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2026人教版高中生物学必修2
第3节　DNA的复制
基础过关练　　　　　　　　　　　　　　　　
题组一　DNA半保留复制的实验证据
1.1958年,美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料,设计实验探究DNA的复制方式是半保留复制还是全保留复制,部分实验过程如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
A.该实验原理是利用密度梯度离心技术在试管中区分含有不同氮元素的DNA
B.大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代,其DNA几乎均是15N标记的
C.若将试管②中DNA双链分开后再离心,其结果仍能判断DNA的复制方式
D.若DNA的复制方式是半保留复制,试管③中含15N的DNA与含14N的DNA的比例为1∶2
2.(2025河南驻马店期中)科学家将15N标记的大肠杆菌置于以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代(至少一代),然后提取DNA进行密度梯度离心,已知15N/15N-DNA离心后为重带,15N/14N-DNA离心后为中带,14N/14N-DNA离心后为轻带。离心后的DNA分子在试管中的位置可能是(　　)
A.①②　　　　　　B.①④
C.②③　　　　　　D.③④
3.(2025广东肇庆模拟)DNA能强烈地吸收紫外可见光,因此用紫外可见光照射,吸收光谱的波峰位置对应离心管中DNA的主要分布位置。关于大肠杆菌DNA复制的方式有三种假设:全保留复制、半保留复制和分散复制,其原理如图1所示。为探究DNA的复制方式,研究人员进行了如下实验:
Ⅰ.将大肠杆菌放在含有15NH4Cl(氮源)的培养液中培养足够长时间,大肠杆菌在条件适宜时约20分钟繁殖一代。
Ⅱ.提取大肠杆菌的DNA,测定吸收光谱(图2a所示,波峰出现在P处)。
Ⅲ.将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl(氮源)的培养液中培养。
Ⅳ.在培养到第6、13、20分钟时,分别取样,提取DNA,并测定吸收光谱,结果如图2b~d所示。
(1)图2的结果可否定　　　　　　假设,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)若要探究另外两种假设哪种成立,应将大肠杆菌放在含有14NH4Cl的培养液中培养　　　　分钟,测定其DNA吸收光谱。若分散复制假设成立,则此时的吸收光谱图有　　　　个波峰。若半保留复制假设成立,请在图3中绘制出此时的吸收光谱图e,要求反映出波峰的位置与P和Q的关系。
(3)图2a~d波峰的位置由P处逐渐上移到Q处,原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
题组二　DNA复制的过程及特点
4.(2025贵州黔西期中)下图为某真核细胞中DNA复制过程模式图,下列分析正确的是(　　)
A.酶①为DNA聚合酶,酶②为解旋酶
B.该过程的模板链为a、d链
C.该过程中的c、d链碱基排列顺序相同
D.c链是由左向右延伸
5.(易错题)(2025河北保定期中)下列有关DNA复制的叙述,正确的是(　　)
A.DNA分子在解旋酶的作用下水解成脱氧核苷酸
B.在复制过程中解旋和复制是同时进行的
C.解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链
D.两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子
6.(教材习题改编)如图为果蝇DNA的电镜照片,图中的泡状结构叫作DNA复制泡,是DNA上正在复制的部分。下列相关叙述正确的是(　　)
A.由图中DNA复制泡可知复制方向为单向复制
B.每个复制泡均独立完成1个DNA的复制
C.图中复制泡大小的不同是由于起始时间不一样
D.DNA聚合酶催化核糖核苷酸连接到核苷酸链上
7.(2025广西南宁月考)下面图甲中DNA分子有a和d两条链,将图甲中某一片段放大后如图乙所示,结合所学知识回答下列问题:
(1)DNA复制过程中需要的原料是　　　　,　　　　　　　　　　　　保证了DNA复制的准确进行。
(2)DNA的遗传信息蕴涵在碱基的排列顺序中,请按5'-3'的顺序写出图乙7所在单链的碱基排列顺序:　　　　　。
(3)图甲过程在绿色植物根尖细胞中进行的场所是　　　　　　　　。
(4)由同一个DNA分子复制得到的两个子代DNA,在细胞有丝分裂中期的位置关系是　　　　　　　　　　　　　　。通过DNA复制和细胞分裂,亲代细胞将　　　　传递给子代细胞,从而保持了遗传的连续性。
能力提升练　　　　　　　　　　　　　　　　
题组　DNA复制过程及相关计算
1.(2025江苏南通月考)用15N标记了两条链含有100个碱基对的DNA分子,其中有胞嘧啶60个,该DNA分子在含14N的培养液中连续复制3次。下列有关说法中错误的是(　　)
A.该DNA分子含有的氢键数目是260
B.该DNA分子复制第3次共需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸160个
C.子代DNA分子中含15N的单链与含14N的单链数目之比为1∶7
D.子代DNA分子中含15N的DNA分子与含14N的DNA分子数目之比为1∶3
2.(2025山东济宁模拟)端粒学说是细胞衰老的假说之一,研究发现,端粒缩短与DNA复制方式有关。人体细胞内DNA复制部分过程如图所示。图示引物为RNA单链,复制过程中会被酶切除,下列叙述错误的是(　　)
A.图示体现了DNA半保留复制
B.2条DNA子链的合成并不全是连续进行的
C.复制时两条子链的延伸方向均为5'→3'
D.端粒缩短的原因是新合成的子链5'端在A酶作用下水解
3.(2025湖北黄冈模拟)迄今为止,许多真核生物物种中都能发现染色体外的DNA颗粒,包括酵母菌、果蝇、线虫,甚至是人。如图为染色体外环状DNA的结构示意图,环状DNA一般比线性DNA结合更紧密更稳定,假设该环状DNA中碱基T有M个,占总碱基数的比例为q。下列关于环状DNA分子的叙述,正确的是(　　)
A.环状DNA储存的遗传信息比线性DNA少
B.环状DNA中每条链上嘌呤碱基所占比例为1/2
C.该DNA分子中含有的鸟嘌呤数目为M(1-2q)/2q
D.若该DNA用3H标记,将其置于不含标记的培养液中连续复制4次,子代DNA有1/2被标记
4.(2025河南洛阳期中)大肠杆菌在含有3H-脱氧核苷的培养液中培养,3H-脱氧核苷掺入新合成的DNA链中,经特殊方法显色,可观察到双链都掺入3H-脱氧核苷的DNA区段显深色,仅单链掺入的显浅色,未掺入的不显色。掺入培养中,大肠杆菌拟核DNA第2次复制时,局部示意图如图。DNA双链区段①、②、③对应的显色情况可能是(　　)
A.深色、浅色、浅色　　　　　　B.浅色、浅色、深色
C.浅色、深色、深色　　　　　　D.深色、浅色、深色
5.(2025辽宁七校月考)在DNA复制开始时,将大肠杆菌放在含低剂量3H标记的脱氧胸苷(3H-dT)的培养液中,3H-dT可掺入正在复制的DNA分子中,使其带有放射性标记。几分钟后,将大肠杆菌转移到含高剂量3H-dT的培养液中培养一段时间。收集、裂解细胞,抽取其中的DNA进行放射性自显影检测,结果如图所示。据图推测正确的是(　　)
A.复制起始区在高放射性区域
B.将3H换成15N标记的脱氧胸苷可获得相同结果
C.DNA复制从起始点向两个方向延伸
D.DNA复制方向为a→c
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.C 2.B 4.D 5.B 6.C
1.C　15N不具有放射性,结果的检测是利用密度梯度离心技术在试管中区分含有不同氮元素的DNA,A正确。细胞分裂1次,试管②中DNA分子共两个,其中有2条链含15N,2条链含14N,若将试管②中DNA双链分开后再离心,全保留复制和半保留复制的结果是相同的,其结果无法判断DNA的复制方式,C错误。试管③中DNA分子共4个,若DNA的复制方式是半保留复制,15N/14N-DNA分子有2个,14N/14N-DNA分子有2个,则试管③中含15N的DNA与含14N的DNA的比例为1∶2,D正确。
2.B　将15N标记的大肠杆菌置于以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养,若培养一代,则全为15N/14N-DNA,对应④;若培养两代及两代以上,则部分为15N/14N-DNA,部分为14N/14N-DNA,对应①,B正确。
3.答案　(1)全保留复制　若为全保留复制,图2d应该出现2个波峰　(2)40　1
(3)DNA复制时两条链各自作为模板进行半保留复制,逐渐合成含有14N的DNA子链,且比例会越来越高
解析　(2)大肠杆菌在条件适宜时约20分钟繁殖一代,若要探究半保留复制和分散复制两种假设哪种成立,可将大肠杆菌放在含有14NH4Cl的培养液中培养两代(40分钟),测定其DNA吸收光谱。若分散复制假设成立,每一次复制形成的子代DNA的密度是一样的,吸收光谱图只有1个波峰。若半保留复制假设成立,则40分钟时的吸收光谱图应有2个波峰。
4.D　酶①的作用是解开DNA双链,为解旋酶;酶②的作用是将单个的脱氧核苷酸连接到DNA单链上,为DNA聚合酶,A错误。DNA复制时,以解开的两条DNA单链为模板进行复制,从图中可以看出,a、b链是模板链,c、d链是子链,B错误。c链和d链是互补关系,它们的碱基排列顺序不同,C错误。DNA复制时,子链延伸方向为5'→3',故c链是由左向右延伸,D正确。
特别提醒　DNA中的氢键可由解旋酶催化断裂,同时需要ATP供能,也可加热断裂(体外);而氢键是自发形成的,不需要酶和ATP。
5.B　DNA分子在解旋酶的作用下,将双螺旋的两条链解开,变成单链,A错误;DNA复制是边解旋边复制,在复制过程中解旋和复制是同时进行的,B正确;解旋后的两条母链均作为模板(易错点),新形成的DNA分子中各含有一条母链和一条子链(易错点),两条链之间的碱基通过氢键形成碱基对,组成一个新的DNA分子,C、D错误。
6.C　复制方向由复制泡的中间向两边双向复制,复制泡大小的不同是由于起始时间不一样,A错误,C正确。1个DNA分子中的每个复制泡单独完成一段DNA的复制,并不独立完成一个完整DNA的复制(突破点),B错误。DNA聚合酶催化脱氧核糖核苷酸连接到核苷酸链上,D错误。
7.答案　(1)4种脱氧核苷酸　精确的模板、严格的碱基互补配对　(2)5'-TGAC-3'　(3)线粒体和细胞核　(4)分别位于一条染色体的两条姐妹染色单体上　遗传信息
题图解读
　　分析图乙:该图是DNA分子某一片段的平面结构,1是碱基C,2是碱基A,3是碱基G,4是碱基T,5是脱氧核糖,6是磷酸,7是(胸腺嘧啶)脱氧核糖核苷酸。
解析　(2)DNA链的5'端连有一个磷酸基团,则图乙7所在单链的碱基排列顺序:5'-TGAC-3'。(3)图甲过程为DNA复制,绿色植物根尖细胞中没有叶绿体,DNA复制过程发生在该细胞的细胞核和线粒体中。(4)有丝分裂前的间期进行DNA复制后,形成的两个DNA分子位于一条染色体的两条姐妹染色单体上,有丝分裂中期含有姐妹染色单体,两个子代DNA分子分别位于一条染色体的两条姐妹染色单体上。
能力提升练
1.D 2.D 3.C 4.B 5.C
1.D　题述DNA分子含有100个碱基对,即200个碱基,C=G=60个,A=T=40个,氢键=40×2+60×3=260(个),第3次复制过程需要的腺嘌呤脱氧核苷酸=40×=160(个),A、B正确。对该DNA复制3次结果分析如图(表示未标记的脱氧核苷酸链,表示15N标记的脱氧核苷酸链):
子代DNA分子中含15N的单链∶含14N的单链=2∶(16-2)=1∶7,含15N的DNA分子∶含14N的DNA分子=2∶8=1∶4,C正确,D错误。
2.D　结合图示可知,DNA的一条子链是连续合成的,另一条子链是先合成若干冈崎片段再进行连接,B正确;A酶是解旋酶,不具有水解RNA引物的功能,D错误。
知识拓展
DNA复制过程拓展分析
3.C　环状DNA一般比线性DNA结合更紧密更稳定,储存的遗传信息不一定比线性DNA少,A错误;双链DNA分子中嘌呤等于嘧啶,但每条链上的嘌呤比例不确定,不一定为1/2,B错误;T=M,所占比例为q,碱基总数=M/q,G=(-2M)/2=M(1-2q)/2q(个),C正确;DNA为半保留复制,若用3H标记该DNA,将其置于不含标记的培养液中连续复制4次,子代DNA分子数目=24=16,子代DNA分子类型:2个3H/1H-DNA,14个1H/1H-DNA,3H标记的DNA占总数的1/8,D错误。
4.B　大肠杆菌在含有3H-脱氧核苷的培养液中培养,拟核DNA(即1H/1H-DNA)第1次复制后产生的子代DNA为3H/1H-DNA,仅一条链掺入3H-脱氧核苷。第2次复制时,区域①为暂未复制的区域,仅一条链掺入3H-脱氧核苷,显浅色。区域②、③,DNA两条模板链中一条掺入3H-脱氧核苷,另一条未掺入,而新合成的子链都掺入3H-脱氧核苷,故双链都掺入3H-脱氧核苷的DNA双链区段,显深色;仅单链掺入的DNA双链区段,显浅色,故选B。
5.C　根据放射性自显影结果可知,中间低放射性区域是复制开始时在含低剂量3H标记的脱氧胸苷(3H-dT)的培养液中进行复制的结果,复制起始区在低放射性区域,并向两侧高放射性区域延伸,即复制方向为a←b→c,C正确,A、D错误;15N没有放射性,无法获得图示结果,B错误。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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