《3.3 DNA的复制（第1课时）》学与练

学而优·教有方PAGEPAGE1第3章第3节第1课时DNA的复制课程标准学习目标概述DNA分子通过半保留方式进行复制。1.概述科学家对DNA复制的推测2.举例说出证明DNA半保留复制实验的设计思路自主梳理1.半保留复制假说：沃森和克里克在发表DNA分子双螺旋结构的论文后，根据DNA分子结构提出了的假说：DNA分子复制时，DNA分子的将解开，互补的碱基之间的，解开的作为复制的模板，游离的依据原则，通过形成，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，因此，这种复制方式被称做复制。即下图所示复制方式。2.全保留复制假说：沃森和克里克的假说提出后，也有人持不同观点，提出全保留复制等不同假说。全保留复制是指。即上图所示复制方式。3.DNA半保留复制的实验证据（1）实验材料及方法：1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以为实验材料，运用技术，设计了一个巧妙的证明DNA半保留复制的实验。（2）背景知识：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，，因此，利用技术可以在试管中区分。（3）实验过程：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几乎都是标记的。然后将大肠杆菌转移到14NH4Cl的普通培养液中。在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。（4）实验预期：假设DNA是以半保留方式复制的，对离心后试管中DNA的位置就需要运用来预测，下图为证明DNA复制方式的实验示意图，请你以“N/1N-DNA”的形式写出图中序号①～⑧处DNA分子：。（5）实验结果：科学家完成上述实验的结果是：亲代大肠杆菌的DNA经离心处理后，试管中出现一条DNA带，位置靠近试管的底部，说明其密度最大，是DNA(用表示)；将转移培养后第一代细菌的DNA离心后,试管中也只有一条带，但位置居中，说明其密度居中，是(用表示)；将第二代细菌的DNA离心后，试管中出现两条带，一条带位置居中，为15N/14N-DNA,另一条带的位置更靠上，说明其密度最小，是DNA(用表示)。（6）实验结论：实验结果证明：。预习检测1．下列关于DNA分子复制的叙述，不正确的是()A．方式是半保留复制B．边解旋边复制C．在细胞分裂期进行D．需要模板、原料、能量和酶等2．以DNA的一条链“—A—T—C—”为模板，经复制后产生的子链是()A．—G—A—T—B．—U—A—G—C．—T—A—G—D．—T—U—G—3．一个被15N标记的DNA分子，以含14N的4种脱氧核苷酸为原料，连续复制3次，则含15N的脱氧核苷酸链占全部脱氧核苷酸链的比例是()A．1/2B．1/4C．1/6D．1/84．DNA分子复制时解旋酶作用于下列哪一结构()5．DNA一般能准确复制，其原因是()①DNA规则的双螺旋结构为复制提供模板②DNA复制发生于细胞周期的间期③碱基互补配对是严格的④产生的两个子代DNA均和亲代DNA相同A．②④B．②③C．①④D．①③6．已知某DNA含有500个碱基对，其中一条链上A∶C∶T∶G＝1∶2∶3∶4。该DNA连续复制数次后，消耗周围环境中含G的脱氧核苷酸4500个，则该DNA已经复制了()A．3次B．4次C．5次D．6次7．(不定项)科学家曾经对DNA分子的复制方式有多种推测：①半保留复制，两个子代DNA分子的一条链是原本存在的旧链(实线表示)，另一条是新合成的新链(虚线表示)。②全保留复制，一个子代DNA分子两条链均为新链，另一个子代DNA分子两条链均为旧链。③弥散复制，两个子代DNA分子的每条链都有部分新链和部分旧链。复制方式假说如图所示。为探究其复制方式，将15N标记后的大肠杆菌，转到14N培养基中培养，下列说法错误的是()A．DNA复制过程由DNA聚合酶催化，它在细胞内外均可发挥作用B．通过放射性同位素标记，测定放射性强度，最终确定DNA复制为方式①C．实验过程中只需观察子一代DNA分子的离心结果即不能确定复制方式为D．经过n次复制后，被标记的DNA分子数占总DNA分子数的比例为1/2n－18．用15N标记含有100个碱基对的双链DNA，其中有胞嘧啶60个，该DNA在含有14N的培养基中连续复制4次。其结果不可能是()A．含有15N的DNA占1/8B．复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个C．含有14N的DNA占7/8D．复制结果共产生16个DNA分子9．如图为某含有5000个碱基对的DNA复制的示意图。该DNA中含有腺嘌呤1200个，复制泡是DNA正在复制的部分，复制叉是尚未解开螺旋的亲代双链DNA同新合成的两个子代DNA交界处，下列相关叙述错误的是()A．图中DNA复制叉和复制泡产生于细胞分裂的间期B．多个复制泡的存在说明DNA多起点复制，可提高复制效率C．该DNA分子中嘌呤之间的氢键数比嘧啶之间的氢键数少D．该DNA分子第3次复制时，消耗鸟嘌呤的数量是15200个10．如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，请根据图示过程回答问题。(1)由图示得知，1个DNA分子复制出乙、丙2个DNA分子，其方式是____________。(2)DNA解旋酶能使双链DNA解开，但需要细胞提供________。(3)从图中可以看出合成的两条子链的方向是______(填“相同”或“相反”)的。(4)真核细胞中DNA复制的场所是____________________________等；细胞分裂过程中，在复制完成后，乙、丙分开的时期为________________________。(5)DNA分子通过复制，将________从亲代传给子代，从而保持了________________的连续性。►探究一DNA的复制方式【情景材料】从最简单的病毒，到生长数千年的参天大树，所有生物的遗传信息都保存在DNA里。地球形成的十亿年后，诞生了最初的生命形态(LUCA)，这种以DNA为底层架构的蛋白质复合体，在随后35亿年的演化出千姿百态的生物。DNA到底拥有什么样的神奇性质,才能塑造如此精妙复杂的生命？DNA在地球各种温度环境下都能保持稳定，DNA在90-95度的高温才会解开双链，嗜热细菌在接近沸腾的海底火山口生活。稳定性是1，不稳定性就是0！稳定的物质木材、石砖、钢铁等才能用于建筑高楼大厦，稳定性越高，建筑生命周期越长。为什么DNA的结构比蛋白质的结构稳定？DNA复制是维持遗传信息传递的核心过程。没有DNA复制，生物就不能进行繁殖、细胞就不能分裂。DNA复制是维持生命的基础。DNA的复制，怎样使一个DNA变成两个DNA呢？关于这个问题，科学家曾提出了全保留复制、半保留复制、弥散复制三种假说。DNA的复制，怎样使一个DNA变为两个，而且它的遗传物质不改变，那么遵循什么原理?要复制变为两个，DNA复制时，DNA的双链需要打开吗?需要加入新的碱基吗?【问题探究】1.DNA的复制是全保留复制、半保留复制、弥散复制的哪一种？为什么这样说呢？2.DNA分子的复制需要哪些条件？3.DNA的复制有什么特点？►探究二DNA的半保留复制实验【情景材料】在20世纪50年代，沃森和克里克提出了著名的DNA双螺旋以及双链间碱基配对的模型,根据这个模型,他们进一步提出了DNA复制的半保留模型，虽然这个模型比当时并存的全保留模型看起来简单易行的多,但始终缺乏有说服力的数据.最后在1957年,当时在Caltech作研究生的MatthewMeselson和作博士后的FranklinStahl设计并实现了这组著名的,证明了DNA复制半保留机理的实验.

试验中,他们先将大肠杆菌细胞培养在用15NH4Cl作为唯一氮源的培养液里养很长时间（14代）,使得细胞内所有的氮原子都以15N的形式存在（包括DNA分子里的氮原子）.这时再加入大大过量的14NH4Cl和各种14N的核苷酸分子,细菌从此开始摄入14N,因此所有既存的“老”DNA分子部分都应该是15N标记的,而新生的DNA则应该是未标记的.接下来他们让细胞们继续高高兴兴地生长,而自己则在在不同时间提取出DNA分子,利用CsCl密度梯度离心分离,而当细胞分裂了一次的时候只有一个DNA带,这就否定了所谓的全保留机理,因为根据全保留机理,DNA复制应该通过完全复制一个“老”DNA双链分子而生成一个全新的DNA双链分子,那么当一次复制结束,应该一半DNA分子是全新（双链都完全只含14N）,另一半是“全老”（双链都完全只含15N）.这样一来应该在出现在离心管的不同位置,显示出两条黑带。通过与全14N和全15N的DNA标样在离心管中沉积的位置对比,一次复制（分裂）时的这根DNA带的密度应当介于两者之间,也就是相当于一根链是14N,另一根链是15N.而经历过大约两次复制后的DNA样品（generation＝1.9）在离心管中显示出强度相同的两条黑带,一条的密度和generation＝1时候的一样,另一条则等同于完全是14N的DNA.这样的结果跟半保留机理推测的结果完美吻合。【问题探究】1.将大肠杆菌细胞培养在用15NH4Cl作为唯一氮源的培养液培养很长时间的目的是什么？2.为什么科学家在探究DNA复制实验时，选15N，而不32P或18O呢？3.如果DNA分子的复制是全保留复制，一次复制所得到的DNA分子一个是全15N、一个是全14N。如果DNA分子的复制是弥散复制会出现什么样的实验结果？要点归纳1.半保留复制假说：——全保留复制和半保留复制2.DNA半保留复制的实验证据2.DNA复制(1)概念、时间、场所(2)过程【注意问题】1.要分析DNA的复制是半保留的还是全保留的，就需要通过实验区分亲代与子代的DNA。2.科学家运用同位素标记的密度梯度技术，采用假说一演绎法，证实了DNA以半保留方式复制。3.植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制。4.DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的DNA分子两条链中只有一条是新合成的。5.DNA复制时，严格遵循A－T、C－G的碱基互补配对原则。6.在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在两条DNA母链之间。7.哺乳动物成熟的红细胞无细胞核和各种细胞器，不能再进行分裂，也不能发生DNA复制。8.真核细胞中复制形成的两个子代DNA的分开是随着着丝点的分裂而分开。9.细胞核内的DNA位于染色体上，DNA的复制和染色体复制是同时进行的，不是分别独立进行的。10.在细胞有丝分裂中，DNA的复制发生在细胞有丝分裂的间期，不是细胞有丝分裂的中期。11.真核细胞的DNA的复制主要发生在细胞核，其次是线粒体和叶绿体，原核细胞的DNA复制主要在拟核区，其次在细胞质。典例精讲【例1】同位素标记可用于示踪物质的运行和变化规律。利用放射性同位素标记时，通常应用放射性元素可以发出射线的原理并结合放射自显影技术以显示实验结果；利用稳定同位素标记时，区分不同分子则主要依据其分子量差异。科学家将大肠杆菌的DNA全部用15N进行标记，然后将其转移到含14NH4Cl的培养液中培养繁殖三代，测定各代DNA分子，实验结果如图所示。下列说法正确的是()A.图中阴影是利用放射自显影技术显示的结果B.A显示15N/15N—DNA分子所在的位置C.若将亲代DNA分子与子二代DNA分子混合后测定，可以出现3条带D.若将子三代DNA分子进行热变性后测定，可以出现3条带【答案】C【解析】15N不具有放射性，故图中阴影不是利用放射自显影技术显示的结果，A错误；A出现的时间比B要晚，位置比B低，再根据DNA半保留复制方式，推测A不是显示15N/15N—DNA分子所在的位置，B错误；亲代DNA分子两条链含15N，子二代的DNA，有的DNA一条链含有15N，一条链含14N，有的DNA两条链都含有14N，故若将亲代DNA分子与子二代DNA分子混合后测定，可以出现3条带，C正确；子三代DNA分子，有的DNA一条链含有15N，一条链含14N，有的DNA两条链都含有14N，热变性后DNA形成单链，可以出现2条带，D错误。【例2】1958年，科学家运用同位素标记技术设计了DNA复制的实验，实验的培养条件与方法：(1)在含15N的培养基中培养若干代，使DNA均被15N标记，离心结果如图中的甲；(2)转至14N的培养基培养，每20分钟繁殖一代；(3)取出每代大肠杆菌的DNA样本，离心。图中的乙、丙、丁是某学生画的结果示意图。下列有关推论，正确的是()A.出现丁的结果需要60分钟B.乙是转入14N培养基中繁殖一代的结果C.转入培养基中繁殖三代后含有14N的DNA占3/4D.丙结果出现后，将此时的DNA热变性后离心分析可得出半保留复制的结论【答案】D【解析】根据DNA半保留复制特点，转入14N培养基中繁殖两代后所得DNA分子中，有一半DNA分子只含14N，另一半DNA分子是一条链含有15N，一条链含有14N，离心后出现中带和轻带，即丁图所示结果，即出现丁的结果至少要复制两次，而大肠杆菌每20分钟繁殖一代，因此至少需要40分钟，A错误；根据DNA半保留复制特点，转入14N培养基中繁殖一代后所得DNA分子都是一条链含有15N，另一条链含有14N，离心后只出现中带，即丙图所示结果，B错误；因实验中DNA复制的原料均含14N，故转入培养基中繁殖三代后，所有的DNA都含有14N，C错误；丙是转入14N培养基中繁殖一代的结果，DNA分子都是一条链含有15N，另一条链含有14N，因此将此时的DNA热变性后离心分析可得出半保留复制的结论，D正确。【例3】下列关于细胞核中DNA复制的叙述，错误的是()A.DNA复制发生在细胞分裂前的间期B.DNA复制的方式为半保留复制C.DNA复制过程需要核糖核苷酸、酶和ATP等D.DNA复制过程中，解旋和复制是同时进行的【答案】C【解析】对于细胞核中的DNA而言，DNA分子复制发生在有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期，A正确；DNA分子的复制方式为半保留复制，B正确；DNA分子的复制过程需要能量、酶、4种游离的脱氧核苷酸等，C错误；DNA分子复制是一个边解旋边复制的过程，D正确。1.半保留复制假说：——全保留复制和半保留复制2.DNA半保留复制的实验证据1．如图表示大肠杆菌的质粒DNA复制过程，其中复制叉是DNA复制时在DNA链上形成的结构。下列相关叙述错误的是（

）A．复制时，RNA聚合酶对模板具有依赖性B．大肠杆菌质粒中复制叉的形成需要解旋酶的参与C．大肠杆菌质粒DNA的复制具有双向复制的特点D．两条子链DNA都按照其5'→3'的方向进行延伸2．下图表示洋葱根尖细胞中DNA分子复制过程，非复制区与复制区的相接区域会形成“Y”字型结构，称为“复制叉”。下列说法正确的是（

）A．该过程只需要解旋酶和DNA连接酶2种酶参与B．解旋酶在复制叉部位将DNA双链解开，消耗ATPC．前导链由3’-端向5’-端的延伸无需ATP的驱动D．该过程只发生在细胞核内，与染色体同步复制3．在遗传工程中，若有一个控制有利形状的DNA分子片段，

要使其数量增加，可进行人工复制，复制时应给予的条件是（

）①模板链②A、U、G、C碱基

③A、T、C、G碱基

④核糖⑤脱氧核糖⑥DNA聚合酶

⑦ATP⑧磷酸

⑨DNA水解酶A．①③④⑦⑧⑨ B．①②④⑥⑦⑧C．①②⑤⑥⑦⑨ D．①③⑤⑥⑦⑧4．某双链DNA分子含有200个碱基对，一条链上的C+G的数量占60%，若该DNA连续复制3次，第3次复制时需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为（

）A．560 B．640 C．320 D．12805．某DNA分子的两条链均带有同位素15N标记，在含有14N核苷酸的试管中以该DNA为模板进行复制实验，复制2次后，试管中带有同位素15N标记的DNA分子占（

）A．1/8 B．1/6 C．1/3 D．1/26．把大肠杆菌培养在以15N为氮源的培养液中繁殖多代后，让被15N标记了DNA的大肠杆菌转移到14N环境中培养。DNA复制两次后提取第二代大肠杆菌DNA并进行密度梯度离心（如下图）。下列结果能验证DNA复制方式的是（

）A．①为14N/14N-DNA，②为14N/15N-DNA B．①为14N/14N-DNA，②为15N/15N-DNAC．①为14N/15N-DNA，②为14N/14N-DNA D．①为15N/15N-DNA，②为14N/14N-DNA7．细胞生物都以DNA作为遗传物质，这是细胞具有统一性的证据之一。DNA可以像指纹一样用来识别身份，在刑侦、医疗等方面用来鉴定个人身份、亲子关系。如图表示某亲子鉴定的结果，其中A、B之一为孩子的生物学父亲。回答下列问题：(1)DNA指纹技术能用来确认不同人的身份，是因为DNA具有特异性，这种特性是由决定的。据图1分析，孩子的生物学父亲是(填字母)。(2)如图为真核生物DNA发生的相关生理过程(图2、3)，据图回答下列问题：①DNA复制的模板是，DNA的复制能准确进行的原因是(答出1点即可)。②图2中的酶1是，完成图2还需要的条件有(至少答出2点)。③哺乳动物体细胞中的DNA分子展开可达2m之长，预测复制完成至少需要8h，而实际上只需约6h。根据图3分析，最可能的原因是。第3章第3节第1课时DNA的复制课程标准学习目标概述DNA分子通过半保留方式进行复制。1.概述科学家对DNA复制的推测2.举例说出证明DNA半保留复制实验的设计思路自主梳理1.半保留复制假说：沃森和克里克在发表DNA分子双螺旋结构的论文后，根据DNA分子结构提出了的假说：DNA分子复制时，DNA分子的将解开，互补的碱基之间的，解开的作为复制的模板，游离的依据原则，通过形成，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，因此，这种复制方式被称做复制。即下图所示复制方式。2.全保留复制假说：沃森和克里克的假说提出后，也有人持不同观点，提出全保留复制等不同假说。全保留复制是指。即上图所示复制方式。3.DNA半保留复制的实验证据（1）实验材料及方法：1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以为实验材料，运用技术，设计了一个巧妙的证明DNA半保留复制的实验。（2）背景知识：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，，因此，利用技术可以在试管中区分。（3）实验过程：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几乎都是标记的。然后将大肠杆菌转移到14NH4Cl的普通培养液中。在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。（4）实验预期：假设DNA是以半保留方式复制的，对离心后试管中DNA的位置就需要运用来预测，下图为证明DNA复制方式的实验示意图，请你以“N/1N-DNA”的形式写出图中序号①～⑧处DNA分子：。（5）实验结果：科学家完成上述实验的结果是：亲代大肠杆菌的DNA经离心处理后，试管中出现一条DNA带，位置靠近试管的底部，说明其密度最大，是DNA(用表示)；将转移培养后第一代细菌的DNA离心后,试管中也只有一条带，但位置居中，说明其密度居中，是(用表示)；将第二代细菌的DNA离心后，试管中出现两条带，一条带位置居中，为15N/14N-DNA,另一条带的位置更靠上，说明其密度最小，是DNA(用表示)。（6）实验结论：实验结果证明：。【答案】1.遗传物质自我复制双螺旋氢键断裂两条单链脱氧核苷酸碱基互补配对氢键原来DNA分子中的一条链半保留甲2.DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的乙3.（1）大肠杆菌同位素密度梯度（2）含15N的DNA比含14NDNA密度大离心含有不同N元素的DNA（3）15N不同时刻DNA的位置（4）演绎推理①15N/14N-DNA、②15N/14N-DNA、③14N/14N-DNA、④15N/14N-DNA、⑤14N/14N-DNA、⑥15N/14N-DNA、⑦14N/14N-DNA、⑧15N/14N-DNA（5）15N标记的亲代双链15N/15N-DNA只有一条单链被15N标记的子代双链DNA15N/14N-DNA两条单链都没有被15N标记的子代双链14N/14N-DNA（6）DNA的复制是以半保留的方式进行的预习检测1．下列关于DNA分子复制的叙述，不正确的是()A．方式是半保留复制B．边解旋边复制C．在细胞分裂期进行D．需要模板、原料、能量和酶等【答案】C【解析】DNA复制的方式是半保留复制，即子代DNA分子中都包含了亲代DNA分子的一条链，A正确；DNA复制过程表现的特点是边解旋边复制，B正确；DNA复制发生在间期，即有丝分裂前的间期和减数分裂Ⅰ前的间期，因为在间期发生的变化是DNA复制和有关蛋白质的合成，C错误；DNA复制的条件是需要模板、原料、能量和酶等，D正确。2．以DNA的一条链“—A—T—C—”为模板，经复制后产生的子链是()A．—G—A—T—B．—U—A—G—C．—T—A—G—D．—T—U—G—【答案】C【解析】依据碱基互补配对原则，以“—A—T—C—”链为模板复制得到的子链碱基顺序为“—T—A—G—”。3．一个被15N标记的DNA分子，以含14N的4种脱氧核苷酸为原料，连续复制3次，则含15N的脱氧核苷酸链占全部脱氧核苷酸链的比例是()A．1/2B．1/4C．1/6D．1/8【答案】D【解析】：DNA的复制方式为半保留复制，连续复制3次形成8个DNA分子，则含15N的脱氧核苷酸链只有2条，则其占全部脱氧核苷酸链的比例是2/16＝1/8，D正确。4．DNA分子复制时解旋酶作用于下列哪一结构()【答案】D【解析】解旋酶的作用是破坏碱基对之间的氢键，使DNA双螺旋解开。5．DNA一般能准确复制，其原因是()①DNA规则的双螺旋结构为复制提供模板②DNA复制发生于细胞周期的间期③碱基互补配对是严格的④产生的两个子代DNA均和亲代DNA相同A．②④B．②③C．①④D．①③【答案】D【解析】DNA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，它保证了子代DNA与亲代DNA相同。6．已知某DNA含有500个碱基对，其中一条链上A∶C∶T∶G＝1∶2∶3∶4。该DNA连续复制数次后，消耗周围环境中含G的脱氧核苷酸4500个，则该DNA已经复制了()A．3次B．4次C．5次D．6次【答案】B【解析】DNA一条链上G的数目＝500×4/（1＋2＋3＋4）＝200，则另一条链上G的数目＝500×2/（1＋2＋3＋4）＝100，所以DNA双链上共有G300个，n次复制结束后共消耗G的数目为4500个，则300×（2n－1）＝4500，解得n＝4，即复制了4次。7．(不定项)科学家曾经对DNA分子的复制方式有多种推测：①半保留复制，两个子代DNA分子的一条链是原本存在的旧链(实线表示)，另一条是新合成的新链(虚线表示)。②全保留复制，一个子代DNA分子两条链均为新链，另一个子代DNA分子两条链均为旧链。③弥散复制，两个子代DNA分子的每条链都有部分新链和部分旧链。复制方式假说如图所示。为探究其复制方式，将15N标记后的大肠杆菌，转到14N培养基中培养，下列说法错误的是()A．DNA复制过程由DNA聚合酶催化，它在细胞内外均可发挥作用B．通过放射性同位素标记，测定放射性强度，最终确定DNA复制为方式①C．实验过程中只需观察子一代DNA分子的离心结果即不能确定复制方式为D．经过n次复制后，被标记的DNA分子数占总DNA分子数的比例为1/2n－1【答案】B【解析】：DNA聚合酶催化游离的脱氧核苷酸聚合形成DNA片段，主要在细胞核内发挥作用，在细胞外给予酶适宜的条件也能发挥作用，A正确；15N为稳定性同位素，没有放射性。通过密度梯度离心，观察离心管中条带的位置，最终确定DNA复制为半保留复制，B错误；子一代DNA分子的离心结果：若为半保留复制，得到含14N/15N的中密度条带；若为全保留复制，得到含14N/14N的低密度条带和15N/15N的高密度条带；若为弥散复制，得到每条链均含14N/15N的中密度条带。所以观察子一代DNA离心结果无法确定复制方式，C正确；经过n次复制后，共得到DNA分子2n个，由于被标记DNA两条链会经复制进入到两个子代DNA中，所以被标记的DNA分子数占总DNA分子数的比例为2/2n，即1/2n－1，D正确。8．用15N标记含有100个碱基对的双链DNA，其中有胞嘧啶60个，该DNA在含有14N的培养基中连续复制4次。其结果不可能是()A．含有15N的DNA占1/8B．复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个C．含有14N的DNA占7/8D．复制结果共产生16个DNA分子【答案】C【解析】：15N标记的DNA在含14N的培养基中复制4次后，产生16个DNA分子，其中含15N的DNA有2个，占1/8，A、D正确；由于C＝60个，故DNA中A＝40个，则复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸40×（24－1）＝600（个），B正确；含14N的DNA分子有16个，占总数的100%，C错误。9．如图为某含有5000个碱基对的DNA复制的示意图。该DNA中含有腺嘌呤1200个，复制泡是DNA正在复制的部分，复制叉是尚未解开螺旋的亲代双链DNA同新合成的两个子代DNA交界处，下列相关叙述错误的是()A．图中DNA复制叉和复制泡产生于细胞分裂的间期B．多个复制泡的存在说明DNA多起点复制，可提高复制效率C．该DNA分子中嘌呤之间的氢键数比嘧啶之间的氢键数少D．该DNA分子第3次复制时，消耗鸟嘌呤的数量是15200个【答案】C【解析】DNA复制叉和复制泡表明DNA正在复制，DNA复制发生在细胞分裂的间期，A正确；复制泡表明DNA正在复制，多个复制泡的存在说明DNA多个位点同时复制，可提高复制效率，B正确；嘌呤之间、嘧啶之间不存在氢键，C错误；该DNA有5000个碱基对，含有腺嘌呤1200个，根据碱基互补配对原则可知，G有3800个，第3次复制时，DNA分子由4个复制为8个，所以消耗鸟嘌呤的数量是4×3800＝15200个，D正确。10．如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，请根据图示过程回答问题。(1)由图示得知，1个DNA分子复制出乙、丙2个DNA分子，其方式是____________。(2)DNA解旋酶能使双链DNA解开，但需要细胞提供________。(3)从图中可以看出合成的两条子链的方向是______(填“相同”或“相反”)的。(4)真核细胞中DNA复制的场所是____________________________等；细胞分裂过程中，在复制完成后，乙、丙分开的时期为________________________。(5)DNA分子通过复制，将________从亲代传给子代，从而保持了________________的连续性。【答案】：（1）半保留复制（2）能量（ATP）（3）相反（4）细胞核、线粒体和叶绿体有丝分裂后期、减数分裂Ⅱ后期（5）遗传信息遗传信息【解析】（1）DNA复制的方式是半保留复制，其特点是边解旋边复制。（2）解旋过程需要细胞提供能量。（3）DNA的两条脱氧核苷酸链是反向平行的关系，那么以这两条链为模板合成的子链的方向也应该是相反的。（4）真核细胞内DNA分子复制的场所有细胞核、线粒体和叶绿体等；复制后的DNA分子分别存在于两条染色单体中，染色单体分开发生的时期是有丝分裂后期和减数分裂Ⅱ后期。（5）DNA分子复制的意义是将遗传信息从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的连续性。探究提升探究提升►探究一DNA的复制方式【情景材料】从最简单的病毒，到生长数千年的参天大树，所有生物的遗传信息都保存在DNA里。地球形成的十亿年后，诞生了最初的生命形态(LUCA)，这种以DNA为底层架构的蛋白质复合体，在随后35亿年的演化出千姿百态的生物。DNA到底拥有什么样的神奇性质,才能塑造如此精妙复杂的生命？DNA在地球各种温度环境下都能保持稳定，DNA在90-95度的高温才会解开双链，嗜热细菌在接近沸腾的海底火山口生活。稳定性是1，不稳定性就是0！稳定的物质木材、石砖、钢铁等才能用于建筑高楼大厦，稳定性越高，建筑生命周期越长。为什么DNA的结构比蛋白质的结构稳定？DNA复制是维持遗传信息传递的核心过程。没有DNA复制，生物就不能进行繁殖、细胞就不能分裂。DNA复制是维持生命的基础。DNA的复制，怎样使一个DNA变成两个DNA呢？关于这个问题，科学家曾提出了全保留复制、半保留复制、弥散复制三种假说。DNA的复制，怎样使一个DNA变为两个，而且它的遗传物质不改变，那么遵循什么原理?要复制变为两个，DNA复制时，DNA的双链需要打开吗?需要加入新的碱基吗?【问题探究】1.DNA的复制是全保留复制、半保留复制、弥散复制的哪一种？为什么这样说呢？2.DNA分子的复制需要哪些条件？3.DNA的复制有什么特点？【答案】1.半保留复制。因为子代双链DNA的两条链之一是原始DNA链，它是合成新链的模板。由于两条链中的一条始终是保留的亲代DNA分子的一条链，因此DNA复制被认为是一个半保留的过程。2.DNA复制的需要的条件包括：复制的模板，复制的原料，酶和ATP。其中复制的模版是DNA双链，复制的原料是四种脱氧核糖核苷酸，参与DNA复制的酶有解旋酶和DNA聚合酶，ATP为DNA的复制提供能量。3.DNA复制的特点包括：①半保留复制：DNA在复制时,以亲代DNA的每一股作模板,合成完全相同的两个双链子代DNA,每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链,这种现象称为DNA的半保留复制.DNA以半保留方式进行复制,是在1958年由M.Meselson和F.Stahl所完成的实验所证明。

②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。

③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.RNA引物的大小,在原核生物中通常为50～100个核苷酸,而在真核生物中约为10个核苷酸。

④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。►探究二DNA的半保留复制实验【情景材料】在20世纪50年代，沃森和克里克提出了著名的DNA双螺旋以及双链间碱基配对的模型,根据这个模型,他们进一步提出了DNA复制的半保留模型，虽然这个模型比当时并存的全保留模型看起来简单易行的多,但始终缺乏有说服力的数据.最后在1957年,当时在Caltech作研究生的MatthewMeselson和作博士后的FranklinStahl设计并实现了这组著名的,证明了DNA复制半保留机理的实验.

试验中,他们先将大肠杆菌细胞培养在用15NH4Cl作为唯一氮源的培养液里养很长时间（14代）,使得细胞内所有的氮原子都以15N的形式存在（包括DNA分子里的氮原子）.这时再加入大大过量的14NH4Cl和各种14N的核苷酸分子,细菌从此开始摄入14N,因此所有既存的“老”DNA分子部分都应该是15N标记的,而新生的DNA则应该是未标记的.接下来他们让细胞们继续高高兴兴地生长,而自己则在在不同时间提取出DNA分子,利用CsCl密度梯度离心分离,而当细胞分裂了一次的时候只有一个DNA带,这就否定了所谓的全保留机理,因为根据全保留机理,DNA复制应该通过完全复制一个“老”DNA双链分子而生成一个全新的DNA双链分子,那么当一次复制结束,应该一半DNA分子是全新（双链都完全只含14N）,另一半是“全老”（双链都完全只含15N）.这样一来应该在出现在离心管的不同位置,显示出两条黑带。通过与全14N和全15N的DNA标样在离心管中沉积的位置对比,一次复制（分裂）时的这根DNA带的密度应当介于两者之间,也就是相当于一根链是14N,另一根链是15N.而经历过大约两次复制后的DNA样品（generation＝1.9）在离心管中显示出强度相同的两条黑带,一条的密度和generation＝1时候的一样,另一条则等同于完全是14N的DNA.这样的结果跟半保留机理推测的结果完美吻合。【问题探究】1.将大肠杆菌细胞培养在用15NH4Cl作为唯一氮源的培养液培养很长时间的目的是什么？2.为什么科学家在探究DNA复制实验时，选15N，而不32P或18O呢？3.如果DNA分子的复制是全保留复制，一次复制所得到的DNA分子一个是全15N、一个是全14N。如果DNA分子的复制是弥散复制会出现什么样的实验结果？【答案】1．使得细胞内所有的氮原子都以15N的形式存在。2．15N在DNA合成过程中不会被切割水解，能保证一直加到新合成的DNA链上，dNTP上的P或O太多，加到已有的DNA链上要失去磷酸基团和OH基团的，用其同位素不能保证这种效果。3.如果DNA分子的复制是全保留复制将得到什么样的实验结果？如果DNA分子的复制是弥散复制，经两次复制得到的DNA分子都既有15N又有14N。要点归纳1.半保留复制假说：——全保留复制和半保留复制2.DNA半保留复制的实验证据2.DNA复制(1)概念、时间、场所(2)过程【注意问题】1.要分析DNA的复制是半保留的还是全保留的，就需要通过实验区分亲代与子代的DNA。2.科学家运用同位素标记的密度梯度技术，采用假说一演绎法，证实了DNA以半保留方式复制。3.植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制。4.DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的DNA分子两条链中只有一条是新合成的。5.DNA复制时，严格遵循A－T、C－G的碱基互补配对原则。6.在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在两条DNA母链之间。7.哺乳动物成熟的红细胞无细胞核和各种细胞器，不能再进行分裂，也不能发生DNA复制。8.真核细胞中复制形成的两个子代DNA的分开是随着着丝点的分裂而分开。9.细胞核内的DNA位于染色体上，DNA的复制和染色体复制是同时进行的，不是分别独立进行的。10.在细胞有丝分裂中，DNA的复制发生在细胞有丝分裂的间期，不是细胞有丝分裂的中期。11.真核细胞的DNA的复制主要发生在细胞核，其次是线粒体和叶绿体，原核细胞的DNA复制主要在拟核区，其次在细胞质。典例精讲【例1】同位素标记可用于示踪物质的运行和变化规律。利用放射性同位素标记时，通常应用放射性元素可以发出射线的原理并结合放射自显影技术以显示实验结果；利用稳定同位素标记时，区分不同分子则主要依据其分子量差异。科学家将大肠杆菌的DNA全部用15N进行标记，然后将其转移到含14NH4Cl的培养液中培养繁殖三代，测定各代DNA分子，实验结果如图所示。下列说法正确的是()A.图中阴影是利用放射自显影技术显示的结果B.A显示15N/15N—DNA分子所在的位置C.若将亲代DNA分子与子二代DNA分子混合后测定，可以出现3条带D.若将子三代DNA分子进行热变性后测定，可以出现3条带【答案】C【解析】15N不具有放射性，故图中阴影不是利用放射自显影技术显示的结果，A错误；A出现的时间比B要晚，位置比B低，再根据DNA半保留复制方式，推测A不是显示15N/15N—DNA分子所在的位置，B错误；亲代DNA分子两条链含15N，子二代的DNA，有的DNA一条链含有15N，一条链含14N，有的DNA两条链都含有14N，故若将亲代DNA分子与子二代DNA分子混合后测定，可以出现3条带，C正确；子三代DNA分子，有的DNA一条链含有15N，一条链含14N，有的DNA两条链都含有14N，热变性后DNA形成单链，可以出现2条带，D错误。【例2】1958年，科学家运用同位素标记技术设计了DNA复制的实验，实验的培养条件与方法：(1)在含15N的培养基中培养若干代，使DNA均被15N标记，离心结果如图中的甲；(2)转至14N的培养基培养，每20分钟繁殖一代；(3)取出每代大肠杆菌的DNA样本，离心。图中的乙、丙、丁是某学生画的结果示意图。下列有关推论，正确的是()A.出现丁的结果需要60分钟B.乙是转入14N培养基中繁殖一代的结果C.转入培养基中繁殖三代后含有14N的DNA占3/4D.丙结果出现后，将此时的DNA热变性后离心分析可得出半保留复制的结论【答案】D【解析】根据DNA半保留复制特点，转入14N培养基中繁殖两代后所得DNA分子中，有一半DNA分子只含14N，另一半DNA分子是一条链含有15N，一条链含有14N，离心后出现中带和轻带，即丁图所示结果，即出现丁的结果至少要复制两次，而大肠杆菌每20分钟繁殖一代，因此至少需要40分钟，A错误；根据DNA半保留复制特点，转入14N培养基中繁殖一代后所得DNA分子都是一条链含有15N，另一条链含有14N，离心后只出现中带，即丙图所示结果，B错误；因实验中DNA复制的原料均含14N，故转入培养基中繁殖三代后，所有的DNA都含有14N，C错误；丙是转入14N培养基中繁殖一代的结果，DNA分子都是一条链含有15N，另一条链含有14N，因此将此时的DNA热变性后离心分析可得出半保留复制的结论，D正确。【例3】下列关于细胞核中DNA复制的叙述，错误的是()A.DNA复制发生在细胞分裂前的间期B.DNA复制的方式为半保留复制C.DNA复制过程需要核糖核苷酸、酶和ATP等D.DNA复制过程中，解旋和复制是同时进行的【答案】C【解析】对于细胞核中的DNA而言，DNA分子复制发生在有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期，A正确；DNA分子的复制方式为半保留复制，B正确；DNA分子的复制过程需要能量、酶、4种游离的脱氧核苷酸等，C错误；DNA分子复制是一个边解旋边复制的过程，D正确。1.半保留复制假说：——全保留复制和半保留复制2.DNA半保留复制的实验证据1．如图表示大肠杆菌的质粒DNA复制过程，其中复制叉是DNA复制时在DNA链上形成的结构。下列相关叙述错误的是（

）A．复制时，RNA聚合酶对模板具有依赖性B．大肠杆菌质粒中复制叉的形成需要解旋酶的参与C．大肠杆菌质粒DNA的复制具有双向复制的特点D．两条子链DNA都按照其5'→3'的方向进行延伸【答案】A【解析】DNA的复制无需RNA聚合酶参与，A错误；DNA复制离不开解旋酶，B正确；从图示质粒DNA的复制过程可以看出，质粒DNA进行双向复制，C正确；DNA为反向平行的结构，因此两条子链DNA都按照其5'→3'的方向进行延伸，D正确。2．下图表示洋葱根尖细胞中DNA分子复制过程，非复制区与复制区的相接区域会形成“Y”字型结构，称为“复制叉”。下列说法正确的是（

）A．该过程只需要解旋酶和DNA连接酶2种酶参与B．解旋酶在复制叉部位将DNA双链解开，消耗ATPC．前导链由3’-端向5’-端的延伸无需ATP的驱动D．该过程只发生在细胞核内，与染色体同步复制【答案】B【解析】该过程需要解旋酶、DNA连接酶、DNA聚合酶3种酶参与，A错误；解旋酶在DNA复制过程中起到催化双链DNA解旋的作用，据图可知，解旋酶可结合在复制叉的部位，要消耗能量，B正确；DNA子链的延伸需要消耗能量，C错误；该过程也可以发生在线粒体中，D错误。3．在遗传工程中，若有一个控制有利形状的DNA分子片段，

要使其数量增加，可进行人工复制，复制时应给予的条件是（

）①模板链②A、U、G、C碱基

③A、T、C、G碱基

④核糖⑤脱氧核糖⑥DNA聚合酶

⑦ATP⑧磷酸

⑨DNA水解酶A．①③④⑦⑧⑨ B．①②④⑥⑦⑧C．①②⑤⑥⑦⑨ D．①③⑤⑥⑦⑧【答案】D【解析】①DNA分子复制时以两条链分别为模板，所以需要模板链，①正确；②碱基U是RNA分子特有的，DNA分子复制时不需要U，②错误；③DNA分子的基本单位—脱氧核苷酸中含有A、T、C、G碱基，③正确；④核糖是构成RNA分子的物质，④错误；⑤脱氧核糖是构成脱氧核苷酸