第三章遗传的分子基础
第三节 DNA通过复制传递遗传信息
课后篇巩固提升
基础巩固
一、选择题
1.DNA分子的半保留复制是指( )
A.DNA分子中的一条链进行复制,另一条链不复制
B.DNA分子中的一半进行复制,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.DNA分子复制后,一个仍为亲代DNA分子,另一个为子代DNA分子
解析DNA分子复制时,以氢键断裂后的两条单链为模板,且“模板链”与新形成的子链间构成双螺旋结构,故每一个子代DNA分子总保留其亲代DNA分子的一条链,因此又称半保留复制。
答案C
2.下列哪项不属于DNA复制需要的条件( )
A.DNA
B.脱氧核苷酸
C.DNA聚合酶
D.氨基酸
解析DNA复制需要以DNA的两条链作为模板,需要4种脱氧核苷酸为原料,需要DNA聚合酶等多种酶的催化以及ATP提供能量才能正常完成,不需要氨基酸作为条件。
答案D
3.某DNA分子的两条链均带有同位素15N标记,在含有14N核苷酸的试管中以该DNA为模板进行复制实验,复制2次后,试管中带有同位素15N标记的DNA分子占
( )
A.1/2
B.1/3
C.1/6
D.1/8
解析DNA分子复制2次后,形成的子代DNA分子是22=4个,由于复制方式是半保留复制,故不管复制多少次,子代中始终有2个DNA分子含有亲代链,故经2次复制后,试管中带有同位素15N标记的DNA分子占1/2。
答案A
4.有关真核细胞DNA分子的复制,下列叙述正确的是
( )
A.复制过程中先是全部解旋,再半保留复制
B.复制过程中不需要消耗ATP
C.DNA聚合酶催化两个游离的脱氧核苷酸之间的连接
D.复制后产生的两个子代DNA分子共含有4个游离的磷酸基团
解析真核细胞DNA复制的主要特点是“边解旋边复制、半保留复制”,A项错误;复制需要ATP提供能量才能正常完成,B项错误;DNA聚合酶是催化相邻核苷酸的脱氧核糖与磷酸基团之间形成磷酸二酯键,C项错误。
答案D
5.下图为DNA分子部分片段平面结构模式图,下列相关叙述正确的是( )
A.图中①表示脱氧核苷酸,其与磷酸基团一起形成基本骨架
B.DNA聚合酶能催化②和③键形成
C.只有在解旋酶作用下,图中的③才能断裂
D.若该DNA分子中G—C碱基对比例较高,则热稳定性较高
解析图中①表示脱氧核糖,其与磷酸基团交替连接,排列在外侧,形成基本骨架,A项错误;DNA聚合酶能催化②磷酸二酯键形成,无法催化③氢键形成,B项错误;在高温下,图中的③氢键也能断裂,C项错误;在DNA分子中,氢键的含量越多,DNA分子的热稳定性越好。碱基对A—T通过两个氢键连接,碱基对C—G通过三个氢键连接,DNA分子中G—C碱基对比例较高,氢键的含量越高,故其热稳定性较高,D项正确。
答案D
6.下列有关DNA分子复制的叙述,正确的是( )
A.DNA分子两条链间的氢键断裂形成脱氧核苷酸
B.在复制过程中,解开双螺旋和复制是同时进行的
C.解开双螺旋后以一条母链为模板合成两条新的子链
D.两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子
解析DNA复制是在有关酶作用下,解开双螺旋形成单链,作为模板,边解开双螺旋边复制,是半保留复制。
答案B
7.下列关于双链DNA分子的结构和复制的叙述,正确的是( )
A.DNA中碱基相互配对遵循卡伽夫法则
B.DNA分子一条链中相邻两个碱基通过磷酸二酯键相连接
C.复制产生的两个子代DNA分子共含有4个游离的磷酸基团
D.某DNA分子内胞嘧啶占25%,则每条DNA单链上的胞嘧啶占该链碱基的比例为25%~50%
解析DNA中碱基相互配对遵循碱基互补配对原则,A项错误;DNA分子一条链中相邻两个碱基通过“—脱氧核糖—磷酸基团—脱氧核糖—”相连接,B项错误;组成DNA分子的每条脱氧核苷酸链含有1个游离的磷酸基团,复制产生的两个子代DNA分子共含有4条脱氧核苷酸链,因此共含有4个游离的磷酸基团,C项正确;某DNA分子内胞嘧啶占25%,则每条DNA单链上的胞嘧啶占该链碱基的比例为0~50%,D项错误。
答案C
8.下列有关DNA复制的叙述,错误的是( )
A.DNA在复制过程中可能会发生差错
B.DNA通过一次复制后产生2个DNA分子
C.DNA双螺旋结构全部解链后,开始DNA的复制
D.DNA复制过程需要DNA聚合酶
解析DNA的复制过程是边解开螺旋边进行复制。
答案C
9.(2019浙江4月选考)在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时,BrdU会取代胸苷掺入到新合成的链中,形成BrdU标记链。当用某种荧光染料对复制后的染色体进行染色,发现含半标记DNA(一条链被标记)的染色单体发出明亮荧光,含全标记DNA(两条链均被标记)的染色单体荧光被抑制(无明亮荧光)。若将一个细胞置于含BrdU的培养液中,培养到第三个细胞周期的中期进行染色并观察。下列推测错误的是( )
A.1/2的染色体荧光被抑制
B.1/4的染色单体发出明亮荧光
C.全部DNA分子被BrdU标记
D.3/4的DNA单链被BrdU标记
解析根据题意可知,在第三个细胞周期中期时,含半标记DNA的染色单体分别在两个细胞中,故有两个细胞的两条染色单体荧光全被抑制,有两个细胞中的一条染色单体发出明亮荧光,一条染色单体荧光被抑制,A、B两项正确;一个DNA分子中有两条脱氧核苷酸链,由于DNA的复制方式为半保留复制,故不含BrdU标记的两条脱氧核苷酸链分别位于两个DNA分子中,新复制得到的脱氧核苷酸链必然含BrdU标记,故所有DNA分子都被BrdU标记,C项正确;以第一代细胞中的某一条染色体为参照,在第三个细胞周期中期时一共有16条DNA单链,含BrdU标记的有14条,故有7/8的DNA单链被BrdU标记,D项错误。
答案D
二、非选择题
10.现有从生物体内提取的ATP分子和一个DNA分子,还有标记了放射性同位素3H的四种脱氧核苷酸。拟在实验室中合成出多个DNA分子。请回答下列问题。
(1)除上述几种物质外,还需要 等。?
(2)一段时间后,测得容器内共有8个DNA分子,可知DNA分子在此段时间内共复制了 次。?
(3)在第一代的两个DNA分子中,含3H的链均为 。?
(4)第三代DNA分子中,不含3H的DNA、一条链中含3H的DNA和两条链中含3H的DNA,其数目分别是 。?
(5)由以上叙述可知,合成DNA分子所需要的原料是 ,模板是 。?
解析DNA复制需要亲代DNA分子两条单链为模板、原料(4种脱氧核苷酸)、酶(解旋酶、DNA聚合酶)和能量(ATP);DNA复制呈指数增长即2n,并为半保留复制,2n=8,即复制了3次,第三代有8个DNA分子,其中不含3H的DNA有0个,一条链中含3H的DNA有2个,两条链中含3H的DNA有6个。
答案(1)酶 (2)3 (3)子链 (4)0,2,6 (5)4种脱氧核苷酸 亲代DNA分子的两条链
能力提升
一、选择题
1.将含14N-DNA的某细菌转移到含15NH4Cl的培养液中,培养24
h后提取子代细菌的DNA。先将DNA热变性处理,即解开双螺旋,变成单链,然后再进行密度梯度离心,结果如图,离心管中出现的两种条带分别对应下图中的两个峰。下列叙述正确的是( )
A.热变性处理破坏了DNA分子中的磷酸二酯键
B.由实验结果可推知该细菌的细胞周期大约为6
h
C.根据条带的数目和位置可以判断DNA的复制方式
D.如子代DNA直接密度梯度离心,则出现2条带,含量比例为1∶3
解析热变性破坏了DNA分子中的氢键,A项错误;从曲线看,DNA单链比是1∶7,最可能是24小时复制3次,说明细胞周期是8小时,B项错误;由于是单链,故不可根据条带数目和位置判断DNA复制方式,C项错误。
答案D
2.某DNA分子有500个碱基对,其中含有鸟嘌呤300个,该DNA分子进行连续复制,经测定共消耗了周围环境中1
400个腺嘌呤脱氧核苷酸,则该DNA分子共复制了多少次( )
A.3次
B.4次
C.5次
D.6次
解析依据题意可知,某DNA分子共有A+T+G+C=1
000个碱基,其中G=300个碱基。依据碱基互补配对原则可推知,在该DNA分子中,C=G=300个,A=T=200个。1分子的腺嘌呤脱氧核苷酸由1分子磷酸基团、1分子脱氧核糖和1分子腺嘌呤组成,因此该DNA分子共含有200个腺嘌呤脱氧核苷酸。如果该DNA分子连续复制n次,共消耗了周围环境中1
400个腺嘌呤脱氧核苷酸,则1
400=(2n-1)×200,解得n=3。
答案A
3.假设32P、35S分别标记了1个噬菌体中的DNA和蛋白质,其中DNA由5
000个碱基对组成,腺嘌呤占全部碱基的30%。该噬菌体侵染不含标记元素的大肠杆菌,共释放出50个子代噬菌体。下列叙述正确的是( )
A.子代噬菌体中可能含有32P、35S
B.该过程至少需要1×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
C.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
D.含32P的子代噬菌体所占的比例为1/25
解析噬菌体侵染细菌时,DNA进入细菌的细胞中,而蛋白质外壳则留在细菌细胞外,利用细菌细胞中的物质来合成噬菌体的组成成分,据此可知,让1个用32P、35S分别标记了DNA和蛋白质的噬菌体侵染不含标记元素的大肠杆菌,释放出的子代噬菌体中可能含有32P,但不含35S,A项错误;1个噬菌体含有1个DNA分子,依题意可知,该噬菌体的DNA分子共有A+T+G+C=10
000个碱基,其中A=T=10
000×30%=3
000个,则C=G=2
000个,而每个鸟嘌呤脱氧核苷酸含有1个鸟嘌呤(G),因此该过程至少需要(50-1)×2
000=98
000个鸟嘌呤脱氧核苷酸,B项错误;噬菌体增殖是以噬菌体的DNA为模板,需要细菌提供原料和酶等,C项错误;DNA的复制方式为半保留复制,则在50个子代噬菌体中,有2个含有32P,因此含32P的子代噬菌体所占的比例为1/25,D项正确。
答案D
4.(2020绍兴柯桥高二上学期期末)下列关于DNA分子的结构和功能的叙述,正确的是( )
A.DNA双螺旋结构使DNA分子具有较强的特异性
B.DNA分子一条链中相邻两个碱基通过氢键连接
C.具有m个胸腺嘧啶的DNA片段,第n次复制时需要m·个胸腺嘧啶
D.把DNA分子放在含15N的培养液中连续复制2代,子代DNA分子中只含15N的占3/4
解析DNA双螺旋结构使DNA分子具有较强的稳定性,A项错误;DNA分子两条链中配对的两个碱基通过氢键连接,一条链中相邻两个碱基通过—脱氧核糖—磷酸基团—脱氧核糖—连接,B项错误;具有m个胸腺嘧啶的DNA片段,第n次复制时新产生的DNA数目为2n-1个,故需要m·2n-1个胸腺嘧啶,C项正确;把DNA分子放在含15N的培养液中连续复制2代,共产生4个DNA分子,在子代DNA中只含15N的占1/2,D项错误。
答案C
5.(2020浙江1月选考)二倍体高等雄性动物某细胞的部分染色体组成示意图如下,图中①②表示染色体,a、b、c、d表示染色单体。下列叙述错误的是( )
A.一个核DNA分子复制后形成的两个核DNA分子,可存在于a与b中,但不存在于c与d中
B.在减数分裂中期Ⅰ,同源染色体①与②排列在细胞中央的赤道面上
C.在减数分裂后期Ⅱ,2条X染色体会同时存在于一个次级精母细胞中
D.若a与c出现在该细胞产生的一个精子中,则b与d可出现在同时产生的另一精子中
解析此细胞中含有同源染色体,且同源染色体形成四分体,①②为同源染色体,a、b为姐妹染色单体,c、d为非姐妹染色单体。一个核DNA分子复制后形成的两个核DNA分子,存在于同一条染色体的两条姐妹染色单体上,所以可存在于a与b中,但不存在于c与d中,A项正确;在减数第一次分裂中期,同源染色体排列在细胞中央的赤道面上,B项正确;在减数第二次分裂后期,着丝粒分裂,姐妹染色单体分开形成两条子染色体,所以2条X染色体会同时存在于一个次级精母细胞中,C项正确;若a与c出现在该细胞产生的一个精子中,则b与d不可能出现在同时产生的另一精子中,D项错误。
答案D
二、非选择题
6.DNA的复制方式可以通过设想来进行预测,可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散(弥散)复制三种。究竟是哪种复制方式呢?下面设计实验来证明DNA的复制方式。
实验步骤:
a.在唯一氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌,其DNA分子均为14N-DNA(对照)。
b.在唯一氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌,其DNA分子均为15N-DNA(亲代)。
c.将亲代15N大肠杆菌转移到唯一氮源为14N的培养基中,再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ),用密度梯度离心法分离,不同相对分子质量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。
实验预测:
(1)如果与对照(14NN)相比,子Ⅰ代能分辨出两条DNA带:一条 带和一条 带,则可以排除 。?
(2)如果子Ⅰ代只有一条中密度带,则可以排除 ,但不能肯定是 。?
(3)如果子Ⅰ代只有一条中密度带,再继续做子Ⅱ代DNA分子密度鉴定:若子Ⅱ代可以分离出 和 ,则可以排除分散复制,同时肯定半保留复制;如果子Ⅱ代不能分离出 密度两条带,则排除 ,同时确定为 。?
解析(1)如果与对照(14NN)
相比,子Ⅰ代能分辨出两条DNA带:一条轻(14NN)
带和一条重(15NN)带
,
则DNA的复制方式为全保留复制,则可以排除半保留复制和分散复制。(2)如果子Ⅰ代只有一条中密度带,则可以排除全保留复制,但不能肯定是半保留复制或分散复制。(3)如果子Ⅰ代只有一条中密度带,再继续做子Ⅱ代DNA密度鉴定:若子Ⅱ代可以分出一条中密度带和一条轻密度带,则可以排除分散复制,同时肯定半保留复制;如果子Ⅱ代不能分出中、轻密度两条带,则排除半保留复制,同时确定为分散复制。
答案(1)轻(14NN) 重(15NN) 半保留复制和分散复制 (2)全保留复制 半保留复制或分散复制 (3)一条中密度带 一条轻密度带 中、轻 半保留复制 分散复制(共30张PPT)
第三节 DNA通过复制传递遗传信息
课标阐释
学法指导
1.理解DNA通过半保留方式进行复制。(生命观念)
2.通过探究DNA的复制过程,领悟科学的本质特征。
(科学探究)
1.从DNA的结构入手,利用问题理解DNA复制的条件、过程、特点。
2.联系有丝分裂、减数分裂,进一步理解DNA复制过程和意义。
一、探究DNA的复制过程
1.方法:同位素示踪法和密度梯度离心法。
2.实验材料:大肠杆菌。
3.实验原理
含15N的双链DNA密度较大,含14N的双链DNA密度较小,一条链含15N与一条链含14N的双链DNA密度居中。
4.实验过程
(1)培养含15N的大肠杆菌:用15NH4Cl作为唯一氮源的培养液培养大肠杆菌若干代,使大肠杆菌的DNA都被同位素15N标记。
(2)转入含14N的培养液中继续培养:用14NH4Cl作为唯一氮源的培养液培养上述大肠杆菌。
(3)离心:分别取不同时刻的大肠杆菌,并将大肠杆菌中的DNA分离出来,做密度梯度超速离心和分析。
5.实验结果:离心后出现三条带。
6.实验结论:DNA的复制方式为半保留复制。
预习反馈
1.判断正误
(1)探究DNA的复制过程运用了同位素示踪法和差速离心法。(
×
)
(2)含15N的双链DNA密度较大,离心后的条带应分布于离心管的下部,含14N的双链DNA密度较小,离心后的条带应分布于离心管的上部。(
√
)
(3)将大肠杆菌放入以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养一代,则大肠杆菌的DNA都被同位素15N标记。(
√
)
(4)一个用15N标记的DNA分子放在含有14N的环境中培养,复制3次后含有14N的DNA分子占DNA分子总数的3/4。(
×
)
(5)根据同位素示踪实验的结果,新合成的双链DNA分子中,有一条链是来自亲代的DNA,另一条链则是新合成的。(
√
)
2.(2018浙江4月选考)某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动,结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl,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。下列叙述错误的是( )
A.本活动运用了同位素示踪技术和密度梯度离心技术
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
D.实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制
解析:本活动中有使用到14N和15N,即采用了同位素示踪技术,3个离心管中的条带需经密度梯度离心,A项正确。a管中只有重带,即为15N-15N-DNA,表明该管中的大肠杆菌是在含15NH4Cl的培养液中培养的,B项错误。b管中只有中带,即该管中的大肠杆菌的DNA都是
-DNA,C项正确。c管中具有1/2中带为15N-14N-DNA,1/2轻带为14N-14N-DNA,综合a、b、c三只离心管可推测,a管中为亲代DNA即15N-15N-DNA,b管中为复制一代后的子代DNA
即15N-14N-DNA,c管中为复制两代后的子代DNA
即1/2
15N-14N-DNA和1/2
14N-14N-DNA,说明DNA分子的复制方式是半保留复制,D项正确。
答案:B
二、DNA通过半保留方式进行复制
1.半保留复制:以亲代的一条DNA链为模板,按照碱基互补配对原则,合成另一条具有互补碱基的新链,复制出的DNA分子与亲代DNA分子完全相同。
2.条件
(1)模板:DNA分子的两条链。
(2)原料:4种脱氧核苷酸。
(3)酶:解旋酶、DNA聚合酶。
(4)能量。
3.复制基础:DNA的双螺旋结构。
4.过程
(1)形成母链:在解旋酶的作用下,两条链的配对碱基之间的氢键断开,碱基暴露出来,形成了两条“模板链”即母链。
(2)合成子链:每一条母链按照互补配对的原则,相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖和磷酸基团间形成磷酸二酯键,产生一条子链。这一过程需要DNA聚合酶的参与。
(3)新DNA分子的形成:每一条新形成的子链和原来的模板链盘绕成双螺旋结构。
5.结果:原来的一个双螺旋DNA分子变成了两个双螺旋DNA分子。这两个新形成的DNA分子间是相同的,并且与亲代DNA分子相同。
6.意义:DNA分子通过复制使亲代的遗传信息传递给了子代,从而保持了前后代遗传信息的连续性。
预习反馈
1.判断正误
(1)DNA分子的两条链均可作为复制的模板。其中解旋酶使DNA分子的两条链的配对碱基之间氢键断裂。(
√
)
(2)DNA分子通过全保留复制使遗传物质从亲代向子代传递,保持了亲子代间遗传信息的稳定。(
×
)
(3)DNA分子的双螺旋结构为DNA分子的复制提供了精确的模板。(
√
)
(4)DNA复制时,DNA聚合酶作用的部位是相邻核苷酸的脱氧核糖和磷酸基团之间。(
√
)
2.下图为某真核细胞中DNA复制过程模式图,下列分析错误的是( )
A.酶①和酶②均作用于氢键
B.该过程可发生在细胞有丝分裂间期
C.该过程的模板链是a、b链
D.DNA复制的特点是半保留复制
解析:酶①作用于氢键,酶②作用于磷酸二酯键;该过程可发生在细胞有丝分裂间期,该过程需要a、b链分别作模板,c、d链是分别以a、b链为模板合成的子链;DNA分子复制具有半保留复制的特点。
答案:A
探究点一
探究点二
DNA复制相关知识的理解
问题情境
根据下图思考解决下列问题。
1.“种瓜得瓜,种豆得豆”,从生物学角度理解,就是亲代的性状传递给了子代,其本质原因是什么?
提示:同一种生物亲子代的DNA分子相似。
2.亲代的性状传递给子代的方式是什么?需要哪些条件?
提示:半保留复制。需要酶、能量、模板、原料等条件。
探究点一
探究点二
典例剖析
下列关于DNA分子复制的叙述,正确的是( )
A.复制只在细胞核内进行
B.复制仅发生在有丝分裂的间期
C.复制过程是先解开螺旋后复制
D.碱基互补配对保证了复制的准确性
解析:真核生物DNA的复制主要在细胞核中进行,此外在细胞质的线粒体和叶绿体中也能进行,A项错误;复制不仅仅发生在有丝分裂过程中,减数分裂过程中也有DNA的复制,B项错误;复制过程中边解开螺旋边复制,C项错误;碱基互补配对保证了复制的准确性,D项正确。
答案:D
探究点一
探究点二
归纳提升
1.关于复制的注意点
(1)真核生物DNA发生复制的时间
①在体细胞中发生在有丝分裂间期。
②在有性生殖过程中发生在减数第一次分裂前的间期。
(2)场所:凡是细胞内有DNA的地方均可进行DNA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:细胞质。
③病毒:宿主细胞内。
探究点一
探究点二
2.复制过程图解
探究点一
探究点二
3.解答DNA分子复制过程中计算题时特别注意以下几点
(1)在分析被标记的DNA分子所占的比例时,要注意的是DNA分子数,还是脱氧核苷酸链数,两者之间的关系不是1∶1。
(2)在解答消耗某种脱氧核苷酸数量时,要除去亲代DNA分子中所含有的相应脱氧核苷酸数量。
(3)不能将经过n次复制和第n次复制混为一谈,两者之间不是等同关系。
(4)看清“含”还是“只含”等关键词,以免掉进陷阱。
(5)复制出DNA数=2n(n为复制次数),含亲代链的DNA数始终是2个。
探究点一
探究点二
方法技巧
DNA的复制——“一所、两期、三步、四条件”
“一所”是指复制的场所主要是细胞核;
“两期”是指复制的时期主要是有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期;
“三步”是指“三个步骤”即解旋、形成子链、母链与子链形成新的DNA分子;
“四条件”是指原料、模板、能量和酶。
探究点一
探究点二
活学活练
1.下列关于DNA复制的叙述,正确的是( )
A.产物是RNA分子
B.场所主要是细胞溶胶
C.原料是氨基酸
D.方式是半保留复制
答案:D
探究点一
探究点二
2.一个双链均含32P的DNA分子,在不含32P的溶液中复制3次后,含32P的子代DNA分子个数是( )
A.1
B.2
C.4
D.8
解析:一个双链均含32P的DNA分子,在不含32P的溶液中复制3次后,根据半保留复制原则,含32P的子代DNA分子个数是2个。
答案:B
探究点一
探究点二
探究DNA的复制过程剖析
问题情境
下图表示采用同位素示踪技术和密度梯度离心技术处理来探究DNA复制方式的过程图解,思考解决下列问题。
探究点一
探究点二
1.该实验证明DNA的复制方式是什么?
提示:半保留复制。
2.轻带表示的DNA分子中N组成是什么?
提示:14N-14N。
3.若将DNA双链分开来离心,则b、c两组实验结果是否相同?
提示:相同。
探究点一
探究点二
典例剖析
下图所示是研究DNA复制方式的实验,根据这些实验结果进行的推论,下列叙述正确的是( )
菌种:大肠杆菌
培养条件与方法:
(1)在含15N的培养液中培养若干代,使DNA均被15N标记(图甲)。
(2)转至14N的培养液中培养,每30分钟繁殖一代。
(3)取出每代DNA样本,并离心分层。
结果模拟图:
探究点一
探究点二
A.乙是转入14N培养液中复制一代的结果
B.乙是转入14N培养液中复制二代的结果
C.出现丁的结果至少需要60分钟
D.图戊表示复制三代后不再具有15N标记的DNA
探究点一
探究点二
解析:已知亲本双链都是15N,根据DNA分子半保留复制的特点,子一代都是一条链含14N,一条链含15N,位于试管的中部,如图丙所示,A项错误;子二代形成的四个DNA分子中,两个具有最初的母链,处于中带,还有两个不含15N,位于轻带,如图丁所示,B项错误;出现丁的结果时,DNA复制了两次,所以最少经过了60分钟,C项正确;无论复制多少次,都有两个DNA分子含有15N,D项错误。
答案:C
探究点一
探究点二
归纳提升
1.实验原理
若DNA的两条链都用15N标记,那么DNA分子密度较大,离心后应该在试管的下部;若两条链中都含有14N,那么DNA分子密度较小,离心后应该在试管的上部;若DNA的两条链中一条含有15N,一条含有14N,那么DNA分子密度居中,离心后应该在试管的中部。
2.预期结果
(1)若第二代DNA分子中15N-15N占1/2,14N-14N占1/2;第三代DNA分子中15N-15N占1/4,14N-14N占3/4,说明DNA复制方式是全保留复制。
(2)若第二代DNA分子全部是15N-14N;第三代DNA分子中15N-14N占1/2,14N-14N占1/2,说明DNA复制方式是半保留复制。
探究点一
探究点二
3.DNA分子复制过程图解
探究点一
探究点二
活学活练
1.在“探究DNA的复制过程”活动中,下列技术或操作没有涉及的是( )
A.大肠杆菌的培养
B.DNA的提取
C.密度梯度超速离心
D.放射性检测
解析:本实验采用的是密度梯度超速离心,不用做放射性检测。
答案:D
探究点一
探究点二
2.(2020杭州七县区高二上学期期末)将一个用14N标记的DNA放到15N的培养基上培养,让其连续复制三次,将每次复制产物置于试管内进行离心,复制1次、2次、3次后的分层结果分别是图中的( )
A.c、e、f
B.a、e、b
C.a、b、d
D.c、a、b
探究点一
探究点二
解析:由于DNA分子的复制方式是半保留复制,一个用14N标记的DNA分子在15N的培养基上培养,复制一次后,每个DNA分子的一条链含14N,另一条链含15N,离心后全部位于中间层对应图中的c;复制二次后,产生4个DNA分子,其中含14N和15N的DNA分子为2个,只含15N的DNA分子为2个,离心后其分层对应图中的a;复制三次后,产生8个DNA分子,其中含14N和15N的DNA分子为2个,只含15N的DNA分子为6个,离心后其分层对应图中的b。
答案:D第三章遗传的分子基础
第三节 DNA通过复制传递遗传信息
课后篇巩固提升
基础巩固
一、选择题
1.DNA分子的半保留复制是指( )
A.DNA分子中的一条链进行复制,另一条链不复制
B.DNA分子中的一半进行复制,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.DNA分子复制后,一个仍为亲代DNA分子,另一个为子代DNA分子
2.下列哪项不属于DNA复制需要的条件( )
A.DNA
B.脱氧核苷酸
C.DNA聚合酶
D.氨基酸
3.某DNA分子的两条链均带有同位素15N标记,在含有14N核苷酸的试管中以该DNA为模板进行复制实验,复制2次后,试管中带有同位素15N标记的DNA分子占
( )
A.1/2
B.1/3
C.1/6
D.1/8
4.有关真核细胞DNA分子的复制,下列叙述正确的是
( )
A.复制过程中先是全部解旋,再半保留复制
B.复制过程中不需要消耗ATP
C.DNA聚合酶催化两个游离的脱氧核苷酸之间的连接
D.复制后产生的两个子代DNA分子共含有4个游离的磷酸基团
5.下图为DNA分子部分片段平面结构模式图,下列相关叙述正确的是( )
A.图中①表示脱氧核苷酸,其与磷酸基团一起形成基本骨架
B.DNA聚合酶能催化②和③键形成
C.只有在解旋酶作用下,图中的③才能断裂
D.若该DNA分子中G—C碱基对比例较高,则热稳定性较高
6.下列有关DNA分子复制的叙述,正确的是( )
A.DNA分子两条链间的氢键断裂形成脱氧核苷酸
B.在复制过程中,解开双螺旋和复制是同时进行的
C.解开双螺旋后以一条母链为模板合成两条新的子链
D.两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子
7.下列关于双链DNA分子的结构和复制的叙述,正确的是( )
A.DNA中碱基相互配对遵循卡伽夫法则
B.DNA分子一条链中相邻两个碱基通过磷酸二酯键相连接
C.复制产生的两个子代DNA分子共含有4个游离的磷酸基团
D.某DNA分子内胞嘧啶占25%,则每条DNA单链上的胞嘧啶占该链碱基的比例为25%~50%
8.下列有关DNA复制的叙述,错误的是( )
A.DNA在复制过程中可能会发生差错
B.DNA通过一次复制后产生2个DNA分子
C.DNA双螺旋结构全部解链后,开始DNA的复制
D.DNA复制过程需要DNA聚合酶
9.(2019浙江4月选考)在含有BrdU的培养液中进行DNA复制时,BrdU会取代胸苷掺入到新合成的链中,形成BrdU标记链。当用某种荧光染料对复制后的染色体进行染色,发现含半标记DNA(一条链被标记)的染色单体发出明亮荧光,含全标记DNA(两条链均被标记)的染色单体荧光被抑制(无明亮荧光)。若将一个细胞置于含BrdU的培养液中,培养到第三个细胞周期的中期进行染色并观察。下列推测错误的是( )
A.1/2的染色体荧光被抑制
B.1/4的染色单体发出明亮荧光
C.全部DNA分子被BrdU标记
D.3/4的DNA单链被BrdU标记
二、非选择题
10.现有从生物体内提取的ATP分子和一个DNA分子,还有标记了放射性同位素3H的四种脱氧核苷酸。拟在实验室中合成出多个DNA分子。请回答下列问题。
(1)除上述几种物质外,还需要 等。?
(2)一段时间后,测得容器内共有8个DNA分子,可知DNA分子在此段时间内共复制了 次。?
(3)在第一代的两个DNA分子中,含3H的链均为 。?
(4)第三代DNA分子中,不含3H的DNA、一条链中含3H的DNA和两条链中含3H的DNA,其数目分别是 。?
(5)由以上叙述可知,合成DNA分子所需要的原料是 ,模板是 。?
能力提升
一、选择题
1.将含14N-DNA的某细菌转移到含15NH4Cl的培养液中,培养24
h后提取子代细菌的DNA。先将DNA热变性处理,即解开双螺旋,变成单链,然后再进行密度梯度离心,结果如图,离心管中出现的两种条带分别对应下图中的两个峰。下列叙述正确的是( )
A.热变性处理破坏了DNA分子中的磷酸二酯键
B.由实验结果可推知该细菌的细胞周期大约为6
h
C.根据条带的数目和位置可以判断DNA的复制方式
D.如子代DNA直接密度梯度离心,则出现2条带,含量比例为1∶3
2.某DNA分子有500个碱基对,其中含有鸟嘌呤300个,该DNA分子进行连续复制,经测定共消耗了周围环境中1
400个腺嘌呤脱氧核苷酸,则该DNA分子共复制了多少次( )
A.3次
B.4次
C.5次
D.6次
3.假设32P、35S分别标记了1个噬菌体中的DNA和蛋白质,其中DNA由5
000个碱基对组成,腺嘌呤占全部碱基的30%。该噬菌体侵染不含标记元素的大肠杆菌,共释放出50个子代噬菌体。下列叙述正确的是( )
A.子代噬菌体中可能含有32P、35S
B.该过程至少需要1×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
C.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
D.含32P的子代噬菌体所占的比例为1/25
4.(2020绍兴柯桥高二上学期期末)下列关于DNA分子的结构和功能的叙述,正确的是( )
A.DNA双螺旋结构使DNA分子具有较强的特异性
B.DNA分子一条链中相邻两个碱基通过氢键连接
C.具有m个胸腺嘧啶的DNA片段,第n次复制时需要m·个胸腺嘧啶
D.把DNA分子放在含15N的培养液中连续复制2代,子代DNA分子中只含15N的占3/4
5.(2020浙江1月选考)二倍体高等雄性动物某细胞的部分染色体组成示意图如下,图中①②表示染色体,a、b、c、d表示染色单体。下列叙述错误的是( )
A.一个核DNA分子复制后形成的两个核DNA分子,可存在于a与b中,但不存在于c与d中
B.在减数分裂中期Ⅰ,同源染色体①与②排列在细胞中央的赤道面上
C.在减数分裂后期Ⅱ,2条X染色体会同时存在于一个次级精母细胞中
D.若a与c出现在该细胞产生的一个精子中,则b与d可出现在同时产生的另一精子中
二、非选择题
6.DNA的复制方式可以通过设想来进行预测,可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散(弥散)复制三种。究竟是哪种复制方式呢?下面设计实验来证明DNA的复制方式。
实验步骤:
a.在唯一氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌,其DNA分子均为14N-DNA(对照)。
b.在唯一氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌,其DNA分子均为15N-DNA(亲代)。
c.将亲代15N大肠杆菌转移到唯一氮源为14N的培养基中,再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ),用密度梯度离心法分离,不同相对分子质量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。
实验预测:
(1)如果与对照(14NN)相比,子Ⅰ代能分辨出两条DNA带:一条 带和一条 带,则可以排除 。?
(2)如果子Ⅰ代只有一条中密度带,则可以排除 ,但不能肯定是 。?
(3)如果子Ⅰ代只有一条中密度带,再继续做子Ⅱ代DNA分子密度鉴定:若子Ⅱ代可以分离出 和 ,则可以排除分散复制,同时肯定半保留复制;如果子Ⅱ代不能分离出 密度两条带,则排除 ,同时确定为 。?
