2022-2023學年　人教版 必修二DNA的復制 學案

第3節(jié)DNA的復制學習目標核心素養(yǎng)1.概述DNA復制方式的假說及實驗依據(jù)。2．掌握DNA復制的過程。3．歸納DNA復制的相關計算規(guī)律。1.生命觀念：DNA結(jié)構(gòu)的特點決定了DNA復制的準確性，滲透了生命的結(jié)構(gòu)和功能觀；DNA的復制也是遺傳信息傳遞和能量轉(zhuǎn)化的過程；遺傳信息的準確傳遞也能讓學生進一步理解生命延續(xù)的本質(zhì)。2．科學思維：假說—演繹法來探究DNA的半保留復制；細菌的培養(yǎng)技術以及同位素標記和離心等科學技術在證明DNA半保留復制實驗中的合理運用。3．科學探究：探究DNA的復制方式。4．社會責任：證明DNA半保留復制實驗以嚴謹?shù)倪壿嬐评磉M行實驗的過程來體現(xiàn)科學的本質(zhì)。知識點一對DNA復制的推測及DNA半保留復制的實驗證據(jù)1.對DNA復制的推測(1)假說：eq\o(□,\s\up3(01))半保留復制。(2)提出者：eq\o(□,\s\up3(02))沃森和克里克。(3)假說內(nèi)容①解旋：DNA復制時，DNA雙螺旋解開，互補的堿基之間的eq\o(□,\s\up3(03))氫鍵斷裂。②復制：eq\o(□,\s\up3(04))解開的兩條單鏈分別作為復制的模板，游離的脫氧核苷酸依據(jù)eq\o(□,\s\up3(05))堿基互補配對原則，通過形成eq\o(□,\s\up3(06))氫鍵，結(jié)合到作為模板的單鏈上。③結(jié)果：新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的eq\o(□,\s\up3(07))一條鏈，因此，這種復制方式稱作半保留復制。(4)其他假說①eq\o(□,\s\up3(08))全保留復制方式。②內(nèi)容：DNA復制以eq\o(□,\s\up3(09))DNA雙鏈為模板，子代DNA的雙鏈都是eq\o(□,\s\up3(10))新合成的。半保留復制與全保留復制模型2．DNA半保留復制的實驗證據(jù)(1)實驗方法：假說—演繹法。(2)實驗技術：eq\o(□,\s\up3(11))同位素標記技術和離心技術。(3)實驗原理：15N和14N是N元素的兩種穩(wěn)定同位素，這兩種同位素的相對原子質(zhì)量eq\o(□,\s\up3(12))不同，含15N的DNA比含14N的DNA密度eq\o(□,\s\up3(13))大，因此，利用離心技術可以在試管中分離開含有相對原子質(zhì)量不同的氮元素的DNA。(4)實驗過程①用含eq\o(□,\s\up3(14))15NH4Cl的培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌，讓大腸桿菌繁殖若干代，這時，大腸桿菌的DNA幾乎都是eq\o(□,\s\up3(15))15N標記的。②將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含有eq\o(□,\s\up3(16))14NH4Cl的普通培養(yǎng)液中。③在不同時刻收集大腸桿菌并提取DNA。④將提取的DNA進行離心，記錄離心后試管中DNA的位置。(5)實驗預期(6)實驗結(jié)果①親代大腸桿菌的DNA經(jīng)離心處理，試管中只出現(xiàn)了eq\o(□,\s\up3(20))一條DNA帶，位置靠近試管底部。②第一代大腸桿菌的DNA經(jīng)離心處理，試管中只出現(xiàn)了eq\o(□,\s\up3(21))一條DNA帶，位置居中。③第二代大腸桿菌的DNA經(jīng)離心處理，試管中出現(xiàn)了eq\o(□,\s\up3(22))兩條DNA帶，一條帶位置居中，另一條帶的位置更靠上。(7)實驗結(jié)論實驗結(jié)果和預期結(jié)果一致，DNA的復制是以eq\o(□,\s\up3(23))半保留的方式進行的。1．若DNA復制的方式為全保留復制，實驗結(jié)果會是怎樣？提示：(1)親代，提取DNA→離心→全部重帶；(2)繁殖一代后取出，提取DNA→離心→一條重帶、一條輕帶；(3)繁殖兩代后取出，提取DNA→離心→一條重帶、一條輕帶。2．第一代只出現(xiàn)一條居中的DNA條帶，這個結(jié)果排除了哪種復制方式？提示：全保留復制。知識點二DNA復制的過程1．概念：以eq\o(□,\s\up3(01))親代DNA為模板合成eq\o(□,\s\up3(02))子代DNA的過程。2．發(fā)生時間：細胞分裂前的eq\o(□,\s\up3(03))間期，隨著eq\o(□,\s\up3(04))染色體復制而完成的。3．場所(1)真核生物：主要在eq\o(□,\s\up3(05))細胞核內(nèi)，eq\o(□,\s\up3(06))線粒體和eq\o(□,\s\up3(07))葉綠體也可以進行。(2)原核生物：主要在eq\o(□,\s\up3(08))擬核。(3)DNA病毒：活的宿主細胞內(nèi)。4．復制過程5．結(jié)果：形成兩個eq\o(□,\s\up3(16))完全相同的DNA分子。6．特點(1)eq\o(□,\s\up3(17))邊解旋邊復制。(2)eq\o(□,\s\up3(18))半保留復制。7．基本條件：eq\o(□,\s\up3(19))模板、能量、原料、酶等。8．準確復制的原因(1)DNA獨特的eq\o(□,\s\up3(20))雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復制提供了精確的模板。(2)通過eq\o(□,\s\up3(21))堿基互補配對，保證了復制能夠準確地進行。9．意義：DNA通過復制，將eq\o(□,\s\up3(22))遺傳信息從親代細胞傳遞給子代細胞，從而保持了eq\o(□,\s\up3(23))遺傳信息的eq\o(□,\s\up3(24))連續(xù)性。3．所有的真核細胞都存在核DNA復制嗎？提示：不一定。如哺乳動物成熟的紅細胞因為無細胞核和各種細胞器而不能進行核DNA復制；不分裂的細胞不存在DNA復制。4．DNA解旋酶與DNA聚合酶分別作用于什么化學鍵？提示：DNA解旋酶使氫鍵斷裂。DNA聚合酶使脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵形成。5．DNA復制效率高是因為半保留復制還是邊解旋邊復制？提示：是因為邊解旋邊復制。知識點三與DNA復制相關的計算DNA復制為半保留復制，若將雙鏈被15N標記的DNA轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基中擴增，復制n(n≥1)次，其結(jié)果如下：1.eq\a\vs4\al(子代DNA共\o(□,\s\up3(01))2n個)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(含15N的DNA：\o(□,\s\up3(02))2個,只含15N的DNA：\o(□,\s\up3(03))0個,含14N的DNA：\o(□,\s\up3(04))2n個,只含14N的DNA：\o(□,\s\up3(05))2n－2個))2.eq\a\vs4\al(脫氧核苷酸鏈共\o(□,\s\up3(06))2n＋1條)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(含15N的脫氧核苷酸鏈：\o(□,\s\up3(07))2條,含14N的脫氧核苷酸鏈：\o(□,\s\up3(08))2n＋1－2條))3．消耗的脫氧核苷酸數(shù)(1)若一親代DNA含有某種脫氧核苷酸m個，則經(jīng)過n次復制需要消耗游離的該脫氧核苷酸為eq\o(□,\s\up3(09))m×(2n－1)個。(2)若進行第n次復制，則需消耗游離的該脫氧核苷酸數(shù)為eq\o(□,\s\up3(10))m×2n－1個。用15N標記含有100個堿基對的DNA分子，其中有胞嘧啶60個，該DNA分子在14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復制4次。(1)含有15N的DNA分子占1/8。(√)(2)含有14N的DNA分子占7/8。(×)(3)含有14N的脫氧核苷酸單鏈為30條。(√)(4)復制結(jié)果共產(chǎn)生16個DNA分子。(√)1．(目標1)下列關于DNA半保留復制的實驗，說法錯誤的是()A．可以將本實驗中15N標記的原料改為32P標記的原料，用同樣的方法研究復制方式B．半保留復制的結(jié)果是子代DNA各自含有親代DNA的一條母鏈C．復制過程中有氫鍵的斷裂和形成過程D．子一代的結(jié)果就可以區(qū)分是全保留復制還是半保留復制答案A解析本實驗采用的是離心技術，觀察DNA分布的位置，因此不能采用不穩(wěn)定的同位素進行追蹤，應采用N元素，因為15N和14N是兩種穩(wěn)定同位素，只是質(zhì)量不同，A錯誤；復制過程中伴隨解旋氫鍵會斷裂，形成子代DNA過程中堿基互補配對又形成氫鍵，C正確；子一代的結(jié)果就可以區(qū)分是全保留復制還是半保留復制，如果是全保留復制，子一代不會出現(xiàn)中帶，D正確。2．(目標2)下圖為真核細胞DNA復制過程模式圖，根據(jù)圖示過程判斷下列說法不正確的是()A．上圖中兩種酶的功能并不相同B．該過程需要4種游離的脫氧核苷酸C．兩條子鏈的延伸方向都是由左到右D．復制后可形成兩條一樣的子代DNA答案C解析解旋酶的作用是使氫鍵斷裂，DNA聚合酶的作用是催化磷酸二酯鍵的形成，在DNA復制中使單個脫氧核苷酸連接在子鏈的3′-端，A正確；在DNA復制的過程中，子鏈復制的過程只能由5′→3′方向合成，因此兩條子鏈合成時延伸的方向是相反的，C錯誤；復制結(jié)束后，兩條母鏈分別和兩條子鏈各組合成一個新的DNA分子，這樣一個DNA分子就復制成兩個相同的子代DNA分子，D正確。3．(目標2)下列關于DNA復制的敘述，正確的是()A．DNA復制時，嚴格遵循A—U、C—G的堿基互補配對原則B．DNA子鏈的合成方向都是由5′→3′C．DNA分子全部解旋后才開始進行DNA復制D．脫氧核苷酸必須在DNA酶的作用下才能連接形成子鏈答案B解析DNA復制時，嚴格遵循A—T、C—G的堿基互補配對原則，A錯誤；DNA的復制是邊解旋邊復制，C錯誤；脫氧核苷酸必須在DNA聚合酶的作用下才能連接形成子鏈，D錯誤。4．(目標3)一個用15N標記的DNA，放在14N的環(huán)境中培養(yǎng)，復制5次后15N標記的DNA占DNA總數(shù)的()。含15N的脫氧核苷酸鏈占全部脫氧核苷酸鏈的比例是()A．eq\f(1,10)B．eq\f(1,5)C．eq\f(1,16)D．eq\f(1,32)答案CD解析一個由15N標記的DNA，放在14N的環(huán)境中培養(yǎng)，復制5次后得到25＝32個DNA，共64條脫氧核苷酸鏈，根據(jù)DNA半保留復制特點，其中有2個DNA含15N，其他DNA不含15N，所以復制5次后15N標記的DNA占DNA總數(shù)的eq\f(2,32)＝eq\f(1,16)，含15N的脫氧核苷酸鏈有2條，故占全部脫氧核苷酸鏈的比例是eq\f(2,64)＝eq\f(1,32)。5．(目標2、3)圖甲表示DNA的結(jié)構(gòu)，其中的數(shù)字表示成分或局部結(jié)構(gòu)；圖乙表示DNA的復制，其中A、B表示酶，a、b、c、d表示DNA的模板鏈與子鏈?；卮鹣铝邢嚓P問題：(1)圖甲中7的名稱是____________________；堿基之間存在一一對應的關系，遵循著____________原則；8的比例越高，DNA分子的穩(wěn)定性________(填“越高”“越低”或“不變”)。(2)圖乙中作用于圖甲中9的酶是________(寫出字母和名字)；B為__________，以母鏈DNA為模板，在子鏈DNA的3′-端逐個連接__________。(3)從圖乙中可以看出，DNA復制的特點是____________________，其中堿基序列相同的鏈是______________________。(4)某DNA片段含有400個堿基，其中一條鏈上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4。該DNA片段連續(xù)復制兩次，需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸________個。(5)若將圖中的一個DNA分子(DNA兩條鏈中N分別為15N和14N)，放在含有14N的培養(yǎng)基中連續(xù)進行3次復制，則含有14N的DNA分子數(shù)是________個。答案(1)胸腺嘧啶脫氧核苷酸堿基互補配對越高(2)A解旋酶DNA聚合酶脫氧核苷酸(3)半保留復制、邊解旋邊復制a和c、b和d(4)420(5)8解析(4)根據(jù)DNA兩條鏈之間的堿基遵循A－T、C－G配對可知，一條鏈上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，另一條鏈上A∶T∶G∶C＝2∶1∶4∶3，則該基因中A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7，C的數(shù)目為400×7/20＝140(個)，該DNA片段連續(xù)復制兩次，需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸＝(22－1)×140＝420(個)。(5)1個DNA經(jīng)過3次復制，共產(chǎn)生23＝8個DNA分子，由于DNA分子的復制是半保留復制，故8個DNA分子都含14N。題型一DNA半保留復制實驗分析[例1]細菌在15N培養(yǎng)基中繁殖數(shù)代后，使細菌DNA的含氮堿基皆含有15N，然后再移入14N培養(yǎng)基中培養(yǎng)，提取其子代的DNA經(jīng)離心分離，如圖①～⑤為可能的結(jié)果，下列敘述錯誤的是()A．第一次分裂的子代DNA應為⑤B．第二次分裂的子代DNA應為①C．第三次分裂的子代DNA應為③D．親代的DNA應為⑤解題分析親代DNA為15N/15N，如圖⑤；經(jīng)第一次分裂所形成的子代DNA應均為15N/14N，應如圖②所示；第二次分裂的子代DNA為15N/14N和14N/14N，且數(shù)量比為1∶1，如圖①所示；第三次分裂的子代DNA為15N/14N和14N/14N，且數(shù)量比為1∶3。答案A[例2]探究DNA復制的方式采用了假說—演繹法，下列說法不正確的是()A．提出假說：DNA復制是半保留復制B．演繹推理：親代為15N/15N—DNA，密度最大，應位于試管底部；子一代為15N/14N—DNA，密度居中，應位于試管中部；子二代為15N/14N—DNA和14N/14N—DNA，密度分別居中、最小，應位于試管中部和上部C.實驗結(jié)論：DNA的復制是以半保留的方式進行的D．演繹推理的過程即實驗驗證過程解題分析演繹推理過程是根據(jù)假說進行演繹推理，推出預測的結(jié)果。答案D題型二DNA復制的過程、特點[例3]研究發(fā)現(xiàn)，線蟲染色體上DNA具有多起點雙向復制的特點。復制時，先在DNA的復制原點(Ori)部位結(jié)合相關因子，形成復制復合體，然后再進行DNA復制，復制復合體可以大大提高DNA復制的效率。下列敘述錯誤的是()A．真核生物DNA上Ori的數(shù)目多于該生物的染色體數(shù)目B．復制復合體中含有解旋酶，能打開模板DNA分子中的氫鍵C．復制復合體中含有DNA聚合酶，能夠催化磷酸二酯鍵的形成D．每個細胞周期中Ori處可起始多次以保證子代DNA的快速合成解題分析由題可知，1個DNA分子上有多個Ori，而一條染色體只含有1個或者2個DNA分子，因此DNA上的Ori數(shù)目多于染色體的數(shù)目，A正確；在一個細胞周期中，DNA只復制一次，Ori只起始一次，D錯誤。答案D[例4]如圖為真核細胞DNA復制過程的模式圖，據(jù)圖分析，下列相關敘述不正確的是()A．由圖示得知，DNA復制時邊解旋邊復制B．解旋酶能使雙鏈DNA解開，且需要消耗ATPC．從圖中可以看出合成兩條子鏈的方向都是3′到5′D．DNA聚合酶的作用位點為兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵解題分析解旋酶使DNA雙鏈解開，該過程需要消耗ATP，B正確；DNA復制的時候只能從5′-端向3′-端延伸，C錯誤。答案C知識拓展1.DNA的半不連續(xù)復制模型DNA半保留復制時，DNA的兩條鏈都能作為模板，同時合成兩條新的互補鏈。DNA的兩條鏈是反向平行的，但是，生物體內(nèi)所有已知的DNA聚合酶只能催化5′→3′方向的延伸。為了探究DNA在復制時兩條鏈如何同時作為模板合成其互補鏈這個問題，日本學者岡崎等提出了DNA的半不連續(xù)復制模型(如圖所示)，以圖中b鏈為模板時，最終合成的互補鏈實際上是由許多沿5′→3′方向合成的DNA片段連接起來的。2．前導鏈和后隨鏈的復制特點DNA復制過程中，當以a鏈為模板時，DNA聚合酶可以沿5′→3′方向連續(xù)合成新的互補鏈，這條新的互補鏈稱為前導鏈。當以b鏈為模板時，DNA聚合酶也是沿5′→3′方向合成新鏈片段，但是與前導鏈的復制方向正好相反，待復制叉向前移動相應的距離后，DNA聚合酶又重復這一過程，隨著復制叉的移動會形成許多不連續(xù)的片段，這些片段被稱為岡崎片段，最后這些岡崎片段在DNA連接酶的作用下被連接成一條完整的子鏈，這條子鏈稱為后隨鏈。在生物細胞中，這種前導鏈的連續(xù)復制和后隨鏈的不連續(xù)復制是普遍存在的，稱為DNA分子的半不連續(xù)復制。3.復制起點和復制叉復制是從DNA上的特定部位開始的，這一部位稱為復制起點。復制起點一般A、T含量較高。因為A、T之間有2個氫鍵，G、C之間有3個氫鍵，解開A—T堿基對所需的能量比解開G—C堿基對所需的能量少。復制時，雙鏈DNA在起始點處打開，沿兩條張開的單鏈模板合成DNA新鏈，尚未解開螺旋的親代雙鏈DNA同新合成的兩條子代雙鏈DNA的交界處，稱為復制叉。兩個復制叉之間形成的空間稱為復制泡。4．復制方向DNA兩條子鏈的合成方向相反，具有雙向復制的特點。一般來講，原核生物每個DNA只有一個復制起點，真核生物染色體DNA有多個復制起點。真核細胞DNA的復制是從多個起點開始的，真核生物的這種復制方式提高了DNA復制的效率。在復制速率相同的前提下，真核生物細胞的復制環(huán)大小不一，原因是它們的復制時間有先后，如圖2中DNA是從其最右邊開始復制的。題型三DNA復制的相關計算[例5]1963年，Cairns將不含放射性的大腸桿菌(擬核DNA呈環(huán)狀，共含有m個堿基，其中有a個胸腺嘧啶)放在含有3H胸腺嘧啶的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，觀察到的大腸桿菌DNA復制過程如圖所示。下列說法錯誤的是()A．從圖中可看出大腸桿菌細胞中DNA復制是單起點雙向復制的B．DNA復制分配到兩個子細胞時，其上的基因不遵循基因分離定律C．復制第n次需要胞嘧啶的數(shù)目是2n－1(m－a)/2D.復制n次形成的被3H標記的脫氧核苷酸單鏈為2n＋1－2解題分析親代DNA分子中含胞嘧啶(m－2a)/2個，復制第n次，需要合成2n－2n－1＝2n－1個DNA分子，所以共需胞嘧啶的數(shù)目是2n－1(m－2a)/2，C錯誤；復制n次共形成2n個DNA分子，含2n·2＝2n＋1個脫氧核苷酸單鏈，其中被3H標記的單鏈為2n＋1－2，D正確。答案C[例6]如圖為真核細胞內(nèi)某DNA片段(15N標記)結(jié)構(gòu)示意圖，共由1000對脫氧核苷酸組成，其中堿基A占20%。下列說法正確的是()A．該DNA片段復制3次，則需要游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸2800個B．該DNA片段的一條核苷酸鏈中eq\f(C＋G,A＋T)為3∶2C．解旋酶作用于①部位，DNA聚合酶用于催化②部位的化學鍵構(gòu)成D．將該DNA片段置于14N培養(yǎng)液中復制3次后，含14N的DNA分子占eq\f(3,4)解題分析由題干可知，該DNA片段中堿基A有400個，根據(jù)堿基互補配對原則，A＝T＝400個，C＝G＝600個，該DNA片段復制3次，則需要游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸為600×(23－1)＝4200(個)，A錯誤；由于堿基A占20%，因此堿基T占20%，堿基C占30%，堿基G占30%，該DNA片段的兩條脫氧核苷酸鏈中eq\f(C＋G,A＋T)為3∶2，則該DNA片段的一條脫氧核苷酸鏈中eq\f(C＋G,A＋T)也為3∶2，B正確；DNA聚合酶用于催化①部位的化學鍵形成，解旋酶作用于②部位，C錯誤；將該DNA片段置于14N培養(yǎng)液中復制3次后，子代DNA分子全部含有14N，D錯誤。答案B題后歸納有關DNA復制相關計算的兩個注意點(1)分析被標記物質(zhì)所占的比例時，應注意求的是DNA數(shù)，還是脫氧核苷酸鏈數(shù)；看準是“含”還是“只含”；還應注意培養(yǎng)液中化學元素的不同。(2)在計算消耗脫氧核苷酸數(shù)時要明確是經(jīng)過n次復制還是第n次復制。題型四DNA復制與細胞分裂[例7]假設將含有一對同源染色體的精原細胞的DNA分子用15N標記，并供給含14N的原料。該細胞進行減數(shù)分裂產(chǎn)生的4個精細胞中，含15N標記的DNA的精子所占的比例是()A．0B．25%C．50%D．100%解題分析含有一對同源染色體的精原細胞，每個DNA分子的雙鏈均用15N標記，以14N的脫氧核苷酸為原料，依據(jù)DNA分子的半保留復制，在減數(shù)分裂前的間期DNA完成復制后，每個親代DNA分子經(jīng)過復制形成的2個子代DNA分子都有1條鏈含有15N、另一條鏈含有14N，這兩個DNA分子分別存在于同1條染色體所含有的2條姐妹染色單體上；減數(shù)分裂Ⅰ結(jié)束所形成的2個次級精母細胞中的每條染色單體都含有15N；在減數(shù)分裂Ⅱ后期，著絲粒分裂，染色單體分離成為染色體，分別移向細胞兩極，所以減數(shù)分裂Ⅱ結(jié)束所形成的4個精細胞都含有15N；精細胞變形發(fā)育形成精子。可見，含15N標記的DNA的精子所占的比例是100%。答案D[例8]洋蔥根尖細胞在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中完成一個細胞周期，然后轉(zhuǎn)入不含3H標記的培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)至第一個細胞周期的分裂中期，如圖能正確表示該細胞分裂中期的是(只考慮其中一條染色體上的DNA分子)()解題分析洋蔥根尖細胞在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)液中完成一個細胞周期后，每個細胞中的每條染色體上的DNA分子中有且只有一條鏈被3H標記，然后轉(zhuǎn)入不含3H標記的培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)，待培養(yǎng)至第一個細胞周期的分裂中期時，每條染色體中只有一條染色單體被標記，而且該染色單體的DNA分子中只有一條鏈被3H標記。答案D[基礎對點]知識點一對DNA復制的推測及DNA半保留復制的實驗證據(jù)1.如圖表示早期科學家對DNA復制方式的兩種推測。據(jù)圖不能作出的推斷是()A.全保留復制是指兩個子代DNA中，一個DNA含兩條母鏈，一個DNA含兩條全新的子鏈B.半保留復制是指新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈C.DNA每復制一次，會使子代DNA的數(shù)目增加一倍D.DNA的復制過程是邊解旋邊復制答案D解析由圖可知，全保留復制是指兩個子代DNA中，一個DNA含兩條母鏈，一個DNA含兩條全新的子鏈，A不符合題意；由圖可知，半保留復制指子代DNA鏈中，一條為母鏈，一條為子鏈，B不符合題意；由圖可知，DNA每復制一次，會使子代DNA的數(shù)目增加一倍，C不符合題意；由圖無法得出DNA復制是邊解旋邊復制的過程這一結(jié)論，D符合題意。知識點二DNA復制的過程2.某DNA分子片段為，可進行人工復制使其數(shù)量增加，復制時應給予的條件是()①—ATGTG—和—TACAC—作模板鏈②四種核糖核苷酸③四種脫氧核苷酸④DNA聚合酶⑤DNA水解酶A.①③④B．①②④C.①②⑤D．①③⑤答案A解析DNA的每一條鏈都作為DNA復制的模板，需要的原料是四種脫氧核苷酸，需要DNA聚合酶，不需要DNA水解酶。3．如圖表示發(fā)生在根尖分生區(qū)細胞核內(nèi)的某生理過程，其中a、b、c、d表示脫氧核苷酸鏈，下列敘述錯誤的是()A.該過程表示的是DNA復制，該過程需要解旋酶和DNA聚合酶B.根尖分生區(qū)細胞進行有絲分裂或減數(shù)分裂時均可發(fā)生圖中所示的過程C.a鏈和c鏈中的堿基序列相同，b鏈和c鏈屬于互補鏈D.該過程遵循的堿基配對方式是A—T、T—A、G—C、C—G答案B解析圖示為DNA分子復制過程，該過程需要DNA聚合酶和解旋酶的催化，A正確；根尖分生區(qū)細胞不能進行減數(shù)分裂過程，B錯誤；DNA分子復制的方式是半保留復制，a鏈和d鏈屬于互補鏈，a鏈和b鏈屬于互補鏈，c鏈和d鏈屬于互補鏈，故a鏈和c鏈中的堿基序列相同，b鏈和c鏈屬于互補鏈，C正確；DNA分子復制過程中遵循的堿基配對方式有A—T、T—A、G—C、C—G，D正確。4．圖1為果蠅DNA的電鏡照片，圖中的泡狀結(jié)構(gòu)叫作DNA復制泡(DNA上正在復制的部分)；圖2為圖1中一個復制泡的模式圖。下列說法錯誤的是()A.DNA聚合酶只能催化子鏈從5′→3′延伸B.DNA的復制為邊解旋邊復制，多起點雙向復制C.一個DNA分子上出現(xiàn)多個復制泡可提高DNA復制效率D.圖2中酶甲為解旋酶，酶乙為DNA聚合酶或RNA聚合酶答案D解析根據(jù)圖示，DNA聚合酶在母鏈上從3′→5′移動，說明其只能催化子鏈從5′→3′延伸，A正確；圖2中酶甲為解旋酶，酶乙為DNA聚合酶，D錯誤。5．雙脫氧核苷酸常用于DNA測序，其結(jié)構(gòu)與脫氧核苷酸相似，能參與DNA的合成，且遵循堿基互補配對原則。DNA合成時，在DNA聚合酶作用下，若連接上的是雙脫氧核苷酸，子鏈延伸終止；若連接上的是脫氧核苷酸，子鏈延伸繼續(xù)。在人工合成體系中，有適量的序列為GTACATACGTA的單鏈模板、胸腺嘧啶雙脫氧核苷酸和4種脫氧核苷酸。則以該單鏈為模板合成出的不同長度的子鏈最多有()A.2種B．3種C．4種D．5種答案C解析根據(jù)堿基互補配對原則，單鏈模板序列為GTACATACGTA，其合成的子鏈為CATGTATGCAT。因為雙脫氧核苷酸能使子鏈延伸終止，所以在胸腺嘧啶雙脫氧核苷酸存在時，能形成CAT/GT/AT/GCAT/(“/”表示子鏈延伸終止處)，由此可見，可以形成4種不同長度的子鏈。知識點三與DNA復制相關的計算6.某一DNA中，A為200個，復制數(shù)次后消耗周圍環(huán)境中含A的脫氧核苷酸3000個，該DNA已經(jīng)復制了幾次()A.4次B．3次C．5次D．6次答案A解析某DNA中含有腺嘌呤是200，復制n次后消耗腺嘌呤脫氧核苷酸3000個，則有關系式200×(2n－1)＝3000，解得n＝4。7．一個不含放射性元素的噬菌體，在脫氧核苷酸被32P標記及氨基酸被15N標記的細菌體內(nèi)，連續(xù)繁殖三代，含有32P和15N標記的噬菌體分別占子代噬菌體總數(shù)的比例為()A.100%、100% B．25%、50%C.50%、50% D．25%、0答案A解析噬菌體侵染細菌后在親代噬菌體的DNA的作用下，以細菌細胞內(nèi)的脫氧核苷酸和氨基酸為原料合成子代噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)外殼。細菌細胞內(nèi)脫氧核苷酸被32P標記，氨基酸被15N標記，則后代每個噬菌體都含有32P和15N。知識點四DNA復制與細胞分裂8.用32P標記了玉米體細胞(含20條染色體)的DNA分子雙鏈，再將這些細胞轉(zhuǎn)入不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在第二次細胞分裂的中期、后期，一個細胞中的染色體總條數(shù)和被32P標記的染色體條數(shù)分別是()A.中期20和20、后期40和20B.中期20和10、后期40和20C.中期20和20、后期40和10D.中期20和10、后期40和10答案A解析玉米的一個正常細胞中含有的染色體條數(shù)為20，有絲分裂過程中只有后期染色體加倍(40)，其他時期染色體條數(shù)與體細胞都相同(20)，故無論經(jīng)過幾次分裂，在有絲分裂中期染色體條數(shù)都是20，后期染色體條數(shù)都是40。據(jù)分析可知有絲分裂中期、后期染色體條數(shù)分別為20和40條；由于DNA分子的半保留復制，第一次有絲分裂完成時，每個DNA分子中都有1條鏈被32P標記；第二次有絲分裂中期時，每條染色體含有2個DNA分子，一個DNA分子兩條鏈均含31P，一個DNA分子一條鏈被32P標記，一條鏈含31P，故被標記的染色體為20條，而后期由于染色單體的分開，染色體加倍為40條，被標記的染色體只有一半，即20條，A正確。[能力提升]9．下圖表示洋蔥根尖分生區(qū)某細胞內(nèi)正在發(fā)生的某種生理過程，圖中甲、乙、丙均表示DNA分子，a、b、c、d均表示DNA的一條鏈，A、B表示相關酶。下列相關敘述正確的是()A.圖中酶A能使甲解旋，酶B在c鏈的形成及c鏈和d鏈的連接過程中發(fā)揮作用B.若該DNA分子含1000個堿基對，其中鳥嘌呤300個，第三次復制時需要消耗游離的腺嘌呤脫氧核苷酸4900個C.若圖示過程發(fā)生在細胞核內(nèi)，乙、丙分開的時期為減數(shù)分裂Ⅱ后期D.DNA中脫氧核糖和磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成雙螺旋結(jié)構(gòu)的骨架答案D解析圖中酶A為解旋酶，能使DNA分子解開雙螺旋，酶B為DNA聚合酶，在合成新的子鏈c鏈的過程中發(fā)揮作用，但在子代DNA的c鏈和d鏈的連接過程中不發(fā)揮作用，A錯誤；據(jù)堿基互補配對原則，該DNA分子含1000個堿基對，其中鳥嘌呤300個，由于A＋G＝1/2堿基總數(shù)，則腺嘌呤為1000－300＝700(個)，第三次復制時需要消耗游離的腺嘌呤脫氧核苷酸＝(23－22)×700＝2800(個)，B錯誤；圖示DNA復制過程發(fā)生在洋蔥根尖細胞的細胞核內(nèi)，洋蔥根尖分生區(qū)細胞只進行有絲分裂，乙、丙分開的時期為有絲分裂后期，C錯誤。10．某DNA分子(兩條鏈均含14N)含有3000個堿基，腺嘌呤占35%，若該DNA分子用15N同位素標記過的四種游離脫氧核苷酸為原料復制3次。將全部復制產(chǎn)物進行密度梯度離心，得到如圖1所示結(jié)果；如果將全部復制產(chǎn)物加入解旋酶處理后再離心，則得到如圖2所示結(jié)果。下列有關分析不正確的是()A.X層全部是僅含14N的DNAB.X層中含有的DNA數(shù)是Y層的1/3C.W層與Z層的核苷酸鏈數(shù)之比為7∶1D.W層中15N標記的胞嘧啶3150個答案A解析由于DNA分子復制為半保留復制，所以X層全部是含14N和15N的DNA，A錯誤；DNA分子復制了3次，產(chǎn)生2個DNA分子含14N和15N，6個DNA分子只含15N，所以X層中含有的DNA數(shù)是Y層的1/3，B正確；由于DNA分子復制了3次，產(chǎn)生了8個DNA分子，含16條脫氧核苷酸鏈，其中含15N標記的有14條鏈，所以W層與Z層的核苷酸鏈之比為14∶2＝7∶1，C正確；由于DNA分子復制了3次，產(chǎn)生了8個DNA分子，含16條脫氧核苷酸鏈，其中含15N標記的有14條鏈，相當于7個DNA，每個DNA含有3000個堿基，腺嘌呤占35%，因此胞嘧啶占15%，共450個，所以W層中含15N標記胞嘧啶為450×7＝3150(個)，D正確。11．如圖甲是DNA分子局部組成示意圖，圖乙表示DNA分子復制的過程。請回答以下問題：(1)圖中甲有________種堿基，有________個游離的磷酸基團。從主鏈上看，兩條單鏈的方向________，從堿基關系上看，兩條單鏈________。(2)圖乙的DNA分子復制過程中保證DNA分子復制精確無誤的關鍵是____________。(3)若圖乙的該DNA分子含有48502個堿基對，而子鏈延伸的速度為105個堿基對/min，則此DNA分子完成復制約需要30s，而實際只需要16s，根據(jù)題圖分析，這是因為________________；由圖可知，延伸的子鏈緊跟著解旋酶，這說明DNA分子復制是____________。(4)DNA分子在復制過程中，某位點上的一個正常堿基(設為P)經(jīng)誘變變成了尿嘧啶。該DNA分子連續(xù)復制兩次，得到的4個子代DNA分子的相應位點上的堿基對分別為U—A、A—T、G—C、C—G。推測“P”可能是()A.胸腺嘧啶B.腺嘌呤C.胸腺嘧啶或腺嘌呤D.胞嘧啶或鳥嘌呤答案(1)42反向平行互補配對(2)堿基互補配對(3)多起點同時進行邊解旋邊復制(4)D解析(3)若單起點單向