专题3.3DNA的复制-2017-2018学年高一生物人教版（必修2）

3.3 DNA的复制
1．（1）_____________提出遗传物质自我复制的假说：DNA分子复制时，DNA分子的________将解开，互补的碱基之间的________断裂。以________作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据________原则，通过形成________，结合到作为模板的单链上。
（2）半保留复制的特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的________。
2．DNA半保留复制的实验证据：
实验材料和方法：以___________为实验材料，运用_________技术；
实验过程：①用含有15N标记的NH4C1培养液培养大肠杆菌，让大肠杆菌繁殖几代再将大肠杆菌转移到________中。
②提取不同时期大肠杆菌的________，进行密度梯度离心，记录离心后试管中DNA的位置。
实验现象：试管中出现________条DNA带。
实验结论：DNA的复制是以________的方式进行的。
3．DNA分子复制的概念：以________为模板合成子代DNA的过程。
DNA分子复制的时间：有丝分裂的________和减数第一次分裂前的________。
4．DNA分子复制的特点：________、半保留复制。
DNA分子复制的结果：1个DNA分子→________子代DNA分子。
DNA分子复制的意义：保持了亲代与子代之间遗传信息的________。
1．（1）沃森和克里克 双螺旋 氢键 解开的两条单链 碱基互补配对 氢键
（2）一条链
2．大肠杆菌 放射性同位素示踪 含14N的普通培养液 DNA 三 半保留
3．亲代DNA 间期 间期
4．边解旋边复制 2个 连续性
一、DNA分子复制的时间是有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期；高等植物细胞内DNA复制的场所有细胞核、线粒体、叶绿体。DNA复制的具体过程如下：
（1）解旋：在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开。（此过程需要细胞提供能量）
（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。
1．能够保证DNA复制准确无误地进行的关键步骤是
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
【参考答案】B
【试题解析】DNA复制时新合成的子链与模板链间严格遵循碱基的互补配对原则，从而保证合成的子代DNA与亲代DNA携带相同的遗传信息，保证了遗传信息准确无误地传递。
二、DNA分子复制中的相关计算
DNA分子的复制方式为半保留复制，若将一个被15N标记的DNA转移到含14N的培养基中培养（复制）n代，其结果分析如图：
（1）子代DNA分子数：2n个。
①无论复制多少次，含有15N的DNA分子始终是2个。
②含14N的DNA分子有2n个，只含14的DNA分子有（2n -2）个，做题时应看准是“含”还是“只含”。
（2）子代DNA分子的总链数：2n×2=2n+1条。
①无论复制多少次，含15N的链数始终是2条。做题时应看准是“DNA分子数”还是“链数”。
②含14N的链数是（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，则经过n次复制需要消耗游离的该种脱氧核苷酸为m×（2n+1-1）个。
②若进行第n次复制，则需消耗该种脱氧核苷酸为2n-1个。
2．用15N标记一个DNA分子的两条链，让该DNA分子在含14N的培养液中复制一次，得到两个DNA分子，那么每个子代DNA分子中
A．只含有15N
B．只含有14N
C．一条链含有15N，另一条链含有14N
D．每条链同时含有14N和15N
【参考答案】C
1．下列关于DNA复制的叙述，正确的是
A．在细胞有丝分裂间期，可发生DNA的复制
B．DNA通过一次复制后产生四个DNA分子
C．DNA复制时严格遵循A—C，T—G的碱基互补配对原则
D．单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链
2．某个DNA片段由500对碱基组成，A+T占碱基总数的34%，若该DNA片段复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为
A．330 B．660
C．990 D．1320
3．用15N标记细菌的DNA分子，再将其置于含14N的培养基中连续繁殖四代，a、b、c为三种DNA分子:a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N，则如图所示这三种DNA分子的比例正确的是
4．关于DNA分子的结构与复制的叙述中，正确的是
①含有m个腺嘌呤的DNA分子第n次复制需要腺嘌呤脱氧核苷酸数为2n-1×m个
②在一个双链DNA分子中，G+C占碱基总数的M%，那么该DNA分子的每条链中的G+C都占该链碱基总数的M%
③细胞内全部DNA被32P标记后在不含32P的环境中进行连续有丝分裂，第2次分裂所得的每个子细胞中染色体均有一半有标记
④DNA双链被32P标记后，复制n次，子代DNA中有标记的占1/2n
A．①② B．②③
C．③④ D．②④
5．如图表示DNA分子复制的片段，图中a、b、c、d表示各条脱氧核苷酸链。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链中（A+T）/（G+C）的比值与b链中同项比值不同
D．a链中（A+T）/（G+C）的比值与c链中同项比值相同
6．据图回答下列问题:
（1）该图表示的过程是_______________，该过程主要发生在真核细胞的_______________________（填部位）。
（2）图中的1、5分别是_______________________、_______________________。
（3）假如经过科学家的测定，A链上的一段DNA分子（M）中的A∶T∶C∶G为2∶1∶1∶3，能不能说明该科学家的测定是错误的?_______________________。
（4）如果以A链的M为模板，复制得到的B链中A∶T∶C∶G应该是_______________________。
7．（2017海南卷）DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA分子中（A+T）/（G+C）与（A+C）/（G+T）两个比值的叙述，正确的是
A．碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值不同
B．前一个比值越大，双链DNA分子的稳定性越高
C．当两个比值相同时，可判断这个DNA分子是双链
D．经半保留复制得到的DNA分子，后一比值等于1
8．（2016·新课标全国卷2）某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述错误的是A．随后细胞中的DNA复制发生障碍
B．随后细胞中的RNA转录发生障碍
C．该物质可将细胞周期阻断在分裂中期
D．可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用
9．（2012·山东卷）假设一个双链均被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模板、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．该DNA发生突变， 其控制的性状即发生改变
10．（2012·福建卷）双脱氧核苷酸常用于DNA测序， 其结构与脱氧核苷酸相似， 能参与DNA的合成， 且遵循碱基互补配对原则。DNA合成时， 在DNA聚合酶作用下， 若连接上的是双脱氧核苷酸， 子链延伸终止；若连接上的是脱氧核苷酸， 子链延伸继续。在人工合成体系中， 有适量的序列为-GTACATACATG-的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸。则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
1．【答案】A
2．【答案】C
【解析】由A+T=34%知，A=T=17%，C=G=33%，DNA片段复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸分子个数为500×2×33%×（22-1）=990（个）。
3．【答案】D
【解析】假设亲代DNA分子为n个，则繁殖四代后，DNA分子总数为16n，其中，只含15N的DNA分子为0个，同时含14N和15N的分子为2n个，只含14N的分子有14n个，则它们呈现的比例如D项所示。
4．【答案】A
【解析】含有m个腺嘌呤的DNA分子第n次复制，其实就是有2n-1个DNA分子在复制，每个需要m个腺嘌呤脱氧核苷酸，那么2n-1个DNA分子就需要2n-1×m个腺嘌呤脱氧核苷酸；在一个双链DNA分子中，G+C占碱基总数的M%，由于两条链中G+C的数目是相等的，那么该DNA分子的每条链中G+C所占比例就相当于分子、分母各减半，其比例是不变的；细胞内全部DNA被32P标记后，在不含32P的环境中进行连续有丝分裂，第2次分裂时，细胞复制后的每条染色体中都有一条姐妹染色单体被32P标记，在有丝分裂后期，着丝点分开后，有一半染色体带有标记，两条姐妹染色单体分开后向两极移动是随机的，所以进入某一个子细胞的染色体不一定有一半带有标记；DNA双链被32P标记后，不管复制多少次，都只有2个DNA带有标记，所以复制n次，子代DNA中有标记的占2/2n。
5．【答案】D
【解析】在a、b、c、d四条脱氧核苷酸链中，a和b、d的碱基互补，d和a、c的碱基互补，b和d、a和c的碱基序列相同。在双链DNA分子中A=T、G=C，a链中（A+T）/（G+C）的比值与b链中同项比值相同，与c链中同项比值也相同。
6．【答案】（1）DNA复制 细胞核
（2）腺嘌呤脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸
（3）不能
（4）1∶2∶3∶1
【解析】（1）根据题意和图示分析可知:该图表示的过程是DNA复制，该过程主要发生在真核细胞的细胞核内。（2）由碱基互补配对原则可知，1为腺嘌呤脱氧核苷酸，5为胸腺嘧啶脱氧核苷酸。（3）由于在DNA单链中，不存在碱基互补配对，所以A链上的一段DNA分子（M）中的A∶T∶C∶G可以为2∶1∶1∶3．（4）如果以A链的M为模板，根据碱基互补配对原则，复制出的B链中A∶T∶C∶G=1∶2∶3∶1。
7．【答案】D
【考点定位】DNA分子结构
【名师点睛】明确双链DNA的碱基互补配对的数量关系是解题关键
8．【答案】C
【解析】DNA无法解旋，会影响DNA的复制和转录，使细胞周期停留在间期；癌细胞的增殖方式为有丝分裂，阻断DNA复制，可抑制癌细胞增殖。
9．【答案】C
10．【答案】D
【解析】在DNA双螺旋结构中， 碱基A与T、G与C分别形成碱基对， 胸腺嘧啶双脱氧核苷酸应与A配对形成氢键。故碱基序列为—GTACATACATG—的单链模板在正常脱氧核苷酸环境中会生成的子链为—CATGTATGTAC—，双脱氧核苷酸会使子链合成终止， 因此在胸腺嘧啶双脱氧核苷酸存在时，能形成—CAT/GT/AT/GT/AC—（/表示子链延伸终止处），由此可见，可以形成5种不同长度的子链。