第二章 第二节 第2课时 DNA分子的复制-【优化探究】2025-2026学年新教材高中生物学必修2同步导学案配套PPT课件（苏教版）

遗传的分子基础 第二章 第二节　DNA分子的结构和复制 第2课时　DNA分子的复制   [目标导学]　1.了解DNA分子半保留复制的实验证据。2.阐明DNA分子复制的条件、过程和特点。 内容索引 NEIRONGSUOYIN 学习任务二　DNA分子复制的过程 学习任务一　DNA分子半保留复制的实验证据 课时作业 巩固提升 备选题库 教师独具 DNA分子半保留复制的实验证据 学习任务一 1.对DNA复制方式的推测 全保留复制模型、分散复制模型和　　　　　　　　。 2.证明半保留复制的实验 (1)科学家：米西尔森和斯塔尔。 (2)实验材料和技术 ①实验材料：细菌（约每20 min分裂一次，一次产生两个子代）。 ②技术：同位素标记技术和　　　技术。 梳理 归纳教材知识 半保留复制模型 离心 (3)实验的基本步骤 ①用含14N的普通培养基培养细菌，一段时间后取样并提取DNA（作为对照）。 ②用含　　　的培养基连续培养细菌。 ③将细菌转移到含　　　的普通培养基中培养。 ④在不同时刻取样并提取DNA分子，放入盛有氯化铯溶液的试管中 　　　处理，记录试管中DNA的位置。 15N　 14N　 离心 (4)实验结果 ①提取对照组DNA→离心→　　　　　带。 ②提取亲代DNA→离心→　　　　　带。 ③子一代细菌提取DNA→离心→　　　　　　带。 全部轻链　 全部重链　 全部杂合链 (5)结论 DNA分子　　　　　　：在新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。 半保留复制 [正误辨析] (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标记技术。(　　) (3)在证明DNA复制方式的实验中，从Ⅰ代开始细菌DNA分子中至少有一条链含14N。(　　) × √ √ 1．在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N—DNA(相对分子质量为a)和15N—DNA(相对分子质量为b)。将亲代大肠杆菌(被15N标记)转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用某种离心方法分离得到的结果如图所示。 探究 要点合作突破 (1)Ⅰ中细菌DNA分子的两条链是怎样的？Ⅰ的结果可以排除哪一种复制模型？ 提示：子一代细菌DNA分子中一条链含有14N，另一条链含有15N。可以排除全保留复制模型。 (2)Ⅱ的结果可以排除哪一种复制模型？Ⅱ中细菌DNA分子的平均相对分子质量是多少？ 2．可以用P、C等元素标记进行DNA分子半保留复制的实验吗？ 提示：可以。 1．下列关于“证明DNA半保留复制的实验”的叙述，错误的是 (　　) A．亲代大肠杆菌是在以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代得到的 B．实验过程中采用了密度梯度离心技术 C．实验中的第一代只出现一条居中的DNA条带的结果排除了全保留复制的假设 D．培养到第三代细胞，提取DNA后离心才会同时出现两种条带 强化 题点对应训练 D 解析：该实验中亲代大肠杆菌是在以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代获得的，A正确；该实验运用了同位素标记技术和密度梯度离心技术，B正确；若DNA为全保留复制，则细胞分裂产生的第一代DNA有15N/15N－DNA、14N/14N－DNA，经离心后应该分别分布于离心管的下部和上部，根据第一代只出现一条居中的DNA条带，可以排除DNA复制方式是全保留复制的假设，C正确；培养到第二代细胞提取出DNA，离心后会同时出现两种条带，D错误。 2.(多选)利用大肠杆菌探究DNA的复制方式，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，离心结果如图中甲；②转至含14N的培养基培养，每20分钟繁殖1代；③取出每代大肠杆菌的DNA样本，离心。如图乙、丙、丁是某同学画的结果示意图。下列叙述正确的是(　　) A．乙是转入14N培养基中繁殖1代的结果 B．丙是转入14N培养基中40分钟后的结果 C．位于丁管上部的DNA分子中的N元素仅为14N D．探究过程采用了同位素标记技术和离心技术 CD 解析：DNA的复制是半保留复制，甲是重链带，复制一次后出现的2个DNA都是一条链含15N，一条链含14N，都应处于杂合链带，而乙中为一条重链带和一条杂合链带，A错误；丙中都是杂合链带，应是转入14N培养基中繁殖1代(20分钟后)的结果，B错误；在丁的上部的DNA应是两条链都含有14N的DNA，为轻链带，C正确；探究DNA的复制方式采用了同位素标记技术和离心技术，D正确。 DNA分子复制的过程 学习任务二 1.DNA精确复制的原因 (1)　　　　　　为复制提供了模板。 (2)　　　　　　　　原则保证了复制的精确进行。 梳理 归纳教材知识 双螺旋结构 碱基互补配对 2.过程 解旋 螺旋的双链 脱氧核苷酸　 DNA聚合酶 3.结果：形成两个　　　　　的DNA分子。 4.特点 (1)　　　　　　　　　。 (2)　　　　　　　　　。 5.意义：确保了遗传信息代代传递的　　　　。 完全相同 边解旋边复制 半保留复制 连续性 [正误辨析] (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。(　　) × × × × × 材料：PCR是模拟体内DNA复制的体外扩增DNA的生物技术，由变性、退火、延伸三个基本反应步骤构成。 ①模板DNA的变性：模板DNA经加热至93 ℃左右一定时间后，使DNA双链解离为单链； ②模板DNA与引物的退火(复性)：温度降至55 ℃左右，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合； ③引物的延伸：72 ℃左右，脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，按碱基互补配对原则合成新链。如此循环，实现DNA分子的体外扩增。 探究 要点合作突破 (1)PCR中模板DNA的变性断裂氢键，与体内DNA复制的哪个过程类似？ 提示：PCR中模板DNA的变性断裂氢键与体内DNA复制中解旋的过程类似。 (2)若反应过程中的模板DNA是经15N标记的15N/15N－DNA，反应体系中的脱氧核苷酸未被标记，循环一次，得到的DNA分子有何特点？ 提示：循环一次(即复制一次)，得到的子代双链DNA有一条单链被15N标记(15N/14N－DNA)。 (3)循环n次后，被标记的DNA分子所占比例如何？ 提示：1/2n-1。假定开始时模板DNA分子数为a，被标记的DNA单链为2a，根据半保留复制原则，这些被标记的单链会分配到不同的DNA分子中，即复制后，被标记的DNA分子数为2a；循环n次，子代DNA总数为a×2n，则被标记的DNA分子所占比例为2a/(a×2n)＝1/2n-1。 [归纳总结] 1．DNA复制过程 时期 细胞分裂前的间期 场所 主要在细胞核 结果 形成两个完全相同的DNA 条件 模板、原料、能量、酶 意义 保持了遗传信息的连续性 过程 解旋——合成子链——重新螺旋 特点 边解旋边复制、半保留复制 [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的3个复制起点中，最右侧复制起点最先开始复制。 2．用“图解法”分析DNA复制的相关计算 (1)将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则： ②脱氧核苷酸链共2n+1条：含15N的脱氧核苷酸链2条；含14N的脱氧核苷酸链(2n+1－2)条。 (2)DNA复制中消耗的脱氧核苷酸数 若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个： ①经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n－1)。 ②第n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n－1) －m·(2n-1－1)＝m·2n-1个。 3．(多选)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①和酶②均作用于氢键 B．该过程的模板链是a、d链 C．该过程可发生在细胞分裂前间期 D．DNA复制的特点是半保留复制 强化 题点对应训练 AB 解析：由题图可知，酶①(解旋酶)使氢键断裂，而酶②(DNA聚合酶)不作用于氢键，A错误；DNA复制过程的模板是亲代DNA的两条链，即a、b链，B错误；DNA复制过程发生在有丝分裂前间期或减数分裂前间期，C正确；由题图可知，新合成的两个DNA分子各保留亲代DNA分子的一条链，新合成一条链，即DNA复制的特点是半保留复制，D正确。 4．(多选)一个含100个碱基对的DNA分子片段，其中一条链中T＋A占40%。若将该DNA分子放在含15N的培养基中连续复制3次，下列有关叙述正确的是(　　) A．该DNA分子的另一条链中T＋A占60% B．该DNA分子中含有碱基A的数目为40个 C．该DNA分子第3次复制时需要消耗240个碱基C D．经3次复制后，子代DNA中含15N的单链占1/8 BC 解析：根据碱基互补配对原则，该DNA分子的另一条链中T＋A占40%，A错误；该DNA分子中含有碱基A的数目为200×20%＝40(个)，碱基C有200×30%＝60(个)，DNA分子第3次复制时需要消耗碱基C的数目为60×2(3-1)＝240(个)，B、C正确；经3次复制后，共产生8个DNA，其中有2个DNA仅一条链含15N，6个DNA双链都含15N，因此含15N的单链占7/8，D错误。 备选题库 教师独具 1．科学家用15N标记的NH4Cl培养液来培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖两代，然后取样并提取DNA，再将提取的DNA进行密度梯度离心。离心后试管中DNA的位置是(　　) A．全部位于下层 B．一半居中，一半位于上层 C．全部居中 D．一半居中，一半位于下层 2 3 1 4 D 5 解析：DNA复制为半保留复制，用15N标记的NH4Cl培养液培养大肠杆菌，大肠杆菌繁殖两代后，含有母链的大肠杆菌的DNA一条链含14N，另一条链含15N，经过密度梯度离心，位于试管的中层，而其他大肠杆菌中的DNA两条链都含有15N，离心后位于试管的下层。 2 3 1 4 5 2.(多选)某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的实验，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl。 a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA连续复制两次，离心后在离心管中的分布位置。下列叙述正确的是(　 　) A．本实验运用了同位素标记技术和离心技术 B．a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含 14NH4Cl的培养基中培养的 C．b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA 都是15N/14N－DNA 2 3 1 4 ACD 5 解析：由题图可知，a管中的DNA密度最大，表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养基中培养的，B错误。 2 3 1 4 5 3．真核细胞中DNA复制过程如图所示，下列相关叙述不正确的是 (　　) A.多起点双向复制能保证DNA在短时间内完成复制 B．DNA复制时两条子链的延伸方向相反 C．复制过程中氢键的断裂和形成都需要DNA聚合酶的催化 D．DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则 2 3 1 4 C 5 解析：多起点双向复制能保证DNA在短时间内完成复制，A正确；双链DNA的两条链反向平行，复制的方向是5′端→3′端，所以DNA复制时两条子链的延伸方向相反，B正确；复制过程中氢键的断裂需要解旋酶的催化，而氢键的形成不需要酶的催化，C错误；DNA分子的准确复制依赖于碱基互补配对原则，即A与T配对，G与C配对，D正确。 2 3 1 4 5 4．用一个32P标记的噬菌体侵染在31P环境中培养的大肠杆菌，已知噬菌体DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个。下列叙述不正确的是 (　　) A．大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料和酶等 B．噬菌体DNA含有(2m＋n)个氢键 C．该噬菌体繁殖4次，子代中只有14个含有31P D．噬菌体DNA第4次复制共需要8(m－n)个腺嘌呤脱氧核苷酸 2 3 1 4 C 5 解析：噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌并作为模板控制子代噬菌体的合成，其DNA的复制及表达需要大肠杆菌提供原料、酶和ATP等，A正确；DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个，则T有(m－n)个，因此氢键个数＝2(m－n)＋3n＝(2m＋n)个，B正确；该噬菌体繁殖4次，子代噬菌体中有16个含31P，C错误；噬菌体DNA第4次复制共需要腺嘌呤脱氧核苷酸＝24-1(m－n)＝8(m－n)个，D正确。 2 3 1 4 5 5．如图为真核细胞中发生的一项生理过程示意图，请据图回答下列问题。 2 3 1 4 5 (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_____________________ ___________________________________________________________。 2 3 1 4 5 DNA复制 细胞核 (p/2－q)(2n－1) DNA分子独特的双螺旋 结构，为复制提供了模板，碱基互补配对原则保证了复制的精确进行 2 3 1 4 5 课时作业 巩固提升 [基础巩固练] 1．下列有关DNA复制的说法，正确的是(　　) A．人体成熟的红细胞中能发生DNA的复制 B．DNA复制时，先将DNA双链全部解旋然后再进行复制 C．碱基互补配对和DNA的双螺旋结构有利于DNA的准确复制 D．宿主细胞能为病毒DNA的复制提供原料、场所、模板和酶 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 C 15 解析：人体成熟的红细胞中没有细胞核和线粒体，不再进行分裂，所以不能发生DNA的复制，A错误；DNA复制时，不是先将DNA双链全部解旋然后再进行复制，而是边解旋边复制，B错误；碱基互补配对和DNA的双螺旋结构有利于DNA的准确复制，C正确；一般情况下，宿主细胞能为病毒DNA的复制提供原料、场所和酶，但模板是由病毒自己提供的，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 2．研究人员将1个含14N－DNA的大肠杆菌转移到以15NH4Cl 为唯一氮源的培养基中，培养24 h后提取子代大肠杆菌的DNA。将DNA解开双螺旋，变成单链；然后进行密度梯度离心，试管中出现两种条带(如图)。下列说法正确的是(　　) A．由结果可推知该大肠杆菌的细胞 周期大约为6 h B．根据条带的数目和位置可以确定 DNA的复制方式 C．解开DNA双螺旋的实质是破坏核苷酸之间的化学键 D．若直接将子代DNA进行密度梯度离心也能得到两条条带 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 D 15 解析：据图可知，由于14N单链∶15N 单链＝1∶7，说明DNA复制了3次， 可推知该细菌的细胞周期大约为24/3 ＝8 h，A错误；由于DNA解旋变成单链，所以根据条带的数目和位置只能判断DNA单链的标记情况，但无法判断 DNA的复制方式，B错误；DNA复制的第一步是在解旋酶的作用下使两条双链打开，解开DNA双螺旋的实质是断开碱基对之间的氢键，C错误；经分析可知，DNA复制3次，有2个DNA链是15N和14N，在中带；有6个DNA链都是15N的，在重带，即直接将子代DNA进行密度梯度离心也能得到两条条带，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 3．如图为真核细胞DNA复制过程模式图， 相关分析错误的是(　　)  A．在复制完成后，甲、乙可在有丝分裂 后期、减数第一次分裂后期分开 B．图示体现了边解旋边复制及半保留复制的特点 C．酶①为解旋酶，酶②为DNA聚合酶 D．复制结束后形成的两个DNA分子是完全相同的 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 A 15 解析：在细胞分裂过程中，甲、乙两条DNA所携 带信息相同，位于一条染色体的两条姐妹染色单 体上，因此甲、乙的分离即为姐妹染色单体的分 离，发生在有丝分裂后期、减数分裂后期Ⅱ，A 错误；据图可知，图示DNA分子复制在解旋的同 时可形成子链，且新形成的甲、乙两条DNA分 子中均含有一条亲代DNA母链，符合半保留复制以及边解旋边复制的特点，B正确；酶①作用于DNA的两条母链之间，使DNA双链的配对碱基之间的氢键断开，为解旋酶；酶②作用是形成磷酸二酯键，为DNA聚合酶，C正确；图中形成的两个DNA分子完全相同，每个子代DNA分子中均保留了其亲代DNA分子的一条单链，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 4．DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成。DNA复制时，一条子链是连续合成的，另一条子链是不连续合成的(即先形成短链片段再相互连接)，这种复制方式称为半不连续复制。据图判断，下列说法错误的是(　　) A．DNA复制时需要解旋酶和DNA 聚合酶的催化 B．DNA复制时，子链延伸的方向为 “3′→5′” C．DNA分子的复制遵循边解旋边复制的特点 D．据图分析，DNA分子复制能在较短时间内迅速完成的原因可能是双向复制 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 B 15 解析：DNA分子复制时需要解旋酶(打开双螺旋结构)和DNA聚合酶(催化单个的脱氧核苷酸连接到DNA子链上)的催化，A正确；DNA分子复制时，两条子链的合成方向是相反的，但都为5′→3′，B错误；DNA分子复制的过程中遵循边解旋边复制和半保留复制，C正确；据图可知，DNA分子复制能在较短时间内迅速完成的原因可能是双向复制，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 5．一个双链被32P标记的DNA片段有100个碱基对，其中腺嘌呤占碱基总数的15%，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70个 B．该DNA片段的一条链中，碱基A与T之和占该链的比值为30% C．复制3次后，子代DNA中含32P与含31P的分子数之比为1∶3 D．第三次复制过程需要280个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 C 15 解析：由分析可知，该DNA片段中A＝T＝200×15%＝30个，G＝C＝200×35%＝70个，A正确；该DNA片段中A与T之和占碱基总数的30%，根据碱基互补配对原则，该DNA片段的一条链中碱基A与T之和占该链的比值也是30%，B正确；复制3次后，子代DNA中含32P与含31P的分子数之比为2∶8＝1∶4，C错误；第三次复制过程需要70×23-1＝280个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 6．现有拟核区DNA(含100个碱基对，其中有60个G)的两条单链均只含有14N(表示为14N/14N)的一个大肠杆菌，若让该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代，再转到含有14N的培养基中繁殖一代，则对结果分析不正确的是(　　) A．理论上有15N/14N和14N/14N两种DNA，其比例为3∶1 B．该DNA一条单链上(C＋G)/(A＋T)的值等于2/3 C．运用密度梯度离心后，离心管中会出现两条密度带 D．共需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸280个 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 B 15 解析：由于DNA半保留复制，14N/14N的一个大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代，再转到含有14N 的培养基中繁殖一代，则形成8个DNA，6个DNA为15N/14N，2个DNA为14N/14N，A正确；DNA一条单链上(C＋G)/(A＋T)的比值不确定，B错误；理论上共有两种DNA，即15N/14N和14N/14N，运用密度梯度离心后，离心管中会出现两条密度带，C正确；每个DNA分子含有腺嘌呤40个，复制三次共需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸(23－1)×40＝280个，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 7．某T2噬菌体的核酸由m个碱基对组成，其中腺嘌呤有n个，现用一个DNA双链被32P标记的T2噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌。下列叙述错误的是(　　) A．该噬菌体增殖3代需要消耗含有碱基C的脱氧核苷酸的数目为7(m－n) B．该噬菌体的DNA分子的一条链上碱基(C＋G)的数目为(m－n) C．复制产生的全部子代噬菌体的DNA分子都能检测到放射性 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 C 15 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 8．大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖数代后， 其DNA几乎都含有15N，然后将上述大肠杆菌转 移到含14N的培养基中培养，在不同时刻收集大 肠杆菌并提取其DNA，而后进行离心，记录离心 后试管中DNA的位置，结果如图①～④所示。 下列相关叙述正确的是(　　) A．②为最早收集到的大肠杆菌DNA的离心结果 B．③为细胞分裂两次后的大肠杆菌DNA的离心结果 C．④为细胞分裂一次后的大肠杆菌DNA的离心结果 D．①②③中出现15N/14N－DNA，是半保留复制的结果 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 D 15 解析：由题分析可知，在将大肠杆菌放入含有 14N的培养基之前，大肠杆菌DNA的两条链均 含15N标记，根据图示分析可知，④为最早收 集到的大肠杆菌DNA的离心结果，此时DNA 尚未复制；②为细胞分裂一次后的大肠杆菌 DNA的离心结果；①为细胞分裂两次后的 大肠杆菌DNA的离心结果；③为细胞分裂三次或数次后的大肠杆菌DNA的离心结果，A、B、C错误；①②③中出现15N/14N－DNA是半保留复制的结果，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 9．科学家为了探究DNA复制方式，先用含有14NH4Cl的原料来培养大肠杆菌若干代作为亲本，再将亲本大肠杆菌转移到含15NH4Cl原料中培养，收集不同时期的大肠杆菌并提取DNA，再将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。 (1)用含有14NH4Cl的原料来培养大肠杆菌若干代作为亲本，培养若干代的目的是___________________________________________。 (2)有科学家认为DNA的复制是全保留复制，复制形成的两条子链结合在一起，两条模板链重新结合在一起。若实验结果是子一代的DNA位置是一半在重带，一半在轻带，则为________________复制。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 (3)科学家进行实验，得到的实验结果是子一代的DNA位置__________，子二代的DNA位置______________________。这个结果否定了全保留复制，说明是半保留复制。 (4)有人认为，将子一代的DNA分子用解旋酶处理后再离心，就能直接判断DNA的复制方式，如果1/2为轻带，1/2为重带，则一定为半保留复制。这种说法是否正确？________。说出你的理由：__________________________________________________。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 答案：(1)使大肠杆菌的DNA都标记上14N (2)全保留 (3)全在中带　1/2在中带，1/2在重带(一半在中带，一半在重带) (4)不正确　因为不论是全保留复制还是半保留复制，解旋后都是一半重带，一半轻带 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 解析：(1)用含有14NH4Cl的原料来培养大肠杆菌若干代作为亲本，培养若干代的目的是使大肠杆菌的DNA几乎都被14N标记。 (2)若实验结果是子一代的DNA位置是一半在重带，一半在轻带，说明子一代DNA的组成为15N/15N－DNA和14N/14N－DNA，即复制形成的两条子链结合在一起，两条模板链重新结合在一起，则为全保留复制。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 (3)如果是半保留复制，则子一代的DNA的组成为14N/15N－DNA，全部在中带，子二代的DNA的组成一半为14N/15N－DNA，一半为15N/15N－DNA，故子二代的DNA位置为1/2中带，1/2重带。 (4)将子一代的DNA分子用解旋酶处理后再离心，如果1/2为轻带，1/2为重带，不能判断一定为半保留复制，理由是子一代的DNA分子用解旋酶处理后再离心，半保留复制和全保留复制形成的DNA链中均有2条14N链和2条15N链，则一半在轻带位置，一半在重带位置，故不能判断DNA的复制方式。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 [素能培优练] 10．如图表示某DNA分子片段，假设该DNA分子中有5 000对碱基，A＋T占碱基总数的34%，若该DNA分子在含14N的培养基中连续复制2次，下列叙述正确的是(　　)   A．复制时作用于③处的酶为DNA聚合酶 B．DNA分子复制2次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸9 900个 C．④处指的是腺嘌呤核糖核苷酸 D．子代中含15N的DNA分子占1/2 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 B 15 解析：复制时作用于③处的酶为解旋酶而不是DNA聚合酶，A错误；复制2次需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为5 000×66%×(22－1)＝9 900个，B正确；DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸，所以④处指的是腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，C错误；DNA分子只有一条链含15N，其复制是半保留复制，连续复制2次后，形成的4个DNA分子，只有一个DNA分子含有15N，因此子代中含15N的DNA分子占1/4，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 11．将一个未被放射性同位素32P标记的大肠 杆菌(拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其 中有a个胸腺嘧啶)放在含有32P－胸腺嘧啶脱 氧核苷酸的培养基中培养，一段时间后检测 到如图Ⅰ、Ⅱ所示两种类型的DNA(虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链)。下列有关该实验结果的预测与分析，错误的是(　　) A.DNA第二次复制产生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ两种类型 B．DNA复制后按照基因的分离定律分配到两个子细胞中 C．复制n次需要胞嘧啶的数目是(2n－1)(m－2a)/2 D．复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链数量为2n+1－2 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 B 15 解析：DNA复制的方式是半保留复制，DNA 第一次复制产生的子代DNA都是Ⅰ型，第二 次复制产生的DNA分子有两个Ⅰ型、两个Ⅱ 型，A正确；大肠杆菌是原核生物，其DNA 的遗传不遵循分离定律，B错误；DNA分子中含有m个碱基，其中有a个T，则含有的C＝(m－2a)/2，复制n次需要的胞嘧啶的数目是(2n－1)(m－2a)/2，C正确；复制n次形成的2n+1条脱氧核苷酸链中，只有2条是亲代链，因此形成的放射性脱氧核苷酸单链数量为2n+1－2，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 12．(多选)大肠杆菌质粒是一种环状DNA，如图 表示质粒DNA复制过程，其中复制叉是DNA复 制时在DNA链上形成的Y型结构。下列相关叙述 正确的是( 　　) A．质粒分子中磷酸基团、碱基、脱氧核糖的数量比为1∶1∶1 B．复制叉的形成离不开解旋酶的参与，需要消耗ATP C．子链的延伸需要核糖核苷酸为原料、DNA聚合酶催化 D．根据图示，质粒DNA复制具有单起点、双向复制的特点 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 ABD 15 解析：质粒是环状DNA，其基本单位是脱氧核 糖核苷酸，由一分子磷酸基团、一分子碱基和 一分子脱氧核糖组成，A正确；根据质粒DNA 的复制图，复制叉是DNA复制延伸处的“Y型 结构”，表示DNA正在复制，所以离不开解旋 酶，还要消耗ATP，B正确；题图为DNA复制，因而原料是四种脱氧核糖核苷酸，C错误；从图示质粒DNA的复制过程中可以看出，质粒DNA复制是单起点的双向复制，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 13．(多选)取小鼠(2N＝40)的1个精原细胞，诱导其在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成减数分裂形成4个精子，取其中一个精子与无放射性的卵细胞结合形成受精卵，然后转入无放射性的培养基中培养至早期胚胎。下列有关叙述不正确的是(　　) A．初级精母细胞中出现的20个四分体，每个四分体的DNA均被3H标记 B．减数分裂形成的每个精子中有10条染色体被3H标记，10条未被标记 C．受精卵第一次有丝分裂后期，细胞中被3H标记的染色体有20条 D．受精卵第一次有丝分裂产生的每个子细胞中被3H标记的染色体均是10条 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 BD 15 解析：初级精母细胞在减数第一次分裂前期形成20个四分体，每个四分体的DNA均被3H标记，A正确；由于减数第一次分裂前间期经过了DNA的复制，且复制方式为半保留复制，在原料含有放射性的前提下，产生的DNA分子均有放射性标记，因此减数分裂形成的每个精子中20条染色体都被3H标记，B错误；参与受精的精子中的20条染色体都带有放射性标记，即受精卵中有20条染色体带有放射性标记，而且其中的DNA分子均是单链被标记，则受精卵第一次有丝分裂后期，细胞中被3H标记的染色体只有20条，C正确；受精卵第一次有丝分裂后期的细胞中只有20条染色体带有放射性标记，且可随机进入两个子细胞中，因此分裂后产生的每个子细胞中被3H标记的染色体有0～20条，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 14．图甲表示细胞核内物质的合成过程，分析回答下列问题。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 (1)甲过程需要的酶有_____________，在一个细胞周期中，甲过程每个起点起始________次，该过程从多个起点开始的意义是__________ __________________________________________________________。 15 (2)在研究DNA复制机制的过程中，为检验“DNA半保留复制”假说是否成立，研究者用蚕豆根尖进行实验，主要步骤如下： 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 步骤① 将蚕豆根尖置于含放射性3H标记胸腺嘧啶的培养液中，培养大约一个细胞周期的时间 在第一个、第二个和第三个细胞周期取样，检测中期细胞染色体上的放射性分布 步骤② 取出根尖，洗净后转移至不含放射性物质的培养液中，继续培养大约两个细胞周期的时间 15 若第一个细胞周期的检测结果是每个染色体上的姐妹染色单体都具有放射性，第二个细胞周期的放射性检测结果符合上图中的________(填字母)，且第三个细胞周期的放射性检测结果符合图中的________(填字母)，则假说成立。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 答案：(1)解旋酶与DNA聚合酶　1　加快DNA复制的速率 (2)B　B和C 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 解析：(1)根据分析，图示甲过程表示DNA的复制，该过程需要的酶有解旋酶和DNA聚合酶；一个细胞周期中，染色体只复制一次，故细胞核中的甲过程在每个起点一般起始1次；该过程从多个起点开始的意义是加快DNA复制的速率。 (2)若假说成立，即DNA分子的复制方式为半保留复制，则第二个细胞周期的放射性检测结果是每条染色体含有的两条染色单体中的一条含有放射性，另一条不含放射性，即符合图乙中的B；第三个细胞周期的放射性检测结果是有一部分染色体不含放射性，另一部分染色体的姐妹染色单体中，有一条含有放射性，另一条不含放射性，即符合图中的B和C。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 15．大肠杆菌DNA呈环状，图1表示其复制过程。为证明DNA复制的方式，科学家利用大肠杆菌进行了如下实验：将大肠杆菌在15NH4Cl培养液中培养若干代，再将其转移到14NH4Cl培养液中培养，在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA进行密度梯度离心，记录离心后试管中DNA带的位置，图2表示几种可能的离心结果。请回答下列问题。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 (1)DNA分子的基本单位是_________，环状DNA分子中每个磷酸基团连接________个脱氧核糖，DNA的特异性是由__________决定。在该DNA分子的一条链上，鸟嘌呤和腺嘌呤的数量之比为3∶5，且两者之和占该条链的48%，则在其互补链上，胸腺嘧啶占该链的百分比为________。 (2)复制原点是DNA分子中复制起始的一段序列，该序列中A—T含量很高，有利于DNA复制起始时的解旋，原因是_________________。酶2催化子链延伸的方向是________。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 (3)证明DNA半保留复制的实验方法是________________，大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中增殖一代，如果为半保留复制，则DNA带的分布应如图2中试管________所示。 (4)某DNA片段中(14N)含有3 000个碱基，腺嘌呤占35%。若该DNA分子以15N同位素标记的游离脱氧核苷酸为原料复制3次，再将全部复制产物置于试管内离心，进行密度分层，得到结果如图①；然后加入解旋酶再离心，得到结果如图②，则下列有关分析正确的是________。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 A．X层中的DNA片段只用14N标记，Y层中的DNA片段只用15N标记 B．W层中含15N标记的胞嘧啶3 150个 C．W层与Z层的核苷酸数之比为1∶4 D．X层中含有的氢键数是Y层的3倍 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 答案：(1)脱氧核糖核苷酸　2　脱氧核苷酸(或碱基对)的排列顺序　30% (2)A与T之间的氢键数量少，容易打开　 5′→3′ (3)同位素标记法(和密度梯度离心法)　C (4)B 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 解析：(1)DNA分子的基本单位是脱氧核糖核苷酸。环状DNA分子中没有游离的磷酸，每个磷酸基团连接2个脱氧核糖，DNA的特异性是由脱氧核苷酸的(或碱基对)排列顺序决定的。已知在DNA分子的一条链上，鸟嘌呤和腺嘌呤的数量之比为3∶5，且两者之和占整条链的48%，所以A占该链的比值为48%×5/8＝30%，G占该链的比值为48%×3/8＝18%；根据碱基互补配对原则，该链中A的数目与其互补链中的T的数目相等，所以在其互补链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的比例为30%。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 (2)复制原点是DNA分子中复制起始的一段序列，该序列中A—T含量很高，有利于DNA复制起始时的解旋，原因是A—T碱基对只含有2个氢键，而C—G碱基对含有3个氢键，A与T之间的氢键数量少，容易打开。酶2是DNA聚合酶，而DNA聚合酶只能从引物的3′端开始延伸DNA链，所以DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 (3)证明DNA半保留复制的实验方法是同位素标记法及密度梯度离心法。由于亲代DNA的两条单链都含有15N，因此转移到14NH4Cl培养液中增殖一代，如果为半保留复制，则子代DNA为14N/15N，DNA带的分布应如图2中试管C所示。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15   (4)根据题意和图示分析可知，DNA片段中含有3 000个碱基，腺嘌呤占35%，则A＝T＝1 050个，G＝C＝450个；DNA分子以15N同位素标记的游离脱氧核苷酸为原料复制3次，得8个DNA分子，其中2个含有14N和15N，6个只含15N。由于DNA分子为双链结构，所以加入解旋酶再离心，共得到2个含有14N 的DNA单链，14个含有15N的DNA单链，据此分析选项如下：试管①为DNA分层后的结果，因此X层中的DNA片段中DNA分子的一条链含14N标记，另一条链含15N标记，Y层中的 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 DNA片段只含15N标记，A错误；W层中含15N标记的单链为14条，可构成7个DNA，因此含胞嘧啶＝450×7＝3 150个，B正确；W层与Z层的核苷酸数之比与核苷酸链数之比相同，为(8×2－2)∶2＝7∶1，C错误；X层中的DNA片段中含14N标记和15N标记，共有2个DNA分子，而Y层中的DNA片段只含15N标记，共有6个DNA分子，所以Y层中含有的氢键数是X层的3倍，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 11 12 1 4 10 13 14 15 ④子二代细菌提取DNA→离心→轻链带、杂合链带。 提示：分散复制模型。Ⅱ中细菌DNA分子的平均相对分子质量为。 D．c管中大肠杆菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的 解析：(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。 D．该噬菌体增殖n代，具有放射性的噬菌体占 解析：由题意可知，该噬菌体的核酸中碱基C的数目为(m－n)个，该噬菌体增殖3代共产生了8个噬菌体，则消耗碱基C的数目为7(m－n)个，A正确；根据碱基互补配对原则，该噬菌体的DNA分子的一条链上碱基(C＋G)的数目即为DNA分子中的C或G的总数，故该噬菌体的DNA分子的一条链上碱基(C＋G)的数目为(m－n)个，B正确；复制产生的全部子代噬菌体的DNA分子中只有2个DNA分子能检测到放射性，C错误；该噬菌体增殖n代，能检测到具有放射性的噬菌体为2个，占DNA分子总数的比例为，D正确。 $$