第3章 第3节 DNA的复制Word格式文档下载.docx

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②繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。

③繁殖两代后取出，提取DNA→离心→

轻带、

中带。

（5）实验结果和预期的一致，说明DNA的复制是以半保留的方式进行的。

（1）沃森和克里克证明DNA分子复制方式是半保留复制（　　）

（2）证明DNA半保留复制的实验运用了同位素示踪法（　　）

答案　

（1）×

（2）√

科学家在研究DNA的复制方式时，提出了两种复制模式：

全保留复制和半保留复制（如图所示）：

请据图回答问题：

（1）用什么技术区分来自模板DNA的母链与新合成的DNA子链？

提示　同位素标记技术。

（2）如何测定子代DNA带有同位素的情况？

提示　对DNA进行离心，观察其在离心管中的分布。

（3）若DNA复制的方式为全保留复制，分别取出亲代、繁殖一代后的、繁殖两代后的大肠杆菌的DNA并离心的实验结果会是怎样？

提示　①亲代大肠杆菌：

提取DNA→离心→全部是重带。

②繁殖一代后取出：

提取DNA→离心→1/2重带、1/2轻带。

③繁殖两代后取出：

提取DNA→离心→1/4重带、3/4轻带。

二、DNA分子复制的过程

1．DNA复制的概念

以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。

2．时间

细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。

3．过程

4．结果

形成两个完全相同的DNA分子。

5．特点

（1）边解旋边复制。

（2）半保留复制。

6．意义：

将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。

拓展延伸

　真核生物DNA复制的起点和方向

多起点不同时双向复制

在复制速率相同的前提下，图中DNA是从其最右边开始复制的。

（1）DNA复制时新合成的两条链碱基排列顺序相同（　　）

（2）DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制（　　）

（3）单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链（　　）

（4）真核细胞的DNA复制只发生在细胞核中（　　）

（5）解旋酶和DNA聚合酶的作用部位均为氢键（　　）

（2）×

　（3）×

　（4）×

　（5）×

请总结DNA复制的相关计算规律：

假设将一个全部被15N标记的双链DNA分子（亲代）转移到含14N的培养液中培养n代，结果如下：

从图中可以得到如下规律：

（1）DNA分子数

①子n代DNA分子总数为2n个。

②含15N的DNA分子数为2个。

③含14N的DNA分子数为2n个。

④只含15N的DNA分子数为0个。

⑤只含14N的DNA分子数为（2n－2）个。

（2）脱氧核苷酸链数

①子代DNA中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条。

②亲代脱氧核苷酸链数＝2条。

③新合成的脱氧核苷酸链数＝（2n＋1－2）条。

（3）消耗的脱氧核苷酸数

①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m·

（2n－1）个。

②若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，在第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷酸数为m·

2n－1个。

1．沃森和克里克在发表了DNA分子双螺旋结构的论文后，又提出了DNA自我复制的假说。

下列有关假说内容的叙述，不正确的是（　　）

A．DNA复制时，双螺旋将解开，互补的碱基之间的氢键断裂

B．以解开的两条单链为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料，依据碱基互补配对原则，通过氢键结合到作为模板的单链上

C．形成的DNA分子包括一条模板单链和一条新链

D．形成的两个DNA分子是由两条母链、两条子链分别结合而成

答案　D

解析　沃森和克里克提出的DNA自我复制的假说为半保留复制，即形成的DNA分子包括一条母链和一条新形成的子链，D项错误。

2．下列关于DNA复制的叙述，不正确的是（　　）

A．DNA复制时只以DNA的一条链作为模板

B．DNA复制时以4种游离的脱氧核苷酸为原料

C．DNA复制过程需要消耗能量

D．DNA分子的复制方式是半保留复制

答案　A

解析　DNA复制时分别以解开的两条单链作为模板，A错误；

DNA复制时以4种游离的脱氧核苷酸为原料，B正确；

DNA复制过程需要细胞呼吸产生的ATP作为直接能源物质，C正确；

DNA分子的复制方式是半保留复制，通过半保留复制，每条子链与对应的模板链构成一个新的DNA分子，D正确。

3．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—”。

4．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，抽取其子代的DNA经高速离心分离，如图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⑤

B．第二次分裂的子代DNA应为①

C．第三次分裂的子代DNA应为③

D．亲代的DNA应为⑤

解析　亲代DNA为15N－15N，经第一次复制所形成的子代DNA应均为15N－14N，应如图②所示。

5．下图表示DNA分子复制的过程，结合图示，下列有关叙述不正确的是（　　）

A．DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开

B．DNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链方向相反

C．从图示可知，DNA分子具有多起点复制的特点，缩短了复制所需的时间

D．DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段

解析　DNA复制需要以DNA的两条链为模板，因此DNA分子复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链之间的氢键，使两条链解开，A正确；

由图可知，DNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链方向相反，B正确；

图示中复制的起点只有1个，不能体现DNA分子具有多起点复制的特点，C错误；

DNA聚合酶的作用是将单个游离的脱氧核苷酸连接成DNA片段，D正确。

6．如图为DNA复制的图解，请据图回答下列问题：

（1）DNA复制发生在___________________________期。

（2）②过程称为____________。

（3）③中的子链是____________。

（4）③过程必须遵循____________原则。

（5）子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子，由此说明DNA复制具有____________________的特点。

答案　

（1）有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间　

（2）解旋　（3）Ⅱ、Ⅲ　（4）碱基互补配对　（5）半保留复制

7．如图为真核细胞中发生的一项生理过程示意图，请据图回答：

（1）图中表示的生理过程是__________，此过程发生的主要场所是__________。

（2）已知一个亲代DNA分子有p个碱基，其中腺嘌呤有q个，连续进行此项生理过程n次，共消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸________________个。

（3）该过程得到的子代DNA与亲代相同，原因是_______________________________________

_______________________________________________________________________________。

答案　

（1）DNA复制　细胞核　

（2）（p/2－q）（2n－1）　（3）DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板，在复制过程中遵循碱基互补配对原则

解析　

（1）分析题图可知，图示为DNA分子的复制过程，主要发生场所是细胞核。

（2）已知一个亲代DNA分子有p个碱基，其中腺嘌呤有q个，则胸腺嘧啶也有q个，则胞嘧啶有

＝（p/2－q）个，所以连续进行此项生理过程n次，共增加了2n－1个DNA分子，共消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸（p/2－q）（2n－1）个。

（3）该过程得到的子代DNA与亲代相同，原因是DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板，在复制过程中遵循碱基互补配对原则。

题组一　DNA分子复制的实验证据

1．将在含15NH4Cl的培养液中培养若干代的某真核细胞转移到含14NH4Cl的培养液中培养，让细胞连续进行有丝分裂，并进行密度梯度离心。

下列相关说法中不正确的是（　　）

A．细胞经过一次分裂和离心后，DNA位于试管的中层

B．细胞经过两次分裂和离心后，一半DNA位于试管的中层，另一半DNA位于上层

C．细胞经过三次分裂和离心后，3/4的DNA位于试管的中层，1/4的DNA位于试管的上层

D．该实验可以证明DNA的复制是半保留复制

解析　细胞经过一次分裂和离心后，所形成的每个子代DNA分子的两条链中一条链含15N，另一条链含14N，位于试管的中层，A项正确；

细胞经过两次分裂和离心后，一半DNA位于试管的中层，另一半DNA位于上层，B项正确；

细胞经过三次分裂和离心后，有3/4的DNA位于试管的上层，1/4的DNA位于试管的中层，C项错误；

该实验可以证明DNA的复制是半保留复制，D项正确。

2．某亲本DNA分子双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的DNA子链，以黑色表示第二次复制出的DNA子链，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是（　　）

解析　因为DNA分子的复制为半保留复制，因此亲本DNA的两条链将进入不同的子代DNA分子中，故A、B项错误；

因为第二次复制时得到的4个DNA分子中，都有一条DNA子链是在第二次复制时形成的，而C项中只有两个DNA分子中含第二次复制出的子链（黑色表示），故C项错误、D项正确。

3．如图所示是研究DNA复制方式的实验，根据这些实验结果进行的推论，正确的是（　　）

菌种：

大肠杆菌

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（甲图）。

（2）转至含14N的培养基中培养，每30分钟繁殖一代。

（3）取出每个DNA样本，并离心分层。

①丙图是转入14N培养基中复制一代的结果

②乙图是转入14N培养基中复制二代的结果

③出现丁图的结果至少需要60分钟

④戊图表示复制三代后不再具有15N标记的DNA

A．①④B．①③C．②③D．①②③

答案　B

解析　由于DNA分子复制的方式是半保留复制，而丙图中DNA全是中带，所以丙图是转入14N培养基中复制一代的结果，①正确；

乙图中是

重带、

中带，而DNA分子转入14N培养基中复制二代的结果应为

中带，②错误；

丁图中是

中带、

轻带，说明DNA已复制2次，而复制一次需要30分钟，所以出现丁图的结果至少需要60分钟，③正确；

戊图中全为轻带，表示不具有15N标记的DNA，而DNA分子复制的方式是半保留复制，用15N标记的DNA两条链一直存在，④错误。

4．下列有关“探究DNA的复制过程”活动的叙述，正确的是（　　）

A．培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成DNA的基本骨架

B．通过对第二代大肠杆菌DNA的密度梯度离心，得出DNA复制的特点为半保留复制

C．将含14N/14N—DNA的大肠杆菌放在以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代，所获得的大肠杆菌的DNA中都含有15N

D．将含15N/15N—DNA的大肠杆菌转移到以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行密度梯度离心，离心管中将只出现1个条带

解析　培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成含氮碱基，进而形成DNA两条链之间的碱基对，A错误；

通过对亲代、第一代、第二代大肠杆菌DNA的密度梯度离心和对比分析才可得出DNA复制的特点为半保留复制，B错误；

根据DNA的半保留复制，将含14N/14N—DNA的大肠杆菌放在以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代，所获得的大肠杆菌的DNA中都含有15N，C正确；

将含15N/15N—DNA的大肠杆菌转移到以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行密度梯度离心，离心管中将出现轻、重2个条带，D错误。

题组二　DNA分子复制的过程

5．将一个DNA分子用15N进行标记，在含14N的培养基上让其连续复制3次，最后得到的DNA分子中，被15N标记的脱氧核苷酸链占子代DNA中总脱氧核苷酸链的比例是（　　）

A．1/8B．1/16C．1/32D．1/4

解析　将一个DNA分子用15N进行标记，在含14N的培养基上让其连续复制3次，共形成23＝8个DNA分子，16条链，复制形成的新链均为14N，即2条链含有15N，14条链含14N，故被15N标记的脱氧核苷酸链占DNA中脱氧核苷酸链的比例是2/16＝1/8。

6．DNA分子片段复制的情况如图所示，图中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链的片段。

如果没有发生变异，下列说法错误的是（　　）

A．b和c的碱基序列可以互补

B．a和c的碱基序列可以互补

C．若a中A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则该DNA分子中A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7

D．a中

的比值与d中

的比值一般不相同

7．DNA分子复制时解旋酶作用于下列哪一结构（　　）

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，只有D项属于DNA上的碱基对。

8．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

解析　DNA规则的双螺旋结构在解旋后为DNA复制提供两条模板，严格的碱基互补配对保证了DNA复制的准确性，它保证了子代DNA与亲代DNA相同。

9．如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述错误的是（　　）

A．由图示得知，DNA分子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ATP

C．从图中可以看出，合成两条子链的方向是相反的

D．DNA在复制过程中先全部解旋，后半保留复制

解析　DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程，D错误。

10．DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基（设为X）变成了尿嘧啶，该DNA连续复制两次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为U—A、A—T、G—C、C—G，推测“X”可能是（　　）

A．胸腺嘧啶B．胞嘧啶或鸟嘌呤

C．腺嘌呤D．胸腺嘧啶或腺嘌呤

解析　据半保留复制的特点，DNA分子经过两次复制后，突变链形成的两个DNA分子中含有U—A、A—T碱基对，而另一条正常，正常链形成的两个DNA分子中含有G—C、C—G碱基对，因此被替换的可能是G，也可能是C。

11．一个双链被32P标记的DNA片段有100个碱基对，其中腺嘌呤占碱基总数的20%，将其置于含31P的环境中复制3次。

下列叙述错误的是（　　）

A．该DNA片段中含有胞嘧啶的数目是60个

B．第三次复制过程需要240个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸

C．复制3次后，子代DNA中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7

D．复制3次后，子代DNA中含32P与含31P的分子数之比为1∶3

解析　该DNA片段有100个碱基对，其中腺嘌呤占碱基总数的20%，则腺嘌呤数目为100×

2×

20%＝40（个），根据碱基互补配对原则，A＝T、G＝C，故该DNA片段中含有胞嘧啶的数目是

＝60（个），A正确；

第三次复制DNA分子数由4个变为8个，增加4个DNA分子，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸60×

4＝240（个），B正确；

复制3次，共得到8个DNA分子，16条DNA单链，其中只有2条单链含32P，含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7，C正确；

由于DNA的复制为半保留复制，子代DNA均含31P，其中有2个DNA分子含32P，所以子代DNA中含32P与含31P的分子数之比为1∶4，D错误。

12．有100个碱基对的某双链DNA分子片段，含60个胞嘧啶脱氧核苷酸，若连续复制n次，则在第n次复制时需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸个数以及n次复制共需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸个数分别是（　　）

A．40·

2n－1，40·

2n－1B．40n－1，40n

C．40·

（2n－1），40·

2n－1D．40·

2n－1，40，（2n－1）

解析　某双链DNA分子片段有100个碱基对，即200个碱基，其中有60个胞嘧啶脱氧核苷酸，由于在DNA中A＋G＝C＋T＝1/2×

碱基总数，所以该DNA中的胸腺嘧啶脱氧核苷酸个数为40个，而复制n次后共形成2n个DNA，则第n次复制时需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸个数为40·

2n－1，n次复制共需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸个数为40·

（2n－1），故选D。

13．假如某一含31P的DNA中含有1000个碱基对，将该DNA放在用32P标记的脱氧核苷酸的培养液中培养让其复制n次，则子代DNA的平均相对分子质量比原来增加了（　　）

A．1000B．1000·

C．2000D．1000·

解析　亲代DNA中的磷元素全为31P，将该DNA放在用32P标记的脱氧核苷酸的培养液中让其复制n次，共形成2n个DNA，其中有2个DNA的一条链只含32P、另一条链只含31P，其相对分子质量比原来增加了1000，另2n－2个DNA的两条链都只含32P，其相对分子质量比原来增加了2000；

则子代DNA的相对分子质量平均比亲代DNA增加了

＝1000·

，故选B。

14．仔细阅读图一和图二，据图回答问题：

（1）图中④表示的中文名称是______________；

⑨表示的化学键为______________。

（2）图二所示的过程叫________________________。

（3）若用32P标记的1个噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，在释放出来的300个子代噬菌体中，含有32P的噬菌体占总数的__________。

（4）图二中的亲代DNA分子在复制时，一条链上的G变成了C，则该DNA经过n次复制后，发生差错的DNA分子数占______（填字母）。

A.

B.

C.

D.

答案　

（1）鸟嘌呤脱氧核苷酸　氢键　

（2）DNA的复制　（3）

　（4）B

解析　（3）用32P标记的1个噬菌体，实质标记的是噬菌体的DNA分子，由于DNA分子的复制是半保留复制，因此复制形成的DNA分子中有2个含有32P，因此在释放出来的300个子代噬菌体中，含有32P的噬菌体占总数的

。

（4）如果亲代DNA分子在复制时，一条链上的G变成了C，则以该错误链为模板合成的DNA都是错误的，以另一条链为模板合成的DNA都是正确的，因此无论复制多少次，发生差错的DNA分子数总是占50%，故选B。

15．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。

组别

1组

2组

3组

4组

培养液中唯一氮源

14NH4Cl

15NH4Cl

繁殖代数

多代

一代

两代

培养产物

A

B

B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

1/2中带

请分析并回答：

（1）要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌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________组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第________组和第________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B的子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，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B的子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B的子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____________，放射性强度发生变化的是________带。

④若某次实验的结果中，B的子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中有少部分含________。

答案　

（1）多　15N（或15NH4Cl）　

（2）3　1　2　半保留复制　（3）①B　半保留　②不能　③没有变化　轻　④15N

解析　在探究DNA分子的复制方式为半保留复制的实验中，“重带”应为两条单链均被15N标记，“轻带”为两条单链均被14N标记，“中带”为一条单链被14N标记，另一条单链被15N标记。