3.3 DNA通过复制传递遗传信息 （课件）-【步步高】2023-2024学年高一生物学必修2 遗传与进化（浙科版2019）

第三节 DNA通过复制传递遗传信息 第三章　遗传的分子基础 学习目标 1.运用假说—演绎法探究DNA复制的过程。 2.阐明DNA复制的过程、特点和意义。 一、探究DNA的复制过程 内容索引 课时对点练 二、DNA通过半保留方式进行复制 一 探究DNA的复制过程 4 教材梳理 1.方法： 和密度梯度超速离心技术。 2.实验材料： 。 3.实验原理：含15N的双链DNA密度较大，离心后的条带分布于离心管的 部；含14N的 DNA密度较小，离心后的条带分布于离心管的 部；一条链含15N与另一条链含14N的双链DNA密度应该介于双链均含15N的DNA和双链均含14N的DNA之间，离心后的条带应分布于离心管的 部。 同位素示踪技术 大肠杆菌 下 双链 上 中 4.实验过程 15N—15N—DNA 15N—14N—DNA 5.实验结果 (1)立即取出，提取DNA→离心→ 。 (2)繁殖一代后取出，提取DNA→离心→ 。 (3)繁殖两代后取出，提取DNA→离心→ 。 6.实验结论：DNA的复制是以 的方式进行的。 离心管的下部 离心管的中部 1/2离心管上部、1/2离心管中部 半保留 (1)第二代细胞的DNA分子一条链含15N，一条链含14N(　　) (2)新合成的子代双链DNA分子中，一条链是来自亲代的DNA，另一条链则是新合成的(　　) (3)正常情况下，复制出的DNA分子与亲代DNA分子完全相同(　　) √ √ √ 判断正误 8 任务一：半保留复制的实验证据 DNA的复制方式，可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散(弥散)复制三种(如图所示)。 进行以下实验操作： 核心探讨 a.在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N－DNA (对照)。 b.在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N－DNA (亲代)。 c.将亲代15N大肠杆菌转移到氮源为14N的培养基中，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，提取大肠杆菌中的DNA分子，进行密度梯度超速离心，不同分子量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。 根据实验操作，思考并完成以下内容： (1)如果与对照(14N－14N)相比，子代Ⅰ离心后出现两条DNA带：一条轻密度(14N－14N)带和一条重密度(15N－15N)带，则可以排除_____________ 。 半保留复制 和分散复制 (2)如果子代Ⅰ离心后只有一条中密度带，则可以排除 ，但不能肯定是 。 (3)如果子代Ⅰ离心后只有一条中密度带，再继续做子代Ⅱ的DNA密度鉴定：若子代 Ⅱ离心后可以分出 和 ，则可以排除分散复制，同时肯定半保留复制；如果子代Ⅱ离心后不能分出 密度两条带，则排除半保留复制，同时确定为分散复制。 全保留复制 半保留复制或分散复制 一条中密度带 一条轻密度带 中、轻 核心归纳 1.该实验在探究过程中使用的方法是假说—演绎法。 2.该实验也可以用P、C等元素进行同位素示踪技术标记DNA。 3.在实验过程中一定要注意提取DNA的时间，以大肠杆菌繁殖一代所用的时间为间隔。 (2023·金华高一期末)阅读下列材料，完成下面小题： 材料　关于DNA分子的复制方式曾有三种假说：全保留复制、半保留复制和分散复制，科学家以大肠杆菌为实验材料，运用密度梯度离心、DNA紫外光吸收光谱等方法对此进行研究，实验基本操作及结果如图： 典题应用 (注：大肠杆菌约20分钟繁殖一代；紫外光吸收光谱的峰值位置即为离心管中DNA的主要分布位置，峰值越大，表明该位置的DNA数量越多；在培养到6、13、20分钟时，分别取样，提取大肠杆菌DNA，经密度梯度离心后，测定紫外光吸收光谱，结果如图2中b、c、d所示。) 1.下列关于实验过程的叙述错误的是 A.培养液中的氮元素主要用于合成四种脱 氧核苷酸 B.实验过程中需要提取亲代DNA分子，用 于对照 C.实验过程中密度梯度离心的速度不会影 响实验结果 D.本实验不可以通过测定放射性强度来最 终确定DNA的复制方式 √ 实验过程中需要提取亲代DNA分子，用于与子代DNA对照，B正确； 实验过程中密度梯度离心的速度会影响实验结果，因此要控制适宜的离心速度，C错误； 无论是全保留复制、半保留复制，还是分散复制，检测到的放射性强度是相同的，因此本实验不能通过测定放射性强度来最终确定DNA的复制方式，D正确。 2.若将本实验延长至40分钟，下列预期实验结果正确的是 A.若为全保留复制，则峰值个数为2，一个峰 值出现在P点位置，另一个出现在Q点位置 B.若为半保留复制，则峰值个数为2，一个峰 值出现在Q点位置，另一个出现在Q点上方 位置 C.若为分散复制，则峰值多个，均出现在Q点 位置上方 D.若将实验产物加热至100 ℃后再离心，无 论是哪种复制方式，每个峰值均等大 √ 由于紫外光吸收光谱的峰值位置即为离心管中DNA的主要分布位置，峰值越大，表明该位置的DNA数量越多。大肠杆菌约20分钟繁殖一代，本实验延长至40分钟，则复制了两代，若DNA的复制方式为全保留复制，则40分钟后(DNA复制两代)会出现15N/15N－DNA和14N/14N－DNA两种DNA分子，显示出的紫外光吸收光谱即为2个峰值，一个峰值15N/15N－DNA出现在P点的位置，另一个14N/14N－DNA峰值出现在Q点(15N/14N－DNA)上方，A错误； 若为半保留复制，则40分钟后(DNA复制两代)会出现15N/14N－DNA和14N/14N－DNA两种数量相等的DNA分子，出现峰值个数为2，一个峰值出现在Q点位置，另一个出现在Q点上方位置，B正确； 若为分散复制，则峰值只有1个，出现在Q点位置之上，C错误； 若将实验产物加热至100 ℃后再离心，则得到DNA单链，全保留和半保留复制后的每个峰值均等大，但与分散复制峰值不同，D错误。 二 DNA通过半保留方式进行复制 19 教材梳理 1.DNA复制的概念：产生两个跟亲代DNA完全 的新DNA分子的过程。 2.DNA复制的过程 (1)形成“模板链”：DNA复制时，在 的作用下，两条链的配对碱基之间的 断开，碱基暴露出来，形成了两条“模板链”(母链)。 (2)合成子链：每一条母链按照 的原则，腺嘌呤与胸腺嘧啶核苷酸配对，鸟嘌呤与胞嘧啶核苷酸配对等。最后相邻核苷酸的脱氧核糖和磷酸基团间形成 ，产生一条子链。这一过程还需要 的参与，同时DNA复制过程需要 。 相同 解旋酶 氢键 碱基互补配对 磷酸二酯键 DNA聚合酶 能量 (3)形成新的DNA分子：每条子链与其母链盘绕成双螺旋结构，即一个双螺旋DNA分子变成了 双螺旋DNA分子，并且新形成的DNA分子与亲代DNA分子 。 3.意义：DNA复制使亲代的遗传信息传递给子代，从而保持了前后代 的连续性。 两个 相同 遗传信息 (1)游离的脱氧核苷酸在解旋酶的作用下连接合成新的子链(　　) (2)DNA复制时，所用的原料是A、C、T、G四种碱基(　　) (3)碱基互补配对原则保证了复制的准确性(　　) √ × × 判断正误 22 任务二：分析DNA复制的过程 1.如图为DNA分子复制的两个模型，请据图回答下列问题： (1)图1中的酶1和酶2分别是什么酶？分别作用于图2中哪个部位？ 核心探讨 提示　酶1是解旋酶，酶2是DNA聚合酶。酶1作用于f，酶2作用于e。 (2)图1中的a(子链)和c(母链)、b(母链)和d(子链)的碱基排列顺序有何关系？ 提示　a和c、b和d的碱基排列顺序相同。 2.已知果蝇的基因组大小为1.8×108 bp(bp表示碱基对)，真核细胞中DNA复制的效率一般为50～100 bp/s。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。 (1)请你推测果蝇DNA形成多个复制泡的原因。 提示　果蝇DNA形成多个复制泡说明果蝇的DNA有多个复制起点，可同时从不同起点进行DNA复制，由此可加快DNA复制的速率，为细胞分裂做好物质准备。 (2)DNA分子的复制是非常精确的，其原因有哪些？ 提示　DNA分子的双螺旋结构，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。 核心归纳 DNA复制分析 项目 内容 时间 有丝分裂前的间期或减数第一次分裂前的间期 场所 细胞核、线粒体、叶绿体 特点 边解旋边复制 方式 半保留复制 条件 ①模板：亲代DNA的两条链；②原料：四种脱氧核苷酸；③酶：解旋酶和DNA聚合酶等；④能量：由ATP提供 1.高等动物细胞核中DNA分子复制过程示意图如下。 下列叙述正确的是 A.甲是DNA聚合酶，使DNA分子两条单 链恢复双螺旋结构 B.乙和丙同为解旋酶，可使碱基对间的 氢键断裂 C.乙向左移动，与丙的移动方向相反 D.丙所处的位置是新形成子链的5′端 典题应用 √ 甲是解旋酶，使DNA分子两条链的配 对碱基之间的氢键断裂，成为单链结 构，A错误； 乙和丙同为DNA聚合酶，催化子链的 延伸过程，使脱氧核苷酸之间通过磷 酸二酯键连接起来，B错误； DNA复制时，子链延伸的方向是由5′→3′，据此可看出乙向左移动，与丙的移动方向相反，C正确； 根据子链延伸方向可知，丙所处的位置是新形成子链的3′端，D错误。 2.(2023·绍兴高一期中)下列有关DNA分子复制的说法，错误的是 A.复制发生在细胞分裂间期 B.复制的方式为半保留复制 C.解旋酶的作用是使连接碱基对的氢键断裂 D.1个DNA分子复制n代后，可以得到2n个DNA分子 √ 1个DNA分子复制n代，可得到2n个DNA分子，D错误。 任务三：DNA复制的相关计算 如果用15N标记DNA分子的两条链，让其在含有14N的环境中复制n次。结合DNA分子半保留复制的特点，回答下列问题： 1.复制n次后，DNA分子总数、含有15N的DNA分子数、DNA分子中含14N的DNA分子数和只含14N的DNA分子数分别是多少？ 提示　2n个、2个、2n个、(2n－2)个。 2.复制n次后，DNA分子中脱氧核苷酸链数、含15N的脱氧核苷酸链数、含14N的脱氧核苷酸链数分别是多少？ 提示　2n＋1条、2条、(2n＋1－2)条。 3.设亲代DNA分子中含有腺嘌呤脱氧核苷酸m个，则： (1)经过n次复制，共需要消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸多少个？ 提示　m·(2n－1)个。 (2)在第n次复制时，需要消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸多少个？ 提示　m·2n－1个。 核心归纳 只含15N的DNA在含14N的环境中进行复制时，DNA分子数、脱氧核苷酸链数的变化 DNA分子的特点 DNA分子中脱氧核苷酸链的特点 代数 分子总数 细胞中DNA分子离心后，在离心管中的位置 不同DNA分子占全部DNA分子的比例 链总数 不同脱氧核苷酸链占全部脱氧核苷酸链的比例 只含15N的DNA分子 含14N、15N的DNA分子 只含14N的DNA分子 含15N的链 含14N的链 核心归纳 0 1 全在下部 1 0 0 2 1 0 1 2 全在中部 0 1 0 4 1/2 1/2 2 4 1/2中部，1/2上部 0 1/2 1/2 8 1/4 3/4 3 8 1/4中部，3/4上部 0 1/4 3/4 16 1/8 7/8 n 2n 2/2n中部， 1－2/2n上部 0 2/2n(或1/2n－1) 1－2/2n 2n＋1 1/2n 1－1/2n 3.(2023·杭州高一期中)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个。该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次，其结果可能是 A.含有14N的DNA分子占100% B.复制过程中需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸640个 C.含15N的链占1/8 D.子代DNA中嘌呤与嘧啶数量之比是2∶3 典题应用 √ 由于DNA分子的复制是半保留复制，用15N标记的DNA分子复制4次生成16个DNA分子，其中2个子代DNA各含1条15N链和1条14N链，其余DNA分子都只含14N，故全部子代DNA都含14N，A正确； 亲代DNA分子中含腺嘌呤碱基(A)40个，则复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸(24－1)×40＝600(个)，B错误； 子代DNA分子中只有两个DNA分子有一条含15N的单链，因此含15N的脱氧核苷酸链占2÷(24×2)＝1/16，C错误； 由于双链DNA分子中嘌呤和嘧啶碱基互补配对，所以嘌呤数等于嘧啶数，即子代DNA中嘌呤与嘧啶数量之比是1∶1，D错误。 4.假如某一含31P的DNA中含有1 000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 √ 网络构建 课时对点练 三 39 题组一　探究DNA的复制过程 1.(2023·宁波高一期末)将某细菌(其氮均为14N)转入以15NH4Cl为唯一氮源的培养基中培养。取完成两次分裂的细菌，分离出其DNA进行密度梯度超速离心，离心后的条带分布于试管的 A.上部和中部 B.中部和下部 C.下部 D.上部和下部 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 16 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 16 将含有14N－14N－DNA的细菌放入以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养两代，共形成4个DNA分子，分离出细菌中的DNA中有2个DNA含15N－14N，位于离心管中部，其余2个DNA含15N－15N，位于离心管下部，B正确。 2.“探究DNA的复制过程”实验是最早证明DNA半保留复制的证据，下列有关该实验的说法错误的是 A.该实验需对细菌的DNA进行提取和分离操作 B.将大肠杆菌转入以15NH4Cl为唯一氮源的培养基中培养若干代，使其 　DNA都被15N标记，得到第一代细菌 C.将第一代细菌转入以14NH4Cl为唯一氮源的培养基中培养，分别取第二 代和第三代细菌的DNA进行密度梯度超速离心和分析 D.将第二代或第三代细菌的DNA双链打开后再进行离心分离，也会出现 中间条带 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 16 √ 将第二代或第三代细菌的DNA双链打开后再进行离心分离，不会出现中间条带，只会出现轻带和重带，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 16 3.1958年，科学家以大肠杆菌为实验材料进行实验(如图)，证实了DNA是以半保留方式复制的。②③④⑤试管是模拟可能出现的结果。培养条件与方法： (1)在含15N的培养基培养若干代，使DNA双链均被15N标记(试管①)。 (2)转至含14N的培养基培养，每30分钟繁殖一代。 (3)取出每代DNA样本，并离心分层。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 16 下列相关推论正确的是 A.该实验运用了同位素示踪技术，出现④的结果至少需要90分钟 B.③是转入含14N的培养基中复制一次的结果，②是复制两次的结果 C.对得到DNA以半保留方式复制结论起关键作用的是试管③结果 D.向试管④中加入解旋酶一段时间后离心出现的结果如试管⑤所示 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 16 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 16 该实验运用了同位素示踪技术，根据 DNA半保留复制特点可知，④是复制 两次的结果，因此出现④的结果至少 需要60分钟，A错误； 根据DNA半保留复制特点可知，③是转入含14N的培养基中复制一次的结果，④是复制两次的结果，B错误； 向试管④中加入解旋酶一段时间后离心出现的结果应该是出现重带和轻带，与试管⑤所示不符，D错误。 4.将长期在含15NH4Cl的培养液中生长的大肠杆菌接种到不含15N的培养液中培养，连续分裂多次，将子代DNA热变性处理使其双链打开后进行密度梯度离心。下列叙述错误的是 A.离心管中会出现两个条带 B.分裂2次后，重带和轻带两个条带的宽度之比为1∶3 C.随着分裂的进行，每个DNA分子的分子质量会减小 D.该实验中用噬菌体替换大肠杆菌无法得到相同效果 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 16 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 16 热变性处理DNA双链后，再经密度梯度离心，在离心管中出现两个条带，分别是15N和14N条带，A正确； 分裂2次后，得到4个DNA分子，共8条链，其中只有两条链含有15N，其余均是14N，故重带和轻带两个条带的宽度之比为2∶6＝1∶3，B正确； 随着分裂的进行，除两个DNA分子组成为15N－14N外，其余均为14N－14N，每个DNA分子的分子质量保持不变，C错误； 噬菌体为病毒，不能独立生存，无法在培养基中直接培养，故实验中用噬菌体替换大肠杆菌无法得到相同效果，D正确。 题组二　DNA分子复制的过程 5.下列有关DNA复制过程的叙述中，正确的顺序是 ①配对碱基之间氢键断裂　②配对碱基之间氢键形成　③DNA分子在解旋酶的作用下解旋　④以每一条母链为模板，游离的脱氧核苷酸为原料，进行碱基互补配对　⑤每条子链与其母链盘旋成双螺旋结构 A.①③④②⑤ B.③①⑤④② C.①④②⑤③ D.③①④②⑤ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 16 √ 6.如图为染色体上DNA复制过程模式图，图中的箭头代表子链的延伸方向。根据图示过程，下列叙述错误的是 A.两条母链方向相反 B.两条子链的延伸方向均是3′→5′ C.DNA的复制方式为半保留复制 D.DNA聚合酶和解旋酶在不同位置发挥作用 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 16 √ DNA分子两条链反向平行盘旋成双螺旋 结构，所以两条母链方向相反，A正确； 由图可知，两条子链的延伸方向均为 5′→3′，B错误； DNA聚合酶作用在磷酸二酯键上，连接 游离的脱氧核苷酸，解旋酶作用在氢键上，解开DNA母链，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 16 7.下列关于DNA复制的叙述，正确的是 A.在细胞有丝分裂前的间期能发生DNA复制 B.DNA复制过程中，只有一条母链可以作模板 C.DNA双螺旋结构全部解链后，开始DNA的复制 D.单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 16 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 16 在细胞有丝分裂前的间期进行DNA的复制和相关蛋白质的合成，A正确； DNA复制过程中，两条母链分别作模板，B错误； DNA的复制特点为边解旋边复制，C错误； DNA酶的作用是将DNA水解，而在DNA分子复制过程中，需要的酶是DNA聚合酶，D错误。 题组三　DNA复制的相关计算 8.(2023·金华第一中学高一期中)将一个用15N标记双链的DNA分子，放在含14N的培养基中复制四次，则子代DNA中含15N的DNA占全部DNA的 A.1/4 B.1/6 C.1/8 D.1/9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 16 DNA分子复制的方式为半保留复制，将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中复制四次，子代DNA分子数为16个，其中含有15N的DNA分子为2个，故子代中含15N的DNA分子占全部DNA分子的比例为2/16＝1/8，C正确。 √ 9.某双链DNA分子中共有含氮碱基1 400个，其中一条单链上(A＋T)∶(C＋G)＝2∶5。则该DNA分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是 A.200个 B.400个 C.600个 D.1 200个 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 16 √ 双链DNA分子中一条单链上(A＋T)∶(C＋G)＝2∶5，则整个双链DNA分子中(A＋T)∶(C＋G)＝2∶5，而双链DNA分子中共有碱基1 400个，所以A＝T＝200(个)，该DNA分子连续复制两次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是(22－1)×200＝600(个)。 (2023·温州高一期中)阅读下列材料，完成第10、11小题： 材料　在DNA复制过程中，DNA聚合酶只能使4种不同的脱氧核苷酸连接在核苷酸链游离的3′碳原子的羟基上，故DNA复制方向是按5′→3′进行的。由于DNA的两条链都能作为模板复制，因此是双向复制。在3′→5′模板链上沿着3′→5′方向DNA可以连续复制，其速度较快，完成复制较早，该子链称为前导链。以5′→3′DNA链为模板合成3′→5′互补链，由于不能按3′→5′方向进行，必然要按5′→3′方向先合成一系列较短的DNA片段(称为冈崎片段)，然后在DNA连接酶作用下将众多的冈崎片段连接成单链。该复制过程较为复杂，完成复制较晚，该子链称为后随链。总而言之，DNA的复制过程是前导链为连续复制，而后随链是从5′→3′方向以冈崎片段不连续方式合成的，因此称为半不连续复制。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 综合强化 10.下列关于DNA复制的叙述，正确的是 A.DNA的复制是双向的，这和DNA的两条链是反向平行有一定的关系 B.DNA复制的时候需要四种碱基作为原料 C.DNA复制的时候所需要的酶只有DNA聚合酶 D.DNA的前导链和后随链的核苷酸序列相同 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 √ 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 由于DNA两条链反向平行，复制时以DNA的两条链为模板，且子链的延伸方向都是5′→3′，因此两条子链的合成方向也相反，表现为双向复制，A正确； DNA在复制的时候，需要四种脱氧核苷酸作为原料，B错误； DNA复制的时候所需要的酶除了DNA聚合酶，还有解旋酶等，C错误； DNA的前导链和后随链都是以各自的母链为模板合成的子链，则前导链和后随链的核苷酸序列相反，D错误。 综合强化 11.下列关于DNA复制的特点，叙述错误的是 A.科学家在研究DNA的复制时使用了同位素15N标记以及密度梯度超速离 心技术 B.DNA的半保留复制使新合成的子代DNA中含有亲代DNA的一条链 C.由冈崎片段连接形成的单链符合卡伽夫法则 D.DNA的半不连续复制的原因之一是DNA聚合酶的催化方向只能是5′→3′ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 √ 双链DNA分子中的碱基含量符合卡伽夫法则，即C＝G、A＝T，由冈崎片段连接形成的单链不符合卡伽夫法则，C错误； DNA的半不连续复制的原因：DNA聚合酶的催化方向只能是5′→3′，DNA的两条链反向平行，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 12.如图表示某DNA复制过程的部分图解，其中rep蛋白具有解旋的功能。下列相关叙述中，不正确的是 A.图中子链的延伸方向是3′→5′ B.DNA结合蛋白可能具有防止DNA单链 重新形成双链的作用 C.rep蛋白可破坏氢键，该DNA中G、C比 例越高，氢键数量越多 D.正常情况下，图中最终形成的两个DNA分子完全相同 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 √ 子链的延伸方向是5′→3′，A错误； DNA复制时双螺旋解开，两条母链分 别充当模板链，DNA结合蛋白可能具 有防止DNA单链重新形成双链的作用， B正确； rep蛋白具有解旋的功能，可破坏氢键，氢键有助于DNA结构稳定，G－C之间有3个氢键，A－T之间有2个氢键，因此G、C比例越高，氢键数量越多，DNA分子越稳定，C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 13.某DNA分子(含14N)含有3 000个碱基，腺嘌呤占35%。若该DNA分子以15N同位素标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次，将全部复制产物进行密度梯度离心，得到如图甲结果；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到如图乙结果。下列有关分析正确的是 A.X层全部是仅含14N的DNA B.W层中含15N标记的胞嘧啶有3 150个 C.X层中含有的氢键数是Y层的1/4 D.W层与Z层的核苷酸数之比是4∶1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 √ X层是同时含14N和15N的DNA，A错误； 腺嘌呤占35%，则胞嘧啶占15%，故胞嘧啶有3 000 ×15%＝450(个)，W层含有15N标记的单链14条，相 当于7个DNA分子，所以共含15N标记的胞嘧啶450× 7＝3 150(个)，B正确； X层有2个DNA分子，Y层有6个DNA分子，所以X层中含有的氢键数是Y层的1/3，C错误； W层含有14条链，Z层含有2条链，所以二者核苷酸数之比是7∶1，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 14.如图表示真核细胞DNA的复制过程，其中有3个复制泡。下列叙述错误的是 A.DNA复制以两条链为模板，但两 条链延伸的方向不同 B.解开DNA双螺旋结构需要细胞内 ATP与解旋酶的参与 C.子链延伸过程中需要DNA聚合酶催化碱基间氢键的形成 D.图示复制方式可加快DNA的复制，但各起点可能不是同时开始的 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 DNA复制以两条链为模板，但 两条链延伸的方向相反，A正确； 解开双螺旋即破坏氢键，需要能 量，由ATP提供，同时需要解旋酶 参与，B正确； DNA聚合酶催化的是磷酸二酯键的形成，不是氢键，C错误； 图示是真核生物的多起点复制，可加快DNA的复制过程，从各起点的螺旋解开的程度来看，各起点可能不是同时开始的，D正确。 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 15.(2023·台州高一期中)科学家推测DNA可能有如图A所示的三种复制方式。1958年，科学家以大肠杆菌为实验对象进行了DNA复制方式的探索实验， 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 实验内容及结果如表。 组别 1组 2组 3组 4组 5组 培养液中唯一氮源 14NH4Cl 15NH4Cl 14NH4Cl 14NH4Cl 14NH4Cl 繁殖代数 多代 多代 一代 两代 三代 培养产物 A B B的子Ⅰ代 B的子Ⅱ代 B的子Ⅲ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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 请回答下列问题： (1)本实验中，科学家采用了_______ ______和______________两种方法； 第5组的离心结果“？”为________ __________________________。 同位素 示踪 密度梯度离心 3/4轻带 (14N/14N)，1/4中带(15N/14N) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 本实验分别用15N和14N来标记亲代DNA 链和子代DNA链，即采用了同位素示 踪技术，对于形成的子代DNA采用了 密度梯度离心法来区别含有不同标记 的DNA，因此本实验中，科学家采用 了同位素示踪法和密度梯度离心法。根据4组中B的子Ⅱ代离心结果为1/2轻带(14N/14N)、1/2中带(15N/14N)，说明DNA复制的方式为半保留复制，则B的子Ⅱ代继续增殖一代后形成8个DNA，其中2个DNA为15N/14N，其余6个DNA为14N/14N，离心后会出现3/4轻带(14N/14N)，1/4中带(15N/14N)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 (2)综合分析本实验的DNA离心结果， 第3组B的子Ⅰ代DNA离心后只有“中 带”，则可以排除DNA分子以______ ________的方式进行复制，接着根据 第4组B的子Ⅱ代DNA离心后为1条中 带和1条轻带，说明DNA分子的复制方式为____________。 全保 留复制 半保留复制 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 亲代DNA为15N/15N，若为全保留复制，则第3组B的子Ⅰ代DNA离心后应出现1/2重带(15N/15N)，1/2轻带(14N/14N)，因此若第3组B的子Ⅰ代DNA离心后只有“中带”，则可以 排除DNA分子以全保留复制方式增殖。将第3组的子Ⅰ代DNA(15N/14N)继续增殖一代，形成的B的子Ⅱ代离心后出现1/2轻带(14N/14N)、1/2中带(15N/14N)，进一步证明了DNA复制方式为半保留复制。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 (3)在大肠杆菌进行DNA复制的过程 中，需以亲代DNA为模板，_______ ________________________________ ___为原料，遵循碱基互补配对原则， 合成子代DNA，该过程还需_______ 酶和__________酶的参与。　　 4种游 离的脱氧核苷酸(写出脱氧核苷酸即 可) 解旋 DNA聚合 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 DNA复制所需要的原料为4种游离的脱氧核苷酸，DNA复制过程需要解旋酶将两条链解开，并利用DNA聚合酶将游离的脱氧核苷酸连接在一起形成子链。 16.(2023·绍兴高一期末)如图1中DNA分子有a和d两条链，将图1中某一片段放大后如图2所示，请结合所学知识，回答下列问题： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 (1)若用放射性同位素32P标记该DNA，则在图2的 结构4、5、6中____(填数字)结构将出现较高的放 射性。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 6 由图2可知，4为含氮碱基，5为脱氧核糖，6为磷酸基团，只有6中含有P，因此若用放射性同位素32P标记该DNA，放射性出现在6。 (2)图1中，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，则A、B分别是________和_____________。图1过程在水稻根尖分生区细胞中进行的场所是________ _______，此过程所需的能量主要是在细胞的_______ (填结构名称)中产生的。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 解旋酶 DNA聚合酶 细胞核、 线粒体 线粒体 A处在解旋，需要使用解旋酶，破坏氢键；B处在合成子链DNA，需要使用DNA聚合酶促进游离的脱氧核苷酸聚合成子链DNA；图1过程为DNA复制，在水稻根尖分生区细胞的细胞核、线粒体中进行；线粒体是需氧呼吸的主要场所，产生ATP，为DNA合成提供能量。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 (3)上述结构模式图中，若一条DNA单链片段的序列是5′—GATACC—3′，那么它的互补链的序列是____(填字母)。 A.5′—CTATGG—3′ B.5′—GATACC—3′ C.5′—GGTATC—3′ D.5′—CCATAG—3′ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 C DNA两条链反向平行，且两条链之间遵循碱基互补配对原则，因此另一条互补链为3′—CTATGG—5′，即5′—GGTATC—3′，故选C。 (4)DNA分子具有一定的热稳定性，加热能破坏图2中9处氢键而打开双链，现在有两条等长的DNA分子甲和乙，经测定发现甲DNA分子热稳定性较高，你认为可能的原因是_________________________ __________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 甲分子中C、G比例高，氢键数目多 (5)若用1个32P标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆 菌，释放出300个子代噬菌体。其中含有32P的噬 菌体所占的比例是_______(用分数表示)。若图2 中亲代DNA分子在复制时，一条链上的G变成了 A，则该DNA分子经过n次复制后，发生差错的 DNA分子占DNA分子总数的比例是_____(用分数表示)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 1/150 1/2 1个32P标记的噬菌体只有一个DNA分子，且其两条链均被32P标记，噬菌体进行DNA复制时原料由未标记的大肠杆菌提供，且DNA进行半保留复制，因此含有32P的噬菌体有2个，占比为2/300＝1/150；若图2中亲代DNA分子 在复制时，一条链上的G变成了A，根据DNA半保留复制的原理，每代产生的DNA分子中都有一半异常，因此经过n次复制后，发生差错的DNA分子占DNA分子总数的比例是1/2。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 A.1 000 B.1 000· C.2 000 D.1 000· 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1 000，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2 000；则子 代DNA的平均相对分子质量比亲代DNA增加了＝1 000·，故选B。 $$