人教必修2教案：3-3 DNA的复制&3-4　基因通常是有遗传效应的DNA片段

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3-3 DNA的复制
3-4　基因通常是有遗传效应的DNA片段
课程内容标准 核心素养对接
1．运用假说—演绎法探究DNA的复制方式，概述DNA通过半保留方式进行复制。 2．通过对DNA半保留复制方式的学习，理解DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。 3．举例说明基因通常是有遗传效应的DNA片段。 4．说明基因与DNA的关系。 1．通过DNA的复制，认同生命的延续与发展观；理解遗传信息，认同DNA的遗传物质观。(生命观念) 2．分析DNA复制过程，归纳DNA复制过程中相关数量计算，提高逻辑分析和计算能力。(科学思维) 3．运用假说—演绎法，探究DNA半保留复制。(科学探究)
1．对DNA复制的推测
(1)提出者：沃森和克里克。
(2)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
③特点：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。
2．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：运用同位素标记技术。
(3)实验过程
用含15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，获得含15N的DNA细菌的DNA
　　　 ↓
转入含 14NH4Cl的培养液中
　　　 ↓一段时间
取细菌，提取DNA，进行密度梯度离心
(4)实验预期
①亲代DNA分子中两条链均含15N，DNA分子密度高。
②复制一次产生的DNA分子中，一条链含14N，另一条链含15N，DNA分子密度居中。
③复制两次产生的DNA分子中，有两个DNA分子双链均含14N，DNA分子密度较低；另两个DNA分子中一条链含15N，另一条链含14N。
3．DNA复制的过程
(1)相关知识归纳总结
概念 以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
时间 有丝分裂间期和减数分裂Ⅰ前的间期
场所 主要是细胞核
条件 模板、原料、能量、酶等
特点 半保留复制、边解旋边复制
意义 通过复制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
(2)复制的过程
(3)准确复制的原因
①DNA分子独特的双螺旋结构，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。
1．说明基因与DNA关系的实例
2．DNA片段中的遗传信息
(1)遗传信息：DNA分子中4种碱基的排列顺序。
(2)特点
①多样性：碱基排列顺序的千变万化。
②特异性：每一个DNA分子有特定的碱基排列顺序。
③稳定性：DNA分子的结构较稳定。
3．与生物体多样性和特异性的关系
DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。
4．基因的延伸：对于遗传物质是RNA的生物，基因就是有遗传效应的RNA片段。
1．判正误(对的画“√”，错的画“×”)
(1)证明DNA复制方式的实验只能用同位素标记N。(　×　)
(2)在证明DNA复制方式的实验中，从Ⅰ代开始细菌DNA分子中至少有一条链含14N。(　√　)
(3)DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的DNA分子中两条链均是新合成的。(　×　)
(4)任何生物的基因都是有遗传效应的DNA片段。(　×　)
(5)碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。(　√　)
(6)每个DNA分子所具有的特定的碱基排列顺序，构成了每一个DNA分子的特异性。(　√　)
2．微思考
下图是DNA分子复制的示意图，据图回答有关问题：
(1)DNA复制时，解旋酶的作用是什么？
提示　解旋酶的作用将DNA双螺旋的两条链解开。
(2)DNA聚合酶的作用是什么？
提示　DNA聚合酶的作用是连接相邻的两个脱氧核苷酸形成与母链互补的子链。
(3)在DNA复制过程中，两条子链延伸的方向为什么是相反的？
提示　DNA中两条母链是反向平行的。
(4)真核生物的核DNA复制通常发生在细胞分裂的什么时期？
提示　细胞分裂的间期。
任务驱动一　对DNA复制的推测和DNA半保留复制的实验证据
在DNA分子复制的早期研究中，科学家们提出了三个模型：全保留复制模型、弥散复制模型和半保留复制模型。比较如下：
全保留复制：亲代DNA分子两条链不变，子代DNA分子的两条链都是新合成的。
半保留复制：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。
弥散复制：亲代DNA分子的两条链分散成短片段，与新合成的子代DNA分子的两条链分散成的短片段混杂在一起，不能分出亲代DNA单链。
如下图所示：
根据教材中证明DNA半保留复制的实验回答下列问题：
(1)能否只根据第一代只出现一条居中的DNA条带就排除是全保留复制方式？
提示　可以。若是全保留复制，第一代DNA条带应是1/2在底部，1/2在上部。
(2)DNA复制一次产生第一代都是中带DNA，能完全说明DNA的复制方式是半保留复制吗？
提示　不能，也可能是弥散复制。
(3)DNA分子复制两次产生第二代有两条是中带DNA，两条是轻带DNA，能否定DNA的复制方式是弥散复制吗？
提示　能。
(4)如果继续上述实验，请你大胆推想还能不能得到在底部的DNA条带？
提示　不能，只能得到在中部和上部的DNA条带。
1．实验方法：放射性同位素示踪法和离心技术。
2．实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。
3．假说演绎过程
(1)实验假设：DNA以半保留的方式复制。
(2)实验预期：离心后应出现3条DNA带。
①重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。
②中带(密度居中)：一条链为14N标记，另一条链为15N标记的子代双链DNA。
③轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。
(3)实验过程
(4)过程分析
①立即取出，提取DNA→离心→全部重带。
②繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。
③繁殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。
4．实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。
细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再将其移入含14N 的培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是(　　)
A．子一代DNA应为②　　　 B．子二代DNA应为①
C．子三代DNA应为④ D．亲代DNA应为⑤
C　[亲代DNA全为15 N，应为⑤，复制一次后，DNA一条链为15N，一条链为14N，应为②；复制两次后形成4个DNA，其中2个全为14N，2个是一条链为15N，一条链为 14N，应为①；复制三次后形成8个DNA，其中6个DNA全为 14N，2个DNA的一条链为 14N，一条链为 15N，故C错。]
下列有关“探究DNA的复制过程”活动的叙述，正确的是(　　)
A．培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成DNA的基本骨架
B．通过对第二代大肠杆菌DNA的密度梯度离心，得出DNA复制的特点为半保留复制
C．将含14N/14N－DNA的大肠杆菌放在以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代，所获得的大肠杆菌的DNA中都含有15N
D．将含15N/15N－DNA的大肠杆菌转移到以14NH4Cl 为唯一氮源的培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行密度梯度离心，离心管中将只出现1个条带
C　[培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成含氮碱基进而形成DNA两条链之间的碱基对，A错误；通过对亲代、第一代、第二代大肠杆菌DNA的密度梯度离心，对比分析才可得出DNA复制的特点为半保留复制，B错误；根据DNA的半保留复制，将含14N/14N－DNA的大肠杆菌放在以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代，所获得的大肠杆菌的DNA中都含有15N，C正确；将含15N/15N－DNA的大肠杆菌转移到以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行密度梯度离心，离心管中将出现轻、重2个条带，D错误。]
[举一反三]　实验过程中注意的问题(科学思维)
(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。
　(2020·湖北襄阳高一期末)如图所示是研究DNA复制方式的实验，根据这些实验结果进行的推论，正确的是(　　)
菌种：大肠杆菌 培养条件与方法： (1)在含15N的培养基培养若干代，使DNA均被15N标记(甲图)。 (2)转至14N培养基培养，每30 min繁殖一代。 (3)取出每个DNA样本，并离心分层。
①丙是转入14N培养基中复制一代的结果
②乙是转入14N培养基中复制二代的结果
③出现丁的结果至少需要60 min
④戊图表示复制三代后不再具有15N标记DNA
A．①④　　　　　　　 B．①③
C．②③ D．①②③
B　[①由于DNA分子复制是半保留复制，而丙中DNA是全中，所以丙是转入14N培养基中复制一代的结果，正确；②乙中是1/2重、1/2中，而DNA分子复制是半保留复制，所以复制后不可能有全重的DNA存在，错误；③丁中是1/2中、1/2轻，说明DNA已复制2次，而复制一次需要30 min，所以出现丁的结果至少需要60 min，正确；④戊中为全轻，表示不具有15N标记的DNA；而DNA分子复制是半保留复制，15N标记DNA两条链一直存在，错误。]
任务驱动二　DNA的复制的过程和特点
根据图1、图2思考下列问题：
(1)图1中进行的是什么过程？发生的时期和场所是什么？
提示　DNA复制；有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，无丝分裂也有DNA复制。真核生物DNA复制的场所有细胞核、线粒体、叶绿体；原核生物DNA复制的场所主要是拟核。
(2)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？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　酶1是解旋酶，作用于f，酶2是DNA聚合酶，作用于e；a和c的碱基排列顺序相同，b和d的碱基排列顺序相同。
(3)用15N标记的DNA分子，放入含14N的培养基中进行复制，当测得含有15N的DNA分子数为12.5%时，该DNA分子复制了几次？
提示　4次。含15N的DNA分子在含14N培养基中复制n次，则形成2n个DNA分子，其中含15N的DNA分子占2/2n，已知2/2n＝12.5%，则n＝4。
(4)DNA复制n次与第n次复制各形成多少个DNA分子？
提示　DNA复制n次形成2n个DNA分子，第n次复制形成2n－1个DNA分子。
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、线粒体、叶绿体，其中主要场所是细胞核。
(2)原核生物：核区、细胞质(如质粒的复制)。
(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：分裂前的间期。
3．复制所需的酶是指一个酶系统，不仅仅是指解旋酶和DNA聚合酶，还包括DNA连接酶等。
(1)解旋酶的作用是破坏碱基间的氢键。
(2)DNA聚合酶的作用是连接游离的脱氧核苷酸。
(3)DNA连接酶的作用是连接DNA片段。
4．DNA复制的相关计算
将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则：
(1)DNA分子数
①子代DNA分子数＝2n个。
②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个。
③不含亲代链的子代DNA分子数＝(2n－2)个。
(2)脱氧核苷酸链数
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条。
②亲代脱氧核苷酸链数＝2条。
③新合成的脱氧核苷酸链数＝(2n＋1－2)条。
(3)消耗的脱氧核苷酸数：若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸m(2n－1)个；第n次复制，消耗该脱氧核苷酸数为m·2n－1。
(2020·陕西咸阳期末)如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，相关叙述错误的是(　　)
A．由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制
B．DNA在复制过程中先全部解旋，再复制
C．从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的
D．解旋酶能使双链DNA解开，且需要消耗ATP
B　[DNA分子复制时都保留了原来DNA分子中的一条链，这种方式叫作半保留复制，A正确；DNA在复制过程中，边解旋边进行半保留复制，在较短的时间内形成DNA分子，B错误；DNA分子的两条链是反向平行的，而复制的时候只能从5′端向3′端延伸，所以两条子链合成方向相反，C正确；解旋酶能打开双链间的氢键，使双链DNA解开，需要消耗ATP，D正确。]
(2021·广东六校联考)假设1个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述不正确的是(　　)
A．该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
B．噬菌体增殖需要细菌提供场所、原料和酶等
C．含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1∶49
D．噬菌体DNA复制在宿主细胞中进行
A　[A＝T＝5 000×2×20%＝2 000，G＝C＝5 000×2×30%＝3 000。DNA复制n次后需要加入鸟嘌呤脱氧核苷酸的个数＝(2n－1)×3 000(个)，因此DNA复制中需要鸟嘌呤脱氧核苷酸数＝99×3 000＝2.97×105(个)，A错误。噬菌体侵染细菌时，噬菌体的DNA进入作为模板，需要细菌提供场所、原料和酶等，B正确。1个被32P标记的噬菌体经半保留复制形成的100个子代噬菌体中有2个子代噬菌体含32P，98个只含31P，所以含32P的子代噬菌体与只含31P的子代噬菌体的比例为2∶98＝1∶49，C正确；噬菌体DNA复制在细菌细胞中进行，D正确。]
[举一反三]　DNA复制相关计算的3个易错点
(1)“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，但后者只包括最后一次复制。
(2)在DNA复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸单链的DNA分子都只有两个。
(3)看清碱基的数目单位是“对”还是“个”，“DNA分子数”还是“链数”，“含”还是“只含”等关键词。
　某DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有A个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述，错误的是(　　)
A．在第一次复制时，需要(m－A)个
B．在第二次复制时，需要2(m－A)个
C．在第n次复制时，需要2n－1(m－A)个
D．在n次复制过程中，总共需要2n(m－A)个
D　[DNA分子复制一次，可产生2个DNA分子，因为每个DNA分子中含有胞嘧啶脱氧核苷酸(m－A)个，所以复制一次时，需要胞嘧啶脱氧核苷酸为(m－A)个，A正确；在第二次复制时，2个DNA分子会形成4个DNA分子，相当于形成2个新DNA分子，所以需要胞嘧啶脱氧核苷酸为2(m－A)个，B正确；在第n次复制后，会形成2n个DNA分子，所以需要胞嘧啶脱氧核苷酸为(2n－2n－1)(m－A)＝2n－1(m－A)个，C正确；在第n次复制过程中，1个DNA分子变为2n个DNA分子，总共需要胞嘧啶脱氧核苷酸为(2n－1)(m－A)个，D错误。]
任务驱动三　基因通常是有遗传效应的DNA片段
下图甲表示果蝇某一条染色体上的几个基因，图乙表示物质或结构的从属关系，请分析回答：
(1)图甲体现了基因与染色体有什么关系？基因都在染色体上吗？
提示　①基因在染色体上呈线性排列；②一条染色体上含有多个基因；③染色体是基因的载体。不是，真核生物的核基因位于染色体上，质基因位于叶绿体或线粒体中，原核生物的基因位于拟核或质粒中，病毒的基因位于核酸分子中。
(2)一条染色体上有几个DNA分子？一个DNA分子中有很多个基因，这些基因是不是连续排列的？
提示　一条染色体上有1个或2个DNA分子。一个DNA分子中基因并非是连续排列的，基因之间有一些碱基序列不属于基因。
(3)若由2 000个脱氧核苷酸构成一个基因，则可能有多少种脱氧核苷酸排列顺序？由此可说明DNA(基因)具有什么特性？某个基因中含2 000个脱氧核苷酸，则该基因中有多少种脱氧核苷酸排列顺序？
提示　41 000种；多样性；1种。
(4)图乙中表示染色体、基因、DNA、脱氧核苷酸之间的关系，则a、b、c、d分别是什么？
提示　a为染色体，b为DNA，c为基因，d为脱氧核苷酸。
1．全方位理解“基因”
(1)本质上，基因通常是有遗传效应的DNA片段。
(2)结构上，基因是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。
(3)功能上，基因是遗传物质的结构和功能的基本单位。
(4)位置上，基因在染色体上呈线性排列。
2．染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系
(2021·山东泰安月考)大肠杆菌细胞的拟核中有1个DNA分子，长度约为4.7×106 bp(碱基对)，在该DNA分子上分布有大约4 400个基因，每个基因的平均长度约为1 000 bp。根据题中信息，不能得出的结论是(　　)
A．基因位于DNA分子上
B．一个DNA分子上有多个基因
C．DNA分子上有非基因片段
D．DNA分子的碱基对总数与所含有的基因的碱基对总数相等
D　[该DNA分子上分布有大约4 400个基因，每个基因的平均长度约为1 000 bp，则所有基因含有的碱基对总数约为4.4×106个，小于DNA分子含有的碱基对总数，这同时也说明DNA分子上有非基因片段，D正确，A、B、C错误。]
下列有关DNA多样性的叙述，正确的是(　　)
A．DNA分子多样性的原因是DNA分子空间结构千变万化
B．含有200个碱基的DNA分子，碱基对可能的排列方式有4200种
C．DNA分子的多样性和特异性是生物多样性和特异性的基础
D．DNA分子的多样性是指一个DNA分子上有许多个基因
C　[DNA分子的多样性是指DNA分子中碱基对的排列顺序多种多样；DNA分子的多样性和特异性是生物多样性和特异性的物质基础；含有200个碱基的DNA分子中，碱基对可能的排列方式有4100种。]
[举一反三]　基因概念理解的三个误区
(1)不是所有的DNA片段都是基因，必须是有遗传效应的DNA片段。
(2)不是所有的基因都位于染色体上，叶绿体和线粒体中也有基因。
(3)基因不全是有遗传效应的DNA片段，对于遗传物质是RNA的生物而言，基因就是有遗传效应的RNA片段，遗传信息蕴藏在4种碱基(A、U、G、C)的排列顺序之中。
　如图表示基因与染色体之间的关系，下列相关叙述中错误的是(　　)
A．H是遗传物质的主要载体
B．C的种类有五种
C．E在H上呈线性排列
D．E中的遗传信息在复制过程中严格遵循碱基互补配对原则
B　[A项：细胞核中的遗传物质全部分布在染色体上，但细胞质中的遗传物质分布在线粒体和叶绿体中，所以说染色体是遗传物质的主要载体。B项：因为D是构成DNA的基本单位——脱氧核苷酸，所以C(碱基)只有四种。C项：基因是具有遗传效应的DNA片段，基因在染色体上呈线性排列。D项：基因在复制过程中要严格遵循碱基互补配对原则，以确保遗传信息准确地传递给子代。]
知识网络构建 关键知识积累
1.DNA复制需要DNA模板、4种脱氧核苷酸做原料以及酶和能量。 2.DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制。 3.DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。 4.DNA通过复制，保持了遗传信息的连续性。 5.基因是具有遗传效应的DNA片段。 6.DNA分子中碱基对的排列顺序代表遗传信息。
1．(2021·江苏南京期中)关于真核生物DNA复制的叙述，不正确的是(　　)
A．多起点，边解旋边复制
B．复制时，遵循碱基互补配对原则
C．复制时，需要解旋酶和DNA聚合酶等
D．DNA复制与染色体复制分别独立进行
D　[DNA的复制为边解旋边复制，且可多起点双向复制，提高复制的速率，A正确；DNA复制时，遵循碱基互补配对原则，即A与T配对，G与C配对，B正确；复制时，需要用解旋酶(解开双链)和 DNA 聚合酶(合成子链DNA)等多种酶，C正确；细胞核内的DNA位于染色体上，DNA的复制和染色体复制是同时进行的，不是分别独立进行的，D错误。]
2．保证准确无误地进行DNA复制的关键步骤是(　　)
A．解旋酶促使DNA的两条互补链分离
B．游离的脱氧核苷酸上的碱基与母链碱基进行互补配对
C．配对的脱氧核苷酸之间连接成与母链互补的子链
D．模板母链与互补子链盘绕成双螺旋结构
B　[DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对，保证了复制能够精确地进行。]
3．(2021·湖北武汉调研)关于基因的概念，下列叙述中错误的是(　　)
A．基因通常是具有遗传效应的DNA片段
B．基因DNA分子上有一定功能的脱氧核苷酸特定的排列顺序
C．基因是染色体的一段
D．基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位
C　[对应遗传物质为DNA的生物而言，基因通常是有遗传效应的DNA片段，在DNA分子上有一定功能，能控制生物的性状，A、B正确；染色体是基因的主要载体，但基因不一定是染色体上的一段，如原核生物的基因、真核生物线粒体、叶绿体中的基因，C错误；基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位，D正确。]
4．下图表示发生在细胞核内的某生理过程，其中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链。以下说法正确的是(　　)
A．此过程需要能量和尿嘧啶脱氧核苷酸
B．真核细胞中此过程发生的唯一场所是细胞核
C．b链中(A＋G)/(T＋C)的值一定与c链中的相同
D．正常情况下，a、d链都应该到不同的细胞中去
D　[据图可知，此生理过程是DNA的复制。该过程需要的脱氧核苷酸有腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶脱氧核苷酸；真核生物发生此过程的场所有细胞核、线粒体和叶绿体；b链中(A＋G)/(T＋C)的值与c链中的此比值呈倒数关系。]
课时作业(12)　DNA的复制　基因通常是有遗传效应的DNA片段
1．(2019·山东潍坊高一检测)下列关于DNA复制的叙述，正确的是(　　)
A．DNA复制时，亲代DNA中只有一条链是模板
B．精原细胞略微增大进行DNA复制
C．DNA复制在核糖体上进行
D．DNA复制时，以其周围的游离的脱氧核糖核酸为原料
B　[DNA复制时，亲代DNA中的两条链都是模板，A错误；精原细胞略微增大，说明细胞处于分裂间期，正在进行DNA复制，B正确；DNA复制主要在细胞核中进行，蛋白质合成在核糖体上进行，C错误；DNA复制时，以其周围的游离的单体——脱氧核糖核苷酸为原料，D错误。]
2．(2021·辽宁大连测评)DNA分子的半保留复制是指(　　)
A．DNA分子中的一条链进行复制，另一条链不进行复制
B．DNA分子中的一半进行复制，另一半不进行复制
C．每一条子代DNA分子保留了其亲代DNA分子中的一条单链
D．DNA分子复制后，一个仍为亲代DNA分子，另一个为子代DNA分子
C　[DNA复制时两条链都复制，A错误；DNA复制时整个DNA都复制，B错误；每一条子代DNA分子保留了其亲代DNA分子中的一条单链，C正确；DNA分子复制后，每个DNA都是一条链是母链，一条链是子链，D错误。]
3．(2019·云南玉溪高一检测)下列关于DNA复制的叙述错误的是(　　)
A．DNA复制通过同位素示踪技术证实了DNA以半保留方式复制
B．用3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸可以测定DNA复制经历的时间
C．若营养不足，会影响子代DNA碱基的排列顺序
D．DNA复制过程中，可能会发生差错
C　[由于DNA中特有的碱基为胸腺嘧啶(T)，所以用3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸可以测定DNA复制经历的时间。当营养不足时，会影响DNA复制的进行，但不会影响子代DNA中碱基的排列顺序，因为它是由模板决定的。DNA复制过程中若发生碱基对的增添、缺失或替换，则可能会导致基因突变。]
4．把培养在含轻氮(14N)环境中的1个细菌，转移到含重氮(15N)环境中，培养相当于复制一轮的时间，然后取1个细菌放回原环境中培养相当于复制两轮的时间后，细菌DNA组成为(　　)
A．3/4轻氮型、1/4中间型　　 B．1/4轻氮型、3/4中间型
C．1/2轻氮型、1/2中间型 D．3/4重氮型、1/4中间型
A　[轻氮(14N)环境中1个细菌转移到重氮(15N)环境中培养相当于复制一轮的时间后，DNA分子全为15N/14N，再返回轻氮(14N)环境中培养复制两次，产生4个DNA分子，其中有1个DNA分子为15N/14N，3个DNA分子为14N/14N，所以结果为3/4轻氮型、1/4中间型。]
5．(2019·陕西西安高一检测)下列有关真核细胞DNA分子复制的叙述，正确的是(　　)
A．复制形成的两个子代DNA分子共2个游离的磷酸基团
B．DNA复制完成后原先的DNA分子不复存在
C．DNA聚合酶催化碱基对之间的连接
D．复制过程中先全部解旋，再进行半保留复制
B　[DNA分子的每条单链的一端有一个游离的磷酸基团，2个DNA分子共有4条链，共有4个游离的磷酸基团，A错误；亲代DNA分子的两条链分别参与形成子代DNA，已经不复存在，B正确；DNA聚合酶催化游离的脱氧核苷酸之间的连接，C错误；DNA复制过程中边解旋边进行半保留复制，D错误。]
6．下列关于如图DNA分子片段的说法，正确的是(　　)
A．解旋酶可作用于①②处
B．“G”是鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸
C．该DNA的特异性表现在碱基种类和(A＋G)/(C＋T)的比例上
D．把此DNA放在含15N的培养液中复制2代，子代中含15N的DNA占3/4
B　[解旋酶的作用是催化氢键断开，使DNA两条链分开，形成两条单链DNA，即作用于图中③处，A错误；“G”是鸟嘌呤脱氧核苷酸，B正确；DNA分子的特异性是由于每个特定的DNA分子都具有其特定的碱基对排列顺序，对于任何双链DNA分子中，(A＋G)/(C＋T)的比值都是等于1，C错误；把此DNA放在含15N的培养液中复制2代，子代DNA都含有15N，D错误。]
7．(2019·河南郑州高一检测)如图是染色体及构成染色体的DNA、蛋白质、基因之间的关系示意图，正确的是(　　)
C　[细胞核中能被碱性染料染成深色的物质叫作染色体，它是由DNA和蛋白质两部分组成的，DNA是主要的遗传物质，呈双螺旋结构。一条染色体上包含一个或2个DNA分子。一个DNA分子上包含有多个基因，基因是有遗传效应的DNA片段。一条染色体上携带着许多基因。因此染色体、蛋白质、DNA、基因四者之间的包含关系如选项C所表示的概念图。]
8．(2021·河北保定高一检测)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在14N的培养基连续复制4次。下列判断不正确的是(　　)
A．含有15N的DNA分子占1/8
B．含有14N的DNA分子占7/8
C．复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D．复制结果共产生16个DNA分子
B　[由于DNA分子的复制是半保留复制，最终只有2个子代DNA各含1条15N链，1条14N链，其余DNA都含14N，DNA复制四次后产生的子代DNA的数目为24＝16，故全部子代DNA含15N的DNA所占的比例为2/16＝1/8，A正确；由于DNA分子的复制是半保留复制，最终只有2个子代DNA各含1条15N链，1条14N 链，其余DNA都含14N，故全部子代DNA都含14N，即经过四次DNA复制后，含有14N的DNA分子占比为1，B错误；含有100个碱基对200个碱基的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，解得A＝40个，故复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸：(24－1)×40＝600，C正确；复制4次后产生24＝16个DNA分子，D正确。]
9．下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是(　　)
A．DNA分子复制过程需要酶的催化，也需要消耗ATP
B．这一过程是在细胞分裂间期随着染色体的复制而完成的
C．由图可知该过程是边解旋边双向复制，是多个起点同时开始的
D．真核生物的这种复制方式提高了复制效率
C　[DNA分子复制需要模板、原料、酶和能量等基本条件；DNA分子复制是在细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的；由图可知DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程，且是多个起点开始，但并不是同时开始的；真核生物的这种复制方式使复制效率大大提高。]
10．(2021·山东临沂期中)下图表示DNA复制的过程，结合图示判断，下列有关叙述不正确的是(　　)
A．DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链间的氢键，使两条链解开
B．DNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链方向相反
C．DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段
D．DNA的两条子链都是连续合成的
D　[由图可知，两条子链中，一条是连续合成的，另一条是不连续合成的。]
11．将亲代DNA用15N标记，放在含有14N的培养基上培养，如图是DNA复制图解，请据图回答问题：
(1)图中长方形A表示__________，图中的箭头B表示______________，图中体现了DNA复制的特点是________________________。
(2)DNA复制完一次后，2个子代DNA分子共有______个游离的磷酸基团。分析得知，新合成的DNA分子中，A＝T，G＝C。这个事实说明DNA的合成遵循____________________。新合成的DNA分子中，带有15N 标记的链占总链数的50%，这个事实说明______________ __________________________________________________________。
(3)15N标记的DNA分子复制4次后，含14N 的DNA分子占DNA分子总数的________，若该DNA分子共有300个碱基对，其中胞嘧啶为260个，则第4次复制时，消耗的腺嘌呤脱氧核苷酸为________个。
解析　(1)A催化游离的脱氧核苷酸形成互补链，是DNA聚合酶，箭头B代表的是复制的方向，从图中能够看出DNA边解旋边复制的特点。(2)每个DNA分子的两条链中，每一条链都有一个游离的磷酸基团，所以复制后形成的2个DNA分子共有4个游离的磷酸基团；在DNA分子复制的过程中遵循碱基互补配对的原则；新DNA分子中新链和旧链各占一半，表现了DNA分子的半保留复制的特点。(3)由于DNA分子的半保留复制的特点，所以含有15N的DNA分子只有2个，经4次复制后共产生了16个DNA分子，而每个DNA分子中都含14N；300个碱基对的DNA分子，含有胞嘧啶260个，则含有腺嘌呤为40个，则第4次复制过程中，会增加8个新DNA分子，所以需要游离的腺嘌呤320个。
答案　(1)DNA聚合酶　DNA复制方向　边解旋边复制　(2)4　碱基互补配对原则　DNA复制方式为半保留复制　(3)100%　320
12．如图是科学家对大肠杆菌天然DNA片段进行改造及对改造后的DNA表达过程进行研究的示意图。请据图回答下列问题：
(1)改造后的大肠杆菌DNA片段可能含有自然界基本碱基对和“X－Y”的人工碱基对，由1 000个基本单位组成的双链人工DNA分子最多可能有________种；若这个由1 000个基本单位组成的双链人工DNA分子上有A 150个、C 300个，则该DNA片段中应有X____个。
(2)在试管中对(1)中1个DNA片段进行复制时，需向试管中加入________________、________________、ATP、______________________等物质；在通过5次复制得到的子代DNA片段中，不含亲代DNA链的有________个，进行5次复制需要消耗含X碱基的基本单位______个。
解析　(1)根据图解信息可知，人工DNA分子中有6种碱基，1 000个基本单位组成的双链DNA包含500个碱基对，因此，由1 000个基本单位组成的双链人工DNA分子最多可能有6500种。根据碱基互补配对原则可知，自然DNA分子中任意两个不能配对的碱基之和占该DNA分子碱基总数的一半，由此推知该人工DNA分子中任意三个不能配对的碱基之和占该DNA分子碱基总数的一半，则A＋C＋X＝500，X＝50。(2)DNA复制需要模板DNA、6种脱氧核苷酸、ATP、DNA聚合酶、解旋酶等物质；DNA复制时，不管复制多少次，含亲代链的DNA都只有2个，不含亲代链的DNA分子数＝总DNA分子数－2，经5次复制共合成DNA分子25＝32个，其中不含亲代DNA链的有30个。由(1)可知，该DNA分子含有X碱基50个，32个DNA分子共含有X碱基32×50＝1 600 个，去掉原DNA分子含有的50个，共需要消耗含X碱基的基本单位1 550个。
答案　(1)6500　50　(2)模板DNA片段　6种脱氧核苷酸　DNA聚合酶(或解旋酶)　30　1 550
13．PFM是一种新型抗菌药物，一定量的PFM会抑制大肠杆菌DNA解旋酶的生物活性。若在培养大肠杆菌的培养液中加入一定浓度的PFM，下列相关叙述不正确的是(　　)
A．加入PFM后，大肠杆菌细胞中的DNA复制发生障碍
B．PFM可以将真核细胞的细胞周期阻断在分裂间期
C．一定浓度的PFM不会影响大肠杆菌的分裂
D．推测PFM对细胞的增殖有一定抑制作用
C　[加入该物质后，DNA不能正常解旋，这会导致DNA的复制和转录发生障碍，A正确；DNA复制过程中需要解旋，而加入该物质使DNA双链不能解开，因此DNA复制发生障碍，细胞周期会阻断在分裂间期，B正确；加入该物质后，会导致DNA的复制和转录发生障碍，会影响大肠杆菌分裂，C错误；对于癌细胞来说，因为可以影响细胞分裂，D正确。]
14．(2020·江苏南京月考)蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中连续分裂2次，在第二次分裂中期，其染色体的放射性标记分布情况是(　　)
A．每条染色体的两条单体都被标记
B．每条染色体中都只有一条单体被标记
C．只有半数的染色体中一条单体被标记
D．每条染色体的两条单体都不被标记
C　[由于DNA分子复制方式是半保留复制，所以蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期后，每个细胞中的染色体上的DNA分子中，一条链含放射性标记，另一条链不含放射性标记。然后继续培养，在不含放射性标记的培养基中继续分裂，当完成一次染色体复制后，每条染色体的两条染色单体中，一条染色单体中DNA一条链带标记，一条链不带标记，另一条染色单体中DNA两条链都不带标记，当到达后期时，只有半数的染色体被标记。然后再继续培养，在不含放射性标记的培养基中继续分裂到有丝分裂中期时，只有半数的染色体中一条单体被标记。]
15．(多选)(2021·山东德州期末)某双链均被15N 标记的DNA分子含有100个碱基对，让其在含14N的培养基中进行复制。下列有关叙述不正确的是(　　)
A．该DNA分子会在DNA聚合酶的作用下边解旋边复制，从而提高DNA分子复制的效率
B．若该DNA分子复制3次共消耗280个游离的腺嘌呤脱氧核苷酸，则该DNA分子含有60个胞嘧啶
C．该DNA分子独特的双螺旋结构为其合成出两条碱基序列完全相同的子链提供了精确的模板
D．若该DNA分子经复制得到的子代DNA中含15N的单链：含14N的单链＝1∶15，则其复制了5次
ACD　[该DNA分子会在解旋酶和DNA聚合酶的作用下边解旋边复制，从而提高DNA分子复制的效率，A错误；若该DNA分子复制3次，相当于新合成23－1＝7个DNA分子，共消耗了280个游离的腺嘌呤脱氧核苷酸，则该DNA分子含有腺嘌呤的数目为280/7＝40个，根据DNA分子中的碱基之间的配对关系可知，胞嘧啶的数目＝DNA分子碱基数目的一半减去胸腺嘧啶的数目(腺嘌呤的数目)＝100－40＝60个，B正确；该DNA分子独特的双螺旋结构为其合成出两条碱基序列互补的子链提供了精确的模板 ，C错误；DNA不管复制多少次，含有亲代DNA链的分子数只有两个，即只有两条单链含有15N，若该DNA分子经复制得到的子代DNA中含15N的单链：含14N的单链＝1∶15，则意味着共有2＋30＝32条单链，共16个DNA分子，则其复制了4次，D错误。]
16．5 溴脱氧尿嘧啶核苷(BrdU)是常用的细胞增殖标记物，可替代胸腺嘧啶脱氧核苷酸选择性地结合到细胞DNA分子中。当用姬姆萨染料染色时，只有DNA两条链都含BrdU才被染为浅蓝色，否则为深蓝色。
(1)如果用富含BrdU的完全培养液来连续培养洋葱根尖(其细胞周期为12 h)，验证DNA的半保留复制特点，请简要写出预期实验结果。
(2)洋葱体细胞内有16条染色体，观察第一次有丝分裂产生的子细胞中染色体被染成深蓝色条数为______。
(3)在第二次有丝分裂中期，染色观察，细胞内的16条染色体的染色情况______(填“相同”或“不相同”)。
解析　(1)用富含BrdU的完全培养液来连续培养洋葱根尖，观察连续进行有丝分裂的洋葱根尖细胞，在第二次有丝分裂中期，如果看到所有染色体中两条姐妹染色单体一条被染成深蓝色，一条被染成浅蓝色，则说明DNA具有半保留复制的特点。(2)洋葱体细胞内有16条染色体，由于DNA是半保留复制，所以观察第一次有丝分裂产生的子细胞中染色体被染成深蓝色条数为16条。(3)在第二次有丝分裂中期，每条染色体的两条染色单体中有一条被标记，所以观察到细胞内的16条染色体的染色情况相同。
答案　(1)观察连续进行有丝分裂的洋葱根尖细胞，在第二次有丝分裂中期，可以看到所有染色体中两条姐妹染色单体一条被染成深蓝色，一条被染成浅蓝色　(2)16条
(3)相同
章末质量检测(三)　基因的本质
一、单项选择题
1．(2021·山东潍坊期末)下列关于肺炎链球菌转化实验的叙述，正确的是(　　)
A．格里菲思和艾弗里的细菌转化实验都能证明DNA是遗传物质
B．艾弗里的体外转化实验是通过观察培养皿中菌落的特征来判断细菌是否发生转化的
C．该实验中的“细菌转化”指的是S型细菌和R型细菌相互转化
D．体内转化实验中，S型细菌的DNA使小鼠致死
B　[格里菲思的实验证明R型细菌中有转化因子的存在，而艾弗里的细菌转化实验证明了DNA是遗传物质，A错误；通过菌落的特征可以鉴别细菌的种类，据此推测，艾弗里的体外转化实验是通过观察培养皿中菌落的特征来判断细菌是否发生转化的，是否出现S型细菌，B正确；该实验中的“细菌转化”指的是R型细菌转化为S型细菌，C错误；体内转化实验中，S型细菌的DNA不能使小鼠致死，而是有毒性的S型细菌使小鼠致死，D错误。]
2．(2021·山东高一期末)某研究性学习小组做了两组实验：甲组用无放射性的T2噬菌体去侵染用3H、35S标记的大肠杆菌；乙组用3H、35S 标记的T2噬菌体去侵染无放射性的大肠杆菌。经短时间保温、搅拌、离心后，分析放射性情况。若该过程中大肠杆菌未裂解，下列有关说法正确的是(　　)
A．甲组上清液与沉淀物放射性都很强
B．甲组子代噬菌体的蛋白质与DNA分子中都可检测到3H
C．乙组上清液放射性很强而沉淀物几乎无放射性
D．乙组子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、35S
B　[甲组用无放射性的T2噬菌体去侵染用3H、35S标记的大肠杆菌，由于噬菌体的蛋白质外壳以及DNA的合成均是利用的大肠杆菌的原料，所以新形成的噬菌体的蛋白质外壳含有3H、35S，而DNA含有3H，放射性全部分布在沉淀物中，上清液是亲代噬菌体的蛋白质外壳，不含放射性，A错误；噬菌体的蛋白质和DNA中均含有H，所以甲组子代噬菌体的蛋白质与DNA分子中都可检测到3H，B正确；乙组用3H、35S标记T2噬菌体，则噬菌体的蛋白质外壳被3H、35S标记，而噬菌体的DNA只被3H标记，用其去侵染无放射性的大肠杆菌，由于噬菌体的DNA进入大肠杆菌，而蛋白质外壳没有进入大肠杆菌，所以离心后上清液和沉淀物中都有放射性，C错误；乙组子代噬菌体的DNA中不含35S，D错误。]
3．(2020·福建龙岩高一检测)下列有关DNA片段分子结构的说法，正确的是(　　)
A．相邻的碱基被相邻的两个核糖连在一起
B．每个磷酸基团上都连着两个五碳糖
C．碱基对排列顺序的千变万化构成了DNA分子的多样性
D．每个脱氧核糖均只与一个磷酸和一个含氮碱基相连
C　[DNA分子中一条链上相邻的碱基被“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连在一起，两条链上相邻的碱基被氢键连在一起，A错误；DNA链末端的磷酸基团上连着一个五碳糖，B错误；碱基对排列顺序的千变万化构成了DNA分子的多样性，C正确；除末端外，每个脱氧核糖均与两个磷酸和一个含氮碱基相连，D错误。]
4．在一个双链DNA分子中，碱基总数为a，A碱基数为b，则下列有关数目关系正确的是(　　)
①脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数＝磷酸数＝碱基数＝a　②A＝T＝b　③G＝C＝(a－2b)/2　④A＋G＝C＋T
A．①②　　　　　　　 B．③④
C．①②④ D．①②③④
D　[脱氧核苷酸由一分子含氮碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成，所以①正确；双链DNA分子中，碱基互补配对，A＝T＝b，G＝C＝(a－2b)/2，且嘌呤之和等于嘧啶之和，所以②③④也正确。]
5．(2021·湖北仙桃期末)现已知基因M含有碱基共N个，腺嘌呤n个，具有类似如图的平面结构，下列说法正确的是(　　)
A．基因M共有4个游离的磷酸基，1.5N－n个氢键
B．如图a可以代表基因M，基因M的等位基因m可以用b表示
C．基因M的双螺旋结构中，脱氧核糖和磷脂交替排列在外侧，构成基本骨架
D．基因M和它的等位基因m所含的遗传信息不同
C　[图中a和b共同组成基因M，基因M的每一条链有1个游离的磷酸基团，故共有2个游离的磷酸基团，A、B错误；遗传信息蕴藏在碱基的排列顺序之中，C正确；基因M及其等位基因m控制的性状不同，两者的碱基总数可能不同，D错误。]
6．研究发现：DNA分子完成复制约需30 s，而大肠杆菌拟核中的DNA复制形成两个DNA分子实际只需16 s。下列关于该DNA复制的叙述，错误的是(　　)
A．双向复制
B．边解旋边复制
C．至少需要两种酶参与
D．发生在细胞分裂过程中着丝粒分裂时
D　[由题中信息可推知，DNA应为双向复制，A正确；DNA边解旋边复制，B正确；DNA复制需要解旋酶、DNA聚合酶等参与，C正确；大肠杆菌为原核细胞，无染色体，D错误。]
7．(2021·安徽宣城期末)在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n，则下列有关叙述正确的是(　　)
①脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基总数＝m
②碱基之间的氢键数为(3m/2)－n
③一条链中A＋T的数量为n
④G的数量为m－n
A．①②③④ B．①②③
C．③④ D．①③④
B　[每个脱氧核苷酸是由一个磷酸、一个碱基和一个脱氧核糖组成的，因此，DNA分子中脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基总数＝m；碱基总数为m，腺嘌呤A数为n，则胸腺嘧啶T数也为n，鸟嘌呤G和胞嘧啶C数均为(m－2n)/2，在A与T之间形成2个氢键，在G与C之间形成3个氢键，因此，氢键总数为2n＋3×(m－2n)/2＝(3m－2n)/2＝(3m/2)－n；DNA分子中A＋T的数量为2n，由于两条链上A与T互补配对，因此，每一条链上A＋T的数量为n。]
8．科学家以含有15N标记的NH4Cl培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖几代，再将一大肠杆菌转移到14N的普通培养液中连续培养3代，然后将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。预期轻链DNA、中链DNA、重链DNA分子数依次是(　　)
A．7、1、0 B．6、2、0
C．2、4、2 D．2、2、0
B　[该DNA繁殖3次，得到的8个DNA分子中，2个DNA分子的一条链含15N，一条链含14N；还有6个DNA分子只含14N。然后将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置，预期轻链DNA(两条链都为14N)、中链DNA(一条链为14N，另一条链为15N)、重链DNA(两条链均为15N)的DNA分子数依次是6、2、0。]
9．将一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌(拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶)放在含有32P标记的胞嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到如图Ⅰ、Ⅱ两种类型的DNA(虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链)。下列有关该实验的结果预测与分析，正确的是(　　)
A．DNA第二次复制产生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ两种类型，比例为1∶3
B．DNA复制后分配到两个子细胞时，其上的基因遵循基因分离定律
C．复制n次需要胞嘧啶的数目是(2n－1)(m－a)/2
D．复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链为2n＋1－2条
D　[由DNA的半保留复制方式可知，DNA第二次复制产生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ两种类型，比例为1∶1，A错误；大肠杆菌是原核生物，其基因不遵循基因分离定律，B错误；一个DNA分子中有m个碱基，a个胸腺嘧啶，则胞嘧啶有m/2－a个，复制n次需要胞嘧啶的数目是(m/2－a)·(2n－1)，C错误；无论复制多少次，子代DNA均只有两条链不含标记，故复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链数为2n＋1－2，D正确。]
10．如图所示DNA分子复制过程，图中a、b、c、d各自表示一条脱氧核苷酸链。一般地说，下列各项正确的是(　　)
A．a和c的碱基序列互补
B．b和c的碱基序列相同
C．a链和b链中的(A＋T)/(G＋C)比值相同
D．a链与d链中的(A＋G)/(T＋C)比值相同
C　[DNA分子进行半保留复制，a和c的碱基序列相同；b和c的碱基序列互补；DNA分子的两条链碱基互补配对，a链和b链中的(A＋T)/(G＋C)比值相同；a链与d链中的(A＋G)/(T＋C)比值互为倒数。]
二、不定项选择题
11．(2021·山东潍坊期中)将所有DNA链均被3H标记的洋葱(2n＝16)幼根转到普通培养基中培养一段时间，剪取根尖，制片并检测染色体的放射性。下列相关叙述正确的是(　　)
A．在普通培养基中培养后的根尖伸长区细胞一定没有放射性
B．根尖分生区的一个细胞中含有放射性的染色体最多有32条
C．增殖两次后形成的某个子细胞中，放射性染色体的数量可为0
D．进行到第一次分裂中期的细胞，每条染色体中都只有一条单体有放射性
BC　[伸长区细胞是由分生区细胞分裂、分化成的，故在普通培养基中培养后的根尖伸长区细胞也可具有放射性，A错误；洋葱正常体细胞含有16条染色体，由于DNA复制方式为半保留复制，故在根尖分生区细胞第一次有丝分裂后期细胞中含有放射性的染色体最多，有32条，B正确；由于DNA复制方式为半保留复制，有丝分裂后期染色体随机进入两极，因此增殖两次后形成的某个子细胞中，放射性染色体的数量可为0，C正确；进行到第一次分裂中期的细胞，每条染色体中的两条单体都有放射性，D错误。]
12．一个32P标记的噬菌体侵染在31P环境中培养的大肠杆菌，已知噬菌体DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个，以下叙述不正确的是(　　)
A．大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料和酶等
B．噬菌体DNA含有(2m＋n)个氢键
C．该噬菌体繁殖四次，子代中只有14个噬菌体含有31P
D．噬菌体DNA复制四次共需要8(m－n)个腺嘌呤脱氧核苷酸
CD　[噬菌体营寄生生活，大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料、能量、酶和场所等，A正确；噬菌体中含有双链DNA，胞嘧啶有n个，鸟嘌呤有n个，腺嘌呤数目＝胸腺嘧啶数目＝(2m－2n)/2＝m－n(个)，A与T之间有两个氢键，G与C之间有三个氢键，所以噬菌体DNA含有的氢键数目＝(m－n)×2＋n×3＝2m＋n(个)，B正确；DNA复制方式是半保留复制，该噬菌体繁殖四次，一共可形成16个噬菌体，其中子代中含有32P的噬菌体有2个，含有31P的噬菌体有16个，只含有31P的噬菌体有14个，C错误；噬菌体DNA第四次复制共需要的腺嘌呤脱氧核苷酸数目＝24×(m－n)－23×(m－n)＝8(m－n)(个)，D错误。]
三、非选择题
13．(2021·辽宁葫芦岛期末)1952年，赫尔希和蔡斯利用同位素标记法，完成了著名的噬菌体侵染细菌的实验，实验包括4个步骤：①标记的噬菌体与细菌混合　②35S和32P分别标记噬菌体　③放射性检测　④离心分离
(1)该实验步骤的正确顺序是 (　　)
A．①②④③ B．④②①③
C．②①④③ D．②①③④
(2)下图中锥形瓶内的培养液是用来培养 _________的 ，其内的营养成分中能否含有32P _______。
(3)如果让放射性同位素主要分布在图中离心管的上清液中，则获得该实验中的噬菌体的培养方法是(　　)
A．用含35S的培养基直接培养噬菌体
B．用含32P的培养基直接培养噬菌体
C．用含35S的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体
D．用含32P的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体
(4)用被32P标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，离心后，发现上清液中有放射性物质存在，这些放射性物质的来源可能是(两种可能)____________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(5)若按上述方式连续培养噬菌体n代，则含32P的个体应占总数的____________。
解析　(1)噬菌体是病毒，是在活细胞中营寄生生活的生物，不能直接在培养基上培养，所以要先培养细菌，使细菌被标记，用噬菌体侵染被标记的细菌，再用被标记的噬菌体侵染未标记的细菌，保温、离心处理，检测放射性，因此顺序为②①④③，故选C。(2)如果标记噬菌体，则先标记细菌，图中锥形瓶内的培养液是用来培养大肠杆菌的；根据图示：上清液测得放射性，说明标记的是S元素，培养液的营养成分中不含有32P。(3)标记噬菌体的方法：分别用含35S和含32P的培养基培养细菌，再用此细菌培养出带相应标记的噬菌体。根据图示：上清液测得放射性，说明标记的是S元素。噬菌体只能寄生在活细胞内，不能单独用普通培养基培养，A、B错误。根据分析可知：标记的是S元素，所以C正确、D错误。(4)用被32P 标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，离心后，发现上清液中有放射性物质存在，这些放射性物质的来源可能是有未注入DNA的噬菌体或者离心时间过长，子代噬菌体得以释放，经离心后到达上清液中。(5)DNA复制是半保留复制，合成子代噬菌体需利用细菌提供的原料，所以子代的噬菌体DNA组成是只有两个DNA分子含有新代DNA分子的各一条链，同时含有32P 和31P的是2个，n代后DNA分子总数为2n，含亲代噬菌体DNA的个体应占总数的2÷2n＝21－n。
答案　(1)C　(2)大肠杆菌　不含有　(3)C　(4)没有侵入大肠杆菌的噬菌体、侵入大肠杆菌的噬菌体经增殖后释放出的子代噬菌体　(5)1/2n－1
14．(2021·重庆期中)如图为真核生物DNA的结构(图甲)及发生的生理过程(图乙)，请据图回答问题：
图甲
图乙
(1)图甲为DNA的结构示意图，其基本骨架由________和________(填序号)交替排列构成，④为______________________。
(2)从图乙可看出，该过程是从____(填“单”或“多”)个起点开始复制的，从而________复制速率；图乙中所示的酶为________酶，作用于图甲中的________(填序号)。
(3)若用1个被32P标记的噬菌体侵染标记的大肠杆菌，释放出300个子代噬菌体，其中含有32P的噬菌体所占的比例是______________。
(4)若图甲中的亲代DNA含有100个碱基对，将一个该DNA分子放在含有用32P标记的脱氧核苷酸培养液中复制一次，则子代一个DNA分子的相对分子质量比亲代增加________。
解析　(1)DNA的基本骨架由磷酸①和脱氧核糖②交替连接构成。图中的④是由一分子脱氧核糖、一分子磷酸和一分子C(胞嘧啶)组成的胞嘧啶脱氧核苷酸。(2)分析图乙，有多个复制起点，这样可以大大提高复制的速率。图乙中酶应为解旋酶，作用是使⑨氢键断裂。(3)用32P标记的1个噬菌体侵染大肠杆菌，根据DNA 半保留复制的特点，新形成的300个噬菌体中有2个含32P，含32P的噬菌体所占比例为1/150。(4)亲代DNA含有100个碱基对，将一个亲代DNA分子在含有用32P标记的脱氧核苷酸的培养液中复制一次，形成的子代DNA一条链含32P，一条链含31P，每个标记部分的脱氧核苷酸与未标记的脱氧核苷酸相比，相对分子质量增加1，因此子代一个DNA分子的相对分子质量比亲代增加100。
答案　(1)①　②(两空顺序可颠倒)　胞嘧啶脱氧核苷酸　(2)多　提高　解旋　⑨　(3)1/150　(4)100
15．科学家在研究DNA分子复制方式时进行了如图所示的实验研究(已知培养用的细菌大约每20 min分裂一次)：
实验一：
实验二：
实验三：
(1)实验一和实验二的作用是___________________________________________________ _____________________________________________________________________________。
(2)从实验三的结果C、D可以看出DNA分子复制________(填“是”或“不是”)半保留复制。
(3)如果实验三的结果都为F，则可判断DNA分子的复制方式________(填“是”或“不是”)半保留复制。
(4)如果DNA分子的复制方式是半保留复制，某次实验的结果中，结果C比以往实验结果所呈现的带略宽，那么可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为________。
(5)如果DNA分子的复制方式是半保留复制，与结果D相比，结果E密度带的数量和位置________，不同的是结果E的________(填“重”“中”或“轻”)带略宽。
解析　(1)实验一只用14N的培养基，实验二只用15N的培养基，两者为实验三起对照作用。(2)由于结果C中子代DNA位于中链(14N/15N)，而结果D中子代DNA位于中链和轻链位置，说明DNA分子复制是半保留复制。(3)结果F有轻链和重链，则DNA复制不是半保留复制。(4)由于新合成DNA单链中的N尚有少部分为15N，所以结果C比以往实验结果所呈现的带略宽。(5)与D相比，E中培养时间长，所以E密度带的数量和位置没有变化，但E中轻带略宽。
答案　(1)为实验三起对照作用　(2)是　(3)不是　(4)15N　(5)没有变化　轻