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（9）DNA的复制
——高一生物学人教版（2019）必修二期末易错题集训
【易错点分析】
1.DNA 半保留复制的实验证据：梅塞尔森、斯塔尔——（稳定）同位素标记法，分离不同质量的 DNA 分子用密度梯度离心法（N、O 同位素无放射性）
2.DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。在真核生物中，这一过程是在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的。
3.复制开始时，在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开，这个过程叫做解旋。然后，DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链。
4.DNA分子复制时，DNA分子的双螺旋将解开，互补的碱基之间的氢键断裂，解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。由于新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，因此，这种复制方式被称做半保留复制。
5.15N和14N是N元素的两种稳定同位素，这两种同位素的相对原子质量不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度大，因此，利用离心技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA。科学家以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术，设计了一个巧妙的实验。即：以含有15NH4Cl培养液来培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖若干代，这时，大肠杆菌的DNA几乎都是15N标记的。然后将大肠杆菌转移到14NH4Cl的普通培养液中。在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。从而证明了DNA的复制是以半保留的方式进行的。
【易错题训练】
1.下列关于真核细胞中DNA复制的叙述，正确的是（ ）
A.仅发生在有丝分裂前的间期
B.先解旋后复制
C.DNA聚合酶解开DNA双链
D.子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3'端
2.某亲代DNA分子复制时，其中一条模板链上的碱基A被G代替，下列说法正确的是（ ）
A.DNA分子与DNA聚合酶的结合遵循碱基互补配对原则
B.解旋酶为氢键的断裂提供了活化能
C.复制生成的两条子链的碱基序列互补
D.复制3次后，发生差错的DNA分子占子代DNA的1/8
3.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，繁殖到子三代后提取DNA进行离心。下列叙述错误的是（ ）
A.该实验运用了同位素标记法
B.子三代中，所有大肠杆菌的DNA至少一条链含有14N
C.子三代大肠杆菌的DNA离心后试管中一定出现三条带
D.子三代中含有15N的DNA占全部大肠杆菌DNA的比例为1/4
4.真核细胞中DNA复制如图所示，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.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
5.下图1表示大肠杆菌的DNA分子复制，图2表示哺乳动物的DNA分子复制。下列叙述正确的是（ ）
A.图1和图2中复制起点部位的A//T碱基对比例较高，易于解旋
B.图1和图2表示的过程都具有多起点、双向、边解旋边复制的特点
C.图1和图2复制过程中，形成的两条子链一条连续，一条不连续
D.图1中按照③②①的先后顺序合成子链，子链延伸方向为5'→3'
6.在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为15N-DNA（相对分子质量为a）和，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），用离心方法分离得到的结果如图所示。下列对此实验的叙述错误的是（ ）
A.Ⅰ代大肠杆菌的所有DNA分子中都同时含有14N和15N
B.中带的DNA分子的每条单链相对分子质量均为a+b/4
C.预计繁殖到第n代大肠杆菌时，DNA分子中含有15N的占1/2n-1
D.实验结果能够证明DNA分子复制的方式为半保留复制
7.大多数真核生物的DNA在复制时会出现多个复制泡。每个复制泡的两端各有一个复制叉。复制叉的延伸方向如图所示。已知复制时，DNA聚合酶只能沿模板链的3'到5'方向移动，下列说法正确的是（ ）
A.DNA的复制过程需要解旋酶、RNA聚合酶等的催化
B.多起点双向复制加快了DNA的复制速度
C.图中复制泡1~3的DNA复制是同时启动的
D.子链的延伸方向为5'到3'，端，且与复制叉的推动方向相同
8.图甲、乙分别表示大肠杆菌、小麦细胞的DNA复制模式图，箭头处表示复制起点。下列叙述错误的是（ ）
A.将甲放在含15N的培养液中复制3次，子代中含15N的DNA占7/8
B.小麦细胞的DNA有多个复制起点，而大肠杆菌的DNA只有一个复制起点
C.两者均从复制起点开始向两个方向进行复制
D.小麦细胞的DNA在不同起点处开始复制的时间可能不同
9.如图表示洋葱根尖分生区某细胞内正在发生的某种生理过程，图中甲、乙、丙均表示DNA分子，a、b、c、d均表示DNA的一条链，A、B表示相关酶。下列相关叙述错误的是（ ）
A.图中酶A是解旋酶，能使甲解旋
B.合成两条子链时，两条子链延伸的方向都是5'→3'
C.图示过程主要发生在该细胞的细胞核
D.正常情况下，a链与c链的碱基排列顺序互补
10.大肠杆菌在环境适宜的条件下，每20分钟就能分裂一次。科学家运用DNA紫外光吸收光谱的方法对其DNA复制方式进行研究，具体操作为：将DNA双链均被15N标记的大肠杆菌放入普通培养基中培养20分钟，提取大肠杆菌DNA并进行密度梯度离心，再测定溶液的紫外光吸收光谱（如甲图所示）；若培养时间为40分钟，则所得结果可能对应乙图中部分曲线。下列相关叙述正确的是（ ）
注：紫外光吸收光谱的峰值位置即离心管中DNA的主要分布位置，峰值越大，表明该位置的DNA数量越多。
A.DNA是大肠杆菌的主要遗传物质，每20分钟复制一次
B.大肠杆菌拟核的DNA分子中，并非每个脱氧核糖都连接两个磷酸基团
C.若大肠杆菌DNA通过半保留方式复制，则40分钟后所得结果对应乙图中的e、f曲线
D.大肠杆菌DNA复制过程中以四种游离的碱基为材料
11.某DNA分子片段中共含有3000个碱基，其中腺嘌呤占35%。现将该DNA分子片段用15N同位素标记过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，得到图甲结果；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到图乙结果。下列有关分析正确的是（ ）
A.X层与Y层中DNA分子质量比大于1：3
B.Y层中含15N标记的鸟嘌呤有3600个
C.X层中含有的氢键数是Y层的1/3倍
D.W层与Z层的核苷酸数之比是4：1
12.某噬菌体的遗传物质为双链环状DNA（如图1所示），在含32P标记的细菌体内繁殖时，其环状DNA复制后可能得到的子代DNA如图2所示。下列叙述正确的是（ ）
A.该噬菌体的遗传物质中含有2个游离的磷酸基团
B.该噬菌体DNA复制时只以a、b链中的一条作为模板
C.图2中II的出现可证明DNA的复制方式为半保留复制
D.若图2中两类DNA的数量比为1:31，则该噬菌体DNA复制了6次
13.大肠杆菌可以在快生长和慢生长之间切换（如图），在营养丰富的条件下可进行快生长。大肠杆菌的基因组DNA约4.6×106bp，DNA的复制叉移动速度大约为每分钟5×104bp。下列相关叙述和推断错误的是（ ）
A.慢生仅时，DNA复制为单起点双向复制
B.快生长时，1个DNA分子经过2轮复制后得到8个DNA分子
C.慢生长时，DNA完成复制需要大约46分钟
D.快生长情况下细菌在上一次分裂结束时DNA已经开始新一轮复制
14.环状DNA分子在自然界普遍存在，如质粒DNA。在真核生物中还有一类特殊的环状DNA分子（eccDNA），它从正常基因组中分离或脱落下来并进入细胞质，无着丝粒。下图中途径1、2分别表示真核细胞中DNA复制的两种情况。下列叙述错误的是（ ）
A.在原核细胞和真核细胞中，都可能存在质粒DNA
B.途径1的两个复制泡中，DNA复制起始时间不同
C.途径2中，eccDNA的形成过程发生了磷酸二酯键的断裂和形成
D.eccDNA经复制后一定会平均分配到两个子细胞中
15.图1中DNA分子有a和d两条链，Ⅰ和Ⅱ均是DNA分子复制过程中需要的酶，将图1中某一片段放大后如图2。请回答下列问题:
（1）从图1可看出DNA复制的过程是_____，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片段中左侧单链的上端是____（填“3'”或“5'”）端。
（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分子中碱基总数为100对，A+T占60%，则该DNA分子复制4次，共需原料胞嘧啶脱氧核苷酸的数量是_____。
（7）若将含14N的细胞放在只含15N的培养液中培养，使细胞连续分裂4次，则最终获得的子代DNA分子中，两条链都含15N的占_____。
答案以及解析
1.答案：D
解析：DNA复制既可发生在有丝分裂前的间期，也可发生在减数分裂前的间期，A错误。DNA复制是边解旋边复制，B错误。解旋酶可将DNA两条螺旋的双链解开，DNA聚合酶是以亲代DNA为模板，催化脱氧核苷酸聚合形成子代DNA的一类酶，C错误。子链延伸的方向为5'→3'，故子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3'端，D正确。
2.答案：C
解析： DNA聚合酶的化学本质为蛋白质，本身不含有碱基，故DNA分子与DNA聚合酶的结合不遵循碱基互补配对原则，A错误；酶的作用机制为降低化学反应的活化能，不提供能量，故解旋酶不能为氢键的断裂提供活化能，B错误； DNA复制遵循碱基互补配对原则，两条模板链碱基序列互补，故复制生成的两条子链的碱基序列也互补，C正确；由于DNA为半保留复制，DNA一条链中A被G代替，则以该链为模板合成的子代DNA均异常，而以另一条正常链为模板合成的子代DNA均正常，复制3次后，得到8个DNA分子，4个正常，4个有差错，各占子代DNA的1/2，D错误。
3.答案：C
解析：由题干信息可知，该实验运用了同位素标记法，A正确；DNA的复制是以半保留的方式进行的，子三代中，所有大肠杆菌的DNA至少一条链含有14N，B正确；子三代大肠杆菌的DNA离心后试管中会出现两条带，其中一条带位置居中，另一条带位置更靠上，C错误；由于DNA的复制是以半保留的方式进行的，子三代中，含有15N的DNA分子只有2个，故子三代中含有15N的DNA占全部大肠杆菌DNA的比例为2/23=1/4，D正确。
4.答案：C
解析：A、多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成，A正确；
B、DNA复制以亲代DNA分子的两条链分别为模板，所以每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代，B正确；
C、复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化，C错误；
D、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，D正确。
故选C。
5.答案：A
解析：A、DNA分子中A/T碱基对之间是两个氢键，G/C碱基对之间是三个氢键。复制起点部位A/T碱基对比例较高时，氢键数量相对较少，易于解旋，图1和图2中复制起点部位确实需要先解旋，A正确；
B、图1中只有一个复制起点，不具有多起点特点；图2有多个复制起点，B错误；
C、结合图示可知，每一条子链合成时都有连续的一部分，也有不连续的一部分，C错误；
D、DNA分子复制时，子链延伸方向都是5'→3'，但图1中按照①②③的先后顺序合成子链，D错误。
故选A。
6.答案：B
解析：分析题意及题图可知，Ⅰ代大肠杆菌的所有DNA分子均为一条链含14N，另一条链含15N，A正确；中带的DNA分子的一条链含14N，另一条链含15N，故每条单链相对分子质量分别为a/2、b/2，B错误；由于亲代DNA两条链均含15N，1个这样的大肠杆菌繁殖到第n代时，DNA分子总共有2n个，其中含有15N的有2个，占2/2n，C正确；实验结果能够证明DNA分子复制的方式为半保留复制，D正确。
7.答案：B
解析：DNA的复制过程需要解旋酶解开双链，DNA聚合酶催化子链合成，A错误；由题图可知，多起点双向复制加快了DNA的复制速度，B正确；根据复制泡的大小可以看出，复制泡3的DNA复制早于复制泡1和2启动，C错误；DNA聚合酶只能沿模板链的3'→5'方向移动，两条子链的延伸方向相反，其中一条子链与复制叉的推动方向相反，D错误。
8.答案：A
解析：因原料中含有15N，故将甲放在含15N的培养液中复制3次，子代中的DNA全部含15N，A错误；由图中箭头可知，小麦细胞的DNA有多个复制起点，而大肠杆菌的DNA只有一个复制起点，B正确；根据DNA的双向复制可知，两者均从复制起点开始向两个方向进行复制，C正确；根据图乙中复制泡的大小不同可知，小麦细胞的DNA在不同起点处开始复制的时间可能不同，D正确。
9.答案：D
解析：A、由图可知，A为解旋酶，B为DNA聚合酶，A正确；B、由于DNA是反向平行双螺旋结构，子链延伸方向均为5’端一3’端，合成两条子链时，两条子链延伸的方向是相反的，B正确；C、DNA主要分布在细胞核中，少量的分布在细胞质中，因此DNA复制主要场所是细胞核，C正确；D、a、d两条链碱基互补配对，c是以d链为模板，根据碱基互补配对原则新合成的，因此a、c两条链的碱基排列顺序一般相同，D错误。故选D。
10.答案：C
解析：A、大肠杆菌的遗传物质只有DNA，所以DNA是大肠杆菌的遗传物质，A错误；
B、大肠杆菌拟核的DNA分子为环状，因此每个脱氧核糖都连接两个磷酸基团，B错误；
C、若大肠杆菌DNA通过半保留方式复制，则40分钟复制两次，所得结果对应乙图中的e、f曲线，C正确；
D、大肠杆菌DNA复制过程中需要以四种游离的脱氧核苷酸为材料，D错误。
故选C。
11.答案：C
解析：A、X层（2个DNA含有14N和15N）与Y层（6个DNA只含15N）中DNA分子质量比小于1：3，A错误； B、1个DNA中鸟嘌呤G=450个，Y层（6个DNA只含15N）中含15N标记的鸟嘌呤G=450×6=2700个，B错误； C、在DNA分子中，碱基对之间通过氢键相连，DNA分子复制了3次，产生的8个DNA分子中，2个DNA分子含14N和15N，6个DNA分子只含15N，所以X层中含有的氢键数是Y层的1/3，C正确； D、由于DNA分子复制了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，所以W层与Z层的核苷酸之比为14：2=7：1，D错误。
故选：C。
12.答案：D
解析：该噬菌体的遗传物质为双链环状DNA，不含游离的磷酸基团，A错误；该噬菌体DNA复制时，a、b两条链均可作为复制的模板，B错误；图2中I含两种类型的DNA链，Ⅱ含一种类型的DNA链，故I的出现可证明DNA的复制方式为半保留复制，Ⅱ不能证明，C错误；由于DNA进行半保留复制，故无论复制多少次，I类型DNA都有2个，由I:Ⅱ=1:31可知，Ⅱ类型DNA有62个，则共有62+2=64（个），即26个DNA，该噬菌体DNA复制了6次，D正确。
13.答案：B
解析：由题图可知，大肠杆菌慢生长时，DNA复制为单起点双向复制，A正确；由题图可知，快生长时，1个DNA分子复制1次得到2个DNA分子，则经过2轮复制后得到4个DNA分子，B错误；DNA的复制叉移动速度大约为每分钟5×104bp，且为双向复制，完成时间为4.6×106÷（5×104×2）=46（分钟），C正确；由题图可知，快生长情况下细菌在上一次分裂结束时DNA已经开始新一轮复制，D正确。
14.答案：D
解析：A、质粒为小型环状DNA分子，在原核细胞和真核细胞的细胞质中都可能存在质粒，A正确；B、途径1的两个复制泡大小不一，说明DNA复制起始的时间不同，B正确；C、eccDNA从正常基因组中分离或脱落下来存在磷酸二酯键的断裂，脱落下来后形成环甚至复制过程存在磷酸二酯键的重建，C正确；D、eccDNA存在于细胞质中，复制后随机分配到两个子细胞中，D错误。
15.答案：（1）边解旋边复制；解旋；DNA聚合
（2）②③；5'
（3）胸腺嘧啶脱氧核苷酸；脱氧核糖一磷酸一脱氧核糖
（4）有丝分裂前的间期或减数分裂Ⅰ前的间期
（5）4种脱氧核苷酸
（6）600
（7）8
解析：（1）从图1可以看出DNA复制时，解旋酶打开一段链，DNA聚合酶以母链为模板合成一段子链，所以DNA复制的过程是边解旋边复制，Ⅰ是解旋酶，Ⅱ是DNA聚合酶。
（2）DNA分子的基本骨架由脱氧核糖和磷酸交替连接而成，图2中脱氧核糖是②，磷酸是③，所以DNA分子的基本骨架由②③交替连接而成；在DNA分子中磷酸在5'端，所以该DNA片段中左侧单链的上端是5'端。
（3）图2中④由胸腺嘧啶、脱氧核糖与磷酸构成，名称是胸腺嘧啶脱氧核苷酸；在DNA分子中一条脱氧核苷酸链上相邻的碱基A和T之间通过脱氧核糖一磷酸一脱氧核糖连接。
（4）DNA分子复制发生在细胞分裂前的间期，包含有丝分裂前的间期和减数分裂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4种脱氧核苷酸为原料，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分子中碱基总数为100对，即碱基总数是200个，A+T占60%，则G+C占40%，又因G=C，所以C=G=40%×200×1/2=40（个）；该DNA分子复制4次，产生的DNA分子数是24=16（个），因为DNA分子的复制方式是半保留复制，所以增加了15个DNA分子，共需原料胞嘧啶脱氧核苷酸的数量是40×15=600（个）。
（7）若将含14N的细胞放在只含15N的培养液中培养，使细胞连续分裂4次，子代DNA分子数是24=16（个），因DNA分子是半保留复制，含14N的亲代DNA的两条链分别进入两个子代DNA分子中，所以两条链都含15N的DNA分子数147是14个，占子代DNA分子总数的14/16=7/8。

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