第3章 基因的本质
第3节 DNA的复制
必会知识一 对DNA复制的推测及DNA半保留复制的实验证据
1．对DNA复制的推测
(1)半保留复制
①提出者：______________。
②观点：DNA复制方式为____________。
③内容：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的________断裂，解开的两条单链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。
④结果：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的________。
(2)全保留复制：指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是________的。
2．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。
③演绎推理(预期实验结果)
离心后应出现____条DNA带；
a．重带(密度最大)：两条链都为______标记的亲代双链DNA。
b．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。
c．轻带(密度最小)：两条链都为______标记的子代双链DNA。
④实验验证
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
⑤实验结论：DNA的复制是以__________的方式进行的。
[例1]梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，设计了一个巧妙的实验，证明了DNA的复制是以半保留的方式进行的。实验过程中没有采用的科学方法和技术是（ ）
A．放射性同位素标记技术 B．假说-演绎法
C．密度梯度离心法 D．微生物培养技术
[例2]如图为科学家设计的DNA合成的同位素示踪实验，利用大肠杆菌来探究DNA的复制过程，下列说法正确的是（ ）
A．本实验科学家探究DNA复制方式用到了假说-演绎法
B．从获得试管①到试管③，细胞内的染色体复制了两次
C．用噬菌体代替大肠杆菌进行实验，提取DNA更方便
D．试管③中含有14N的DNA占3/4
必会知识二 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。
3．过程
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。
[例1]下图表示DNA分子片段，下列相关叙述正确的是（ ）
A．DNA分子中⑥的排序代表遗传信息 B．每个磷酸基团连有2个脱氧核糖
C．复制时DNA聚合酶催化形成⑤ D．构成DNA分子的基本单位是⑦
[例2]DNA复制时，一条新子链按方向进行连续复制而另一条链也按方向合成新链片段——冈崎片段(如图所示)。已知DNA聚合酶不能直接起始DNA复制分子新链或冈崎片段的合成，需先借助引物酶以DNA为模板合成RNA引物，DNA聚合酶再在引物的3'-OH上聚合脱氧核苷酸。当DNA整条单链合成完毕或冈崎片段相连后，DNA聚合酶再把RNA引物去掉，换上相应的DNA片段。下列相关说法正确的是（ ）
A．引物酶属于DNA聚合酶
B．RNA引物合成时与冈崎片段合成时的碱基互补配对原则相同
C．DNA聚合酶既能催化磷酸二酯键形成，也能催化磷酸二酯键断裂
D．科学家通过放射性同位素标记法证明了DNA的复制方式为半保留复制
难点知识一 对DNA复制的推测
方法：假说-演绎法
1.提出问题：DNA的复制方式是三种方式中的哪一种？
2.作出假设：
①半保留复制：形成的两个DNA分子各有一条链来自亲代，另一条链是新形成的
②全保留复制：新复制出的两个DNA分子，一个是亲代的，另一个是新形成的
③弥散复制：新复制出的两个DNA分子每条链中既有母链片段又有新形成的片段
3.演绎推理：同位素示踪技术 大肠杆菌 同位素(15N)示踪（繁殖快，20min一代） 密度梯度离心
4.实验验证：
5.得出结论：DNA的复制方式为半保留复制
命题角度1 探究 DNA 复制方式的核心实验
将15N标记的大肠杆菌(其DNA经密度梯度离心后如甲图），转至以14NH4C1为唯一氮源的培养液中培养，每20分钟繁殖一代，收集并提取DNA，进行密度梯度离心，图为离心结果模拟图。已知大肠杆菌DNA中胞嘧啶个数为X。下列有关叙述正确的是（ ）
A．繁殖过程中所需的嘌呤数等于嘧啶数
B．乙是转入14N培养基中复制一代的结果
C．出现丙结果至少需要40分钟
D．出现丁结果至少需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为4X
命题角度2 复制方式的假说 - 演绎推理
假说-演绎法是构建科学理论的一种重要方法，下表中假说和演绎推理相符的是（ ）
选项 探究目的 假说 演绎推理
A 金鱼草花色的 遗传 金鱼草花色遗传符合“融合遗传” 若将F1粉红花金鱼草进行自交，后代F2有白色出现
B DNA的复制方式 DNA的复制方式为半保留复制 若提取子一代和子二代DNA进行密度梯度离心，均出现2个条带
C 噬菌体的遗传 物质 只有噬菌体的DNA进入大肠杆菌 若用放射性标记的噬菌体侵染大肠杆菌，预测35S组沉淀物中基本不含有放射性；32P组沉淀物含有大量放射性
D 探究果蝇控制白眼基因的位置 控制白眼性状的基因位于X染色体上 任一杂交实验中的白眼果蝇均将为雄性
A．A B．B C．C D．D
难点知识二 DNA复制的有关计算
DNA分子的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：
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DNA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＝2 n＋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
(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。
(2)第n次复制需该脱氧核苷酸数＝m·2n－1个。
命题角度1 DNA分子数
若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，培养至第二次分裂中期。下列叙述正确的是（ ）
A．每条染色体中的两条染色单体均含3H
B．每个DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含3H
C．每个DNA分子中均只有一条脱氧核苷酸链含3H
D．每条染色单体均只有一个DNA分子的两条脱氧核苷酸链含3H
命题角度2 脱氧核苷酸链数
一个被32P标记的T2噬菌体侵染在31P环境中培养的大肠杆菌，已知该噬菌体DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个，以下叙述错误的是（ ）
A．大肠杆菌为T2噬菌体增殖提供原料和酶等
B．该噬菌体DNA含有2m+n个氢键
C．正常情况下，该噬菌体增殖4次，子代噬菌体中只有14个含有31P
D．理论上，噬菌体DNA第4次复制共需要8（m-n）个腺嘌呤脱氧核苷酸
一、单选题
1．美国科学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，设计实验证明了DNA的复制。下列叙述正确的是（ ）
A．梅塞尔森和斯塔尔首先提出了DNA的半保留复制假说，并设计了验证实验
B．将含15N的大肠杆菌放在含14N的环境中繁殖多代后离心，记录大肠杆菌的位置
C．15N和14N的相对原子质量不同，离心后DNA条带密度越大越靠近试管的上部
D．该实验运用假说—演绎法，通过同位素标记技术成功验证了DNA的复制方式
2．含50个碱基对的DNA分子片段的两条链分别为a链和b链，其中a链中（T+A）/（G+C）=2/3；将该DNA分子片段用15N标记，然后在只含有14N的培养基中连续复制4次，则下列有关说法正确的是（ ）
A．该DNA片段的b链中（G+C）/（T+A）的值为2/3
B．该DNA片段中含有腺嘌呤脱氧核苷酸的数目为20个
C．子代DNA中含14N的DNA分子的比例为7/8
D．子代DNA中含15N的DNA单链的比例为1/32
3．斯坦福大学科学家发现的古细菌，最适生长温度为100℃，80℃以下失活。若该细菌的环状双链DNA中含有N个碱基对，其中腺嘌呤M个，某兴趣小组在实验室模拟其DNA复制。下列有关叙述错误的是（ ）
A．该细菌DNA的碱基中（A+T）/（G+C）的比例较低
B．该细菌DNA中每个脱氧核糖都与2个磷酸基团相连
C．模拟DNA分子复制时需提供DNA聚合酶、原料等条件
D．复制n次需要（N-M）2n-1个游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸
4．科学工作者关于DNA复制方式曾提出过两种假说：半保留复制和全保留复制，两种假说的复制过程如图甲所示。1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，设计了一个巧妙的实验（图乙）来验证DNA的复制方式。下列叙述错误的是（ ）
A．该实验用到的实验技术是放射性同位素标记技术和密度梯度离心技术
B．DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
C．图乙中最早可根据(b)的离心结果确定DNA的复制方式不为全保留复制
D．亲代大肠杆菌繁殖3代后，实验结果轻带和中带中DNA数量之比为3∶1
5．图1表示DNA分子复制过程，a和d为两条模板链，Ⅰ和Ⅱ是该过程中所需要的酶，已知该DNA分子含有1000个碱基对，G+C占全部碱基的40%。将图1中某一片段放大后如图2所示。下列叙述正确的是（ ）
A．图1中子链b延伸方向为5'→3'，子链c延伸方向为3'→5'
B．图1中Ⅰ为解旋酶，Ⅱ为DNA聚合酶，二者都作用于氢键
C．①②交替连接构成DNA分子的基本骨架，①②③构成胞嘧啶脱氧核苷酸
D．该DNA分子进行第4次复制时将消耗4800个游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸
6．某双链DNA分子含有m个碱基对，其中腺嘌呤的数量占碱基总数的n%。若该DNA分子在适宜条件下连续复制3次，下列有关叙述正确的是（ ）
A．该DNA分子中含有的氢键数目为（3m-2mn%）个
B．复制过程中需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数量为7m（1-n%）个
C．子代DNA分子中，含有母链的DNA分子占1/8
D．子代DNA分子中，嘌呤碱基所占比例高于嘧啶碱基所占比例
7．如图表示真核细胞DNA复制过程，下列相关叙述错误的是（ ）
A．从图中可看出，DNA复制具有多起点、双向复制的特点
B．S期前期的复制起点启动复制后，直到S期结束才会有新的复制起点启动
C．复制叉处，DNA聚合酶沿模板链移动的方向与DNA复制方向相同
D．若在细胞培养液中加入DNA合成抑制剂，S期细胞数量将增加
8．下图表示人体细胞核中DNA的复制过程，下列叙述正确的是（ ）
A．图中DNA的复制是从3个起点依次从左向右进行的，多个复制起点可缩短复制所需的时间
B．DNA复制时，脱氧核苷酸通过氢键连接成子链
C．若该DNA中含m个碱基对，其中A占全部碱基的比例为n，则该DNA中氢键有3m+2mn个
D．若用15N标记子链中的鸟嘌呤，则产生的两个DNA分子的相对质量可能不同
二、多选题
9．假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5000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．该过程需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
B．每个DNA分子的两条脱氧核苷酸链均31P
C．每个DNA分子中均只有一条脱氧核苷酸链31P
D．含32P与含31P的子代噬菌体的比例为1:50
10．大肠杆菌和某真核生物的核DNA复制过程如下图，关于两类生物DNA复制过程的叙述，错误的是（ ）
A．所需能量均来自线粒体
B．均边解旋边复制且双向复制
C．真核生物DNA复制均多起点同时开始
D．大肠杆菌复制效率高于真核生物
11．用15N标记含有100个碱基对的DNA片段，其中G有60个。该DNA片段在14N的培养基中连续复制多次后共消耗游离的嘌呤类脱氧核苷酸1500个。下列说法正确的是（ ）
A．该DNA片段复制了四次，共产生了16个DNA片段
B．该DNA片段中共有嘧啶碱基80个，复制多次后含有14N的DNA片段占7/8
C．若一条链中A的比例为30%，则其互补链中A的比例为10%
D．若一条链中A：T：G：C=1:2:3:4，则其互补链中该比例为2:1:4:3
12．下图表示大肠杆菌的 DNA 分子复制过程。下列相关叙述错误的是（ ）
A．图中复制起点部位的 G//C 碱基对比例较高，易于解旋
B．图中表示的过程具有双向、边解旋边复制的特点
C．DNA 聚合酶在细胞质中合成后运入细胞核进行图示过程
D．图中按照①②③的先后顺序合成子链，子链延伸方向为 5'→3'
三、解答题
13．图甲表示DNA分子片段的平面结构模型，图乙是DNA复制过程的示意图，结合所学知识回答下列问题：
(1)据图甲分析，DNA分子中 和 交替连接排列在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。①是构成DNA的一个基本单位，其名称是 。
(2)从图乙可看出DNA复制的方式是 ，DNA分子能精确复制的原因是 。
(3)如果图乙中a链的序列是3'-AGGTCC-5'，那么它的互补链d的序列是______。
A．3'TCCAGG-5' B．3'-GATACC5'
C．3'-AGGTCC-5' D．3'-GGACCT-5'
(4)若图甲DNA分子共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，则该DNA分子复制三次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为 。
14．研究人员将1个含14N/14N-DNA的大肠杆菌转移到以15NH Cl为唯一氮源的培养液中，培养24h后，提取子代大肠杆菌的DNA，将DNA双链解开再进行密度梯度离心，试管中出现两种条带，如图1所示。DNA复制时两条子链的延伸方向相反，其中一条子链称为前导链，该链连续延伸；另一条子链称为后随链，该链逐段延伸，这些片段称为冈崎片段；体内DNA复制时，由于DNA聚合酶无法从头合成DNA链，必须依赖游离的3'-OH末端作为延伸的起点，因此，子链合成时，由RNA引物先与模板链结合，为子链的延伸提供3'-OH末端，待DNA复制结束，RNA引物又会被酶剪切掉，体内DNA复制过程如图2所示。回答下列问题：
(1)根据图1所示信息，可知该种大肠杆菌繁殖一代所需时间大约为 h。
(2)从图2可看出， （填“甲链”或“乙链”）为后随链，其延伸的方向与复制叉移动的方向 （填“相同”或“相反”）。
(3)图2中复制叉的形成是由 酶催化DNA双链间的氢键断裂形成的。子链合成时，首先需要RNA引物与模板链的 （填“5”或“3”）端结合，随后 酶结合上去催化子链的延伸。
(4)若图2亲代DNA的一条单链中（A+T）/（G+C）=n，则另一条互补链中该比例为 ，在整个DNA分子中（A+G）/（T+C）的值为 。若图2中亲代DNA分子在复制时，一条链上的G变成了A，则该DNA分子经过n次复制后，发生差错的DNA分子占DNA分子总数的 。
2 / 2第3章 基因的本质
第3节 DNA的复制
必会知识一 对DNA复制的推测及DNA半保留复制的实验证据
1．对DNA复制的推测
(1)半保留复制
①提出者：沃森和克里克。
②观点：DNA复制方式为半保留复制。
③内容：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂，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。
④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。
(2)全保留复制：指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。
2．DNA半保留复制的实验证据
(1)实验方法：同位素标记技术和密度梯度离心技术。
(2)实验原理：只含15N的DNA密度大，只含14N的DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。因此，利用离心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以半保留方式复制。
③演绎推理(预期实验结果)
离心后应出现三条DNA带；
a．重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。
b．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。
c．轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。
④实验验证
实验结果 条带数量 在试管中位置 DNA含N情况
亲代 1 靠近试管底部 15N/15N－DNA
第一代 1 位置居中 15N/14N－DNA
第二代 2 一条带位置居中，一条带位置靠上 15N/14N－DNA、14N/14N－DNA
⑤实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的。
[例1]梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，设计了一个巧妙的实验，证明了DNA的复制是以半保留的方式进行的。实验过程中没有采用的科学方法和技术是（ ）
A．放射性同位素标记技术 B．假说-演绎法
C．密度梯度离心法 D．微生物培养技术
【答案】A
【详解】A、实验中用15N（稳定性同位素）标记DNA，而非放射性同位素，因此未采用放射性同位素标记技术，A错误；
B、实验通过提出全保留、半保留、分散复制三种假说，预测离心结果并与实际观察对比，属于假说-演绎法，B正确；
C、利用密度梯度离心法区分不同密度的DNA分子（如15N/14N杂合链），C正确；
D、实验中需在含15N和14N的培养基中培养大肠杆菌，涉及微生物培养技术，D正确。
故选A。
[例2]如图为科学家设计的DNA合成的同位素示踪实验，利用大肠杆菌来探究DNA的复制过程，下列说法正确的是（ ）
A．本实验科学家探究DNA复制方式用到了假说-演绎法
B．从获得试管①到试管③，细胞内的染色体复制了两次
C．用噬菌体代替大肠杆菌进行实验，提取DNA更方便
D．试管③中含有14N的DNA占3/4
【答案】A
【详解】A、本实验科学家探究DNA复制方式用到了假说-演绎法，分别假设其复制方式是全保留复制、半保留复制、弥散复制等，随后进行实验验证假设，A正确；
B、大肠杆菌细胞内没有染色体，B错误；
C、噬菌体是病毒，不能在培养液中繁殖，不能代替大肠杆菌进行实验，C 错误；
D、试管③中含有14N 的DNA 占100%，D错误。
故选A。
必会知识二 DNA复制的过程
1．DNA复制的概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
2．发生时期：在真核生物中，这一过程是在细胞分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的。
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：(1)边解旋边复制；(2)半保留复制。
6．准确复制的原因
(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：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。
[例1]下图表示DNA分子片段，下列相关叙述正确的是（ ）
A．DNA分子中⑥的排序代表遗传信息 B．每个磷酸基团连有2个脱氧核糖
C．复制时DNA聚合酶催化形成⑤ D．构成DNA分子的基本单位是⑦
【答案】A
【详解】A、⑥代表碱基对，DNA分子中的遗传信息就储存在碱基对的排列顺序中，A正确；
B、5'端的磷酸基团只连接了1个脱氧核糖，每个磷酸基团连有1或2个脱氧核糖，B错误；
C、⑤是碱基对之间的氢键，DNA复制时，DNA聚合酶催化形成磷酸二酯键，而非两条单链之间的氢键，C错误；
D、④是脱氧核糖核苷酸，是构成DNA分子的基本单位，D错误。
故选A。
[例2]DNA复制时，一条新子链按方向进行连续复制而另一条链也按方向合成新链片段——冈崎片段(如图所示)。已知DNA聚合酶不能直接起始DNA复制分子新链或冈崎片段的合成，需先借助引物酶以DNA为模板合成RNA引物，DNA聚合酶再在引物的3'-OH上聚合脱氧核苷酸。当DNA整条单链合成完毕或冈崎片段相连后，DNA聚合酶再把RNA引物去掉，换上相应的DNA片段。下列相关说法正确的是（ ）
A．引物酶属于DNA聚合酶
B．RNA引物合成时与冈崎片段合成时的碱基互补配对原则相同
C．DNA聚合酶既能催化磷酸二酯键形成，也能催化磷酸二酯键断裂
D．科学家通过放射性同位素标记法证明了DNA的复制方式为半保留复制
【答案】C
【分析】DNA复制需要模板、原料、能量、酶等条件；DNA复制特点是边解旋边复制、半保留复制、不连续复制等；DNA复制时，子链只能从5’端向3’端延伸，两条子链的延伸方向相反。
【详解】A、引物酶以DNA为模板合成RNA，故引物酶不属于DNA聚合酶，A错误；
B、RNA引物的合成是以DNA为模板，按照碱基互补配对原则（A-U、T-A、G-C、C-G）合成RNA链，而冈崎片段（DNA片段）的合成是以DNA为模板，按照碱基互补配对原则（A-T、T-A、G-C、C-G）合成DNA链，故碱基互补配对原则不完全相同，B错误；
C、DNA聚合酶可催化脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，从而合成DNA链，同时据题干信息可知，DNA聚合酶可以把RNA引物去掉，因此也可以催化磷酸二酯键断裂，C正确；
D、科学家证明DNA的复制方式时用到了15N同位素标记，但15N不具有放射性，D错误。
故选C。
难点知识一 对DNA复制的推测
方法：假说-演绎法
1.提出问题：DNA的复制方式是三种方式中的哪一种？
2.作出假设：
①半保留复制：形成的两个DNA分子各有一条链来自亲代，另一条链是新形成的
②全保留复制：新复制出的两个DNA分子，一个是亲代的，另一个是新形成的
③弥散复制：新复制出的两个DNA分子每条链中既有母链片段又有新形成的片段
3.演绎推理：同位素示踪技术 大肠杆菌 同位素(15N)示踪（繁殖快，20min一代） 密度梯度离心
4.实验验证：
5.得出结论：DNA的复制方式为半保留复制
命题角度1 探究 DNA 复制方式的核心实验
将15N标记的大肠杆菌(其DNA经密度梯度离心后如甲图），转至以14NH4C1为唯一氮源的培养液中培养，每20分钟繁殖一代，收集并提取DNA，进行密度梯度离心，图为离心结果模拟图。已知大肠杆菌DNA中胞嘧啶个数为X。下列有关叙述正确的是（ ）
A．繁殖过程中所需的嘌呤数等于嘧啶数
B．乙是转入14N培养基中复制一代的结果
C．出现丙结果至少需要40分钟
D．出现丁结果至少需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为4X
【答案】A
【详解】A、大肠杆菌细胞中的DNA分子具有双螺旋结构，在复制过程中遵循碱基互补配对原则，所以繁殖过程中所需的嘌呤数等于嘧啶数，A正确；
B、DNA分子复制是半保留复制，将15N标记的大肠杆菌（其DNA经密度梯度离心后如甲图），转至以14NH4C1为唯一氮源的培养液中培养，复制一代的DNA分子都是一条链含15N，一条链含14N，经密度梯度离心后如图丙，B错误；
C、大肠杆菌每20分钟繁殖一代，丙中的DNA分子都是一条链含15N，一条链含14N，说明经过了一次DNA复制，所以出现丙结果至少需要20分钟，C错误；
D、丁中是1/2中带、1/2轻带，说明DNA已复制2次，所以出现丁结果至少需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为X×(22-1) =3X，D错误。
故选A。
命题角度2 复制方式的假说 - 演绎推理
假说-演绎法是构建科学理论的一种重要方法，下表中假说和演绎推理相符的是（ ）
选项 探究目的 假说 演绎推理
A 金鱼草花色的 遗传 金鱼草花色遗传符合“融合遗传” 若将F1粉红花金鱼草进行自交，后代F2有白色出现
B DNA的复制方式 DNA的复制方式为半保留复制 若提取子一代和子二代DNA进行密度梯度离心，均出现2个条带
C 噬菌体的遗传 物质 只有噬菌体的DNA进入大肠杆菌 若用放射性标记的噬菌体侵染大肠杆菌，预测35S组沉淀物中基本不含有放射性；32P组沉淀物含有大量放射性
D 探究果蝇控制白眼基因的位置 控制白眼性状的基因位于X染色体上 任一杂交实验中的白眼果蝇均将为雄性
A．A B．B C．C D．D
【答案】C
【详解】A、假说为“融合遗传”，若成立，F1粉红花自交后代应仍为粉红花，不会出现性状分离。但演绎推理预测F2出现白色，与融合遗传矛盾，A错误；
B、若DNA为半保留复制，子一代DNA离心应显示1个中带，子二代显示1个中带和1个轻带。但选项B的演绎推理认为子一代和子二代均出现2个条带，与半保留复制的预期不符，B错误；
C、假说认为噬菌体的DNA进入宿主，蛋白质外壳留在外部。若用35S标记蛋白质，离心后放射性主要在上清液，沉淀物中基本无；32P标记DNA时，放射性集中在沉淀物。演绎推理与假说一致，C正确；
D、若白眼基因位于X染色体隐性，白眼雌性（XwXw）可能通过特定杂交（如XwXw与XwY）产生。但选项D的演绎推理断言“任一杂交的白眼果蝇均为雄性”，忽略了白眼雌性的存在，D错误。
故选C。
难点知识二 DNA复制的有关计算
DNA分子的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有：
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DNA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＝2 n＋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
(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。
(2)第n次复制需该脱氧核苷酸数＝m·2n－1个。
命题角度1 DNA分子数
若将处于G1期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，培养至第二次分裂中期。下列叙述正确的是（ ）
A．每条染色体中的两条染色单体均含3H
B．每个DNA分子的两条脱氧核苷酸链均含3H
C．每个DNA分子中均只有一条脱氧核苷酸链含3H
D．每条染色单体均只有一个DNA分子的两条脱氧核苷酸链含3H
【答案】A
【详解】细胞处于G 期时，DNA尚未复制，将其置于含 H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，第一次分裂间期DNA复制，以亲代 DNA为模板（不含 H），利用含 H的原料合成子链，所以第一次分裂结束后，每个DNA分子一条链含 H，一条链不含。第二次分裂间期 DNA 再次复制， 每个DNA分子复制后形成两个DNA分子，分别是一条链含 H、一条链不含，以及两条链都含 H（因为其中一个DNA分子的模板链含 H，新合成子链也含 H）。到第二次分裂中期，每条染色体含两条染色单体，每条染色单体含一个DNA分子，这两个DNA分子情况是一个为一条链含 H、一条链不含，另一个是两条链都含 H，所以每条染色体中的两条染色单体均含 H，A正确，BCD错误。
故选A。
命题角度2 脱氧核苷酸链数
一个被32P标记的T2噬菌体侵染在31P环境中培养的大肠杆菌，已知该噬菌体DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个，以下叙述错误的是（ ）
A．大肠杆菌为T2噬菌体增殖提供原料和酶等
B．该噬菌体DNA含有2m+n个氢键
C．正常情况下，该噬菌体增殖4次，子代噬菌体中只有14个含有31P
D．理论上，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
【详解】A、噬菌体侵染时，自身仅注入DNA，复制所需的酶、原料（脱氧核苷酸）均由宿主大肠杆菌提供，A正确；
B、该噬菌体DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个，则腺嘌呤＝胸腺嘧啶＝（2m－2n）/2＝m－n（个），A与T之间有2个氢键，G与C之间有3个氢键，则该噬菌体DNA含有的氢键数目＝（m－n）×2＋n×3＝2m＋n（个），B正确；
C、正常情况下，该噬菌体增殖4次产生16个子代，初始DNA含 P，后续复制均使用 P原料，故所有子代DNA均含 P，C错误；
D、该噬菌体DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个，则腺嘌呤=（2m－2n）/2＝m－n（个），理论上，噬菌体DNA第4次复制共需要24-1×（m-n）=8（m-n）个腺嘌呤脱氧核苷酸，D正确。
故选C。
一、单选题
1．美国科学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，设计实验证明了DNA的复制。下列叙述正确的是（ ）
A．梅塞尔森和斯塔尔首先提出了DNA的半保留复制假说，并设计了验证实验
B．将含15N的大肠杆菌放在含14N的环境中繁殖多代后离心，记录大肠杆菌的位置
C．15N和14N的相对原子质量不同，离心后DNA条带密度越大越靠近试管的上部
D．该实验运用假说—演绎法，通过同位素标记技术成功验证了DNA的复制方式
【答案】D
【详解】A、梅塞尔森和斯塔尔并未首先提出DNA半保留复制假说，该假说由沃森和克里克在提出DNA双螺旋结构时提出，他们仅通过实验验证，A错误；
B、实验中离心的是DNA分子而非大肠杆菌本身，通过密度梯度离心区分不同密度的DNA条带，B错误；
C、离心时密度大的DNA（含15N较多）会沉降到试管下部，密度小的（含14N较多）位于上部，C错误；
D、实验通过假设DNA可能存在的复制方式（半保留、全保留、分散），预测离心结果，再通过同位素标记和密度梯度离心验证，符合假说—演绎法的逻辑，D正确。
故选D。
2．含50个碱基对的DNA分子片段的两条链分别为a链和b链，其中a链中（T+A）/（G+C）=2/3；将该DNA分子片段用15N标记，然后在只含有14N的培养基中连续复制4次，则下列有关说法正确的是（ ）
A．该DNA片段的b链中（G+C）/（T+A）的值为2/3
B．该DNA片段中含有腺嘌呤脱氧核苷酸的数目为20个
C．子代DNA中含14N的DNA分子的比例为7/8
D．子代DNA中含15N的DNA单链的比例为1/32
【答案】B
【详解】A、a链中（T+A）/(G+C)=2/3，根据互补配对原则，b链中（G+C）/(T+A)应为a链中（G+C）/(T+A)的倒数，即3/2，A错误；
B、DNA分子含50个碱基对（共100个碱基）。a链中（T+A）/(G+C)=2/3，设T+A=2x，G+C=3x，则2x+3x=50，解得x=10，故T+A=20。整个DNA分子中A+T总量为20×2=40，腺嘌呤（A）数目为（A+T）/2=20，B正确；
C、所有子代DNA均含14N（因复制原料为14N），含14N的DNA比例为100%，C错误；
D、复制4次后共产生16个DNA分子，含15N的链仅2条（原亲代链），单链总数为32条，故含15N的单链比例为2/32=1/16，D错误。
故选B。
3．斯坦福大学科学家发现的古细菌，最适生长温度为100℃，80℃以下失活。若该细菌的环状双链DNA中含有N个碱基对，其中腺嘌呤M个，某兴趣小组在实验室模拟其DNA复制。下列有关叙述错误的是（ ）
A．该细菌DNA的碱基中（A+T）/（G+C）的比例较低
B．该细菌DNA中每个脱氧核糖都与2个磷酸基团相连
C．模拟DNA分子复制时需提供DNA聚合酶、原料等条件
D．复制n次需要（N-M）2n-1个游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸
【答案】D
【分析】若该细菌的环状双链DNA中含有N个碱基对，其中腺嘌呤M个，根据碱基的互补配对原则可知，其中T=A=M个，C=G=N-M个。
【详解】A、古细菌生活在高温环境，其DNA中G-C碱基对比例较高（因含三个氢键，更稳定），导致（A+T）/(G+C)比值较低，A正确；
B、环状双链DNA无游离末端，每个脱氧核糖均与两个磷酸基团通过磷酸二酯键相连，B正确；
C、DNA复制需解旋酶（打开双链）和DNA聚合酶（催化合成），模拟DNA分子复制时需提供DNA聚合酶、原料等条件，C正确；
D、复制n次需鸟嘌呤脱氧核苷酸总数为（2n-1）×(N-M)，D错误。
故选D。
4．科学工作者关于DNA复制方式曾提出过两种假说：半保留复制和全保留复制，两种假说的复制过程如图甲所示。1958年，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，设计了一个巧妙的实验（图乙）来验证DNA的复制方式。下列叙述错误的是（ ）
A．该实验用到的实验技术是放射性同位素标记技术和密度梯度离心技术
B．DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
C．图乙中最早可根据(b)的离心结果确定DNA的复制方式不为全保留复制
D．亲代大肠杆菌繁殖3代后，实验结果轻带和中带中DNA数量之比为3∶1
【答案】A
【详解】A、15N不具有放射性，是稳定同位素。由图乙可知：将含15N的大肠杆菌转入14N培养液中培养，在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置，这说明该实验用到的技术是同位素标记技术和密度梯度离心技术，A错误；
B、DNA的复制是指以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，B正确；
C、全保留复制是指DNA复制以DNA双链为模板，子代DNA的双链都是新合成的。若为全保留复制，则(b)繁殖一代后取样，理论上有1/2的DNA的两条链都含15N、另有1/2的DNA的两条链都含14N，离心后应出现轻、重两条带，而(b) 的离心结果只出现一条中带，因此图乙中最早可根据b的离心结果确定DNA的复制方式不为全保留复制，C正确；
D、半保留复制是指新形成的每个DNA分子中都保留了原来DNA分子中的一条链。亲代大肠杆菌的DNA的两条链都含15N，繁殖3代后，共产生的23＝8个DNA分子其中有2个DNA分子的1条链含有15N、另1条链含有14N，其余的6个DNA分子的2条链都含14N，所以实验结果轻带和中带中DNA数量之比为3∶1，D正确。
故选A。
5．图1表示DNA分子复制过程，a和d为两条模板链，Ⅰ和Ⅱ是该过程中所需要的酶，已知该DNA分子含有1000个碱基对，G+C占全部碱基的40%。将图1中某一片段放大后如图2所示。下列叙述正确的是（ ）
A．图1中子链b延伸方向为5'→3'，子链c延伸方向为3'→5'
B．图1中Ⅰ为解旋酶，Ⅱ为DNA聚合酶，二者都作用于氢键
C．①②交替连接构成DNA分子的基本骨架，①②③构成胞嘧啶脱氧核苷酸
D．该DNA分子进行第4次复制时将消耗4800个游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸
【答案】D
【详解】A、DNA分子复制时，子链的延伸方向都是5'→3'，所以子链b和子链c延伸方向均为5'→3'，A错误；
B、图1中Ⅰ为解旋酶，作用于氢键，将DNA双链解开；Ⅱ为DNA聚合酶，作用于磷酸二酯键，将游离的脱氧核苷酸连接成子链，B错误；
C、①脱氧核糖和②磷酸交替连接构成DNA分子的基本骨架，①③④构成的是胞嘧啶脱氧核苷酸，C错误；
D、已知该DNA分子含有1000个碱基对，即2000个碱基，G+C占全部碱基的40%，则A+T占全部碱基的1 - 40%=60%，A=T = 60%/2=30%，所以T的数量为200030% =600个。该DNA分子进行第4次复制时，相当于新合成24-1=8个DNA分子，所以将消耗游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数量为6008 = 4800个，D正确。
故选D。
6．某双链DNA分子含有m个碱基对，其中腺嘌呤的数量占碱基总数的n%。若该DNA分子在适宜条件下连续复制3次，下列有关叙述正确的是（ ）
A．该DNA分子中含有的氢键数目为（3m-2mn%）个
B．复制过程中需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数量为7m（1-n%）个
C．子代DNA分子中，含有母链的DNA分子占1/8
D．子代DNA分子中，嘌呤碱基所占比例高于嘧啶碱基所占比例
【答案】A
【详解】A、DNA中A-T对含2个氢键，C-G对含3个氢键，总碱基数为2m，A占n%，则A-T对数为2m×n%=0.02mn，对应氢键数为0.02mn×2=0.04mn；C-G对数为m-0.02mn，对应氢键数为（m-0.02mn）×3=3m-0.06mn，总氢键数为0.04mn+3m-0.06mn=3m-0.02mn，即含有的氢键数目为（3m-2mn%）个，A正确；
B、原DNA中C数为m（1-2n%），复制3次后需合成7个新DNA，共需游离C数为7m（1-2n%），B错误；
C、复制3次后，8个DNA中仅2个含母链，比例为2/8=1/4，C错误；
D、双链DNA中嘌呤（A+G）与嘧啶（C+T）比例恒为1：1，D错误。
故选A。
7．如图表示真核细胞DNA复制过程，下列相关叙述错误的是（ ）
A．从图中可看出，DNA复制具有多起点、双向复制的特点
B．S期前期的复制起点启动复制后，直到S期结束才会有新的复制起点启动
C．复制叉处，DNA聚合酶沿模板链移动的方向与DNA复制方向相同
D．若在细胞培养液中加入DNA合成抑制剂，S期细胞数量将增加
【答案】C
【分析】DNA分子复制的过程：①解旋：在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开。②合成子链：以解开的每一条母链为模板，以游离的四种脱氧核苷酸为原料，遵循碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的子链。③形成子代DNA：每条子链与其对应的母链盘旋成双螺旋结构。从而形成2个与亲代DNA完全相同的子代DNA分子。
【详解】A、从图示DNA的复制过程中可以看出，DNA复制具有多起点、双向复制的特点，A正确；
B、真核生物有多个复制泡，可从不同起点开始DNA复制，可以加快DNA复制速率，但是据图可知S期前期的复制起点启动复制后，直到S期结束才会有新的复制起点启动，B正确；
C、复制时DNA聚合酶只能沿模板链的3'→5'方向移动，而图中复制叉的推进方向是双向的，因此DNA聚合酶沿模板链移动的方向与复制叉的推进方向不一定相同，C错误；
D、S期完成了DNA的复制，若在细胞培养液中加入DNA合成抑制剂，S期细胞数量将增加，D正确。
故选C。
8．下图表示人体细胞核中DNA的复制过程，下列叙述正确的是（ ）
A．图中DNA的复制是从3个起点依次从左向右进行的，多个复制起点可缩短复制所需的时间
B．DNA复制时，脱氧核苷酸通过氢键连接成子链
C．若该DNA中含m个碱基对，其中A占全部碱基的比例为n，则该DNA中氢键有3m+2mn个
D．若用15N标记子链中的鸟嘌呤，则产生的两个DNA分子的相对质量可能不同
【答案】D
【详解】A、从图中可看出有三个复制起点，但由于“圈”的大小不同，代表复制开始的时间可能不同，“圈”越大，复制时间越早，从右向左，A错误；
B、DNA复制时，脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成子链，B错误；
C、DNA分子中A与T配对，形成两个氢键，G与C配对，形成三个氢键，若该DNA中含m个碱基对，其中A占全部碱基的比例为n，则该DNA中氢键有3m-2mn个，C错误；
D、如果用15N标记子链中的鸟嘌呤，由于DNA复制是半保留复制，所以产生的两个DNA分子中，一个分子会含有被15N标记的鸟嘌呤（因为它包含了一条被标记的子链），而另一个分子则不含（因为它包含的是母链和另一条未被标记的子链），这两个DNA分子的相对质量可能会不同，D正确。
故选D。
二、多选题
9．假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5000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．该过程需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
B．每个DNA分子的两条脱氧核苷酸链均31P
C．每个DNA分子中均只有一条脱氧核苷酸链31P
D．含32P与含31P的子代噬菌体的比例为1:50
【答案】ABC
【详解】A、噬菌体DNA由5000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%，即A=5000×2×20%=2000个，根据碱基互补配对原则，A=T=2000个，C=G=3000个，DNA复制方式为半保留复制，释放出100个子代噬菌体，即100个DNA分子，但其中仅99个DNA分子的合成需要消耗原料，因此该过程至少需要鸟嘌呤脱氧核苷酸数目为（100-1）×3000=297000个，A错误；
BC、根据DNA半保留复制特点，100个子代噬菌体中，2个DNA分子含有32P和31P（一条脱氧核苷酸链含31P，另一条脱氧核苷酸链含32P），98个DNA分子只含有31P（2条脱氧核苷酸链均含31P），BC错误；
D、100个DNA分子中，只有2个含有32P，100个DNA分子都含有31P，因此含32P与含31P的子代噬菌体的比例=2:100=1:50，D正确。
故选ABC。
10．大肠杆菌和某真核生物的核DNA复制过程如下图，关于两类生物DNA复制过程的叙述，错误的是（ ）
A．所需能量均来自线粒体
B．均边解旋边复制且双向复制
C．真核生物DNA复制均多起点同时开始
D．大肠杆菌复制效率高于真核生物
【答案】ACD
【详解】A、大肠杆菌为原核生物，没有线粒体，因此大肠杆菌DNA复制所需能量不是来自线粒体，真核生物的核DNA复制所需能量来自细胞质基质和线粒体，A错误；
B、据图可知，大肠杆菌和真核生物的核DNA复制方式均为边解旋边复制且双向复制，B正确；
C、图示真核生物的核DNA为多起点复制，根据图示复制起点两侧子链延伸的长度可知，不同起点的复制不是同时开始的，C错误；
D、据图可知，大肠杆菌的DNA为单起点双向复制，而真核生物的核DNA为多起点双向复制，因此真核生物的复制效率高于大肠杆菌，D错误。
故选ACD。
11．用15N标记含有100个碱基对的DNA片段，其中G有60个。该DNA片段在14N的培养基中连续复制多次后共消耗游离的嘌呤类脱氧核苷酸1500个。下列说法正确的是（ ）
A．该DNA片段复制了四次，共产生了16个DNA片段
B．该DNA片段中共有嘧啶碱基80个，复制多次后含有14N的DNA片段占7/8
C．若一条链中A的比例为30%，则其互补链中A的比例为10%
D．若一条链中A：T：G：C=1:2:3:4，则其互补链中该比例为2:1:4:3
【答案】ACD
【分析】 DNA分子双螺旋结构的主要特点：DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。 DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规律：A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对；G(鸟嘌呤)一定与C(胞嘧啶)配对。碱基之间的这种一一对应的关系，叫做碱基互补配对原则。
【详解】A、DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数，因此题中的DNA片段中含有嘌呤（A+G）的数目为100，该DNA片段复制n次需嘌呤量为100×(2n-1)，此时消耗的嘌呤数目为1500，说明n=4，即该DNA片段复制了四次，共产生了16个DNA片段，A正确；
B、DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数，因此，该DNA片段中共有嘧啶碱基为100个，由于原料中含有14N，则复制多次后含有14N的DNA片段占1，B错误；
C、该DNA片段中G的数目为60个，则A的数目为40个，即该DNA片段中A%＝40÷200=20%，根据A1%+A2%＝2A%可知，若一条链中A的比例为30%，则其互补链中A的比例为10%，C正确；
D、若一条链中A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4，根据碱基互补配对原则可推测，则其互补链中该比例为2∶1∶4∶3，D正确。
故选ACD。
12．下图表示大肠杆菌的 DNA 分子复制过程。下列相关叙述错误的是（ ）
A．图中复制起点部位的 G//C 碱基对比例较高，易于解旋
B．图中表示的过程具有双向、边解旋边复制的特点
C．DNA 聚合酶在细胞质中合成后运入细胞核进行图示过程
D．图中按照①②③的先后顺序合成子链，子链延伸方向为 5'→3'
【答案】AC
【详解】A、DNA分子中A/T碱基对之间是两个氢键，G/C碱基对之间是三个氢键。 复制起点部位A/T碱基对比例较高时，氢键数量相对较少，易于解旋，A错误；
B、图中表示的过程具有双向、边解旋边复制的特点，B正确；
C、图示表示大肠杆菌的 DNA 分子复制过程，无细胞核，C错误；
D、DNA分子复制时，子链延伸方向都是5'→3'，图中按照①②③的先后顺序合成子链，D正确。
故选AC。
三、解答题
13．图甲表示DNA分子片段的平面结构模型，图乙是DNA复制过程的示意图，结合所学知识回答下列问题：
(1)据图甲分析，DNA分子中 和 交替连接排列在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。①是构成DNA的一个基本单位，其名称是 。
(2)从图乙可看出DNA复制的方式是 ，DNA分子能精确复制的原因是 。
(3)如果图乙中a链的序列是3'-AGGTCC-5'，那么它的互补链d的序列是______。
A．3'TCCAGG-5' B．3'-GATACC5'
C．3'-AGGTCC-5' D．3'-GGACCT-5'
(4)若图甲DNA分子共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，则该DNA分子复制三次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为 。
【答案】(1) 脱氧核糖 磷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸
(2) 半保留复制 DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；碱基互补配对原则，保证了复制的准确进行
(3)D
(4)7（a/2-m）
【分析】DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸，脱氧核苷酸由磷酸二酯键连接形成脱氧核苷酸链，DNA分子一般是由2条反向平行的脱氧核苷酸链组成的规则的双螺旋结构，磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧，碱基排列在内侧，两条链上的碱基通过氢键连接形成碱基对，两条链上的碱基遵循A与T配对，G与C配对的碱基互补配对原则。
【详解】（1）据图甲分析，DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。①是构成DNA的一个基本单位，碱基是T，①的名称是胸腺嘧啶脱氧核苷酸。
（2）从图乙可看出DNA复制的方式是半保留复制，DNA分子能精确复制的原因是DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板；碱基互补配对原则，保证了复制的准确进行。
（3）如果图乙中a链的序列是3'-AGGTCC-5'，根据碱基互补配对原则，它的互补链d的序列是3'-GGACCT-5'，D正确，ABC错误。
故选D。
（4）该DNA分子中胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为a/2-m个，DNA分子复制的方式是半保留复制，所以该DNA分子复制3次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为(23-1)×(a/2-m) =7(a/2-m)。
14．研究人员将1个含14N/14N-DNA的大肠杆菌转移到以15NH Cl为唯一氮源的培养液中，培养24h后，提取子代大肠杆菌的DNA，将DNA双链解开再进行密度梯度离心，试管中出现两种条带，如图1所示。DNA复制时两条子链的延伸方向相反，其中一条子链称为前导链，该链连续延伸；另一条子链称为后随链，该链逐段延伸，这些片段称为冈崎片段；体内DNA复制时，由于DNA聚合酶无法从头合成DNA链，必须依赖游离的3'-OH末端作为延伸的起点，因此，子链合成时，由RNA引物先与模板链结合，为子链的延伸提供3'-OH末端，待DNA复制结束，RNA引物又会被酶剪切掉，体内DNA复制过程如图2所示。回答下列问题：
(1)根据图1所示信息，可知该种大肠杆菌繁殖一代所需时间大约为 h。
(2)从图2可看出， （填“甲链”或“乙链”）为后随链，其延伸的方向与复制叉移动的方向 （填“相同”或“相反”）。
(3)图2中复制叉的形成是由 酶催化DNA双链间的氢键断裂形成的。子链合成时，首先需要RNA引物与模板链的 （填“5”或“3”）端结合，随后 酶结合上去催化子链的延伸。
(4)若图2亲代DNA的一条单链中（A+T）/（G+C）=n，则另一条互补链中该比例为 ，在整个DNA分子中（A+G）/（T+C）的值为 。若图2中亲代DNA分子在复制时，一条链上的G变成了A，则该DNA分子经过n次复制后，发生差错的DNA分子占DNA分子总数的 。
【答案】(1)8
(2) 甲链 相反
(3) 解旋 3′ DNA聚合
(4) n 1 1/2/50%
【分析】DNA半保留复制过程是分别以解旋后的两条链为模板，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，子链的延伸方向是从5'→3'，分为前导链和后随链，前导链的合成是连续的，后随链的合成是不连续的。
【详解】（1）据题图1信息可知，1个含14N/14N-DNA的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中，培养24h后，提取子代大肠杆菌的DNA，将DNA双链解开再进行密度梯度离心，得到条带1（14N的DNA单链）：条带2（15N的DNA单链）=1：7，而母链14N链只有两条，可知，DNA单链共有16条，即形成了8个DNA分子，说明DNA分子共复制了3次，因此大肠杆菌的细胞周期为24/3=8h。
（2）从图2中可看出，DNA分子解旋后的两条单链均作为模板，子链的延伸方向是从5 →3 ，分为前导链和后随链，前导链的合成是连续的，合成与复制叉延伸的方向相同，后随链逐段延伸，形成一些冈崎片段，根据图2可知，甲链为后随链，其延伸的方向与复制叉移动的方向相反。
（3）图2中复制叉的形成是由解旋酶催化DNA双链间的氢键断裂形成的。RNA引物与模板链方向相反，且子链的延伸方向是从5'→3'，因此子链合成时，首先需要RNA引物与模板链的3'端结合，随后DNA聚合酶结合上去催化子链的延伸。
（4）DNA两条链之间遵循碱基互补配对，因此若亲代DNA的一条单链中（A+T）/（G+C）=n，则另一条互补链中该比例也为n。整个DNA分子中A=T，G=C，因此在整个DNA分子中（A+G）/（T+C）的值为1。DNA复制为半保留复制，以解开的2条DNA单链为模板合成子代DNA分子，若图2中亲代DNA分子在复制时，一条链上的G变成了A，即一半的模板链遗传信息发生了改变，则该DNA分子经过n次复制后，发生差错的DNA分子占DNA分子总数的1/2（50%）。
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