DNA 一条链中（G+T）/（A+C）=2/3，则互补链中（G+T）/（A+C）=2/3 C．DNA 单链上相邻碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接 D．被32P标记的DNA在31P环境中复制3次，子代 DNA 中含31P的 DNA占总DNA 数的 7/8 【答案】C 【详解】A、DNA的两条链遵循A-T、G-C的配对关系，①和②所代表的碱基名称分别为鸟嘌呤（G）和胸腺嘧啶（T），A错误； B、在DNA双链中，非互补碱基和之比互为倒数，若一条链中（G+T）/（A+C）=2/3，则互补链中（G+T）/（A+C）=3/2，B错误； C、DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧构成基本骨架，DNA单链上相邻碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接，C正确； D、被32P标记的DNA在31P环境中复制3次，由于DNA是进行半保留复制，故子代的DNA中均含有31P，D错误。 故选C。 一、单选题 1．在一个大肠杆菌种群中，大多数细胞都处在DNA复制过程中，且各细胞DNA复制起点相同。在某一时刻将该种群中所有大肠杆菌的所有基因提取出，并测定各基因出现的相对频率，结果如图1，图1中7种基因的位置如图2。下列相关叙述正确的是（　　） A．本实验结果证明大肠杆菌DNA复制是双向的 B．大肠杆菌DNA分子的复制起点在基因D附近 C．该DNA复制是在有丝分裂前的间期进行的 D．DNA复制开始时需解旋酶断裂磷酸二酯键 【答案】A 【详解】A、从图1可以看到，不同基因的DNA含量呈现先降低后升高的变化，说明复制起点在中间区域，向两侧双向进行复制，因此本实验结果能证明大肠杆菌DNA复制是双向的，A正确；   B、距离复制起点越近的基因出现频率相对越高，反之越低，从图1可知，D基因出现频率最低，说明其距离复制起点最远，所以大肠杆菌DNA的复制起点不可能位于D附近，B错误； C、大肠杆菌是原核生物，没有有丝分裂的过程，其DNA复制发生在细胞分裂前的间期（二分裂前的准备阶段），C错误； D、DNA复制开始时，需要解旋酶解开双链，而解旋酶断裂的是氢键，不是磷酸二酯键，D错误。 故选A。 2．下图是DNA损伤后的一种修复机制，相关推理正确的是（　　） A．图中核酸酶与DNA修复聚合酶的作用位点完全不相同 B．DNA修复聚合酶与DNA聚合酶均沿DNA的方向移动 C．DNA在修复过程中，4种脱氧核苷酸都能填充任意缺失位点 D．若损伤DNA未经修复，连续复制n次后将产生个异常DNA 【答案】B 【详解】A、由图可知两种酶作用的“部位”都在损伤处附近，只是功能不同：核酸酶切除损伤片段，修复聚合酶补上相应核苷酸，A错误； B、由图可知，DNA修复聚合酶沿5'→3'方向移动，DNA聚合酶作用时也是沿5'→3'方向移动，B正确； C、DNA在修复过程中，4种脱氧核苷酸根据碱基互补配对原则填充缺失位点，C错误； D、若损伤DNA未经修复，连续复制n次后将产生一半异常的DNA分子，数量为2n-1，D错误。 故选B。 3．多种生物的细胞中都含有环状DNA分子。滚环复制是环状DNA分子复制的方式之一，下图为滚环复制的模式图。下列叙述错误的是（　　） A．滚环复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点 B．以2链为模板复制时DNA聚合酶沿1链的3'端添加核苷酸 C．复制一次所产生的两条子链的碱基序列是互补的 D．复制所产生的两个子代DNA分子各有一个5'端 【答案】D 【详解】A、由图可知，滚环复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点，A正确； B、DNA聚合酶只能从引物的3'端连接脱氧核苷酸，以2链为模板复制时，1链可充当引物，因此，DNA聚合酶沿1链的3'端添加核苷酸，B正确； C、由于复制一次所产生的两条子链的模板链是互补的，因此，两条子链的碱基序列是互补的，C正确； D、复制所产生的两个子代DNA分子都是环状的，无游离的5'端，D错误。 故选D。 4．如图表示大肠杆菌质粒DNA的复制过程，其中复制叉是DNA复制时在DNA链上形成的Y型结构。若该细菌的质粒DNA含有的碱基数目为m，胸腺嘧啶数目为a，下列叙述错误的是（　　） A．该DNA复制的特点为边解旋边复制、双向复制 B．该过程需要解旋酶与DNA聚合酶的参与，且两种酶参与的反应均消耗ATP C．该DNA复制n次，消耗鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目为（2n－1）×（m/2－a） D．该DNA复制一次，共形成m-1个新的磷酸二酯键 【答案】D 【详解】A、据图分析，图中有两个复制叉，部分解旋后开始进行复制，体现该DNA复制过程的特点是边解旋边复制、双向复制，A正确； B、该过程需要解旋酶（打开氢键）和DNA聚合酶（形成磷酸二酯键）的参与，且两种酶发挥作用时均消耗ATP，B正确； C、DNA分子中含有的碱基数目为m，含有T的数目为a，则一个DNA分子中含有的G的数目是（m-2a）/2，DNA复制n次，形成2n个DNA分子，但是模板不需要原料，因此复制n次共需要G的数目为（2n-1）×（m-2a）/2=（2n-1）×（m/2-a），C正确； D、据题意可知，图中DNA含有的碱基数为m，即含有的脱氧核苷酸数为m，因为该DNA为环状双链分子，磷酸二酯键数等于脱氧核苷酸数，因此复制过程形成2条环状的DNA链，故形成的磷酸二酯键为m，D错误。 故选D。 5．下图为DNA半保留复制，DNA聚合酶不能催化DNA新链从头合成，因而需先借助引物酶以DNA为模板合成RNA引物，再在引物的3'-OH末端聚合脱氧核苷酸。当DNA整条单链合成完毕或冈崎片段相连后，DNA聚合酶再把RNA引物去掉，填补脱氧核苷酸。下列叙述正确的是（    ） A．解旋酶断开氢键，其移动方向与滞后链的延伸方向相同 B．在细胞分裂时，DNA复制过程中解旋发生在两条姐妹染色单体之间 C．该DNA分子的碱基对总数与所含有的基因的碱基对总数相等 D．DNA聚合酶既能催化磷酸二酯键形成也能催化磷酸二酯键断裂 【答案】D 【详解】A、解旋酶的移动方向是沿着 DNA 双链向前解开氢键，而滞后链（后随链）是不连续合成的，其延伸方向与解旋酶的移动方向相反，A错误； B、在细胞分裂间期进行 DNA 复制时，DNA 复制的模板是解开的两条 DNA 单链，而姐妹染色单体是在 DNA 复制完成后才出现的。解旋发生在 DNA 分子的两条链之间，不是在两条姐妹染色单体之间。，B错误； C、基因是有遗传效应的 DNA 片段，而 DNA 分子中除了基因片段，还存在大量的非基因片段（如调控序列、内含子等），因此 DNA 分子的碱基总数远大于所有基因的碱基总数，C错误； D、DNA 聚合酶的主要功能是催化脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，从而延长子链；题目中提到 “当 DNA 整条单链合成完毕或冈崎片段相连后，DNA 聚合酶再把 RNA 引物去掉，填补脱氧核苷酸”，这一过程中，它需要先切除 RNA 引物（催化 RNA 引物的磷酸二酯键断裂），再在缺口处催化形成新的磷酸二酯键来填补脱氧核苷酸，D正确。 故选D。 6．双脱氧核苷酸（ddNTP）常用于DNA测序，其结构与脱氧核苷酸（dNTP）相似，只是其脱氧核糖3’-C上连接的羟基变成氢原子。DNA合成时，若连接上的是ddNTP，子链延伸终止。在某人工合成体系中，加入适量的待测单链DNA模板、腺嘌呤双脱氧核苷酸、4种脱氧核苷酸、DNA聚合酶和引物等。下列叙述错误的是（    ） A．dNTP与ddNTP均在其脱氧核糖的1’-C上连接含氮碱基 B．该体系合成的每个双链DNA分子中均含有2个游离的磷酸基团 C．若得到6种不同长度的子链，则待测单链DNA的未知序列中含有5个T D．该反应体系中加入的DNA聚合酶将从单链DNA模板的3’端移动到5’端 【答案】C 【详解】A、dNTP与ddNTP结构相似，含氮碱基都是连接在脱氧核糖的1'- C上，A正确； B、DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成，每条链的5'端含游离磷酸基团，故双链DNA分子含2个游离磷酸基团，B正确； C、根据题干信息可知，DNA合成时，若连接上的是ddNTP，子链延伸终止。加入腺嘌呤双脱氧核苷酸（ddATP）后，子链延伸终止于模板链的"T"（胸腺嘧啶）互补位置，若产生6种不同长度的子链，则待测单链DNA模板的未知序列中含有5个（待测单链DNA模板的未知序列的5'端不是T）或6个（待测单链DNA的未知序列的5'端是T）T，C错误； D、DNA聚合酶沿模板链的3'→5'方向移动，催化子链从5'→3'方向合成，D正确。 故选C。 7．如图为某真核生物DNA（两条链均为14N）复制的部分过程示意图，其中DNA结合蛋白可与DNA单链形成蛋白核酸复合物，保护单链DNA不被降解，rep蛋白具有解旋酶的功能。下列叙述正确的是（    ） A．随从链的合成是不连续的，随从链和领头链的延伸方向均为5'→3' B．DNA结合蛋白能识别并结合特定碱基序列，参与DNA复制过程 C．rep蛋白能破坏DNA分子中碱基间的氢键，该过程不需要细胞供能 D．若该DNA分子在15N的培养液中复制两次，子代中含14N的DNA占1/4 【答案】A 【详解】A、从图中复制叉移动方向和子链延伸方向可知，领头链的合成是连续的，随从链的合成是不连续的，但两者的合成方向相同，均为5'→3'，A正确； B、DNA结合蛋白可与DNA单链形成蛋白核酸复合物，保护单链DNA不被降解，可见DNA结合蛋白的作用是稳定单链结构，不具有“识别特定碱基序列”和“参与碱基配对”的功能，B错误； C、rep蛋白具有解旋酶活性，解旋酶破坏DNA碱基对之间的氢键，且使双链解开的过程需要消耗能量，C错误； D、根据DNA半保留复制特点，含14N的亲代DNA分子置于含15N的培养液中复制两次，最终得到4个子代DNA分子，其中含14N的DNA分子有2个，占子代总数的1/2，D错误。 故选A。 二、多选题 8．真核生物线粒体基质内的DNA是双链闭合环状分子，外环为H链，内环为L链。其复制的大体过程为：先以L链为模板，合成一段RNA引物，然后在DNA聚合酶的作用下合成新的H链片段，当H链合成2/3时，新的L链以类似于新的H链的合成方式开始合成，示意图如下。下列关于线粒体DNA的说法正确的是（　　） A．DNA内外环的复制是不同步的，但子链都是从3'端向5'端延伸 B．线粒体DNA分子不复制时双链平行，所以并非双螺旋结构 C．DNA复制时可能还需要DNA聚合酶和DNA连接酶 D．该DNA分子连续复制2次共需要6个RNA引物 【答案】CD 【详解】A、由题意可知，线粒体 DNA 先以 L 链为模板合成H链，当H链合成2/3 时，新的L链才开始合成，说明内外环的复制是不同步的。DNA聚合酶从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸，故子链的延伸方向都是从5'端→3'端，A错误； B、线粒体 DNA 分子本身是双链闭合环状的 DNA，天然的 DNA 分子都是双链平行的双螺旋结构，与是否正在复制无关。复制时的 “不同步” 是复制的特点，不改变 DNA 本身的双螺旋结构，B错误； C、由题意可知，DNA的复制需要先以L链为模板，合成一段RNA引物，RNA的合成需要RNA聚合酶催化，图中多起点复制，复制好的链需要DNA连接酶连接，所以DNA复制可能需要RNA聚合酶和DNA连接酶，C正确； D、由题意和图示可知，该DNA分子连续复制n次，最终形成2n个环状DNA分子，共2n+1条单链，由于DNA复制是半保留复制，需新合成2n+1-2条单链，共需要2n+1-2个引物，故连续复制2次需要22+1-2=6个引物，D正确。 故选CD。 9．某哺乳动物的精原细胞（2N=4）在含3H标记的培养基中有丝分裂1次后，再转入不含3H的普通培养基继续进行分裂。1条染色体上的部分双链DNA的一条链上碱基序列为ATCTAGCGAT（命名为M），由于在DNA复制过程中出错，使得M变为了ATCTCGCGAT（命名为N），其他部分及其互补链均未发生变化。不考虑其他变异，下列相关说法正确的是（　　） A．若再进行1次有丝分裂，一个子细胞中含3H标记的染色体数为0~4 B．碱基改变之后，该DNA片段复制3次，共需要消耗腺嘌呤42个 C．出错后的DNA片段经过n次复制，突变位点为C-G的DNA占1/2 D．以N为模板复制出的DNA片段中C所占比例为30%，且该片段中嘧啶的比例增加 【答案】AC 【详解】A、某精原细胞有丝分裂1次后的子细胞所有DNA均为1条链带标记、1条链不带标记。若再进行1次有丝分裂，则形成的2个DNA，其中1个DNA的两条链为1条带标记1条不带，另一个DNA的两条链均不带标记。对应于所有染色体一个染色单体带标记，另一个染色单体不带标记。若所有带标记的DNA均聚集到一个细胞，则另一个细胞将不带标记，一个子细胞中含3H标记的染色体数为0~4，A正确； B、突变前该DNA片段的双链碱基序列是 ATCTAGCGAT//TAGATCGCTA，突变后以N为模板复制出的DNA片段相应位点中 A—T变为了C—G，突变前该DNA片段含有6个A，突变后，该DNA片段只有5个A，复制3次一共形成8个DNA，所以只需要消耗35个A，B错误； C、出错后的DNA片段一条链是N(发生了变化)，另一条链并未发生变化，所以复制n次，变化的DNA 和未改变的DNA各占一半，C正确； D、以N为模板复制出的DNA片段，C的比例为5÷20×100%=25%，且双链DNA片段中嘌呤数量和嘧啶数量一定相等，D错误。 故选AC。 10．某二倍体动物（2n=8）体细胞中的某双链DNA片段中含有600个碱基对，其中腺嘌呤有100个。将该DNA片段用15N标记后转移到含14N的培养液中培养，来研究DNA的复制，下列相关叙述正确的是（　　） A．该DNA分子片段中含有胞嘧啶200个 B．复制4次后，DNA总数为16个 C．复制3次后，含14N的DNA占3/4 D．第2次复制共需要消耗游离的腺嘌呤200个 【答案】BD 【详解】A、某双链DNA片段中含有600个碱基对即1200个碱基，腺嘌呤A=100个，双链中A=T，C=G，故胞嘧啶（C）=（1200-100×2）÷2=500个，A错误； B、DNA复制为半保留复制，复制n次后DNA分子数为2n，复制4次后，一共得到24=16个DNA，B正确； C、复制3次后，一共得到23=8个DNA，其中有2个DNA分子含15N，且8个DNA分子含14N，所以含14N的DNA占100%，C错误； D、每个DNA分子碱基组成相同，胸腺嘧啶（T）均为100个，第2次复制会增加22-21=2个DNA分子，共消耗游离的腺嘌呤为2×100=200个，D正确。 故选BD。 11．细胞周期可分为分裂间期(包括G₁ 期、S期和G₂期)和分裂期(M期)，细胞周期的进行受不同周期蛋白的影响，其中周期蛋白 cyclinE与蛋白激酶CDK2 结合形成复合物后，激活的CDK2促进细胞由 G₁ 期进入 S期；周期蛋白cyclinB与蛋白激酶CDK1 结合形成复合物后，激活的CDK1促进细胞由 G₂ 期进入 M期。已知胸苷(TdR)双阻断法可以使细胞周期同步化，TdR使得处于S期的细胞立刻被抑制，而其他时期的细胞不受影响，且去掉TdR后细胞抑制作用会消除。如图是某动物细胞(2n=8)的细胞周期及时长示意图，下列叙述错误的是（    ） A．激活的CDK2可能参与DNA 聚合酶、解旋酶合成的调控 B．图中G₂期细胞的染色体数量为16条，此时细胞核内有 mRNA 和蛋白质的合成 C．加入TdR 约15 h后，除了处于S期的细胞外其他细胞都停留在S/G₂ 交界处 D．第二次加入TdR之前，需要将细胞在无 TdR 的环境中培养，时间只要大于7 h即可 【答案】BCD 【详解】A、细胞周期是指连续分裂的细胞从一次分裂完成时开始到下一次分裂完成时为止的一段时间，包括分裂间期和分裂期。据题干可知，激活的CDK2促进细胞由G₁期进入S期，S期是DNA复制的时期，DNA复制需要DNA聚合酶和解旋酶，因此激活的CDK2可能参与DNA聚合酶和解旋酶合成的调控，A正确； B、G₂期DNA复制已经完成，但复制后一条染色体上含有两条染色单体，染色体数目没有发生改变，还是8条，B错误； C、据图可知，G₁期、S期、G₂期和M期分别为10h、7h、3.5 h、1.5h，TdR使得处于S期的细胞立刻被抑制，而其他时期的细胞不受影响，预计加入 TdR约（G₂+M+G₁）的时间，即15h后除了处于S期的细胞外其他细胞都停留在G₁/S交界处，C错误； D、由于S期时间为7h，G₁ +G₂+M=15h，故第二次阻断应该在第一次洗去TdR之后的7h到15h之间，D错误。 故选BCD。 三、非选择题 12．模式生物是指被广泛用于生物学研究、能揭示生命普遍规律的一类生物，其通常具有生长繁殖周期短、遗传信息明确、易培养、适应性强等特点。果蝇（2n=8）作为经典模式生物，在遗传学、发育生物学等领域应用广泛，请回答下列问题： (1)某同学设计实验验证果蝇细胞DNA的半保留复制方式：用15N标记果蝇体细胞的DNA分子双链，将其转移至含14N的培养液中培养。 ①若该细胞进行两次有丝分裂，1个亲代细胞产生的4个子细胞中，含15N的子细胞最少为 个；判断依据： 。 ②若该细胞进行减数分裂，产生的子细胞中，所有染色体是否均含15N？ （填“是”或“否”），判断依据是 。 ③某DNA片段含500个碱基对，一条链中A+T占40%，则该DNA分子连续复制3次需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的数量为 个。 (2)已知果蝇的红眼对白眼为显性，相关基因位于X染色体上。某同学用两只红眼果蝇杂交，后代中出现1只白眼为XXY型异常个体。经分析，该异常个体的形成是亲本产生配子时染色体分离异常所致，则该异常配子的来源是 （填“父本”或“母本”），异常原因是 。 【答案】(1) 2/二 DNA分子半保留复制，第一次有丝分裂形成的两个子细胞中，每条染色体上的DNA分子均有一条链含15N，第二次有丝分裂后期，染色单体随机分配，产生的4个子细胞中，含15N的子细胞最少为2个 是 减数分裂过程中DNA只复制一次，根据半保留复制特点，每个DNA分子中都有一条链含15N 2100 (2) 母本 减数第二次分裂后期，次级卵母细胞中携带白眼基因的两条X染色体移向同一极，产生了含XbXb的卵细胞 【分析】DNA复制具有半保留复制的特点，每条子代 DNA 分子中，一条链来自亲代 DNA，另一条链是新合成的。 【详解】（1）①DNA复制为半保留复制，亲代DNA分子双链用15N标记，转移至含14N的培养液中培养。第一次有丝分裂产生的两个子细胞中，每条染色体上的DNA分子均为一条链含15N，一条链含14N。第二次有丝分裂时，中期每条染色体有两条染色单体，其中一条染色单体上的DNA是一条链含15N，一条链含14N，另一条染色单体上的DNA两条链均含14N。后期着丝点分裂后，染色单体随机分配，所以产生的4个子细胞中，含15N的子细胞最少为2个。 ②减数分裂过程中，DNA只进行一次复制，根据半保留复制特点，每个DNA分子中都有一条链含15N，所以产生的子细胞中所有染色体均含15N。 ③已知DNA片段含500个碱基对，一条链中A+T占40%，则整个DNA分子中A+T占40%，那么C+G占60%，C的数量为500×2×60%/2 = 300个。该DNA分子连续复制3次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的数量为（23-1）×300 = 2100个。 （2）因为果蝇的红眼对白眼为显性，相关基因位于X染色体上，两只红眼果蝇杂交后代出现白眼为XXY型异常个体，基因型为XbXbY。由于父本提供的配子为XB或Y，无法提供Xb，所以异常配子的来源是母本，异常原因是减数第二次分裂后期，次级卵母细胞中携带白眼基因的两条X染色体移向同一极，产生了含XbXb的卵细胞。 13．DNA聚合酶不能从头合成DNA，只能从3'端延伸DNA链，因此生物体内的复制过程需要RNA引物的参与。在DNA复制过程中，RNA引物首先被合成并附着在DNA模板链上，随后相关酶在引物的3'端逐一加入脱氧核苷酸，从而延长DNA链，最后切除RNA引物，填补缺口并连接相邻的DNA片段。图1为某真核细胞中DNA复制过程的模式图。回答下列问题： (1)图1中的DNA聚合酶是 （填“酶①”或“酶②”）。该DNA复制过程在真核细胞中发生的场所是 。 (2)DNA能精确复制的原因是 。图1中的DNA 连接酶与 DNA 聚合酶的区别是 （答出1点）。 (3)真核细胞线粒体基质内的DNA是双链闭合环状分子，外环为H链，内环为L链。DNA复制过程为先以L链为模板，合成一段RNA引物，然后在DNA聚合酶的作用下合成新的H链片段，当新的H链合成2/3时，新的L链开始合成，如图2所示。 Ⅰ.据图2分析，DNA内外环的复制是不同步的。已知两条链的合成速度相同，当子链1全部合成时，子链2合成了 。新合成的DNA分子中的磷酸二酯键数目与脱氧核苷酸数目 （填“相等”或“不相等”）。 Ⅱ.只用15N标记亲代DNA，将其放在含14N的培养液中复制n次后，14N /15N -DNA占总数的 。 【答案】(1) 酶② 细胞核、线粒体、叶绿体 (2) DNA具有规则的双螺旋结构且其复制过程遵循碱基互补配对原则 DNA连接酶催化两个DNA片段之间形成磷酸二酯键；DNA聚合酶只能催化单个核苷酸加到已有的核酸片段3′末端的羟基上，形成磷酸二酯键（或DNA聚合酶发挥作用需要以一条DNA链为模板；DNA连接酶发挥作用不需要模板） (3) 1/3 相等 1/2n-1 【分析】DNA复制的条件： ⑴、DNA复制需要模板、原料、能量、酶等条件； ⑵、DNA复制是边解旋边复制、半保留复制； ⑶、DNA复制时，子链只能从5'端向3'端延伸，两条子链的延伸方向相反。 【详解】（1）DNA聚合酶能从3'端延伸DNA链，结合图1可知，酶②能从3'端延伸DNA链，所以图1中的DNA聚合酶是酶②。真核细胞中DNA复制发生的场所是细胞核、线粒体、叶绿体。 （2）DNA能精确复制的原因是DNA具有规则的双螺旋结构且其复制过程遵循碱基互补配对原则保证了复制能够准确地进行。DNA连接酶与DNA聚合酶的区别：DNA连接酶催化两个DNA片段之间形成磷酸二酯键；DNA聚合酶只能催化单个核苷酸加到已有的核酸片段3′末端的羟基上，形成磷酸二酯键（或DNA聚合酶发挥作用需要以一条DNA链为模板；DNA连接酶发挥作用不需要模板）。 （3）Ⅰ.题干表明新的H链（子链1）合成2/3时，新的L链（子链2）才开始合成，两条链合成速度相同，当子链1全部合成（完成1）时，子链2的合成时间为子链1剩余1-2/3=1/3的时间，因此子链2合成了1/3。由于形成的DNA分子是环状的，每两个相邻脱氧核苷酸之间形成一个磷酸二酯键，所以新合成的DNA分子中的磷酸二酯键数目与脱氧核苷酸数目相等。 Ⅱ.只用15N标记亲代DNA，放在含14N的培养液中复制，根据DNA半保留复制特点，复制n次后，形成2n个DNA分子，其中14N/15N-DNA有2个，占总数的2/2n=1/2n-1。 14．下图表示DNA分子复制的过程，其中①~③表示相关物质或结构。请回答下列问题： (1)该过程需要的原料为 ,参与DNA复制的酶主要有解旋酶和 。 (2)在复制过程中，和物质①互补配对的碱基是 。在新合成的每一个DNA分子中，既有新合成的子链②或③,又保留了原来DNA分子中的一条链，说明DNA分子的复制方式为 。 (3)若一个用15N标记的DNA分子，利用14N标记的原料复制2次，则含15N的DNA分子数量为 个。 【答案】(1) 脱氧核苷酸 DNA聚合酶 (2) 胸腺嘧啶（T） 半保留复制 (3)2 【分析】DNA复制是以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，发生在细胞分裂前的间期，其场所主要是细胞核。DNA复制的方式:半保留复制。DNA复制的特点：边解旋边复制。 【详解】（1）DNA复制的原料是脱氧核苷酸（因为DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸）。参与DNA复制的酶主要有：解旋酶（解开DNA双链）、DNA聚合酶（催化脱氧核苷酸连接成新链）。 （2）DNA中碱基配对原则是 “A（腺嘌呤）与 T（胸腺嘧啶）配对，G（鸟嘌呤）与 C（胞嘧啶）配对”。图中物质①是腺嘌呤（A），因此与之配对的碱基是胸腺嘧啶（T）。DNA复制时，新合成的每个DNA分子都保留了原来DNA分子的一条链（母链），同时包含一条新合成的子链，这种复制方式称为半保留复制。 （3）DNA是半保留复制：1个用¹⁵N标记的DNA分子，以¹⁴N为原料复制2次，共得到4 个DNA分子。 其中，只有2个DNA分子同时含¹⁵N（母链）和 ¹⁴N（新链），另外2个DNA分子只含¹⁴N。因此含¹⁵N的DNA分子数量为2个。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.3 DNA的复制 情境创新练+素养拓展练 知识点 1 探究DNA分子的复制过程 1．（多选）研究人员将1个含14NH4Cl-DNA的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中，培养一段时间后，提取子代大肠杆菌的DNA，进行密度梯度离心，结果试管中出现2种条带（如图），且条带2中的DNA分子数是条带1中的3倍。已知DNA的复制方式为半保留复制，下列说法正确的是（    ） A．条带1为14N /15N -DNA所在的位置 B．该段时间内，该大肠杆菌繁殖了3代 C．该实验采用了同位素标记技术来检测子代DNA放射性的情况 D．该实验过程不能用DNA酶处理 2．1958年，Meselson和Stahl通过15N标记DNA的实验，证明了DNA的半保留复制。关于这一经典实验的叙述正确的是（　　） A．选择大肠杆菌作为实验材料是因为它有环状质粒DNA B．因为15N有放射性，所以能够区分DNA的母链和子链 C．将DNA变成单链后再进行离心也能得到相同的实验结果 D．得到的DNA带的位置有三个，证明了DNA的半保留复制 3．研究者将1个含14N/14N-DNA的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中，培养24h后，提取子代大肠杆菌的DNA。将DNA双链解开再进行密度梯度离心，试管中出现两种条带（如下图）。下列叙述正确的是（　　） A．该种大肠杆菌的细胞周期大约为6h B．根据条带数目和位置可确定DNA的复制方式 C．直接将子代DNA密度梯度离心也能得到两种条带 D．也可通过检测15N放射性强度的高低确定DNA的复制方式 4．下列关于遗传科学史的叙述，正确的是（    ） A．艾弗里的肺炎链球菌体外转化实验中，对自变量的控制遵循了“加法原理” B．赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验中，用玻璃棒搅拌以促进噬菌体外壳与细菌充分接触 C．沃森和克里克运用X射线衍射技术提出DNA双螺旋结构模型 D．梅塞尔森和斯塔尔探究DNA的复制方式，运用了假说—演绎法、同位素标记技术 5．科学家先用含有15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，使其DNA几乎都是15N标记的。然后将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的普通培养液中。在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，进行密度梯度离心分析。下列叙述错误的是（    ） A．培养一代后，离心结果试管中只有一条“中带” B．培养两代后，会出现“重带”“中带”和“轻带”三条带 C．随着培养代数增加，“中带”DNA分子的比例会逐渐下降 D．该实验及结果是对DNA半保留复制方式的有力证明 知识点 2 DNA分子的复制过程、特点及意义 6．mtDNA是线粒体基质中的环状双链DNA分子，能够自我复制（与细胞核DNA的复制方式一样）。下列关于mtDNA的叙述，正确的是（　　） A．mtDNA分子由两条核糖核苷酸链组成 B．mtDNA分子中每个脱氧核糖都只与一个磷酸基团相连 C．mtDNA分子的一条链上的相邻碱基通过氢键连接 D．mtDNA的复制方式是半保留复制，复制过程需要消耗能量 7．科学家发现一种新型病毒X，其遗传物质为单链DNA（+DNA），复制时先以+DNA为模板合成互补链（−DNA），再以−DNA为模板合成新的+DNA。现将一个用32P标记+DNA的病毒X侵染未标记的宿主细胞，一段时间后提取子代病毒DNA进行分析。下列叙述错误的是（　　） A．+DNA和−DNA的碱基比例相同，且碱基序列互补 B．合成−DNA和+DNA时的碱基配对方式完全相同 C．子代病毒DNA中只有一个病毒DNA中含有32P D．病毒X的DNA复制过程中需要宿主细胞提供原料、能量和酶 8．T2噬菌体的生长划分为三个阶段：潜伏期、裂解期和平稳期，如图甲所示。用放射性同位素32P标记T2噬菌体，然后将大肠杆菌和被标记的噬菌体置于培养液中混合培养（图乙），一段时间后进行搅拌、离心，检测沉淀物和悬浮液中的放射性强度。下列叙述正确的是（　　） A．用含32P培养基培养噬菌体可获得被32P标记的噬菌体 B．离心后，悬浮液中可产生少量含32P的放射性子代噬菌体 C．被感染的大肠杆菌内能产生大量含32P的子代噬菌体DNA D．若保温50分钟后进行搅拌、离心，则悬浮液含有较高强度的放射性 9．（多选）种群数量快速增长的大肠杆菌菌群中几乎所有的DNA都在复制，且距离复制起点越近的基因出现频率相对越高，反之越低，可据此确定大肠杆菌DNA复制起点在基因图谱上的位置。图1为大肠杆菌的部分基因出现的频率，图2为大肠杆菌的部分基因图谱。下列叙述错误的是（　　） A．DNA复制时DNA聚合酶的作用是按照碱基互补配对原则构建磷酸二酯键 B．大肠杆菌DNA复制是多起点复制、半保留复制 C．大肠杆菌DNA的复制起点位于his附近 D．据图1推测，在基因图谱上his不可能位于tyrA和trp之间 10．若抑制真核细胞中DNA连接酶的活性，可使核DNA复制产生的DNA呈下图的状态，a链为模板链，b链为子链。已知原核生物的DNA为环状。下列说法错误的是（　　） A．a链的左侧为该链的5'-端 B．由图可知，该DNA复制具有多起点复制的特点 C．由图可知，该DNA复制具有半不连续复制的特点 D．原核生物的DNA复制时不会出现b链左侧与模板链不等长的现象 11．甲､乙､丙均为某二倍体动物(2n=4，其中一对是性染色体)还未进行DNA复制的精原细胞，DNA中的H均为3H，将这三个精原细胞置于不含3H的培养液中培养，检测甲､乙､丙处于分裂中期的子细胞(无论分裂多少次均称子细胞)染色体和染色单体情况，结果如图所示。不考虑突变和互换，以下判断一定正确的是（    ） A．甲､乙､丙3个精原细胞中的染色体均有3种形态 B．图中甲的子细胞和丙的子细胞所处分裂时期不同 C．乙､丙形成图示相应子细胞所经历的染色体复制次数不相同 D．图中3个子细胞在下一时期中，含放射性染色体数：甲=乙>丙 12．DNA复制时两条子链的合成存在差异：前导链连续合成，后随链分段合成产生冈崎片段。由于DNA聚合酶只能催化单链核酸片段的3'—OH末端连接游离的脱氧核苷酸，而不能连接两个游离的脱氧核苷酸，因此两条子链合成时均需一段RNA引物（由引发酶催化形成），过程如图。下列叙述错误的是（　　） A．解旋酶需要在能量的驱动下才能将DNA双链解开 B．单链DNA结合蛋白可阻止解旋后的单链DNA重新配对形成双链 C．冈崎片段形成的原因是DNA聚合酶只能催化子链沿3'→5'方向合成 D．RNA引物使DNA聚合酶能够从引物的3'—OH端开始连接脱氧核苷酸 知识点 3 DNA分子复制的相关计算 13．某基因片段含有400个碱基，其中一条链上A：T：G：C=1：2：3：4，下列有关该DNA分子的叙述，错误的是（　　） A．该基因片段的碱基对之间是以氢键相连的 B．该基因片段中4种含氮碱基A：T：G：C=4：4：6：6 C．该基因片段中的碱基A+T的量与C+G的量不相同 D．该基因片段连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸180个 14．含有100个碱基对的一个DNA分子片段，其中一条链的A+T占40%，它的互补链中G与T分别占22%和18%，若连续复制2次，则第2次复制时需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数量为（    ） A．240个 B．180个 C．120个 D．60个 15．某DNA分子中，共有碱基对m个，其中一条链中腺嘌呤占该链的20%，整个DNA分子中腺嘌呤占比25%。该DNA分子在第4次复制过程中，一个DNA分子的一条链中碱基A突变为碱基G，其他链的碱基未发生改变，下列叙述错误的是（    ） A．突变后的DNA分子热稳定性增强 B．该DNA分子另一条链中，腺嘌呤占该链的30% C．碱基突变之前，该DNA片段复制3次，共需要消耗游离的腺嘌呤4m个 D．发生突变的DNA分子经过n次复制产生的子代DNA中，突变位点为G-C的DNA占1/2 16．将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养基中培养，使其分裂3次，下列叙述正确的是（    ） A．经过3次分裂后，有1/8的DNA分子完全由15N构成 B．经过3次分裂后，仍含有15N的DNA分子占总数的7/8 C．经过3次分裂后，所有的大肠杆菌DNA分子均含有14N D．经过3次分裂后，所有的大肠杆菌DNA分子均不含15N 17．如图为一个双链 DNA片段的平面结构示意图。下列相关叙述正确的是（　　） A．①和②分别代表胞嘧啶和胸腺嘧啶 B．DNA 一条链中（G+T）/（A+C）=2/3，则互补链中（G+T）/（A+C）=2/3 C．DNA 单链上相邻碱基通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”连接 D．被32P标记的DNA在31P环境中复制3次，子代 DNA 中含31P的 DNA占总DNA 数的 7/8 一、单选题 1．在一个大肠杆菌种群中，大多数细胞都处在DNA复制过程中，且各细胞DNA复制起点相同。在某一时刻将该种群中所有大肠杆菌的所有基因提取出，并测定各基因出现的相对频率，结果如图1，图1中7种基因的位置如图2。下列相关叙述正确的是（　　） A．本实验结果证明大肠杆菌DNA复制是双向的 B．大肠杆菌DNA分子的复制起点在基因D附近 C．该DNA复制是在有丝分裂前的间期进行的 D．DNA复制开始时需解旋酶断裂磷酸二酯键 2．下图是DNA损伤后的一种修复机制，相关推理正确的是（　　） A．图中核酸酶与DNA修复聚合酶的作用位点完全不相同 B．DNA修复聚合酶与DNA聚合酶均沿DNA的方向移动 C．DNA在修复过程中，4种脱氧核苷酸都能填充任意缺失位点 D．若损伤DNA未经修复，连续复制n次后将产生个异常DNA 3．多种生物的细胞中都含有环状DNA分子。滚环复制是环状DNA分子复制的方式之一，下图为滚环复制的模式图。下列叙述错误的是（　　） A．滚环复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点 B．以2链为模板复制时DNA聚合酶沿1链的3'端添加核苷酸 C．复制一次所产生的两条子链的碱基序列是互补的 D．复制所产生的两个子代DNA分子各有一个5'端 4．如图表示大肠杆菌质粒DNA的复制过程，其中复制叉是DNA复制时在DNA链上形成的Y型结构。若该细菌的质粒DNA含有的碱基数目为m，胸腺嘧啶数目为a，下列叙述错误的是（　　） A．该DNA复制的特点为边解旋边复制、双向复制 B．该过程需要解旋酶与DNA聚合酶的参与，且两种酶参与的反应均消耗ATP C．该DNA复制n次，消耗鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目为（2n－1）×（m/2－a） D．该DNA复制一次，共形成m-1个新的磷酸二酯键 5．下图为DNA半保留复制，DNA聚合酶不能催化DNA新链从头合成，因而需先借助引物酶以DNA为模板合成RNA引物，再在引物的3'-OH末端聚合脱氧核苷酸。当DNA整条单链合成完毕或冈崎片段相连后，DNA聚合酶再把RNA引物去掉，填补脱氧核苷酸。下列叙述正确的是（    ） A．解旋酶断开氢键，其移动方向与滞后链的延伸方向相同 B．在细胞分裂时，DNA复制过程中解旋发生在两条姐妹染色单体之间 C．该DNA分子的碱基对总数与所含有的基因的碱基对总数相等 D．DNA聚合酶既能催化磷酸二酯键形成也能催化磷酸二酯键断裂 6．双脱氧核苷酸（ddNTP）常用于DNA测序，其结构与脱氧核苷酸（dNTP）相似，只是其脱氧核糖3’-C上连接的羟基变成氢原子。DNA合成时，若连接上的是ddNTP，子链延伸终止。在某人工合成体系中，加入适量的待测单链DNA模板、腺嘌呤双脱氧核苷酸、4种脱氧核苷酸、DNA聚合酶和引物等。下列叙述错误的是（    ） A．dNTP与ddNTP均在其脱氧核糖的1’-C上连接含氮碱基 B．该体系合成的每个双链DNA分子中均含有2个游离的磷酸基团 C．若得到6种不同长度的子链，则待测单链DNA的未知序列中含有5个T D．该反应体系中加入的DNA聚合酶将从单链DNA模板的3’端移动到5’端 7．如图为某真核生物DNA（两条链均为14N）复制的部分过程示意图，其中DNA结合蛋白可与DNA单链形成蛋白核酸复合物，保护单链DNA不被降解，rep蛋白具有解旋酶的功能。下列叙述正确的是（    ） A．随从链的合成是不连续的，随从链和领头链的延伸方向均为5'→3' B．DNA结合蛋白能识别并结合特定碱基序列，参与DNA复制过程 C．rep蛋白能破坏DNA分子中碱基间的氢键，该过程不需要细胞供能 D．若该DNA分子在15N的培养液中复制两次，子代中含14N的DNA占1/4 二、多选题 8．真核生物线粒体基质内的DNA是双链闭合环状分子，外环为H链，内环为L链。其复制的大体过程为：先以L链为模板，合成一段RNA引物，然后在DNA聚合酶的作用下合成新的H链片段，当H链合成2/3时，新的L链以类似于新的H链的合成方式开始合成，示意图如下。下列关于线粒体DNA的说法正确的是（　　） A．DNA内外环的复制是不同步的，但子链都是从3'端向5'端延伸 B．线粒体DNA分子不复制时双链平行，所以并非双螺旋结构 C．DNA复制时可能还需要DNA聚合酶和DNA连接酶 D．该DNA分子连续复制2次共需要6个RNA引物 9．某哺乳动物的精原细胞（2N=4）在含3H标记的培养基中有丝分裂1次后，再转入不含3H的普通培养基继续进行分裂。1条染色体上的部分双链DNA的一条链上碱基序列为ATCTAGCGAT（命名为M），由于在DNA复制过程中出错，使得M变为了ATCTCGCGAT（命名为N），其他部分及其互补链均未发生变化。不考虑其他变异，下列相关说法正确的是（　　） A．若再进行1次有丝分裂，一个子细胞中含3H标记的染色体数为0~4 B．碱基改变之后，该DNA片段复制3次，共需要消耗腺嘌呤42个 C．出错后的DNA片段经过n次复制，突变位点为C-G的DNA占1/2 D．以N为模板复制出的DNA片段中C所占比例为30%，且该片段中嘧啶的比例增加 10．某二倍体动物（2n=8）体细胞中的某双链DNA片段中含有600个碱基对，其中腺嘌呤有100个。将该DNA片段用15N标记后转移到含14N的培养液中培养，来研究DNA的复制，下列相关叙述正确的是（　　） A．该DNA分子片段中含有胞嘧啶200个 B．复制4次后，DNA总数为16个 C．复制3次后，含14N的DNA占3/4 D．第2次复制共需要消耗游离的腺嘌呤200个 11．细胞周期可分为分裂间期(包括G₁ 期、S期和G₂期)和分裂期(M期)，细胞周期的进行受不同周期蛋白的影响，其中周期蛋白 cyclinE与蛋白激酶CDK2 结合形成复合物后，激活的CDK2促进细胞由 G₁ 期进入 S期；周期蛋白cyclinB与蛋白激酶CDK1 结合形成复合物后，激活的CDK1促进细胞由 G₂ 期进入 M期。已知胸苷(TdR)双阻断法可以使细胞周期同步化，TdR使得处于S期的细胞立刻被抑制，而其他时期的细胞不受影响，且去掉TdR后细胞抑制作用会消除。如图是某动物细胞(2n=8)的细胞周期及时长示意图，下列叙述错误的是（    ） A．激活的CDK2可能参与DNA 聚合酶、解旋酶合成的调控 B．图中G₂期细胞的染色体数量为16条，此时细胞核内有 mRNA 和蛋白质的合成 C．加入TdR 约15 h后，除了处于S期的细胞外其他细胞都停留在S/G₂ 交界处 D．第二次加入TdR之前，需要将细胞在无 TdR 的环境中培养，时间只要大于7 h即可 三、非选择题 12．模式生物是指被广泛用于生物学研究、能揭示生命普遍规律的一类生物，其通常具有生长繁殖周期短、遗传信息明确、易培养、适应性强等特点。果蝇（2n=8）作为经典模式生物，在遗传学、发育生物学等领域应用广泛，请回答下列问题： (1)某同学设计实验验证果蝇细胞DNA的半保留复制方式：用15N标记果蝇体细胞的DNA分子双链，将其转移至含14N的培养液中培养。 ①若该细胞进行两次有丝分裂，1个亲代细胞产生的4个子细胞中，含15N的子细胞最少为 个；判断依据： 。 ②若该细胞进行减数分裂，产生的子细胞中，所有染色体是否均含15N？ （填“是”或“否”），判断依据是 。 ③某DNA片段含500个碱基对，一条链中A+T占40%，则该DNA分子连续复制3次需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的数量为 个。 (2)已知果蝇的红眼对白眼为显性，相关基因位于X染色体上。某同学用两只红眼果蝇杂交，后代中出现1只白眼为XXY型异常个体。经分析，该异常个体的形成是亲本产生配子时染色体分离异常所致，则该异常配子的来源是 （填“父本”或“母本”），异常原因是 。 13．DNA聚合酶不能从头合成DNA，只能从3'端延伸DNA链，因此生物体内的复制过程需要RNA引物的参与。在DNA复制过程中，RNA引物首先被合成并附着在DNA模板链上，随后相关酶在引物的3'端逐一加入脱氧核苷酸，从而延长DNA链，最后切除RNA引物，填补缺口并连接相邻的DNA片段。图1为某真核细胞中DNA复制过程的模式图。回答下列问题： (1)图1中的DNA聚合酶是 （填“酶①”或“酶②”）。该DNA复制过程在真核细胞中发生的场所是 。 (2)DNA能精确复制的原因是 。图1中的DNA 连接酶与 DNA 聚合酶的区别是 （答出1点）。 (3)真核细胞线粒体基质内的DNA是双链闭合环状分子，外环为H链，内环为L链。DNA复制过程为先以L链为模板，合成一段RNA引物，然后在DNA聚合酶的作用下合成新的H链片段，当新的H链合成2/3时，新的L链开始合成，如图2所示。 Ⅰ.据图2分析，DNA内外环的复制是不同步的。已知两条链的合成速度相同，当子链1全部合成时，子链2合成了 。新合成的DNA分子中的磷酸二酯键数目与脱氧核苷酸数目 （填“相等”或“不相等”）。 Ⅱ.只用15N标记亲代DNA，将其放在含14N的培养液中复制n次后，14N /15N -DNA占总数的 。 14．下图表示DNA分子复制的过程，其中①~③表示相关物质或结构。请回答下列问题： (1)该过程需要的原料为 ,参与DNA复制的酶主要有解旋酶和 。 (2)在复制过程中，和物质①互补配对的碱基是 。在新合成的每一个DNA分子中，既有新合成的子链②或③,又保留了原来DNA分子中的一条链，说明DNA分子的复制方式为 。 (3)若一个用15N标记的DNA分子，利用14N标记的原料复制2次，则含15N的DNA分子数量为 个。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.3 DNA的复制 情境创新练+素养拓展练 知识点 1 探究DNA分子的复制过程 1．ABD 2．D 3．C 4．D 5．B 知识点 2 DNA分子的复制过程、特点及意义 6．D 7．A 8．D 9．BCD 10．A 11．D 12．C 知识点 3 DNA分子复制的相关计算 13．B 14．C 15．C 16．C 17．C 一、单选题 1．A 2．B 3．D 4．D 5．D 6．C 7．A 二、多选题 8．CD 9．AC 10．BD 11．BCD 三、非选择题 12． (1) 2/二 DNA分子半保留复制，第一次有丝分裂形成的两个子细胞中，每条染色体上的DNA分子均有一条链含15N，第二次有丝分裂后期，染色单体随机分配，产生的4个子细胞中，含15N的子细胞最少为2个 是 减数分裂过程中DNA只复制一次，根据半保留复制特点，每个DNA分子中都有一条链含15N 2100 (2) 母本 减数第二次分裂后期，次级卵母细胞中携带白眼基因的两条X染色体移向同一极，产生了含XbXb的卵细胞 13． (1) 酶② 细胞核、线粒体、叶绿体 (2) DNA具有规则的双螺旋结构且其复制过程遵循碱基互补配对原则 DNA连接酶催化两个DNA片段之间形成磷酸二酯键；DNA聚合酶只能催化单个核苷酸加到已有的核酸片段3′末端的羟基上，形成磷酸二酯键（或DNA聚合酶发挥作用需要以一条DNA链为模板；DNA连接酶发挥作用不需要模板） (3) 1/3 相等 1/2n-1 14． (1) 脱氧核苷酸 DNA聚合酶 (2) 胸腺嘧啶（T） 半保留复制 (3)2 1 学科网（北京）股份有限公司 $