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第3节 DNA的复制
2019版高中生物
同步学案
目标素养
1.学习科学家对DNA复制方式的探究,培养实验设计及对实验结果进行分析的能力
2.基于对DNA半保留复制机制的理解,进一步形成结构与功能相适应的观念
3.通过计算DNA分子中的碱基数量和复制过程中所需脱氧核苷酸的数量,培养归纳与概括能力
知识概览
一、对DNA复制的推测
1.假说: 半保留 复制。
2.提出者: 沃森和克里克 。
3.假说内容
(1)解旋:DNA复制时,DNA双螺旋解开,互补的碱基之间的
氢键 断裂。
(2)复制:解开的 两条单链 分别作为复制的 模板 ,游离的脱氧核苷酸根据 碱基互补配对 原则,通过形成
氢键 ,结合到作为模板的单链上。
(3)结果:新合成的每个DNA分子中,都保留了原来DNA分子中的一条链,这种复制方式称作 半保留复制 。
4.其他假说: 全保留 复制。该复制方式是指DNA复制以
DNA双链 为模板,子代DNA的双链都是 新合成 的。
二、DNA半保留复制的实验证据
1.实验材料: 大肠杆菌 。
2.实验方法: 同位素标记 技术和离心技术。
3.实验原理
(1)DNA的两条链都用15N标记,那么这样的DNA分子密度最大,离心时应该在试管的 底 部。
(2)DNA的两条链都没有被15N标记,那么这样的DNA分子密度最小,离心时应该在试管的 上 部。
(3)DNA的两条链中只有一条单链被15N标记,那么这样的DNA分子密度居中,离心时应该在试管的 中 部。
4.实验结果
(1)在含有15NH4Cl的培养液中培养若干代后收集大肠杆菌,提取DNA→离心→ 全部重 带。
(2)在含有14NH4Cl的培养液中繁殖一代后收集大肠杆菌,提取DNA→离心→ 全部中 带。
(3)在含有14NH4Cl的培养液中繁殖两代后收集大肠杆菌,提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。
5.实验结论
DNA的复制是以 半保留 的方式进行的。
三、DNA复制
1.概念:DNA复制是以 亲代DNA 为模板合成子代DNA的过程。
2.时间
在真核生物中,是在细胞分裂前的 间期 。
3.过程
4.结果
一个DNA分子形成了两个 完全相同 的DNA分子。
5.特点
DNA复制的特点是边解旋边复制、 半保留 复制。
6.DNA复制能够准确进行的原因
(1)DNA独特的 双螺旋结构 ,为复制提供了精确的模板。
(2)通过 碱基互补配对 ,保证了复制能够准确地进行。
7.意义
将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞,从而保持了 遗传信息 的连续性。
所有的细胞中都存在核DNA分子复制的过程吗 复制后的两个子代DNA分子将在细胞分裂的何时分开
提示:不一定,如哺乳动物成熟的红细胞因为无细胞核和各种细胞器而不能进行核DNA分子复制;不分裂的细胞不存在DNA分子复制过程。复制后的两个子代DNA分子将在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期着丝粒分裂时,随染色单体分离而分开,分别进入两个子细胞中。
一 DNA的半保留复制
重难归纳
1.实验预期
2.实验结果
(1)亲代大肠杆菌的DNA经离心处理后,试管中只出现了一条DNA带,位置在试管底部。
(2)第一代大肠杆菌的DNA经离心处理后,试管中只出现了一条DNA带,位置在试管中部。
(3)第二代大肠杆菌的DNA经离心处理后,试管中出现了两条DNA带,一条在试管中部,一条在试管更靠上部。
3.实验结论
DNA的复制是以半保留的方式进行的。
(1)该实验在探究过程中使用的方法是假说—演绎法。
(2)该实验也可以用P、C等元素进行标记。
(3)在实验过程中一定要注意提取DNA的时间,以大肠杆菌繁殖一次所用的时间为间隔。
1.证明DNA复制方式的关键是什么
提示:关键是通过实验区分亲代与子代的DNA。
2.若DNA的复制方式为全保留复制,实验的预期是怎样的
提示:(1)亲代,提取DNA→离心→全部重带;
(2)繁殖一代后,提取DNA→离心→1/2重带、1/2轻带;
(3)繁殖两代后,提取DNA→离心→1/4重带、3/4轻带。
3.第一代只出现一条居中的DNA条带,这个结果排除了哪种复制方式 第二代出现了中带和轻带两条条带,说明什么
提示:全保留复制;DNA分子的复制方式是半保留复制。
典例剖析
某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动,结果如右图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl,a、b、c表示离心管编号,条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管
中的分布。下列叙述错误的是( )
A.本活动运用了同位素标记技术和离心技术
B.a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含
14NH4Cl的培养液中培养的
C.b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是15N/14N-DNA
D.实验结果说明DNA分子的复制方式是半保留复制
答案:B
解析:a管中只有重带(密度最大的条带),即复制形成的DNA都是15N/15N-DNA,表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的。
学以致用
1.细菌在含有15N的培养液中繁殖数代后,细菌DNA的碱基皆含有15N,然后再移入含有14N的培养液中培养,提取其子代的DNA进行离心分离,下图①~⑤为可能的结果。下列叙述错误的是( )
A.第一次分裂形成的子代DNA应为⑤
B.第二次分裂形成的子代DNA应为①
C.第三次分裂形成的子代DNA应为③
D.亲代DNA应为⑤
答案:A
解析:亲代DNA(15N/15N-DNA)应为⑤;第一次分裂形成的子代DNA(15N/14N-DNA)应为②;第二次分裂形成的子代DNA(15N/14N-DNA、14N/14N-DNA)数量比为1∶1,应为①;第三次分裂形成的子代DNA(15N/14N-DNA、14N/14N-DNA)数量比为1∶3,应为③。
2.探究DNA的复制方式采用了假说—演绎法,下列说法错误的是( )
A.提出假说:DNA复制是半保留复制
B.演绎推理:亲代为15N/15N-DNA,密度最大,应位于试管底部;子一代为15N/14N-DNA,密度居中,应位于试管中部;子二代为15N/14N-DNA和14N/14N-DNA,密度分别居中、最小,应位于试管中部和上部
C.实验结论:DNA的复制是以半保留的方式进行的
D.演绎推理的过程即实验验证过程
答案:D
解析:演绎推理过程是根据假说进行演绎推理,推出预测的结果。
二 DNA复制的过程
重难归纳
1.DNA复制的场所主要是在细胞核(凡是细胞内有DNA的地方均可复制)。
(1)真核生物:细胞核(主要场所)、线粒体、叶绿体。
(2)原核生物:拟核、细胞质(如质粒DNA的复制)。
(3)病毒:宿主细胞内。
2.真核生物细胞核中DNA复制发生的时间:细胞分裂前的间期。
3.两个子代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。
1.DNA复制效率高是因为半保留复制还是因为边解旋边复制
提示:边解旋边复制。
2.根据图1、图2回答下列问题。
(1)图1中的酶1和酶2分别是什么酶 分别作用于图2中的哪个部位 (用字母表示)
提示:酶1是解旋酶,作用于f;酶2是DNA聚合酶,作用于e。
(2)图1中的a、b、c、d四条脱氧核苷酸链中,哪些链的碱基排列顺序是相同的
提示:a链和c链的碱基排列顺序相同,b链和d链的碱基排列顺序相同。
(3)DNA的复制为什么需要适宜的温度和pH
提示:因为DNA的复制过程需要酶,而酶的活性受温度和pH的影响。
典例剖析
下图为真核细胞DNA复制过程模式图。据图分析,下列相关叙述错误的是( )
A.由图示可知,DNA的复制方式
是半保留复制
B.解旋酶能使双链DNA解开,
且需要消耗ATP
C.从图中可以看出合成2条子链的方向都是5'到3'
D.DNA聚合酶的作用位点为2条脱氧核苷酸链之间的氢键
答案:D
解析:由题图可知,新合成的每个DNA分子中,都保留了原来DNA分子中的1条链,因此,DNA的复制方式是半保留复制,A项正确。解旋酶使DNA双链解开,该过程需要消耗ATP,B项正确。DNA复制时只能从5'-端向3'-端延伸,C项正确。DNA聚合酶的作用位点为1条链中相邻的2个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键,D项错误。
(1)复制起始点指复制是从DNA分子的特定部位开始的。原核生物每个DNA分子只有一个复制起始点。
(2)由于真核生物DNA相对较长,常利用多起点的方式进行复制,有多个复制起始点。这样可以加快复制的速度。
(3)生物界存在如下两种复制方向:
①从起始点向一个方向进行,通常称为单向复制;
②从起始点向两个方向进行,通常称为双向复制。大多数生物染色体的DNA及病毒环形DNA等的复制是双向的,并且是对称的。
学以致用
1.下列关于DNA复制的叙述,正确的是( )
A.复制均在细胞核内进行
B.复制仅发生在有丝分裂前的间期
C.复制时先解旋后复制
D.碱基互补配对保证了复制的准确性
答案:D
解析:DNA不只存在于细胞核内,在线粒体、叶绿体及原核生物的拟核中也存在,也可以进行DNA复制,A项错误。在真核生物中,DNA复制发生在有丝分裂前的间期和减数第一次分裂前的间期,B项错误。DNA复制的特点之一是边解旋边复制,C项错误。
2.某DNA分子片段为—ATGTG——TACAC—,可进行人工复制使其数量增加,复制时应给予的条件是( )
①—ATGTG—和—TACAC—作模板链
②四种核糖核苷酸
③四种脱氧核苷酸
④DNA聚合酶
⑤DNA酶
⑥引物
A.①③④⑥ B.①②④ C.①②⑤⑥ D.①③⑤
答案:A
解析:DNA的每一条链都作为DNA复制的模板,需要的原料是脱氧核苷酸,需要DNA聚合酶,不需要DNA酶,DNA复制还需要引物。
三 DNA复制的相关计算
重难归纳
1.DNA复制的相关计算
某DNA分子中,含有p个碱基对,其中腺嘌呤为q个,该DNA分子用15N标记,其复制所需原料含14N,连续复制n次,过程见下图。
(1)DNA分子数。
(2)脱氧核苷酸链数。
(3)消耗脱氧核苷酸数。
2.有关DNA复制相关计算的两个注意点
(1)分析被标记物质所占的比例时,应注意求的是DNA分子数,还是脱氧核苷酸链数;看准是“含”还是“只含”;还应注意培养液中化学元素的不同。
(2)在计算消耗脱氧核苷酸数时要明确是经过n次复制还是第n次复制。
1.DNA复制是以半保留的方式进行的,若1个DNA分子复制n次,则相关过程和数据如下图所示。
(1)1个DNA分子经过n次复制,形成 个子代DNA分子。其中含有亲代脱氧核苷酸链的子代DNA分子有 个,不含亲代脱氧核苷酸链的子代DNA分子有 个。
(2)复制n次后,子代DNA分子中共有 条脱氧核苷酸链。其中亲代脱氧核苷酸链有 条,新合成的脱氧核苷酸链有 条。
答案:(1)2n 2 (2n-2) (2)2n+1 2 (2n+1-2)
2.假如1个DNA分子中有m个腺嘌呤(A),则该DNA分子复制n次需要 个腺嘌呤。该DNA分子第n次复制需要 个腺嘌呤。
答案:(2n-1)·m 2n-1·m
典例剖析
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14N的培养基中连续复制4次。下列有关叙述错误的是( )
A.含有15N的DNA分子占1/8
B.复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸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
答案:C
解析:该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次,可得到24=16(个)DNA分子,因为DNA的复制方式为半保留复制,亲代DNA分子的2条链只可能进入2个子代DNA分子中,故含有15N的DNA分子占1/8,含有14N的DNA分子占100%。在含有100个碱基对的DNA分子中,若有胞嘧啶60个,则含有腺嘌呤的个数为(100×2-60×2)×1/2=40(个),则连续复制4次所需腺嘌呤脱氧核苷酸的数目为40×(24-1)=600(个)。
画图法解决染色体和DNA复制的问题
第一步:画出含有染色体的细胞图,并画出相应染色体上的DNA分子。
第二步:用不同颜色区分特殊链或将有关信息标在线段上。如下图:
第三步:与题目结合,处理问题,必须分清含有同位素标记的是DNA的单链还是双链。
学以致用
1.某DNA分子含腺嘌呤(A)200个,复制数次后消耗周围环境中含A的脱氧核苷酸3 000个,该DNA分子已经复制了几次 ( )
A.4次 B.3次
C.5次 D.6次
答案:A
解析:某DNA分子含有腺嘌呤200个,复制n次后消耗腺嘌呤脱氧核苷酸3 000个,则有关系式200×(2n-1)=3 000,解得n=4。
2.一个用15N标记的DNA,放在14N的环境中培养,复制5次后含15N的脱氧核苷酸链占全部脱氧核苷酸链的比例是( )
A.1/10 B.1/5 C.1/16 D.1/32
答案:D
解析:一个用15N标记的DNA,放在14N的环境中培养,复制5次后得到25=32(个)DNA,共64条脱氧核苷酸链。根据DNA半保留复制特点,其中有2个DNA含15N,其他DNA不含15N,所以复制5次后含15N的脱氧核苷酸链有2条,故占全部脱氧核苷酸链的比例是2/64=1/32。
1.下列关于DNA复制的说法,错误的是( )
A.边解旋边复制
B.半保留复制
C.1个DNA分子复制出2个DNA分子
D.全保留复制
答案:D
2.下列关于证明DNA半保留复制实验的说法,错误的是( )
A.实验的关键是区分子代与亲代的DNA
B.实验运用放射性同位素标记法和密度离心技术
C.DNA复制2次,离心后试管中有2条带
D.结果证明DNA为半保留复制,而不是全保留复制
答案:B
解析:实验运用了同位素标记技术和离心技术。
3.下列关于DNA复制的叙述,正确的是( )
A.DNA复制时,严格遵循A—U、C—G的碱基互补配对原则
B.DNA子链的合成方向都是从5'-端到3'-端
C.DNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制
D.脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链
答案:B
解析:DNA复制时,严格遵循A—T、C—G的碱基互补配对原则,A项错误。DNA复制的特点之一是边解旋边复制,C项错误。脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶的作用下才能连接形成子链,D项错误。
4.DNA复制时,解旋酶作用的部位应该是( )
A.腺嘌呤与鸟嘌呤之间的氢键
B.腺嘌呤与胸腺嘧啶之间的氢键
C.脱氧核糖与碱基之间的化学键
D.脱氧核糖与磷酸之间的化学键
答案:B
解析:DNA复制过程中用到解旋酶和DNA聚合酶,其中解旋酶的作用是把2条螺旋的双链解开,破坏的是A与T、G与C之间的氢键。
5.下图为真核生物DNA的复制过程,请回答有关问题。
(1)DNA的复制发生在 期。
(2)②过程叫作 ,该过程需要 酶。
(3)③过程必须遵循 原则。
(4)将1个DNA分子用15N标记,放入含14N的4种脱氧核苷酸培养液中,连续复制3次,则含14N的DNA占DNA总数的 ,含15N的DNA占DNA总数的 。
答案:(1)细胞分裂前的间
(2)解旋 解旋
(3)碱基互补配对
(4)100% 1/4
解析:(4)将1个DNA分子用15N标记,放入含14N的4种脱氧核苷酸培养液中,连续复制3次,共形成8个DNA分子,根据DNA半保留复制特点,其中有2个DNA分子一条链含有14N,另一条链含有15N,其余6个DNA分子只含14N,所以8个DNA分子均含14N,含15N的DNA占DNA总数的1/4。新人教必修2课后习题
3.3 DNA的复制
一、选择题
1.沃森和克里克在发表了DNA双螺旋结构的论文后,又提出了DNA自我复制的假说。下列有关该假说内容的叙述,错误的是( )
A.DNA复制时,双螺旋解开,互补的碱基之间的氢键断裂
B.以解开的两条单链为模板,以游离的脱氧核苷酸为原料,依据碱基互补配对原则,通过氢键结合到作为模板的单链上
C.形成的DNA分子包括一条模板单链和一条新链
D.形成的两个DNA分子由两条母链、两条子链分别结合而成
答案:D
解析:沃森和克里克提出的DNA自我复制的假说为半保留复制,即形成的DNA分子包括一条母链和一条子链,D项错误。
2.在一密闭的容器里,用含有同位素13C的脱氧核苷酸合成一个DNA分子,然后加入含12C的脱氧核苷酸,经n次复制后,所得DNA分子中含12C的脱氧核苷酸链数与含13C的脱氧核苷酸链数之比是( )
A.2n∶1 B.(2n-2)∶n
C.(2n-2)∶2 D.(2n-1)∶1
答案:D
解析:经n次复制后,产生的DNA分子数为2n个,脱氧核苷酸链数为2n+1条,其中只有2条链为13C-DNA链,其余的(2n+1-2)条都是12C-DNA链,因此,题中所求比值为(2n+1-2)∶2=(2n-1)∶1。
3.若以白色表示某亲本DNA分子的双链,以灰色表示第一次复制出的DNA子链,以黑色表示第二次复制出的DNA子链,亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是( )
答案:D
解析:DNA的复制方式为半保留复制,第一次复制后,亲本DNA的两条链分别进入两个子代DNA分子中,第二次复制得到的四个DNA分子中,都有一条单链是在第二次复制时形成的。
4.在真核生物体内,DNA复制通常发生在( )
A.有丝分裂前的间期和减数第一次分裂前的间期
B.有丝分裂前期和减数第一次分裂中期
C.减数第二次分裂前期
D.有丝分裂中期和减数第二次分裂中期
答案:A
解析:在真核生物体内,DNA的复制一般发生在细胞分裂前的间期,即有丝分裂前的间期和减数第一次分裂前的间期。
5.以某DNA片段的“—A—T—C—”链为模板,经复制后产生的子链是( )
A.—G—A—T— B.—U—A—G—
C.—T—A—G— D.—T—U—G—
答案:C
解析:依据碱基互补配对原则,以“—A—T—C—”链为模板复制得到的子链的碱基顺序为“—T—A—G—”。
6.下列关于DNA复制的叙述,错误的是( )
A.DNA复制时只以DNA的1条链作为模板
B.DNA复制时以4种游离的脱氧核苷酸为原料
C.DNA复制过程需要消耗能量
D.DNA分子的复制方式是半保留复制
答案:A
解析:DNA复制时以解开的2条单链分别作为模板,A项错误。DNA复制时以4种游离的脱氧核苷酸为原料,B项正确。DNA复制过程需要细胞呼吸产生的ATP作为直接能源物质,C项正确。DNA分子的复制方式是半保留复制,通过半保留复制,每条子链与对应的模板链构成一个新的DNA分子,D项正确。
7.女性子宫瘤细胞中最长的DNA分子可达36 mm,DNA复制速率约为4 μm/min,但复制过程仅需40 min左右即可完成,这可能是因为( )
A.边解旋边复制
B.只有一个复制起点,但解旋之后可以向着两个方向复制
C.以半保留方式复制
D.复制起点多,分段同时复制
答案:D
8.在DNA复制过程中,保证复制准确无误进行的关键步骤是( )
A.破坏氢键并使DNA双链分开
B.游离脱氧核苷酸的碱基与母链的碱基互补配对
C.配对的游离核苷酸连接成子链
D.子链与模板链盘绕成双螺旋结构
答案:B
解析:A一定与T配对,G一定与C配对,碱基间这种一一对应的关系叫作碱基互补配对原则。DNA分子复制时遵循该原则,保证了复制准确地进行。
二、非选择题
9.DNA的复制方式可以通过设想来进行预测,可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散(弥散)复制3种。究竟哪种复制方式是正确的呢 可用下面设计的实验加以证明。
【实验步骤】
a.在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌,其DNA分子均为14N/14N-DNA(对照);
b.在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌,其DNA分子均为15N/15N-DNA(亲代);
c.将含15N/15N-DNA的大肠杆菌转移到氮源为14N的培养基中,再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ),用密度梯度离心法分离,具有不同相对分子质量的DNA分子将分布在试管的不同位置。
【实验预测】
(1)如果与对照(14N/14N-DNA)相比,子代Ⅰ能分辨出两条DNA带:一条 带和一条 带,则可以排除 和分散复制。
(2)如果子代Ⅰ只有一条中密度带,则可以排除 ,但不能肯定是 。
(3)如果子代Ⅰ只有一条中密度带,再继续做子代ⅡDNA密度鉴定:若子代Ⅱ可以分出 和 ,则可以排除分散复制,同时肯定是半保留复制;如果子代Ⅱ不能分出 两条密度带,则排除 ,同时确定为 。
答案:(1)低密度(14N/14N-DNA) 高密度(15N/15N-DNA) 半保留复制
(2)全保留复制 半保留复制或分散复制
(3)一条中密度带 一条低密度带 中、低 半保留复制 分散复制
解析:如果是全保留复制,则复制后得到的两个DNA分子,一个是原来的两条母链重新形成的亲代DNA分子,一个是两条子链形成的子代DNA分子。如果是半保留复制,则复制后得到的每个子代DNA分子都是一条单链为母链,一条单链为子链。如果是分散复制,则复制后得到的每个子代DNA分子的单链都是由母链片段和子链片段间隔连接而成的。
等级考素养提升
一、选择题
1.1958年,科学家以大肠杆菌为实验材料进行实验,证实了DNA是以半保留方式复制的。右图所示各试管是模拟可能出现的结果。下列相关推论正确的是( )
培养条件与方法
(1)在含15N的培养基中培养若干代,使DNA双链均被标记(试管①)。
(2)转至含14N的培养基中培养,每30 min繁殖一代。
(3)取出每代DNA样本,并离心分层。
A.该实验运用了同位素标记技术,出现试管④的结果至少需要90 min
B.试管③是转入14N培养基中复制一代的结果,试管②是复制两代的结果
C.对得到DNA以半保留方式复制的结论起关键作用的是试管③的结果
D.给试管④中加入解旋酶一段时间后离心出现的结果如试管⑤所示
答案:C
解析:该实验运用了同位素标记技术,试管④是复制两代的结果,至少需要60 min,A项错误。试管③是转入14N培养基中复制一代的结果,试管④是复制两代的结果,B项错误。DNA分子的一条链含14N,一条链含15N,对得到DNA以半保留方式复制的结论起关键作用,即试管③所示,C项正确。试管④中一半是15N/14N-DNA,一半是14N/14N-DNA,加入解旋酶一段时间后,所有DNA分子双链被打开形成单链,不是试管⑤所示,D项错误。
2.DNA复制执照因子(RLF)在真核细胞中参与启动DNA复制的过程,是一种随DNA复制的完成便失去活性的蛋白质分子。已知RLF不能通过核孔进入细胞核,其存在能严格控制真核细胞DNA在一个细胞周期当中只复制一次。据此分析,下列说法错误的是( )
A.RLF在细胞分裂前的间期发挥作用
B.RLF的失活发生在细胞分裂前的间期
C.RLF是在核糖体上合成的
D.DNA重新获取RLF发生在间期DNA复制前
答案:D
解析:在细胞周期中,DNA复制发生在细胞分裂前的间期,而RLF在真核细胞中参与启动DNA复制,故RLF在细胞分裂前的间期发挥作用,A项正确。RLF是一种随DNA复制的完成便失去活性的蛋白质分子,而DNA复制完成发生在细胞分裂前的间期,故RLF的失活发生在细胞分裂前的间期,B项正确。RLF是一种蛋白质分子,是在核糖体上合成的,C项正确。已知RLF不能通过核孔进入细胞核,故在分裂期核膜解体后,RLF和染色体才能结合,使染色体获得DNA分子复制所需的执照,D项错误。
3.研究发现rep蛋白可以将DNA双链解旋,DNA结合蛋白可以和解旋的DNA单链结合,并随着子链的延伸而与DNA单链分离。下列叙述正确的是( )
A.rep蛋白能使A与C、T与G之间的氢键断裂
B.低温处理DNA分子也可以使DNA双链解旋
C.DNA复制具有边解旋边复制和半保留复制的特点
D.DNA结合蛋白与DNA单链结合不利于DNA新链的形成
答案:C
解析:rep蛋白可以将DNA双链解旋,则rep蛋白应为解旋酶,能破坏氢键。在DNA双链中A与T配对,C与G配对,即rep蛋白可破坏A与T、C与G之间的氢键。高温处理DNA分子能使DNA双链解旋,而低温不可以。DNA复制的特点是边解旋边复制、半保留复制。DNA结合蛋白缠绕在DNA单链上,可防止单链之间重新螺旋化,对DNA新链的形成有利。
4.(不定项选择题)真核细胞中DNA的复制过程如下图所示,下列表述正确的是( )
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都有一条脱氧核苷酸链来自亲代
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和精确的模板
答案:ABD
解析:DNA复制过程中氢键的破坏需要解旋酶的催化。
二、非选择题
5.下图表示DNA分子复制的过程。请回答下列问题。
(1)图示DNA分子复制过程中,除了需要模板和酶外,还需要 等条件,保证DNA分子的复制过程精确无误的关键是 。
(2)若图中该DNA分子含有48 502个碱基对,而子链延伸的速度为105个碱基对/min,则此DNA复制约需要30 s,而实际时间远远小于30 s,根据图示分析,是因为 ;由图可知延伸的子链紧跟着解旋酶,这说明DNA分子复制的特点是 。
(3)DNA分子在复制过程中,某位点上的一个正常碱基(设为P)由于诱变变成了尿嘧啶。该DNA连续复制2次,得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为U—A、A—T、G—C、C—G。推测“P”可能是 。
A.胸腺嘧啶
B.腺嘌呤
C.胸腺嘧啶或腺嘌呤
D.胞嘧啶或鸟嘌呤
答案:(1)原料、能量 碱基互补配对
(2)复制是双向多起点进行的 边解旋边复制
(3)D
解析:正常碱基“P”变成了U后,能与A配对,因此含有U—A、A—T的2个DNA分子是发生变化的,而含有G—C、C—G的2个DNA分子是未发生变化的。这两个正常的DNA分子和亲代DNA分子的碱基组成是一致的,即亲代DNA分子中的碱基对是G—C或C—G,因此P可能是胞嘧啶或鸟嘌呤。
6.实例分析:含有32P或31P的磷酸,两者化学性质几乎相同,都可参与DNA分子的组成,但32P比31P相对分子质量大。现将某哺乳动物的细胞放在含有31P的培养基中,连续培养数代后得到G0代细胞。然后将G0代细胞移至含32P的培养基中培养,经过第1、第2次细胞分裂后,分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2代细胞中提取DNA,经密度梯度离心后得到的结果如上图所示。由于DNA相对分子质量不同,因此在离心管内的分布不同,①②③分别表示轻、中、重三种DNA的位置。请回答下面的问题。
(1)G0、G1、G2三代DNA离心后的试管分别是图中的 、 、 。
(2)G2代①②③三条带中的DNA分子数的比例是 。
(3)图中①②两条带中的DNA分子所含的同位素分别是① ,② 。
(4)上述实验结果证明DNA的复制方式为 。
答案:(1)A B D (2)0∶1∶1 (3)31P 31P和32P (4)半保留复制
解析:首先应理解轻、中、重三种DNA的含义:由两条都含31P的脱氧核苷酸链组成的是轻DNA;由一条含31P的脱氧核苷酸链与另一条含32P的脱氧核苷酸链形成的是中DNA;由两条都含32P的脱氧核苷酸链组成的是重DNA。根据DNA半保留复制的特点,G0代细胞中的DNA全部是轻DNA;G1代是以G0代细胞的DNA为模板,以含32P的脱氧核苷酸为原料形成的两个DNA分子,全部为中DNA;G2代是以G1代细胞的DNA为模板,以含32P的脱氧核苷酸为原料形成的四个DNA分子,其中有一半DNA分子的母链含31P,子链含32P,为中DNA,另外一半DNA分子的母链、子链均含32P,是重DNA。
