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。 1.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 BAIM1110111010011010000111101 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 识记点答案 (2)实验方法：运用② 技术。 【识记点1】 (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;⑤N;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 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14N,另一条链 含I5N,DNA分子密度居中。 防易错河 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。 (I)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 解 解 碱基 旋化 理解 成一系列连续或不连续的密度 配对 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章基因的本质通 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 (I)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 制的假说。◆敲黑板 分子。 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15N)和轻带（两条链均 为14N),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15N,一条链为14N;或者两条链上均含有15N和14N),可确定 87 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D八NA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 局部解螺旋并折开为两条单链， 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， AKXKVKVKXXYXYX 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。 DNA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：DNA复制时，一 5 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 5入N入X入八入 新链。 >母链子链 NKKN 防易错 ◆拓思维回 2 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：解开的每一条母链 (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：DNA聚合酶、DNA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：各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伸（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 ◆防易错的 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 复制为多起点复制，复制效率高。 的断裂需要解旋酶的催化，而氢 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 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( 解旋酶 前导链 3 G,期 5 滞后链 000c 而平须 一母链 S期前期的复制起点↓ 冈崎片段 复制叉 ·移动的方向 S期 &22 十复制叉 A.DNA复制过程中首先 'S期后期的复制起点 999 需要解旋酶破坏DNA双链间 G期 的氢键，使两条链解开 M期 <8 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DNA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 ◆对点练淘 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。◆敲黑板为 起点 复制叉 复制泡 前导链 DNA聚合酶Ⅲ 复制复制 复制 单链DNA结合蛋白 方向方向 方向 模板链DNA ①多起点复制：真核生物 冈崎片段 双螺旋 RNA引物 WZ02090C0003 DNA的复制从多个起，点开始， 3父d火m.m 滞后链 使得复制能在较短时间内完成： 引物酶 DNA连接酶 DNA聚合酶IDNA聚合酶m 但是，同一DNA分子中多个复 89 菲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章基因的本质通 (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3(2025·湖南长沙一中阶段性检测)在研究DNA复制 诊考策闭 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 一致，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 核苷酸。 第1分钟 乙 (5)合成速率：滞后链聚合 甲 第5分钟 乙 酶添加核苷酸的瞬时速率与前 第10分钟 甲 导链相同。 乙' (6)全局效率：因冈崎片段 甲 第15分钟 之 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m 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，梅寒尔森和斯塔尔采用 结果表明新合成的DNA片段大小均为1O00~ 含15N标记的NH4CI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 实验步骤 预期结果 实验结果及图示 图解分析 带标记的DNA不再是短片段，而是更大的片 ①用同位素“N 亲代DNA位 N/N-DNA 标记大肠杆菌 ③提取 下部(“N 的DNA分子 N 亲代DNA分子 段，实验如下图。下列叙述正确的是( ) DNA 离心 第-一代DNA EN/N-DNA 脉冲标记追踪实验 位于中部N ④观察 "N) 一代DNA分子 ②将含N的大 加入大量的 试管 肠杆苗放在含 DNA的 第二代DNA 非同位素标 在不同的时段，收 的培养基中 半位于中 "N/N-DNA 立 加H-dT 一半位 记的dT 培养 N/N-DNA ·集大肠杆菌，抽取 于上部 第二代DNA分子 很短的 允许DNA DNA,碱变性处理 时间（如 继续复制 最小的 受T4噬 (5)实验结果：与预期结果相符。 菌体感 几秒钟) ①立即取出，提取DNA→离心>全为重带 染的大 超离心，以分离 肠杆菌 最大的 大小不同的DNA (15N/15N)。 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(4N/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 跟踪练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 “N培养基培养大 破盛细狗器 T4噬菌体的DNA是半不连续复制的，不能证明 一段时间 杆菌 提取DNA 结果A N培养基培养大肠 重链 DNA是半保留复制，A错误；超离心可分离相对分子 DNA 段时间 杆菌 结果B 旋取DNA 结果A 结果B 质量不同的T4噬菌体新合成的DNA子链，B错误； N培养基破碎细胞窗 轻链 培养20min提取DNA 结果C 、 杂合 DNA dT指脱氧胸腺嘧啶，脉冲标记中使用了3H-dT,其具 “N培养基 破碎细胞 结果D DNA △ 培养40min 提取DNA DNA 有放射性，所以目的是用放射性3H标记在特定时段 里 里 92 第3章基因的本质 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 复制泡，是DNA上正在复制的部分。下列相 式为半保留复制 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③将含有14N/4N-DNA的大肠杆菌 放入以5NH4Cl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 15N/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14N/5N-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15N,C正确；含有 泡，是DNA上正在复制的部分，果蝇DNA形成多 14N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 1/2-1,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15N标记的DNA分子（亲 易错警示 .................... 代)转移到含14N的培养基中培养n代，结果如图 所示。 误区①对不同标记的DNA在离心管 亲代 ISN N 中的位置把握不准 1代 NNNN 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 n代川 … 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 (I)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(2一2)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2+1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14N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15N的DNA (3)消耗的脱氧核苷酸数 B.W层中含15N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”-1)个。 解析(I)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15N/4N存在于试管中部，14N/4N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( 15N/5N6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 a c 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15N/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 1514 基中培养，复制n次。 15151515 DNA 复制 (1)含1N的DNA分子有2m个，只含15N的 DNA分子有(2”一2)个，做题时看准是“含”还是 DNA被N标记 第一次分裂 第一次分裂后期 “只含” 514 14 1514 5 (2)子代DNA分子中，总链数为2"X2=2+1条。 DNA 1414 4 原模板链始终是2条。做题时应看准是“DNA分 复制 14 1414 14 子数”还是“链数”。 第二次分裂 第二次分裂后期 第一次分裂形 成的子细胞 误区2 有丝分裂过程中DNA复制的 计算有误 4 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14N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 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。 11110110 核心素养聚焦 111011 考向(1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 和斯塔尔通过5N标记DNA的实验，证明了 到相同的实验结果 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与乙病基因位于非同源染色体上，遵循自由组合定 律)，也可能位于X染色体上（此时与乙病基因不遵 循自由组合定律)，所以甲病与乙病的遗传不一定 遵循自由组合定律。(2)甲病的致病基因只在男性 中表达，从电泳检测结果看，Ⅱ-1、Ⅱ-2都有两条 带，说明都含有两种基因，不考虑相关基因位于XY 染色体的同源区段，致病基因位于常染色体上。I-1 不含有致病基因，I-2只含有一个条带，只含有致 病基因，子代男孩患病，推测致病基因为显性基因，所 以甲病是常染色体显性遗传。I-2基因型为AA, Ⅱ-1和Ⅱ-2都为Aa,故Ⅱ-1和Ⅱ-2的后代Ⅲ-1的 基因型与I-2相同的概率为1/2×1/2=1/4。] 第3章基因的本质 第1节DNA是主要的遗传物质 [跟踪练1]D[噬菌体侵染活菌，因此该方法检测 病李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 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 提供能量和原料，C正确；若杀病毒剂的量不足，则 会导致未侵染的噬菌体侵染作为指示细胞的快生 长分枝杆菌，从而使噬菌体数量增多，导致结果偏 大，D错误。] [跟踪练2]C[当噬菌体感染细菌后，以细菌的组 成成分为原料合成自身的物质才可以被标记。] 第2节DNA的结构 [跟踪练1]B[若DNA分子一条链中的碱基A所 占比例为a,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 例，A错误；根据碱基互补配对原则可推知，一条链 上的碱基A、T、G、C的数量分别等于另一条链上 T、A、C、G的数量，可见，如果一条链上(A+T): (G十C)=m,则另一条链上该比值也为m,B正确； 根据碱基互补配对原则可推知，一条链上的碱基 A、T、G、C的数量分别等于另一条链上T、A、C、G 的数量，可见，如果一条链上的A:T:G:C=2: ,跟踪练参考答案与提示通 2:3:3,则另一条链上该比值也为2：2：3：3， C错误；在双链DNA分子中，A与T之间有2个氢 键，G与C之间有3个氢键，由50个碱基对组成的 DNA分子片段中，若只含有碱基A与T,则该 DNA分子片段中含有的氢键的数量最少，为 100个，D错误。] 归纳 DNA分子中碱基数目计算的基本方法 (1)整个DNA分子中： A=T;C=G;A+T≠G+C; G+C≠A+示≠1；A+G=T+C=A+C= A+TG+C T十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 基数量之和占DNA碱基总数的50%。 (2)DNA两条互补链之间： :敛中针等于B链中孩比值的倒量： a处中公+等于日经中的演比位。 (3)整个DNA分子与其包含的两条链之间： ①整个DNA分子相对应的两种碱基之和 (A十T或C十G)所占比例=其每一单链中这两种 碱基之和占单链中碱基数的比例。 ②整个DNA分子中某一碱基所占比例=该碱 基在每一单链中所占比例之和的一半。 ③a链(A+T)或(G十C)=B链(A+T)或 (G+C)=双链(A十T)或(G十C)的一半。 第3节DNA的复制 [跟踪练1]C[本实验研究采用了同位素标记技 术，同时采用了密度梯度离心技术分离重链DNA、 杂合链DNA和轻链DNA,A正确。结果C中出现 了杂合链，说明DNA复制方式不可能是全保留复 制，即比较结果A、B、C,可排除DNA复制方式为 全保留复制，B正确。比较结果A、B、C可知，DNA 复制方式为半保留复制或弥散复制，C错误。比较 213 甜重难点手册高中生物学必修2遗传与进化RJ, 结果A、B、C、D可知，DNA分子的复制方式为半保 留复制，结果C和D都是放在4N培养基中培养， 即DNA分子复制所需的原料含14N,因此在C和 D的DNA中，含14N的DNA分子所占比例均为1 (即100%)，D正确。] [跟踪练2]A[人成熟的红细胞不会分裂，细胞核 也退化消失，不会进行DNA复制，因此观察不到复 制泡的存在，A正确；线粒体、叶绿体中也可以进行 DNA复制，不一定是在间期，B错误；复制泡的形成 即DNA的复制，需要解旋酶解开双螺旋，也需要 DNA聚合酶将脱氧核苷酸连接成DNA长链，C错 误；DNA复制场所主要在细胞核中，也可以在线粒 体、叶绿体中，D错误。] [跟踪练3]B[根据题意可知，亲代DNA分子双 链用3H标记，由于DNA分子为半保留复制，因此 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 子细胞中每条染色体上的DNA分子均有一条链被 标记，该细胞再经过一次DNA复制，一条染色体上 的两条染色单体只有一条有标记，如题图b,因此第 二次有丝分裂中期，一个细胞中有12条染色体，每 条染色体都有一条染色单体被标记，即12个b。故 B正确。] 第4节基因通常是有遗传效应的DNA片段 [跟踪练1]B[依题意知，核酸分子经X处理后得 到两条单链，加热可以使双链解旋成单链，解旋酶 也可以使双链解旋成单链，故X处理可能是加热或 使用解旋酶，A正确。I中A:T(或U):G:C= 1:2:3:4,由于A与T或U配对，G与C配对， 故I中嘌呤碱基与嘧啶碱基数之比与其互补链互 为倒数，B错误。若α链和B链均来自细菌，α链含 T,应来自细菌的DNA;B链含U,应来自细菌的 mRNA(3链不是tRNA或rRNA)。又a链和3链 长度相等，且两者I片段中的G与C的含量相等， 则两者I片段对应基因长度相等且所含G与C含 量相等，故两者I片段对应基因含氢键数量相等， 214 基因的稳定性相当，C正确。依题意知，从发热病 人痰液中分离到的核酸分子经X处理后得到的β 链含U,说明该链是RNA链，发热病人可能感染了 RNA病毒，则B链可能是该RNA病毒的核酸， RNA病毒的基因是有遗传效应的RNA片段， RNA含有核糖，D正确。] 第4章基因的表达 第1节基因指导蛋白质的合成 [跟踪练1]ABD[根据半保留复制可知，题图1所 示的DNA经复制后有半数子代DNA含该损伤导 致的突变基因，A正确；由题意可知，题图1所示损 伤较小，RNA聚合酶经过损伤位点时，腺嘌呤核糖 核苷酸会不依赖于模板掺入mRNA,因为密码子存 在简并性，RNA掺入腺嘌呤脱氧核苷酸之后，不 同的密码子可能决定相同的氨基酸，B正确；转录时 mRNA是由5端到3'端进行合成的，是沿着模板 链的3'端到5'端进行的，C错误；由mRNA的合成 方向可知，题图2中上侧为模板链，m是3'端，n是 5'端，切除后DNA聚合酶会以下侧链为模板，根据 DNA聚合酶合成子链方向可知，修复是从n向m 进行的，D正确。] [跟踪练2]B[根据题图可知，D基因编码152个 氨基酸，但D基因上包含终止密码子对应序列，故 应包含459个碱基，A错误；根据题图可知，E基 因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列是 5'-GTACGC3',根据DNA分子两条链反向平行可 知，其互补DNA序列是5'-GCGTAC3',B正确； DNA的基本单位是脱氧核糖核酸，噬菌体ΦX174 的DNA复制需要DNA聚合酶和4种脱氧核糖核 苷酸，C错误；E基因和D基因的编码区序列存在 部分重叠，但重叠序列编码的氨基酸序列不相同， D错误。] 第2节基因表达与性状的关系 [跟踪练1]C[引入缺陷基因cps-6,只是干扰了 父系线粒体的清除过程，并未改变线粒体DNA自