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人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段导学案
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这是一份人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段导学案，共27页。
第3节 DNA的复制
第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
课程内容标准
核心素养对接
1．运用假说—演绎法探究DNA的复制方式，概述DNA通过半保留方式进行复制。
2．通过对DNA半保留复制方式的学习，理解DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。
3．举例说明基因通常是有遗传效应的DNA片段。
4．说明基因与DNA的关系。
1．通过DNA的复制，认同生命的延续与发展观；理解遗传信息，认同DNA的遗传物质观。(生命观念)
2．分析DNA复制过程，归纳DNA复制过程中相关数量计算，提高逻辑分析和计算能力。(科学思维)
3．运用假说—演绎法，探究DNA半保留复制。(科学探究)
[对应学生用书P86]
1．对DNA复制的推测
(1)提出者：沃森和克里克。
(2)假说内容：
①解旋：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂。
②复制
③特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式称作半保留复制。
2．DNA半保留复制的实验证据
(1)实验材料：大肠杆菌。
(2)实验方法：运用同位素标记技术。
(3)实验过程
用含15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，获得含15N的DNA细菌的DNA
↓
转入含 14NH4Cl的培养液中
↓一段时间
取细菌，提取DNA，进行密度梯度离心
(4)实验预期
①亲代DNA分子中两条链均含15N，DNA分子密度高。
②复制一次产生的DNA分子中，一条链含14N，另一条链含15N，DNA分子密度居中。
③复制两次产生的DNA分子中，有两个DNA分子双链均含14N，DNA分子密度较低；另两个DNA分子中一条链含15N，另一条链含14N。
3．DNA复制的过程
(1)相关知识归纳总结
概念
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
时间
有丝分裂间期和减数分裂Ⅰ前的间期
场所
主要是细胞核
条件
模板、原料、能量、酶等
特点
半保留复制、边解旋边复制
意义
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
(2)复制的过程
(3)准确复制的原因
①DNA分子独特的双螺旋结构，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。
1．说明基因与DNA关系的实例
2．DNA片段中的遗传信息
(1)遗传信息：DNA分子中4种碱基的排列顺序。
(2)特点
①多样性：碱基排列顺序的千变万化。
②特异性：每一个DNA分子有特定的碱基排列顺序。
③稳定性：DNA分子的结构较稳定。
3．与生物体多样性和特异性的关系
DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。
4．基因的延伸：对于遗传物质是RNA的生物，基因就是有遗传效应的RNA片段。
1．判正误(对的画“√”，错的画“×”)
(1)证明DNA复制方式的实验只能用同位素标记N。( × )
(2)在证明DNA复制方式的实验中，从Ⅰ代开始细菌DNA分子中至少有一条链含14N。( √ )
(3)DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的DNA分子中两条链均是新合成的。( × )
(4)任何生物的基因都是有遗传效应的DNA片段。( × )
(5)碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。( √ )
(6)每个DNA分子所具有的特定的碱基排列顺序，构成了每一个DNA分子的特异性。( √ )
2．微思考
下图是DNA分子复制的示意图，据图回答有关问题：
(1)DNA复制时，解旋酶的作用是什么？
提示 解旋酶的作用将DNA双螺旋的两条链解开。
(2)DNA聚合酶的作用是什么？
提示 DNA聚合酶的作用是连接相邻的两个脱氧核苷酸形成与母链互补的子链。
(3)在DNA复制过程中，两条子链延伸的方向为什么是相反的？
提示 DNA中两条母链是反向平行的。
(4)真核生物的核DNA复制通常发生在细胞分裂的什么时期？
提示 细胞分裂的间期。
[对应学生用书P88]
任务驱动一 对DNA复制的推测和DNA半保留复制的实验证据
在DNA分子复制的早期研究中，科学家们提出了三个模型：全保留复制模型、弥散复制模型和半保留复制模型。比较如下：
全保留复制：亲代DNA分子两条链不变，子代DNA分子的两条链都是新合成的。
半保留复制：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。
弥散复制：亲代DNA分子的两条链分散成短片段，与新合成的子代DNA分子的两条链分散成的短片段混杂在一起，不能分出亲代DNA单链。
如下图所示：
根据教材中证明DNA半保留复制的实验回答下列问题：
(1)能否只根据第一代只出现一条居中的DNA条带就排除是全保留复制方式？
提示 可以。若是全保留复制，第一代DNA条带应是1/2在底部，1/2在上部。
(2)DNA复制一次产生第一代都是中带DNA，能完全说明DNA的复制方式是半保留复制吗？
提示 不能，也可能是弥散复制。
(3)DNA分子复制两次产生第二代有两条是中带DNA，两条是轻带DNA，能否定DNA的复制方式是弥散复制吗？
提示 能。
(4)如果继续上述实验，请你大胆推想还能不能得到在底部的DNA条带？
提示 不能，只能得到在中部和上部的DNA条带。
1．实验方法：放射性同位素示踪法和离心技术。
2．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。
3．假说演绎过程
(1)实验假设：DNA以半保留的方式复制。
(2)实验预期：离心后应出现3条DNA带。
①重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。
②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。
③轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。
(3)实验过程
(4)过程分析
①立即取出，提取DNA→离心→全部重带。
②繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。
③繁殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。
4．实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。
细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再将其移入含14N 的培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是( )
A．子一代DNA应为② B．子二代DNA应为①
C．子三代DNA应为④ D．亲代DNA应为⑤
C [亲代DNA全为15 N，应为⑤，复制一次后，DNA一条链为15N，一条链为14N，应为②；复制两次后形成4个DNA，其中2个全为14N，2个是一条链为15N，一条链为 14N，应为①；复制三次后形成8个DNA，其中6个DNA全为 14N，2个DNA的一条链为 14N，一条链为 15N，故C错。]
下列有关“探究DNA的复制过程”活动的叙述，正确的是( )
A．培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成DNA的基本骨架
B．通过对第二代大肠杆菌DNA的密度梯度离心，得出DNA复制的特点为半保留复制
C．将含14N/14N－DNA的大肠杆菌放在以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代，所获得的大肠杆菌的DNA中都含有15N
D．将含15N/15N－DNA的大肠杆菌转移到以14NH4Cl 为唯一氮源的培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行密度梯度离心，离心管中将只出现1个条带
C [培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成含氮碱基进而形成DNA两条链之间的碱基对，A错误；通过对亲代、第一代、第二代大肠杆菌DNA的密度梯度离心，对比分析才可得出DNA复制的特点为半保留复制，B错误；根据DNA的半保留复制，将含14N/14N－DNA的大肠杆菌放在以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代，所获得的大肠杆菌的DNA中都含有15N，C正确；将含15N/15N－DNA的大肠杆菌转移到以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行密度梯度离心，离心管中将出现轻、重2个条带，D错误。]
[举一反三] 实验过程中注意的问题(科学思维)
(1)该实验在探究过程中使用的方法是假说—演绎法。
(2)该实验也可以用P、C等元素进行标记。
(3)在实验过程中一定要注意提取DNA的时间，以大肠杆菌繁殖一次所用的时间为间隔。
(2020·湖北襄阳高一期末)如图所示是研究DNA复制方式的实验，根据这些实验结果进行的推论，正确的是( )
菌种：大肠杆菌
培养条件与方法：
(1)在含15N的培养基培养若干代，使DNA均被15N标记(甲图)。
(2)转至14N培养基培养，每30 min繁殖一代。
(3)取出每个DNA样本，并离心分层。
①丙是转入14N培养基中复制一代的结果
②乙是转入14N培养基中复制二代的结果
③出现丁的结果至少需要60 min
④戊图表示复制三代后不再具有15N标记DNA
A．①④ B．①③
C．②③ D．①②③
B [①由于DNA分子复制是半保留复制，而丙中DNA是全中，所以丙是转入14N培养基中复制一代的结果，正确；②乙中是1/2重、1/2中，而DNA分子复制是半保留复制，所以复制后不可能有全重的DNA存在，错误；③丁中是1/2中、1/2轻，说明DNA已复制2次，而复制一次需要30 min，所以出现丁的结果至少需要60 min，正确；④戊中为全轻，表示不具有15N标记的DNA；而DNA分子复制是半保留复制，15N标记DNA两条链一直存在，错误。]
任务驱动二 DNA的复制的过程和特点
根据图1、图2思考下列问题：
(1)图1中进行的是什么过程？发生的时期和场所是什么？
提示 DNA复制；有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，无丝分裂也有DNA复制。真核生物DNA复制的场所有细胞核、线粒体、叶绿体；原核生物DNA复制的场所主要是拟核。
(2)图1中的酶1和酶2分别是什么酶？分别作用于图2中的哪个部位？a、b、c、d四条脱氧核苷酸链中，哪些链的碱基排列顺序是相同的？
提示 酶1是解旋酶，作用于f，酶2是DNA聚合酶，作用于e；a和c的碱基排列顺序相同，b和d的碱基排列顺序相同。
(3)用15N标记的DNA分子，放入含14N的培养基中进行复制，当测得含有15N的DNA分子数为12.5%时，该DNA分子复制了几次？
提示 4次。含15N的DNA分子在含14N培养基中复制n次，则形成2n个DNA分子，其中含15N的DNA分子占2/2n，已知2/2n＝12.5%，则n＝4。
(4)DNA复制n次与第n次复制各形成多少个DNA分子？
提示 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。
1．DNA复制的场所主要是在细胞核(凡是细胞内有DNA的地方均可复制)。
(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：核区、细胞质(如质粒的复制)。
(3)病毒：宿主细胞内。
2．真核生物细胞核中DNA复制发生的时间：分裂前的间期。
3．复制所需的酶是指一个酶系统，不仅仅是指解旋酶和DNA聚合酶，还包括DNA连接酶等。
(1)解旋酶的作用是破坏碱基间的氢键。
(2)DNA聚合酶的作用是连接游离的脱氧核苷酸。
(3)DNA连接酶的作用是连接DNA片段。
4．DNA复制的相关计算
将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则：
(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＝2n＋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：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m(2n－1)个；第n次复制，消耗该脱氧核苷酸数为m·2n－1。
(2020·陕西咸阳期末)如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，相关叙述错误的是( )
A．由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制
B．DNA在复制过程中先全部解旋，再复制
C．从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的
D．解旋酶能使双链DNA解开，且需要消耗ATP
B [DNA分子复制时都保留了原来DNA分子中的一条链，这种方式叫作半保留复制，A正确；DNA在复制过程中，边解旋边进行半保留复制，在较短的时间内形成DNA分子，B错误；DNA分子的两条链是反向平行的，而复制的时候只能从5′端向3′端延伸，所以两条子链合成方向相反，C正确；解旋酶能打开双链间的氢键，使双链DNA解开，需要消耗ATP，D正确。]
(2021·广东六校联考)假设1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。下列叙述不正确的是( )
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场所、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．噬菌体DNA复制在宿主细胞中进行
A [A＝T＝5 000×2×20%＝2 000，G＝C＝5 000×2×30%＝3 000。DNA复制n次后需要加入鸟嘌呤脱氧核苷酸的个数＝(2n－1)×3 000(个)，因此DNA复制中需要鸟嘌呤脱氧核苷酸数＝99×3 000＝2.97×105(个)，A错误。噬菌体侵染细菌时，噬菌体的DNA进入作为模板，需要细菌提供场所、原料和酶等，B正确。1个被32P标记的噬菌体经半保留复制形成的100个子代噬菌体中有2个子代噬菌体含32P，98个只含31P，所以含32P的子代噬菌体与只含31P的子代噬菌体的比例为2∶98＝1∶49，C正确；噬菌体DNA复制在细菌细胞中进行，D正确。]
[举一反三] 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。
某DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有A个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述，错误的是( )
A．在第一次复制时，需要(m－A)个
B．在第二次复制时，需要2(m－A)个
C．在第n次复制时，需要2n－1(m－A)个
D．在n次复制过程中，总共需要2n(m－A)个
D [DNA分子复制一次，可产生2个DNA分子，因为每个DNA分子中含有胞嘧啶脱氧核苷酸(m－A)个，所以复制一次时，需要胞嘧啶脱氧核苷酸为(m－A)个，A正确；在第二次复制时，2个DNA分子会形成4个DNA分子，相当于形成2个新DNA分子，所以需要胞嘧啶脱氧核苷酸为2(m－A)个，B正确；在第n次复制后，会形成2n个DNA分子，所以需要胞嘧啶脱氧核苷酸为(2n－2n－1)(m－A)＝2n－1(m－A)个，C正确；在第n次复制过程中，1个DNA分子变为2n个DNA分子，总共需要胞嘧啶脱氧核苷酸为(2n－1)(m－A)个，D错误。]
任务驱动三 基因通常是有遗传效应的DNA片段
下图甲表示果蝇某一条染色体上的几个基因，图乙表示物质或结构的从属关系，请分析回答：
(1)图甲体现了基因与染色体有什么关系？基因都在染色体上吗？
提示 ①基因在染色体上呈线性排列；②一条染色体上含有多个基因；③染色体是基因的载体。不是，真核生物的核基因位于染色体上，质基因位于叶绿体或线粒体中，原核生物的基因位于拟核或质粒中，病毒的基因位于核酸分子中。
(2)一条染色体上有几个DNA分子？一个DNA分子中有很多个基因，这些基因是不是连续排列的？
提示 一条染色体上有1个或2个DNA分子。一个DNA分子中基因并非是连续排列的，基因之间有一些碱基序列不属于基因。
(3)若由2 000个脱氧核苷酸构成一个基因，则可能有多少种脱氧核苷酸排列顺序？由此可说明DNA(基因)具有什么特性？某个基因中含2 000个脱氧核苷酸，则该基因中有多少种脱氧核苷酸排列顺序？
提示 41 000种；多样性；1种。
(4)图乙中表示染色体、基因、DNA、脱氧核苷酸之间的关系，则a、b、c、d分别是什么？
提示 a为染色体，b为DNA，c为基因，d为脱氧核苷酸。
1．全方位理解“基因”
(1)本质上，基因通常是有遗传效应的DNA片段。
(2)结构上，基因是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。
(3)功能上，基因是遗传物质的结构和功能的基本单位。
(4)位置上，基因在染色体上呈线性排列。
2．染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系
(2021·山东泰安月考)大肠杆菌细胞的拟核中有1个DNA分子，长度约为4.7×106 bp(碱基对)，在该DNA分子上分布有大约4 400个基因，每个基因的平均长度约为1 000 bp。根据题中信息，不能得出的结论是( )
A．基因位于DNA分子上
B．一个DNA分子上有多个基因
C．DNA分子上有非基因片段
D．DNA分子的碱基对总数与所含有的基因的碱基对总数相等
D [该DNA分子上分布有大约4 400个基因，每个基因的平均长度约为1 000 bp，则所有基因含有的碱基对总数约为4.4×106个，小于DNA分子含有的碱基对总数，这同时也说明DNA分子上有非基因片段，D正确，A、B、C错误。]
下列有关DNA多样性的叙述，正确的是( )
A．DNA分子多样性的原因是DNA分子空间结构千变万化
B．含有200个碱基的DNA分子，碱基对可能的排列方式有4200种
C．DNA分子的多样性和特异性是生物多样性和特异性的基础
D．DNA分子的多样性是指一个DNA分子上有许多个基因
C [DNA分子的多样性是指DNA分子中碱基对的排列顺序多种多样；DNA分子的多样性和特异性是生物多样性和特异性的物质基础；含有200个碱基的DNA分子中，碱基对可能的排列方式有4100种。]
[举一反三] 基因概念理解的三个误区
(1)不是所有的DNA片段都是基因，必须是有遗传效应的DNA片段。
(2)不是所有的基因都位于染色体上，叶绿体和线粒体中也有基因。
(3)基因不全是有遗传效应的DNA片段，对于遗传物质是RNA的生物而言，基因就是有遗传效应的RNA片段，遗传信息蕴藏在4种碱基(A、U、G、C)的排列顺序之中。
如图表示基因与染色体之间的关系，下列相关叙述中错误的是( )
A．H是遗传物质的主要载体
B．C的种类有五种
C．E在H上呈线性排列
D．E中的遗传信息在复制过程中严格遵循碱基互补配对原则
B [A项：细胞核中的遗传物质全部分布在染色体上，但细胞质中的遗传物质分布在线粒体和叶绿体中，所以说染色体是遗传物质的主要载体。B项：因为D是构成DNA的基本单位——脱氧核苷酸，所以C(碱基)只有四种。C项：基因是具有遗传效应的DNA片段，基因在染色体上呈线性排列。D项：基因在复制过程中要严格遵循碱基互补配对原则，以确保遗传信息准确地传递给子代。]
知识网络构建
关键知识积累
1.DNA复制需要DNA模板、4种脱氧核苷酸做原料以及酶和能量。
2.DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制。
3.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。
4.DNA通过复制，保持了遗传信息的连续性。
5.基因是具有遗传效应的DNA片段。
6.DNA分子中碱基对的排列顺序代表遗传信息。
[对应学生用书P94]
1．(2021·江苏南京期中)关于真核生物DNA复制的叙述，不正确的是( )
A．多起点，边解旋边复制
B．复制时，遵循碱基互补配对原则
C．复制时，需要解旋酶和DNA聚合酶等
D．DNA复制与染色体复制分别独立进行
D [DNA的复制为边解旋边复制，且可多起点双向复制，提高复制的速率，A正确；DNA复制时，遵循碱基互补配对原则，即A与T配对，G与C配对，B正确；复制时，需要用解旋酶(解开双链)和 DNA 聚合酶(合成子链DNA)等多种酶，C正确；细胞核内的DNA位于染色体上，DNA的复制和染色体复制是同时进行的，不是分别独立进行的，D错误。]
2．保证准确无误地进行DNA复制的关键步骤是( )
A．解旋酶促使DNA的两条互补链分离
B．游离的脱氧核苷酸上的碱基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
B [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，保证了复制能够精确地进行。]
3．(2021·湖北武汉调研)关于基因的概念，下列叙述中错误的是( )
A．基因通常是具有遗传效应的DNA片段
B．基因DNA分子上有一定功能的脱氧核苷酸特定的排列顺序
C．基因是染色体的一段
D．基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位
C [对应遗传物质为DNA的生物而言，基因通常是有遗传效应的DNA片段，在DNA分子上有一定功能，能控制生物的性状，A、B正确；染色体是基因的主要载体，但基因不一定是染色体上的一段，如原核生物的基因、真核生物线粒体、叶绿体中的基因，C错误；基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位，D正确。]
4．下图表示发生在细胞核内的某生理过程，其中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链。以下说法正确的是( )
A．此过程需要能量和尿嘧啶脱氧核苷酸
B．真核细胞中此过程发生的唯一场所是细胞核
C．b链中(A＋G)/(T＋C)的值一定与c链中的相同
D．正常情况下，a、d链都应该到不同的细胞中去
D [据图可知，此生理过程是DNA的复制。该过程需要的脱氧核苷酸有腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶脱氧核苷酸；真核生物发生此过程的场所有细胞核、线粒体和叶绿体；b链中(A＋G)/(T＋C)的值与c链中的此比值呈倒数关系。]
课时作业(12) DNA的复制 基因通常是有遗传效应的DNA片段
[对应学生用书P217]
1．(2019·山东潍坊高一检测)下列关于DNA复制的叙述，正确的是( )
A．DNA复制时，亲代DNA中只有一条链是模板
B．精原细胞略微增大进行DNA复制
C．DNA复制在核糖体上进行
D．DNA复制时，以其周围的游离的脱氧核糖核酸为原料
B [DNA复制时，亲代DNA中的两条链都是模板，A错误；精原细胞略微增大，说明细胞处于分裂间期，正在进行DNA复制，B正确；DNA复制主要在细胞核中进行，蛋白质合成在核糖体上进行，C错误；DNA复制时，以其周围的游离的单体——脱氧核糖核苷酸为原料，D错误。]
2．(2021·辽宁大连测评)DNA分子的半保留复制是指( )
A．DNA分子中的一条链进行复制，另一条链不进行复制
B．DNA分子中的一半进行复制，另一半不进行复制
C．每一条子代DNA分子保留了其亲代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
C [DNA复制时两条链都复制，A错误；DNA复制时整个DNA都复制，B错误；每一条子代DNA分子保留了其亲代DNA分子中的一条单链，C正确；DNA分子复制后，每个DNA都是一条链是母链，一条链是子链，D错误。]
3．(2019·云南玉溪高一检测)下列关于DNA复制的叙述错误的是( )
A．DNA复制通过同位素示踪技术证实了DNA以半保留方式复制
B．用3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸可以测定DNA复制经历的时间
C．若营养不足，会影响子代DNA碱基的排列顺序
D．DNA复制过程中，可能会发生差错
C [由于DNA中特有的碱基为胸腺嘧啶(T)，所以用3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸可以测定DNA复制经历的时间。当营养不足时，会影响DNA复制的进行，但不会影响子代DNA中碱基的排列顺序，因为它是由模板决定的。DNA复制过程中若发生碱基对的增添、缺失或替换，则可能会导致基因突变。]
4．把培养在含轻氮(14N)环境中的1个细菌，转移到含重氮(15N)环境中，培养相当于复制一轮的时间，然后取1个细菌放回原环境中培养相当于复制两轮的时间后，细菌DNA组成为( )
A．3/4轻氮型、1/4中间型 B．1/4轻氮型、3/4中间型
C．1/2轻氮型、1/2中间型 D．3/4重氮型、1/4中间型
A [轻氮(14N)环境中1个细菌转移到重氮(15N)环境中培养相当于复制一轮的时间后，DNA分子全为15N/14N，再返回轻氮(14N)环境中培养复制两次，产生4个DNA分子，其中有1个DNA分子为15N/14N，3个DNA分子为14N/14N，所以结果为3/4轻氮型、1/4中间型。]
5．(2019·陕西西安高一检测)下列有关真核细胞DNA分子复制的叙述，正确的是( )
A．复制形成的两个子代DNA分子共2个游离的磷酸基团
B．DNA复制完成后原先的DNA分子不复存在
C．DNA聚合酶催化碱基对之间的连接
D．复制过程中先全部解旋，再进行半保留复制
B [DNA分子的每条单链的一端有一个游离的磷酸基团，2个DNA分子共有4条链，共有4个游离的磷酸基团，A错误；亲代DNA分子的两条链分别参与形成子代DNA，已经不复存在，B正确；DNA聚合酶催化游离的脱氧核苷酸之间的连接，C错误；DNA复制过程中边解旋边进行半保留复制，D错误。]
6．下列关于如图DNA分子片段的说法，正确的是( )
A．解旋酶可作用于①②处
B．“G”是鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸
C．该DNA的特异性表现在碱基种类和(A＋G)/(C＋T)的比例上
D．把此DNA放在含15N的培养液中复制2代，子代中含15N的DNA占3/4
B [解旋酶的作用是催化氢键断开，使DNA两条链分开，形成两条单链DNA，即作用于图中③处，A错误；“G”是鸟嘌呤脱氧核苷酸，B正确；DNA分子的特异性是由于每个特定的DNA分子都具有其特定的碱基对排列顺序，对于任何双链DNA分子中，(A＋G)/(C＋T)的比值都是等于1，C错误；把此DNA放在含15N的培养液中复制2代，子代DNA都含有15N，D错误。]
7．(2019·河南郑州高一检测)如图是染色体及构成染色体的DNA、蛋白质、基因之间的关系示意图，正确的是( )
C [细胞核中能被碱性染料染成深色的物质叫作染色体，它是由DNA和蛋白质两部分组成的，DNA是主要的遗传物质，呈双螺旋结构。一条染色体上包含一个或2个DNA分子。一个DNA分子上包含有多个基因，基因是有遗传效应的DNA片段。一条染色体上携带着许多基因。因此染色体、蛋白质、DNA、基因四者之间的包含关系如选项C所表示的概念图。]
8．(2021·河北保定高一检测)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在14N的培养基连续复制4次。下列判断不正确的是( )
A．含有15N的DNA分子占1/8
B．含有14N的DNA分子占7/8
C．复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D．复制结果共产生16个DNA分子
B [由于DNA分子的复制是半保留复制，最终只有2个子代DNA各含1条15N链，1条14N链，其余DNA都含14N，DNA复制四次后产生的子代DNA的数目为24＝16，故全部子代DNA含15N的DNA所占的比例为2/16＝1/8，A正确；由于DNA分子的复制是半保留复制，最终只有2个子代DNA各含1条15N链，1条14N 链，其余DNA都含14N，故全部子代DNA都含14N，即经过四次DNA复制后，含有14N的DNA分子占比为1，B错误；含有100个碱基对200个碱基的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，解得A＝40个，故复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸：(24－1)×40＝600，C正确；复制4次后产生24＝16个DNA分子，D正确。]
9．下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是( )
A．DNA分子复制过程需要酶的催化，也需要消耗ATP
B．这一过程是在细胞分裂间期随着染色体的复制而完成的
C．由图可知该过程是边解旋边双向复制，是多个起点同时开始的
D．真核生物的这种复制方式提高了复制效率
C [DNA分子复制需要模板、原料、酶和能量等基本条件；DNA分子复制是在细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的；由图可知DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程，且是多个起点开始，但并不是同时开始的；真核生物的这种复制方式使复制效率大大提高。]
10．(2021·山东临沂期中)下图表示DNA复制的过程，结合图示判断，下列有关叙述不正确的是( )
A．DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链间的氢键，使两条链解开
B．DNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链方向相反
C．DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段
D．DNA的两条子链都是连续合成的
D [由图可知，两条子链中，一条是连续合成的，另一条是不连续合成的。]
11．将亲代DNA用15N标记，放在含有14N的培养基上培养，如图是DNA复制图解，请据图回答问题：
(1)图中长方形A表示__________，图中的箭头B表示______________，图中体现了DNA复制的特点是________________________。
(2)DNA复制完一次后，2个子代DNA分子共有______个游离的磷酸基团。分析得知，新合成的DNA分子中，A＝T，G＝C。这个事实说明DNA的合成遵循____________________。新合成的DNA分子中，带有15N 标记的链占总链数的50%，这个事实说明______________ __________________________________________________________。
(3)15N标记的DNA分子复制4次后，含14N 的DNA分子占DNA分子总数的________，若该DNA分子共有300个碱基对，其中胞嘧啶为260个，则第4次复制时，消耗的腺嘌呤脱氧核苷酸为________个。
解析 (1)A催化游离的脱氧核苷酸形成互补链，是DNA聚合酶，箭头B代表的是复制的方向，从图中能够看出DNA边解旋边复制的特点。(2)每个DNA分子的两条链中，每一条链都有一个游离的磷酸基团，所以复制后形成的2个DNA分子共有4个游离的磷酸基团；在DNA分子复制的过程中遵循碱基互补配对的原则；新DNA分子中新链和旧链各占一半，表现了DNA分子的半保留复制的特点。(3)由于DNA分子的半保留复制的特点，所以含有15N的DNA分子只有2个，经4次复制后共产生了16个DNA分子，而每个DNA分子中都含14N；300个碱基对的DNA分子，含有胞嘧啶260个，则含有腺嘌呤为40个，则第4次复制过程中，会增加8个新DNA分子，所以需要游离的腺嘌呤320个。
答案 (1)DNA聚合酶 DNA复制方向 边解旋边复制 (2)4 碱基互补配对原则 DNA复制方式为半保留复制 (3)100% 320
12．如图是科学家对大肠杆菌天然DNA片段进行改造及对改造后的DNA表达过程进行研究的示意图。请据图回答下列问题：
(1)改造后的大肠杆菌DNA片段可能含有自然界基本碱基对和“X－Y”的人工碱基对，由1 000个基本单位组成的双链人工DNA分子最多可能有________种；若这个由1 000个基本单位组成的双链人工DNA分子上有A 150个、C 300个，则该DNA片段中应有X____个。
(2)在试管中对(1)中1个DNA片段进行复制时，需向试管中加入________________、________________、ATP、______________________等物质；在通过5次复制得到的子代DNA片段中，不含亲代DNA链的有________个，进行5次复制需要消耗含X碱基的基本单位______个。
解析 (1)根据图解信息可知，人工DNA分子中有6种碱基，1 000个基本单位组成的双链DNA包含500个碱基对，因此，由1 000个基本单位组成的双链人工DNA分子最多可能有6500种。根据碱基互补配对原则可知，自然DNA分子中任意两个不能配对的碱基之和占该DNA分子碱基总数的一半，由此推知该人工DNA分子中任意三个不能配对的碱基之和占该DNA分子碱基总数的一半，则A＋C＋X＝500，X＝50。(2)DNA复制需要模板DNA、6种脱氧核苷酸、ATP、DNA聚合酶、解旋酶等物质；DNA复制时，不管复制多少次，含亲代链的DNA都只有2个，不含亲代链的DNA分子数＝总DNA分子数－2，经5次复制共合成DNA分子25＝32个，其中不含亲代DNA链的有30个。由(1)可知，该DNA分子含有X碱基50个，32个DNA分子共含有X碱基32×50＝1 600 个，去掉原DNA分子含有的50个，共需要消耗含X碱基的基本单位1 550个。
答案 (1)6500 50 (2)模板DNA片段 6种脱氧核苷酸 DNA聚合酶(或解旋酶) 30 1 550
13．PFM是一种新型抗菌药物，一定量的PFM会抑制大肠杆菌DNA解旋酶的生物活性。若在培养大肠杆菌的培养液中加入一定浓度的PFM，下列相关叙述不正确的是( )
A．加入PFM后，大肠杆菌细胞中的DNA复制发生障碍
B．PFM可以将真核细胞的细胞周期阻断在分裂间期
C．一定浓度的PFM不会影响大肠杆菌的分裂
D．推测PFM对细胞的增殖有一定抑制作用
C [加入该物质后，DNA不能正常解旋，这会导致DNA的复制和转录发生障碍，A正确；DNA复制过程中需要解旋，而加入该物质使DNA双链不能解开，因此DNA复制发生障碍，细胞周期会阻断在分裂间期，B正确；加入该物质后，会导致DNA的复制和转录发生障碍，会影响大肠杆菌分裂，C错误；对于癌细胞来说，因为可以影响细胞分裂，D正确。]
14．(2020·江苏南京月考)蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中连续分裂2次，在第二次分裂中期，其染色体的放射性标记分布情况是( )
A．每条染色体的两条单体都被标记
B．每条染色体中都只有一条单体被标记
C．只有半数的染色体中一条单体被标记
D．每条染色体的两条单体都不被标记
C [由于DNA分子复制方式是半保留复制，所以蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期后，每个细胞中的染色体上的DNA分子中，一条链含放射性标记，另一条链不含放射性标记。然后继续培养，在不含放射性标记的培养基中继续分裂，当完成一次染色体复制后，每条染色体的两条染色单体中，一条染色单体中DNA一条链带标记，一条链不带标记，另一条染色单体中DNA两条链都不带标记，当到达后期时，只有半数的染色体被标记。然后再继续培养，在不含放射性标记的培养基中继续分裂到有丝分裂中期时，只有半数的染色体中一条单体被标记。]
15．(多选)(2021·山东德州期末)某双链均被15N 标记的DNA分子含有100个碱基对，让其在含14N的培养基中进行复制。下列有关叙述不正确的是( )
A．该DNA分子会在DNA聚合酶的作用下边解旋边复制，从而提高DNA分子复制的效率
B．若该DNA分子复制3次共消耗280个游离的腺嘌呤脱氧核苷酸，则该DNA分子含有60个胞嘧啶
C．该DNA分子独特的双螺旋结构为其合成出两条碱基序列完全相同的子链提供了精确的模板
D．若该DNA分子经复制得到的子代DNA中含15N的单链：含14N的单链＝1∶15，则其复制了5次
ACD [该DNA分子会在解旋酶和DNA聚合酶的作用下边解旋边复制，从而提高DNA分子复制的效率，A错误；若该DNA分子复制3次，相当于新合成23－1＝7个DNA分子，共消耗了280个游离的腺嘌呤脱氧核苷酸，则该DNA分子含有腺嘌呤的数目为280/7＝40个，根据DNA分子中的碱基之间的配对关系可知，胞嘧啶的数目＝DNA分子碱基数目的一半减去胸腺嘧啶的数目(腺嘌呤的数目)＝100－40＝60个，B正确；该DNA分子独特的双螺旋结构为其合成出两条碱基序列互补的子链提供了精确的模板 ，C错误；DNA不管复制多少次，含有亲代DNA链的分子数只有两个，即只有两条单链含有15N，若该DNA分子经复制得到的子代DNA中含15N的单链：含14N的单链＝1∶15，则意味着共有2＋30＝32条单链，共16个DNA分子，则其复制了4次，D错误。]
16．5溴脱氧尿嘧啶核苷(BrdU)是常用的细胞增殖标记物，可替代胸腺嘧啶脱氧核苷酸选择性地结合到细胞DNA分子中。当用姬姆萨染料染色时，只有DNA两条链都含BrdU才被染为浅蓝色，否则为深蓝色。
(1)如果用富含BrdU的完全培养液来连续培养洋葱根尖(其细胞周期为12 h)，验证DNA的半保留复制特点，请简要写出预期实验结果。
(2)洋葱体细胞内有16条染色体，观察第一次有丝分裂产生的子细胞中染色体被染成深蓝色条数为______。
(3)在第二次有丝分裂中期，染色观察，细胞内的16条染色体的染色情况______(填“相同”或“不相同”)。
解析 (1)用富含BrdU的完全培养液来连续培养洋葱根尖，观察连续进行有丝分裂的洋葱根尖细胞，在第二次有丝分裂中期，如果看到所有染色体中两条姐妹染色单体一条被染成深蓝色，一条被染成浅蓝色，则说明DNA具有半保留复制的特点。(2)洋葱体细胞内有16条染色体，由于DNA是半保留复制，所以观察第一次有丝分裂产生的子细胞中染色体被染成深蓝色条数为16条。(3)在第二次有丝分裂中期，每条染色体的两条染色单体中有一条被标记，所以观察到细胞内的16条染色体的染色情况相同。
答案 (1)观察连续进行有丝分裂的洋葱根尖细胞，在第二次有丝分裂中期，可以看到所有染色体中两条姐妹染色单体一条被染成深蓝色，一条被染成浅蓝色 (2)16条
(3)相同
第3节 DNA的复制
第4节 基因通常是有遗传效应的DNA片段
课程内容标准
核心素养对接
1．运用假说—演绎法探究DNA的复制方式，概述DNA通过半保留方式进行复制。
2．通过对DNA半保留复制方式的学习，理解DNA的准确复制是遗传信息稳定传递的基础。
3．举例说明基因通常是有遗传效应的DNA片段。
4．说明基因与DNA的关系。
1．通过DNA的复制，认同生命的延续与发展观；理解遗传信息，认同DNA的遗传物质观。(生命观念)
2．分析DNA复制过程，归纳DNA复制过程中相关数量计算，提高逻辑分析和计算能力。(科学思维)
3．运用假说—演绎法，探究DNA半保留复制。(科学探究)
[对应学生用书P86]
1．对DNA复制的推测
(1)提出者：沃森和克里克。
(2)假说内容：
①解旋：DNA复制时，DNA双螺旋解开，互补的碱基之间的氢键断裂。
②复制
③特点：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式称作半保留复制。
2．DNA半保留复制的实验证据
(1)实验材料：大肠杆菌。
(2)实验方法：运用同位素标记技术。
(3)实验过程
用含15NH4Cl的培养液培养大肠杆菌，获得含15N的DNA细菌的DNA
↓
转入含 14NH4Cl的培养液中
↓一段时间
取细菌，提取DNA，进行密度梯度离心
(4)实验预期
①亲代DNA分子中两条链均含15N，DNA分子密度高。
②复制一次产生的DNA分子中，一条链含14N，另一条链含15N，DNA分子密度居中。
③复制两次产生的DNA分子中，有两个DNA分子双链均含14N，DNA分子密度较低；另两个DNA分子中一条链含15N，另一条链含14N。
3．DNA复制的过程
(1)相关知识归纳总结
概念
以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
时间
有丝分裂间期和减数分裂Ⅰ前的间期
场所
主要是细胞核
条件
模板、原料、能量、酶等
特点
半保留复制、边解旋边复制
意义
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
(2)复制的过程
(3)准确复制的原因
①DNA分子独特的双螺旋结构，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。
1．说明基因与DNA关系的实例
2．DNA片段中的遗传信息
(1)遗传信息：DNA分子中4种碱基的排列顺序。
(2)特点
①多样性：碱基排列顺序的千变万化。
②特异性：每一个DNA分子有特定的碱基排列顺序。
③稳定性：DNA分子的结构较稳定。
3．与生物体多样性和特异性的关系
DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。
4．基因的延伸：对于遗传物质是RNA的生物，基因就是有遗传效应的RNA片段。
1．判正误(对的画“√”，错的画“×”)
(1)证明DNA复制方式的实验只能用同位素标记N。( × )
(2)在证明DNA复制方式的实验中，从Ⅰ代开始细菌DNA分子中至少有一条链含14N。( √ )
(3)DNA复制遵循碱基互补配对原则，新合成的DNA分子中两条链均是新合成的。( × )
(4)任何生物的基因都是有遗传效应的DNA片段。( × )
(5)碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的多样性。( √ )
(6)每个DNA分子所具有的特定的碱基排列顺序，构成了每一个DNA分子的特异性。( √ )
2．微思考
下图是DNA分子复制的示意图，据图回答有关问题：
(1)DNA复制时，解旋酶的作用是什么？
提示 解旋酶的作用将DNA双螺旋的两条链解开。
(2)DNA聚合酶的作用是什么？
提示 DNA聚合酶的作用是连接相邻的两个脱氧核苷酸形成与母链互补的子链。
(3)在DNA复制过程中，两条子链延伸的方向为什么是相反的？
提示 DNA中两条母链是反向平行的。
(4)真核生物的核DNA复制通常发生在细胞分裂的什么时期？
提示 细胞分裂的间期。
[对应学生用书P88]
任务驱动一 对DNA复制的推测和DNA半保留复制的实验证据
在DNA分子复制的早期研究中，科学家们提出了三个模型：全保留复制模型、弥散复制模型和半保留复制模型。比较如下：
全保留复制：亲代DNA分子两条链不变，子代DNA分子的两条链都是新合成的。
半保留复制：新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。
弥散复制：亲代DNA分子的两条链分散成短片段，与新合成的子代DNA分子的两条链分散成的短片段混杂在一起，不能分出亲代DNA单链。
如下图所示：
根据教材中证明DNA半保留复制的实验回答下列问题：
(1)能否只根据第一代只出现一条居中的DNA条带就排除是全保留复制方式？
提示 可以。若是全保留复制，第一代DNA条带应是1/2在底部，1/2在上部。
(2)DNA复制一次产生第一代都是中带DNA，能完全说明DNA的复制方式是半保留复制吗？
提示 不能，也可能是弥散复制。
(3)DNA分子复制两次产生第二代有两条是中带DNA，两条是轻带DNA，能否定DNA的复制方式是弥散复制吗？
提示 能。
(4)如果继续上述实验，请你大胆推想还能不能得到在底部的DNA条带？
提示 不能，只能得到在中部和上部的DNA条带。
1．实验方法：放射性同位素示踪法和离心技术。
2．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。
3．假说演绎过程
(1)实验假设：DNA以半保留的方式复制。
(2)实验预期：离心后应出现3条DNA带。
①重带(密度最大)：两条链都为15N标记的亲代双链DNA。
②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。
③轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA。
(3)实验过程
(4)过程分析
①立即取出，提取DNA→离心→全部重带。
②繁殖一代后取出，提取DNA→离心→全部中带。
③繁殖两代后取出，提取DNA→离心→1/2轻带、1/2中带。
4．实验结论：DNA的复制是以半保留方式进行的。
细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再将其移入含14N 的培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是( )
A．子一代DNA应为② B．子二代DNA应为①
C．子三代DNA应为④ D．亲代DNA应为⑤
C [亲代DNA全为15 N，应为⑤，复制一次后，DNA一条链为15N，一条链为14N，应为②；复制两次后形成4个DNA，其中2个全为14N，2个是一条链为15N，一条链为 14N，应为①；复制三次后形成8个DNA，其中6个DNA全为 14N，2个DNA的一条链为 14N，一条链为 15N，故C错。]
下列有关“探究DNA的复制过程”活动的叙述，正确的是( )
A．培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成DNA的基本骨架
B．通过对第二代大肠杆菌DNA的密度梯度离心，得出DNA复制的特点为半保留复制
C．将含14N/14N－DNA的大肠杆菌放在以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代，所获得的大肠杆菌的DNA中都含有15N
D．将含15N/15N－DNA的大肠杆菌转移到以14NH4Cl 为唯一氮源的培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行密度梯度离心，离心管中将只出现1个条带
C [培养过程中，大肠杆菌将利用NH4Cl中的N合成含氮碱基进而形成DNA两条链之间的碱基对，A错误；通过对亲代、第一代、第二代大肠杆菌DNA的密度梯度离心，对比分析才可得出DNA复制的特点为半保留复制，B错误；根据DNA的半保留复制，将含14N/14N－DNA的大肠杆菌放在以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养若干代，所获得的大肠杆菌的DNA中都含有15N，C正确；将含15N/15N－DNA的大肠杆菌转移到以14NH4Cl为唯一氮源的培养液中繁殖一代后，若将提取的子代大肠杆菌DNA解旋处理后进行密度梯度离心，离心管中将出现轻、重2个条带，D错误。]
[举一反三] 实验过程中注意的问题(科学思维)
(1)该实验在探究过程中使用的方法是假说—演绎法。
(2)该实验也可以用P、C等元素进行标记。
(3)在实验过程中一定要注意提取DNA的时间，以大肠杆菌繁殖一次所用的时间为间隔。
(2020·湖北襄阳高一期末)如图所示是研究DNA复制方式的实验，根据这些实验结果进行的推论，正确的是( )
菌种：大肠杆菌
培养条件与方法：
(1)在含15N的培养基培养若干代，使DNA均被15N标记(甲图)。
(2)转至14N培养基培养，每30 min繁殖一代。
(3)取出每个DNA样本，并离心分层。
①丙是转入14N培养基中复制一代的结果
②乙是转入14N培养基中复制二代的结果
③出现丁的结果至少需要60 min
④戊图表示复制三代后不再具有15N标记DNA
A．①④ B．①③
C．②③ D．①②③
B [①由于DNA分子复制是半保留复制，而丙中DNA是全中，所以丙是转入14N培养基中复制一代的结果，正确；②乙中是1/2重、1/2中，而DNA分子复制是半保留复制，所以复制后不可能有全重的DNA存在，错误；③丁中是1/2中、1/2轻，说明DNA已复制2次，而复制一次需要30 min，所以出现丁的结果至少需要60 min，正确；④戊中为全轻，表示不具有15N标记的DNA；而DNA分子复制是半保留复制，15N标记DNA两条链一直存在，错误。]
任务驱动二 DNA的复制的过程和特点
根据图1、图2思考下列问题：
(1)图1中进行的是什么过程？发生的时期和场所是什么？
提示 DNA复制；有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，无丝分裂也有DNA复制。真核生物DNA复制的场所有细胞核、线粒体、叶绿体；原核生物DNA复制的场所主要是拟核。
(2)图1中的酶1和酶2分别是什么酶？分别作用于图2中的哪个部位？a、b、c、d四条脱氧核苷酸链中，哪些链的碱基排列顺序是相同的？
提示 酶1是解旋酶，作用于f，酶2是DNA聚合酶，作用于e；a和c的碱基排列顺序相同，b和d的碱基排列顺序相同。
(3)用15N标记的DNA分子，放入含14N的培养基中进行复制，当测得含有15N的DNA分子数为12.5%时，该DNA分子复制了几次？
提示 4次。含15N的DNA分子在含14N培养基中复制n次，则形成2n个DNA分子，其中含15N的DNA分子占2/2n，已知2/2n＝12.5%，则n＝4。
(4)DNA复制n次与第n次复制各形成多少个DNA分子？
提示 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。
1．DNA复制的场所主要是在细胞核(凡是细胞内有DNA的地方均可复制)。
(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：核区、细胞质(如质粒的复制)。
(3)病毒：宿主细胞内。
2．真核生物细胞核中DNA复制发生的时间：分裂前的间期。
3．复制所需的酶是指一个酶系统，不仅仅是指解旋酶和DNA聚合酶，还包括DNA连接酶等。
(1)解旋酶的作用是破坏碱基间的氢键。
(2)DNA聚合酶的作用是连接游离的脱氧核苷酸。
(3)DNA连接酶的作用是连接DNA片段。
4．DNA复制的相关计算
将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养基上培养，复制n次，则：
(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＝2n＋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：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m(2n－1)个；第n次复制，消耗该脱氧核苷酸数为m·2n－1。
(2020·陕西咸阳期末)如图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，相关叙述错误的是( )
A．由图示得知，DNA分子复制的方式是半保留复制
B．DNA在复制过程中先全部解旋，再复制
C．从图中可以看出合成两条子链的方向是相反的
D．解旋酶能使双链DNA解开，且需要消耗ATP
B [DNA分子复制时都保留了原来DNA分子中的一条链，这种方式叫作半保留复制，A正确；DNA在复制过程中，边解旋边进行半保留复制，在较短的时间内形成DNA分子，B错误；DNA分子的两条链是反向平行的，而复制的时候只能从5′端向3′端延伸，所以两条子链合成方向相反，C正确；解旋酶能打开双链间的氢键，使双链DNA解开，需要消耗ATP，D正确。]
(2021·广东六校联考)假设1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。下列叙述不正确的是( )
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场所、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．噬菌体DNA复制在宿主细胞中进行
A [A＝T＝5 000×2×20%＝2 000，G＝C＝5 000×2×30%＝3 000。DNA复制n次后需要加入鸟嘌呤脱氧核苷酸的个数＝(2n－1)×3 000(个)，因此DNA复制中需要鸟嘌呤脱氧核苷酸数＝99×3 000＝2.97×105(个)，A错误。噬菌体侵染细菌时，噬菌体的DNA进入作为模板，需要细菌提供场所、原料和酶等，B正确。1个被32P标记的噬菌体经半保留复制形成的100个子代噬菌体中有2个子代噬菌体含32P，98个只含31P，所以含32P的子代噬菌体与只含31P的子代噬菌体的比例为2∶98＝1∶49，C正确；噬菌体DNA复制在细菌细胞中进行，D正确。]
[举一反三] 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。
某DNA分子含m对碱基，其中腺嘌呤有A个。下列有关此DNA在连续复制时所需的胞嘧啶脱氧核苷酸数目的叙述，错误的是( )
A．在第一次复制时，需要(m－A)个
B．在第二次复制时，需要2(m－A)个
C．在第n次复制时，需要2n－1(m－A)个
D．在n次复制过程中，总共需要2n(m－A)个
D [DNA分子复制一次，可产生2个DNA分子，因为每个DNA分子中含有胞嘧啶脱氧核苷酸(m－A)个，所以复制一次时，需要胞嘧啶脱氧核苷酸为(m－A)个，A正确；在第二次复制时，2个DNA分子会形成4个DNA分子，相当于形成2个新DNA分子，所以需要胞嘧啶脱氧核苷酸为2(m－A)个，B正确；在第n次复制后，会形成2n个DNA分子，所以需要胞嘧啶脱氧核苷酸为(2n－2n－1)(m－A)＝2n－1(m－A)个，C正确；在第n次复制过程中，1个DNA分子变为2n个DNA分子，总共需要胞嘧啶脱氧核苷酸为(2n－1)(m－A)个，D错误。]
任务驱动三 基因通常是有遗传效应的DNA片段
下图甲表示果蝇某一条染色体上的几个基因，图乙表示物质或结构的从属关系，请分析回答：
(1)图甲体现了基因与染色体有什么关系？基因都在染色体上吗？
提示 ①基因在染色体上呈线性排列；②一条染色体上含有多个基因；③染色体是基因的载体。不是，真核生物的核基因位于染色体上，质基因位于叶绿体或线粒体中，原核生物的基因位于拟核或质粒中，病毒的基因位于核酸分子中。
(2)一条染色体上有几个DNA分子？一个DNA分子中有很多个基因，这些基因是不是连续排列的？
提示 一条染色体上有1个或2个DNA分子。一个DNA分子中基因并非是连续排列的，基因之间有一些碱基序列不属于基因。
(3)若由2 000个脱氧核苷酸构成一个基因，则可能有多少种脱氧核苷酸排列顺序？由此可说明DNA(基因)具有什么特性？某个基因中含2 000个脱氧核苷酸，则该基因中有多少种脱氧核苷酸排列顺序？
提示 41 000种；多样性；1种。
(4)图乙中表示染色体、基因、DNA、脱氧核苷酸之间的关系，则a、b、c、d分别是什么？
提示 a为染色体，b为DNA，c为基因，d为脱氧核苷酸。
1．全方位理解“基因”
(1)本质上，基因通常是有遗传效应的DNA片段。
(2)结构上，基因是含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。
(3)功能上，基因是遗传物质的结构和功能的基本单位。
(4)位置上，基因在染色体上呈线性排列。
2．染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系
(2021·山东泰安月考)大肠杆菌细胞的拟核中有1个DNA分子，长度约为4.7×106 bp(碱基对)，在该DNA分子上分布有大约4 400个基因，每个基因的平均长度约为1 000 bp。根据题中信息，不能得出的结论是( )
A．基因位于DNA分子上
B．一个DNA分子上有多个基因
C．DNA分子上有非基因片段
D．DNA分子的碱基对总数与所含有的基因的碱基对总数相等
D [该DNA分子上分布有大约4 400个基因，每个基因的平均长度约为1 000 bp，则所有基因含有的碱基对总数约为4.4×106个，小于DNA分子含有的碱基对总数，这同时也说明DNA分子上有非基因片段，D正确，A、B、C错误。]
下列有关DNA多样性的叙述，正确的是( )
A．DNA分子多样性的原因是DNA分子空间结构千变万化
B．含有200个碱基的DNA分子，碱基对可能的排列方式有4200种
C．DNA分子的多样性和特异性是生物多样性和特异性的基础
D．DNA分子的多样性是指一个DNA分子上有许多个基因
C [DNA分子的多样性是指DNA分子中碱基对的排列顺序多种多样；DNA分子的多样性和特异性是生物多样性和特异性的物质基础；含有200个碱基的DNA分子中，碱基对可能的排列方式有4100种。]
[举一反三] 基因概念理解的三个误区
(1)不是所有的DNA片段都是基因，必须是有遗传效应的DNA片段。
(2)不是所有的基因都位于染色体上，叶绿体和线粒体中也有基因。
(3)基因不全是有遗传效应的DNA片段，对于遗传物质是RNA的生物而言，基因就是有遗传效应的RNA片段，遗传信息蕴藏在4种碱基(A、U、G、C)的排列顺序之中。
如图表示基因与染色体之间的关系，下列相关叙述中错误的是( )
A．H是遗传物质的主要载体
B．C的种类有五种
C．E在H上呈线性排列
D．E中的遗传信息在复制过程中严格遵循碱基互补配对原则
B [A项：细胞核中的遗传物质全部分布在染色体上，但细胞质中的遗传物质分布在线粒体和叶绿体中，所以说染色体是遗传物质的主要载体。B项：因为D是构成DNA的基本单位——脱氧核苷酸，所以C(碱基)只有四种。C项：基因是具有遗传效应的DNA片段，基因在染色体上呈线性排列。D项：基因在复制过程中要严格遵循碱基互补配对原则，以确保遗传信息准确地传递给子代。]
知识网络构建
关键知识积累
1.DNA复制需要DNA模板、4种脱氧核苷酸做原料以及酶和能量。
2.DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制。
3.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。
4.DNA通过复制，保持了遗传信息的连续性。
5.基因是具有遗传效应的DNA片段。
6.DNA分子中碱基对的排列顺序代表遗传信息。
[对应学生用书P94]
1．(2021·江苏南京期中)关于真核生物DNA复制的叙述，不正确的是( )
A．多起点，边解旋边复制
B．复制时，遵循碱基互补配对原则
C．复制时，需要解旋酶和DNA聚合酶等
D．DNA复制与染色体复制分别独立进行
D [DNA的复制为边解旋边复制，且可多起点双向复制，提高复制的速率，A正确；DNA复制时，遵循碱基互补配对原则，即A与T配对，G与C配对，B正确；复制时，需要用解旋酶(解开双链)和 DNA 聚合酶(合成子链DNA)等多种酶，C正确；细胞核内的DNA位于染色体上，DNA的复制和染色体复制是同时进行的，不是分别独立进行的，D错误。]
2．保证准确无误地进行DNA复制的关键步骤是( )
A．解旋酶促使DNA的两条互补链分离
B．游离的脱氧核苷酸上的碱基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
B [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，保证了复制能够精确地进行。]
3．(2021·湖北武汉调研)关于基因的概念，下列叙述中错误的是( )
A．基因通常是具有遗传效应的DNA片段
B．基因DNA分子上有一定功能的脱氧核苷酸特定的排列顺序
C．基因是染色体的一段
D．基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位
C [对应遗传物质为DNA的生物而言，基因通常是有遗传效应的DNA片段，在DNA分子上有一定功能，能控制生物的性状，A、B正确；染色体是基因的主要载体，但基因不一定是染色体上的一段，如原核生物的基因、真核生物线粒体、叶绿体中的基因，C错误；基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位，D正确。]
4．下图表示发生在细胞核内的某生理过程，其中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链。以下说法正确的是( )
A．此过程需要能量和尿嘧啶脱氧核苷酸
B．真核细胞中此过程发生的唯一场所是细胞核
C．b链中(A＋G)/(T＋C)的值一定与c链中的相同
D．正常情况下，a、d链都应该到不同的细胞中去
D [据图可知，此生理过程是DNA的复制。该过程需要的脱氧核苷酸有腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶脱氧核苷酸；真核生物发生此过程的场所有细胞核、线粒体和叶绿体；b链中(A＋G)/(T＋C)的值与c链中的此比值呈倒数关系。]
课时作业(12) DNA的复制 基因通常是有遗传效应的DNA片段
[对应学生用书P217]
1．(2019·山东潍坊高一检测)下列关于DNA复制的叙述，正确的是( )
A．DNA复制时，亲代DNA中只有一条链是模板
B．精原细胞略微增大进行DNA复制
C．DNA复制在核糖体上进行
D．DNA复制时，以其周围的游离的脱氧核糖核酸为原料
B [DNA复制时，亲代DNA中的两条链都是模板，A错误；精原细胞略微增大，说明细胞处于分裂间期，正在进行DNA复制，B正确；DNA复制主要在细胞核中进行，蛋白质合成在核糖体上进行，C错误；DNA复制时，以其周围的游离的单体——脱氧核糖核苷酸为原料，D错误。]
2．(2021·辽宁大连测评)DNA分子的半保留复制是指( )
A．DNA分子中的一条链进行复制，另一条链不进行复制
B．DNA分子中的一半进行复制，另一半不进行复制
C．每一条子代DNA分子保留了其亲代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
C [DNA复制时两条链都复制，A错误；DNA复制时整个DNA都复制，B错误；每一条子代DNA分子保留了其亲代DNA分子中的一条单链，C正确；DNA分子复制后，每个DNA都是一条链是母链，一条链是子链，D错误。]
3．(2019·云南玉溪高一检测)下列关于DNA复制的叙述错误的是( )
A．DNA复制通过同位素示踪技术证实了DNA以半保留方式复制
B．用3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸可以测定DNA复制经历的时间
C．若营养不足，会影响子代DNA碱基的排列顺序
D．DNA复制过程中，可能会发生差错
C [由于DNA中特有的碱基为胸腺嘧啶(T)，所以用3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸可以测定DNA复制经历的时间。当营养不足时，会影响DNA复制的进行，但不会影响子代DNA中碱基的排列顺序，因为它是由模板决定的。DNA复制过程中若发生碱基对的增添、缺失或替换，则可能会导致基因突变。]
4．把培养在含轻氮(14N)环境中的1个细菌，转移到含重氮(15N)环境中，培养相当于复制一轮的时间，然后取1个细菌放回原环境中培养相当于复制两轮的时间后，细菌DNA组成为( )
A．3/4轻氮型、1/4中间型 B．1/4轻氮型、3/4中间型
C．1/2轻氮型、1/2中间型 D．3/4重氮型、1/4中间型
A [轻氮(14N)环境中1个细菌转移到重氮(15N)环境中培养相当于复制一轮的时间后，DNA分子全为15N/14N，再返回轻氮(14N)环境中培养复制两次，产生4个DNA分子，其中有1个DNA分子为15N/14N，3个DNA分子为14N/14N，所以结果为3/4轻氮型、1/4中间型。]
5．(2019·陕西西安高一检测)下列有关真核细胞DNA分子复制的叙述，正确的是( )
A．复制形成的两个子代DNA分子共2个游离的磷酸基团
B．DNA复制完成后原先的DNA分子不复存在
C．DNA聚合酶催化碱基对之间的连接
D．复制过程中先全部解旋，再进行半保留复制
B [DNA分子的每条单链的一端有一个游离的磷酸基团，2个DNA分子共有4条链，共有4个游离的磷酸基团，A错误；亲代DNA分子的两条链分别参与形成子代DNA，已经不复存在，B正确；DNA聚合酶催化游离的脱氧核苷酸之间的连接，C错误；DNA复制过程中边解旋边进行半保留复制，D错误。]
6．下列关于如图DNA分子片段的说法，正确的是( )
A．解旋酶可作用于①②处
B．“G”是鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸
C．该DNA的特异性表现在碱基种类和(A＋G)/(C＋T)的比例上
D．把此DNA放在含15N的培养液中复制2代，子代中含15N的DNA占3/4
B [解旋酶的作用是催化氢键断开，使DNA两条链分开，形成两条单链DNA，即作用于图中③处，A错误；“G”是鸟嘌呤脱氧核苷酸，B正确；DNA分子的特异性是由于每个特定的DNA分子都具有其特定的碱基对排列顺序，对于任何双链DNA分子中，(A＋G)/(C＋T)的比值都是等于1，C错误；把此DNA放在含15N的培养液中复制2代，子代DNA都含有15N，D错误。]
7．(2019·河南郑州高一检测)如图是染色体及构成染色体的DNA、蛋白质、基因之间的关系示意图，正确的是( )
C [细胞核中能被碱性染料染成深色的物质叫作染色体，它是由DNA和蛋白质两部分组成的，DNA是主要的遗传物质，呈双螺旋结构。一条染色体上包含一个或2个DNA分子。一个DNA分子上包含有多个基因，基因是有遗传效应的DNA片段。一条染色体上携带着许多基因。因此染色体、蛋白质、DNA、基因四者之间的包含关系如选项C所表示的概念图。]
8．(2021·河北保定高一检测)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在14N的培养基连续复制4次。下列判断不正确的是( )
A．含有15N的DNA分子占1/8
B．含有14N的DNA分子占7/8
C．复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D．复制结果共产生16个DNA分子
B [由于DNA分子的复制是半保留复制，最终只有2个子代DNA各含1条15N链，1条14N链，其余DNA都含14N，DNA复制四次后产生的子代DNA的数目为24＝16，故全部子代DNA含15N的DNA所占的比例为2/16＝1/8，A正确；由于DNA分子的复制是半保留复制，最终只有2个子代DNA各含1条15N链，1条14N 链，其余DNA都含14N，故全部子代DNA都含14N，即经过四次DNA复制后，含有14N的DNA分子占比为1，B错误；含有100个碱基对200个碱基的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，解得A＝40个，故复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸：(24－1)×40＝600，C正确；复制4次后产生24＝16个DNA分子，D正确。]
9．下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是( )
A．DNA分子复制过程需要酶的催化，也需要消耗ATP
B．这一过程是在细胞分裂间期随着染色体的复制而完成的
C．由图可知该过程是边解旋边双向复制，是多个起点同时开始的
D．真核生物的这种复制方式提高了复制效率
C [DNA分子复制需要模板、原料、酶和能量等基本条件；DNA分子复制是在细胞有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的；由图可知DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程，且是多个起点开始，但并不是同时开始的；真核生物的这种复制方式使复制效率大大提高。]
10．(2021·山东临沂期中)下图表示DNA复制的过程，结合图示判断，下列有关叙述不正确的是( )
A．DNA复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA双链间的氢键，使两条链解开
B．DNA分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链方向相反
C．DNA分子的复制需要DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段
D．DNA的两条子链都是连续合成的
D [由图可知，两条子链中，一条是连续合成的，另一条是不连续合成的。]
11．将亲代DNA用15N标记，放在含有14N的培养基上培养，如图是DNA复制图解，请据图回答问题：
(1)图中长方形A表示__________，图中的箭头B表示______________，图中体现了DNA复制的特点是________________________。
(2)DNA复制完一次后，2个子代DNA分子共有______个游离的磷酸基团。分析得知，新合成的DNA分子中，A＝T，G＝C。这个事实说明DNA的合成遵循____________________。新合成的DNA分子中，带有15N 标记的链占总链数的50%，这个事实说明______________ __________________________________________________________。
(3)15N标记的DNA分子复制4次后，含14N 的DNA分子占DNA分子总数的________，若该DNA分子共有300个碱基对，其中胞嘧啶为260个，则第4次复制时，消耗的腺嘌呤脱氧核苷酸为________个。
解析 (1)A催化游离的脱氧核苷酸形成互补链，是DNA聚合酶，箭头B代表的是复制的方向，从图中能够看出DNA边解旋边复制的特点。(2)每个DNA分子的两条链中，每一条链都有一个游离的磷酸基团，所以复制后形成的2个DNA分子共有4个游离的磷酸基团；在DNA分子复制的过程中遵循碱基互补配对的原则；新DNA分子中新链和旧链各占一半，表现了DNA分子的半保留复制的特点。(3)由于DNA分子的半保留复制的特点，所以含有15N的DNA分子只有2个，经4次复制后共产生了16个DNA分子，而每个DNA分子中都含14N；300个碱基对的DNA分子，含有胞嘧啶260个，则含有腺嘌呤为40个，则第4次复制过程中，会增加8个新DNA分子，所以需要游离的腺嘌呤320个。
答案 (1)DNA聚合酶 DNA复制方向 边解旋边复制 (2)4 碱基互补配对原则 DNA复制方式为半保留复制 (3)100% 320
12．如图是科学家对大肠杆菌天然DNA片段进行改造及对改造后的DNA表达过程进行研究的示意图。请据图回答下列问题：
(1)改造后的大肠杆菌DNA片段可能含有自然界基本碱基对和“X－Y”的人工碱基对，由1 000个基本单位组成的双链人工DNA分子最多可能有________种；若这个由1 000个基本单位组成的双链人工DNA分子上有A 150个、C 300个，则该DNA片段中应有X____个。
(2)在试管中对(1)中1个DNA片段进行复制时，需向试管中加入________________、________________、ATP、______________________等物质；在通过5次复制得到的子代DNA片段中，不含亲代DNA链的有________个，进行5次复制需要消耗含X碱基的基本单位______个。
解析 (1)根据图解信息可知，人工DNA分子中有6种碱基，1 000个基本单位组成的双链DNA包含500个碱基对，因此，由1 000个基本单位组成的双链人工DNA分子最多可能有6500种。根据碱基互补配对原则可知，自然DNA分子中任意两个不能配对的碱基之和占该DNA分子碱基总数的一半，由此推知该人工DNA分子中任意三个不能配对的碱基之和占该DNA分子碱基总数的一半，则A＋C＋X＝500，X＝50。(2)DNA复制需要模板DNA、6种脱氧核苷酸、ATP、DNA聚合酶、解旋酶等物质；DNA复制时，不管复制多少次，含亲代链的DNA都只有2个，不含亲代链的DNA分子数＝总DNA分子数－2，经5次复制共合成DNA分子25＝32个，其中不含亲代DNA链的有30个。由(1)可知，该DNA分子含有X碱基50个，32个DNA分子共含有X碱基32×50＝1 600 个，去掉原DNA分子含有的50个，共需要消耗含X碱基的基本单位1 550个。
答案 (1)6500 50 (2)模板DNA片段 6种脱氧核苷酸 DNA聚合酶(或解旋酶) 30 1 550
13．PFM是一种新型抗菌药物，一定量的PFM会抑制大肠杆菌DNA解旋酶的生物活性。若在培养大肠杆菌的培养液中加入一定浓度的PFM，下列相关叙述不正确的是( )
A．加入PFM后，大肠杆菌细胞中的DNA复制发生障碍
B．PFM可以将真核细胞的细胞周期阻断在分裂间期
C．一定浓度的PFM不会影响大肠杆菌的分裂
D．推测PFM对细胞的增殖有一定抑制作用
C [加入该物质后，DNA不能正常解旋，这会导致DNA的复制和转录发生障碍，A正确；DNA复制过程中需要解旋，而加入该物质使DNA双链不能解开，因此DNA复制发生障碍，细胞周期会阻断在分裂间期，B正确；加入该物质后，会导致DNA的复制和转录发生障碍，会影响大肠杆菌分裂，C错误；对于癌细胞来说，因为可以影响细胞分裂，D正确。]
14．(2020·江苏南京月考)蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中连续分裂2次，在第二次分裂中期，其染色体的放射性标记分布情况是( )
A．每条染色体的两条单体都被标记
B．每条染色体中都只有一条单体被标记
C．只有半数的染色体中一条单体被标记
D．每条染色体的两条单体都不被标记
C [由于DNA分子复制方式是半保留复制，所以蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期后，每个细胞中的染色体上的DNA分子中，一条链含放射性标记，另一条链不含放射性标记。然后继续培养，在不含放射性标记的培养基中继续分裂，当完成一次染色体复制后，每条染色体的两条染色单体中，一条染色单体中DNA一条链带标记，一条链不带标记，另一条染色单体中DNA两条链都不带标记，当到达后期时，只有半数的染色体被标记。然后再继续培养，在不含放射性标记的培养基中继续分裂到有丝分裂中期时，只有半数的染色体中一条单体被标记。]
15．(多选)(2021·山东德州期末)某双链均被15N 标记的DNA分子含有100个碱基对，让其在含14N的培养基中进行复制。下列有关叙述不正确的是( )
A．该DNA分子会在DNA聚合酶的作用下边解旋边复制，从而提高DNA分子复制的效率
B．若该DNA分子复制3次共消耗280个游离的腺嘌呤脱氧核苷酸，则该DNA分子含有60个胞嘧啶
C．该DNA分子独特的双螺旋结构为其合成出两条碱基序列完全相同的子链提供了精确的模板
D．若该DNA分子经复制得到的子代DNA中含15N的单链：含14N的单链＝1∶15，则其复制了5次
ACD [该DNA分子会在解旋酶和DNA聚合酶的作用下边解旋边复制，从而提高DNA分子复制的效率，A错误；若该DNA分子复制3次，相当于新合成23－1＝7个DNA分子，共消耗了280个游离的腺嘌呤脱氧核苷酸，则该DNA分子含有腺嘌呤的数目为280/7＝40个，根据DNA分子中的碱基之间的配对关系可知，胞嘧啶的数目＝DNA分子碱基数目的一半减去胸腺嘧啶的数目(腺嘌呤的数目)＝100－40＝60个，B正确；该DNA分子独特的双螺旋结构为其合成出两条碱基序列互补的子链提供了精确的模板 ，C错误；DNA不管复制多少次，含有亲代DNA链的分子数只有两个，即只有两条单链含有15N，若该DNA分子经复制得到的子代DNA中含15N的单链：含14N的单链＝1∶15，则意味着共有2＋30＝32条单链，共16个DNA分子，则其复制了4次，D错误。]
16．5溴脱氧尿嘧啶核苷(BrdU)是常用的细胞增殖标记物，可替代胸腺嘧啶脱氧核苷酸选择性地结合到细胞DNA分子中。当用姬姆萨染料染色时，只有DNA两条链都含BrdU才被染为浅蓝色，否则为深蓝色。
(1)如果用富含BrdU的完全培养液来连续培养洋葱根尖(其细胞周期为12 h)，验证DNA的半保留复制特点，请简要写出预期实验结果。
(2)洋葱体细胞内有16条染色体，观察第一次有丝分裂产生的子细胞中染色体被染成深蓝色条数为______。
(3)在第二次有丝分裂中期，染色观察，细胞内的16条染色体的染色情况______(填“相同”或“不相同”)。
解析 (1)用富含BrdU的完全培养液来连续培养洋葱根尖，观察连续进行有丝分裂的洋葱根尖细胞，在第二次有丝分裂中期，如果看到所有染色体中两条姐妹染色单体一条被染成深蓝色，一条被染成浅蓝色，则说明DNA具有半保留复制的特点。(2)洋葱体细胞内有16条染色体，由于DNA是半保留复制，所以观察第一次有丝分裂产生的子细胞中染色体被染成深蓝色条数为16条。(3)在第二次有丝分裂中期，每条染色体的两条染色单体中有一条被标记，所以观察到细胞内的16条染色体的染色情况相同。
答案 (1)观察连续进行有丝分裂的洋葱根尖细胞，在第二次有丝分裂中期，可以看到所有染色体中两条姐妹染色单体一条被染成深蓝色，一条被染成浅蓝色 (2)16条
(3)相同
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