3.3 DNA的复制-【重难点手册】2025-2026学年高中生物必修第二册（人教版）

重难点手册高中生物学必修2遗传与进化RJ 第3节 DNA的复制 重点和难点 课标要求 重点：①运用假说一演绎法探究DNA的复制方式； ②DNA复制的条件、过程和特点。 L,了解DNA复制方式的假说及实验证据。 难点：①运用假说一演绎法探究DNA的复制方式： 2.阐述DNA复制的过程。 ②DNA复制的过程。 必备知识梳理 基础梳理 识记点(1 DNA半保留复制的实验证据 (1)实验材料：① 识蛇点答案 (2)实验方法：运用② 技术。 【识记点】 (3)实验过程： ①大肠杆菌；②同位素标 用③ 标记细菌的DNA,一段时间后转入以含4N物质 记：③5N;④DNA:⑤4N:⑥半保 为唯一氮源的培养基中，在不同时刻取细菌，分离④ ,进行 留复制。 【识记点2】 密度梯度离心。 防易错翅 ①母链；②子链：③半保留 (4)实验结果： 复制：④边解旋边复制 I.复制一次产生的DNA分子中，一条链含4N,另一条链 含5N,DNA分子密度居中。 防易错网 Ⅱ.复制两次产生的DNA分子中，有两个DNA分子双链均 差速离心与密度梯度离心技术 (1)差速离心是一种较为简 含⑤ ,另两个DNA分子中一条链含15N,另一条链含14N。 便的分离法，在密度均一的介质 (5)实验结论：DNA的复制方式为⑥ 中，颗粒越大沉降越快；反之，则 识记点(2DNA复制的过程 沉降较慢。该方法常用于细胞 核和细胞器的分离。 (1)DNA复制的过程： (2)密度梯度离心技术：用 一定的惰性介质在离心管内形 螺 结合教材图3-10 碱基 ·理解 成一系列连续或不连续的密度 配对 化 梯度，将需要分离的物质置于离 心管介质的顶部，通过重力或离 心力的作用使物质分离、分层。 密度大的物质位于离心管的下 提供模板① 合成互补② 母子双链盘旋 部，密度小的物质位于离心管的 (2)DNA复制的特点：③ 、④ 上部 86 第3章基因的本质辑 重难拓展 重难点1 早期对DNA复制有怎样的推测 敲黑板⊙ 1.推测 早期推测DNA复制方式 DNA复制的方式为半保留复制。 双链DNA分子 2.推测者 沃森和克里克。 3.假说内容 全保留复制半保留复制弥散复制 (1)解旋：DNA复制时，DNA分子的双螺旋解开，互补的碱基 (1)全保留复制：DNA复制 之间的氢键断裂。 以DNA双链为模板，子代DNA (2)复制：以解开的两条单链分别作为复制的模板，游离的脱 都是新合成的 (2)半保留复制：新合成的 氧核苷酸根据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板 DNA分子都保留了原来DNA 的单链上。 分子中的一条链 (3)特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分 (3)弥散复制：以亲本短片 子中的一条链。 段为模板合成同样长短的新 4.其他观点 DNA片段，再将这些新的片段 在半保留复制假说提出后，有人提出了全保留复制和弥散复 混合连接成新的完整DNA 分子。 制的假说。◆敲黑板无 例①(2024·四川遂宁模拟)DNA的复制方式有三种假说： 全保留复制、半保留复制、弥散复制（子代DNA的每条链都由亲 本链的片段与新合成的片段随机拼接而成)。科研小组同学以细 菌为材料，进行了如下两组实验探究DNA的复制方式。下列叙 述错误的是()。 实验一：将4N细菌置于15N培养基中培养一代并离心。 实验二：将5N细菌置于14N培养基中连续培养两代并离心。 A.若实验一离心结果为重带和轻带，则DNA的复制方式为 全保留复制 B.若实验一离心结果为中带，可确定DNA的复制方式是半 保留复制 C.若实验二离心结果为中带和轻带，则DNA的复制方式不 是全保留复制 D.若实验二改为连续培养三代并离心，结果只出现一个条 带，则可能为弥散复制 解析若实验一离心结果为重带（两条链均为5N)和轻带（两条链均 为4N),则DNA的复制方式为全保留复制，A正确：若实验一离心结果为中 带（一条链为5N,一条链为N;或者两条链上均含有5N和4N),可确定 8 :重难点手册高中生物学必修2遗传与进化RJ。 DNA的复制方式是半保留复制或弥散复制，B错误；若实验二离心结果为 拓思维回 中带和轻带，则DNA的复制方式不可能为全保留复制，若为全保留复制，则 DNA复制的三种酶 一定有重带，C正确；DNA的复制方式若为弥散复制，不论复制几次，离心 (1)解旋酶：在解旋酶的作 后条带均只有一条密度带，若实验二改为连续培养三代并离心，结果只出现 用下，首先双螺旋的DNA同时 一个条带，则可能为弥散复制，D正确。 在许多DNA复制的起始位，点 答案B 局部解螺旋并拆开为两条单链， 重难点(2DNA复制的过程 如此在一条双链上可形成许多 “复制泡”，解链的叉口处称为复 1.概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 制叉。 2.场所：主要在细胞核中（少数在线粒体、叶绿体中）。 (2)DNA聚合酶：该酶使游 3.时间：细胞周期的S期。 离的脱氧核苷酸准确地与DNA 4.过程图示 上互补的碱基结合并与早先结 合形成的脱氧核苷酸新链连接， XVAVXVXVKVXVXVXYX 沿5’→3'方向使新链延长（前导 复制起点 链)，另一条子链为滞后链。 IDNA聚合酶 复制叉 前导链 ,DNA的半不连续复 (3)DNA连接酶：DNA滞 复制叉 解旋酶 制：IDNA复制时，一 条子链是连续合成 后链的复制和延伸不是连续的， 的，而另一条子链 而是分段进行的，每合成的一小 是先合成短的DNA 片段，即冈崎片段， 段片段称为冈崎片段。连接酶 复制起点滞后链 再连接形成较长的 又使冈崎片段连接成为连续的 DNA片段 XMN>入N入入入 新链」 3 >母链子链 NNN 防易错风 ●拓思维 与DNA复制相关酶的易错点 DNA复制的三个阶段： (1)复制所需的酶是指一个 (1)需要细胞提供能量 酶系统，不仅仅是指解旋酶和 解旋 (2)需要解旋酶的作用 DNA聚合酶，还包括DNA连 (3)解开两条螺旋的双链，形成许多“复制泡”"复制叉 接酶（连接DNA片段）等。 (1模板：解开的每一条丹链 (2)解旋酶断开氢键，DNA (2)原料：游离的四种脱氧核苷酸 聚合酶和DNA连接酶都催化 合成 子链 (3)酶：DN聚合晦、DN连接酶等 形成磷酸二酯键，但是DNA聚 (4)原则：碱基互补配对原则 (5)合成：冬自合成与母链互补的一条子链，方向为5'3'（前 合酶是将单个的脱氧核苷酸连 导链)，另一条子链不能连续向着分叉处复制和延仲（滞后链） 接到DNA片段上，DNA连接 重新 酶是将两个DNA片段连接成 螺旋 每条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构 修[防易错过 DNA单链。 5.特点：复制过程为边解旋边复制；复制方式为半保留复制； (3)DNA复制过程中，氢键 的断裂需要解旋酶的催化，而氢 复制为多起点复制，复制效率高。 键的形成不需要酶的催化。 6.结果：一个DNA分子形成两个完全相同的DNA分子。复 (4)不分裂的细胞一般不存 制产生的两个DNA分子随细胞分裂分配到两个子细胞中去。 在DNA的复制。 7.意义：使遗传信息从亲代传给子代，从而保证了遗传信息的 88 第3章基因的本质通 连续性。 对点练 例2(2025·山东模拟预测)对于正在进行复制的核DNA 如图表示DNA复制的过 区域，复制并非从一个起点开始，如图所示。研究发现，在胚胎发 程。结合图示判断，下列有关叙 育的初期，染色体分离异常的频率很高，这种异常可能与该阶段 述错误的是( DNA复制缓慢有关。下列说法错误的是( ）。 舒旋期 , 前导寻1 G,期 5浦斤链 000X 恤纯如剂 一母硅 $期前期的复制起点+ 凶崎片多 复」义 ·移过的方问 S期 999 复制叉 A.DNA复制过程中首先 S期后期的复制起点 单9空 需要解旋酶破坏DNA双链间 G期 的氢键，使两条链解开 M期 <周 B.DNA具有半保留复制、 边解旋边复制的特点 A.图中DNA复制起点区域可能富含A一T碱基对 C.DNA的复制需要DNA B.图中所示复制叉位置两条新链的合成方向都是5'→3 聚合酶将单个脱氧核苷酸连接 C.图中的DNA是通过同时、多起点、双向复制来提高效率的 成DNA片段 D.复制缓慢可能会导致S期后期复制的区域染色体分离 D.DNA复制形成的两条 异常 子链都是连续合成的 解析DNA复制先将双链DNA解旋为单链，碱基A一T之间含有两个 D[由图可知，DNA复制合 氢键，G一C之间含有三个氢键，氢键少的地方容易解旋成单链，由此推测图 成两条子链时，前导链的合成 中DNA复制起，点区域可能富含A一T碱基对，A正确；DNA复制过程中子 是连续的，滞后链的合成是不 链的合成方向都是5'→3'，故图中所示复制叉位置两条新链的合成方向都 连续的，D错误。] 是5'3'，B正确；DNA复制特点是多起点，双向复制，半保留复制，各个复 制点是先后开始复制，不是同时，C错误；复制速度过慢可能导致S期后期 复制的区域还未完成DA复制就进入了分裂期，出现染色体断裂，从而导 致染色体分离异常，D正确。 答案C ●[对点练演 培优突破 突破点（① 参与DNA复制的物质 DNA的复制是一个复杂的过程，需要模板、原料 脱氧核 敲黑板) 苷三磷酸(dATP、dGTP、dCTP、dTTP)、酶和蛋白质等多种物质 (1)真核生物DNA的复制 复制 的参与。◆敲黑板 起点 复制叉 0心000兰DA结合 复制泡 前寻链 DNA聚合库Ⅲ 复制复制 复制 方向 方向 方向 模板链L)小A ①多起点复制：真核生物 冈崎片段 双紫旋 RNA引物 DNA的复制从多个起点开始， 沛后链 使得复制能在较短时间内完成。 5Oc大mthmmyomm3⊙ IDNA连接晦 DNA聚合酶IDA聚合酶T 但是，同一DNA分子中多个复 89 重难点手册高中生物学必修2遗传与进化RJ (1)解旋酶 制起，点并非同时开始复制，比如 DNA复制涉及的第一个问题就是DNA的两条单链要在复 图中的三个复制起点，在复制速 率相同的前提下，可判断最右边 制叉位置解开。DNA双链并不会自动解旋，细胞中有一类特殊的 的复制起点是最先开始复制的。 蛋白质可以促使DNA双链在复制叉处解开，这就是解旋酶。解 一个细胞周期中每个复制起，点 旋酶可以和单链DNA以及ATP结合，利用ATP水解生成ADP 一般只起始1次 时提供的能量沿DNA链向前运动，促使DNA双链解开。 ②双向复制：每个复制起点 (2)单链DNA结合蛋白(SSB) 上，DNA可以同时朝两个相反 方向进行解旋，边解旋边复制。 解旋酶沿复制叉方向向前推进时产生了一段单链区，但是这 在复制启动时，尚未解开螺旋的 种单链DNA极不稳定，很快就会被重新配对形成双链DNA或被 亲代双链DNA同新合成的两 核酸酶降解。细胞内有大量单链DNA结合蛋白(SSB),它们能很 条子链的交界处，形成两个“复 快和单链DNA结合，防止其重新配对或降解。SSB结合到单链 制叉”，两个靠得很近的复制叉 DNA上之后，使DNA呈伸展状态，有利于复制的进行。当新的 之间形成的空间称为“复 制泡”。 DNA链合成到某一位置时，该处的SSB便会脱落，脱落的SSB可 (2)原核生物的DNA复制 以被重复利用。 复制起点 (3)DNA拓扑异构酶 DNA在细胞内往往以超螺旋状态存在，DNA拓扑异构酶催 化同一DNA分子在不同超螺旋状态之间的转变。DNA拓扑异 单起点、双向复制 构酶有两类。DNA拓扑异构酶I的作用是暂时切断一条DNA 链，形成酶-DNA共价中间物，使超螺旋DNA松弛，再将切断的单 链DNA连接起来，不需要任何辅助因子；DNA拓扑异构酶Ⅱ能 将负超螺旋引入DNA分子，该酶能暂时性地切断和重新连接双 链DNA,同时需要ATP水解提供能量，如大肠杆菌中的DNA促 旋酶。 (4)引物酶 引物酶在复制起点处合成RNA引物，引发DNA的复制。它 与RNA聚合酶的区别在于引物酶可以催化核糖核苷酸和脱氧核 苷酸的聚合，而RNA聚合酶只能催化核糖核苷酸的聚合，其功能 是启动DNA转录合成RNA,将遗传信息由DNA传递到RNA。 (5)DNA聚合酶 DNA聚合酶最早是在大肠杆菌中发现的，以后陆续在其他原 核生物中找到。它们的共同性质是：以脱氧核苷三磷酸(dNTP) 为前体催化DNA合成；需要模板和引物的存在；不能起始合成新 的DNA链；催化dNTP加到延伸中的DNA链的3'-OH末端；催 化DNA合成的方向是5'端>3'端。 90 第3章基因的本质辑 (6)DNA连接酶 DNA连接酶是1967年在三个实验室同时被发现的。它是一 种封闭DNA链上缺口的酶，借助ATP或NADH水解提供的能 量，催化DNA链的5'-磷酸与另一条DNA链的3'-OH生成磷酸 二酯键。只有两条紧邻的DNA链才能被DNA连接酶催化连接。 例B(2025·湖南长沙一中阶段性检测)在研究DNA复制 诊考策鱼 时，通过实时终止复制过程并分离复制的子链片段可以了解DNA 了解DNA复制的特征 复制时的一些特征。在DNA复制过程中，子链合成为前导链和 (1)子链合成：分为前导链、 滞后链。一条链是可连续合成的，复制方向和DNA解旋的方向 滞后链」 (2)前导链：连续合成，复制 致，称为前导链；一条链的合成是不连续的，形成冈崎片段，最后 方向与DNA解旋方向一致。 由连接酶连成完整的一条链，此链称为滞后链。在四个不同时间 (3)滞后链：合成不连续，形 点终止DNA复制并分离甲、乙模板链上的子单链（甲'与乙'），然 成冈崎片段，最后连成一条链。 后测其长度，结果如图所示。下列说法正确的是( ）。 (4)DNA聚合酶：添加脱氧 甲 核苷酸。 第1分钟 7 (5)合成速率：滞后链聚合 第5分钟 甲 乙 酶添加核苷酸的瞬时速率与前 第10分钟 甲 导链相同。 (6)全局效率：因冈崎片段 甲 第15分钟 的间断合成，滞后链的有效延伸 A.DNA甲、乙两条链的解旋方向与甲'、乙'链的延伸方向相同 速率可能略低，但细胞通过精确 调控使两条链基本同步复制。 B.乙模板链上DNA聚合酶添加脱氧核苷酸的速率低于甲模 板链 C.甲'与乙'链通过碱基互补形成与亲代完全相同的DNA D.甲模板链上的A十T可能与甲'链上的A十T相等 解析由题意可知，DNA复制时子链合成分为前导链和滞后链；由于 DNA聚合酶只能在3'端添加脱氧核糖核苷酸，故子链延伸方向均为5'端到 3'端，但由于DNA双链是反向平行的，故DNA复制时仅有一条链合成方向 同DNA解旋方向相同，从而实现连续合成，这条链为甲'链，乙'链合成方向 同解旋方向相反，A错误；由上述分析可知，乙模板链上的乙'链为滞后链， 合成方向同解旋方向相反，故只能解旋一段双链DNA,再合成一段短的子 链DNA,并非乙模板链上DNA聚合酶添加脱氧核苷酸的速率低于甲模板 链，B错误；由于DNA是半保留复制而不是全保留复制，故子代DNA双链 中一条来自亲代，一条来自新合成子链，C错误；由于碱基互补配对，故当甲 链的长度与甲模板链长度相同，即甲模板链的复制完成时，甲模板链上的 A十T与甲'链的A十T相等，D正确。◆诊考策 答案D 91 重难点手册高中生物学必修2遗传与进化RJ 关键能力提升 题型方法 内合成的DNA,C正确；脉冲追踪后更大的片段是由 小片段连接而成的，D错误。 题型1 DNA复制方式的实验探索 答案C 例①(2025·安徽一模)科学家设计了脉 名师支招-- 冲标记追踪实验研究DNA复制的动态过程： 证明DNA半保留复制的经典实验中的要点 (1)实验材料：大肠杆菌。 在脉冲标记实验中，利用T4噬菌体侵染大肠 (2)实验方法：同位素标记技术和离心技术。 杆菌，并分别进行不同时间的脉冲标记(dT指 (3)实验假设：DNA以半保留的方式复制。 脱氧胸腺嘧啶)，分离提取DNA后进行检测， (4)实验过程：1958年，梅塞尔森和斯塔尔采用 结果表明新合成的DNA片段大小均为1O00 含15N标记的NH,C1培养大肠杆菌，然后用密度梯 2000个核苷酸。在脉冲追踪实验中，科学家 度离心技术测定分裂间期DNA复制时的密度变 化，证明了DNA的复制为半保留复制。 研究了这些小片段在复制过程中的发展，发现 实验步蝶 预期结果 实险结果及图示 图解分析 带标记的DNA不再是短片段，而是更大的片 !①：用同位簧“N 亲代DNA位 NN-DNA 标记大肠杆茵 的INA分∫ ③提 《 N 段，实验如下图。下列叙述正确的是( 亲代DNM分子 N 图 弟一代DNA 脉冲标记-追踪实验 N/N-DNA 位中部7 0观来 EN) 入大量的 2将含N的大 -代NA分子 过管中 团杆曲放在含 工A的 第二代INA 非同位素标 -半证干电 N/N-DNA 位置 加H-d1 记的dT 在不同的时段， 培荞 半位 N/N-DNA ·集大肠杆菌抽取 于上部 很短的 允许DNA 代INA分子 )A,成变生处坦 受T4噬 时间如 继续复制 小多 (5)实验结果：与预期结果相符。 几秒钟) 菌体感 ①立即取出，提取DNA>离心→全为重带 染的大 超离心以分离 最大的 肠杆菌 大.不同的)NA (15N/5N) A.该实验目的是证明T4噬菌体DNA的 ②增殖一代后取出，提取DNA→离心→全为 中带(4N/5N)。 半保留复制 ③增殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻 B.超离心是为了将相对分子质量不同的 带(4N/4N)、1/2中带(14N/5N) DNA与蛋白质分离 (6)实验结论：DNA的复制是以半保留的方式 C.脉冲标记的目的是用放射性3H标记在 进行的。 特定时段内合成的DNA中 眼踪练①)科学家利用大肠杆菌探究 D.脉冲追踪后更大的片段是由游离的脱 DNA分子的复制方式（半保留复制、全保留复 氧核苷酸继续连接形成的 制或弥散复制)的实验过程如下图所示，已知 解析脉冲标记的目的是短时间内标记新合成的 大肠杆菌每20min分裂一次。下列实验分析 DNA片段，在脉冲标记后继续进行追踪实验，观察这 中错误的是( 些短片段在复制过程中的变化，故该实验目的是证明 尔培养基坞养 T4噬菌体的DNA是半不连续复制的，不能证明 大 一段时间 杆菌 破碎细窗节果A日 误取DN 轻销 DNA 重链 DNA是半保留复制，A错误；超离心可分离相对分子 培养基婷养大肠 钴果B DNA 一段时间 程D、、 陆果B 质量不同的T4噬菌体新合成的DNA子链，B错误； TN培养基玻碎织庖离 轻链 培养20min提取DNA 钴果 合 DNA dT指脱氧胸腺嘧啶，脉冲标记中使用了3Hd'T,其具 “N培养其崆碎细胞 DNA 培养40min提取DNA 结果D 有放射性，所以目的是用放射性3H标记在特定时段 果C 结D 92 第3章基因的本质通 A.本实验研究采用了同位素标记技术和 电镜照片作为高考命题的可能性是存在的，希望引 密度梯度离心技术 起注意 B.比较结果A、B、C,可排除DNA复制方 跟踪练②如图表示某细胞中DNA的电 式为全保留复制 C.比较结果A、B、C,可说明DNA复制方 镜照片，图中箭头所指的泡状结构叫作DNA 式为半保留复制 复制泡，是DNA上正在复制的部分。下列相 D.在C和D的DNA中，含14N的DNA 关叙述正确的是( 分子所占比例均为1 题型②DNA复制的过程 例2[深挖教材：教材P56拓展应用T2] A.人成熟的红细胞中观察不到复制泡的 (2025·北京丰台二模)如图为果蝇DNA的电 存在 镜照片，图中箭头所指结构叫复制泡，是DNA B.复制泡只能出现在细胞分裂的间期 上正在复制的部分。关于复制泡的推测不合 C.复制泡的形成只需要解旋酶的参与 理的是( D.图中DNA复制场所一定为细胞核 题型3DNA复制的计算 例B将含有14N/4N-DNA的大肠杆菌 放入以5NH,CI为唯一氮源的培养液中培养 n代，分离出细菌中的DNA进行密度梯度离 A.证明DNA复制过程是边解旋边复制 心和分析。下列叙述错误的是()。 B.证明DNA复制方式为半保留复制 A.离心后的DNA分布于离心管下部条 C.复制泡越大说明复制起始时间越早 带的占(2”一2)/2” D.多个复制泡能提高DNA复制效率 B.离心后的DNA分布于离心管的下部条 解析由图可知，图中DNA部分解旋的同时正在 进行复制，说明DNA复制是边解旋边复制，A正确； 带和中部条带 由图示不能判断DNA的复制方式，可以通过同位素 C.含有15N的子代DNA分子占总数的 标记法来证明DNA的复制方式，B错误；复制泡越 100% 大，说明复制开始的时间越早，复制进行的时间越长， D.含有14N的子代DNA分子占总数的 C正确；多个复制泡同时进行复制，可以提高复制的 1/2% 效率，能够在短时间内完成DNA的复制，D正确。 解析14N/4N-DNA分子在含15N的培养液中培 答案B 养n代后得到2”个DNA,其中(2"-2)个DNA为 深挖教材 5N/5N-DNA(离心后，条带位于离心管下部)，另外 本题图源于教材P56拓展应用T2。图为果蝇 2个为4N/N-DNA(离心后，条带位于中部)，A、B DNA的电镜照片，图中的泡状结构叫作DNA复制 正确；子代所有DNA分子中都含有5N,C正确；含有 泡，是DNA上正在复制的部分，果蝇DNA形成多 4N的子代DNA分子有两个，占总数的2/2”，即 个复制泡，而且复制泡大小不同，可能的原因是 1/2m1,D错误。 DNA分子的复制为多起，点复制。以果蝇DNA的 答案D 93 重难点手册高中生物学必修2遗传与进化RJ 名师支招 A.6个a、6个b B.12个b DNA复制的有关计算规律 C.6个b、6个c D.6个a、6个c 假设将1个全部被5N标记的DNA分子（亲 代)转移到含14N的培养基中培养n代，结果如图 易错警示 所示。 误区(1 对不同标记的DNA在离心管 亲代 中的位置把握不准 1代 N 例④某含14N的DNA分子含有3000个 碱基，腺嘌呤占35%。若该DNA分子以同位 2代 素15N标记的游离脱氧核苷酸为原料复制 代川川 3次，再将全部复制产物置于试管内离心，进行 2 密度分层，得到的结果如图1所示；然后加入 (1)DNA分子数的计算 ①子代DNA分子总数为2”个。 解旋酶再离心，得到的结果如图2所示。则下 ②含15N的DNA分子数为2个。 列有关分析中正确的是( ③含14N的DNA分子数为2”个。 ④只含15N的DNA分子数为0个。 ⑤只含14N的DNA分子数为(2-2)个。 (2)脱氧核苷酸链数的计算 ①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数为2t1条。 图1 图2 ②含15N的脱氧核苷酸链数为2条。 A.X层中只有含4N的DNA,Y层中只有 ③含14N的脱氧核苷酸链数为(2+1一2)条。 含I5N的DNA (3)消耗的脱氧核苷酸数 B.W层中含5N标记的胞嘧啶有3150个 设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m 个，则： C.W层与Z层的核苷酸数之比为1：7 ①经过n次复制，共需消耗游离的该脱氧核苷 D.X层中含有的氢键数是Y层的3倍 酸m·(2”一1)个。 解析(1)DNA数目的计算： ②在第n次复制时，需消耗游离的该脱氧核苷 复制3次，DNA的分子数为23=8个。含14N的 酸m·2”-1个。 DNA有2个，含15N的DNA有8个，只含15N的 跟踪练3将DNA分子双链用3H标记 DNA有6个。 的蚕豆(2n=12)根尖移入普通培养液（不含放 (2)DNA在试管中停留的位置： 射性元素)中，再让细胞连续进行有丝分裂。 离心时密度大的DNA即15N/5N,存在于试管底 根据下图判断，在普通培养液中培养至第二次 部，而5N/14N存在于试管中部，14N/I4N存在于试管 有丝分裂中期时，一个细胞中染色体标记情况 上部。图1X层中含有5N/4N2个，Y层中含有 是( 5N/15N6个，即X层中含有的氢键数是Y层的1/3。 (3)核苷酸数的计算： 图2表示的是上述DNA加入解旋酶后再离心所 得，即W层为含15N的DNA单链（脱氧核苷酸链），共 2个染色单体 1个染色单体 2个染色单体 14条，Z层为含14N的DNA单链，共2条。故W层与 都被标记 被标记 都未被标记 8 Z层的核苷数之比为7：1。 94 第3章基因的本质通 (4)某种碱基含量的计算： 裂一次。第一次有丝分裂形成的DNA均为I5N/4N, W层均为含15N的脱氧核苷酸单链，有14条，则 第二次有丝分裂后形成的子代DNA需要考虑染色单 有C=1/2(1-35%×2)×3000×1/2×14= 体移向两极的组合问题。建议自己动手画图帮助理解。 3150个。 答案D 答案B 防错档案 防错档案 复制的DNA在有丝分裂过程中分离的问题 有关DNA复制中计算问题的注意事项 本题DNA复制与有丝分裂可图示如下： 将含14N的1个DNA分子放在含15N的培养 14 DNA 基中培养，复制n次。 1515151 复制 (1)含N的DNA分子有2”个，只含15N的 14 4 DNA分子有(2”一2)个，做题时看准是“含”还是 DNA被Y标记 第一次分裂 第一次分裂后期 “只含” 1514 14 (2)子代DNA分子中，总链数为2”×2=2+1条。 DNA 复制 4 原模板链始终是2条。做题时应看准是“DNA分 4 子数”还是“链数” 第二次分裂 第二次分裂后期 第一次分裂形 成的子红胞 误区2 有丝分裂过程中DNA复制的 计算有误 例5取1个含有1对同源染色体的精原 细胞，用5N标记细胞核中的DNA,然后放在 含4N的培养基中培养，让其连续进行两次有 第一种情况 第二种情况 丝分裂形成4个细胞，这4个细胞中含15N的 如果第二次有丝分裂末期两个细胞均按第一 细胞个数可能是( 种情况分裂，则含15N的细胞有2个；若均按第二种 A.2 B.3 C.4 D.以上都对 情况分裂，则含15N的细胞有4个；若一个细胞按第 解析细胞分裂过程中先进行DNA复制，而DNA 一 种情况分裂，另一个细胞按第二种情况分裂，则 的复制方式为半保留复制。DNA复制一次，有丝分 含15N的细胞有3个。所以有三种可能，D正确。 mnmm 核心素养聚焦 mmmmm 考向（证明DNA半保留复制的实验 DNA的半保留复制 例1(2025·北京卷)1958年，梅塞尔森 C.将DNA变成单链后再进行离心也能得 到相同的实验结果 和斯塔尔通过5N标记DNA的实验，证明了 DNA的半保留复制。关于这一经典实验的叙 D.选择大肠杆菌作为实验材料是因为它 述正确的是( 有环状质粒DNA )。 A.因为5N有放射性，所以能够区分DNA 考查内容 核心素养 试题难度 的母链和子链 科学探究、科 证明DNA的半保留复制 ★★★★☆ B.得到的DNA带的位置有三个，证明了 学思维 95跟踪练参考答案与提示通 与乙病基因位于非同源染色体上，遵循自由组合定 2:3:3,则另一条链上该比值也为2：2：3：3， 律)，也可能位于X染色体上（此时与乙病基因不遵 C错误；在双链DNA分子中，A与T之间有2个氢 循自由组合定律)，所以甲病与乙病的遗传不一定 键，G与C之间有3个氢键，由50个碱基对组成的 遵循自由组合定律。(2)甲病的致病基因只在男性 DNA分子片段中，若只含有碱基A与T,则该 中表达，从电泳检测结果看，Ⅱ-1、Ⅱ-2都有两条 DNA分子片段中含有的氢键的数量最少，为 带，说明都含有两种基因，不考虑相关基因位于XY 100个，D错误。] 染色体的同源区段，致病基因位于常染色体上。I-1 归纳 不含有致病基因，I-2只含有一个条带，只含有致 DNA分子中碱基数目计算的基本方法 病基因，子代男孩患病，推测致病基因为显性基因，所 (1)整个DNA分子中： 以甲病是常染色体显性遗传。I-2基因型为AA, A=T;C=G;A+T≠G+C; Ⅱ-1和Ⅱ-2都为Aa,故Ⅱ-1和Ⅱ-2的后代Ⅲ-1的 A+T G+C 基因型与I-2相同的概率为1/2×1/2=1/4。] G+C≠A+≠1：A+G=T+C=A+C= 第3章基因的本质 T+G=DNA中碱基总数的50%。 两种互补碱基数量相等：任意两种不互补的碱 第1节DNA是主要的遗传物质 基数量之和占DNA碱基总数的50%。 [跟踪练1]D[噬菌体侵染活菌，因此该方法检测 (2)DNA两条互补链之间： 上病妻只能依靠活细胞生存 的是样品中的活菌数，A正确；该实验中噬菌斑越 。链中C等于B链中该比值的倒数 多，说明被噬菌体侵染的活菌数越多，B正确；噬菌 体属于寄生生物，结核分枝杆菌能为噬菌体的增殖 ®链中牛等于B能中的该比位。 提供能量和原料，C正确；若杀病毒剂的量不足，则 (3)整个DNA分子与其包含的两条链之间： 会导致未侵染的噬菌体侵染作为指示细胞的快生 ①整个DNA分子相对应的两种碱基之和 长分枝杆菌，从而使噬菌体数量增多，导致结果偏 (A十T或C十G)所占比例=其每一单链中这两种 大，D错误。] 碱基之和占单链中碱基数的比例： [跟踪练2]C[当噬菌体感染细菌后，以细菌的组 ②整个DNA分子中某一碱基所占比例=该碱 成成分为原料合成自身的物质才可以被标记。] 基在每一单链中所占比例之和的一半。 第2节DNA的结构 ③a链(A+T)或(G+C)=B链(A+T)或 [跟踪练1]B[若DNA分子一条链中的碱基A所 (G+C)=双链(A+T)或(G十C)的一半。 占比例为α，据此无法计算出该条链中的碱基G所 占比例，所以无法推导出另一条链的碱基C所占比 第3节DNA的复制 例，A错误；根据碱基互补配对原则可推知，一条链 [跟踪练1]C[本实验研究采用了同位素标记技 上的碱基A、T、G、C的数量分别等于另一条链上 术，同时采用了密度梯度离心技术分离重链DNA、 T、A、C、G的数量，可见，如果一条链上(A十T): 杂合链DNA和轻链DNA,A正确。结果C中出现 (G十C)=m,则另一条链上该比值也为m,B正确； 了杂合链，说明DNA复制方式不可能是全保留复 根据碱基互补配对原则可推知，一条链上的碱基 制，即比较结果A、B、C,可排除DNA复制方式为 A、T、G、C的数量分别等于另一条链上T、A、C、G 全保留复制，B正确。比较结果A、B、C可知，DNA 的数量，可见，如果一条链上的A:T:G:C=2: 复制方式为半保留复制或弥散复制，C错误。比较 213 重难点手册高中生物学必修2遗传与进化R 结果A、B、C、D可知，DNA分子的复制方式为半保 基因的稳定性相当，C正确。依题意知，从发热病 留复制，结果C和D都是放在4N培养基中培养， 人痰液中分离到的核酸分子经X处理后得到的3 即DNA分子复制所需的原料含4N,因此在C和 链含U,说明该链是RNA链，发热病人可能感染了 D的DNA中，含14N的DNA分子所占比例均为1 RNA病毒，则B链可能是该RNA病毒的核酸， (即100%)，D正确。] RNA病毒的基因是有遗传效应的RNA片段， [跟踪练2]A[人成熟的红细胞不会分裂，细胞核 RNA含有核糖，D正确。] 也退化消失，不会进行DNA复制，因此观察不到复 第4章基因的表达 制泡的存在，A正确；线粒体、叶绿体中也可以进行 第1节基因指导蛋白质的合成 DNA复制，不一定是在间期，B错误；复制泡的形成 [跟踪练1]ABD[根据半保留复制可知，题图1所 即DNA的复制，需要解旋酶解开双螺旋，也需要 示的DNA经复制后有半数子代DNA含该损伤导 DNA聚合酶将脱氧核苷酸连接成DNA长链，C错 致的突变基因，A正确；由题意可知，题图1所示损 误；DNA复制场主要在细胞核中，也可以在线粒 伤较小，RNA聚合酶经过损伤位点时，腺嘌呤核糖 体、叶绿体中，D错误。] 核苷酸会不依赖于模板掺入mRNA,因为密码子存 跟踪练3]B[根据题意可知，亲代DNA分子双 在简并性，mRNA掺入腺嘌呤脱氧核苷酸之后，不 链用3H标记，由于DNA分子为半保留复制，因此 同的密码子可能决定相同的氨基酸，B正确：转录时 亲代细胞中染色体经过复制后两条姐妹染色单体 均有标记，如题图a;第一次有丝分裂结束后产生的 mRNA是由5'端到3'端进行合成的，是沿着模板 子细胞中每条染色体上的DNA分子均有一条链被 链的3'端到5'端进行的，C错误；由mRNA的合成 标记，该细胞再经过一次DNA复制，一条染色体上 方向可知，题图2中上侧为模板链，m是3'端，n是 的两条染色单体只有一条有标记，如题图b,因此第 5'端，切除后DNA聚合酶会以下侧链为模板，根据 二次有丝分裂中期，一个细胞中有12条染色体，每 DNA聚合酶合成子链方向可知，修复是从n向m 条染色体都有一条染色单体被标记，即12个b。故 进行的，D正确。] B正确。] [跟踪练2]B[根据题图可知，D基因编码152个 第4节基因通常是有遗传效应的DNA片段 氨基酸，但D基因上包含终止密码子对应序列，故 [跟踪练1]B[依题意知，核酸分子经X处理后得 应包含459个碱基，A错误；根据题图可知，E基 到两条单链，加热可以使双链解旋成单链，解旋酶 因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列是 也可以使双链解旋成单链，故X处理可能是加热或 5'-GTACGC-3',根据DNA分子两条链反向平行可 使用解旋酶，A正确。I中A:T(或U):G:C= 知，其互补DNA序列是5'GCGTAC3',B正确； 1:2:3:4,由于A与T或U配对，G与C配对， DNA的基本单位是脱氧核糖核酸，噬菌体ΦX174 故I中嘌呤碱基与嘧啶碱基数之比与其互补链互 的DNA复制需要DNA聚合酶和4种脱氧核糖核 为倒数，B错误。若α链和B链均来自细菌，α链含 苷酸，C错误；E基因和D基因的编码区序列存在 T,应来自细菌的DNA;B链含U,应来自细菌的 部分重叠，但重叠序列编码的氨基酸序列不相同， mRNA(3链不是tRNA或rRNA)。又a链和B链 D错误。] 长度相等，且两者I片段中的G与C的含量相等， 第2节基因表达与性状的关系 则两者I片段对应基因长度相等且所含G与C含： [跟踪练1]C[引入缺陷基因cs-6,只是干扰了 量相等，故两者I片段对应基因含氢键数量相等， 父系线粒体的清除过程，并未改变线粒体DNA自 214