3.3DNA的复制-高一下册生物教材解读（人教版2019必修2）原卷版

第3章基因的本质3.3DNA的复制课标导航课标导航1.概括DNA分子构造的主要特点。2.概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息。情境导入情境导入通过展示林志颖和儿子Kimi的照片进行提问：这对父子长相为何如此相似？原因是遗传物质DNA通过复制传递给子代。引入新课学习。新课讲授对DNA复制的推测半保留复制沃森和克里克提出半保留复制假说。该假说认为新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。全保留复制全保留复制假说认为新合成的亲代DNA的双链都是新合成的。分散复制分散复制假说认为DNA复制完成后，亲代DNA双链被切割成小片段分散在新合成的DNA双链中。[提问]：究竟哪种假说才是正确的呢？可以通过假说—演绎法来探究一下。知识点拨知识点拨知识点01对DNA复制的推测方法：假说演绎法1.提出问题：DNA的复制方式是三种方式中的哪一种？2.作出假设：①半保留复制：形成的两个DNA分子各有一条链来自亲代，另一条链是新形成的②全保留复制：新复制出的两个DNA分子，一个是亲代的，另一个是新形成的③弥散复制：新复制出的两个DNA分子每条链中既有母链片段又有新形成的片段3.演绎推理：同位素示踪技术大肠杆菌同位素(15N)示踪（繁殖快，20min一代）密度梯度离心4.实验验证：5.得出结论：DNA的复制方式为半保留复制知识点02DNA的复制1.DNA复制的场所和时期场所：细胞核（主要）、线粒体和叶绿体时期：有丝分裂和减数第一次分裂前的间期2.DNA复制的必需的条件模板：DNA两条链为模板原料：4种游离的脱氧核苷酸能量：ATP酶：解旋酶和DNA聚合酶等3.DNA复制的方式和特点方式：半保留复制特点：半保留复制、边解旋边复制4.DNA复制的结果：形成2条DNA5.DNA复制的意义：（1）将遗传信息从亲代传递给了子代，保持了遗传信息的连续性（2）复制出现差错，产生的影响可能很大，也可能没有6.DNA能够准确复制的原因：（1）DNA独特的双螺旋结构提供精确模板（2）通过碱基互补配对原则保证了复制的准确进行知识点03相关计算1.已知一条全部N原子被15N标记的DNA分子（亲代），转移到含14N的培养基上培养n代,其结果如下，回答下列问题：分子总数___2n_____只含15N的分子__0____

含15N14N的分子__2___只含14N的分子_2n2__

含14N的分子___2n__脱氧核苷酸链总数__2n+1__

含15N的链为__2___含14N的链为__2n+12__2.双链DNA中，含某种碱基a个，复制n次，则需加入该碱基或脱氧核苷酸a×(2n1)个。3.双链DNA中，含某种碱基a个，第n次复制，则需加入该碱基或脱氧核苷酸a×2n1个。4.双链DNA不论复制多少代，产生的DNA分子中含母链的DNA分子总是2个，含母链也是2条。思维拓展思维拓展一、探究DNA复制的方式1.提出假说DNA复制的可能方式有三种：半保留复制、全保留复制以及分散复制。设计实验完成【学习任务一】请同学们以小组为单位讨论相关问题：如果要通过实验区分DNA复制方式的三种假说，那么实验中区分的关键是什么？实验重点要能区别在子代DNA分子中两条链的来源。如何区分来自模板DNA的母链和新合成的DNA子链呢？利用同位素标记法，先将细菌培养在只含有15N的培养基里，得到被15N标记的亲代DNA，再将细菌转移至只含14N的培养基里，这样，新合成的子链就是含14N的。（3）如何测定子代DNA带有同位素标记的情况？利用密度梯度离心技术，由于含有不同氮元素使DNA分子密度不同，经离心后会分布在离心管的不同位置。15N/15N标记的DNA，其密度最大，经离心后离心管中会出现一条重带；只有一条单链被15N标记的，其密度居中，经离心后离心管中会出现一条中带，如果两条单链都没有被15N标记，其密度最小，离心后离心管中会出现一条轻带。完成【学习任务二】进行演绎推理，根据不同假说，预测实验结果：亲代DNA子一代DNA子二代DNADNA标记类型离心后试管中位置DNA标记类型离心后试管中位置DNA标记类型离心后试管中位置半保留复制全保留复制演绎推理实验验证1958年梅塞尔森和斯塔尔两位科学家以大肠杆菌为实验材料，利用同位素标记技术和密度梯度离心法进行了相关实验。最终实验结果与半保留复制假说预测的结果相同，最终得出结论。实验结论DNA的复制是以半保留的方式进行的。实验探究实验探究探究一、为了探究DNA的复制过程，科学家做了下列实验。实验一：将大肠杆菌中提取出的DNA聚合酶加到含有足量的四种脱氧核苷酸的试管中。在适宜温度条件下培养，一段时间后，测定其中的DNA含量。实验二：在上述试管中加入少量单链DNA和ATP，其他条件均适宜，一段时间后，测定其中的DNA含量。实验三：取四支试管，分别放入等量的四种脱氧核苷酸、等量的ATP和等量的DNA聚合酶，再在各试管中分别放入等量的四种DNA分子，它们分别是枯草杆菌、大肠杆菌、小牛胸腺细胞、T2噬菌体的DNA。在适宜温度条件下培养一段时间，测定各试管中残留的每一种脱氧核苷酸含量。分析以上实验，回答下列问题：(1)大肠杆菌中与DNA复制相关酶有，DNA能够准确复制的原因除了其独特的双螺旋结构提供精确的模板外，还包括。(2)与实验一相比，实验二中测定出DNA含量增多，这说明DNA的复制除了酶、原料外，还需要。实验三要探究的是四种生物DNA分子的脱氧核苷酸的组成是否相同，若结果发现，则说明四种生物DNA分子的脱氧核苷酸组成不同。(3)科学家又进一步实验研究DNA复制与减数分裂的关系：将某卵原细胞（2N＝4）中每对同源染色体中的一条染色体DNA分子两条链用15N标记，再将该卵原细胞放在14N的环境中进行减数分裂，那么减数第一次分裂后期的初级卵母细胞中含有14N的染色单体有条；减数第二次分裂中期的次级卵母细胞中含有15N标记的染色体有条。其产生含有15N标记的卵细胞的概率为。【答案】(1)解旋酶、DNA聚合酶通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行(2)DNA模板和ATP各试管中残留的每一种脱氧核苷酸的含量不同(3)80或1或23/4【分析】1、DNA分子的复制时间：有丝分裂和减数分裂间期；2、条件：模板（DNA的双链）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和DNA聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）；3、结果：一条DNA复制出两条DNA；4、特点：半保留复制、边解旋边复制。【详解】（1）细胞中DNA复制相关酶有解旋酶、DNA聚合酶等。DNA能够准确复制的原因①DNA具有独特的双螺旋结构能为复制提供模板②通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。（2）图中实验一加入DNA聚合酶和脱氧核苷酸，但缺少DNA模板和ATP（能量），则不能测出DNA。要探究四种生物DNA分子的脱氧核苷酸的组成是否相同，可以根据实验结果中各试管中残留的每一种脱氧核苷酸得含量不同来说明四种生物DNA分子的脱氧核苷酸组成不同。（3）由题意可知，含有4条即2对同源染色体，其中有2条即每对同源染色体仅有一条染色体上的DNA分子两条链均被15N标记的某卵原细胞在14N的环境中进行减数分裂，依据DNA分子半保留复制的原理，当DNA即染色体复制结束时，2条被15N标记的染色体所含有的4条染色单体上的DNA分子的均为一条链含15N，另一条链含14N，因此处于减数第一次分裂后期的初级卵母细胞中所有染色单体都含有14N。减数第一次分裂的主要特点是同源染色体分离，分别移向细胞两极，因染色体减移向细胞两极的过程是随机的，所以减数第一次分裂结束时所形成的次级卵母细胞中所含有的被15N标记的染色体数是0或1或2。减数第二次分裂后期由于着丝点分裂，1条染色体形成2条子染色体，因此处于减数第二次分裂后期的次级卵母细胞中含有15N标记的染色体有0或2或4条，其产生含有15N标记的卵细胞的概率为3/4。【点睛】本题主要考查DNA分子的结构和复制，要求考生识记DNA分子的结构，掌握DNA分子复制的过程、时期、条件、特点、方式及意义，能结合所学的知识准确答题。探究二、图1表示噬菌体侵染大肠杆菌的部分过程，图2所示的是赫尔希和蔡斯利用同位素标记法完成的噬菌体侵染大肠杆菌实验的部分实验过程。请回答下列问题。(1)图1中噬菌体侵染大肠杆菌的正确顺序：B→→C。(2)由图2实验结果分析，用于标记噬菌体的同位素是（填“35S”或“32P”），请完成标记T2噬菌体的操作步骤；①配制适合大肠杆菌生长的培养基，在培养基中加入用放射性标记的，作为合成DNA的原料。②在培养基中接种大肠杆菌，培养一段时间后，再用培养T2噬菌体。(3)图2实验结果表明，经离心处理后上清液中具有很低的放射性，请分析该现象出现的可能原因有。(4)噬菌体侵染大肠杆菌后，合成子代噬菌体的蛋白质外壳需要。①大肠杆菌的DNA及其氨基酸

②噬菌体的DNA及其氨基酸③噬菌体的DNA和大肠杆菌的氨基酸

④大肠杆菌的DNA及噬菌体的氨基酸(5)若1个带有32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，大肠杆菌裂解后释放出100个子代噬菌体，其中带有32P标记的噬菌体有个，出现该数目说明DNA的复制方式是。(6)在35S组实验中，保温时间和上清液放射性强度的关系为。【答案】(1)D→A→E(2)32P（4种）脱氧核苷酸此细菌（或此标记的大肠杆菌）(3)培养时间过短，部分噬菌体未侵入大肠杆菌体内；培养时间过长，增殖的子代噬菌体从大肠杆菌内释放出来(4)③(5)2半保留复制(6)④【分析】噬菌体侵染细菌的实验设计思路：设法把DNA和蛋白质分开，直接地、单独地去观察它们的作用。T2噬菌体仅仅由DNA和蛋白质构成，其外壳由蛋白质构成，内部有DNA。蛋白质含有特异性的S元素，而DNA含有特异性的P元素。DNA复制特点是半保留复制。(1)T2噬菌体在侵染大肠杆菌之后，就会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖，当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。B是噬菌体吸附在大肠杆菌表面，D是噬菌体将DNA注入大肠杆菌，A是合成子代噬菌体的DNA和蛋白质，E是组装成子代噬菌体，C是释放出子代噬菌体，因此，正确的排列顺序是B→D→A→E→C。(2)图2沉淀物的放射性较高，上清液的放射性较低，可知32P的DNA进入细菌，所以该组是32P标记的噬菌体。DNA的基本单位是脱氧核苷酸，DNA的特有元素是P。在培养基中接种大肠杆菌，培养一段时间后，32P标记大肠杆菌，T2噬菌体是病毒，能寄生在大肠杆菌里，进而得到32P标记的噬菌体。(3)若用32P标记的噬菌体侵染细菌实验中，从理论上讲噬菌体已将含32P标记的DNA全部注入到大肠杆菌内，所以上清液放射性应该为0，而实验数据和理论数据之间有较大的误差。原因有二：一是如果保温时间过短，有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性；二是保温时间如果过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液，也会使上清液的放射性升高。(4)T2噬菌体在侵染大肠杆菌之后，就会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分。合成子代噬菌体的蛋白质外壳需要噬菌体的DNA和大肠杆菌的氨基酸。(5)DNA是半保留复制，1个带有32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，32P标记的的两条DNA链分别进入两个子代DNA中，进而组装成两个子代噬菌体。(6)在35S组实验中，35S标记蛋白质外壳，蛋白质外壳不进入大肠杆菌，上清液是蛋白质外壳，所以上清液的放射性强度和保温时间没有关系，保持不变。【点睛】理解噬菌体侵染细菌的实验设计思路，理解该实验各步操作的目的，分析实际实验结果不符合理论实验结果的原因。理解DNA的半保留复制。探究三、科学家早期推测DNA的复制可能有三种方式。1958年，科学家将大肠杆菌在含有15NH4Cl的培养液中培养若干代（亲代），使DNA双链被充分标记，再转移到含有14NH4C1的培养液中连续繁殖两代（子代I和子代II），逐代提取DNA样品，离心，探究DNA的复制方式：(1)实验分析：①如果子代I能分辨出两条DNA带：一条带和一条带，则说明是。②如果子代I只有一条中密度带，则可能是或。③再继续做子代II的DNA密度鉴定：若子代II的DNA离心后有位于中带，位于轻带，则可以确定DNA分子的复制方式是半保留复制；若子代II的DNA离心后不能分出中、轻两条密度带，则DNA分子的复制方式是。(2)实验结果证明DNA是半保留复制，若上述实验中大肠杆菌繁殖n代，提取DNA离心后，轻带、中带、重带的比值为。【答案】(1)轻重全保留复制半保留复制分散复制1/2/50%1/2/50%分散复制(2)（2n2）：2：0【分析】分析实验的原理可知，由于15N与14N的质量不同，形成的DNA的相对质量不同，若DNA分子的两条链都是15N，DNA分子的相对质量最大，离心后分布在试管的下端，如果DNA分子的两条链含有14N，相对质量最轻，离心后分布在试管上端。【详解】（1）①若DNA分子的复制方式是全保留复制，则得到的2个DNA分子分别是15N/15N和14N/14N，离心后能分辨出轻和重两条密度带。②结合①可知，如果子代I离心后只有1条中等密度带，则肯定不可能是全保留复制，可能是半保留复制或分散复制。③若是半保留复制，则子代均为15N/14N，子代II离心后能分出中、轻两条密度带，且各占1/2；若是分散复制，子代DNA离心后不能分出中、轻两条密度带。（2）若实验结果证明DNA是半保留复制，上述实验中大肠杆菌繁殖n代，得到2n个DNA分子，其中有个DNA分子是15N/14N，其余的（2n2）个DNA分子都是14N/14N，故提取DNA离心后，轻带、中带、重带的比值为（2n2）：2：0。核心方法与技巧核心方法与技巧一、DNA的复制DNA复制始于基因组中的复制起点，即启动蛋白的靶标位点。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。复制叉的形成是多种蛋白质及酶参与的较复杂的过程。这些酶包括单链DNA结合蛋白和DNA解链酶。单链DNA结合蛋白作用是保证解旋酶解开的单链在复制完成前能保持单链结构，不起解旋作用。

DNA解链酶能通过水解ATP获得能量以解开双链DNA。两条单链DNA复制的引发过程有所差异，但是不论是前导链还是后随链，都需要一段RNA引物用于开始子链DNA的合成。因此前导链与后随链的差别在于前者从复制起始点开始按5’→3’持续的合成下去，不形成冈崎片段，后者则随着复制叉的出现，不断合成冈崎片段。多种DNA聚合酶在DNA复制过程中扮演不同的角色。在大肠杆菌中，DNAPolIII是主要负责DNA复制的聚合酶。它在复制分支上组装成复制复合体，具有极高的持续性，在整个复制周期中保持完整。DNAPolI是负责用DNA替换RNA引物的酶，还具有5'至3'外切核酸酶活性，并利用其外切核酸酶活性降解RNA引物。在复制叉附近，形成了以两套DNA聚合酶Ⅲ全酶分子、引发体和螺旋构成的类似核糖体大小的复合体，称为DNA复制体。复制体在DNA前导链模板和滞后链模板上移动时便合成了连续的DNA前导链和由许多冈崎片段组成的滞后链。在DNA合成延伸过程中主要是DNA聚合酶Ⅲ的作用。当冈崎片段形成后，DNA聚合酶Ⅰ通过其5'→3'外切酶活性切除冈崎片段上的RNA引物，同时，利用后一个冈崎片段作为引物由5'→3'合成DNA。最后两个冈崎片段由DNA连接酶将其接起来，形成完整的DNA滞后链。DNA复制的终止发生在特定的基因位点，即复制终止位点。该位点的终止位点序列被与该序列结合的阻止DNA复制的蛋白质识别并结合，阻止了复制叉前进，复制终止。二、DNA复制的特点：半保留复制：DNA在复制时，以亲代DNA的每一个单链作模板，合成完全相同的两个双链子代DNA，每个子代DNA中都含有一个亲代DNA链，这种现象称为DNA的半保留复制。有一定的复制起始点：DNA在复制时，需在特定的位点起始，这是一些具有特定核苷酸排列顺序的片段，即复制起始点（复制子）。在原核生物中，复制起始点通常为一个，而在真核生物中则为多个。需要引物（primer)：DNA聚合酶必须以一段具有3'端自由羟基（3'OH）的RNA作为引物，才能开始聚合子代DNA链。双向复制：DNA复制时，以复制起始点为中心，向两个方向进行复制。但在低等生物中，也可进行单向复制。半不连续复制：由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链，因此两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在聚合时基本上是连续进行的，这一条链被称为领头链（前导链）。而以5'→3'方向的亲代DNA链为模板的子代链在聚合时则是不连续的，这条链被称为随从链（滞后链）。DNA在复制时，由随从链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段。【例题解析】【例1】细菌在15N培养基中繁殖数代后,使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N,然后再移入14N培养基中培养,提取其子代的DNA经离心分离,下图①~⑤为可能的结果,下列叙述错误的是()。A.第一次分裂的子代DNA应为⑤B.第二次分裂的子代DNA应为①C.第三次分裂的子代DNA应为③D.亲代的DNA应为⑤【解析】亲代DNA为15N/15N,如图⑤;经第一次分裂所形成的子代DNA应均为15N/14N,如图②;第二次分裂的子代DNA为15N/14N和14N/14N,且数量比为1∶1,如图①;第三次分裂的子代DNA为15N/14N和14N/14N,且数量比为1∶3,如图③。故选A【例2】下图为真核细胞DNA复制过程的模式图,据图分析,下列相关叙述不正确的是()。A.由图示得知,DNA复制的方式是半保留复制B.解旋酶能使双链DNA解开,且需要消耗ATPC.从图中可以看出合成两条子链的方向都是5'端到3'端D.DNA聚合酶的作用位点为两条脱氧核苷酸链之间的氢键【解析】由图示可知,新合成的每个DNA中,都保留了原来DNA中的一条链,因此DNA复制的方式是半保留复制,A正确;解旋酶使DNA双链解开,该过程需要消耗ATP,B正确;DNA复制的时候只能从5'端向3'端延伸,C正确;DNA聚合酶的作用位点为一条链中相邻的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键,D不正确。故选D【例3】若两条链都含32P的DNA分子的相对分子质量是M,两条链都不含32P的DNA分子的相对分子质量为N。现将含32P的DNA的细菌放在不含32P的培养基上让其分裂a次,则子代细菌的DNA的平均相对分子质量是()。A.[N(2a2)+M]/2aB.[N(2a1)+M]/2aC.[M(2a2)+N]/2aD.[N(2a1)+M]/(2a2)【解析】根据DNA分子半保留复制的特点分析,细菌分裂a次后得到2a个DNA分子,两条链都含32P的DNA有0个,两条链都不含32P的DNA有(2a2)个,只有一条链含32P的DNA有2个。根据题干信息可求得子代细菌的DNA的平均相对分子质量是{(2a2)×N+[(M+N)/2]×2}/2a=[N(2a1)+M]/2a。故选B【例4】下列有关DNA复制过程的叙述中，正确的顺序是（）①互补碱基对之间氢键断裂②互补碱基对之间氢键合成③DNA分子在解旋酶的作用下解旋④以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对⑤子链与母链盘旋成双螺旋结构A．①③④⑤② B．③①⑤④②C．①④②⑤③ D．③①④②⑤【答案】D【解析】DNA复制是以亲代DNA分子为模板，合成子代DNA的过程。DNA复制时期：有丝分裂和减数分裂前的间期。【详解】DNA复制过程为：（1）解旋：需要细胞提供能量，在解旋酶的作用下，互补碱基对之间氢键断裂，两条螺旋的双链解开；（2）合成子链：以解开的每一段母链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，利用游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，互补碱基对之间氢键形成，合成与母链互补的子链；（3）形成子代DNA分子：延伸子链，母链和相应子链盘绕成双螺旋结构。故选D。【例5】下列关于DNA分子复制的叙述，错误的是（

）A．模板是亲代DNA B．原料是氨基酸C．边解旋边复制 D．半保留复制【答案】B【解析】DNA复制时间：有丝分裂和减数分裂间期DNA复制条件：模板（DNA的双链）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和DNA聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）DNA复制过程：边解旋边复制。DNA复制特点：半保留复制。DNA复制结果：一条DNA复制出两条DNA。DNA复制意义：通过复制，使亲代的遗传信息传递给子代，使前后代保持一定的连续性。【详解】A、DNA复制的模板是亲代DNA分子的两条链，A正确；B、DNA复制的原料是脱氧核苷酸，B错误；C、DNA复制是边解旋边复制的过程，C正确；D、DNA复制方式是半保留复制，子代DNA分子一条链来自亲代，一条链是新合成的，D正确。故选B。【例6】以DNA的一条链“－G－T－C－A－”为模板，经复制后得到的对应子链碱基的排列顺序是（

）A．－C－A－G－T－ B．－U－A－G－C－C．－T－A－C－C－ D．－T－U－G－T－【答案】A【解析】碱基互补配对原则是指在DNA分子结构中，由于碱基之间的氢键具有固定的数目和DNA两条链之间的距离保持不变，使得碱基配对必须遵循一定的规律，这就是A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对，G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对，反之亦然，DNA的复制、转录和翻译、RNA的复制和逆转录过程中都会发生碱基互补配对原则。【详解】根据碱基互补配对原则（A与T配对，C与G配对），若DNA分子的一条母链上的部分碱基排列顺序为－G－T－C－A－，则以此链为模板，经复制后得到的对应子链的碱基排列顺序是－C－A－G－T－，故A符合题意。故选A。【例7】某双链DNA分子含有200个碱基对，其中一条链上A∶T∶G∶C＝1∶1∶3∶5.下列关于该DNA分子的叙述，正确的是（）A．共有20个腺嘌呤脱氧核苷酸B．4种碱基的比例为A∶T∶G∶C＝1∶1∶2∶2C．若该DNA分子中的这些碱基随机排列，排列方式最多有4200种D．若该DNA分子连续复制两次，则需480个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸【答案】D【解析】已知一条链上A：T：G：C=1：1：3：5,即A1：T1：G1：C1=1：1：3：5，根据碱基互补配对原则可知另一条链中A2：T2：G2：C2=1：1：5：3，该基因中含有200个碱基对，即400个碱基，则A1=T2=20，T1=A2=20，G1=C2=60，C1=G2=100，即该DNA分子中A=T=40个，C=G=160个。【详解】A、由以上分析可知，该DNA片段中共有40个腺嘌呤脱氧核苷酸，A错误；B、由以上分析可知，该DNA分子中A=T=40个，C=G=160个，则四种含氮碱基A：T：G：C=1：1：4：4，B错误；C、由于碱基比例已经确定，因此该DNA分子中的碱基排列方式少于4200种，C错误；D、由以上分析可知，该DNA分子含有胞嘧啶脱氧核苷酸160个，根据DNA半保留复制特点，该基因片段连续复制两次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸(221)160=480个，D正确。故选D。【例8】下列属于DNA分子结构特点的是（

）A．双链直线结构 B．单链直线结构C．双链螺旋结构 D．单链螺旋结构【答案】C【解析】DNA分子结构的主要特点：1、DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的双螺旋结构；2、DNA的外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架，内侧是碱基通过氢键连接形成的碱基对；3、碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，即A与T配对、C与G配对。【详解】根据分析可知，DNA分子为双螺旋结构，ABD错误，C正确。故选C。【例9】下列有关真核细胞DNA分子复制的叙述，错误的是（

）A．是边解旋边复制的过程 B．可在细胞核和核糖体上进行C．DNA的两条链均可作模板 D．需要四种脱氧核苷酸作原料【答案】C【解析】DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程，复制需要模板、原料、能量和酶等基本条件。DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。【详解】A、DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程，A正确；B、对于真核细胞而言，DNA分子的复制主要在细胞核中，少量在线粒体和叶绿体中。核糖体是蛋白质合成的场所，B错误；C、DNA分子的复制时两条链均可作模板，C正确；D、DNA分子的基本单位是四种脱氧核苷酸，所以复制时需要，D正确。故选D。【例10】．如图为真核生物DNA的结构（图甲）及发生的生理过程（图乙），请据图答题：（1）图甲为DNA的结构示意图，其基本骨架由_____和______（填序号）交替排列构成，④为______。（2）碱基配对遵循_______原则。（3）从图甲中可以看出，组成DNA分子的两条链的方向是________的。（4）图乙为______过程，图中所示的酶为__________酶，作用于图甲中的_______（填序号）。【答案】

①

②

胞嘧啶脱氧核苷酸

碱基互补配对原则

反向平行

DNA复制

解旋

⑨【解析】分析甲图：①为磷酸，②为脱氧核糖，③为胞嘧啶，④为胞嘧啶脱氧核苷酸，⑤为腺嘌呤，⑥为鸟嘌呤，⑦为胸腺嘧啶，⑧为胞嘧啶，⑨为氢键，⑩为磷酸二酯键。分析乙图：乙图表示DNA分子复制过程。【详解】（1）DNA的基本骨架由①磷酸和②脱氧核糖交替排列构成；图中④为胞嘧啶脱氧核苷酸。（2）碱基配对遵循碱基互补配对原则，A（腺嘌呤）与T（胸腺嘧啶）配对，G（鸟嘌呤）与C（胞嘧啶）配对。（3）由甲图DNA的平面结构图可知，组成DNA分子的两条链的方向是反向平行的。（4）图乙为DNA复制过程，图中所示的酶能将双链DNA打开，因此为解旋酶，其作用于图甲中的⑨氢键。【点睛】本题主要考查DNA分子的结构以及复制等内容，识记相关知识是解答本题的关键。【例11】如图所示，图甲中的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）图甲中，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链，则A是_____________酶，B是_______________酶。（2）在绿色植物根尖细胞中进行图甲过程的场所有________________________。（3）图乙中，5是___________。3的中文名称是________________，DNA分子的基本骨架由__________和___________(用文字表示)交替连接而成；DNA分子一条链上相邻的脱氧核苷酸通过_____________________连接。【答案】

解旋酶

DNA聚合酶

细胞核、线粒体

脱氧核糖

鸟嘌呤

磷酸

脱氧核糖

磷酸二酯键【解析】1、分析甲图可知，该图是DNA分子复制过程，A的作用是使DNA分子的双螺旋结构解开，形成单链DNA，因此A是DNA解旋酶，B是催化以DNA单链d为模板形成DNA分子的子链c，因此B是DNA聚合酶，由图可以看出形成的新DNA分子中都含有一条模板链和一条子链，因此DNA分子的复制是半保留复制；2、分析图乙可知，该图是DNA分子的平面结构，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是脱氧核糖核苷酸，8是碱基对，9是氢键，10是脱氧核糖核苷酸链。【详解】（1）A的作用是使DNA分子的双螺旋结构解开，形成单链DNA，因此A是DNA解旋酶，B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链，是DNA聚合酶。（2）图甲是DNA分子复制过程，在绿色植物根尖细胞中进行图甲过程的场所有细胞核和线粒体。（3）乙图是DNA分子的平面结构，其中5是脱氧核糖，3和C碱基互补配对，其的中文名称是鸟嘌呤，DNA分子的基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接而成；DNA分子一条链上相邻的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接。【点睛】对于DNA分子的结构和DNA分子复制过程和特点的理解和综合应用是本题考查的重点，属于考纲识记和理解层次的考查。【例11】图为DNA（片段）平面结构模式图。请回答下列问题（1）②、④、⑥的中文名称分别是_______、_______、______。（2）DNA分子是由两条链组成的，这两条链按______________方式盘旋成____________结构。（3）DNA在复制时，需要的酶主要是________和_________。（4）DNA分子复制的方式是_____________________（填半保留复制或全保留复制），在真核细胞中进行的主要场所是______________________。【答案】

脱氧核糖

胞嘧啶脱氧（核糖）核苷酸

鸟嘌呤

反向平行

双螺旋

解旋酶

DNA聚合酶

半保留复制

细胞核【解析】分析题图：①是磷酸，②是脱氧核糖，③是胞嘧啶，④是胞嘧啶脱氧核苷酸，⑤是腺嘌呤，⑥是鸟嘌呤，⑦是胞嘧啶，⑧是胸腺嘧啶。【详解】（1）根据分析可知，②是脱氧核糖，④是胞嘧啶脱氧核苷酸，⑥是鸟嘌呤。（2）DNA的两条链按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。（3）DNA复制时需要解旋酶和DNA聚合酶。（4）DNA分子的复制方式半保留复制，在真核细胞中复制的主要场所是细胞核。【点睛】本题考查了DNA的结构及DNA复制的相关知识，考查学生的识记能力，比较简单。【基础提升】1．用32P标记玉米精原细胞（染色体数量为20条）所有DNA分子的双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在细胞减数第二次分裂的中期、后期，一个细胞中被32P标记的染色体条数分别是A．中期20、后期20 B．中期10、后期20C．中期20、后期10 D．中期10、后期102．下列关于DNA分子复制过程的叙述，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．DNA独特的双螺旋结构就能保证DNA的准确复制C．解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链D．每条子链与其模板链形成一个新的DNA分子3．下列有关同位素示踪法的应用，叙述错误的是（

）A．在噬菌体侵染大肠杆菌实验中，不用C、H等元素标记DNA和蛋白质的原因是二者中都含有C、H等元素B．在噬菌体侵染大肠杆菌实验中，如果可以通过检测区分出是35S还是32P的放射性，则可以用35S和32P对同一组噬菌体进行标记C．在探究植物有机物和无机物的运输途径过程中，可同时提供14CO2和KH14CO3，并检测放射性出现的部位和含量D．证明DNA半保留复制实验中用15N标记NH4Cl培养液来培养大肠杆菌，是通过产物的质量不同来进行区分的4．用15N标记一个DNA分子的两条链，让该DNA分子在14N的培养液中连续复制3次，则含15N的子代DNA分子个数是（

）A．32 B．16 C．8 D．25．若将即将进入有丝分裂间期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，培养至第二次分裂中期。下列有关叙述不正确的是（

）A．形成的DNA分子有一半只有一条脱氧核苷酸链含3HB．形成的DNA分子一半两条脱氧核苷酸链均含3HC．所有染色体的DNA分子中，含3H的脱氧核苷酸链占总链数的3/4D．每条染色体中，只有一条染色单体含3H6．下列有关双链DNA的结构和复制的叙述，正确的是（）A．DNA分子复制需要模板、原料、酶和ATP等条件B．DNA分子中每个脱氧核糖均连接着两个磷酸基团C．DNA分子一条链上相邻的碱基通过氢键连接D．DNA聚合酶催化两个游离的脱氧核苷酸之间的连接7．下图为大肠杆菌的细胞分裂过程，其DNA含有m个脱氧核苷酸，相关说法正确的是（）A．大肠杆菌的染色体呈环状结构B．大肠杆菌进行DNA复制时需要线粒体提供能量C．大肠杆菌DNA的合成过程中脱去m个水分子D．大肠杆菌的分裂方式是无丝分裂8．下列关于遗传学史上重要探究活动的叙述，错误的是（

）A．孟德尔用统计学方法分析实验结果发现了遗传规律B．萨顿运用类比推理的方法提出基因在染色体上的假说C．赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质D．沃森和克里克用放射性同位素标记法证明了DNA的双螺旋结构9．现有DNA分子的两条链均只含有31P（表示为31P31P）的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有32P的培养基中繁殖一代，再转到含有31P的培养基中繁殖两代，则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是A．有31P31P和32P32P两种，其比例为1：1B．有31P32P和31P31P两种，其比例为1：3C．有31P31P和31P32P两种，其比例为1：1D．有31P32P和32P32P两种，其比例为3：110．DNA复制的结果是形成两个携带完全相同遗传信息的DNA分子，这两个相同DNA分子形成在（）A．减数第二次分裂前期B．有丝分裂前期和减数第一次分裂中期C．有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期D．有丝分裂后期和减数第二次分裂后期11．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A和酶B均作用于氢键 B．该过程的模板链是a、b链C．a链和b链为互补链 D．DNA复制是边解旋边复制的过程12．下列有关科学研究方法的应用，正确的是（

）A．“碳是生命的核心元素”这一结论的得出运用了归纳法B．光合作用探索历程中鲁宾和卡门运用了放射性同位素示踪法C．证明DNA以半保留方式复制运用了差速离心法D．制作DNA双螺旋结构模型是构建概念模型13．下列关于DNA在细胞内复制过程的描述不正确的是A．DNA分子的两条链都是复制的模板B．需要DNA解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶C．涉及到氢键断裂和氢键重新形成的过程D．在一个细胞的生命历程中，核DNA需要复制多次而增殖14．细菌是生物学常用的实验材料，下列相关叙述错误的是A．恩格尔曼以水绵和好氧细菌为实验材料证明叶绿体是进行光合作用的场所B．赫尔希和蔡斯以大肠杆菌和噬菌体为实验材料证明DNA是噬菌体的遗传物质C．格里菲思以小鼠和肺炎双球菌为实验材料证明DNA是R型菌的转化因子D．科学家以大肠杆菌为实验材料通过同位素标记法证明DNA复制为半保留复制15．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．3次分裂都是有丝分裂，所有的大肠杆菌都含有14NB．含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2C．含有14N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2D．含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/416．双脱氧三磷酸核苷酸（如图1）在人工合成DNA体系中，可脱去两个磷酸基团形成焦磷酸和双脱氧核苷酸并释放能量，双脱氧核苷酸可使DNA子链延伸终止。在人工合成DNA体系中，有适量某单链模板、某一种双脱氧三磷酸核苷酸（ddNTP）和四种正常脱氧三磷酸核苷酸（dNTP），反应终止时对合成的不同长度子链进行电泳（如图2）。下列说法错误的是（

）A．双脱氧核苷酸可与模板链发生碱基互补配对B．此人工合成DNA体系中需要加入ATP提供能量C．双脱氧核苷酸使子链延伸终止的原因是3号C上无羟基D．据图2推测，模板链的碱基序列应为ATGATGCGAT17．科学家将被15N标记了DNA的大肠杆菌转移到含14N的培养液中培养，来研究DNA的复制，下列叙述不正确的是（

）A．DNA复制过程需要消耗能量 B．DNA分子的复制方式是半保留复制C．复制3次后，子代中含14N的DNA占75% D．DNA复制时以4种游离的脱氧核苷酸为原料18．若用放射性同位素32P、35S分别标记T2噬菌体的DNA和蛋白质，再让其侵染未被标记的大肠杆菌、噬菌体在细菌体内复制了4次，从细菌体内释放出的子代噬菌体中含有的噬菌体和含有的噬菌体分别占子代噬菌体总数的（

）A．1/8和1 B．1/8和0 C．3/8和1 D．3/8和019．用32P标记某动物体细胞（2n=4）的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，让其进行有丝分裂，若一个细胞中的染色体总条数是8条，第3次分裂的该时期一个细胞内含有被P标记的染色体条数可能有（

）A．0、1、2 B．1、2、3、4 C．1、3、5、7 D．0、1、2、3、420．大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代，然后转移到含14NH4Cl的培养液中，细菌连续分裂两次，含15N的DNA分子所占的比例是A．100% B．50%C．25% D．12．5%21．把培养在含轻氮（14N）环境中的一细菌，转移到含重氮（15N）环境中，培养相当于复制一轮的时间，然后将其中一个DNA分子放回原环境中培养相当于连续复制两轮的时间后，细菌DNA分子组成分析表明（

）A．3/4轻氮型、1/4中间型 B．1/4轻氮型、3/4中间型C．1/2轻氮型、1/2中间型 D．3/4重氮型、1/4中间型22．现有核DNA分子的两条单链均含有32P的精原细胞，若将该细胞在含有31P的培养基中连续分裂至第二次分裂的中期，则理论上对染色体的放射性标记分布情况和分裂方式的分析，正确的是（

）A．若每条染色体都被标记，则进行的是有丝分裂B．若每条染色体都被标记，则进行的是减数分裂C．若每条染色单体都被标记，则进行的是有丝分裂D．若每条染色单体都被标记，则进行的是减数分裂23．下列关于DNA分子及复制的叙述，错误的是（）A．DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架B．碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的特异性C．四分体时期中的1条染色体含有2个双链的DNA分子D．DNA分子独特的双螺旋结构能为复制提供精确的模板24．生物学是一门实验性学科，往往通过严谨的科学思维、巧妙的科学方法，增强直接经验，获得生动表象，有助于形成概念，理解原理，掌握规律。下列相关研究的叙述正确的是（

）A．萨顿采用假说演绎法证明基因在染色体B．艾弗里利用减法原理设计肺炎链球菌的体外转化实验C．可采用噬菌体侵染大肠杆菌的实验设计思路来证明RNA是HIV的遗传物质D．科学家通过同位素标记和差速离心技术验证DNA的半保留复制25．细胞（2N=8）的核DNA分子双链均用15N标记后置于含14N的培养基中培养，经过连续两次细胞分裂后，检测子细胞中的标记情况。下列推断错误的是（

）A．若进行有丝分裂，则第二次分裂中期含14N的染色单体有16条B．若进行有丝分裂，则含15N染色体的子细胞所占比例不唯一C．若某个子细胞中的每条染色体都含15N，则细胞分裂过程中一定发生基因重组D．若进行减数分裂，则减数第二次分裂后期每个细胞中含14N的染色体有8条26．现有从生物体内提取出的一个具有100个脱氧核苷酸对的DNA分子片段，两条链都已用放射性同位素3H标记，另外还配备了多个没用放射性同位素3H标记的4种脱氧核苷酸，想在实验室中合成出多个该DNA分子片段。请回答：（1）除上述几种物质外，还需要配备和有关的。（2）在第一代的两个DNA分子中，含3H的链叫。（3）到第二代时，共合成出个DNA分子。经过测定，该DNA分子片段中共含有30个碱基T，那么此时共消耗了个胞嘧啶脱氧核苷酸。（4）第三代DNA分子中，不含3H的DNA、一条链中含3H的DNA和两条链中均含3H的DNA的数目分别是。27．下图1表示细胞分裂某一时期的示意图，图2是细胞分裂过程中每条染色体上DNA含量变化曲线。分析图示回答问题：(1)结合细胞形状及染色判断，从细胞种类及细胞分裂时期来看，图1细胞应为，细胞中②和⑥在前一细胞分裂时期是，该时期可对应图2中的段。(2)由图1可知该生物的体细胞中染色体有条，在图1细胞中核DNA有个。(3)图2中CD发生变化的原因是。细胞有丝分裂的重要意义在于通过，保持亲子代细胞之间的遗传稳定性。(4)若在A点时的细胞全部染色体的DNA被3H标记，然后放在不含放射性的培养基中培养，一次分裂完成，则E点时最多有条含放射性的染色体。28．关于DNA复制方式，人们曾提出了“全保留复制”、“半保留复制”等假说。科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。请分析并回答下列问题：组别1组2组3组4组培养液中唯一氮源14NH4C115NH4C114NH4Cl14NH4Cl繁殖代数多代多代一代两代培养产物ABB的子I代B的子II代操作提取DNA并离心离心结果仅为轻带（14N/14N）仅为重带（15N/15N）仅为中带（15N/14N）1／2轻带（14N／14N）1／2中带（15N／14N）(1)要得到DNA中的N全部被15N标记的大肠杆菌B，必须经过代培养，且培养液中的是唯一氮源。(2)综合分析本实验的DNA离心结果，第组结果对于否定“全保留复制”的假说起到了关键作用，但需把它与第组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是。(3)分析讨论：①若子I代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于，据此可判断DNA分子的复制方式不是复制。②若将子I代DNA双链分开后再离心，其结果（选填“能”或“不能”）判断DNA的复制方式。③若在同等条件下将子II代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置，密度带变宽的是带。④若某次实验的结果中，子I代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为。(4)假定该大肠杆菌含14N的DNA的相对分子质量为a，含15N的DNA相对分子质量为b。子一代DNA的相对分子质量平均为，子二代DNA的相对分子质量平均为。29．下面是DNA分子的结构模式图，请据图回答：(1)该图中5表示的是，连接G与1之间的化学键是。(2)图中1、2、3、4代表的碱基分别是(填英文字母)。(3)与DNA相比较，RNA分子中特有的碱基是。(4)DNA分子具有独特的结构，复制时需要酶和DNA聚合酶参与。DNA分子的复制从过程看其特点是；从结果来看其特点是。30．如图所示，图甲中的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)图甲中，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链，则A是酶，B是酶。(2)在绿色植物叶肉细胞中进行图甲过程的场所有。(3)图乙中有个游离的磷酸基团。7是。DNA分子的基本骨架由(用图中字母表示)交替连接而成；DNA分子两条链上的碱基通过(用图中字母表示)连接成碱基对，并且遵循原则。31．科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果如表所示。组别1组2组3组4组培养液中唯一氮源14NH4C1I5NH4C114NH4C114NH4C1繁殖代数多代多代一代两代培养产物ABB的子Ⅰ代B的子Ⅱ代操作提取DNA并离心离心结果仅为轻带（14N/14N）仅为重带（15N/15N）仅为中带（15N/14N）1/2轻带（14N/14N）1/2中带（15N/14N）请分析并回答：（1）要得到DNA中的N全部被15N标记的大肠杆菌B，必须经过代培养，且培养液中的是唯一氮源。（2）综合分析本实验的DNA离心结果，说明DNA分子的复制方式是。（3）分析讨论：①若子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两种密度带，则“重带”DNA来自，据此可判断DNA分子的复制方式不是复制。②若将子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，其结果（填“能”或“不能”）判断DNA的复制方式。③若在同等条件下将子Ⅱ代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置，标记强度发生变化的是带。32．DNA双螺旋结构模型的提出在遗传学中具有里程碑式的意义，科学地解释了遗传信息的传递过程。已知：在氮源为14N的培养基生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14NDNA（称为轻链）；在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15NDNA（称为重链）。为了研究DNA复制的特点，科学家进行了如下实验探究：将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再继续繁殖两代（Ⅰ和Ⅱ），用某种离心方法分离得到结果如甲图所示。请分析：（1）在细胞内，DNA复制的主要场所为，图示表明DNA复制的特点是。（2）本研究使用了技术和法，从而成功的对DNA分子进行了标记和分离。（3）实验结果可推测第一代（Ⅰ）细菌DNA两条链的标记情况是。若将第一代（Ⅰ）细菌转移到含15N的培养基上繁殖一代，将所得到细菌的DNA用同样方法分离，请参照上图，将DNA分子可能出现在试管中的位置在答题纸中标出，并注明比例。33．1958年，生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术和密度梯度离心法成功证实了DNA分子的复制方式为半保留复制。(1)大肠杆菌DNA分子可以精确复制的原因是。(2)将DNA分子用15N标记的大肠杆菌培养在含有14NH4C1的普通培养液中，经历两次分裂后提取子代细菌DNA进行密度梯度离心，其在试管中的分布为(用右图中标号描述)；若将上述提取的DNA分子热变性处理后再进行密度梯度离心，则试管中条带的位置为(用右图中标号描述)。(3)病毒DNA有双链和单链之分。有些单链DNA病毒也会感染人或动物引发疾病，并且容易变异，所以研究病毒DNA是双链还是单链非常必要。新发现一种能引发猪瘟的DNA病毒，欲利用同位素标记技术和密度梯度离心法研究该病毒的DNA是双链还是单链结构，请简要写出实验方案。实验思路：实验结果及结论：