《3.3 DNA的復制（第1課時）》學與練

學而優(yōu)·教有方PAGEPAGE1第3章第3節(jié)第1課時DNA的復制課程標準學習目標概述DNA分子通過半保留方式進行復制。1.概述科學家對DNA復制的推測2.舉例說出證明DNA半保留復制實驗的設計思路自主梳理1.半保留復制假說：沃森和克里克在發(fā)表DNA分子雙螺旋結構的論文后，根據(jù)DNA分子結構提出了的假說：DNA分子復制時，DNA分子的將解開，互補的堿基之間的，解開的作為復制的模板，游離的依據(jù)原則，通過形成，結合到作為模板的單鏈上。由于新合成的每個DNA分子中，都保留了，因此，這種復制方式被稱做復制。即下圖所示復制方式。2.全保留復制假說：沃森和克里克的假說提出后，也有人持不同觀點，提出全保留復制等不同假說。全保留復制是指。即上圖所示復制方式。3.DNA半保留復制的實驗證據(jù)（1）實驗材料及方法：1958年，美國生物學家梅塞爾森和斯塔爾以為實驗材料，運用技術，設計了一個巧妙的證明DNA半保留復制的實驗。（2）背景知識：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量不同，，因此，利用技術可以在試管中區(qū)分。（3）實驗過程：以含有15NH4Cl培養(yǎng)液來培養(yǎng)大腸桿菌，讓大腸桿菌繁殖若干代，這時,大腸桿菌的DNA幾乎都是標記的。然后將大腸桿菌轉移到14NH4Cl的普通培養(yǎng)液中。在收集大腸桿菌并提取DNA，再將提取的DNA進行離心，記錄離心后試管中。（4）實驗預期：假設DNA是以半保留方式復制的，對離心后試管中DNA的位置就需要運用來預測，下圖為證明DNA復制方式的實驗示意圖，請你以“N/1N-DNA”的形式寫出圖中序號①～⑧處DNA分子：。（5）實驗結果：科學家完成上述實驗的結果是：親代大腸桿菌的DNA經離心處理后，試管中出現(xiàn)一條DNA帶，位置靠近試管的底部，說明其密度最大，是DNA(用表示)；將轉移培養(yǎng)后第一代細菌的DNA離心后,試管中也只有一條帶，但位置居中，說明其密度居中，是(用表示)；將第二代細菌的DNA離心后，試管中出現(xiàn)兩條帶，一條帶位置居中，為15N/14N-DNA,另一條帶的位置更靠上，說明其密度最小，是DNA(用表示)。（6）實驗結論：實驗結果證明：。預習檢測1．下列關于DNA分子復制的敘述，不正確的是()A．方式是半保留復制B．邊解旋邊復制C．在細胞分裂期進行D．需要模板、原料、能量和酶等2．以DNA的一條鏈“—A—T—C—”為模板，經復制后產生的子鏈是()A．—G—A—T—B．—U—A—G—C．—T—A—G—D．—T—U—G—3．一個被15N標記的DNA分子，以含14N的4種脫氧核苷酸為原料，連續(xù)復制3次，則含15N的脫氧核苷酸鏈占全部脫氧核苷酸鏈的比例是()A．1/2B．1/4C．1/6D．1/84．DNA分子復制時解旋酶作用于下列哪一結構()5．DNA一般能準確復制，其原因是()①DNA規(guī)則的雙螺旋結構為復制提供模板②DNA復制發(fā)生于細胞周期的間期③堿基互補配對是嚴格的④產生的兩個子代DNA均和親代DNA相同A．②④B．②③C．①④D．①③6．已知某DNA含有500個堿基對，其中一條鏈上A∶C∶T∶G＝1∶2∶3∶4。該DNA連續(xù)復制數(shù)次后，消耗周圍環(huán)境中含G的脫氧核苷酸4500個，則該DNA已經復制了()A．3次B．4次C．5次D．6次7．(不定項)科學家曾經對DNA分子的復制方式有多種推測：①半保留復制，兩個子代DNA分子的一條鏈是原本存在的舊鏈(實線表示)，另一條是新合成的新鏈(虛線表示)。②全保留復制，一個子代DNA分子兩條鏈均為新鏈，另一個子代DNA分子兩條鏈均為舊鏈。③彌散復制，兩個子代DNA分子的每條鏈都有部分新鏈和部分舊鏈。復制方式假說如圖所示。為探究其復制方式，將15N標記后的大腸桿菌，轉到14N培養(yǎng)基中培養(yǎng)，下列說法錯誤的是()A．DNA復制過程由DNA聚合酶催化，它在細胞內外均可發(fā)揮作用B．通過放射性同位素標記，測定放射性強度，最終確定DNA復制為方式①C．實驗過程中只需觀察子一代DNA分子的離心結果即不能確定復制方式為D．經過n次復制后，被標記的DNA分子數(shù)占總DNA分子數(shù)的比例為1/2n－18．用15N標記含有100個堿基對的雙鏈DNA，其中有胞嘧啶60個，該DNA在含有14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復制4次。其結果不可能是()A．含有15N的DNA占1/8B．復制過程中需要腺嘌呤脫氧核苷酸600個C．含有14N的DNA占7/8D．復制結果共產生16個DNA分子9．如圖為某含有5000個堿基對的DNA復制的示意圖。該DNA中含有腺嘌呤1200個，復制泡是DNA正在復制的部分，復制叉是尚未解開螺旋的親代雙鏈DNA同新合成的兩個子代DNA交界處，下列相關敘述錯誤的是()A．圖中DNA復制叉和復制泡產生于細胞分裂的間期B．多個復制泡的存在說明DNA多起點復制，可提高復制效率C．該DNA分子中嘌呤之間的氫鍵數(shù)比嘧啶之間的氫鍵數(shù)少D．該DNA分子第3次復制時，消耗鳥嘌呤的數(shù)量是15200個10．如圖為真核細胞DNA復制過程的模式圖，請根據(jù)圖示過程回答問題。(1)由圖示得知，1個DNA分子復制出乙、丙2個DNA分子，其方式是____________。(2)DNA解旋酶能使雙鏈DNA解開，但需要細胞提供________。(3)從圖中可以看出合成的兩條子鏈的方向是______(填“相同”或“相反”)的。(4)真核細胞中DNA復制的場所是____________________________等；細胞分裂過程中，在復制完成后，乙、丙分開的時期為________________________。(5)DNA分子通過復制，將________從親代傳給子代，從而保持了________________的連續(xù)性。?探究一DNA的復制方式【情景材料】從最簡單的病毒，到生長數(shù)千年的參天大樹，所有生物的遺傳信息都保存在DNA里。地球形成的十億年后，誕生了最初的生命形態(tài)(LUCA)，這種以DNA為底層架構的蛋白質復合體，在隨后35億年的演化出千姿百態(tài)的生物。DNA到底擁有什么樣的神奇性質,才能塑造如此精妙復雜的生命？DNA在地球各種溫度環(huán)境下都能保持穩(wěn)定，DNA在90-95度的高溫才會解開雙鏈，嗜熱細菌在接近沸騰的海底火山口生活。穩(wěn)定性是1，不穩(wěn)定性就是0！穩(wěn)定的物質木材、石磚、鋼鐵等才能用于建筑高樓大廈，穩(wěn)定性越高，建筑生命周期越長。為什么DNA的結構比蛋白質的結構穩(wěn)定？DNA復制是維持遺傳信息傳遞的核心過程。沒有DNA復制，生物就不能進行繁殖、細胞就不能分裂。DNA復制是維持生命的基礎。DNA的復制，怎樣使一個DNA變成兩個DNA呢？關于這個問題，科學家曾提出了全保留復制、半保留復制、彌散復制三種假說。DNA的復制，怎樣使一個DNA變?yōu)閮蓚€，而且它的遺傳物質不改變，那么遵循什么原理?要復制變?yōu)閮蓚€，DNA復制時，DNA的雙鏈需要打開嗎?需要加入新的堿基嗎?【問題探究】1.DNA的復制是全保留復制、半保留復制、彌散復制的哪一種？為什么這樣說呢？2.DNA分子的復制需要哪些條件？3.DNA的復制有什么特點？?探究二DNA的半保留復制實驗【情景材料】在20世紀50年代，沃森和克里克提出了著名的DNA雙螺旋以及雙鏈間堿基配對的模型,根據(jù)這個模型,他們進一步提出了DNA復制的半保留模型，雖然這個模型比當時并存的全保留模型看起來簡單易行的多,但始終缺乏有說服力的數(shù)據(jù).最后在1957年,當時在Caltech作研究生的MatthewMeselson和作博士后的FranklinStahl設計并實現(xiàn)了這組著名的,證明了DNA復制半保留機理的實驗.

試驗中,他們先將大腸桿菌細胞培養(yǎng)在用15NH4Cl作為唯一氮源的培養(yǎng)液里養(yǎng)很長時間（14代）,使得細胞內所有的氮原子都以15N的形式存在（包括DNA分子里的氮原子）.這時再加入大大過量的14NH4Cl和各種14N的核苷酸分子,細菌從此開始攝入14N,因此所有既存的“老”DNA分子部分都應該是15N標記的,而新生的DNA則應該是未標記的.接下來他們讓細胞們繼續(xù)高高興興地生長,而自己則在在不同時間提取出DNA分子,利用CsCl密度梯度離心分離,而當細胞分裂了一次的時候只有一個DNA帶,這就否定了所謂的全保留機理,因為根據(jù)全保留機理,DNA復制應該通過完全復制一個“老”DNA雙鏈分子而生成一個全新的DNA雙鏈分子,那么當一次復制結束,應該一半DNA分子是全新（雙鏈都完全只含14N）,另一半是“全老”（雙鏈都完全只含15N）.這樣一來應該在出現(xiàn)在離心管的不同位置,顯示出兩條黑帶。通過與全14N和全15N的DNA標樣在離心管中沉積的位置對比,一次復制（分裂）時的這根DNA帶的密度應當介于兩者之間,也就是相當于一根鏈是14N,另一根鏈是15N.而經歷過大約兩次復制后的DNA樣品（generation＝1.9）在離心管中顯示出強度相同的兩條黑帶,一條的密度和generation＝1時候的一樣,另一條則等同于完全是14N的DNA.這樣的結果跟半保留機理推測的結果完美吻合?！締栴}探究】1.將大腸桿菌細胞培養(yǎng)在用15NH4Cl作為唯一氮源的培養(yǎng)液培養(yǎng)很長時間的目的是什么？2.為什么科學家在探究DNA復制實驗時，選15N，而不32P或18O呢？3.如果DNA分子的復制是全保留復制，一次復制所得到的DNA分子一個是全15N、一個是全14N。如果DNA分子的復制是彌散復制會出現(xiàn)什么樣的實驗結果？要點歸納1.半保留復制假說：——全保留復制和半保留復制2.DNA半保留復制的實驗證據(jù)2.DNA復制(1)概念、時間、場所(2)過程【注意問題】1.要分析DNA的復制是半保留的還是全保留的，就需要通過實驗區(qū)分親代與子代的DNA。2.科學家運用同位素標記的密度梯度技術，采用假說一演繹法，證實了DNA以半保留方式復制。3.植物細胞的線粒體和葉綠體中均可發(fā)生DNA的復制。4.DNA復制遵循堿基互補配對原則，新合成的DNA分子兩條鏈中只有一條是新合成的。5.DNA復制時，嚴格遵循A－T、C－G的堿基互補配對原則。6.在一個細胞周期中，DNA復制過程中的解旋發(fā)生在兩條DNA母鏈之間。7.哺乳動物成熟的紅細胞無細胞核和各種細胞器，不能再進行分裂，也不能發(fā)生DNA復制。8.真核細胞中復制形成的兩個子代DNA的分開是隨著著絲點的分裂而分開。9.細胞核內的DNA位于染色體上，DNA的復制和染色體復制是同時進行的，不是分別獨立進行的。10.在細胞有絲分裂中，DNA的復制發(fā)生在細胞有絲分裂的間期，不是細胞有絲分裂的中期。11.真核細胞的DNA的復制主要發(fā)生在細胞核，其次是線粒體和葉綠體，原核細胞的DNA復制主要在擬核區(qū)，其次在細胞質。典例精講【例1】同位素標記可用于示蹤物質的運行和變化規(guī)律。利用放射性同位素標記時，通常應用放射性元素可以發(fā)出射線的原理并結合放射自顯影技術以顯示實驗結果；利用穩(wěn)定同位素標記時，區(qū)分不同分子則主要依據(jù)其分子量差異。科學家將大腸桿菌的DNA全部用15N進行標記，然后將其轉移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)繁殖三代，測定各代DNA分子，實驗結果如圖所示。下列說法正確的是()A.圖中陰影是利用放射自顯影技術顯示的結果B.A顯示15N/15N—DNA分子所在的位置C.若將親代DNA分子與子二代DNA分子混合后測定，可以出現(xiàn)3條帶D.若將子三代DNA分子進行熱變性后測定，可以出現(xiàn)3條帶【答案】C【解析】15N不具有放射性，故圖中陰影不是利用放射自顯影技術顯示的結果，A錯誤；A出現(xiàn)的時間比B要晚，位置比B低，再根據(jù)DNA半保留復制方式，推測A不是顯示15N/15N—DNA分子所在的位置，B錯誤；親代DNA分子兩條鏈含15N，子二代的DNA，有的DNA一條鏈含有15N，一條鏈含14N，有的DNA兩條鏈都含有14N，故若將親代DNA分子與子二代DNA分子混合后測定，可以出現(xiàn)3條帶，C正確；子三代DNA分子，有的DNA一條鏈含有15N，一條鏈含14N，有的DNA兩條鏈都含有14N，熱變性后DNA形成單鏈，可以出現(xiàn)2條帶，D錯誤。【例2】1958年，科學家運用同位素標記技術設計了DNA復制的實驗，實驗的培養(yǎng)條件與方法：(1)在含15N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)若干代，使DNA均被15N標記，離心結果如圖中的甲；(2)轉至14N的培養(yǎng)基培養(yǎng)，每20分鐘繁殖一代；(3)取出每代大腸桿菌的DNA樣本，離心。圖中的乙、丙、丁是某學生畫的結果示意圖。下列有關推論，正確的是()A.出現(xiàn)丁的結果需要60分鐘B.乙是轉入14N培養(yǎng)基中繁殖一代的結果C.轉入培養(yǎng)基中繁殖三代后含有14N的DNA占3/4D.丙結果出現(xiàn)后，將此時的DNA熱變性后離心分析可得出半保留復制的結論【答案】D【解析】根據(jù)DNA半保留復制特點，轉入14N培養(yǎng)基中繁殖兩代后所得DNA分子中，有一半DNA分子只含14N，另一半DNA分子是一條鏈含有15N，一條鏈含有14N，離心后出現(xiàn)中帶和輕帶，即丁圖所示結果，即出現(xiàn)丁的結果至少要復制兩次，而大腸桿菌每20分鐘繁殖一代，因此至少需要40分鐘，A錯誤；根據(jù)DNA半保留復制特點，轉入14N培養(yǎng)基中繁殖一代后所得DNA分子都是一條鏈含有15N，另一條鏈含有14N，離心后只出現(xiàn)中帶，即丙圖所示結果，B錯誤；因實驗中DNA復制的原料均含14N，故轉入培養(yǎng)基中繁殖三代后，所有的DNA都含有14N，C錯誤；丙是轉入14N培養(yǎng)基中繁殖一代的結果，DNA分子都是一條鏈含有15N，另一條鏈含有14N，因此將此時的DNA熱變性后離心分析可得出半保留復制的結論，D正確?！纠?】下列關于細胞核中DNA復制的敘述，錯誤的是()A.DNA復制發(fā)生在細胞分裂前的間期B.DNA復制的方式為半保留復制C.DNA復制過程需要核糖核苷酸、酶和ATP等D.DNA復制過程中，解旋和復制是同時進行的【答案】C【解析】對于細胞核中的DNA而言，DNA分子復制發(fā)生在有絲分裂前的間期和減數(shù)分裂前的間期，A正確；DNA分子的復制方式為半保留復制，B正確；DNA分子的復制過程需要能量、酶、4種游離的脫氧核苷酸等，C錯誤；DNA分子復制是一個邊解旋邊復制的過程，D正確。1.半保留復制假說：——全保留復制和半保留復制2.DNA半保留復制的實驗證據(jù)1．如圖表示大腸桿菌的質粒DNA復制過程，其中復制叉是DNA復制時在DNA鏈上形成的結構。下列相關敘述錯誤的是（

）A．復制時，RNA聚合酶對模板具有依賴性B．大腸桿菌質粒中復制叉的形成需要解旋酶的參與C．大腸桿菌質粒DNA的復制具有雙向復制的特點D．兩條子鏈DNA都按照其5'→3'的方向進行延伸2．下圖表示洋蔥根尖細胞中DNA分子復制過程，非復制區(qū)與復制區(qū)的相接區(qū)域會形成“Y”字型結構，稱為“復制叉”。下列說法正確的是（

）A．該過程只需要解旋酶和DNA連接酶2種酶參與B．解旋酶在復制叉部位將DNA雙鏈解開，消耗ATPC．前導鏈由3’-端向5’-端的延伸無需ATP的驅動D．該過程只發(fā)生在細胞核內，與染色體同步復制3．在遺傳工程中，若有一個控制有利形狀的DNA分子片段，

要使其數(shù)量增加，可進行人工復制，復制時應給予的條件是（

）①模板鏈②A、U、G、C堿基

③A、T、C、G堿基

④核糖⑤脫氧核糖⑥DNA聚合酶

⑦ATP⑧磷酸

⑨DNA水解酶A．①③④⑦⑧⑨ B．①②④⑥⑦⑧C．①②⑤⑥⑦⑨ D．①③⑤⑥⑦⑧4．某雙鏈DNA分子含有200個堿基對，一條鏈上的C+G的數(shù)量占60%，若該DNA連續(xù)復制3次，第3次復制時需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸的數(shù)量為（

）A．560 B．640 C．320 D．12805．某DNA分子的兩條鏈均帶有同位素15N標記，在含有14N核苷酸的試管中以該DNA為模板進行復制實驗，復制2次后，試管中帶有同位素15N標記的DNA分子占（

）A．1/8 B．1/6 C．1/3 D．1/26．把大腸桿菌培養(yǎng)在以15N為氮源的培養(yǎng)液中繁殖多代后，讓被15N標記了DNA的大腸桿菌轉移到14N環(huán)境中培養(yǎng)。DNA復制兩次后提取第二代大腸桿菌DNA并進行密度梯度離心（如下圖）。下列結果能驗證DNA復制方式的是（

）A．①為14N/14N-DNA，②為14N/15N-DNA B．①為14N/14N-DNA，②為15N/15N-DNAC．①為14N/15N-DNA，②為14N/14N-DNA D．①為15N/15N-DNA，②為14N/14N-DNA7．細胞生物都以DNA作為遺傳物質，這是細胞具有統(tǒng)一性的證據(jù)之一。DNA可以像指紋一樣用來識別身份，在刑偵、醫(yī)療等方面用來鑒定個人身份、親子關系。如圖表示某親子鑒定的結果，其中A、B之一為孩子的生物學父親?；卮鹣铝袉栴}：(1)DNA指紋技術能用來確認不同人的身份，是因為DNA具有特異性，這種特性是由決定的。據(jù)圖1分析，孩子的生物學父親是(填字母)。(2)如圖為真核生物DNA發(fā)生的相關生理過程(圖2、3)，據(jù)圖回答下列問題：①DNA復制的模板是，DNA的復制能準確進行的原因是(答出1點即可)。②圖2中的酶1是，完成圖2還需要的條件有(至少答出2點)。③哺乳動物體細胞中的DNA分子展開可達2m之長，預測復制完成至少需要8h，而實際上只需約6h。根據(jù)圖3分析，最可能的原因是。第3章第3節(jié)第1課時DNA的復制課程標準學習目標概述DNA分子通過半保留方式進行復制。1.概述科學家對DNA復制的推測2.舉例說出證明DNA半保留復制實驗的設計思路自主梳理1.半保留復制假說：沃森和克里克在發(fā)表DNA分子雙螺旋結構的論文后，根據(jù)DNA分子結構提出了的假說：DNA分子復制時，DNA分子的將解開，互補的堿基之間的，解開的作為復制的模板，游離的依據(jù)原則，通過形成，結合到作為模板的單鏈上。由于新合成的每個DNA分子中，都保留了，因此，這種復制方式被稱做復制。即下圖所示復制方式。2.全保留復制假說：沃森和克里克的假說提出后，也有人持不同觀點，提出全保留復制等不同假說。全保留復制是指。即上圖所示復制方式。3.DNA半保留復制的實驗證據(jù)（1）實驗材料及方法：1958年，美國生物學家梅塞爾森和斯塔爾以為實驗材料，運用技術，設計了一個巧妙的證明DNA半保留復制的實驗。（2）背景知識：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量不同，，因此，利用技術可以在試管中區(qū)分。（3）實驗過程：以含有15NH4Cl培養(yǎng)液來培養(yǎng)大腸桿菌，讓大腸桿菌繁殖若干代，這時,大腸桿菌的DNA幾乎都是標記的。然后將大腸桿菌轉移到14NH4Cl的普通培養(yǎng)液中。在收集大腸桿菌并提取DNA，再將提取的DNA進行離心，記錄離心后試管中。（4）實驗預期：假設DNA是以半保留方式復制的，對離心后試管中DNA的位置就需要運用來預測，下圖為證明DNA復制方式的實驗示意圖，請你以“N/1N-DNA”的形式寫出圖中序號①～⑧處DNA分子：。（5）實驗結果：科學家完成上述實驗的結果是：親代大腸桿菌的DNA經離心處理后，試管中出現(xiàn)一條DNA帶，位置靠近試管的底部，說明其密度最大，是DNA(用表示)；將轉移培養(yǎng)后第一代細菌的DNA離心后,試管中也只有一條帶，但位置居中，說明其密度居中，是(用表示)；將第二代細菌的DNA離心后，試管中出現(xiàn)兩條帶，一條帶位置居中，為15N/14N-DNA,另一條帶的位置更靠上，說明其密度最小，是DNA(用表示)。（6）實驗結論：實驗結果證明：?！敬鸢浮?.遺傳物質自我復制雙螺旋氫鍵斷裂兩條單鏈脫氧核苷酸堿基互補配對氫鍵原來DNA分子中的一條鏈半保留甲2.DNA復制以DNA雙鏈為模板，子代DNA的雙鏈都是新合成的乙3.（1）大腸桿菌同位素密度梯度（2）含15N的DNA比含14NDNA密度大離心含有不同N元素的DNA（3）15N不同時刻DNA的位置（4）演繹推理①15N/14N-DNA、②15N/14N-DNA、③14N/14N-DNA、④15N/14N-DNA、⑤14N/14N-DNA、⑥15N/14N-DNA、⑦14N/14N-DNA、⑧15N/14N-DNA（5）15N標記的親代雙鏈15N/15N-DNA只有一條單鏈被15N標記的子代雙鏈DNA15N/14N-DNA兩條單鏈都沒有被15N標記的子代雙鏈14N/14N-DNA（6）DNA的復制是以半保留的方式進行的預習檢測1．下列關于DNA分子復制的敘述，不正確的是()A．方式是半保留復制B．邊解旋邊復制C．在細胞分裂期進行D．需要模板、原料、能量和酶等【答案】C【解析】DNA復制的方式是半保留復制，即子代DNA分子中都包含了親代DNA分子的一條鏈，A正確；DNA復制過程表現(xiàn)的特點是邊解旋邊復制，B正確；DNA復制發(fā)生在間期，即有絲分裂前的間期和減數(shù)分裂Ⅰ前的間期，因為在間期發(fā)生的變化是DNA復制和有關蛋白質的合成，C錯誤；DNA復制的條件是需要模板、原料、能量和酶等，D正確。2．以DNA的一條鏈“—A—T—C—”為模板，經復制后產生的子鏈是()A．—G—A—T—B．—U—A—G—C．—T—A—G—D．—T—U—G—【答案】C【解析】依據(jù)堿基互補配對原則，以“—A—T—C—”鏈為模板復制得到的子鏈堿基順序為“—T—A—G—”。3．一個被15N標記的DNA分子，以含14N的4種脫氧核苷酸為原料，連續(xù)復制3次，則含15N的脫氧核苷酸鏈占全部脫氧核苷酸鏈的比例是()A．1/2B．1/4C．1/6D．1/8【答案】D【解析】：DNA的復制方式為半保留復制，連續(xù)復制3次形成8個DNA分子，則含15N的脫氧核苷酸鏈只有2條，則其占全部脫氧核苷酸鏈的比例是2/16＝1/8，D正確。4．DNA分子復制時解旋酶作用于下列哪一結構()【答案】D【解析】解旋酶的作用是破壞堿基對之間的氫鍵，使DNA雙螺旋解開。5．DNA一般能準確復制，其原因是()①DNA規(guī)則的雙螺旋結構為復制提供模板②DNA復制發(fā)生于細胞周期的間期③堿基互補配對是嚴格的④產生的兩個子代DNA均和親代DNA相同A．②④B．②③C．①④D．①③【答案】D【解析】DNA獨特的雙螺旋結構為復制提供了精確的模板，通過堿基互補配對，保證了復制能夠準確地進行，它保證了子代DNA與親代DNA相同。6．已知某DNA含有500個堿基對，其中一條鏈上A∶C∶T∶G＝1∶2∶3∶4。該DNA連續(xù)復制數(shù)次后，消耗周圍環(huán)境中含G的脫氧核苷酸4500個，則該DNA已經復制了()A．3次B．4次C．5次D．6次【答案】B【解析】DNA一條鏈上G的數(shù)目＝500×4/（1＋2＋3＋4）＝200，則另一條鏈上G的數(shù)目＝500×2/（1＋2＋3＋4）＝100，所以DNA雙鏈上共有G300個，n次復制結束后共消耗G的數(shù)目為4500個，則300×（2n－1）＝4500，解得n＝4，即復制了4次。7．(不定項)科學家曾經對DNA分子的復制方式有多種推測：①半保留復制，兩個子代DNA分子的一條鏈是原本存在的舊鏈(實線表示)，另一條是新合成的新鏈(虛線表示)。②全保留復制，一個子代DNA分子兩條鏈均為新鏈，另一個子代DNA分子兩條鏈均為舊鏈。③彌散復制，兩個子代DNA分子的每條鏈都有部分新鏈和部分舊鏈。復制方式假說如圖所示。為探究其復制方式，將15N標記后的大腸桿菌，轉到14N培養(yǎng)基中培養(yǎng)，下列說法錯誤的是()A．DNA復制過程由DNA聚合酶催化，它在細胞內外均可發(fā)揮作用B．通過放射性同位素標記，測定放射性強度，最終確定DNA復制為方式①C．實驗過程中只需觀察子一代DNA分子的離心結果即不能確定復制方式為D．經過n次復制后，被標記的DNA分子數(shù)占總DNA分子數(shù)的比例為1/2n－1【答案】B【解析】：DNA聚合酶催化游離的脫氧核苷酸聚合形成DNA片段，主要在細胞核內發(fā)揮作用，在細胞外給予酶適宜的條件也能發(fā)揮作用，A正確；15N為穩(wěn)定性同位素，沒有放射性。通過密度梯度離心，觀察離心管中條帶的位置，最終確定DNA復制為半保留復制，B錯誤；子一代DNA分子的離心結果：若為半保留復制，得到含14N/15N的中密度條帶；若為全保留復制，得到含14N/14N的低密度條帶和15N/15N的高密度條帶；若為彌散復制，得到每條鏈均含14N/15N的中密度條帶。所以觀察子一代DNA離心結果無法確定復制方式，C正確；經過n次復制后，共得到DNA分子2n個，由于被標記DNA兩條鏈會經復制進入到兩個子代DNA中，所以被標記的DNA分子數(shù)占總DNA分子數(shù)的比例為2/2n，即1/2n－1，D正確。8．用15N標記含有100個堿基對的雙鏈DNA，其中有胞嘧啶60個，該DNA在含有14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復制4次。其結果不可能是()A．含有15N的DNA占1/8B．復制過程中需要腺嘌呤脫氧核苷酸600個C．含有14N的DNA占7/8D．復制結果共產生16個DNA分子【答案】C【解析】：15N標記的DNA在含14N的培養(yǎng)基中復制4次后，產生16個DNA分子，其中含15N的DNA有2個，占1/8，A、D正確；由于C＝60個，故DNA中A＝40個，則復制過程中需要腺嘌呤脫氧核苷酸40×（24－1）＝600（個），B正確；含14N的DNA分子有16個，占總數(shù)的100%，C錯誤。9．如圖為某含有5000個堿基對的DNA復制的示意圖。該DNA中含有腺嘌呤1200個，復制泡是DNA正在復制的部分，復制叉是尚未解開螺旋的親代雙鏈DNA同新合成的兩個子代DNA交界處，下列相關敘述錯誤的是()A．圖中DNA復制叉和復制泡產生于細胞分裂的間期B．多個復制泡的存在說明DNA多起點復制，可提高復制效率C．該DNA分子中嘌呤之間的氫鍵數(shù)比嘧啶之間的氫鍵數(shù)少D．該DNA分子第3次復制時，消耗鳥嘌呤的數(shù)量是15200個【答案】C【解析】DNA復制叉和復制泡表明DNA正在復制，DNA復制發(fā)生在細胞分裂的間期，A正確；復制泡表明DNA正在復制，多個復制泡的存在說明DNA多個位點同時復制，可提高復制效率，B正確；嘌呤之間、嘧啶之間不存在氫鍵，C錯誤；該DNA有5000個堿基對，含有腺嘌呤1200個，根據(jù)堿基互補配對原則可知，G有3800個，第3次復制時，DNA分子由4個復制為8個，所以消耗鳥嘌呤的數(shù)量是4×3800＝15200個，D正確。10．如圖為真核細胞DNA復制過程的模式圖，請根據(jù)圖示過程回答問題。(1)由圖示得知，1個DNA分子復制出乙、丙2個DNA分子，其方式是____________。(2)DNA解旋酶能使雙鏈DNA解開，但需要細胞提供________。(3)從圖中可以看出合成的兩條子鏈的方向是______(填“相同”或“相反”)的。(4)真核細胞中DNA復制的場所是____________________________等；細胞分裂過程中，在復制完成后，乙、丙分開的時期為________________________。(5)DNA分子通過復制，將________從親代傳給子代，從而保持了________________的連續(xù)性。【答案】：（1）半保留復制（2）能量（ATP）（3）相反（4）細胞核、線粒體和葉綠體有絲分裂后期、減數(shù)分裂Ⅱ后期（5）遺傳信息遺傳信息【解析】（1）DNA復制的方式是半保留復制，其特點是邊解旋邊復制。（2）解旋過程需要細胞提供能量。（3）DNA的兩條脫氧核苷酸鏈是反向平行的關系，那么以這兩條鏈為模板合成的子鏈的方向也應該是相反的。（4）真核細胞內DNA分子復制的場所有細胞核、線粒體和葉綠體等；復制后的DNA分子分別存在于兩條染色單體中，染色單體分開發(fā)生的時期是有絲分裂后期和減數(shù)分裂Ⅱ后期。（5）DNA分子復制的意義是將遺傳信息從親代傳給子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。探究提升探究提升?探究一DNA的復制方式【情景材料】從最簡單的病毒，到生長數(shù)千年的參天大樹，所有生物的遺傳信息都保存在DNA里。地球形成的十億年后，誕生了最初的生命形態(tài)(LUCA)，這種以DNA為底層架構的蛋白質復合體，在隨后35億年的演化出千姿百態(tài)的生物。DNA到底擁有什么樣的神奇性質,才能塑造如此精妙復雜的生命？DNA在地球各種溫度環(huán)境下都能保持穩(wěn)定，DNA在90-95度的高溫才會解開雙鏈，嗜熱細菌在接近沸騰的海底火山口生活。穩(wěn)定性是1，不穩(wěn)定性就是0！穩(wěn)定的物質木材、石磚、鋼鐵等才能用于建筑高樓大廈，穩(wěn)定性越高，建筑生命周期越長。為什么DNA的結構比蛋白質的結構穩(wěn)定？DNA復制是維持遺傳信息傳遞的核心過程。沒有DNA復制，生物就不能進行繁殖、細胞就不能分裂。DNA復制是維持生命的基礎。DNA的復制，怎樣使一個DNA變成兩個DNA呢？關于這個問題，科學家曾提出了全保留復制、半保留復制、彌散復制三種假說。DNA的復制，怎樣使一個DNA變?yōu)閮蓚€，而且它的遺傳物質不改變，那么遵循什么原理?要復制變?yōu)閮蓚€，DNA復制時，DNA的雙鏈需要打開嗎?需要加入新的堿基嗎?【問題探究】1.DNA的復制是全保留復制、半保留復制、彌散復制的哪一種？為什么這樣說呢？2.DNA分子的復制需要哪些條件？3.DNA的復制有什么特點？【答案】1.半保留復制。因為子代雙鏈DNA的兩條鏈之一是原始DNA鏈，它是合成新鏈的模板。由于兩條鏈中的一條始終是保留的親代DNA分子的一條鏈，因此DNA復制被認為是一個半保留的過程。2.DNA復制的需要的條件包括：復制的模板，復制的原料，酶和ATP。其中復制的模版是DNA雙鏈，復制的原料是四種脫氧核糖核苷酸，參與DNA復制的酶有解旋酶和DNA聚合酶，ATP為DNA的復制提供能量。3.DNA復制的特點包括：①半保留復制：DNA在復制時,以親代DNA的每一股作模板,合成完全相同的兩個雙鏈子代DNA,每個子代DNA中都含有一股親代DNA鏈,這種現(xiàn)象稱為DNA的半保留復制.DNA以半保留方式進行復制,是在1958年由M.Meselson和F.Stahl所完成的實驗所證明。

②有一定的復制起始點：DNA在復制時,需在特定的位點起始,這是一些具有特定核苷酸排列順序的片段,即復制起始點（復制子）.在原核生物中,復制起始點通常為一個,而在真核生物中則為多個。

③需要引物(primer)：DNA聚合酶必須以一段具有3'端自由羥基（3'-OH）的RNA作為引物,才能開始聚合子代DNA鏈.RNA引物的大小,在原核生物中通常為50～100個核苷酸,而在真核生物中約為10個核苷酸。

④雙向復制：DNA復制時,以復制起始點為中心,向兩個方向進行復制.但在低等生物中,也可進行單向復制。?探究二DNA的半保留復制實驗【情景材料】在20世紀50年代，沃森和克里克提出了著名的DNA雙螺旋以及雙鏈間堿基配對的模型,根據(jù)這個模型,他們進一步提出了DNA復制的半保留模型，雖然這個模型比當時并存的全保留模型看起來簡單易行的多,但始終缺乏有說服力的數(shù)據(jù).最后在1957年,當時在Caltech作研究生的MatthewMeselson和作博士后的FranklinStahl設計并實現(xiàn)了這組著名的,證明了DNA復制半保留機理的實驗.

試驗中,他們先將大腸桿菌細胞培養(yǎng)在用15NH4Cl作為唯一氮源的培養(yǎng)液里養(yǎng)很長時間（14代）,使得細胞內所有的氮原子都以15N的形式存在（包括DNA分子里的氮原子）.這時再加入大大過量的14NH4Cl和各種14N的核苷酸分子,細菌從此開始攝入14N,因此所有既存的“老”DNA分子部分都應該是15N標記的,而新生的DNA則應該是未標記的.接下來他們讓細胞們繼續(xù)高高興興地生長,而自己則在在不同時間提取出DNA分子,利用CsCl密度梯度離心分離,而當細胞分裂了一次的時候只有一個DNA帶,這就否定了所謂的全保留機理,因為根據(jù)全保留機理,DNA復制應該通過完全復制一個“老”DNA雙鏈分子而生成一個全新的DNA雙鏈分子,那么當一次復制結束,應該一半DNA分子是全新（雙鏈都完全只含14N）,另一半是“全老”（雙鏈都完全只含15N）.這樣一來應該在出現(xiàn)在離心管的不同位置,顯示出兩條黑帶。通過與全14N和全15N的DNA標樣在離心管中沉積的位置對比,一次復制（分裂）時的這根DNA帶的密度應當介于兩者之間,也就是相當于一根鏈是14N,另一根鏈是15N.而經歷過大約兩次復制后的DNA樣品（generation＝1.9）在離心管中顯示出強度相同的兩條黑帶,一條的密度和generation＝1時候的一樣,另一條則等同于完全是14N的DNA.這樣的結果跟半保留機理推測的結果完美吻合。【問題探究】1.將大腸桿菌細胞培養(yǎng)在用15NH4Cl作為唯一氮源的培養(yǎng)液培養(yǎng)很長時間的目的是什么？2.為什么科學家在探究DNA復制實驗時，選15N，而不32P或18O呢？3.如果DNA分子的復制是全保留復制，一次復制所得到的DNA分子一個是全15N、一個是全14N。如果DNA分子的復制是彌散復制會出現(xiàn)什么樣的實驗結果？【答案】1．使得細胞內所有的氮原子都以15N的形式存在。2．15N在DNA合成過程中不會被切割水解，能保證一直加到新合成的DNA鏈上，dNTP上的P或O太多，加到已有的DNA鏈上要失去磷酸基團和OH基團的，用其同位素不能保證這種效果。3.如果DNA分子的復制是全保留復制將得到什么樣的實驗結果？如果DNA分子的復制是彌散復制，經兩次復制得到的DNA分子都既有15N又有14N。要點歸納1.半保留復制假說：——全保留復制和半保留復制2.DNA半保留復制的實驗證據(jù)2.DNA復制(1)概念、時間、場所(2)過程【注意問題】1.要分析DNA的復制是半保留的還是全保留的，就需要通過實驗區(qū)分親代與子代的DNA。2.科學家運用同位素標記的密度梯度技術，采用假說一演繹法，證實了DNA以半保留方式復制。3.植物細胞的線粒體和葉綠體中均可發(fā)生DNA的復制。4.DNA復制遵循堿基互補配對原則，新合成的DNA分子兩條鏈中只有一條是新合成的。5.DNA復制時，嚴格遵循A－T、C－G的堿基互補配對原則。6.在一個細胞周期中，DNA復制過程中的解旋發(fā)生在兩條DNA母鏈之間。7.哺乳動物成熟的紅細胞無細胞核和各種細胞器，不能再進行分裂，也不能發(fā)生DNA復制。8.真核細胞中復制形成的兩個子代DNA的分開是隨著著絲點的分裂而分開。9.細胞核內的DNA位于染色體上，DNA的復制和染色體復制是同時進行的，不是分別獨立進行的。10.在細胞有絲分裂中，DNA的復制發(fā)生在細胞有絲分裂的間期，不是細胞有絲分裂的中期。11.真核細胞的DNA的復制主要發(fā)生在細胞核，其次是線粒體和葉綠體，原核細胞的DNA復制主要在擬核區(qū)，其次在細胞質。典例精講【例1】同位素標記可用于示蹤物質的運行和變化規(guī)律。利用放射性同位素標記時，通常應用放射性元素可以發(fā)出射線的原理并結合放射自顯影技術以顯示實驗結果；利用穩(wěn)定同位素標記時，區(qū)分不同分子則主要依據(jù)其分子量差異?？茖W家將大腸桿菌的DNA全部用15N進行標記，然后將其轉移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)繁殖三代，測定各代DNA分子，實驗結果如圖所示。下列說法正確的是()A.圖中陰影是利用放射自顯影技術顯示的結果B.A顯示15N/15N—DNA分子所在的位置C.若將親代DNA分子與子二代DNA分子混合后測定，可以出現(xiàn)3條帶D.若將子三代DNA分子進行熱變性后測定，可以出現(xiàn)3條帶【答案】C【解析】15N不具有放射性，故圖中陰影不是利用放射自顯影技術顯示的結果，A錯誤；A出現(xiàn)的時間比B要晚，位置比B低，再根據(jù)DNA半保留復制方式，推測A不是顯示15N/15N—DNA分子所在的位置，B錯誤；親代DNA分子兩條鏈含15N，子二代的DNA，有的DNA一條鏈含有15N，一條鏈含14N，有的DNA兩條鏈都含有14N，故若將親代DNA分子與子二代DNA分子混合后測定，可以出現(xiàn)3條帶，C正確；子三代DNA分子，有的DNA一條鏈含有15N，一條鏈含14N，有的DNA兩條鏈都含有14N，熱變性后DNA形成單鏈，可以出現(xiàn)2條帶，D錯誤?！纠?】1958年，科學家運用同位素標記技術設計了DNA復制的實驗，實驗的培養(yǎng)條件與方法：(1)在含15N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)若干代，使DNA均被15N標記，離心結果如圖中的甲；(2)轉至14N的培養(yǎng)基培養(yǎng)，每20分鐘繁殖一代；(3)取出每代大腸桿菌的DNA樣本，離心。圖中的乙、丙、丁是某學生畫的結果示意圖。下列有關推論，正確的是()A.出現(xiàn)丁的結果需要60分鐘B.乙是轉入14N培養(yǎng)基中繁殖一代的結果C.轉入培養(yǎng)基中繁殖三代后含有14N的DNA占3/4D.丙結果出現(xiàn)后，將此時的DNA熱變性后離心分析可得出半保留復制的結論【答案】D【解析】根據(jù)DNA半保留復制特點，轉入14N培養(yǎng)基中繁殖兩代后所得DNA分子中，有一半DNA分子只含14N，另一半DNA分子是一條鏈含有15N，一條鏈含有14N，離心后出現(xiàn)中帶和輕帶，即丁圖所示結果，即出現(xiàn)丁的結果至少要復制兩次，而大腸桿菌每20分鐘繁殖一代，因此至少需要40分鐘，A錯誤；根據(jù)DNA半保留復制特點，轉入14N培養(yǎng)基中繁殖一代后所得DNA分子都是一條鏈含有15N，另一條鏈含有14N，離心后只出現(xiàn)中帶，即丙圖所示結果，B錯誤；因實驗中DNA復制的原料均含14N，故轉入培養(yǎng)基中繁殖三代后，所有的DNA都含有14N，C錯誤；丙是轉入14N培養(yǎng)基中繁殖一代的結果，DNA分子都是一條鏈含有15N，另一條鏈含有14N，因此將此時的DNA熱變性后離心分析可得出半保留復制的結論，D正確。【例3】下列關于細胞核中DNA復制的敘述，錯誤的是()A.DNA復制發(fā)生在細胞分裂前的間期B.DNA復制的方式為半保留復制C.DNA復制過程需要核糖核苷酸、酶和ATP等D.DNA復制過程中，解旋和復制是同時進行的【答案】C【解析】對于細胞核中的DNA而言，DNA分子復制發(fā)生在有絲分裂前的間期和減數(shù)分裂前的間期，A正確；DNA分子的復制方式為半保留復制，B正確；DNA分子的復制過程需要能量、酶、4種游離的脫氧核苷酸等，C錯誤；DNA分子復制是一個邊解旋邊復制的過程，D正確。1.半保留復制假說：——全保留復制和半保留復制2.DNA半保留復制的實驗證據(jù)1．如圖表示大腸桿菌的質粒DNA復制過程，其中復制叉是DNA復制時在DNA鏈上形成的結構。下列相關敘述錯誤的是（

）A．復制時，RNA聚合酶對模板具有依賴性B．大腸桿菌質粒中復制叉的形成需要解旋酶的參與C．大腸桿菌質粒DNA的復制具有雙向復制的特點D．兩條子鏈DNA都按照其5'→3'的方向進行延伸【答案】A【解析】DNA的復制無需RNA聚合酶參與，A錯誤；DNA復制離不開解旋酶，B正確；從圖示質粒DNA的復制過程可以看出，質粒DNA進行雙向復制，C正確；DNA為反向平行的結構，因此兩條子鏈DNA都按照其5'→3'的方向進行延伸，D正確。2．下圖表示洋蔥根尖細胞中DNA分子復制過程，非復制區(qū)與復制區(qū)的相接區(qū)域會形成“Y”字型結構，稱為“復制叉”。下列說法正確的是（

）A．該過程只需要解旋酶和DNA連接酶2種酶參與B．解旋酶在復制叉部位將DNA雙鏈解開，消耗ATPC．前導鏈由3’-端向5’-端的延伸無需ATP的驅動D．該過程只發(fā)生在細胞核內，與染色體同步復制【答案】B【解析】該過程需要解旋酶、DNA連接酶、DNA聚合酶3種酶參與，A錯誤；解旋酶在DNA復制過程中起到催化雙鏈DNA解旋的作用，據(jù)圖可知，解旋酶可結合在復制叉的部位，要消耗能量，B正確；DNA子鏈的延伸需要消耗能量，C錯誤；該過程也可以發(fā)生在線粒體中，D錯誤。3．在遺傳工程中，若有一個控制有利形狀的DNA分子片段，

要使其數(shù)量增加，可進行人工復制，復制時應給予的條件是（

）①模板鏈②A、U、G、C堿基

③A、T、C、G堿基

④核糖⑤脫氧核糖⑥DNA聚合酶

⑦ATP⑧磷酸

⑨DNA水解酶A．①③④⑦⑧⑨ B．①②④⑥⑦⑧C．①②⑤⑥⑦⑨ D．①③⑤⑥⑦⑧【答案】D【解析】①DNA分子復制時以兩條鏈分別為模板，所以需要模板鏈，①正確；②堿基U是RNA分子特有的，DNA分子復制時不需要U，②錯誤；③DNA分子的基本單位—脫氧核苷酸中含有A、T、C、G堿基，③正確；④核糖是構成RNA分子的物質，④錯誤；⑤脫氧核糖是構成脫氧核苷酸