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高中生物高考2023年高考生物一轮复习（新人教新高考） 第6单元 第3课时 DNA的复制
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这是一份高中生物高考2023年高考生物一轮复习（新人教新高考） 第6单元 第3课时 DNA的复制，共16页。试卷主要包含了DNA复制方式的实验证据，DNA的复制等内容，欢迎下载使用。
1．DNA复制方式的实验证据
(1)实验者：美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔。
(2)研究方法：假说—演绎法。
(3)实验材料：大肠杆菌。
(4)实验技术：同位素标记技术和离心技术。
(5)实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。
(6)实验假设：DNA以半保留的方式复制。
(7)实验预期：离心后应出现3条DNA带。重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA；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；轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。
(8)实验过程及分析
①实验过程
②实验分析
a．立即取出：提取DNA→离心→全部重带。b.细胞分裂一次(即细菌繁殖一代)取出：提取DNA→离心→全部中带。c.细胞再分裂一次(即细菌繁殖两代)取出：提取DNA→离心→eq \f(1,2)轻带、eq \f(1,2)中带。
(9)实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的。
2．DNA的复制
(1)概念、时间、场所
(2)过程
(3)结果：一个DNA分子形成了两个完全相同的DNA分子。
(4)特点eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(边解旋边复制,半保留复制))
(5)DNA准确复制的原因
DNA具有独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板，碱基互补配对原则，保证了复制能准确地进行。
(6)DNA复制的意义：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。
热图分析 下列为DNA复制的有关图示，A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制，D→E→F表示哺乳动物的DNA分子复制。图中黑点表示复制起点，“→”表示复制方向，“⇨”表示时间顺序。
①若A中含有48 502个碱基对，而子链延伸速率是105个碱基对/min，假设DNA分子从头到尾复制，理论上此DNA分子复制约需30 s，而实际上只需约16 s，根据A→C过程分析，这是因为复制是双向进行的。
②哺乳动物体细胞中的DNA分子展开可达2 m之长，若按A～C图的方式复制，至少需要8 h，而实际上只需约6 h，根据D～F图分析，原因是DNA分子从多个起点(双向)复制。
③A～F图均有以下特点：延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA分子复制的特点是边解旋边复制。
④哺乳动物成熟的红细胞能否进行上述过程？不能。
3．“图解法”分析DNA复制相关计算
(1)将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养液中连续复制n次，则：
①子代DNA共2n个eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(含15N的DNA分子：2个,只含15N的DNA分子：0个,含14N的DNA分子：2n个,只含14N的DNA分子：, 2n－2个))
②脱氧核苷酸链共2n＋1条eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(含15N的脱氧核苷酸链：, 2条,含14N的脱氧核苷酸链：, 2n＋1－2条))
(2)DNA分子复制过程中消耗的脱氧核苷酸数
①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n－1)。
②第n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·2n－1。
考向一 DNA复制过程及实验证据辨析
1．图示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．该过程在蛙的红细胞和哺乳动物的红细胞均能发生
D．复制后的两个DNA分子位于一条或两条染色体上
答案 D
解析 DNA复制过程需要引物引导复制的开始，也需要消耗ATP，A错误；DNA分子是反向平行的，而复制的时候只能是从5′－端向3′－端延伸，所以两条子链合成方向相反，且据图可知，并非两条链均为连续复制，B错误；哺乳动物成熟红细胞不能进行DNA分子复制，C错误；复制后的两个DNA分子位于一条(着丝粒断裂之前)或两条染色体上(着丝粒断裂之后)，D正确。
2.(2022·北京丰台区高三模拟)14N和15N是N元素的两种稳定同位素，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。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。下列推测不合理的是( )
A．子代DNA的两条链可能都含有15N
B．1号带中的DNA的氮元素都是14N
C．实验结果证明DNA复制方式为半保留复制
D．3号带的DNA为亲代大肠杆菌的DNA
答案 A
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；1号带中的DNA的氮元素都是14N，相对质量最轻，离心后分布在试管上端，B正确；3号带分布在试管的下端，说明DNA分子的两条链都是15N，为亲代大肠杆菌的DNA，D正确。
考向二 DNA复制过程的有关计算
3．某DNA分子片段中共含有3 000个碱基，其中腺嘌呤占35%。现将该DNA分子片段用15N标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次，将全部复制产物进行密度梯度离心，得到图甲结果；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到图乙结果。下列有关分析正确的是( )
A．X层与Y层中DNA分子质量比大于1∶3
B．Y层中含15N标记的鸟嘌呤有3 600个
C．X层中含有的氢键数是Y层的1/3倍
D．W层与Z层的核苷酸数之比是4∶1
答案 C
解析 X层(2个DNA分子含有14N和15N)与Y层(6个DNA分子只含15N)中DNA分子质量比小于1∶3，A错误；1个DNA中鸟嘌呤G＝450个，Y层(6个DNA分子只含15N)中含15N标记的鸟嘌呤G＝450×6＝2 700个，B错误；X层中有2个DNA分子，Y层中有6个DNA分子，故X层中含有的氢键数是Y层的1/3倍，C正确；W层(14个含有15N的DNA单链)与Z层(2个含有14N的DNA单链)的核苷酸数之比是14∶2＝7∶1，D错误。
4．(2022·广东高三模拟)一个被15N标记的、含1 000个碱基对的DNA分子片段，其中一条链中T＋A占30%，若将该DNA分子放在含14N的培养基中连续复制3次，相关叙述正确的是( )
A．该DNA分子的另一条链中T＋A占70%
B．该DNA分子中含有A的数目为400个
C．该DNA分子第3次复制时需要消耗2 800个G
D．经3次复制后，子代DNA分子中含14N的比例为7/8
答案 C
解析 DNA分子片段的一条链中T＋A占30%，根据碱基互补配对原则，另一条链中T＋A也为30%，A错误；根据题意分析可知，该DNA分子中含有A的数目为300个，B错误；根据题意分析可知，G＝C＝700，该DNA分子第3次复制时需要消耗G的数量＝22×700＝2 800个，C正确；经3次复制后，8个子代DNA分子中都含14N，故比例为1，D错误。
考向三 DNA复制与细胞分裂的关系
5．将马蛔虫(2n＝4)的甲、乙两个精原细胞核DNA双链用32P标记，接着置于不含32P的培养液中培养，在特定的条件下甲细胞进行两次连续的有丝分裂、乙细胞进行减数分裂。下列相关叙述正确的是( )
A．甲在第一个细胞周期后，含32P的细胞数为2，且每个细胞中含有32P的染色体数为0～4
B．甲在第二个细胞周期后，含32P的细胞数为2～4，且每个细胞含有32P的染色体数为0～4
C．乙在减数分裂Ⅰ后，含32P的细胞数为2，且每个细胞中含有32P的染色体数为0～2
D．乙在减数分裂Ⅱ后，含32P的细胞数为2～4，且每个细胞中含有32P的染色体数为0～2
答案 B
解析 一个细胞周期中DNA分子只进行一次半保留复制，因此甲在第1个细胞周期后，全部细胞均含32P，且每个细胞中的每条染色体都含有32P，即每个细胞中含有32P的染色体数为4，A错误；第一个细胞周期结束形成的2个子细胞的每个DNA分子都有一条链含有32P，另一条链含有31P。在第二个细胞周期中，DNA分子又进行了一次半保留复制，则形成的8个DNA分子中，有4个DNA分子是一条链含有32P，另一条链含有31P，另外4个DNA分子都只含31P，而在有丝分裂后期，姐妹染色单体分开后随机移向两极，因此甲在第2个细胞周期后，有2个或3个或4个细胞含32P，且每个细胞含有32P的染色体数为0～4，B正确；减数分裂前的间期，DNA分子只进行一次半保留复制，因此乙经过减数分裂Ⅰ后，形成的2个细胞均含32P，且每个细胞中的每条染色体都含有32P，在减数分裂Ⅱ前期和中期，有2条染色体含有32P，在减数分裂Ⅱ后期和末期，有4条染色体含有32P，即每个细胞中含有32P的染色体数为2或4，C错误；乙在减数分裂Ⅱ后，将形成4个精细胞，每条染色体含有32P，故4个细胞均含32P，D错误。
6．(2019·浙江4月选考，25)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
答案 D
解析 DNA复制方式是半保留复制，第一次分裂结束后所有染色体的DNA分子中一条链不含BrdU，另外一条链含有BrdU；第二次分裂结束后有1/2的染色体上DNA分子两条链均含有BrdU，1/2的染色体上DNA分子中一条链不含BrdU，另外一条链含有BrdU；到第三次有丝分裂中期，全部DNA分子被BrdU标记，所有染色体均含有姐妹染色单体，其中有1/2的染色体上2个DNA分子的两条链均含有BrdU(荧光被抑制)，有1/2的染色体上2个DNA分子中的1个DNA分子的两条链中的1条含BrdU、1条不含BrdU，另1个DNA分子的两条链均含BrdU，所以有1/4的染色单体会发出明亮荧光，7/8的DNA单链被BrdU标记。
重温高考 真题演练
1．(2021·山东，5)利用农杆菌转化法，将含有基因修饰系统的T－DNA插入到水稻细胞M的某条染色体上，在该修饰系统的作用下，一个DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，脱氨基过程在细胞M中只发生一次。将细胞M培育成植株N。下列说法错误的是( )
A．N的每一个细胞中都含有T－DNA
B．N自交，子一代中含T－DNA的植株占3/4
C．M经n(n≥1)次有丝分裂后，脱氨基位点为A－U的细胞占1/2n
D．M经3次有丝分裂后，含T－DNA且脱氨基位点为A－T的细胞占1/2
答案 D
解析 N是由M细胞形成的，在形成过程中没有DNA的丢失，由于T－DNA插入到水稻细胞M的某条染色体上，所以M细胞含有T－DNA，因此N的每一个细胞中都含有T－DNA，A正确；N植株的一条染色体中含有T－DNA，可以记为＋，因此N植株关于是否含有T－DNA的基因型记为＋－，如果自交，则子代中相关的基因型为＋＋∶＋－∶－－＝1∶2∶1，有3/4的植株含T－DNA，B正确；M中只有1个DNA分子上的单链上的一个C脱去氨基变为U，所以复制n次后，产生的子细胞有2n个，但脱氨基位点为A－U的细胞只有1个，所以这种细胞的比例为1/2n，C正确；如果M经3次有丝分裂后，形成子细胞有8个，由于M细胞DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，是G和U配对，所以复制三次后，有4个细胞脱氨基位点为C－G,3个细胞脱氨基位点为A－T，1个细胞脱氨基位点为U－A，因此含T－DNA且脱氨基位点为A－T的细胞占3/8，D错误。
2．(2021·浙江，22)在DNA复制时，5溴尿嘧啶脱氧核苷(BrdU)可作为原料，与腺嘌呤配对，掺入新合成的子链。用Giemsa染料对复制后的染色体进行染色，DNA分子的双链都含有BrdU的染色单体呈浅蓝色，只有一条链含有BrdU的染色单体呈深蓝色。现将植物根尖放在含有BrdU的培养液中培养，取根尖用Giemsa染料染色后，观察分生区细胞分裂中期染色体的着色情况。下列推测错误的是( )
A．第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体都呈深蓝色
B．第二个细胞周期的每条染色体的两条染色单体着色都不同
C．第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体均为1/4
D．根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后，还能观察到深蓝色的染色单体
答案 C
解析 据题意分析第一个细胞周期的每条染色体的染色单体都只有一条链含有BrdU，故呈深蓝色，A正确；第二个细胞周期的每条染色体复制之后，每条染色体上的两条染色单体均为一条单体双链都含有BrdU呈浅蓝色，一条单体只有一条链含有BrdU呈深蓝色，故着色都不同，B正确；第二个细胞周期结束后，不同细胞中含有的带有双链都含有BrdU的染色体和只有一条链含有BrdU的染色体的数目是不确定的，故第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体比例不能确定，C错误；根尖分生区细胞可以持续进行有丝分裂，且DNA复制为半保留复制，所以不管经过多少个细胞周期，依旧可以观察到一条链含有BrdU的染色单体，成深蓝色，D正确。
3．(2021·浙江，14)含有100个碱基对的一个DNA分子片段，其中一条链的A＋T占40%，它的互补链中G与T分别占22%和18%，如果连续复制2次，则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为( )
A．240个 B．180个
C．114个 D．90个
答案 B
解析 分析题意可知：该DNA片段含有100个碱基对，即每条链含有100个碱基，其中一条链(设为1链)的A＋T占40%，即A1＋T1＝40个，则C1＋G1＝60个；互补链(设为2链)中G与T分别占22%和18%，即G2＝22，T2＝18，可知C1＝22，则G1＝60－22＝38＝C2，故该DNA片段中C＝22＋38＝60。已知DNA复制了2次，则DNA分子的个数为22＝4,4个DNA分子中共有胞嘧啶脱氧核糖核苷酸的数量为4×60＝240，原DNA片段中有60个胞嘧啶脱氧核糖核苷酸，则需要游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为240－60＝180，B正确，A、C、D错误。
4．(2018·海南，15)现有DNA分子的两条单链均只含有14N(表示为14N14N)的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代，再转到含有14N的培养基中繁殖一代，则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是( )
A．有15N14N和14N14N两种，其比例为1∶3
B．有15N15N和14N14N两种，其比例为1∶1
C．有15N15N和14N14N两种，其比例为3∶1
D．有15N14N和14N14N两种，其比例为3∶1
答案 D
解析 DNA分子的两条单链均只含有14N，该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代，形成4个DNA，其中2个DNA为15N14N，另外2个DNA为15N15N。再转到含有14N的培养基中繁殖一代，DNA为15N14N形成的子代DNA中，1个DNA为15N14N，另外1个DNA为14N14N；而DNA为15N15N形成的2个子代DNA都为15N14N；因此，理论上DNA分子的组成类型有15N14N和14N14N两种，其比例为3∶1。
5．(2021·辽宁，7)下列有关细胞内的DNA及其复制过程的叙述，正确的是( )
A．子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3′－端
B．子链的合成过程不需要引物参与
C．DNA每条链的5′－端是羟基末端
D．DNA聚合酶的作用是打开DNA双链
答案 A
解析 子链延伸时由5′→3′合成，故游离的脱氧核苷酸添加到3′－端，A正确；子链的合成过程需要引物参与，B错误；DNA每条链的5′－端是磷酸基团末端，3′－端是羟基末端，C错误；解旋酶的作用是打开DNA双链，D错误。
一、易错辨析
1．DNA复制时，严格遵循A—T、C—G的碱基互补配对原则，并且新合成的DNA分子中两条链均是新合成的( × )
2．DNA分子复制时，解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用( × )
3．在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在两条DNA母链之间( √ )
4．DNA分子复制过程中的解旋在细胞核中进行，复制在细胞质中进行( × )
5．原核细胞内DNA的合成都需要DNA片段作为引物( × )
6．在DNA的复制过程中，只需要解旋酶和DNA聚合酶( × )
二、填空默写
1．DNA复制的特点是边解旋边复制、半保留复制。
2．DNA精确复制的原因：DNA双螺旋结构提供了复制的模板，碱基互补配对原则保证了复制的精确进行。
3．与DNA复制有关的碱基计算
(1)一个DNA连续复制n次后，DNA分子总数为2n。
(2)第n代的DNA分子中，含原DNA母链的有2个，占1/2n－1。
(3)若某DNA分子中含碱基T为a，则连续复制n次，所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为a×(2n－1)；第n次复制时所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为a×2n－1。
4．果蝇DNA形成多个复制泡的原因是果蝇的DNA有多个复制起点，可从不同起点开始DNA的复制，由此加快了DNA复制的速率，为细胞分裂做好准备。
课时精练
一、选择题
1．原核生物和真核生物均存在单链DNA结合蛋白(SSB)，SSB与DNA单链区域结合，能阻止DNA聚合和保护单链的部分不被核酸酶水解。下列相关叙述正确的是( )
A．细胞中SSB与DNA单链结合的区域是可变的
B．核酸酶催化DNA分子相邻碱基之间的氢键断裂
C．SSB在原核细胞的有丝分裂前的间期参与DNA的复制
D．原核细胞和真核细胞合成SSB时均需线粒体提供能量
答案 A
解析 SSB与DNA单链结合，在DNA复制或转录时，形成单链的区域是可变的，则SSB与DNA单链结合的区域也是可变的，A正确；核酸酶作用的键是磷酸二酯键，B错误；SSB参与原核细胞的DNA复制，但原核细胞不能进行有丝分裂，原核细胞的分裂方式为二分裂，C错误；原核细胞中只有一种细胞器——核糖体，无线粒体，D错误。
2．真核生物染色体上DNA具有多起点双向复制的特点，在复制原点(ri)结合相关的复合体，进行DNA的复制。下列叙述正确的是( )
A．真核生物DNA上ri多于染色体的数目
B．ri上结合的复合体具有打开磷酸二酯键的作用
C．DNA子链延伸过程中，结合的复合体促进氢键形成
D．每个细胞周期ri处可起始多次以保证子代DNA快速合成
答案 A
解析 因DNA是多起点复制，且一条染色体上有1个或2个DNA分子，因此ri多于染色体数目，A正确；ri上结合的复合体具有打开氢键的作用，B错误；DNA链延伸过程中结合的复合体促进磷酸二酯键的形成，C错误；每个细胞周期中DNA只复制一次，ri处只起始一次，D错误。
3．(2022·湖北十堰高三模拟)有人将大肠杆菌的DNA聚合酶、4种脱氧核苷三磷酸dNTP(即dN－Pα～Pβ～Pγ，其中Pγ用32P标记)、微量的T2噬菌体DNA混合液在有Mg2＋存在的条件下于37 ℃静置30 min，检测是否能合成DNA分子以及放射性。下列关于该实验的叙述，正确的是( )
A．无DNA合成，原DNA中无放射性，因为实验装置中未提供能量
B．有DNA合成，新DNA中无放射性，新DNA碱基序列与T2噬菌体的DNA相同
C．有DNA合成，新DNA中有放射性，新DNA碱基序列与T2噬菌体的DNA相同
D．有DNA合成，新DNA中有放射性，新DNA碱基序列与大肠杆菌的DNA相同
答案 B
解析 dNTP脱掉两个磷酸基团后可作为DNA合成的原料，同时可为DNA复制提供能量，A错误；题干条件满足DNA复制所需要的条件，可以合成T2噬菌体DNA，dNTP脱掉两个磷酸基团后作为DNA合成的原料，不具有放射性，大肠杆菌的DNA聚合酶催化T2噬菌体DNA的复制，新DNA碱基序列与T2噬菌体的DNA相同，B正确，C、D错误。
4．(2022·吉林松原市高三模拟)某果蝇的基因型为AaBb，将其DNA的两条链均被32P标记的精原细胞放在普通培养基中培养。该精原细胞形成了4个有三种基因型(AB、aB、ab)的精子。下列相关叙述正确的是( )
A．该精原细胞发生了同源染色体非姐妹染色单体间的互换导致三种基因型精子的产生
B．处于减数分裂Ⅱ前期的细胞中DNA数/染色体数＝2
C．产生的三种基因型的配子中的DNA都有一条链被32P标记
D．在减数分裂Ⅰ后期，移向细胞两极的染色体形态大小都相同
答案 C
解析 若发生同源染色体非姐妹染色单体间的互换，一个基因型为AaBb的精原细胞将产生四种精子，题意中该精原细胞形成了4个有三种基因型(AB、aB、ab)的精子，应为精原细胞发生了基因突变，A错误；处于减数分裂Ⅱ前期的细胞中每条染色体上含有两个DNA，所以核DNA数/染色体数＝2，细胞中DNA除含有核DNA外还含有质DNA，B错误；该精原细胞经过了一次DNA复制，所以产生的三种基因型的配子中的DNA都有一条链被32P标记，C正确；雄性果蝇的X和Y染色体是一对异型的性染色体，减数分裂Ⅰ后期，同源染色体移向细胞两极，所以初级精母细胞在减数分裂Ⅰ后期，移向细胞两极的染色体形态大小不完全相同，D错误。
5．真核生物的DNA分子中有多个复制起始位点，可以大大提高DNA复制速率。中科院李国红团队通过研究揭示了一种精细的DNA复制起始位点的识别调控机制，该成果入选2020年中国科学十大进展。下列叙述错误的是( )
A．DNA复制起始位点是解旋酶与DNA的初始结合位点
B．DNA的两条链在复制起始位点解旋后都可以作为复制模板
C．可将外源的尿嘧啶核糖核苷酸掺入新合成的DNA链中来鉴定复制起始位点
D．DNA复制时可能是从复制起始位点开始同时向两个方向进行
答案 C
解析 DNA复制起始位点是解旋酶与DNA的初始结合位点，使DNA解旋后并开始复制，A正确；复制时以DNA两条链为模板，DNA的两条链在复制起始位点解旋后都可以作为复制模板，B正确；DNA中不含尿嘧啶，故DNA复制过程中不会利用外源的尿嘧啶核糖核苷酸，C错误；DNA两条链为反向平行，DNA复制时可能是从复制起始位点开始同时向两个方向进行，这种多起点双向复制可提高DNA分子的合成效率，D正确。
6．(2022·山东青岛期末)为探究大肠杆菌DNA复制的过程，在DNA复制开始时，将大肠杆菌放在含低剂量3H标记的脱氧胸苷(3H－dT)的培养基中，3H－dT可掺入正在复制的DNA分子中，使其带有放射性标记。短时间后，将大肠杆菌转移到含高剂量3H－dT的培养基中培养一段时间。收集、裂解细胞，抽取其中的DNA进行放射性自显影检测，结果如下图所示。据图不能作出的推测是( )
A．复制起始区在低放射性区域
B．DNA复制方式为半保留复制
C．DNA复制从起始点向两个方向延伸
D．3H－dT由低剂量转为高剂量的时间间隔对结果影响较大
答案 B
解析 据图可以推测，开始将大肠杆菌放在含低剂量3H标记的脱氧胸苷的培养基中，故大肠杆菌DNA的复制起始区在低放射性区域，中间为低放射性区域，两边为高放射性区域，说明DNA复制从起始点向两个方向延伸，故复制的方向是b→a、b→c，A、C不符合题意；放射性自显影检测无法得出DNA复制方式为半保留复制，B符合题意；若3H－dT由低剂量转为高剂量的时间间隔太长，可能使整个DNA分子都是低放射性的，对结果影响较大，D不符合题意。
7．一个双链均被32P标记的噬菌体DNA上有x个碱基对，其中腺嘌呤有m个。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出128个子代噬菌体。下列叙述正确的是( )
A．该过程至少需要64(x－m)个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
B．噬菌体增殖需要细菌提供原料、模板和酶等
C．只含31P与含32P的子代噬菌体的比例为63∶1
D．该DNA分子含有3×(x－2m)/2＋2m个氢键
答案 C
解析 根据题意分析，用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出128个子代噬菌体，相当于新合成了127个DNA分子，因此该过程至少需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数＝127(x－m)，A错误；噬菌体增殖需要的模板是由其自身提供的，B错误；由于半保留复制，所以在释放出的128个子代噬菌体中，只含31P与含32P的子代噬菌体的比例为63∶1，C正确；该DNA分子含有的氢键数＝2m＋3(x－m)＝3x－m，D错误。
8．如图为科学家设计的DNA合成的同位素标记实验，利用大肠杆菌探究DNA的复制过程。下列叙述正确的是( )
A．通过比较试管②和①的结果不能证明DNA复制为半保留复制
B．实验中采用了放射性同位素标记和密度梯度离心的研究方法
C．可用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验，且提取DNA更方便
D．大肠杆菌在含有15NH4Cl的培养液中生长若干代，细胞只有DNA含15N
答案 Ａ
解析 比较试管①和②的结果，DNA分别为15N/15N－DNA和15N/14N－DNA，半保留复制和分散复制子一代DNA都是15N/14N－DNA，所以不能证明DNA复制为半保留复制，A正确；本实验应用了14N和15N,14N和15N都没有放射性，所以本实验采用了同位素标记和密度梯度离心的研究方法，B错误；噬菌体是病毒，没有细胞结构，不能在培养液中独立生活和繁殖，因而不能代替大肠杆菌进行实验，C错误；蛋白质和核酸等物质都含有N元素，所以大肠杆菌在含有15NH4C1的培养液中生长若干代，细胞中含15N的物质有DNA、RNA、蛋白质等，D错误。
9．如图1表示的是细胞内DNA复制过程，图2表示图1中RNA引物去除并修复的过程。相关叙述不正确的是( )
A．两条子链合成过程所需的RNA引物数量不同
B．酶1、2可催化RNA降解，去除引物
C．酶3是DNA聚合酶，催化游离的核糖核苷酸连接到DNA单链上
D．酶4是DNA连接酶，催化两个DNA单链片段的连接
答案 C
解析 DNA复制时，其中一条链的复制是连续的，只需一个引物，而另一条链的复制是不连续的，形成多个子链DNA片段，所以需要多个引物，因此两条子链合成过程所需的RNA引物数量不同，A正确；从图中看出，酶1、2可以将RNA引物降解，使得一条链缺少一段碱基序列，B正确；DNA复制的原料是脱氧核苷酸，所以酶3的作用是催化游离的脱氧核苷酸连接到DNA单链上，C错误；从图中看出，酶4催化DNA单链片段连接形成DNA长链，是DNA连接酶，D正确。
10．将DNA分子双链被3H标记的蚕豆(2n＝12)根尖移入普通培养液(不含放射性元素)中，再让细胞连续进行有丝分裂。某普通培养液中的子代细胞处于第三次有丝分裂中期，根据图示，判断该细胞中染色体的标记情况最可能是( )
A．12个b
B．6个a,6个b
C．6个b,6个c
D．b＋c＝12个，但b和c数目不确定
答案 D
解析 在普通培养液中第一次有丝分裂产生子细胞的DNA分子中仅有1条链被标记，故第二次有丝分裂中期时，每条染色体的2条姐妹染色单体中仅有1条具有放射性，在有丝分裂后期时姐妹染色单体分开形成两条子染色体随机移向细胞两极，即第二次有丝分裂产生的子细胞中具有放射性的染色体数目不能确定，所以在第三次有丝分裂中期的细胞中有的染色体仅有1条姐妹染色单体具有放射性，有的染色体无放射性，但二者之和肯定为12。
11．用荧光标记的特定的DNA片段作为探针，与染色体上对应的DNA片段结合可在染色体上定位特定的基因。探针与染色体上待测基因结合的原理如图所示，下列叙述错误的是( )
A．合成探针的原料是脱氧核苷酸
B．此处煮沸的作用相当于解旋酶的作用
C．复性时，探针与基因杂交遵循碱基互补配对原则
D．对成熟叶肉细胞进行基因标记时，一条染色体上可观察到两个荧光点
答案 D
解析 探针为DNA片段，故合成探针的原料是脱氧核苷酸，A正确；煮沸使DNA双链的氢键断裂，形成单链，相当于DNA解旋酶的作用，B正确；复性时，探针单链和具有特定的基因的单链按照碱基互补配对原则杂交，C正确；成熟叶肉细胞中DNA没有复制，只能观察到一个荧光点，D错误。
二、非选择题
12．如图1、2分别为DNA分子结构及复制示意图。请据图回答下列问题：
(1)1953年沃森和克里克提出了DNA双螺旋结构模型。该模型认为：DNA分子中的______________________交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。图1中由①②③构成的④称为__________________________。
(2)从图2可以看出，DNA复制有多个起点，其意义在于________________________；图中所示的A酶为____________________酶，作用于DNA结构中的氢键。DNA复制所需基本条件主要包括________________(至少答出两项)等。从图2还可以看出DNA复制时，一条子链是连续合成的，而另一条子链是_______________，即先形成短链片段再通过_______________酶相互连接。
(3)若将某动物精原细胞的全部DNA分子用32P标记，置于不含32P的培养液中培养，经过减数分裂产生的4个子细胞中含被标记染色体的子细胞比例为________________。
答案 (1)脱氧核糖与磷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸
(2)提高了复制速率 解旋 模板、酶、原料和能量 不连续合成的 DNA连接 (3)100%
解析 (1)DNA分子中的脱氧核糖与磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架。图1中由①②③构成的④称为鸟嘌呤脱氧核苷酸，是DNA的基本组成单位之一。(2)DNA复制从多个起点开始，能提高复制速率。图中所示的A酶为解旋酶，作用于碱基之间的氢键，使DNA双螺旋结构打开。DNA复制所需基本条件主要包括模板、酶、原料和能量等。由图2可知，DNA复制时，一条子链是连续合成的，而另一条子链是不连续合成的，即先形成短链片段再通过DNA连接酶相互连接。(3)若将某雄性动物精原细胞的全部DNA分子用32P标记，置于不含32P的培养液中培养，由于DNA复制为半保留复制，所以DNA分子在间期复制后，每个DNA分子中都含有一条被标记的母链，经过减数分裂后产生了4个子细胞全部含有32P，比例为100%。
13．(2022·湖南永州质检)科学家为了探究DNA复制方式，先用含有15NH4Cl的原料来培养大肠杆菌若干代作为亲本，再将亲本大肠杆菌转移到含14NH4Cl原料中培养，收集不同时期的大肠杆菌并提取DNA，再将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。
(1)用含有15NH4Cl的原料来培养大肠杆菌若干代作为亲本，培养若干代的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)有科学家认为DNA的复制是全保留复制，复制形成的两条子链结合在一起，两条模板链重新结合在一起。若是全保留复制，则实验结果是：子一代的DNA位置是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)科学家进行实验，得到的实验结果是：子一代的DNA位置全在中带，子二代的DNA位置一半在中带一半在轻带。这个结果否定了全保留复制，你对此的解释是_________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)有人认为，将子一代的DNA分子用解旋酶处理后再离心，就能直接判断DNA的复制方式，如果eq \f(1,2)为轻带，eq \f(1,2)为重带，则一定为半保留复制。你认为这种说法是否正确，并说出你的理由。________________________________________________________________________。
答案 (1)保证用于实验的大肠杆菌的DNA上都含有15N (2)一半在重带，一半在轻带 (3)DNA的复制是半保留复制，子一代DNA为15N/14N－DNA，子二代DNA一半为15N/14N－DNA，一半为14N/14N－DNA (4)不正确，因为无论是全保留复制还是半保留复制，子一代用解旋酶处理后都有一半的单链含15N，一半的单链含14N，离心后都是eq \f(1,2)重带，eq \f(1,2)轻带
1．DNA复制方式的实验证据
(1)实验者：美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔。
(2)研究方法：假说—演绎法。
(3)实验材料：大肠杆菌。
(4)实验技术：同位素标记技术和离心技术。
(5)实验原理：含15N的双链DNA密度大，含14N的双链DNA密度小，一条链含14N、一条链含15N的双链DNA密度居中。
(6)实验假设：DNA以半保留的方式复制。
(7)实验预期：离心后应出现3条DNA带。重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA；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；轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。
(8)实验过程及分析
①实验过程
②实验分析
a．立即取出：提取DNA→离心→全部重带。b.细胞分裂一次(即细菌繁殖一代)取出：提取DNA→离心→全部中带。c.细胞再分裂一次(即细菌繁殖两代)取出：提取DNA→离心→eq \f(1,2)轻带、eq \f(1,2)中带。
(9)实验结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的。
2．DNA的复制
(1)概念、时间、场所
(2)过程
(3)结果：一个DNA分子形成了两个完全相同的DNA分子。
(4)特点eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(边解旋边复制,半保留复制))
(5)DNA准确复制的原因
DNA具有独特的双螺旋结构，为复制提供精确的模板，碱基互补配对原则，保证了复制能准确地进行。
(6)DNA复制的意义：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。
热图分析 下列为DNA复制的有关图示，A→B→C表示大肠杆菌的DNA复制，D→E→F表示哺乳动物的DNA分子复制。图中黑点表示复制起点，“→”表示复制方向，“⇨”表示时间顺序。
①若A中含有48 502个碱基对，而子链延伸速率是105个碱基对/min，假设DNA分子从头到尾复制，理论上此DNA分子复制约需30 s，而实际上只需约16 s，根据A→C过程分析，这是因为复制是双向进行的。
②哺乳动物体细胞中的DNA分子展开可达2 m之长，若按A～C图的方式复制，至少需要8 h，而实际上只需约6 h，根据D～F图分析，原因是DNA分子从多个起点(双向)复制。
③A～F图均有以下特点：延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA分子复制的特点是边解旋边复制。
④哺乳动物成熟的红细胞能否进行上述过程？不能。
3．“图解法”分析DNA复制相关计算
(1)将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养液中连续复制n次，则：
①子代DNA共2n个eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(含15N的DNA分子：2个,只含15N的DNA分子：0个,含14N的DNA分子：2n个,只含14N的DNA分子：, 2n－2个))
②脱氧核苷酸链共2n＋1条eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(含15N的脱氧核苷酸链：, 2条,含14N的脱氧核苷酸链：, 2n＋1－2条))
(2)DNA分子复制过程中消耗的脱氧核苷酸数
①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·(2n－1)。
②第n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为m·2n－1。
考向一 DNA复制过程及实验证据辨析
1．图示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．该过程在蛙的红细胞和哺乳动物的红细胞均能发生
D．复制后的两个DNA分子位于一条或两条染色体上
答案 D
解析 DNA复制过程需要引物引导复制的开始，也需要消耗ATP，A错误；DNA分子是反向平行的，而复制的时候只能是从5′－端向3′－端延伸，所以两条子链合成方向相反，且据图可知，并非两条链均为连续复制，B错误；哺乳动物成熟红细胞不能进行DNA分子复制，C错误；复制后的两个DNA分子位于一条(着丝粒断裂之前)或两条染色体上(着丝粒断裂之后)，D正确。
2.(2022·北京丰台区高三模拟)14N和15N是N元素的两种稳定同位素，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。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。下列推测不合理的是( )
A．子代DNA的两条链可能都含有15N
B．1号带中的DNA的氮元素都是14N
C．实验结果证明DNA复制方式为半保留复制
D．3号带的DNA为亲代大肠杆菌的DNA
答案 A
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；1号带中的DNA的氮元素都是14N，相对质量最轻，离心后分布在试管上端，B正确；3号带分布在试管的下端，说明DNA分子的两条链都是15N，为亲代大肠杆菌的DNA，D正确。
考向二 DNA复制过程的有关计算
3．某DNA分子片段中共含有3 000个碱基，其中腺嘌呤占35%。现将该DNA分子片段用15N标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次，将全部复制产物进行密度梯度离心，得到图甲结果；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到图乙结果。下列有关分析正确的是( )
A．X层与Y层中DNA分子质量比大于1∶3
B．Y层中含15N标记的鸟嘌呤有3 600个
C．X层中含有的氢键数是Y层的1/3倍
D．W层与Z层的核苷酸数之比是4∶1
答案 C
解析 X层(2个DNA分子含有14N和15N)与Y层(6个DNA分子只含15N)中DNA分子质量比小于1∶3，A错误；1个DNA中鸟嘌呤G＝450个，Y层(6个DNA分子只含15N)中含15N标记的鸟嘌呤G＝450×6＝2 700个，B错误；X层中有2个DNA分子，Y层中有6个DNA分子，故X层中含有的氢键数是Y层的1/3倍，C正确；W层(14个含有15N的DNA单链)与Z层(2个含有14N的DNA单链)的核苷酸数之比是14∶2＝7∶1，D错误。
4．(2022·广东高三模拟)一个被15N标记的、含1 000个碱基对的DNA分子片段，其中一条链中T＋A占30%，若将该DNA分子放在含14N的培养基中连续复制3次，相关叙述正确的是( )
A．该DNA分子的另一条链中T＋A占70%
B．该DNA分子中含有A的数目为400个
C．该DNA分子第3次复制时需要消耗2 800个G
D．经3次复制后，子代DNA分子中含14N的比例为7/8
答案 C
解析 DNA分子片段的一条链中T＋A占30%，根据碱基互补配对原则，另一条链中T＋A也为30%，A错误；根据题意分析可知，该DNA分子中含有A的数目为300个，B错误；根据题意分析可知，G＝C＝700，该DNA分子第3次复制时需要消耗G的数量＝22×700＝2 800个，C正确；经3次复制后，8个子代DNA分子中都含14N，故比例为1，D错误。
考向三 DNA复制与细胞分裂的关系
5．将马蛔虫(2n＝4)的甲、乙两个精原细胞核DNA双链用32P标记，接着置于不含32P的培养液中培养，在特定的条件下甲细胞进行两次连续的有丝分裂、乙细胞进行减数分裂。下列相关叙述正确的是( )
A．甲在第一个细胞周期后，含32P的细胞数为2，且每个细胞中含有32P的染色体数为0～4
B．甲在第二个细胞周期后，含32P的细胞数为2～4，且每个细胞含有32P的染色体数为0～4
C．乙在减数分裂Ⅰ后，含32P的细胞数为2，且每个细胞中含有32P的染色体数为0～2
D．乙在减数分裂Ⅱ后，含32P的细胞数为2～4，且每个细胞中含有32P的染色体数为0～2
答案 B
解析 一个细胞周期中DNA分子只进行一次半保留复制，因此甲在第1个细胞周期后，全部细胞均含32P，且每个细胞中的每条染色体都含有32P，即每个细胞中含有32P的染色体数为4，A错误；第一个细胞周期结束形成的2个子细胞的每个DNA分子都有一条链含有32P，另一条链含有31P。在第二个细胞周期中，DNA分子又进行了一次半保留复制，则形成的8个DNA分子中，有4个DNA分子是一条链含有32P，另一条链含有31P，另外4个DNA分子都只含31P，而在有丝分裂后期，姐妹染色单体分开后随机移向两极，因此甲在第2个细胞周期后，有2个或3个或4个细胞含32P，且每个细胞含有32P的染色体数为0～4，B正确；减数分裂前的间期，DNA分子只进行一次半保留复制，因此乙经过减数分裂Ⅰ后，形成的2个细胞均含32P，且每个细胞中的每条染色体都含有32P，在减数分裂Ⅱ前期和中期，有2条染色体含有32P，在减数分裂Ⅱ后期和末期，有4条染色体含有32P，即每个细胞中含有32P的染色体数为2或4，C错误；乙在减数分裂Ⅱ后，将形成4个精细胞，每条染色体含有32P，故4个细胞均含32P，D错误。
6．(2019·浙江4月选考，25)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
答案 D
解析 DNA复制方式是半保留复制，第一次分裂结束后所有染色体的DNA分子中一条链不含BrdU，另外一条链含有BrdU；第二次分裂结束后有1/2的染色体上DNA分子两条链均含有BrdU，1/2的染色体上DNA分子中一条链不含BrdU，另外一条链含有BrdU；到第三次有丝分裂中期，全部DNA分子被BrdU标记，所有染色体均含有姐妹染色单体，其中有1/2的染色体上2个DNA分子的两条链均含有BrdU(荧光被抑制)，有1/2的染色体上2个DNA分子中的1个DNA分子的两条链中的1条含BrdU、1条不含BrdU，另1个DNA分子的两条链均含BrdU，所以有1/4的染色单体会发出明亮荧光，7/8的DNA单链被BrdU标记。
重温高考 真题演练
1．(2021·山东，5)利用农杆菌转化法，将含有基因修饰系统的T－DNA插入到水稻细胞M的某条染色体上，在该修饰系统的作用下，一个DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，脱氨基过程在细胞M中只发生一次。将细胞M培育成植株N。下列说法错误的是( )
A．N的每一个细胞中都含有T－DNA
B．N自交，子一代中含T－DNA的植株占3/4
C．M经n(n≥1)次有丝分裂后，脱氨基位点为A－U的细胞占1/2n
D．M经3次有丝分裂后，含T－DNA且脱氨基位点为A－T的细胞占1/2
答案 D
解析 N是由M细胞形成的，在形成过程中没有DNA的丢失，由于T－DNA插入到水稻细胞M的某条染色体上，所以M细胞含有T－DNA，因此N的每一个细胞中都含有T－DNA，A正确；N植株的一条染色体中含有T－DNA，可以记为＋，因此N植株关于是否含有T－DNA的基因型记为＋－，如果自交，则子代中相关的基因型为＋＋∶＋－∶－－＝1∶2∶1，有3/4的植株含T－DNA，B正确；M中只有1个DNA分子上的单链上的一个C脱去氨基变为U，所以复制n次后，产生的子细胞有2n个，但脱氨基位点为A－U的细胞只有1个，所以这种细胞的比例为1/2n，C正确；如果M经3次有丝分裂后，形成子细胞有8个，由于M细胞DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，是G和U配对，所以复制三次后，有4个细胞脱氨基位点为C－G,3个细胞脱氨基位点为A－T，1个细胞脱氨基位点为U－A，因此含T－DNA且脱氨基位点为A－T的细胞占3/8，D错误。
2．(2021·浙江，22)在DNA复制时，5溴尿嘧啶脱氧核苷(BrdU)可作为原料，与腺嘌呤配对，掺入新合成的子链。用Giemsa染料对复制后的染色体进行染色，DNA分子的双链都含有BrdU的染色单体呈浅蓝色，只有一条链含有BrdU的染色单体呈深蓝色。现将植物根尖放在含有BrdU的培养液中培养，取根尖用Giemsa染料染色后，观察分生区细胞分裂中期染色体的着色情况。下列推测错误的是( )
A．第一个细胞周期的每条染色体的两条染色单体都呈深蓝色
B．第二个细胞周期的每条染色体的两条染色单体着色都不同
C．第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体均为1/4
D．根尖分生区细胞经过若干个细胞周期后，还能观察到深蓝色的染色单体
答案 C
解析 据题意分析第一个细胞周期的每条染色体的染色单体都只有一条链含有BrdU，故呈深蓝色，A正确；第二个细胞周期的每条染色体复制之后，每条染色体上的两条染色单体均为一条单体双链都含有BrdU呈浅蓝色，一条单体只有一条链含有BrdU呈深蓝色，故着色都不同，B正确；第二个细胞周期结束后，不同细胞中含有的带有双链都含有BrdU的染色体和只有一条链含有BrdU的染色体的数目是不确定的，故第三个细胞周期的细胞中染色单体着色不同的染色体比例不能确定，C错误；根尖分生区细胞可以持续进行有丝分裂，且DNA复制为半保留复制，所以不管经过多少个细胞周期，依旧可以观察到一条链含有BrdU的染色单体，成深蓝色，D正确。
3．(2021·浙江，14)含有100个碱基对的一个DNA分子片段，其中一条链的A＋T占40%，它的互补链中G与T分别占22%和18%，如果连续复制2次，则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为( )
A．240个 B．180个
C．114个 D．90个
答案 B
解析 分析题意可知：该DNA片段含有100个碱基对，即每条链含有100个碱基，其中一条链(设为1链)的A＋T占40%，即A1＋T1＝40个，则C1＋G1＝60个；互补链(设为2链)中G与T分别占22%和18%，即G2＝22，T2＝18，可知C1＝22，则G1＝60－22＝38＝C2，故该DNA片段中C＝22＋38＝60。已知DNA复制了2次，则DNA分子的个数为22＝4,4个DNA分子中共有胞嘧啶脱氧核糖核苷酸的数量为4×60＝240，原DNA片段中有60个胞嘧啶脱氧核糖核苷酸，则需要游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为240－60＝180，B正确，A、C、D错误。
4．(2018·海南，15)现有DNA分子的两条单链均只含有14N(表示为14N14N)的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代，再转到含有14N的培养基中繁殖一代，则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是( )
A．有15N14N和14N14N两种，其比例为1∶3
B．有15N15N和14N14N两种，其比例为1∶1
C．有15N15N和14N14N两种，其比例为3∶1
D．有15N14N和14N14N两种，其比例为3∶1
答案 D
解析 DNA分子的两条单链均只含有14N，该大肠杆菌在含有15N的培养基中繁殖两代，形成4个DNA，其中2个DNA为15N14N，另外2个DNA为15N15N。再转到含有14N的培养基中繁殖一代，DNA为15N14N形成的子代DNA中，1个DNA为15N14N，另外1个DNA为14N14N；而DNA为15N15N形成的2个子代DNA都为15N14N；因此，理论上DNA分子的组成类型有15N14N和14N14N两种，其比例为3∶1。
5．(2021·辽宁，7)下列有关细胞内的DNA及其复制过程的叙述，正确的是( )
A．子链延伸时游离的脱氧核苷酸添加到3′－端
B．子链的合成过程不需要引物参与
C．DNA每条链的5′－端是羟基末端
D．DNA聚合酶的作用是打开DNA双链
答案 A
解析 子链延伸时由5′→3′合成，故游离的脱氧核苷酸添加到3′－端，A正确；子链的合成过程需要引物参与，B错误；DNA每条链的5′－端是磷酸基团末端，3′－端是羟基末端，C错误；解旋酶的作用是打开DNA双链，D错误。
一、易错辨析
1．DNA复制时，严格遵循A—T、C—G的碱基互补配对原则，并且新合成的DNA分子中两条链均是新合成的( × )
2．DNA分子复制时，解旋酶与DNA聚合酶不能同时发挥作用( × )
3．在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在两条DNA母链之间( √ )
4．DNA分子复制过程中的解旋在细胞核中进行，复制在细胞质中进行( × )
5．原核细胞内DNA的合成都需要DNA片段作为引物( × )
6．在DNA的复制过程中，只需要解旋酶和DNA聚合酶( × )
二、填空默写
1．DNA复制的特点是边解旋边复制、半保留复制。
2．DNA精确复制的原因：DNA双螺旋结构提供了复制的模板，碱基互补配对原则保证了复制的精确进行。
3．与DNA复制有关的碱基计算
(1)一个DNA连续复制n次后，DNA分子总数为2n。
(2)第n代的DNA分子中，含原DNA母链的有2个，占1/2n－1。
(3)若某DNA分子中含碱基T为a，则连续复制n次，所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为a×(2n－1)；第n次复制时所需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为a×2n－1。
4．果蝇DNA形成多个复制泡的原因是果蝇的DNA有多个复制起点，可从不同起点开始DNA的复制，由此加快了DNA复制的速率，为细胞分裂做好准备。
课时精练
一、选择题
1．原核生物和真核生物均存在单链DNA结合蛋白(SSB)，SSB与DNA单链区域结合，能阻止DNA聚合和保护单链的部分不被核酸酶水解。下列相关叙述正确的是( )
A．细胞中SSB与DNA单链结合的区域是可变的
B．核酸酶催化DNA分子相邻碱基之间的氢键断裂
C．SSB在原核细胞的有丝分裂前的间期参与DNA的复制
D．原核细胞和真核细胞合成SSB时均需线粒体提供能量
答案 A
解析 SSB与DNA单链结合，在DNA复制或转录时，形成单链的区域是可变的，则SSB与DNA单链结合的区域也是可变的，A正确；核酸酶作用的键是磷酸二酯键，B错误；SSB参与原核细胞的DNA复制，但原核细胞不能进行有丝分裂，原核细胞的分裂方式为二分裂，C错误；原核细胞中只有一种细胞器——核糖体，无线粒体，D错误。
2．真核生物染色体上DNA具有多起点双向复制的特点，在复制原点(ri)结合相关的复合体，进行DNA的复制。下列叙述正确的是( )
A．真核生物DNA上ri多于染色体的数目
B．ri上结合的复合体具有打开磷酸二酯键的作用
C．DNA子链延伸过程中，结合的复合体促进氢键形成
D．每个细胞周期ri处可起始多次以保证子代DNA快速合成
答案 A
解析 因DNA是多起点复制，且一条染色体上有1个或2个DNA分子，因此ri多于染色体数目，A正确；ri上结合的复合体具有打开氢键的作用，B错误；DNA链延伸过程中结合的复合体促进磷酸二酯键的形成，C错误；每个细胞周期中DNA只复制一次，ri处只起始一次，D错误。
3．(2022·湖北十堰高三模拟)有人将大肠杆菌的DNA聚合酶、4种脱氧核苷三磷酸dNTP(即dN－Pα～Pβ～Pγ，其中Pγ用32P标记)、微量的T2噬菌体DNA混合液在有Mg2＋存在的条件下于37 ℃静置30 min，检测是否能合成DNA分子以及放射性。下列关于该实验的叙述，正确的是( )
A．无DNA合成，原DNA中无放射性，因为实验装置中未提供能量
B．有DNA合成，新DNA中无放射性，新DNA碱基序列与T2噬菌体的DNA相同
C．有DNA合成，新DNA中有放射性，新DNA碱基序列与T2噬菌体的DNA相同
D．有DNA合成，新DNA中有放射性，新DNA碱基序列与大肠杆菌的DNA相同
答案 B
解析 dNTP脱掉两个磷酸基团后可作为DNA合成的原料，同时可为DNA复制提供能量，A错误；题干条件满足DNA复制所需要的条件，可以合成T2噬菌体DNA，dNTP脱掉两个磷酸基团后作为DNA合成的原料，不具有放射性，大肠杆菌的DNA聚合酶催化T2噬菌体DNA的复制，新DNA碱基序列与T2噬菌体的DNA相同，B正确，C、D错误。
4．(2022·吉林松原市高三模拟)某果蝇的基因型为AaBb，将其DNA的两条链均被32P标记的精原细胞放在普通培养基中培养。该精原细胞形成了4个有三种基因型(AB、aB、ab)的精子。下列相关叙述正确的是( )
A．该精原细胞发生了同源染色体非姐妹染色单体间的互换导致三种基因型精子的产生
B．处于减数分裂Ⅱ前期的细胞中DNA数/染色体数＝2
C．产生的三种基因型的配子中的DNA都有一条链被32P标记
D．在减数分裂Ⅰ后期，移向细胞两极的染色体形态大小都相同
答案 C
解析 若发生同源染色体非姐妹染色单体间的互换，一个基因型为AaBb的精原细胞将产生四种精子，题意中该精原细胞形成了4个有三种基因型(AB、aB、ab)的精子，应为精原细胞发生了基因突变，A错误；处于减数分裂Ⅱ前期的细胞中每条染色体上含有两个DNA，所以核DNA数/染色体数＝2，细胞中DNA除含有核DNA外还含有质DNA，B错误；该精原细胞经过了一次DNA复制，所以产生的三种基因型的配子中的DNA都有一条链被32P标记，C正确；雄性果蝇的X和Y染色体是一对异型的性染色体，减数分裂Ⅰ后期，同源染色体移向细胞两极，所以初级精母细胞在减数分裂Ⅰ后期，移向细胞两极的染色体形态大小不完全相同，D错误。
5．真核生物的DNA分子中有多个复制起始位点，可以大大提高DNA复制速率。中科院李国红团队通过研究揭示了一种精细的DNA复制起始位点的识别调控机制，该成果入选2020年中国科学十大进展。下列叙述错误的是( )
A．DNA复制起始位点是解旋酶与DNA的初始结合位点
B．DNA的两条链在复制起始位点解旋后都可以作为复制模板
C．可将外源的尿嘧啶核糖核苷酸掺入新合成的DNA链中来鉴定复制起始位点
D．DNA复制时可能是从复制起始位点开始同时向两个方向进行
答案 C
解析 DNA复制起始位点是解旋酶与DNA的初始结合位点，使DNA解旋后并开始复制，A正确；复制时以DNA两条链为模板，DNA的两条链在复制起始位点解旋后都可以作为复制模板，B正确；DNA中不含尿嘧啶，故DNA复制过程中不会利用外源的尿嘧啶核糖核苷酸，C错误；DNA两条链为反向平行，DNA复制时可能是从复制起始位点开始同时向两个方向进行，这种多起点双向复制可提高DNA分子的合成效率，D正确。
6．(2022·山东青岛期末)为探究大肠杆菌DNA复制的过程，在DNA复制开始时，将大肠杆菌放在含低剂量3H标记的脱氧胸苷(3H－dT)的培养基中，3H－dT可掺入正在复制的DNA分子中，使其带有放射性标记。短时间后，将大肠杆菌转移到含高剂量3H－dT的培养基中培养一段时间。收集、裂解细胞，抽取其中的DNA进行放射性自显影检测，结果如下图所示。据图不能作出的推测是( )
A．复制起始区在低放射性区域
B．DNA复制方式为半保留复制
C．DNA复制从起始点向两个方向延伸
D．3H－dT由低剂量转为高剂量的时间间隔对结果影响较大
答案 B
解析 据图可以推测，开始将大肠杆菌放在含低剂量3H标记的脱氧胸苷的培养基中，故大肠杆菌DNA的复制起始区在低放射性区域，中间为低放射性区域，两边为高放射性区域，说明DNA复制从起始点向两个方向延伸，故复制的方向是b→a、b→c，A、C不符合题意；放射性自显影检测无法得出DNA复制方式为半保留复制，B符合题意；若3H－dT由低剂量转为高剂量的时间间隔太长，可能使整个DNA分子都是低放射性的，对结果影响较大，D不符合题意。
7．一个双链均被32P标记的噬菌体DNA上有x个碱基对，其中腺嘌呤有m个。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出128个子代噬菌体。下列叙述正确的是( )
A．该过程至少需要64(x－m)个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
B．噬菌体增殖需要细菌提供原料、模板和酶等
C．只含31P与含32P的子代噬菌体的比例为63∶1
D．该DNA分子含有3×(x－2m)/2＋2m个氢键
答案 C
解析 根据题意分析，用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出128个子代噬菌体，相当于新合成了127个DNA分子，因此该过程至少需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数＝127(x－m)，A错误；噬菌体增殖需要的模板是由其自身提供的，B错误；由于半保留复制，所以在释放出的128个子代噬菌体中，只含31P与含32P的子代噬菌体的比例为63∶1，C正确；该DNA分子含有的氢键数＝2m＋3(x－m)＝3x－m，D错误。
8．如图为科学家设计的DNA合成的同位素标记实验，利用大肠杆菌探究DNA的复制过程。下列叙述正确的是( )
A．通过比较试管②和①的结果不能证明DNA复制为半保留复制
B．实验中采用了放射性同位素标记和密度梯度离心的研究方法
C．可用噬菌体代替大肠杆菌进行上述实验，且提取DNA更方便
D．大肠杆菌在含有15NH4Cl的培养液中生长若干代，细胞只有DNA含15N
答案 Ａ
解析 比较试管①和②的结果，DNA分别为15N/15N－DNA和15N/14N－DNA，半保留复制和分散复制子一代DNA都是15N/14N－DNA，所以不能证明DNA复制为半保留复制，A正确；本实验应用了14N和15N,14N和15N都没有放射性，所以本实验采用了同位素标记和密度梯度离心的研究方法，B错误；噬菌体是病毒，没有细胞结构，不能在培养液中独立生活和繁殖，因而不能代替大肠杆菌进行实验，C错误；蛋白质和核酸等物质都含有N元素，所以大肠杆菌在含有15NH4C1的培养液中生长若干代，细胞中含15N的物质有DNA、RNA、蛋白质等，D错误。
9．如图1表示的是细胞内DNA复制过程，图2表示图1中RNA引物去除并修复的过程。相关叙述不正确的是( )
A．两条子链合成过程所需的RNA引物数量不同
B．酶1、2可催化RNA降解，去除引物
C．酶3是DNA聚合酶，催化游离的核糖核苷酸连接到DNA单链上
D．酶4是DNA连接酶，催化两个DNA单链片段的连接
答案 C
解析 DNA复制时，其中一条链的复制是连续的，只需一个引物，而另一条链的复制是不连续的，形成多个子链DNA片段，所以需要多个引物，因此两条子链合成过程所需的RNA引物数量不同，A正确；从图中看出，酶1、2可以将RNA引物降解，使得一条链缺少一段碱基序列，B正确；DNA复制的原料是脱氧核苷酸，所以酶3的作用是催化游离的脱氧核苷酸连接到DNA单链上，C错误；从图中看出，酶4催化DNA单链片段连接形成DNA长链，是DNA连接酶，D正确。
10．将DNA分子双链被3H标记的蚕豆(2n＝12)根尖移入普通培养液(不含放射性元素)中，再让细胞连续进行有丝分裂。某普通培养液中的子代细胞处于第三次有丝分裂中期，根据图示，判断该细胞中染色体的标记情况最可能是( )
A．12个b
B．6个a,6个b
C．6个b,6个c
D．b＋c＝12个，但b和c数目不确定
答案 D
解析 在普通培养液中第一次有丝分裂产生子细胞的DNA分子中仅有1条链被标记，故第二次有丝分裂中期时，每条染色体的2条姐妹染色单体中仅有1条具有放射性，在有丝分裂后期时姐妹染色单体分开形成两条子染色体随机移向细胞两极，即第二次有丝分裂产生的子细胞中具有放射性的染色体数目不能确定，所以在第三次有丝分裂中期的细胞中有的染色体仅有1条姐妹染色单体具有放射性，有的染色体无放射性，但二者之和肯定为12。
11．用荧光标记的特定的DNA片段作为探针，与染色体上对应的DNA片段结合可在染色体上定位特定的基因。探针与染色体上待测基因结合的原理如图所示，下列叙述错误的是( )
A．合成探针的原料是脱氧核苷酸
B．此处煮沸的作用相当于解旋酶的作用
C．复性时，探针与基因杂交遵循碱基互补配对原则
D．对成熟叶肉细胞进行基因标记时，一条染色体上可观察到两个荧光点
答案 D
解析 探针为DNA片段，故合成探针的原料是脱氧核苷酸，A正确；煮沸使DNA双链的氢键断裂，形成单链，相当于DNA解旋酶的作用，B正确；复性时，探针单链和具有特定的基因的单链按照碱基互补配对原则杂交，C正确；成熟叶肉细胞中DNA没有复制，只能观察到一个荧光点，D错误。
二、非选择题
12．如图1、2分别为DNA分子结构及复制示意图。请据图回答下列问题：
(1)1953年沃森和克里克提出了DNA双螺旋结构模型。该模型认为：DNA分子中的______________________交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。图1中由①②③构成的④称为__________________________。
(2)从图2可以看出，DNA复制有多个起点，其意义在于________________________；图中所示的A酶为____________________酶，作用于DNA结构中的氢键。DNA复制所需基本条件主要包括________________(至少答出两项)等。从图2还可以看出DNA复制时，一条子链是连续合成的，而另一条子链是_______________，即先形成短链片段再通过_______________酶相互连接。
(3)若将某动物精原细胞的全部DNA分子用32P标记，置于不含32P的培养液中培养，经过减数分裂产生的4个子细胞中含被标记染色体的子细胞比例为________________。
答案 (1)脱氧核糖与磷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸
(2)提高了复制速率 解旋 模板、酶、原料和能量 不连续合成的 DNA连接 (3)100%
解析 (1)DNA分子中的脱氧核糖与磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架。图1中由①②③构成的④称为鸟嘌呤脱氧核苷酸，是DNA的基本组成单位之一。(2)DNA复制从多个起点开始，能提高复制速率。图中所示的A酶为解旋酶，作用于碱基之间的氢键，使DNA双螺旋结构打开。DNA复制所需基本条件主要包括模板、酶、原料和能量等。由图2可知，DNA复制时，一条子链是连续合成的，而另一条子链是不连续合成的，即先形成短链片段再通过DNA连接酶相互连接。(3)若将某雄性动物精原细胞的全部DNA分子用32P标记，置于不含32P的培养液中培养，由于DNA复制为半保留复制，所以DNA分子在间期复制后，每个DNA分子中都含有一条被标记的母链，经过减数分裂后产生了4个子细胞全部含有32P，比例为100%。
13．(2022·湖南永州质检)科学家为了探究DNA复制方式，先用含有15NH4Cl的原料来培养大肠杆菌若干代作为亲本，再将亲本大肠杆菌转移到含14NH4Cl原料中培养，收集不同时期的大肠杆菌并提取DNA，再将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA的位置。
(1)用含有15NH4Cl的原料来培养大肠杆菌若干代作为亲本，培养若干代的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)有科学家认为DNA的复制是全保留复制，复制形成的两条子链结合在一起，两条模板链重新结合在一起。若是全保留复制，则实验结果是：子一代的DNA位置是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)科学家进行实验，得到的实验结果是：子一代的DNA位置全在中带，子二代的DNA位置一半在中带一半在轻带。这个结果否定了全保留复制，你对此的解释是_________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)有人认为，将子一代的DNA分子用解旋酶处理后再离心，就能直接判断DNA的复制方式，如果eq \f(1,2)为轻带，eq \f(1,2)为重带，则一定为半保留复制。你认为这种说法是否正确，并说出你的理由。________________________________________________________________________。
答案 (1)保证用于实验的大肠杆菌的DNA上都含有15N (2)一半在重带，一半在轻带 (3)DNA的复制是半保留复制，子一代DNA为15N/14N－DNA，子二代DNA一半为15N/14N－DNA，一半为14N/14N－DNA (4)不正确，因为无论是全保留复制还是半保留复制，子一代用解旋酶处理后都有一半的单链含15N，一半的单链含14N，离心后都是eq \f(1,2)重带，eq \f(1,2)轻带
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