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第3章 基因的本质
第3节 DNA的复制
课标要求 核心素养
1．概述DNA分子的复制。
2．结合DNA双螺旋结构模型，阐明DNA通过复制传递遗传信息。
3．探讨DNA复制的生物学意义。 1．科学探究：通过探究DNA复制方式的实验，理解DNA半保留复制的含义。
2．科学思维：利用图示归纳法，掌握DNA的复制过程和复制特点。
3．科学探究：运用假说—演绎法，探究DNA半保留复制。
4．社会责任：分析DNA半保留复制的实验，认同在探究过程中开展合作的必要性。
必备知识 自主梳理
?对DNA分子复制的推测
1．半保留复制
提出者 ________________
观点 DNA复制方式为______________
内容 DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的________断裂。解开的____________分别作为复制的模板，游离的_______ ________根据________________原则，通过形成________，结合到作为模板的单链上
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
沃森和克里克
半保留复制
氢键
两条单链
脱氧
核苷酸
碱基互补配对
氢键
2．全保留复制
含义：指DNA复制以____________为模板，子代DNA的________都是新合成的。
DNA双链
双链
?DNA半保留复制的实验证据
1．实验方法：______________技术和________________技术。
2．实验原理：只含15N的DNA密度______，只含14N的DNA密度______，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度________。因此，利用________技术可以在试管中区分含有不同N元素的DNA。
3．探究DNA的复制方式
(1)提出问题：DNA以什么方式复制？
(2)作出假设：DNA以__________方式复制。
同位素标记
密度梯度离心
大
小
居中
离心
半保留
(3)演绎推理(预期实验结果)
离心后应出现______条DNA带；
①重带(密度最大)：两条链都为_________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_________标记的子代双链DNA。
三
15N
14N
(4)实验验证
(5)实验结论：DNA的复制是以__________的方式进行的。
实验结果 条带数量 在试管中位置 DNA含N情况
亲代 ______ 靠近试管底部 15N/15N－DNA
第一代 ______ 位置居中 _________________
第二代 ______ 一条带位置居中，一条带位置靠上 15N/14N－DNA、14N/14N－DNA
1
1
15N/14N－DNA
2
半保留
?DNA复制的过程
1．DNA复制的概念：以______________为模板合成_____________的过程。
2．发生时期：在真核生物中，这一过程是在__________________期，随着染色体的复制而完成的。
亲代DNA
子代DNA
细胞分裂前的间
3．过程
解旋酶
解开的每一条母链
脱氧核苷酸
DNA聚合酶
4．结果：一个DNA分子形成了两个____________的DNA分子。
5．特点：(1)________________；(2)__________复制。
6．准确复制的原因
(1)DNA独特的__________结构，为复制提供了精确的模板。
(2)通过________________，保证了复制能够准确地进行。
7．意义：DNA通过复制，将____________从亲代细胞传递给子代细胞，从而保持了____________的连续性。
完全相同
边解旋边复制
半保留
双螺旋
碱基互补配对
遗传信息
遗传信息
(1)沃森和克里克以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术证明DNA复制方式是半保留复制。( )
(2)证明DNA为半保留复制的研究过程中运用了假说—演绎法。( )
(3)DNA复制时新合成的两条链碱基排列顺序相同。( )
(4)DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制。( )
(5)单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链。( )
(6)真核细胞的DNA复制只发生在细胞核中。( )
(7)解旋酶和DNA聚合酶的作用部位均为氢键。( )
(8)全保留复制的子代DNA的双链都是新合成的。( )
【答案】 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× (7)× (8)√
【解析】 (1)梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术证明DNA复制方式是半保留复制。(3)DNA复制时新合成的两条链碱基排列顺序互补。(4)DNA边解旋边复制。(5)单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链。(6)真核细胞的DNA复制可发生在细胞核、线粒体和叶绿体中。(7)解旋酶作用部位是氢键，DNA聚合酶的作用部位是两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。
合作探究 能力提升
●情境解读
实验情境：科学家曾提出DNA复制方式的三种假说：全保留复制、半保留复制和分散复制(复制完成后，亲代DNA双链被切成片段后，分散进入子代复制品的每条链中)，如图所示。
任务一：探究DNA的复制方式
●合作探究
1．用什么技术区分来自模板DNA的母链与新合成的DNA子链？
提示：同位素标记技术。
2．如何测定子代DNA带有同位素的情况？
提示：对DNA进行离心，观察其在离心管中的分布。
3．若DNA复制的方式是全保留复制，请你预期实验结果并完善表格：
大肠杆菌 DNA在离心管中的位置及比例 DNA分子所含N的类型
亲代 下部，100% 15N/15N－DNA
第一代 下部_________，上部_________ _______________________
第二代 下部_________，上部_________ _______________________
4．若DNA复制的方式是分散复制，则第一代和第二代出现条带的数量及位置如何？
提示：第一代只出现1条中带，第二代只出现1条位于中带和轻带之间的条带。
5．科学家的实验结果显示第一代只出现一条中带，这个结果排除了哪种复制方式？
提示：排除了全保留的复制方式。
6．科学家的实验结果显示第二代出现了一条中带和一条轻带，这个结果可以进一步将哪种复制方式排除掉？
提示：排除了分散复制的方式。
●典例剖析
为探究DNA复制的方式，科学家先用含有15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，繁殖若干代得到的大肠杆菌，其DNA几乎都被15N标记；再将大肠杆菌转移到含有14NH4Cl的普通培养液中培养。收集不同时期的大肠杆菌，提取DNA并进行离心处理，离心后试管中DNA的位置如图所示。下列推测合理的是( )
A．子代DNA的两条链可能都含有15N
B．2号带中的DNA的N都是14N
C．2号带证明DNA复制方式为半保留复制
D．1号带的DNA为亲代大肠杆菌的DNA
【答案】 C
【解析】 由于DNA分子的复制方式为半保留复制，培养液中含有14NH4Cl，所以子代DNA的两条链不可能都含有15N，A错误；2号带位于试管中部，说明DNA分子的一条链是14N，另一条链是15N，证明了DNA复制方式为半保留复制，B错误，C正确；1号带中的DNA的N都是14N，相对分子质量最轻，离心后分布在试管上端，亲代DNA的两条链都含有15N，因此1号带中的DNA分子不是亲代DNA，D错误。
1．将在含15NH4Cl的培养液中培养了若干代的某真核细胞转移到含14NH4Cl的培养液中培养，让细胞连续进行有丝分裂，并进行密度梯度离心。下列相关说法中，不正确的是( )
A．细胞经过一次分裂和离心后，DNA位于试管的中层
B．细胞经过两次分裂和离心后，一半DNA位于试管的中层，另一半DNA位于上层
C．细胞经过三次分裂和离心后，3/4的DNA位于试管的中层，1/4的DNA位于试管的上层
D．该实验可以证明DNA的复制方式是半保留复制
【答案】 C
【解析】 细胞经过三次分裂和离心后，有3/4的DNA位于试管的上层，1/4的DNA位于试管的中层，C错误。
●归纳提升
1．该实验在探究过程中使用的方法是假说—演绎法。
2．在实验过程中一定要注意提取DNA的时间，应以大肠杆菌繁殖一次所用的时间为间隔。
3．实验过程中使用的同位素为15N，没有放射性，为稳定性同位素。
4．试验中离心方法为密度梯度离心法，不同于分离细胞器所用的差速离心法。
●情境解读
图形情境：DNA聚合酶不能从头合成DNA，在复制过程中需要RNA引物，下图表示DNA复制过程。
任务二：DNA复制的过程
●合作探究
1．说出图中酶①和酶②的名称。
提示：酶①为解旋酶，酶②为DNA聚合酶。
2．图示过程主要发生在何时期？
提示：细胞分裂前的间期。
3．两条子链从5′－端到3′－端，还是从3′－端到5′－端进行合成？
提示：两条子链均从5′－端到3′－端进行合成。
4．合成的两条子链间碱基排列顺序相同还是互补？
提示：互补。
5．DNA分子的复制具有哪些特点？
提示：半保留复制、边解旋边复制。
●典例剖析
如图为DNA复制过程，下列叙述正确的是( )
A．DNA复制过程中不需要引物，也不需
要能量
B．新形成的两条单链复制的方向不同且
均为连续复制
C．复制后的两个DNA分子位于一条或两
条染色体上
D．该过程在哺乳动物的胚胎干细胞和胰岛B细胞细胞核中均能发生
【答案】 C
【解析】 据题图可知，DNA复制过程需要引物，也需要消耗能量，A错误；DNA复制时两条子链合成方向相反，一条链为连续复制，一条链为非连续复制，B错误；复制后的两个DNA分子位于一条(着丝粒分裂前)或两条染色体上(着丝粒分裂后)，C正确；该过程在哺乳动物的胚胎干细胞中能发生，胰岛B细胞不分裂，其核DNA不复制，D错误。
2．科学家曾提出DNA半不连续复制假说：DNA复制形成互补子链时，一条子链连续形成；另一条子链不连续，即先形成短片段后再借助DNA连接酶连接缺口(图1)。为验证假说，进行如下实验：让T4噬菌体在20 ℃时侵染大肠杆菌70 min后，将3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，在培养的不同时刻，分离出T4噬菌体的DNA并加热使其变性，再进行密度梯度离心，以DNA单链片段分布位置确定片段大小(分子越小距离试管口越近)，并检测相应位置DNA单链片段的放射性，结果如图2。下列相关叙述错误的是( )
A．DNA解旋在细胞中需要解旋酶的催化，在体外通过加热也能实现
B．该实验不能用32P标记的脱氧核苷酸代替3H标记的脱氧核苷酸标记DNA
C．与60秒相比，120秒结果中短片段减少的原因是短片段连接形成长片段
D．向试管中加入DNA连接酶抑制剂，则图2中距离试管口近的位置放射性强度增强
【答案】 B
【解析】 解旋酶可以破坏氢键，使DNA解旋，高温也可以破坏氢键而解旋，A正确；脱氧核苷酸的元素组成为C、H、O、N、P，该实验能用32P标记的脱氧核苷酸代替3H标记的脱氧核苷酸标记DNA，B错误；已知分子越小离试管口距离越近，图2显示，与60秒结果相比，120秒结果中有放射性的单链距离试管口较远，说明短片段减少，其原因是短片段连接形成长片段，所以短片段减少，C正确；DNA连接酶抑制剂会使得DNA片段无法连接，从而短片段较多，分子越小距离试管口越近，因此图2中距离试管口近的位置放射性强度增强，D正确。
●归纳提升
1．复制场所
2．DNA复制的起点和方向
真核生物：多起点双向复制。
在复制速率相同的前提下，图中DNA是从其最右边开始复制的，这种复制方式提高了DNA复制的效率。
●情境解读
图形情境：如果用15N标记某一DNA分子的两条链，让其在含有14N的环境中复制n次，结合DNA分子半保留复制的特点，回答下列问题。
任务三：DNA复制有关的计算
●合作探究
1．复制n次后，DNA分子总数和含有15N的DNA分子数分别是多少？
提示：2n个；2个。
2．该DNA分子复制4次，则得到的子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例是多少？如何计算得出？
提示：8∶1。DNA复制4次，获得24＝16个DNA分子，根据DNA分子半保留复制的特点，有2个DNA分子同时含有14N和15N,14个DNA分子只含有14N，所以子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例为16∶2＝8∶1。
3．复制n次后，DNA分子中脱氧核苷酸链数、含15N的脱氧核苷酸链数、含14N的脱氧核苷酸链数分别是多少？
提示：2n＋1条；2条；(2n＋1－2)条。
4．若该DNA分子有1 000个碱基对，其中含有胞嘧啶600个，该DNA连续复制3次，需消耗周围环境中多少个腺嘌呤脱氧核苷酸？如何计算得出？
提示：2 800个。胞嘧啶600个，则腺嘌呤有400个，该DNA分子共复制了3次，则需要消耗的腺嘌呤脱氧核苷酸＝(23－1)×400＝2 800个。
●典例剖析
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的培养液中连续复制5次。下列有关判断错误的是( )
A．含有15N的DNA分子有2个
B．只含有14N的DNA分子占15/16
C．复制过程中共需腺嘌呤脱氧核苷酸1 280个
D．第5次复制时需腺嘌呤脱氧核苷酸640个
【答案】 C
【解析】 DNA分子进行半保留复制，不论经过几次复制，含有15N的DNA分子总是2个，A正确；复制5次共得到25＝32(个)DNA分子，只含有14N的DNA分子数为32－2＝30(个)，占15/16，B正确；该DNA分子含有100个碱基对，其中有胞嘧啶60个，则含有腺嘌呤(200－120)/2＝40(个)，复制过程中共需腺嘌呤脱氧核苷酸40×(25－1)＝1 240(个)，C错误；第5次复制时需腺嘌呤脱氧核苷酸40×(25－24)＝640(个)，D正确。
3．某研究小组用含14N的培养基培养一个含15N的细菌(其DNA两条链均被15N标记)，培养9 h后，共获得64个子代细菌。下列相关叙述错误的是( )
A．该细菌繁殖一代大约需要1.5 h
B．DNA的两条链中均含15N的子代细菌有2个
C．DNA的两条链中均含14N的子代细菌有62个
D．含14N与含15N的子代细菌的数量比为32∶1
【答案】 B
【解析】 由题分析可知，培养9 h后，共获得64个子代细菌，说明该细菌繁殖了6代，每代大约所用的时间为9÷6＝1.5(h)，A正确；根据DNA的半保留复制特点，子代细菌中，有2个细菌的DNA的一条链含有15N，另一条链含有14N，其余62个细菌的DNA的两条链均含14N，含14N与含15N的子代细菌的数量比为64∶2＝32∶1，B错误，C、D正确。
●归纳提升
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。
课堂达标 巩固训练
1．研究人员将含14N－DNA的大肠杆菌转移到含15NH4Cl的培养液中，培养24 h后提取子代大肠杆菌的DNA。将DNA进行热变性处理，即解开双螺旋，变成单链；然后进行密度梯度离心，管中出现的两种条带分别对应下图中的两个峰，则大肠杆菌的细胞周期为( )
A．4 h
B．6 h
C．8 h
D．12 h
【答案】 C
【解析】 将含14N－DNA的大肠杆菌转移到含15NH4Cl的培养液中，培养24 h后提取子代大肠杆菌的DNA，DNA热变性变成单链离心后，得到的含14N的DNA单链占1/8，则子代DNA共8个，繁殖了3代，细胞周期为24/3＝8(h)，C正确。
2．某双链DNA分子中碱基A和碱基G共有700个，氢键共有X个，其中一条链中碱基A和碱基T共占该条链碱基总数的2/7，该DNA分子连续复制2次，共消耗Y个碱基T。则X、Y分别为( )
A．700、200 B．1 400、400
C．1 900、600 D．2 100、800
【答案】 C
【解析】 由题分析可知，该双链DNA分子中碱基A和碱基G共有700个，即A＋G＝700个，根据碱基互补配对原则，双链DNA分子中A＝T、C＝G，故该双链DNA分子中含有碱基1 400个。由“一条链中碱基A和碱基T共占该条链碱基总数的2/7”，可知该双链DNA分子中A＋T占碱基总数的2/7，即双链DNA分子中A＋T＝1 400×2/7＝400(个)，故A＝T＝200(个)，C＝G＝500(个)。A—T碱基对中含有2个氢键、G—C碱基对中含有3个氢键，由此可得出，X＝200×2＋500×3＝1 900(个)。一个DNA分子复制2次后，可得到4个DNA分子，故需要消耗碱基T的数目为(4－1)×200＝600(个)，C正确。
3．如图为果蝇细胞中一个DNA分子复制的过程示意图。请回答下列问题：
(1)果蝇细胞中，DNA复制可发生在________________(填场所)中。
(2)DNA复制需要______________________(答出四点)等基本条件；图中DNA复制的方式为________________。
(3)DNA复制能准确地进行的原因是__________________________。
(4)已知果蝇体细胞中含有8条染色体，若将每条染色体的DNA双链都用32P标记，然后将其放在不含32P的培养液中培养，使其连续进行有丝分裂，在第________次分裂的中期和后期细胞中都有8条被标记的染色体。
【答案】 (1)细胞核和线粒体
(2)模板、原料、能量和酶 半保留复制
(3)DNA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)2
【解析】 (1)果蝇为真核生物，其细胞中含有线粒体，线粒体中含DNA，其中可发生DNA复制，故果蝇细胞中DNA复制的场所有细胞核和线粒体。(2)DNA复制需要模板、原料、能量和酶等基本条件。分析题图可知，DNA复制是一种半保留复制。(3)DNA分子具有独特的双螺旋结构，能够为复制提供精确的模板，通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。(4)由于DNA的复制是半保留复制，该体细胞第一次有丝分裂中期有8条染色体含有32P标记，后期有16条染色体含有32P标记，第一次有丝分裂完成后，每条染色体的每个DNA分子中都是一条链含32P标记，另一条链不含32P标记；在第一次分裂的基础上，进行第二次分
裂，其中期细胞中8条染色体中每一条染色体均含两条姐妹染色单体，其中一条染色单体上的DNA一条链含32P标记，另一条链不含32P标记，另一条染色单体上的DNA两条链均不含32P标记，分裂后期，姐妹染色单体分开，染色体总数为16条，其中有8条染色体上的DNA的一条链含有32P标记。
课时小结第3章 第3节
课时跟踪 分层训练
学业考达标练
一、选择题
1．下列细胞结构中，不会发生DNA复制的是( )
A．线粒体 B．核糖体
C．细胞核 D．叶绿体
【答案】 B
【解析】 线粒体、叶绿体和细胞核中都含有DNA，都能进行DNA复制，核糖体中不含DNA，不会发生DNA复制，B符合题意。
2．下列有关证明DNA进行半保留复制的实验说法，错误的是( )
A．本实验利用了同位素标记技术
B．细胞分裂一次即DNA复制一次
C．离心后DNA在试管中的位置与其相对分子质量有关
D．本实验说明DNA具有边解旋边复制的特点
【答案】 D
【解析】 证明DNA进行半保留复制的实验利用了同位素标记技术，A正确；大肠杆菌细胞分裂一次，DNA复制了一次，B正确；离心后DNA在试管中的位置与其相对分子质量有关，C正确；本实验说明DNA具有半保留复制的特点，D错误。
3．以DNA的一条链“—TAG—”为模板，经复制后的子链是( )
A．“—TAG—” B．“—AUC—”
C．“—ATC—” D．“—TUG—”
【答案】 C
【解析】 DNA分子复制时遵循严格的碱基互补配对原则，即A与T配对，G与C配对，故以DNA的一条链“—TAG—”为模板，经复制后的子链是“—ATC—”，C正确。
4．某亲本DNA分子双链均以白色表示，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，该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是( )
【答案】 D
【解析】 因为DNA的复制为半保留复制，因此亲本DNA的两条链将分别进入不同的子代DNA分子中，A、B错误；第二次复制时得到的4个DNA分子中，都有一条DNA子链是在第二次复制时形成的，而C中只有两个DNA分子中含第二次复制出的子链(黑色表示)，C错误，D正确。
5．下列有关DNA复制的叙述，错误的是( )
A．DNA复制可发生在真核细胞有丝分裂前的间期
B．DNA复制时所需要的原料是脱氧核苷酸，且消耗ATP
C．DNA复制时，以DNA的一条链作为模板先后合成两条子链
D．DNA通过复制保持了亲代和子代细胞中遗传信息的连续性
【答案】 C
【解析】 在真核生物中，DNA复制是在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的，A正确；复制开始时，在细胞提供的能量的驱动下，解旋酶将DNA双螺旋的两条链解开，然后，DNA聚合酶等以解开的每一条母链为模板，以细胞中游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一条子链，B正确，C错误；DNA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，D正确。
6．某真核生物的一个DNA分子，经过连续2次复制，共消耗90个腺嘌呤脱氧核苷酸和240个胞嘧啶脱氧核苷酸。所形成的每个子代DNA分子中含有的脱氧核苷酸数为( )
A．220个 B．440个
C．660个 D．880个
【答案】 A
【解析】 一个DNA分子经过2次复制形成了4个DNA分子，该过程中共消耗了90个腺嘌呤脱氧核苷酸和240个胞嘧啶脱氧核苷酸，说明每个子代DNA分子中有30个腺嘌呤和80个胞嘧啶，根据碱基互补配对原则，A＝T＝30、C＝G＝80，所以每个子代DNA分子中含有220个碱基，即每个子代DNA分子中含有的脱氧核苷酸数为220个，A符合题意。
7．真核细胞的DNA复制时可观察到多个复制泡(如下图所示)。结合所学知识分析，下列叙述错误的是( )
A．真核细胞DNA是多起点复制的
B．复制起始时间越晚，复制泡越大
C．这种复制方式提高了复制效率
D．DNA复制时需要解旋
【答案】 B
【解析】 真核细胞的DNA复制时可观察到多个复制泡，说明真核细胞DNA是多起点复制的，A正确；复制起始时间越晚，复制泡越小，B错误；真核细胞的DNA具有多个复制起点，这种复制方式加速了复制过程，提高了复制效率，C正确；DNA复制过程中需要解旋酶解开双链，以解开的双链作为模板进行复制，D正确。
二、非选择题
8．下图为真核生物DNA的结构(图甲)及发生的相关生理过程(图乙)，请据图回答下列问题。
(1)图甲为DNA的结构示意图，其基本骨架由________和________(填序号)交替连接构成，④为________________________。
(2)从图乙可看出，该过程是从多个起点开始复制的，从而可________复制效率；图中所示的酶为________酶，作用于图甲中的________(填序号)。
(3)若用1个含32P标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，培养一段时间后共释放出300个子代噬菌体，则其中含有32P标记的噬菌体所占的比例是________。
(4)若图甲中的亲代DNA分子含有100个碱基对，将该DNA分子放在含有用32P标记的脱氧核苷酸的培养液中复制一次，则每个子代DNA分子的相对分子质量比原来增加________。
【答案】 (1)① ② 胞嘧啶脱氧核苷酸
(2)提高 解旋 ⑨
(3)1/150 (4)100
【解析】 (1)根据图甲分析可知，DNA的基本骨架由①磷酸和②脱氧核糖交替排列构成；图中④为胞嘧啶脱氧核苷酸。(2)根据图乙分析可知，DNA分子的复制过程是从多个起点开始的，这样可以提高复制效率；图中所示的酶能将双链DNA打开，因此为DNA解旋酶，其作用于图甲中的⑨氢键。(3)若用1个含32P标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，则T2噬菌体只将DNA注入大肠杆菌内，并以自己的DNA作为模板，利用大肠杆菌的脱氧核苷酸为原料，进行半保留复制，合成子代噬菌体的DNA，所以1个含32P标记的DNA分子，每条链各进入1个子代DNA内，以后不管复制多少次，最终都只有2个DNA被标记；培养一段时间后共释放出300个子代噬菌体，则其中含有32P标记的噬菌体有2个，所以其中含有32P标记的噬菌体所占的比例是2/300＝1/150。(4)若图甲中的亲代DNA分子含有100个碱基对，将该DNA分子放在含有用32P标记的脱氧核苷酸的培养液中复制一次，由于亲代DNA分子用培养液中32P标记的脱氧核苷酸进行半保留复制，所以复制一次后，每个子代DNA分子的一条链是含有32P标记的脱氧核苷酸，另一条链是原来的母链，含有31P的脱氧核苷酸，说明每个子代DNA分子的相对分子质量比亲代DNA分子增加了(32－31)×100＝100。
选择考提升练
一、选择题
1．沃森和克里克在发表了DNA分子双螺旋结构的论文后，又提出了DNA自我复制的假说。下列有关假说内容的叙述，错误的是( )
A．DNA复制时，双螺旋将解开，互补的碱基之间的氢键断裂
B．以解开的两条单链为模板，游离的脱氧核苷酸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．新形成的DNA分子由一条模板单链和一条新链组成
D．新形成的两个DNA分子分别由两条母链、两条子链结合而成
【答案】 D
【解析】 DNA复制时，双链解旋，互补的碱基之间的氢键断裂，A正确；以解开的两条单链为模板，游离的脱氧核苷酸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，B正确；新形成的DNA分子由一条模板母链和一条新的子链组成，C正确，D错误。
2．细菌在含15N的培养液中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入含14N的培养液中培养，抽取其子代的DNA经高速离心分离，图中①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是( )
A．第一次分裂的子代DNA应为⑤
B．第二次分裂的子代DNA应为①
C．第三次分裂的子代DNA应为③
D．亲代的DNA应为⑤
【答案】 A
【解析】 亲代DNA为15N/15N－DNA，经第一次复制所形成的子代DNA应均为15N/14N－DNA，应如图②所示。
3．用一个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。下列叙述错误的是( )
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4次，子代中只有14个含有31P
D．噬菌体DNA第4次复制共需要8(m－n)个腺嘌呤脱氧核苷酸
【答案】 C
【解析】 噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌并作为模板控制子代噬菌体的合成，其DNA的复制及表达需要大肠杆菌提供原料、酶和ATP等，A正确；DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个，A、T有(m－n)个，因此氢键个数＝2(m－n)＋3n＝(2m＋n)个，B正确；子代噬菌体中有16个含31P，C错误；噬菌体DNA第4次复制共需要腺嘌呤脱氧核苷酸＝(24－23)(m－n)＝8(m－n)个，D正确。
4．真核生物染色体上的DNA具有多起点同时开始复制的特点，在复制起点(Ori)结合相关的复合体，进行DNA的复制。下列叙述错误的是( )
A．真核生物DNA上Ori的数目多于染色体的数目
B．Ori上结合的复合体具有打开氢键的作用
C．DNA子链延伸过程中，起作用的复合体是DNA聚合酶
D．一个细胞周期中每个Ori处可起始多次以保证子代DNA快速合成
【答案】 D
【解析】 真核生物染色体上的DNA具有多起点同时开始复制的特点，在复制起点(Ori)结合相关的复合体，进行DNA的复制，且复制前一条染色体上有一个DNA，因此Ori的数目多于染色体的数目，A正确；Ori上结合的复合体——解旋酶具有打开氢键的作用，B正确；DNA子链延伸过程中，起作用的复合体是DNA聚合酶，C正确；一个细胞周期，DNA只复制一次，每个Ori处只起始一次，D错误。
5．下列关于真核细胞DNA复制的说法，正确的是( )
A．DNA复制过程中由3′－端向5′－端延伸子链
B．DNA复制时，解旋酶和DNA聚合酶不能同时发挥作用
C．若DNA中部分A—T被G—C替换，解旋时会消耗更多ATP
D．若DNA与某物质结合后导致双链不能解开，则只影响复制过程
【答案】 C
【解析】 DNA复制过程中由5′－端向3′－端延伸子链，A错误；DNA复制时，边解旋边复制，解旋酶和DNA聚合酶可同时发挥作用，B错误；若DNA中部分A—T被G—C替换，解旋时会消耗更多ATP，因为G—C碱基对之间有三个氢键，而A—T碱基对之间有两个氢键，C正确；若DNA与某物质结合后导致双链不能解开，则会影响DNA的复制和转录(将在第4章第1节学习)，因为这两个过程的模板链均为DNA单链，D错误。
6．如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程的示意图。下列有关叙述错误的是( )
A．图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的
B．图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的
C．真核生物DNA分子的复制过程需要解旋酶
D．真核生物的这种复制方式提高了复制效率
【答案】 A
【解析】 从题图中可以看出DNA分子复制有多个起点，但不是同时开始的，因为复制泡有大有小，A错误；图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的，B正确；真核生物DNA分子的复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等参与，C正确；真核生物的DNA分子具有多个复制起点，这种复制方式加速了复制过程，提高了复制效率，D正确。
7．科学家在研究DNA复制时，提出了DNA的半不连续复制模型(如图所示)，以图中b链为模板时，最终合成的互补链实际上是由许多沿5′－端到3′－端方向合成的DNA片段连接起来的。下列叙述错误的是( )
A．a链、b链都可作为模板，其互补链的合成方向均为5′－端到3′－端
B．前导链和后随链的合成都需要模板、原料、能量、酶等基本条件
C．复制形成的两个DNA分子会在有丝分裂后期、减数分裂Ⅰ后期分开
D．DNA通过复制将遗传信息从亲代细胞传给子代细胞，保持了遗传信息的连续性
【答案】 C
【解析】 根据题图可知，a、b均为模板链，子链的延伸方向是5′－端到3′－端，A正确；前导链和后随链都属于子链，合成时，都需要模板、原料、能量、酶等基本条件，B正确；复制后形成的两个DNA分子存在于同一条染色体的姐妹染色单体上，会在有丝分裂后期和减数分裂Ⅱ后期分开，C错误；DNA通过复制将遗传信息从亲代细胞传给子代细胞，亲子代DNA含有的遗传信息相同，保持了遗传信息的连续性，D正确。
二、非选择题
8．仔细阅读图1和图2，据图回答问题：
(1)图中④表示的中文名称是______________________________________；
⑨表示_______________________________________________________。
(2)图2所示的过程叫__________________________________________。
(3)图2中的亲代DNA分子在复制时，一条链上的G变成了C，则该DNA经过n次复制后，发生差错的DNA分子数占________(填字母)。
A． B．
C． D．
【答案】 (1)鸟嘌呤脱氧核苷酸 氢键
(2)DNA的复制 (3)B
【解析】 (3)如果亲代DNA分子在复制时，一条链上的G变成了C，则以该错误链为模板合成的DNA都是错误的，以另一条链为模板合成的DNA都是正确的，因此无论复制多少次，发生差错的DNA分子数总是占50%，故选B。
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