(共80张PPT)
第3节 DNA的复制
任务一 DNA半保留复制的实验证据
任务二 DNA复制的过程
任务三 DNA复制的相关计算
一、对DNA复制的推测
1.半保留复制
(1)提出者:______________。
沃森和克里克
(2)内容
①解旋:复制时, ________解开,互补的碱基之间的______断裂。
②复制:________________分别作为复制的模板,游离的脱氧核苷酸根
据______________原则,通过形成______,结合到作为模板的单链上。
双螺旋
氢键
解开的两条单链
碱基互补配对
氢键
(3)结果:新合成的每个 分子中,都保留了原来__________________
__。
分子中的一条链
2.全保留复制
复制以双链为模板,子代 的双链都是__________。
新合成的
二、DNA半保留复制的实验证据
1.实验者:__________________。
2.实验材料:__________。
3.实验方法:____________技术和离心技术。
梅塞尔森和斯塔尔
大肠杆菌
同位素标记
4.实验原理:和是氮元素的两种稳定同位素,含的 比含
的 密度 ____,因此,利用离心技术可以在试管中分离开含有相
对原子质量不同的氮元素的 。
大
5.实验结论: 的复制是以________的方式进行的。
半保留
三、DNA复制的过程
1. 复制的概念:以_________为模板合成_________的过程。
2.时间:在真核生物中,这一过程是在________________期随着______
___的复制而完成的。
3.过程: 复制是一个______________的过程,需要______、______、
______和____等基本条件。
4.意义:将__________从亲代细胞传递给子代细胞,从而保持了______
_____的连续性。
亲代
子代
细胞分裂前的间
染色体
边解旋边复制
模板
原料
能量
酶
遗传信息
遗传信息
(1)复制是以亲代分子的一条链为模板合成子代 的过程。
( )
×
[解析] 复制是以亲代(的两条链)为模板合成子代 的过程,
并不是以亲代 分子的一条链为模板。
(2)探究 复制机制采用的实验方法是放射性同位素标记法和离心
技术。( )
×
[解析] 探究 复制机制采用的实验方法是同位素标记法和离心技术。
(3)有丝分裂前的间期和减数分裂Ⅰ、Ⅱ前的间期,核 分子均会发生
复制。( )
×
[解析] 有丝分裂前的间期和减数分裂Ⅰ前的间期,核 分子均会发生
复制，减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ之间通常没有间期或间期时间很短，
分子不复制。
(4) 复制的原料为四种脱氧核苷酸。( )
√
(5) 聚合酶催化母链和子链之间的脱氧核苷酸相连接。( )
×
[解析] 聚合酶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，催化合成与母链互补
的一条子链。
(6)复制完成后，新形成的子链与两条 母链完全不同。
( )
×
[解析] 由于复制是以 的双链为模板，遵循碱基互补配对原则，
所以新形成的子链与 模板链互补，与另一条母链相同。
任务一 DNA半保留复制的实验证据
【情境】 阅读教材P53、P55 DNA半保留复制的实验证据内容，
“思考·讨论”证明 半保留复制的实验。
［分析］
(1)实验原理:
密度 离心后所处位置
____ 试管____部(____带)
____ 试管____部(中带)
____ 试管____部(轻带)
大
下
重
中
中
小
上
(2)实验假设: 分子以________方式复制。
半保留
(3)实验预期:第一代离心后应出现中带 ,第二代离心后出现轻带和
中带 。
(4)实验过程
(5)结果分析
①直接提取 离心 全部位于______。
②细胞分裂一次(即细菌繁殖一代)取出:提取 离心 全部位
于______。
③细胞分裂两次(即细菌繁殖两代)取出:提取 离心 _______
____________________。
重带
中带
位于中带、位于轻带
(6)实验结论: 复制是以________的方式进行的。
半保留
【资料】 沃森和克里克提出 分子半保留复制假说后，有人提出
分子全保留复制的假说，也有人提出 分子弥散复制的假说。
弥散复制是指以亲代为模板进行的部分复制，在复制过程中亲本
双链被切割成小片段，分散在新合成的两个 双链分子中，
分子复制方式的三种假说图解如下：
［分析］
(1)实验中第____代的离心结果证明 分子复
制方式不是全保留复制。
一
(2)第____代的实验结果证明 的复制方式不
是弥散复制。
二
例1 分子的半保留复制是指( )
A. 分子中的一条链进行复制,另一条链不复制
B. 分子中的一半复制,另一半不复制
C.每一个子代分子均保留了其亲代 分子中的一条单链
D.一个分子复制后产生两个分子,其中一个为亲代 分子,
另一个为子代 分子
√
[解析] 分子复制时,分别以解开的两条单链为模板,合成两条新链,
每条新链和相应的模板链构成一个新的 分子,因此每一个子代
分子均保留了其亲代 分子中的一条单链,故选C。
例2 [2024·山西太原月考] 利用大肠杆菌探
究的复制方式，实验过程：①在含
的培养基中培养若干代，使大肠杆菌 均
被 标记，离心结果如图甲；②转移至含
的培养基中培养，每20分钟繁殖一代；③取出每代大肠杆菌的
样本，离心。乙、丙、丁是某学生绘制的预期结果示意图。下列有关分
析错误的是( )
A.若乙是转移培养繁殖一代的结果，则
是全保留复制
B.若丁是转移培养繁殖两代的结果，则
是半保留复制
C.丙试管中的分子，一条链含 ，另
一条链含
D.该实验也可通过检测 的放射性强弱判
断 复制方式
√
[解析] 乙中包含重带和轻带，若只有 的
大肠杆菌在含 的培养基繁殖一代，出现
重带和轻带，则 复制方式为全保留复制，
A正确；若 复制方式为半保留复制，子
代 一条链来自亲代，一条链来自子代，复制两代后出现中带和轻带，
即丁图所示，B正确；丙只有一条中带，是复制一次的结果，一条链含
，另一条链含，C正确； 没有放射性，D错误。
任务二 DNA复制的过程
【资料】 阅读教材P55~P56关于 复制过程的内容，分析图3-10
DNA复制的示意图。
［分析］ 补充图中 复制过程的空白内容。
解旋酶
两条链
两
脱氧核苷酸
聚合酶
碱基互补配对
双螺旋
(1)复制的结果:____________________________。
(2)复制的特点：______________(从过程上看)、半保留复制(从结果上看)。
(3)复制方向：子链延伸方向是________。
(4)准确复制的原因① 分子独特的________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。
形成两个完全相同的分子
边解旋边复制
双螺旋
碱基互补配对
[提醒](1) 复制过程中，氢键的断裂需要解旋酶的催化，而氢键
的形成不需要酶的催化。
(2) 分子的复制主要发生在有丝分裂前的间期和减数分裂Ⅰ前的间期。
例3 [2023·广东学业考试] 细胞内 的半保留复制保证了遗传信息
的连续性，下列叙述错误的是( )
A. 复制是一个边解旋边复制的过程
B.碱基互补配对保证了复制能够准确地进行
C. 复制需要模板、原料、酶等，但不需要能量
D.两个子代 分子都由母链和新合成的子链构成
√
[解析] 复制过程具有边解旋边复制的特点，A正确；复制过程
中，始终按照碱基互补配对原则进行，保证了复制能够准确无误地
进行，B正确； 复制需要模板、原料、能量、酶等，C错误；两
个子代 分子都由母链和新合成的子链构成，D正确。
例4 [2024·安徽芜湖月考] 如图表示发生在细胞核内的 复制过程，
其中、、、 表示脱氧核苷酸链。下列叙述正确的是( )
A.此过程需要、解旋酶和 酶等
B.新合成的子链中包含部分母链片段
C.合成的、 链的碱基排列顺序互补
D.此过程需双链解旋结束后才开始子链的合成
√
[解析] 该过程表示的是复制，需要 、
解旋酶和聚合酶等，不需要酶
酶的作用是水解，A错误； 的复
制方式为半保留复制，新合成的子链中不包含
母链片段，B错误；复制是以亲代 双链
为模板，按照碱基互补配对原则生成新子链，再分别和母链形成子代
的过程，由于和 碱基互补，因此正常情况下合成的、 链的碱
基排列顺序也应互补，C正确； 复制过程是边解旋边复制，即此
过程在双链解旋结束前就开始了子链的合成，D错误。
［归纳总结］ 复制的“一、二、三、四”
一所:复制的场所主要为细胞核。
二期:复制的时期为细胞分裂前的间期,即有丝分裂前的间期、减数分
裂前的间期。
三步:复制的步骤为解旋 复制、延伸(合成子链) 恢复双螺旋,体
现了边解旋边复制的特点。
四条件:即
任务三 DNA复制的相关计算
【情境】 某分子用标记,其复制所需原料用 标记,连续复
制4次。
［分析］
(1)子代中含的分子数与只含的 分子数之比是
_____。
(2)一个分子复制次与第次复制各形成多少个 分子
[答案] 复制次形成个分子,第次复制形成个 分子。
(3)若一个亲代分子含碱基A共个，则该分子完成 次复制，
共消耗腺嘌呤脱氧核苷酸__________个。
复制为半保留复制，若将亲代分子复制 代，其结果分析如
图：
(1)子代分子数为 个。
①含有亲代链的 分子数为2个。
②不含亲代链的分子数为 个。
③含子代链的有 个。
(2)子代脱氧核苷酸链数为 条。
①亲代脱氧核苷酸链数为2条。
②新合成的脱氧核苷酸链数为 条。
(3)消耗的脱氧核苷酸数
①若一亲代分子含有某种脱氧核苷酸个，经过 次复制需要消
耗该脱氧核苷酸数为 个。
分析：一个亲代分子含有某种脱氧核苷酸个，经过 次复制共
产生子代分子个，可知子代 分子中共含有该种脱氧核苷
酸 个，因此复制过程需要消耗该种脱氧核苷酸数为
个。
②第次复制所需该脱氧核苷酸数为 个。
分析：一亲代分子含有某种脱氧核苷酸个，第 次复制共合成
子代分子个，因此需要消耗该脱氧核苷酸数为 个。
［易错提醒］ 复制相关计算的3个易错点
(1)“复制了次”和“第 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 复制过程中，无论复制了几次，含有亲代脱氧核苷酸单链
的 分子都只有两个。
(3)看清碱基的数目单位是“对”还是“个”，“ 分子数”还是“链数”，
“含”还是“只含”等关键词。
例5 用标记含有200个碱基对的 分子,其中有鸟嘌呤120个,该
分子在含 的培养基中连续复制4次。其结果不可能是( )
A.含有的分子占
B.含有的分子占
C.需消耗腺嘌呤脱氧核苷酸1200个
D.复制结果是共产生16个 分子
√
[解析] 由题意可知，该分子在含 的培养基中复制4次,产生16
个分子,由于 分子的复制方式是半保留复制,最终只有2个子
代的1条链含、1条链含,其余都只含 ,故所以含有
的分子占,全部子代都含 ,A、D正确，B错误；该
分子含有400个碱基,其中有鸟嘌呤120个,则腺嘌呤为80个,故复制
过程中需消耗腺嘌呤脱氧核苷酸 (个),C正确。
例6 [2024·新疆阿克苏月考] 假如某大肠杆菌的分子用 标记
后的相对分子质量为，用标记后的相对分子质量是 ，现将用
标记后的大肠杆菌，培养在含有 的培养基中，子一代、子二
代的 的平均相对分子质量分别为( )
A.， B.，
C.， D.，
√
[解析] 将用标记的大肠杆菌培养在含 的培养基中，子一代
分子的一条链含有，一条链含有，含有 的每条链相对
分子质量为，含有的每条链相对分子质量为，因此该
的相对分子质量为；复制2次形成的4个 分子中共8条单链，
其中含有2条含有，6条链含有，因此每个 分子的平均相
对分子质量为 ，A正确，B、C、D错误。
1．在“探究DNA的复制过程”实验中，没有涉及的技术是（ ）
A．同位素示踪技术 B．放射性检测技术
C．DNA提取技术 D．密度梯度离心技术
[解析]在“探究DNA的复制过程”实验中，用15N标记亲代大肠杆菌DNA两条链，并转移至14N的培养液中，并在不同时刻收集大肠杆菌并提取其DNA，再将提取的DNA进行密度梯度离心，记录离心后试管中DNA的位置，通过分析试管中DNA的位置，进而判断DNA复制的方式，由于15N不含放射性，因此该实验没有利用放射性检测技术，但涉及到了同位素示踪技术、密度梯度离心技术和DNA提取技术，综上分析，B符合题意，A、C、D不符合题意。
√
2．复制叉是指DNA在复制时两条DNA链分开，在各自开始允许复制的那个点形成呈叉形(或Y形)的结构，而那个点则称为复制起点。大肠杆菌DNA复制的过程简图如下所示，下列相关分析错误的是（ ）
√
A．大肠杆菌的DNA没有游离的磷酸基团
B．图中的复制叉并不是从复制起点形成
C．子链DNA的(A＋C)/(G＋T)的值等于1
D．图中DNA的复制是边解旋边双向复制
[解析]大肠杆菌属于原核生物，其DNA是环状的，故大肠杆菌的DNA没有游离的磷酸基团，A正确；DNA复制是边解旋边复制，图中的DNA已经开始复制，也是从复制起点开始，B错误、D正确；图中的DNA是双链，所以A=T、C=G，故子链DNA的(A＋C)/(G＋T)的值等于1，C正确。
3．某被15N完全标记的1个T2噬菌体（第一代）侵染未标记的大肠杆菌后，共释放出n个子代噬菌体，整个过程中共消耗a个腺嘌呤。下列叙述正确的是（ ）
A．子代噬菌体中含15N的个体所占比例为1/2n 1
B．可用含15N的培养液直接培养出第一代噬菌体
C．噬菌体DNA复制过程需要的模板、酶、ATP和原料都来自大肠杆菌
D．第一代噬菌体的DNA中含有个胸腺嘧啶
√
[解析]根据DNA半保留复制特点15N的个体所占比例为2/n，A错误；噬菌体是病毒，不能直接在培养基中生存，B错误；噬菌体DNA复制过程需要的模板来自噬菌体，酶、ATP和原料都来自大肠杆菌，C错误；根据DNA半保留复制特点，第一代噬菌体的DNA中含有A（腺嘌呤）的数目为a ÷（n 1），再根据碱基互补配对原则可知，第一代噬菌体的DNA中含有个胸腺嘧啶a/(n 1)，D正确。
4．某精原细胞（2N=6）中 DNA 被 32P 充分标记后，在不含 32P 的培养液中进行一次有丝分裂后进行减数分裂共产生 8 个精细胞（不将虑染色体数目变异）。下列有关叙述错误的是（ ）
A．减数第一次分裂中期，每个细胞中一定有 6 条染色体含有 32P
B．减数第一次分裂后期，每个细胞中一定有 6 条染色体含有 32P
C．减数第二次分裂中期，每个细胞中一定有 3 条染色体含有 32P
D．减数第二次分裂末期，每个细胞核中一定有 3 条染色体含有 32P
√
[解析]分析题意，该精原细胞被32P充分标记后，由于DNA分子的半保留复制，经过一次有丝分裂后，每条染色体的DNA都有一条链被标记，再让其进行减数分裂，经过半保留复制，复制后减数第一次分裂中期和减数第一次分裂后期的细胞形成的DNA分子中，每条染色体都含有32P标记（每条染色体的一条单体），即每个细胞中一定有 6 条染色体含有 32P，A、B正确；在减数第一次分裂后期，由于同源染色体分离，分到两个次级精母细胞中的染色体数目减半，但都有一条单体含有标记，故减数第二次分裂中期，每个细胞中一定有3条染色体含有32P，C正确；
精原细胞中DNA被32P充分标记后，经过一次有丝分裂产生的子细胞中，每个DNA均有一条链被标记，此时进入减数分裂时，DNA复制后细胞中每条染色体的两条姐妹染色体中有一个DNA的一条链被标记，另一个DNA未被标记，在减数第一次分裂前期，同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换，若交换的两条染色单体都未标记或者都被标记，则细胞中被标记的DNA数不变；若交换的两个DNA标记情况不同，则细胞中被标记的DNA数量增加，导致减数第二次分裂末期中被标记的染色体数数目为3~6，D错误。
5. 某校一个生物兴趣小组要进行研究性学习,对生物学史上的经典实验进行验证,也是研究学习内容之一。这个小组借助某大学的实验设备,对有关DNA复制的方式进行探索,有人认为DNA是全保留复制,也有人认为是半保留复制。这个小组设计了下列实验程序,请完成实验并对结果进行预测。
(1)实验步骤:
第一步:在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分子均为14N-DNA分子;在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分子均为15N-DNA。用某种离心方法分离得到的结果如图所示,其DNA分别分布在轻带和重带上。
第二步:将亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上繁殖一代(Ⅰ),请分析:如果其DNA分布的位置是 ,则DNA的复制方式为全保留复制;如果DNA分布的位置是 ,则是半保留复制。
第三步:为了进一步验证第二步的推测结果,将子一代大肠杆菌转移到含14N的培养基上再繁殖一代(Ⅱ),请分析:
如果其DNA分布的位置是 ,则是全保留复制;如果其DNA分布的位置是_______
________________,则是半保留复制。
一半在轻带、一半在重带
全部在中带
3/4在轻带、1/4在重带
一半在
轻带、一半在中带
[解析] 第二步:亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上繁殖一代(Ⅰ)后,若为全保留复制,则2个DNA分子中1个是14N-DNA、另外1个是15N-DNA,故一半在轻带位置,一半在重带位置;若为半保留复制,则2个DNA分子中都是一条链含14N、一条链含15N,故全部位于中带位置。第三步:为了进一步验证第二步的推测结果,将子一代大肠杆菌转移到含14N的培养基上再繁殖一代(Ⅱ),若为全保留复制,则4个DNA分子中1个是15N-DNA、另外3个是14N-DNA,故3/4在轻带位置,1/4在重带位置;若为半保留复制,则4个DNA分子中2个DNA分子都是一条链含14N、一条链含15N,另2个DNA分子全是14N-DNA,故一半在中带位置,一半在轻带位置。
(2)有人提出:第一代(Ⅰ)的DNA用解旋酶处理后再离心,就能直接判断DNA的复制方式,如果轻带和重带各占1/2,则一定为半保留复制。
你认为这位同学的说法是否正确 。原因是___________
_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
[解析]这位同学的说法不正确。因为不论是全保留复制还是半保留复制,其第一代DNA分子用解旋酶处理后,都有一半的单链含15N,一半的单链含14N,离心后,都有一半单链在重带上,一半单链在轻带上。
不正确
不论是全保留复制还是半保留复制,其第一代DNA分子用解旋酶处理后,都有一半的单链含15N,一半的单链含14N,离心后,都有一半单链在重带上,一半单链在轻带上
练习册
知识点一 DNA半保留复制的实验证据
1.沃森和克里克在发表了双螺旋结构的论文后,又提出了 自
我复制的假说。下列有关该假说内容的叙述,不正确的是( )
A. 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 分子包括一条模板单链和一条新链
D.形成的两个 分子,一个是由两条母链组成的，另一个是由两个
子链结合而成的
[解析] 沃森和克里克提出的 自我复制的假说为半保留复制,即形
成的两个 分子均包括一条母链和一条子链,D错误。
√
2.某研究小组用含或 的培养液培养大肠杆菌，进行
“探究的复制过程”的实验，结果如图所示，、、 表示离心管
编号，条带表示大肠杆菌 离心后在离心管中的分布位置。下列
叙述正确的是( )
A.本实验运用了同位素示踪和差速离心技术
B.管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含
的培养液中培养的
C.管的结果表明该管中的大肠杆菌的 都是
D.实验结果无法说明 的复制是半保留复制的
√
[解析] 题意显示，培养大肠杆菌的唯一氮源是
或，条带表示大肠杆菌 离心后
在离心管中的分布位置，可知，本活动运用了同位
素标记和密度梯度离心技术，A错误；分析图示可
知，管中的 密度最大，表明该管中的大肠杆
菌是在含的培养液中培养的，B错误；管中的 离心后位于
中带，表明该管中的大肠杆菌的都是一条链为 标记，另一条链
为标记，C正确；实验结果说明了 分子的复制是半保留复制，D
错误。
3.[2024·浙江1月选考]大肠杆菌在含有 脱氧核苷
培养液中培养，脱氧核苷掺入新合成的 链
中，经特殊方法显色，可观察到双链都掺入 脱
氧核苷的 区段显深色，仅单链掺入的显浅色，
未掺入的不显色。掺入培养中，大肠杆菌拟核
A.深色、浅色、浅色 B.浅色、浅色、深色
C.浅色、深色、深色 D.深色、浅色、深色
第2次复制时，局部示意图如图。 双链区段①②③对应的显色情况
可能是( )
√
[解析] 大肠杆菌在含有 脱氧核苷培养液中培
养， 的复制方式为半保留复制，大肠杆菌拟核
第1次复制,脱氧核苷掺入新合成的 链中，
两条母链未掺入 脱氧核苷,仅子链掺入，故拟核
双链显浅色。拟核 在进行第2次复制时，区
域①为暂未复制的区域，仅单链掺入，显浅色。区域②③， 两条模
板链中一条掺入 脱氧核苷，另一条没有掺入，而新合成的子链都掺
入脱氧核苷。故双链都掺入脱氧核苷的 双链区段显深色;
仅单链掺入的 双链区段显浅色，B正确。
知识点二 DNA复制的过程
4.下列有关双链 分子复制的叙述,不正确的是( )
A. 复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点
B.复制时按照A与配对、 与C配对的原则进行
C.减数分裂中,细胞连续分裂两次, 只复制一次
D.有丝分裂中, 复制发生在细胞分裂前期
√
[解析] 复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点,A正确;
复制时按照A与配对、 与C配对的原则进行,正是这种严格的碱基
互补配对原则保证了 复制的准确进行,B正确;减数分裂中,细胞连
续分裂两次,只复制一次,从而形成染色体和核 数均减半的配
子,C正确;有丝分裂中, 复制发生在有丝分裂前的间期,D错误。
5.[2024·四川成都期中]如图是果蝇的核 复制模式
图，箭头所指的泡状结构称为复制泡，是 分
子中正在复制的部分。下列分析错误的是( )
A.复制泡位置以被解开的两条母链为模板
B.由图可知一个核 分子复制时存在多个复制原点
C.复制过程需要解旋酶打开氢键和 聚合酶形成氢键
D.复制结束后，新合成的子链和母链形成双螺旋结构
√
[解析] 复制泡处是分子中正在复制的部分，
分子以被解开的两条母链为模板双向复制，A正确；
根据图示可以看出，一个核 分子复制时存在多个
复制原点，产生多个复制泡，可提高 复制的效率，B正确；复制过
程需要解旋酶打开氢键，但 聚合酶是催化单个的脱氧核苷酸连接到
子链上，C错误； 分子的复制方式为半保留复制，即新合成的
子链与作为模板的母链再形成双螺旋结构，D正确。
6.[2024·天津月考]玉米条纹病毒的遗传物质是单链环状 分子。下
图为该病毒 在玉米细胞的复制过程。相关叙述正确是( )
A.复制时A与、 与C进行配对
B.复制时以四种脱氧核糖核苷酸为原料
C.复制时亲本 边解旋边复制
D.新合成的互补链是子代病毒的遗传物质
√
[解析] 复制时，根据碱基互补配对原则，A和配对，C和 配对，
A错误；的基本单位是脱氧核糖核苷酸， 复制时，以四种脱
氧核糖核苷酸为原料，B正确；由图可知，以正链为模板合成双链
分子时，单链环状 分子不需要解旋，C错误；新合成的互补
链与亲本碱基序列不同，不是子代病毒的遗传物质，D错误。
知识点三 DNA复制的相关计算
7.将用标记的一个分子放在含有 的培养基中，让其复制
三次，则含有的分子占全部分子的比例、含有 的脱
氧核苷酸链占全部 单链的比例是( )
A.， B.， C.，1 D.，
√
[解析] 将用标记一个分子放在含有 的培养基中让其复制
三次，共形成8个子代分子，共16条链。根据 半保留复制，
其中有2个分子一条链含、一条链含，其余6个 分子
只含。含有的分子占全部分子的比例是 ；
含有的分子单链占全部单链的比例为 ，
B正确。
8.[2023·安徽六安一中月考]将大肠杆菌在含 的培养液中培养多代
后，再转移到含的普通培养液中培养，8小时后提取 进行分
析，得出含的分子所占比例为 ，则大肠杆菌的分裂周期
是( )
A.2小时 B.4小时 C.1.6小时 D.1小时
[解析] 由于是半保留复制，形成的子代 分子中含有亲代链
的为2个，，则 ，说明8小时内细胞分裂5次，
则分裂周期为 小时，故选C。
√
9.已知一个完全标记上的 分子含100个碱基对，其中有腺嘌
呤40个。在只含的培养液中经过次复制后，不含的 分子
总数与含的分子总数之比为 。若需游离的胞嘧啶脱氧核
苷酸为个，则、 分别是( )
A.3；900 B.3；420 C.4；420 D.4；900
√
[解析] 一个完全标记上的分子，在只含 的培养液中经过
次复制后，含的分子总数为2个，根据“不含的 分子
总数与含的分子总数之比为”可知，不含的 分子
总数为14个，故次复制后产生的总数为16个，说明该 复制
了4次。分子含100个碱基对，其中有腺嘌呤 个，可知胞嘧
啶的数量有60个，一个 分子复制了4次，需游离的胞嘧啶脱氧核
苷酸，即, 。
10.[2024·山东烟台月考]某病毒的 分子共有碱基600个，其中一条
链的碱基比例为 ，在侵染宿主细胞时共消
耗了嘌呤类碱基2100个。下列相关叙述错误的是( )
A.该病毒 在宿主细胞中进行半保留复制
B.子代病毒的中
C.该病毒在宿主细胞内复制产生了8个子代
D.该病毒 第3次复制需要消耗630个腺嘌呤脱氧核苷酸
√
[解析] 该病毒 在宿主细胞中进行半保留复制，A正确；已知一
条链上，即 ，根
据碱基互补配对原则可知，则该 分子
中，其中个， 个，
则子代病毒的中为，B正确；该 分子共
有碱基600个，其中嘌呤碱基数目为300个，其在侵染宿主细胞时共消
耗2100个嘌呤碱基，根据 半保留复制原则，假设其在宿主细胞中
复制了次，则，解得 ，因此该病毒在
宿主细胞内复制产生了个子代，C正确；该病毒 第3次
复制需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸的数目为 个，D错误。
11.[2024·江苏南京月考]用分别标记精原细胞中的1个核 分子
和卵原细胞中的1个核分子，再将标记后的两个细胞放置在
的培养基上培养，若它们正常完成减数分裂和受精作用，则形成含
的受精卵概率为( )
A. B. C. D.
√
[解析] 的复制方式为半保留复制，用 分别标记精原细胞中一
个核分子和卵原细胞中一个核 分子的，将标记后的两个细
胞在含 的培养基中培养，精原细胞经减数分裂后，产生的四个精
细胞中有2个含，2个不含 ；由于一个卵原细胞经减数分裂产
生1个卵细胞，同理卵细胞含的概率不含的概率 。只
要精子或卵细胞中一方含，受精卵中就含有 ，则一个精子和
一个卵细胞完成受精作用后，形成含 的受精卵的概率
，A、B、C错误，D正确。
12.[2024·宁夏期末] 如图甲是 分子局部组成示意图，图乙表示
分子复制的过程。请回答有关 分子的相关问题：
(1) 分子复制的方式是____________；从主链上看，两条单链的
方向__________，从碱基关系看，两条单链______。
半保留复制
反向平行
互补
[解析] 分子复制的方式是半保留复制；从主链上看，两条单链
的方向反向平行，从碱基关系看，两条单链遵循碱基互补配对。
(2)若已知一条单链的碱基组成是 ，则与它互
补的另一条链的碱基组成为__________________。
[解析] 由于两条链之间遵循碱基互补配对，已知 一条单链的碱
基组成是 ，根据碱基互补配对原则可知与它互补
的另一条链的碱基组成为 。
(3)图乙所示的 复制过程中除了需要模板和酶外，还需要_______
_____等基本条件；由图乙可知延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明
分子复制是______________。
原料、能量
边解旋边复制
[解析] 复制过程需要模板、酶、原料和能量等基本条件；由图
乙可知，复制时，解旋酶先解开双螺旋，然后 聚合酶分别与母
链结合，催化子链的合成，其复制的特点是边解旋边复制。
(4) 分子__________________为复制提供了精确的模板，通过
______________保证了复制能够准确地进行。
独特的双螺旋结构
碱基互补配对
[解析] 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。
13.在研究复制机制的过程中，为检验“ 半保留复制”假说是
否成立，研究者以蚕豆根尖为材料进行实验，主要步骤如下：
步骤① 在第一个、第二个和第
三个细胞周期取样，检
测中期细胞染色体上的
放射性分布
步骤② 取出根尖，洗净后转移至不含放 射性物质的培养液中，继续培养 大约两个细胞周期的时间 请回答问题：
(1)选择蚕豆根尖作为材料是因为根尖分
生区细胞____________________。上表
中步骤①目的是标记细胞中的______分
子。依据“ 半保留复制”假说推测，
分裂旺盛，便于观察
分子复制的产物应符合图甲中的__ (选填图甲中字母)。
步骤① 在第一个、第二个和第
三个细胞周期取样，检
测中期细胞染色体上的
放射性分布
步骤② 取出根尖，洗净后转移至不含放 射性物质的培养液中，继续培养 大约两个细胞周期的时间 [解析] 选择蚕豆根尖作为材料是因为根尖分生区细胞分裂旺盛，便
于观察；胸腺嘧啶是合成 的原料，因此步骤①的目的是标记细
胞中分子。依据“半保留复制”假说， 分子复制形成的
子代 分子中有一条链为亲代链，另一条链为新合成的子链，且
含有放射性，符合图甲中 。
步骤① 在第一个、第二个和第
三个细胞周期取样，检
测中期细胞染色体上的
放射性分布
步骤② 取出根尖，洗净后转移至不含放射性物质的培养液中，继续培养大约两个细胞周期的时间 (2)若第一个细胞周期的检测结果是每个染色体上的姐妹染色单体都
具有放射性，则该结果______(填“能”或“不能”)确定假说成立。
不能
[解析] 若第一个细胞周期的检测结果是每个染色体上的姐妹染色单
体都具有放射性，符合图中和 ，因此该结果不能确定假说成立。
(3)若第二个、第三个细胞周期的放射性检测结
果分别符合图乙中的___、_____(选填图乙中字
母)，则假说成立。
和
[解析] 若 分子的复制方式为半保留复制，
则第二个细胞周期的放射性检测结果是每条染
色体的一条染色单体含有放射性，另一条染色
单体不含放射性，即符合图乙中的 ；第三个细
胞周期的放射性检测结果是有一半染色体不含放
射性，另一半染色体有一条染色单体含有放射性，另一条染色单体不含
放射性，即符合图乙中的和 。第3节 DNA的复制
【预习梳理】
一、1.(1)沃森和克里克
(2)①双螺旋 氢键
②解开的两条单链 碱基互补配对 氢键
(3)DNA分子中的一条链
2.新合成的
二、1.梅塞尔森和斯塔尔
2.大肠杆菌
3.同位素标记
4.大
5.半保留
三、1.亲代DNA 子代DNA
2.细胞分裂前的间 染色体
3.边解旋边复制 模板 原料 能量 酶
4.遗传信息 遗传信息
【预习检测】
(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
[解析] (1)DNA复制是以亲代DNA(的两条链)为模板合成子代DNA的过程,并不是以亲代DNA分子的一条链为模板。
(2)探究DNA复制机制采用的实验方法是同位素标记法和离心技术。
(3)有丝分裂前的间期和减数分裂Ⅰ前的间期,核DNA分子均会发生复制,减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ之间通常没有间期或间期时间很短,DNA分子不复制。
(5)DNA聚合酶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,催化合成与母链互补的一条子链。
(6)由于复制是以DNA的双链为模板,遵循碱基互补配对原则,所以新形成的DNA子链与DNA模板链互补,与另一条母链相同。
【任务活动】
任务一
[情境] (1)大 下 重 中 中 小 上
(2)半保留
(5)①重带 ②中带 ③1/2位于中带、1/2位于轻带
(6)半保留
[资料] (1)一
(2)二
反馈评价
例1 C [解析] DNA分子复制时,分别以解开的两条单链为模板,合成两条新链,每条新链和相应的模板链构成一个新的DNA分子,因此每一个子代DNA分子均保留了其亲代DNA分子中的一条单链,故选C。
例2 D [解析] 乙中包含重带和轻带,若只有15N的大肠杆菌在含14N的培养基繁殖一代,出现重带和轻带,则DNA复制方式为全保留复制,A正确;若DNA复制方式为半保留复制,子代DNA一条链来自亲代,一条链来自子代,复制两代后出现中带和轻带,即丁图所示,B正确;丙只有一条中带,是复制一次的结果,一条链含15N,另一条链含14N,C正确;15N没有放射性,D错误。
任务二
[资料] 解旋酶 两条链 两 脱氧核苷酸 DNA聚合酶
碱基互补配对 5'→3' 双螺旋
(1)形成两个完全相同的DNA分子
(2)边解旋边复制
(3)5'→3'
(4)①双螺旋 ②碱基互补配对
[提醒](1)DNA复制过程中,氢键的断裂需要解旋酶的催化,而氢键的形成不需要酶的催化。
(2)DNA分子的复制主要发生在有丝分裂前的间期和减数分裂Ⅰ前的间期。
反馈评价
例3 C [解析] DNA复制过程具有边解旋边复制的特点,A正确;复制过程中,始终按照碱基互补配对原则进行,保证了复制能够准确无误地进行,B正确;DNA复制需要模板、原料、能量、酶等,C错误;两个子代DNA分子都由母链和新合成的子链构成,D正确。
例4 C [解析] 该过程表示的是DNA复制,需要ATP、解旋酶和DNA聚合酶等,不需要DNA酶(DNA酶的作用是水解DNA),A错误;DNA的复制方式为半保留复制,新合成的子链中不包含母链片段,B错误;DNA复制是以亲代DNA双链为模板,按照碱基互补配对原则生成新子链,再分别和母链形成子代DNA的过程,由于a和d碱基互补,因此正常情况下合成的b、c链的碱基排列顺序也应互补,C正确;DNA复制过程是边解旋边复制,即此过程在双链解旋结束前就开始了子链的合成,D错误。
任务三
[情境] (1)1∶7
(2)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。
(3)(2n-1)a
反馈评价
例5 B [解析] 由题意可知,该DNA分子在含14N的培养基中复制4次,产生16个DNA分子,由于DNA分子的复制方式是半保留复制,最终只有2个子代DNA的1条链含15N、1条链含14N,其余DNA都只含14N ,故所以含有15N的DNA分子占1/8,全部子代DNA都含14N,A、D正确,B错误;该DNA分子含有400个碱基,其中有鸟嘌呤120个,则腺嘌呤为80个,故复制过程中需消耗腺嘌呤脱氧核苷酸 (24-1)×80=1200(个),C正确。
例6 A [解析] 将用15N标记的大肠杆菌培养在含14N的培养基中,子一代 DNA分子的一条链含有15N,一条链含有14N,含有15N的每条链相对分子质量为a/2,含有14N的每条链相对分子质量为b/2,因此该DNA的相对分子质量为;复制2次形成的4个DNA分子中共8条单链,其中含有2条含有15N,6条链含有14N,因此每个DNA分子的平均相对分子质量为,A正确,B、C、D错误。第3节 DNA的复制
一、对DNA复制的推测
1.半保留复制
(1)提出者: 。
(2)内容
①解旋:DNA复制时,DNA 解开,互补的碱基之间的 断裂。
②复制: 分别作为复制的模板,游离的脱氧核苷酸根据 原则,通过形成 ,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 。
2.全保留复制
DNA复制以DNA双链为模板,子代DNA的双链都是 。
二、DNA半保留复制的实验证据
1.实验者: 。
2.实验材料: 。
3.实验方法: 技术和离心技术。
4.实验原理:15N和14N是氮元素的两种稳定同位素,含15N的DNA比含14N的DNA密度,因此,利用离心技术可以在试管中分离开含有相对原子质量不同的氮元素的DNA。
5.实验结论:DNA的复制是以 的方式进行的。
三、DNA复制的过程
1.DNA复制的概念:以 为模板合成 的过程。
2.时间:在真核生物中,这一过程是在 期随着 的复制而完成的。
3.过程:DNA复制是一个 的过程,需要 、 、 和 等基本条件。
4.意义:将 从亲代细胞传递给子代细胞,从而保持了 的连续性。
(1)DNA复制是以亲代DNA分子的一条链为模板合成子代DNA的过程。()
(2)探究DNA复制机制采用的实验方法是放射性同位素标记法和离心技术。()
(3)有丝分裂前的间期和减数分裂Ⅰ、Ⅱ前的间期,核DNA分子均会发生复制。()
(4)DNA复制的原料为四种脱氧核苷酸。()
(5)DNA聚合酶催化母链和子链之间的脱氧核苷酸相连接。()
(6)DNA复制完成后,新形成的DNA子链与两条DNA母链完全不同。()
任务一DNA半保留复制的实验证据
【情境】阅读教材P53、P55DNA半保留复制的实验证据内容,P54“思考·讨论”证明DNA半保留复制的实验。
[分析](1)实验原理:
DNA标记情况 密度 离心后所处位置
N15/N15—DNA 试管 部( 带)
N15/N14—DNA 试管 部(中带)
N14/N14—DNA 试管 部(轻带)
(2)实验假设:DNA分子以 方式复制。
(3)实验预期:第一代离心后应出现中带DNA,第二代离心后出现轻带和中带DNA。
(4)实验过程
(5)结果分析
①直接提取DNA→离心→全部位于 。
②细胞分裂一次(即细菌繁殖一代)取出:提取DNA→离心→全部位于 。
③细胞分裂两次(即细菌繁殖两代)取出:提取DNA→离心→ 。
(6)实验结论:DNA复制是以 的方式进行的。
【资料】沃森和克里克提出DNA分子半保留复制假说后,有人提出DNA分子全保留复制的假说,也有人提出DNA分子弥散复制的假说。弥散复制是指以亲代为模板进行的部分复制,在复制过程中亲本DNA双链被切割成小片段,分散在新合成的两个DNA双链分子中,DNA分子复制方式的三种假说图解如下:
[分析](1)实验中第 代的离心结果证明DNA分子复制方式不是全保留复制。
(2)第 代的实验结果证明DNA的复制方式不是弥散复制。
例1DNA分子的半保留复制是指()
A.DNA分子中的一条链进行复制,另一条链不复制
B.DNA分子中的一半复制,另一半不复制
C.每一个子代DNA分子均保留了其亲代DNA分子中的一条单链
D.一个DNA分子复制后产生两个DNA分子,其中一个为亲代DNA分子,另一个为子代DNA分子
例2[2024·山西太原月考]利用大肠杆菌探究DNA的复制方式,实验过程:①在含15N的培养基中培养若干代,使大肠杆菌DNA均被15N标记,离心结果如图甲;②转移至含14N的培养基中培养,每20分钟繁殖一代;③取出每代大肠杆菌的DNA样本,离心。乙、丙、丁是某学生绘制的预期结果示意图。下列有关分析错误的是()
A.若乙是转移培养繁殖一代的结果,则DNA是全保留复制
B.若丁是转移培养繁殖两代的结果,则DNA是半保留复制
C.丙试管中的DNA分子,一条链含15N,另一条链含14N
D.该实验也可通过检测15N的放射性强弱判断DNA复制方式
任务二DNA复制的过程
【资料】阅读教材P55~P56关于DNA复制过程的内容,分析图3-10DNA复制的示意图。
[分析]补充图中DNA复制过程的空白内容。
(1)复制的结果: 。
(2)复制的特点: (从过程上看)、半保留复制(从结果上看)。
(3)复制方向:子链延伸方向是 。
(4)准确复制的原因
①DNA分子独特的 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。
例3[2023·广东学业考试]细胞内DNA的半保留复制保证了遗传信息的连续性,下列叙述错误的是()
A.DNA复制是一个边解旋边复制的过程
B.碱基互补配对保证了复制能够准确地进行
C.DNA复制需要模板、原料、酶等,但不需要能量
D.两个子代DNA分子都由母链和新合成的子链构成
例4[2024·安徽芜湖月考]如图表示发生在细胞核内的DNA复制过程,其中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链。下列叙述正确的是()
A.此过程需要ATP、解旋酶和DNA酶等
B.新合成的子链中包含部分母链片段
C.合成的b、c链的碱基排列顺序互补
D.此过程需双链解旋结束后才开始子链的合成
[归纳总结]DNA复制的“一、二、三、四”
一所:复制的场所主要为细胞核。
二期:复制的时期为细胞分裂前的间期,即有丝分裂前的间期、减数分裂前的间期。
三步:复制的步骤为解旋→复制、延伸(合成子链)→恢复双螺旋,体现了边解旋边复制的特点。
四条件:即
任务三DNA复制的相关计算
【情境】某DNA分子用15N标记,其复制所需原料用14N标记,连续复制4次。
[分析](1)子代DNA中含15N的DNA分子数与只含14N的DNA分子数之比是 。
(2)一个DNA分子复制n次与第n次复制各形成多少个DNA分子
(3)若一个亲代DNA分子含碱基A共a个,则该DNA分子完成n次复制,共消耗腺嘌呤脱氧核苷酸 个。
DNA复制为半保留复制,若将亲代DNA分子复制n代,其结果分析如图:
(1)子代DNA分子数为2n个。
①含有亲代链的DNA分子数为2个。
②不含亲代链的DNA分子数为2n-2个。
③含子代链的DNA有2n个。
(2)子代脱氧核苷酸链数为2n+1条。
①亲代脱氧核苷酸链数为2条。
②新合成的脱氧核苷酸链数为2n+1-2条。
(3)消耗的脱氧核苷酸数
①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数为m·(2n-1)个。
分析:一个亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,经过n次复制共产生子代DNA分子2n个,可知子代DNA分子中共含有该种脱氧核苷酸2n·m个,因此复制过程需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·2n-m=m·(2n-1)个。
②第n次复制所需该脱氧核苷酸数为m·2n-1个。
分析:一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,第n次复制共合成子代DNA分子2n-1个,因此需要消耗该脱氧核苷酸数为m·2n-1个。
[易错提醒]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。
例5用15N标记含有200个碱基对的DNA分子,其中有鸟嘌呤120个,该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次。其结果不可能是()
A.含有15N的DNA分子占1/8
B.含有14N的DNA分子占7/8
C.需消耗腺嘌呤脱氧核苷酸1200个
D.复制结果是共产生16个DNA分子
例6[2024·新疆阿克苏月考]假如某大肠杆菌的DNA分子用15N标记后的相对分子质量为a,用14N标记后的相对分子质量是b,现将用15N标记后的大肠杆菌,培养在含有14N的培养基中,子一代、子二代的DNA的平均相对分子质量分别为()
A.(a+b)/2,(a+3b)/4
B.a+b,a+3b
C.a+b/2,a+3b/2
D.a+b,(a+b)/3第3节 DNA的复制
1.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,即形成的两个DNA分子均包括一条母链和一条子链,D错误。
2.C [解析] 题意显示,培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl,条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置,可知,本活动运用了同位素标记和密度梯度离心技术,A错误;分析图示可知,a管中的DNA密度最大,表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的,B错误;b管中的DNA离心后位于中带,表明该管中的大肠杆菌的DNA都是一条链为15N标记,另一条链为14N标记,C正确;实验结果说明了DNA分子的复制是半保留复制,D错误。
3.B [解析] 大肠杆菌在含有3H-脱氧核苷培养液中培养,DNA的复制方式为半保留复制,大肠杆菌拟核DNA第1次复制,3H-脱氧核苷掺入新合成的DNA链中,两条母链未掺入3H-脱氧核苷,仅子链掺入,故拟核DNA双链显浅色。拟核DNA在进行第2次复制时,区域①为暂未复制的区域,仅单链掺入,显浅色。区域②③,DNA两条模板链中一条掺入3H-脱氧核苷,另一条没有掺入,而新合成的子链都掺入3H-脱氧核苷。故双链都掺入3H-脱氧核苷的DNA双链区段显深色;仅单链掺入的DNA双链区段显浅色,B正确。
4.D [解析] DNA复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点,A正确;DNA复制时按照A与T配对、G与C配对的原则进行,正是这种严格的碱基互补配对原则保证了DNA复制的准确进行,B正确;减数分裂中,细胞连续分裂两次,DNA只复制一次,从而形成染色体和核DNA数均减半的配子,C正确;有丝分裂中,DNA复制发生在有丝分裂前的间期,D错误。
5.C [解析] 复制泡处是DNA分子中正在复制的部分,DNA分子以被解开的两条母链为模板双向复制,A正确;根据图示可以看出,一个核DNA分子复制时存在多个复制原点,产生多个复制泡,可提高DNA复制的效率,B正确;复制过程需要解旋酶打开氢键,但DNA聚合酶是催化单个的脱氧核苷酸连接到DNA子链上,C错误;DNA分子的复制方式为半保留复制,即新合成的子链与作为模板的母链再形成双螺旋结构,D正确。
6.B [解析] DNA复制时,根据碱基互补配对原则,A和T配对,C和G配对,A错误;DNA的基本单位是脱氧核糖核苷酸,DNA复制时,以四种脱氧核糖核苷酸为原料,B正确;由图可知,以正链为模板合成双链DNA分子时,单链环状DNA分子不需要解旋,C错误;新合成的互补链与亲本碱基序列不同,不是子代病毒的遗传物质,D错误。
7.B [解析] 将用15N标记一个DNA分子放在含有14N的培养基中让其复制三次,共形成8个子代DNA分子,共16条链。根据DNA半保留复制,其中有2个DNA分子一条链含15N、一条链含14N,其余6个DNA分子只含14N。含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例是2/8=1/4;含有15N的DNA分子单链占全部DNA单链的比例为2/(8×2)=1/8,B正确。
8.C [解析] 由于DNA是半保留复制,形成的子代DNA分子中含有亲代链的DNA为2个,2/2n=1/16,则n=5,说明8小时内细胞分裂5次,则分裂周期为8÷5=1.6小时,故选C。
9.D [解析] 一个完全标记上15N的DNA分子,在只含14N的培养液中经过n次复制后,含15N的DNA分子总数为2个,根据“不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1”可知,不含15N的DNA分子总数为14个,故n次复制后产生的DNA总数为16个,说明该DNA复制了4次。DNA分子含100个碱基对,其中有腺嘌呤(A)40个,可知胞嘧啶的数量有60个,一个DNA分子复制了4次,需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸(C) 60×(16-1)=900,即n=4,m=900。
10.D [解析] 该病毒DNA在宿主细胞中进行半保留复制,A正确;已知一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,即A1∶T1∶G1∶C1=1∶2∶3∶4,根据碱基互补配对原则可知A2∶T2∶G2∶C2=2∶1∶4∶3,则该DNA分子中A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7,其中A=T=90个,C=G=210个,则子代病毒的DNA中(A+T)∶(C+G)为3∶7,B正确;该DNA分子共有碱基600个,其中嘌呤碱基数目为300个,其在侵染宿主细胞时共消耗2100个嘌呤碱基,根据DNA半保留复制原则,假设其在宿主细胞中复制了n次,则(2n-1)×300=2100,解得n=3,因此该病毒在宿主细胞内复制产生了23=8个子代DNA,C正确;该病毒DNA第3次复制需要消耗腺嘌呤脱氧核苷酸的数目为(22)×90=360个,D错误。
11.D [解析] DNA的复制方式为半保留复制,用15N分别标记精原细胞中一个核DNA分子和卵原细胞中一个核DNA分子的,将标记后的两个细胞在含14N的培养基中培养,精原细胞经减数分裂后,产生的四个精细胞中有2个含15N,2个不含15N;由于一个卵原细胞经减数分裂产生1个卵细胞,同理卵细胞含15N的概率=不含15N的概率=1/2。只要精子或卵细胞中一方含15N,受精卵中就含有15N,则一个精子和一个卵细胞完成受精作用后,形成含15N的受精卵的概率=1-1/2×1/2=3/4,A、B、C错误,D正确。
12.(1)半保留复制 反向平行 互补
(2)5'—ATGGCAT—3'
(3)原料、能量 边解旋边复制
(4)独特的双螺旋结构 碱基互补配对
[解析] (1)DNA分子复制的方式是半保留复制;从主链上看,两条单链的方向反向平行,从碱基关系看,两条单链遵循碱基互补配对。(2)由于两条链之间遵循碱基互补配对,已知DNA一条单链的碱基组成是5'—ATGCCAT—3',根据碱基互补配对原则可知与它互补的另一条链的碱基组成为5'—ATGGCAT—3'。(3)DNA 复制过程需要模板、酶、原料和能量等基本条件;由图乙可知,复制时,解旋酶先解开双螺旋,然后DNA聚合酶分别与母链结合,催化子链的合成,其复制的特点是边解旋边复制。(4)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。
13.(1)分裂旺盛,便于观察 DNA a
(2)不能 (3)e e和f
[解析] (1)选择蚕豆根尖作为材料是因为根尖分生区细胞分裂旺盛,便于观察;胸腺嘧啶是合成DNA的原料,因此步骤①的目的是标记细胞中DNA分子。依据“DNA半保留复制”假说,DNA分子复制形成的子代DNA分子中有一条链为亲代链,另一条链为新合成的子链,且含有放射性,符合图甲中a。(2)若第一个细胞周期的检测结果是每个染色体上的姐妹染色单体都具有放射性,符合图中a和c,因此该结果不能确定假说成立。(3)若DNA分子的复制方式为半保留复制,则第二个细胞周期的放射性检测结果是每条染色体的一条染色单体含有放射性,另一条染色单体不含放射性,即符合图乙中的e;第三个细胞周期的放射性检测结果是有一半染色体不含放射性,另一半染色体有一条染色单体含有放射性,另一条染色单体不含放射性,即符合图乙中的e和f。第3节 DNA的复制
知识点一 DNA半保留复制的实验证据
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,不正确的是 ( )
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,一个是由两条母链组成的,另一个是由两个子链结合而成的
2.某研究小组用含14NH4Cl或15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌,进行“探究DNA的复制过程”的实验,结果如图所示,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位置。下列叙述正确的是( )
A.本实验运用了同位素示踪和差速离心技术
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.实验结果无法说明DNA的复制是半保留复制的
3.[2024·浙江1月选考] 大肠杆菌在含有3H-脱氧核苷培养液中培养,3H-脱氧核苷掺入新合成的 DNA链中,经特殊方法显色,可观察到双链都掺入3H-脱氧核苷的 DNA区段显深色,仅单链掺入的显浅色,未掺入的不显色。掺入培养中,大肠杆菌拟核DNA第2次复制时,局部示意图如图。DNA 双链区段①②③对应的显色情况可能是 ( )
A.深色、浅色、浅色
B.浅色、浅色、深色
C.浅色、深色、深色
D.深色、浅色、深色
知识点二 DNA复制的过程
4.下列有关双链DNA分子复制的叙述,不正确的是 ( )
A.DNA复制具有边解旋边复制、半保留复制的特点
B.DNA复制时按照A与T配对、G与C配对的原则进行
C.减数分裂中,细胞连续分裂两次,DNA只复制一次
D.有丝分裂中,DNA复制发生在细胞分裂前期
5.[2024·四川成都期中] 如图是果蝇的核DNA复制模式图,箭头所指的泡状结构称为DNA复制泡,是DNA分子中正在复制的部分。下列分析错误的是 ( )
A.复制泡位置以被解开的两条母链为模板
B.由图可知一个核DNA分子复制时存在多个复制原点
C.复制过程需要解旋酶打开氢键和DNA聚合酶形成氢键
D.复制结束后,新合成的子链和母链形成双螺旋结构
6.[2024·天津月考] 玉米条纹病毒的遗传物质是单链环状DNA分子。下图为该病毒DNA在玉米细胞的复制过程。相关叙述正确是 ( )
A.复制时A与U、G与C进行配对
B.复制时以四种脱氧核糖核苷酸为原料
C.复制时亲本DNA边解旋边复制
D.新合成的互补链是子代病毒的遗传物质
知识点三 DNA复制的相关计算
7.将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中,让其复制三次,则含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例、含有15N的脱氧核苷酸链占全部DNA单链的比例是 ( )
A.1/2,1/4 B.1/4,1/8
C.1/4,1 D.1/8,1/8
8.[2023·安徽六安一中月考] 将大肠杆菌在含15N的培养液中培养多代后,再转移到含14N的普通培养液中培养,8小时后提取DNA进行分析,得出含15N的DNA分子所占比例为1/16,则大肠杆菌的分裂周期是 ( )
A.2小时 B.4小时
C.1.6小时 D.1小时
9.已知一个完全标记上15N的DNA分子含100个碱基对,其中有腺嘌呤40个。在只含14N的培养液中经过n次复制后,不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1。若需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为m个,则n、m分别是 ( )
A.3;900 B.3;420 C.4;420 D.4;900
10.[2024·山东烟台月考] 某病毒的DNA分子共有碱基600个,其中一条链的碱基比例为A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,在侵染宿主细胞时共消耗了嘌呤类碱基2100个。下列相关叙述错误的是 ( )
A.该病毒DNA在宿主细胞中进行半保留复制
B.子代病毒的DNA中(A+T)/(C+G)=3/7
C.该病毒在宿主细胞内复制产生了8个子代DNA
D.该病毒DNA第3次复制需要消耗630个腺嘌呤脱氧核苷酸
11.[2024·江苏南京月考] 用15N分别标记精原细胞中的1个核DNA分子和卵原细胞中的1个核DNA分子,再将标记后的两个细胞放置在14N的培养基上培养,若它们正常完成减数分裂和受精作用,则形成含15N的受精卵概率为 ( )
A.1/8 B.1/4
C.1/2 D.3/4
12.[2024·宁夏期末] 如图甲是DNA分子局部组成示意图,图乙表示DNA分子复制的过程。请回答有关DNA分子的相关问题:
(1)DNA分子复制的方式是 ;从主链上看,两条单链的方向 ,从碱基关系看,两条单链 。
(2)若已知DNA一条单链的碱基组成是5'—ATGCCAT—3',则与它互补的另一条链的碱基组成为 。
(3)图乙所示的DNA复制过程中除了需要模板和酶外,还需要 等基本条件;由图乙可知延伸的子链紧跟着解旋酶,这说明DNA分子复制是 。
(4)DNA分子 为复制提供了精确的模板,通过 保证了复制能够准确地进行。
13.在研究DNA复制机制的过程中,为检验“DNA半保留复制”假说是否成立,研究者以蚕豆根尖为材料进行实验,主要步骤如下:
步骤① 将蚕豆根尖置于含放射性3H标记的胸腺嘧啶的培养液中,培养大约一个细胞周期的时间 在第一个、第二个和第三个细胞周期取样,检测中期细胞染色体上的放射性分布
步骤② 取出根尖,洗净后转移至不含放射性物质的培养液中,继续培养大约两个细胞周期的时间
请回答问题:
(1)选择蚕豆根尖作为材料是因为根尖分生区细胞 。上表中步骤①目的是标记细胞中的 分子。依据“DNA半保留复制”假说推测,DNA分子复制的产物应符合图甲中的 (选填图甲中字母)。
(2)若第一个细胞周期的检测结果是每个染色体上的姐妹染色单体都具有放射性,则该结果 (填“能”或“不能”)确定假说成立。
(3)若第二个、第三个细胞周期的放射性检测结果分别符合图乙中的 、 (选填图乙中字母),则假说成立。
