第二章 第二节 第2课时 DNA分子的复制-【名师导航】2025-2026学年高中生物必修2 遗传与进化教师用书word（苏教版）

本高中生物学讲义聚焦DNA分子的半保留复制，系统梳理复制方式的推测（全保留、分散、半保留模型）、米西尔森-斯塔尔实验验证（同位素标记与密度梯度离心），以及复制的场所、条件、过程、特点和意义，构建完整知识支架。 该讲义融合科学思维与探究实践，通过实验分析培养科学探究能力，结合复制过程图解与计算推导提升科学思维，配套练习题与图示辅助教学。课中助力教师直观授课，课后帮助学生巩固知识，查漏补缺，深化理解。

第2课时　DNA分子的复制 概述DNA分子通过半保留方式进行复制。 1．生命观念——准确说出DNA复制的过程和特点，明确DNA在前后代可以保持连续性；同时说明基因和DNA在结构和功能上的关系。 2．科学思维——根据碱基互补配对原则进行DNA复制的相关计算；并通过分类和比较及分析和综合，说出基因和DNA、染色体、脱氧核苷酸、性状等的关系。 3．科学探究——分析探究DNA复制的实验方法、过程和结论。 一、对DNA分子复制的推测与验证 1．DNA分子的复制 以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。 2．推测 (1)有人提出“全保留复制模型”，即亲代的双螺旋形态结构完全不变，其子代只是全新的复制品。 (2)也有人提出“分散复制模型”，即亲代的DNA会分散进入子代复制品的每条链中，亲代和子代的DNA都是旧DNA和新DNA的混合体。 (3)还有些人提出“半保留复制模型”，即以亲代DNA的每条链为模板合成一条互补链，再与互补链组成子代DNA。 3．证明DNA分子半保留复制的实验 (1)科学家：米西尔森和斯塔尔。 (2)实验材料：大肠杆菌。 (3)实验方法：运用同位素标记技术和密度梯度离心技术。 (4)实验过程 (5)结果分析 ①离心处理后，子一代DNA分子为杂合链带(含14N和15N)，原因在于新合成的每个DNA分子中，都含有原来DNA分子中的一条链(15N)和以该链为模板新合成的一条互补链(14N)。 ②子二代DNA分子应该为轻链带(含14N)和杂合链带(含14N和15N)。 二、DNA分子的半保留复制 1．概念：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，因此，这种复制方式被称为DNA半保留复制。 2．场所：主要在细胞核。 3．条件 (1)模板：DNA分子的两条脱氧核苷酸链。 (2)原料：细胞中四种脱氧核苷酸。 (3)能量和酶等。 4．过程 5．特点 (1)过程：边解旋边复制。 (2)方式：半保留复制。 6．结果：一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子。 7．精确复制的原因：在DNA半保留复制中，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。 8．意义：正是DNA分子的半保留复制，确保了遗传信息代代传递的连续性。 (正确的打“√”，错误的打“×”) 1．证明DNA复制方式的实验只能用同位素标记N。 (　　) 2．在证明DNA复制方式的实验中，从子一代开始细菌DNA分子中至少有一条链含 14N。 (　　) 3．DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的DNA分子中两条链均是新合成的。 (　　) 4．任何生物的基因都是有遗传效应的DNA片段。 (　　) 5．碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。 (　　) 提示：1．×　DNA的组成元素有C、H、O、N、P，这几种元素都有同位素，所以标记任何一种元素都可以。 2．√ 3．×　DNA分子的复制方式为半保留复制，所以子代DNA的两条链中包含了一条母链和一条子链。 4．×　RNA病毒(如烟草花叶病毒、禽流感病毒、埃博拉病毒等)的遗传物质是RNA，其基因是有遗传效应的RNA片段。 5．√ 　DNA分子的复制 1．不同生物的DNA分子复制的场所 2．DNA分子复制所需的酶：是指一个酶系统，不仅仅是指解旋酶和DNA聚合酶，还包括DNA连接酶等。 (1)解旋酶的作用是破坏碱基间的氢键。 (2) DNA聚合酶的作用是连接游离的脱氧核苷酸。 (3)DNA连接酶的作用是连接DNA片段。 3．DNA分子复制的基本条件 (1)模板：解旋的DNA分子的两条单链。 (2)原料：细胞中游离的4种脱氧核苷酸。 (3)能量：主要通过水解ATP提供。 (4)酶：DNA聚合酶(形成磷酸二酯键)、解旋酶(打开氢键)等。 4．两个子代DNA的位置及分开时间：复制产生的两个子代DNA分子位于一对姐妹染色单体上，由着丝粒连在一起，在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期着丝粒分裂时分开，分别进入两个子细胞中。 5．DNA分子复制对DNA作为遗传物质的意义 (1)边解旋、边复制，多个起点同时进行，节省时间、效率高。 (2)新DNA分子双链为“一母一子”，因此复制更为精确，使遗传信息更加稳定。稳定的遗传信息从亲代传递给子代，从而使生物的前后代保持了一定的连续性。 　巧记DNA分子复制的“一、二、三、四” 1．如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图回答下列相关问题。 (1)据图可知，DNA聚合酶使两条子链从5′端到3′端，还是从3′端到5′端进行合成？ 提示：从5′端到3′端进行合成。 (2)合成的两条子链间碱基排列顺序相同还是互补？ 提示：互补。 2．这个小机器是DNA复印机，也叫做PCR仪，在体外完成DNA复制，使DNA片段在数量上呈指数增加，可以在短时间内获得大量的特定基因片段。DNA复印机完成DNA复制需要加入哪些物质？ 提示：模板DNA、引物、4种脱氧核苷酸、DNA聚合酶等。 1．如图为某真核细胞中DNA复制过程模式图，下列分析正确的是(　　) 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．该过程中的c、d链碱基序列相同 D．DNA复制的特点是半保留复制 D　[分析题图可知，酶1是解旋酶，酶2是DNA聚合酶，前者作用于氢键，后者作用于磷酸二酯键，A错误；该过程a、b链为模板链，c、d链分别是以a、b链为模板合成的子链，c、d链的碱基序列是互补的，B、C错误；DNA的复制方式为半保留复制，D正确。] 2．下列有关DNA复制过程的叙述，正确的顺序是(　　) ①互补碱基对之间的氢键断裂 ②互补碱基对之间形成氢键 ③DNA分子在解旋酶的作用下解开双链 ④以两条单链为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料，进行碱基互补配对 ⑤子链与母链盘绕成双螺旋结构 A．①③④②⑤　 B．③①⑤④② C．①④②⑤③ D．③①④②⑤ D　[DNA复制时，DNA分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下解开双链(③)，互补碱基对之间的氢键断裂(①)，然后以两条单链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，以细胞中游离的脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链(模板链)互补的子链(④)，子链与模板链通过氢键连接(②)，最后子链与母链盘绕成双螺旋结构(⑤)，故正确的顺序是③①④②⑤，D正确。] 　与DNA复制有关的计算 1．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： ①子代DNA共2n个 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)个。 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。 2．与染色体、细胞数目相关的计算 研究DNA分子的半保留复制时，常涉及计算后代带放射性标记的DNA、染色体或细胞所占比例的问题，此时要注意： (1)一个DNA分子含两条DNA链，只要有一条DNA链带标记，该DNA分子便带标记。 (2)每条染色体含一个或两个DNA分子，只要有一条DNA链带标记，该染色体便带标记。 (3)每个细胞含多条染色体，每条染色体的情况是一样的，只需分析一条染色体(减数分裂时只需分析一对同源染色体)即可。 亲代大肠杆菌的DNA中含有15N，在含有14N的培养基中进行复制。 (1)大肠杆菌通过哪一种分裂方式进行增殖？其分裂次数和DNA复制次数有何关系？ 提示：二分裂；大肠杆菌分裂一次，DNA复制一次。 (2)复制2次后，含15N的DNA、含14N的DNA、含15N的DNA链、含14N的DNA链各是多少？ 提示：2个、4个、2条、6条。 (3)若将第三代大肠杆菌的DNA提取后进行离心，则靠近试管底部、位置居中和靠近试管的上部的DNA数之比为多少？ 提示：0∶2∶6。 3．一个含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20个A C．该DNA分子第3次复制时需要消耗240个C D．经3次复制后，子代DNA中含15N的单链占1/8 C　[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T＋A占40%，T和A各占20%，同理G和C各占30%，则其含A 100×2×20%＝40个，B错误；该DNA分子中含C 100×2×30%＝60个，其第3次复制时需要消耗C 60×22＝240个，C正确；经3次复制后，产生23＝8个子代DNA，其中有2个DNA分子仅一条链含15N，6个DNA分子双链都含15N，即含15N的单链占7/8，D错误。] 4．若将胡萝卜细胞置于含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。下列叙述正确的是(　　) A．每条染色体中的两条染色单体均含3H B．每个DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含3H C．每个DNA分子中均只有一条脱氧核苷酸链含3H D．每条染色单体均只有一个DNA分子的两条脱氧核苷酸链含3H A　[DNA的复制方式是半保留复制，将胡萝卜细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，第二次分裂DNA复制后，会出现有一条链被3H标记的双链DNA和双链都被3H标记的双链DNA，这种情况下，一个双链DNA参与构成一条染色单体，故每条染色单体都含有3H标记，A项正确；第二次分裂中期，既会出现两条脱氧核苷酸链均含3H的DNA分子，也会出现只有一条脱氧核苷酸链含3H的DNA分子，B项、C项、D项均错误。] 5．科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素标记技术及密度梯度离心技术进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果如表。 组别 1组 2组 3组 4组 培养液中 唯一氮源 14NH4Cl 15NH4Cl 14NH4Cl 14NH4Cl 繁殖代数 多代 多代 一代 两代 培养产物 A B B的子一代 B的子二代 操作 提取DNA并密度梯度离心 离心结果 仅为轻链带(14N/14N-DNA) 仅为重链带(15N/15N-DNA) 仅为杂合链带(15N/14N-DNA) 1/2轻链带(14N/14N-DNA)1/2杂合链带(15N/14N-DNA) 请分析并回答： (1)要得到DNA中的N全部为15N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)若B的子一代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重链带”DNA来自________，据此可判断DNA的复制方式不是________(填“半保留”或“全保留”)复制。 (3)若将B的子一代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。 (4)若在同等条件下将B的子二代继续培养，子n代DNA离心的结果是密度带的数量和位置____________，密度带宽度发生变化的是“________带”。 [解析]　(1)培养液中以15N(15NH4Cl)为唯一氮源，需经过多代培养，才能得到DNA中的N全部为15N的大肠杆菌B。(2)“轻链带”DNA为14N/14N-DNA，“重链带”DNA为15N/15N-DNA，据表可知，“重链带”DNA来自B，若后代DNA的两条链全是原来的或全是新合成的，说明DNA的复制方式是全保留复制。(3)若将B的子一代DNA双链分开后再离心，无法判断后代DNA的两条单链的来源，也就不能判断DNA的复制方式。(4)将B的子二代继续培养，子n代DNA中有2个为15N/14N-DNA，其余(2n－2)个为14N/14N-DNA，所以子n代DNA离心的结果是密度带的数量和位置没有变化，密度带宽度发生变化的是“轻链带”。 [答案]　(1)多　15N(或15NH4Cl)　(2)B　半保留 (3)不能　(4)没有变化　轻链 下列为DNA复制的有关图示，A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制，D→E→F表示哺乳动物的DNA分子复制。图中黑点表示复制起点，“→”表示复制方向，“⇨”表示时间顺序。 A　　B　　　 C　　　D　 　E　　　F 运用DNA 复制的相关知识，分析比较图中大肠杆菌和哺乳动物DNA复制的复制起点、复制方向等，可对涉及的相关问题进行解释、推理，做出合理判断或得出正确结论。 1．据图比较大肠杆菌和哺乳动物DNA分子复制的异同点。(科学思维) 提示：(1)相同点：均是边解旋边复制，均是双向复制。 (2)不同点：大肠杆菌是单起点复制；哺乳动物是多起点复制。 2．C图与A图、F图与D图相同，C、F能被如此准确的复制出来，原因是什么？(科学思维) 提示：DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板，碱基互补配对原则保证了DNA分子复制的准确无误。 [课堂小结] 1．核心概念 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，因此，这种复制方式被称为DNA分子半保留复制。 2．结论语句 (1)DNA复制需要以DNA分子的两条脱氧核苷酸链为模板、4种脱氧核苷酸做原料以及酶和能量的参与。 (2)DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制。 (3)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。 (4)DNA通过半保留复制，保持了遗传信息代代传递的连续性。 1．下列有关真核生物DNA复制的叙述，错误的是(　　) A．DNA复制的特点是边解旋边复制 B．DNA复制的方式是半保留复制，生成的两条子链碱基序列互补 C．DNA复制遵循碱基互补配对原则，保证了复制的准确性 D．DNA复制时不会出现差错，保持了亲子代遗传信息的连续性 D　[DNA复制具有边解旋边复制的特点，A正确；DNA复制的方式是半保留复制，DNA复制生成的两条子链分别与两条母链互补，故两条子链也是互补的，B正确；DNA复制时严格遵循碱基互补配对原则，保证了DNA复制的准确性，C正确；DNA复制也可能出现差错，从而引起变异，D错误。] 2．细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再将其移入含14N的培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是(　　) A．子一代DNA应为② B．子二代DNA应为① C．子三代DNA应为④ D．亲代的DNA应为⑤ C　[亲代DNA全为15 N，应为⑤，复制一次后，DNA一条链为15N，一条链为14N，应为②；复制两次后形成4个DNA，其中2个全为14N，2个是一条链为15N，一条链为 14N，应为①；复制三次后形成8个DNA，其中6个DNA全为 14N，2个DNA的一条链为 14N，一条链为 15N，故C错误。] 3．如图表示细胞核内某生理过程，其中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链。以下说法正确的是(　　) A．此过程需要能量和尿嘧啶脱氧核苷酸 B．真核细胞中此过程发生的唯一场所是细胞核 C．正常情况下，a、d链都应该到不同的细胞中去 D．b链中(A＋G)/(T＋C)的值一定与c链中的相同 C　[DNA分子中不存在尿嘧啶脱氧核苷酸，A项错误；真核生物细胞中，DNA复制可以发生在细胞核、线粒体和叶绿体中，B项错误；a、d两条链分布到两个DNA分子中，DNA分子经过复制后平均分配给两个子细胞，因此正常情况下a、d链应该到不同的细胞中去，C项正确；由题图可知b链中(A＋G)/(T＋C)的值与c链中的不相同，互为倒数，D项错误。] 4．用15N标记含有100个碱基对的双链DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在含有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分子占1/8 B．复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个 C．含有14N的DNA分子占7/8 D．复制结果共产生16个DNA分子 C　[15N标记的DNA分子在含14N的培养基中复制4次后，产生16个DNA分子，其中含15N的DNA分子有2个，占1/8，A、D项正确；经计算，该DNA分子中A＝40个，则复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸15×40＝600个，B项正确；含 14N的DNA分子有16个，占总数的100%，C项错误。] 5．图甲中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，请结合所学知识回答下列问题： 甲　　　　　　　　乙 (1)从图甲可看出DNA的复制方式是____________。 (2)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。 (3)图甲过程在绿色植物叶肉细胞中进行的场所有__________________________。 (4)图乙中，7是____________________。DNA分子的基本骨架由______________交替连接而成；DNA分子两条链上的碱基通过____________连接成碱基对，并且遵循____________________________________________________________原则。 (5)具有N个碱基对的一个DNA分子片段中，含有m个腺嘌呤脱氧核苷酸，该片段完成n次复制需要______个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸；该片段完成第n次复制需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。(填字母) A．(2n－1)(N－m) B．2n-1(N－m) C．2n-1() D．(2n－1)() [解析]　(1)(2)图甲表示DNA分子的复制过程，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是解旋酶；B能将单个脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，因此B是DNA聚合酶，由图可以看出形成的子代DNA分子都含有一条模板链和一条新合成的子链，因此DNA分子的复制方式是半保留复制。(3)绿色植物的叶肉细胞中DNA存在于细胞核、线粒体、叶绿体中，因此进行DNA分子复制的场所是细胞核、线粒体、叶绿体。(4)图乙中，7是胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸，DNA分子中的磷酸和脱氧核糖交替排列形成DNA分子的骨架，两条链上的碱基通过氢键连接形成碱基对，碱基之间遵循A与T配对，G与C配对的碱基互补配对原则。(5)已知DNA分子片段中有N个碱基对，m个腺嘌呤脱氧核苷酸，则胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为N－m，完成n次复制需要(2n－1)(N－m)个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸；完成第n次复制需要2n-1(N－m)个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。 [答案]　(1)半保留复制　(2)解旋　DNA聚合 (3)细胞核、线粒体、叶绿体　(4)胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸　磷酸与脱氧核糖　氢键 　碱基互补配对　(5)A　B 课时分层作业(11)　DNA分子的复制 题组一　对DNA分子复制的推测与验证 1．科学家将15N标记的DNA移入含14N的培养基中，通过仪器测得后代DNA是否含15N来判断对DNA复制方式的三种猜想(如图)。他们预测，如果DNA复制2次后所有的DNA都含有15N，说明DNA复制方式为(　　) A．全保留式 　 B．半保留式 C．分散式 D．半保留式或分散式 C　[1个DNA分子复制2次后形成4个DNA分子，若为全保留式，则后代只有1个DNA分子含15N；若为半保留复制，则后代有2个DNA分子含15N；若为分散式，则后代所有的DNA分子都含有15N，C正确。] 2．为研究DNA的复制方式，先将大肠杆菌在含15N的培养基中培养若干代，使DNA的氮元素均被15N标记(离心结果见甲试管)，后转至含14N的培养基培养。提取每代大肠杆菌的DNA进行离心，离心结果见试管乙、丙、丁。相关叙述错误的是(　　) 甲　乙　 丙　 丁 A．乙试管是大肠杆菌在14N培养基中繁殖一代的结果 B．大肠杆菌在14N培养基中繁殖三代后DNA全部含有14N C．该实验运用了同位素标记技术和密度梯度离心技术 D．含15N与含14N培养基互换，繁殖一代的结果与丙相同 A　[15N标记的DNA转至14N的培养基培养，繁殖一代的结果是两个子代DNA分子都是一条链含14N，另一条链含15N，离心后全为中带，与丙符合，A错误；由于DNA为半保留复制，转入14N培养基中繁殖三代后，所有的DNA都含有14N，B正确；该实验运用的技术手段有同位素标记技术和密度梯度离心技术，C正确；根据DNA半保留复制的特点，含15N与含14N培养基互换，繁殖一代的结果都是一条链含14N，另一条链含15N，离心后全为中带，与丙相同，D正确。] 3．某基因(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(　　) A．X层中的基因只用14N标记，Y层中的基因只用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 B　[DNA分子的复制方式是半保留复制，复制3次后，共有8个DNA分子，其中有2个DNA分子的一条链含有14N，另一条链含有15N，另外6个DNA分子只含有15N，离心后，含14N的位于X层(也含有15N)，只含15N的位于Y层，A错误；一个DNA分子中含有A(腺嘌呤)＝T＝3 000×35%＝1 050个，G＝C＝(3 000－1 050×2)/2＝450个，解旋酶解旋再离心后，含14N的2条链位于Z层，含15N的14条链位于W层，相当于7个完整DNA分子的量，故W层中含15N标记的胞嘧啶是450×7＝3 150个，B正确；W层与Z层的核苷酸数之比为7∶1，C错误；X层中含有的氢键数与Y层的氢键数比为2∶6，即Y层中含有的氢键数是X层的3倍，D错误。] 4．(10分)科学家在研究DNA分子复制方式时进行了如下的实验研究(已知培养用的细菌大约每20 min分裂一次，产生子代)，实验结果如图所示： 实验三： (1)实验一和实验二的作用是________。 (2)从实验三的结果C、D可以看出DNA分子复制________(填“是”或“不是”)半保留复制，结果C条带中的氮元素是____________________。 (3)如果实验三的结果为E，则可判断DNA的复制方式________(填“是”或“不是”)半保留复制。 (4)若对结果C中的DNA分子先用解旋酶处理，然后再离心，结果为G，请在图中标出。 [解析]　(1)实验一和实验二分别表示用14N和15N标记细菌的DNA，其作用是与后面的实验三形成对照。(2)结合题干信息，结果C是细菌繁殖一代的结果，结果D是细菌繁殖两代的结果，从结果C、D可以看出DNA分子的复制是半保留式的，若是全保留式复制，结果C应该是一条重链，一条轻链，结果D应该是1/4重链，3/4轻链。结果C条带中的氮元素是14N、15N。(3)如果实验三的结果为E(轻链和重链)，且为细菌繁殖三代的结果，通过该结果可判断DNA的复制方式不是半保留复制，如果是半保留复制，结果应该是1/4中链，3/4轻链。(4)结果C中的DNA分子是含15N的DNA在14N的环境下复制一次后的结果，用解旋酶处理后，DNA的双链解开，形成2条15N的链，2条含14N的链，离心后应该是位于轻链和重链位置。 [答案]　(每空2分，共10分)(1)与后面的实验三形成对照　(2)是　14N、15N　(3)不是 (4) 题组二　分析DNA的复制过程 5．下列有关真核细胞DNA分子复制的叙述，正确的是(　　) A．复制的场所是细胞核，发生在细胞分裂间期 B．在复制过程中不断有磷酸二酯键和氢键形成 C．复制过程只需要解旋酶、DNA水解酶的催化，并且需要消耗能量 D．复制后产生的2个子代DNA分子共含有2个游离的磷酸基团 B　[DNA复制的主要场所是细胞核，线粒体和叶绿体也可发生DNA的复制，A错误；在复制过程中同一条链上有磷酸二酯键的形成，在碱基对之间有氢键的形成，B正确；复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶的催化，C错误；复制后产生的每个子代DNA分子都含有2个游离的磷酸基团，D错误。] 6．真核细胞中DNA复制如下图所示，下列叙述错误的是(　　) A．多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成 B．每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代 C．复制过程中氢键的破坏和形成都需要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 C　[多起点双向复制能保证DNA复制在短时间内完成，提高复制效率，A正确；DNA为半保留复制，每个子代DNA都有一条核苷酸链来自亲代，B正确；解旋酶破坏碱基对的氢键，使DNA双链解旋，DNA聚合酶形成磷酸二酯键，C错误；碱基对之间严格的碱基互补配对原则，保证了遗传信息准确地从亲代DNA传向子代DNA，D正确。] 7．(11分)如图甲是DNA局部组成示意图，图乙表示DNA复制的过程。请回答下列问题： 甲　　　　　　　　　　乙 (1)甲图中有________种碱基，有________个游离的磷酸基团。两条脱氧核苷酸链的碱基之间通过________相连。 (2)图乙过程在真核细胞与原核细胞中进行的主要场所分别是________和________________。 (3)图乙的DNA复制过程中所需的原料是________________________。 (4)由图可知，延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA复制具有________________的特点。 (5)已知某DNA共含1 000个碱基对、2 400个氢键，则该DNA中含有鸟嘌呤脱氧核苷酸________个；若将其复制4次，共需腺嘌呤脱氧核苷酸________个。 [解析]　(1)甲图中有A、T、C、G共4种碱基，每一条DNA单链上有1个游离的磷酸基团，所以共有2个游离的磷酸基团；两条脱氧核苷酸链的碱基之间通过氢键相连，而同一条脱氧核苷酸链中的相邻碱基之间通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连。(2)图乙表示DNA复制过程，在真核细胞中进行的主要场所是细胞核，在原核细胞中进行的主要场所是拟核(或细胞质)。(3)DNA复制过程所需的原料是脱氧核苷酸。(4)题图说明DNA复制具有边解旋边复制的特点。(5)由于A与T之间有两个氢键，而C与G之间有三个氢键，该DNA有1 000个碱基对，有2 400个氢键，说明有400个碱基对含有三个氢键，即鸟嘌呤脱氧核苷酸和胞嘧啶脱氧核苷酸各有400个，腺嘌呤脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸各有600个；DNA复制4次，形成16个子代DNA，但其中有亲代保留的两条链不需要原料，新合成的DNA分子数相当于15个，所以共需腺嘌呤脱氧核苷酸的个数为15×600＝9 000个。 [答案]　(除注明外，每空1分，共11分)(1)4　2　氢键　(2)细胞核　拟核(或细胞质)　(3)脱氧核苷酸 (4)边解旋边复制　(5)400(2分)　9 000(2分) 题组三　与DNA分子复制有关的计算 8．某个DNA片段由500对碱基组成，G＋C占碱基总数的34%。若该DNA片段连续复制三次，第三次复制时，需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸分子个数为(　　) A．1 155 B．1 320 C．2 310 D．2 640 B　[由于G＋C占总数的34%，所以A＋T占66%，A与T各占33%，整个DNA片段中含有500对碱基，该DNA片段中腺嘌呤脱氧核苷酸分子个数为33%×1 000＝330个，在第三次复制时需新合成8条DNA单链，相当于4个DNA分子，因此需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸分子个数为330×4＝1 320个，B正确。] 9．已知某DNA分子含有500个碱基对，其中一条链上A∶C∶T∶G＝1∶2∶3∶4。该DNA分子连续复制数次后，消耗周围环境中含G的脱氧核苷酸4 500个，则该DNA分子已经复制了(　　) A．3次 B．4次 C．5次 D．6次 B　[先要计算一个DNA分子中含有G的数目，其中一条链上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G 300个，n次复制结束后共消耗G的数目为4 500个，4 500/300＝15，即DNA分子增加15个，复制后DNA的数目是16＝24，则n＝4，B正确。] 10．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 C　[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，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，共形成24＝16个子代噬菌体，子代噬菌体中都含有31P，C错误；噬菌体DNA第4次复制共需要腺嘌呤脱氧核苷酸＝(16－8)(m－n)＝8(m－n)个，D正确。] 11．5-溴尿嘧啶(BU)能替代T与A配对而混入新合成的DNA链。将植物根尖分生组织放在含有BU的培养基中分别培养到第一、第二个细胞周期的中期。下列有关说法中，错误的是(　　) A．1条染色体形成2条染色单体的同时，DNA分子也完成了复制 B．1个DNA分子复制后所产生的子代DNA分子分别位于2条染色单体上 C．第一个细胞周期的中期，每条染色体均有1个DNA分子的2条脱氧核苷酸链都含BU D．第二个细胞周期的中期，每条染色体中只有1条脱氧核苷酸链不含BU C　[1条染色体形成2条染色单体的同时，DNA分子也完成了复制，A正确；由于DNA的复制方式是半保留复制，1个DNA分子复制后所产生的子代DNA分子分别位于2条染色单体上，B正确；第一个细胞周期的中期，DNA分子只复制了1次，根据DNA半保留复制的特点，每条染色单体均有1个DNA分子的1条脱氧核苷酸链含BU，C错误；到第二个细胞周期的中期，DNA分子进行了2次半保留复制，每条染色体的两条染色单体上的DNA中只有1条脱氧核苷酸链不含BU，D正确。] 12．将全部DNA分子双链经32P标记的雄性动物细胞(染色体数为2N)置于不含32P的培养基中培养。经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞，检测子细胞中的标记情况。下列推断正确的是(　　) A．若进行有丝分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1/2 B．若进行减数分裂，则含32P染色体的子细胞比例一定为1 C．若子细胞中的染色体都含32P，则进行的一定是有丝分裂 D．若子细胞中的染色体不都含32P，则进行的一定是减数分裂 B　[若进行有丝分裂，第一次有丝分裂后，子细胞中都含有32P标记；当细胞处于第二次分裂后期时，染色单体随机分开，带有32P标记的染色体也随机进入2个细胞，所以经过连续两次细胞分裂后产生的4个子细胞中，含32P染色体的子细胞可能为2个或3个或4个，A错误。若进行减数分裂，经过连续两次细胞分裂后产生4个子细胞，说明DNA只复制一次，每条染色体都含32P，因此含32P染色体的子细胞比例一定为1，B正确。若子细胞中的染色体都含32P，则进行的是减数分裂，C错误。若子细胞中的染色体不都含32P，则进行的一定不是减数分裂，D错误。] 13．(多选)在氮源分别为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N/14N-DNA(相对分子质量为a)和15N/15N-DNA(相对分子质量为b)。将15N/15N-DNA的亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用离心方法分离得到的结果如下图所示。下列对此实验的叙述，正确的是(　　) A．Ⅰ代大肠杆菌DNA分子中一条链含14N，另一条链含15N B．预计Ⅲ代大肠杆菌DNA分子的平均相对分子质量为(7a＋b)/8 C．Ⅱ代大肠杆菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/4 D．上述实验结果证明DNA的复制方式为半保留复制 ABD　[Ⅰ代大肠杆菌DNA分子离心后全部处于中间位置，说明一条链含14N，另一条链含15N，A正确；预计Ⅲ代大肠杆菌DNA分子中，含15N的为2个，只含14N的为6个，即Ⅲ代大肠杆菌DNA分子中含14N的有14条链，含15N的有2条链，所以Ⅲ代大肠杆菌DNA分子的平均相对分子质量为(7a＋b)/8，B正确；Ⅱ代大肠杆菌含15N的DNA分子占一半，所以占全部DNA分子的1/2，C错误；题干所述实验结果证明DNA的复制方式为半保留复制，D正确。] 14．(多选)某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开。若在细胞的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述正确的是 (　　) A．DNA分子中G—C碱基对越多，则DNA双链越不容易解开 B．精原细胞中的DNA分子插入了该物质后，就不能再产生精子 C．该物质可能是抑制或阻碍了解旋酶的作用 D．该物质插入DNA分子后会影响DNA的复制过程 ABCD　[A—T碱基对之间有2个氢键，G—C碱基对之间有3个氢键，因此DNA分子中G—C碱基对越多，则DNA双链越不容易解开，A正确；精原细胞中的DNA分子插入了该物质后，由于DNA双链不能解开，DNA不能复制，因此精原细胞不能再产生精子，B正确；该物质可能是抑制或阻碍了解旋酶的作用，从而使DNA双链不能解开，C正确；该物质插入DNA分子后，由于DNA双链不能解开，因此会影响DNA的复制过程，D正确。] 15．(13分)请回答下列与DNA复制有关的问题： 图1　　　　　　　图2 (1)图1表示洋葱根尖分生区某细胞内正在发生的某种生理过程，图中甲、乙、丙均表示DNA分子，a、b、c、d均表示DNA链，A、B表示相关酶。 ①图1所示的过程可发生于根尖分生区细胞的______________(填细胞结构)中，A和B的名称分别是________、________。 ②在DNA复制结束后，在a、b、c、d四条脱氧核苷酸链中，碱基序列完全相同的是____________，从图中可以看出DNA复制的特点有______________________。 (2)若图1中的亲代DNA分子含有100个碱基对，将该DNA分子放在含有用32P标记的脱氧核苷酸的培养液中复制一次，则每个子代DNA分子的相对分子质量比原来增加了________。 (3)科学家在研究DNA复制的方式时，提出了三种模式：全保留复制、半保留复制和弥散复制(如图2所示)。将15N标记的大肠杆菌置于含14N的培养液中培养，将子代DNA分子用______________法进行处理可以得到DNA密度带。如果是________复制，培养一代即可确定；如果是____________________复制，需要培养两代才能确定。 [解析]　(1)①图示过程为DNA复制，根尖细胞的DNA复制可发生在细胞核、线粒体中。由分析可知A和B的名称分别是解旋酶、DNA聚合酶。②由图可知，a、b互补，c、d互补，所以碱基序列完全相同的是a和c、b和d。从图中可以看出DNA复制的特点有半保留复制、边解旋边复制。(2)根据DNA半保留复制的特点可知，子代DNA分子中有一条链是亲代链，一条链为新合成的子链，而子链中的每个脱氧核苷酸都比亲代链中的脱氧核苷酸的分子量大1，由题意，一条链中有100个脱氧核苷酸，因此子代DNA分子的相对分子质量比原来增加了100。(3)将15N标记的大肠杆菌置于含14N的培养液中培养，将子代DNA分子用密度梯度离心法进行处理可以得到DNA密度带。若进行全保留复制，无论培养几代，得到的DNA密度带均为两条；若进行半保留复制或弥散复制，培养一代得到的DNA密度带均为一条，培养两代，半保留复制得到两条DNA密度带，而弥散复制仍为一条。综上，如果是全保留复制，培养一代即可确定；如果是半保留复制或弥散复制，需要培养两代才能确定。 [答案]　(除注明外，每空1分，共13分)(1)①细胞核、线粒体　解旋酶　DNA聚合酶　②a和c、b和d　半保留复制、边解旋边复制(2分)　(2)100(2分)　(3)密度梯度离心　全保留(2分)　半保留复制或弥散(2分) 7 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $