第3章3[基礎達標]題組一DNA復制的過程、特點1．下列關于雙鏈DNA分子結構和復制過程的敘述，正確的是()A．磷酸和堿基組成DNA分子的基本骨架B．DNA分子的特異性取決于五碳糖的種類C．參與DNA復制的酶僅有DNA聚合酶D．DNA具有邊解旋邊復制、半保留復制的特點【答案】D【解析】磷酸和脫氧核糖交替排列組成DNA分子的基本骨架，A錯誤；DNA分子的特異性取決于脫氧核苷酸的排列順序，B錯誤；參與DNA復制的酶有DNA聚合酶和解旋酶，C錯誤；DNA復制后，新形成的兩個DNA分子中均含有一條親代DNA母鏈，符合半保留復制以及邊解旋邊復制的特點，D正確。2．(2024·廣東東莞期末)某真核細胞核DNA的復制過程如圖。虛線框中為局部放大，甲、乙為相關酶。有關敘述錯誤的是()A．該過程發生在細胞分裂前的間期B．該過程以DNA的一條鏈作為模板C．甲、乙分別為解旋酶和DNA聚合酶D．多起點復制可提高DNA復制的效率【答案】B【解析】圖示為DNA復制過程，發生在細胞分裂前的間期，A正確；圖示為DNA復制過程，該過程以DNA兩條鏈作為模板進行半保留復制，B錯誤；根據圖示可知，甲酶能使雙鏈打開，為解旋酶，乙酶能催化子鏈合成，為DNA聚合酶，C正確；根據題圖可知，DNA復制為多起點復制，這可提高DNA復制的效率，D正確。3．(2024·廣東惠州期末)下圖為染色體上DNA分子復制過程示意圖，有關敘述錯誤的是()A．DNA復制的模板是親代DNA分子的兩條鏈B．該過程既有氫鍵的斷裂，又有氫鍵的形成C．圖中DNA分子復制特點是半保留復制和邊解旋邊復制D．真核生物的這種多起點同時開始復制的方式提高了DNA復制的速率【答案】D【解析】DNA分子兩條鏈之間靠氫鍵連接，分析題圖可知，DNA分子的復制過程是首先DNA分子在解旋酶的作用下解旋成兩條單鏈，解開的兩條鏈分別為模板，在DNA聚合酶的作用下，按照堿基互補配對原則形成子鏈，子鏈與模板鏈雙螺旋成新的DNA分子，該過程中既有氫鍵的斷裂(解旋中發生)，又有氫鍵的形成，A、B正確；據圖可知，圖示新合成的DNA分子雙鏈都有一條來自模板，即屬于半保留復制，且符合邊解旋邊復制的特點，C正確；分析題圖可知，圖中的三個復制起點復制的DNA片段的長度不同，圈比較大的表示復制開始的時間較早，因此DNA分子復制的起始時間不同，D錯誤。4．在DNA復制過程中，保證復制準確無誤進行的關鍵步驟是()A．破壞氫鍵并使DNA雙鏈分開B．游離核苷酸與母鏈堿基互補配對C．配對的游離核苷酸連接成子鏈D．子鏈與模板母鏈盤繞成雙螺旋結構【答案】B【解析】在DNA分子結構中，堿基配對必須遵循一定的規律，即A一定與T配對，G一定與C配對，堿基間這種一一對應的關系叫作堿基互補配對原則，DNA分子遵循該原則使其復制準確無誤進行，B正確。題組二DNA分子復制的相關計算5．某DNA分子的兩條鏈均被3H標記，將該DNA在不含標記元素的環境中連續復制兩次，則所形成的4個子代DNA分子為()eq\o(\s\up7(),\s\do5(A))eq\o(\s\up7(),\s\do5(B))eq\o(\s\up7(),\s\do5(C))eq\o(\s\up7(),\s\do5(D))【答案】C【解析】DNA分子是半保留復制，一個雙鏈均被3H標記的DNA分子復制兩次后形成的4個DNA分子中，只有兩分子DNA含有3H標記。6．將一個被15N標記的DNA分子放入只含14N的環境中連續復制3次，則子代DNA中含14N的DNA分子與含有15N的DNA分子之比為()A．1∶1 B．3∶1C．4∶1 D．7∶1【答案】C【解析】用15N標記的一個DNA分子放在只含14N的環境中培養，讓其復制3次，則產生的DNA分子共有23＝8個，根據半保留復制可知，經復制后(不管多少次)，有2個DNA分子含15N(每個DNA分子只有一條鏈含有15N)，8個DNA分子都含有14N，因此子代DNA中含14N的DNA分子與含有15N的DNA分子之比為8∶2＝4∶1，C正確。7．如圖，某個DNA分子含有1000個堿基對，鳥嘌呤占20%，其中α鏈中腺嘌呤占該DNA分子堿基總數的10%。下列敘述中不正確的是()A．該DNA分子的β鏈中含有400個腺嘌呤B．在α鏈和β鏈之間可形成2400個氫鍵C．α鏈和β鏈中(A＋T)/(G＋C)的比值相等D．若該DNA分子復制3次，需要消耗4.8×103個胸腺嘧啶【答案】D【解析】某個DNA分子含有1000個堿基對，鳥嘌呤占20%，因此腺嘌呤占30%，其中α鏈中腺嘌呤占該DNA分子堿基總數的10%，即α鏈中腺嘌呤占α鏈堿基的比例為20%，β鏈中腺嘌呤占β鏈堿基的比例為40%，因此該DNA分子的β鏈中含有400個腺嘌呤，A正確；根據題干信息可知，該DNA分子中共含有600個AT堿基對(形成兩個氫鍵)，400個GC堿基對(形成三個氫鍵)，因此在α鏈和β鏈之間可形成的氫鍵數為：600×2＋400×3＝2400(個)，B正確；DNA的兩條鏈遵循堿基互補配對原則，因此α鏈和β鏈中(A＋T)/(G＋C)的比值相等，C正確；若該DNA分子復制3次，需要消耗胸腺嘧啶的個數為1000×2×30%×(23－1)＝4.2×103(個)，D錯誤。8．先用同位素14C標記一個DNA分子，然后加入含有12C的游離的脫氧核苷酸，在適宜的條件下經過n次復制后，所得DNA分子中含有12C的脫氧核苷酸鏈數與含14C的脫氧核苷酸鏈數之比是()A．2n∶1 B．(2n－2)∶nC．(2n－2)∶2 D．(2n－1)∶1【答案】D【解析】根據題意分析可知，n次復制后共得到DNA分子2n個，共有脫氧核苷酸鏈條數為2n×2；因為DNA分子復制的特點是半保留復制，形成的子代DNA中有兩條鏈是模板鏈，含14C；新合成的子鏈都含12C，一共有2n×2－2(條)，所以DNA分子中含12C的脫氧核苷酸鏈數與含14C的脫氧核苷酸鏈數之比是：(2n×2－2)∶2＝(2n－1)∶1，D正確。[能力提升]9．如圖為某真核細胞中DNA復制過程模式圖，下列分析錯誤的是()A．酶①和酶②的作用部位相同B．該過程可發生在細胞有絲分裂前的間期或減數第一次分裂前的間期C．該過程的模板鏈是a、b鏈D．DNA復制的特點是半保留復制【答案】A【解析】酶①是解旋酶，酶②是DNA聚合酶，前者作用于氫鍵，后者作用于磷酸二酯鍵，A錯誤；細胞有絲分裂前的間期或減數第一次分裂前的間期會發生DNA復制，B正確；該過程需要a、b鏈分別作為模板，c、d鏈分別是以a、b鏈為模板合成的子鏈，C正確；DNA分子復制具有半保留復制的特點，D正確。10．(2024·福建龍巖期末)某DNA分子中堿基(A＋T)/(G＋C)＝0.4，下圖為該DNA分子復制示意圖。下列敘述錯誤的是()A．酶1為解旋酶，作用于氫鍵，該過程需要消耗能量B．復制形成的兩條子鏈中堿基(A＋T)/(G＋C)＝0.4C．DNA子鏈的延伸方向為5′→3′，后隨鏈合成是不連續的D．由圖可知DNA復制具有半保留復制、邊解旋邊復制等特點【答案】B【解析】酶1為解旋酶，作用于氫鍵，使DNA雙鏈解開，該過程需要消耗能量，A正確；某DNA分子中堿基(A＋T)/(G＋C)＝0.4，由于A＝T，G＝C，則復制形成的兩條DNA中堿基(A＋T)/(G＋C)＝0.4，但兩條單鏈中(A＋T)/(G＋C)不一定是0.4，B錯誤；復制時DNA聚合酶只能沿模板鏈的3′端往5′端方向移動，DNA子鏈的延伸方向為5′→3′，據圖可知，后隨鏈合成是不連續的，C正確；由圖可知DNA復制具有半保留復制(新形成的每個DNA都有一條鏈來自模板)、邊解旋邊復制等特點，D正確。11．多聚核苷酸鏈一端的核苷酸具有自由的5′-磷酸基團，而另一端的核苷酸具有自由的3′-羥基基團。其中，連接著磷酸基團的一端稱為5′端，連接著羥基的一端稱為3′端，一條鏈上的兩個相鄰核苷酸通過磷酸二酯鍵進行連接，模式圖見下圖1。DNA復制時，子鏈的延伸方向為5′→3′，也按照5′端到3′端的方向書寫核苷酸序列。下圖2表示脫氧核苷三磷酸(dNTP)的結構模式圖。下列分析正確的是()A．圖1的互補鏈堿基序列為GACTB．DNA分子進行復制時，兩條子鏈延伸的方向正好相同C．DNA復制時，若加入dNTP，還需要的條件為模板、能量和酶D．DNA復制過程中，DNA聚合酶可為磷酸二酯鍵的形成提供能量【答案】A【解析】由于DNA分子的兩條鏈反向平行，按照5′到3′的方向書寫核苷酸序列，則互補鏈堿基序列為GACT，A正確；DNA鏈的兩條鏈反向平行，DNA復制只能從母鏈的3′端開始，因此DNA分子進行復制時，兩條子鏈延伸的方向正好相反，B錯誤；DNA復制時，若加入dNTP，還需要的條件為模板、能量、酶、引物、緩沖液等，C錯誤；酶是催化劑，不能為反應提供能量，只能降低反應的活化能，D錯誤。12．(2024·湖北武漢期末)某大腸桿菌DNA分子含100個胸腺嘧啶。用含有3H—胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養液培養該大腸桿菌，在不同時刻收集大腸桿菌并提取處在復制過程中的DNA，經放射自顯影后在電子顯微鏡下觀察其放射性，放射性強度越強顯影顏色越深，結果如圖所示。圖2中A區段顯影顏色最深。下列敘述錯誤的是()A．由圖1和圖2可判斷大腸桿菌的DNA不含游離的磷酸基團B．依據圖2中A區段不能推測大腸桿菌DNA的復制方式是半保留復制C．圖2中A區段顯影顏色最深說明它的兩條單鏈均具有放射性D．該DNA分子復制兩次共消耗400個腺嘌呤脫氧核苷酸【答案】D【解析】由題圖1、2可知，大腸桿菌的DNA是雙鏈環狀結構，不含游離的磷酸基團，A正確；依據圖2中A區段不能推測大腸桿菌DNA的復制方式是半保留復制，B正確；圖2中A區段顯影顏色最深，說明這個區域的兩條鏈都含3H－胸腺嘧啶脫氧核苷酸，它是由兩條放射性鏈構成的，C正確；若大腸桿菌DNA中含100個胸腺嘧啶，則胸腺嘧啶＝100，則復制兩次后共需消耗(22－1)×100＝300個胸腺嘧啶脫氧核苷酸，D錯誤。13．圖1中DNA分子有a和d兩條鏈，Ⅰ和Ⅱ均是DNA分子復制過程中所需要的酶，將圖1中某一片段放大后如圖2所示。請分析回答下列問題：(1)從圖1可看出DNA復制的方式是______________，Ⅰ是________酶，Ⅱ是______________酶。(2)圖2中，DNA分子的基本骨架由______(填序號)交替連接而成，該DNA片段中含有________個游離的磷酸基團。(3)圖2中④名稱是__________________________。一條脫氧核苷酸鏈上相鄰的堿基A和T之間通過“____________________________”連接。(4)該過程發生的時間為__________________。(5)DNA分子復制時，在有關酶的作用下，以母鏈為模板，以游離的____________為原料，按照堿基互補配對原則，合成與母鏈互補的子鏈。(6)若親代DNA分子中A＋T占60%，則子代DNA分子某一條單鏈中A＋T占________%。(7)若將含14N的細胞放在只含15N的環境中培養，使細胞連續分裂4次，則最終獲得的子代DNA分子中，含14N的占________。【答案】(1)半保留復制解旋DNA聚合(2)②③2(3)胸腺嘧啶脫氧核苷酸脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖(4)有絲分裂前的間期或減數分裂Ⅰ前的間期(5)脫氧核苷酸(6)60(7)1/8【解析】(1)從圖1可看出DNA復制的方式是半保留復制，Ⅰ是解旋酶，Ⅱ是DNA聚合酶。(2)圖2中，DNA分子的基本骨架由②脫氧核糖與③磷酸交替連接而成，該DNA片段中含有2個游離的磷酸基團。(3)圖2中④名稱是胸腺嘧啶脫氧核苷酸，一條脫氧核苷酸鏈上相鄰的堿基A和T之間通過“脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖”連接。(4)DNA復制發生的時間為有絲分裂前的間期或減數分裂Ⅰ前的間期。(5)DNA分子復制時，在有關酶的作用下，以母鏈為模板，以游離的脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則，合成與母鏈互補的子鏈。(6)若親代DNA分子中A＋T占60%，子代DNA分子某一條單鏈中A＋T也占60%。(7)若將含14N的細胞放在只含15N的環境中培養，使細胞連續分裂4次，則最終獲得的子代DNA分子有24＝16(個)，含14N的DNA分子始終有2個，則含14N的占1/8。14．下圖為真核細胞中發生的一項生理過程示意圖，請據圖回答：(1)圖中表示的生理過程是____________，此過程發生的主要場所是________。(2)該過程首先需要在________酶作用下把兩條鏈解開；需要________直接供能。(3)已知一個親代DNA分子有p個堿基，其中腺嘌呤q個，連續進行此項生理過程n次，共消耗游離的胞嘧啶脫氧核苷酸為____________________________。(4)該過程得到的子代DNA與親代相同，原因是__________。【答案】(1)DNA復制細胞核(2)解旋ATP(3)(p/2－q)(