高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3节 DNA的复制导学案

第3节　DNA的复制

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.通过对DNA半保留复制方式的实验验证,认同科学技术在生物学研究中的重要作用。

新知探究一　DNA半保留复制的实验证据

活动:沃森和克里克在构建DNA双螺旋结构模型之后,提出了遗传物质自我复制的半保留复制假说。但也有人持不同观点,提出全保留复制等不同假说。阅读教材P53～55,思考下列问题。

问题(1):根据对半保留复制和全保留复制方式的理解,你认为判断DNA复制方式的关键是什么?可通过什么技术实现?

提示:关键是通过实验区分亲代与子代DNA。可通过同位素标记技术和(密度梯度)离心技术实现。

问题(2):在“证明DNA半保留复制的实验”中,如果DNA是半保留复制,第一代和第二代DNA分子的两条链中,含有N元素的标记情况是怎样的?离心后试管中DNA的位置会是怎样的?试通过演绎推理来预测并填写教材P54图中的方框。

提示:第一代DNA全为14N/15NDNA;第二代DNA中,1/2为14N/15NDNA,1/2为14N/14NDNA。离心后,第一代DNA分子全部在离心管中部;第二代DNA分子中,1/2在离心管中部,1/2在离心管的上部。

问题(3):如果全保留复制是正确的,实验预期又会怎样?

提示:第一代DNA中,1/2为15N/15NDNA,1/2为 14N/14NDNA;第二代DNA中,1/4为15N/15NDNA,3/4为14N/14NDNA。离心后,第一代DNA分子中,1/2在离心管的底部,1/2在离心管的上部;第二代DNA分子中,1/4在离心管底部,3/4在离心管的上部。

问题(4):科学家的实验结果与你的哪种预测相符合?由此你认为DNA复制的方式是怎样的?

提示:半保留复制的预测。半保留复制的方式。

问题(5):该实验在探究过程中运用的思维方法是什么?

提示:假说—演绎法。

资料:对于DNA的复制,有人还提出了分散复制的假说,即亲代双链被切成许多双链片段,而这些片段又可以作为新合成双链片段的模板,新、老双链片段又以某种方式混合成完整的DNA分子。

问题(6):试根据以上实验,预测分散复制方式的离心结果。科学家从第一代DNA分子离心的结果已经能够排除全保留复制,想一想,为什么还要做第二代的实验?

提示:离心后,第一代DNA分子全部在离心管中部;第二代DNA分子无规律地排列在试管的中上部。第一代DNA分子离心的结果不能排除分散复制的方式。

(1)对DNA分子复制的推测

①假说:半保留方式复制。

②提出者:沃森和克里克。

③假说内容

a.解旋:DNA复制时,DNA双螺旋解开,互补的碱基之间的氢键断裂。

b.复制: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。

c.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分子复制方式的实验证据

①实验方法:同位素标记技术和密度梯度离心法。

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分子密度居中。

③实验假设:DNA以半保留的方式复制。

④实验预期:离心后应出现3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。

1.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(　C　)

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.亲代的DNA应为⑤

解析:亲代DNA全为15N,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。

2.某亲本DNA分子双链均以白色表示,以灰色表示第一次复制出的DNA子链,以黑色表示第二次复制出的DNA子链,该亲本双链DNA连续复制两次后的产物是(　D　)

解析:根据DNA半保留复制的特点可知,亲代DNA的两条链(白色)应在不同的子代DNA分子中;第一次复制合成的子链(灰色)应有2条,第二次复制合成的子链(黑色)应有4条。

新知探究二　DNA复制的过程

活动1:阅读教材P55～56“DNA复制的过程”,思考下列问题。

问题(1):DNA复制时有几条模板链?新合成的DNA中的两条链全是子链吗?

提示:两条模板链(亲代DNA分子解开螺旋的两条链)。不是,是一条母链和一条子链。

问题(2):DNA复制时,用什么方法识别DNA中哪一条链是母链,哪一条链是子链?DNA复制所形成的子代DNA是否是亲代DNA链和子代DNA链随机结合的?

提示:同位素标记法。不是,是亲代DNA链与其相应的子链结合形成的子代DNA。

问题(3):若在某一试管中加入缓冲液、ATP、解旋酶、DNA模板和四种脱氧核苷酸,并置于适宜的温度下,能否完成DNA的复制?并分析其原因。

提示:不能。复制条件不完全,缺少DNA聚合酶。

问题(4):在DNA复制过程中需要解旋酶和DNA聚合酶,这两种酶的作用分别是什么?

提示:解旋酶的作用是断开氢键,将两条脱氧核苷酸链打开,解开双螺旋结构;DNA聚合酶的作用是将单个的脱氧核苷酸连接到核苷酸链上。

问题(5):DNA的复制需要适宜的温度和pH吗?为什么?

提示:需要,因为DNA复制过程需要酶的参与,而酶的活性受温度和pH的影响。

问题(6):若1个DNA含有m个腺嘌呤,则复制n次需要多少游离的腺嘌呤脱氧核苷酸?

提示:需要[(2n-1)·m]个。因为1个DNA复制n次,共形成2n个DNA,其中有两条脱氧核苷酸链为母链,不需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸。

问题(7):DNA复制具有准确性,那么在任何情况下,DNA复制产生的子代DNA与亲代DNA都完全相同吗?

提示:不一定。DNA复制时,会受到各种因素的干扰,碱基序列可能会发生改变,从而使后代DNA与亲代DNA碱基序列不同,导致遗传信息发生改变。

活动2:如图为DNA复制的模型图,分析回答下列问题。

问题(8):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;分裂前的间期(一般是有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期)。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。

问题(9):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。

问题(10):从图1中是否可以看出DNA复制是半保留复制?为什么?图1所示的特点还有什么?可用什么方法检测母链和子链?

提示:可以,因为两条母链进入两个子代DNA中,新形成的子代DNA中只有一条链是亲代的母链。图中还能看出DNA是边解旋边复制的。可采用同位素标记法检测母链和子链。

问题(11):尝试由上述问题分析总结得出DNA准确复制的原因。

提示: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。

(1)DNA复制的概念:以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。

(2)发生时间:在细胞分裂前的间期。

(3)场所

①真核生物:主要在细胞核内,线粒体和叶绿体也可以进行。

②原核生物:主要在拟核。

③DNA病毒:活的宿主细胞内。

(4)复制过程

(5)结果:形成两个完全相同的DNA分子。

(6)特点

①边解旋边复制。

②半保留复制。

(7)准确复制的原因

①DNA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。

(8)意义:将遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞,保持了遗传信息的连续性。

3.下列有关DNA复制的叙述中正确的是(　B　)

A.DNA在解旋酶的作用下水解成脱氧核苷酸

B.在复制过程中解旋和复制是同时进行的

C.解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

解析:DNA在解旋酶的作用下,双链解开,变成单链;复制过程是边解旋边复制,所以解旋和复制是同时进行的;解旋后的两条单链都可以作为DNA复制的模板;形成的DNA分子中各含有一条母链和一条子链,两条链之间的碱基通过氢键形成碱基对,组成一个新的DNA。

4.若有一个控制有利性状的DNA分子片段为,要使其数量增加,可进行人工复制,复制时所需的条件有(　D　)

①ATGTG和TACAC模板链

②分别含A、U、G、C碱基的4种核糖核苷酸

③分别含A、T、C、G碱基的4种脱氧核苷酸

④DNA聚合酶

⑤细胞代谢提供能量

⑥DNA水解酶

A.①③④⑥ B.①②④⑤

C.③④⑤⑥ D.①③④⑤

解析:DNA复制时需要以ATGTG和TACAC模板链作为模板,①正确;DNA复制以4种游离的脱氧核苷酸为原料,②错误,③正确;DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶催化,④正确,⑥错误;DNA复制过程需要ATP提供能量,⑤正确。

[科研情境]

正常情况下,DNA分子在细胞内复制时,双螺旋解开后会产生一段单链区,DNA结合蛋白(SSB)能很快地与单链结合,防止解旋的单链重新配对,而使DNA呈伸展状态,SSB在复制过程中可以重复利用。

探究:(1)DNA结合蛋白(SSB)与解旋酶功能相同吗?为什么?

提示:不同。“双螺旋解开后会产生一段单链区,DNA结合蛋白(SSB)能很快地与单链结合”,说明SSB不是一种解开DNA双螺旋的解旋酶,起不到解旋酶的作用。

(2)SSB与DNA单链的结合存在碱基互补配对原则吗?判断的依据是什么?

提示:不存在。SSB是一种DNA结合蛋白,故与DNA单链的结合不遵循碱基互补配对原则。

课堂小结

随堂反馈

1.DNA分子的半保留复制是指(　C　)

A.DNA分子中的一条链进行复制,另一条链不复制

B.DNA分子中的一半复制,另一半不复制

C.每一个子代DNA均保留了其亲代DNA分子中的一条单链

D.一个DNA分子复制后产生两个DNA分子,一个为亲代DNA分子,另一个为子代DNA分子

解析:DNA分子复制时,分别以两条解开的链为模板,合成两条新链,每条子链和相应的母链构成一个新的DNA分子,因此每一个子代DNA分子均保留了其亲代DNA分子中的一条单链。

2.

如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(　D　)

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

解析:据图可知,此生理过程是DNA的复制过程。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链中的此比值是倒数关系。

3.一个被15N标记的DNA分子,以含14N的四种脱氧核苷酸为原料,连续复制3次,则含15N的脱氧核苷酸链占全部脱氧核苷酸链的比例是(　D　)

A.1/2 B.1/4 C.1/6 D.1/8

解析:DNA的复制方式为半保留复制,连续复制3次形成8个DNA分子,则含15N的脱氧核苷酸链只有2条,占全部脱氧核苷酸链的比例是2/16=1/8。

4.下列有关“探究DNA复制的过程”的叙述,正确的是(　C　)

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/14NDNA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/15NDNA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

 解析: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;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;根据DNA的半保留复制,将含14N/14NDNA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DNA中都含有15N;将含15N/15NDNA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。

5.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?设计实验来证明DNA的复制方式。

 实验步骤:

①在氮源为 14N的培养基中生长的大肠杆菌,其DNA分子均为 14N/14NDNA(对照)。

②在氮源为 15N的培养基中生长的大肠杆菌,其DNA分子均为 15N15NDNA(亲代)。

③将亲代含15N的大肠杆菌转移到氮源为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(14N/14NDNA)相比,子代Ⅰ能分辨出两条DNA带:一条　　　　　　带和一条　　　　　　带,则可以排除　　　　　　　　和分散复制。 

(2)如果子代Ⅰ只有一条中密度带,则可以排除　　　　　　,但不能肯定是　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)如果子代Ⅰ只有一条中密度带,再继续做子代Ⅱ DNA密度鉴定,若子代Ⅱ可以分出　　　　　　和　　　　　　,则可以排除分散复制,同时肯定是半保留复制;如果子代Ⅱ不能分出　　　　两条密度带,则排除　　　　　　　,同时确定为　　　　　　　。 

解析:从题目中的图示可知,深色为亲代DNA的脱氧核苷酸链(母链),浅色为新形成的子代DNA的脱氧核苷酸链(子链)。因此全保留复制后得到的两个DNA分子,一个是原来的两条母链重新形成的亲代DNA分子,一个是两条子链形成的子代DNA分子;半保留复制后得到的每个子代DNA分子的一条链为母链,一条链为子链;分散复制后得到的每个子代DNA分子的单链都是由母链片段和子链片段间隔连接而成的。

答案:(1)轻(14N/14NDNA)　重(15N/15NDNA)　半保留复制　(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

选题测控导航表

1.通常情况下,一个DNA分子复制完成后,新形成的DNA子链(　A　)

A.与DNA母链之一相同

B.是DNA母链的片段

C.与DNA母链完全不同

D.与DNA母链相同,但U取代T

解析:DNA复制的方式为半保留复制,新形成的DNA中一条是母链,一条是子链,二者碱基互补配对,即子链与DNA母链之一相同;U存在于RNA中。

2.DNA复制保证了亲子代间遗传信息的连续性。下列关于DNA复制的叙述,正确的是(　A　)

A.碱基互补配对原则保证了复制的准确性

B.解旋酶将单个脱氧核苷酸连接成子链

C.子链与模板链的碱基排列顺序相同

D.复制过程只能在细胞核内才能完成

解析:碱基互补配对原则保证了DNA复制的准确性;DNA聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成子链;子链与模板链的碱基排列顺序互补;DNA复制主要在细胞核内进行。

3.下列关于DNA复制的叙述,正确的是(　B　)

A.复制后的DNA分子组成同源染色体

B.新形成的DNA分子中含有原DNA分子中的一条链

C.DNA双螺旋结构全部解旋后,开始DNA的复制

D.复制过程需要酶的参与,但不消耗能量

解析:复制后的DNA分子组成姐妹染色单体,而不是同源染色体;DNA复制方式为半保留复制,因此新形成的DNA分子中含有原DNA分子中的一条链;DNA复制过程为边解旋边复制,而不是双螺旋结构全部解旋后才开始复制;DNA分子复制的四个基本条件是模板、原料、能量和酶。

4.已知某DNA分子长度达30 mm,DNA复制速度约为4 μm/min,但复制整个过程的完成时间仅需约30 min,这主要是因为(　C　)

A.边解旋边复制

B.以半保留方式复制

C.有许多复制起点即分段复制

D.DNA双链同时复制

解析:由题意知,长度为30 mm的DNA分子进行复制,如果只从一个位点复制需要的时间是30×1 000÷4=7 500(min),而实际复制过程中只需要约30 min即可完成,由此可以推出该DNA分子复制时具有多个起点,多个起点同时进行,即进行分段复制。

5.DNA分子能够自我复制的结构基础是(　A　)

A.DNA具有独特的双螺旋结构

B.配对的脱氧核苷酸之间连接成与母链互补的子链

C.磷酸和脱氧核苷酸交替排列的顺序稳定不变

D.DNA分子由多种碱基序列组成

解析:DNA独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板,而碱基互补配对原则保证了复制能准确无误地进行。

6.一个DNA分子在含15N的环境中复制,若子一代DNA的一条单链出现差错,则子三代DNA中,差错DNA单链和含15N的DNA分子分别占(　B　)

A.1/3,1 B.1/4,1

C.1/3,1/2 D.1/4,1/2

解析:子一代DNA的一条单链出现差错,以该差错DNA链为模板,再复制两次,则子三代DNA中,差错DNA单链数为4条,因此差错DNA单链占4/(23×2)=1/4;一个DNA分子在含15N的环境中复制三次,根据DNA半保留复制特点,子代DNA均含有15N。

7.下列有关DNA分子的结构和复制的叙述,正确的是(　B　)

A.DNA分子一条链上的相邻碱基之间通过氢键相连

B.DNA分子复制完成后,母链和子链中(A+T)/(C+G)的值相等

C.在DNA双链完全解开后,DNA聚合酶与DNA结合,催化DNA的复制

D.由于半保留复制,子代DNA分子继承亲代一半的遗传信息

解析:DNA分子中一条链上的相邻碱基之间通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连;DNA分子的两条链中(A+T)/(C+G)的值相等,且等于整个DNA分子中的该比值;DNA的复制为边解旋边复制;DNA经过复制,形成两个完全一样的DNA,故亲子代DNA所含遗传信息完全一样。

8.最早关于DNA的复制方式有半保留复制、全保留复制等几种假说。如图为科学家梅塞尔森(M.Meselson)和斯塔尔(F.Stahl)以大肠杆菌为实验材料,运用同位素标记技术设计的一个巧妙实验的示意图。下列相关叙述错误的是(　D　)

A.该实验DNA复制方式的研究运用了假说—演绎法

B.试管②的离心结果可排除全保留复制

C.试管③中轻带中的DNA分子不含15N

D.若继续培养几代试管中将出现3条带

解析:由于DNA复制为半保留复制,以15N链为模板合成的子代DNA一条链为15N,一条链为14N,离心后会分布在中带,而以14N链为模板合成的DNA两条链均为14N,离心后会分布在轻带,所以若继续培养几代,试管中也不会出现3条带。

9.仔细阅读下图,请据图回答问题。

(1)图中编号④所代表的中文名称是　　　　　　　　　(填具体名称)。 

(2)图中所示物质复制时发生的场所主要在　　　　　　中。 

(3)若用32P标记的1个噬菌体侵染未标记的大肠杆菌,在释放出来的300个子代噬菌体中,含有32P的噬菌体占总数的　　　　　　。 

解析:(1)分析题图可知,④为鸟嘌呤脱氧核苷酸。(2)DNA的复制过程主要发生在细胞核中,另外线粒体与叶绿体中也会发生DNA复制。(3)若用32P标记的1个噬菌体侵染未标记的大肠杆菌,根据DNA半保留复制的特点,在释放出来的300个子代噬菌体中,有2个含有32P标记,因此含有32P的噬菌体占总数的1/150。

答案:(1)鸟嘌呤脱氧核苷酸　(2)细胞核

(3)1/150

10.如图为真核细胞中发生的一项生理过程示意图,请据图回答。

(1)图中表示的生理过程是　　　　　　　　。 

(2)该过程首先需要在　　　　酶作用下把两条链解开;需要　　　　直接供能。 

(3)已知一个亲代DNA分子有p个碱基,其中腺嘌呤q个,连续进行此项生理过程n次,共消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸　　　　  　　

　　个。 

(4)该过程得到的子代DNA与亲代相同,原因是         　。 

解析:(1)分析题图可知,图示为DNA分子的复制过程。(2)DNA复制首先需要在解旋酶作用下把两条链解开,该过程需要消耗能量,ATP是直接能源物质。(3)已知一个亲代DNA分子有p个碱基,其中腺嘌呤q个,则胞嘧啶有(-q)个,所以连续进行此项生理过程n次,共消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸(-q)(2n-1)个。(4)该过程得到的子代DNA与亲代相同,原因是DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板,在复制过程中遵循碱基互补配对原则。

答案:(1)DNA复制　(2)解旋　ATP

(3)(-q)(2n-1)　(4)DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板,在复制过程中遵循碱基互补配对原则

11.用15N标记细菌的DNA分子,再将它们放入含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(　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DNA分子为2n个,只含14N的DNA分子有14n个,则它们呈现的比例为D图所示。

12.已知某DNA分子含有500个碱基对,其中一条链上A∶C∶T∶G=1∶2∶3∶4。该DNA分子连续复制数次后,消耗周围环境中含G的脱氧核苷酸4 500个,则该DNA分子已经复制了(　B　)

A.3次 B.4次 C.5次 D.6次

解析:DNA分子一条链上G的数目=500×=200(个),则另一条链上G的数目=500×=100(个),所以DNA双链上共有G 300个,设n次复制结束后共消耗G的数目为4 500个,则有300(2n-1)=4 500,解得n=4,即DNA复制了4次。

13.在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分子分别为14NDNA(相对分子质量为a)和15NDNA(相对分子质量为b)。将含15NDNA的亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上,再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ),用某种离心方法分离得到的结果如图所示。下列对此实验的叙述错误的是(　B　)

A.Ⅰ代细菌DNA分子中一条链是14N,另一条链是15N

B.Ⅱ代细菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/4

C.预计Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量为(7a+b)/8

D.上述实验结果证明DNA复制方式为半保留复制

解析:将含15NDNA的亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上后,该DNA再进行复制时就会以14N为原料。由于大肠杆菌的DNA进行半保留复制,故15NDNA在14N的培养基上进行第一次复制后,产生的两个子代DNA分子均为一条15N的DNA链和一条14N的DNA链(混合型DNA分子);用离心法分离后,应该全部处在试管的中部。子Ⅰ代的两个DNA分子再分别进行复制,它们所产生的两个子代DNA分别为全14NDNA分子和14N、15NDNA分子(混合型DNA分子)。此时,将该DNA作离心处理,产生的DNA沉淀应该分别位于试管的上部和中部。含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/2;Ⅲ代细菌DNA分子共有8个,其相对分子质量之和为(7a+b),平均相对分子质量为(7a+b)/8。

14.将洋葱根尖细胞放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基上培养完成一个细胞周期,然后在不含放射性标记的培养基中继续完成一个细胞周期。下列叙述错误的是(　C　)

A.第一个细胞周期中,细胞内放射性迅速升高的时期是分裂间期

B.第一个细胞周期结束后每个子细胞中的染色体都被标记

C.完成两个细胞周期后,每个子细胞中含3H标记的染色体数目相同

D.第二个细胞周期的分裂中期,每条染色体中仅有一条单体被标记

解析:第一个细胞周期中,细胞内放射性迅速升高是由于DNA分子复制,发生在细胞分裂前的间期;第一个细胞周期后,每个DNA分子都含有放射性,因此每个子细胞中的染色体都被标记;完成两个细胞周期后,形成的子细胞中含有放射性的染色体数目不同,每个细胞中含有放射性的染色体最少是0,最多是全部都含有放射性;第二个细胞周期的分裂中期,每条染色体中仅有一条单体被标记。

15.正常细胞可以自主合成组成核酸的核糖和脱氧核糖。现在有某突变细胞群不能自主合成核糖和脱氧核糖,必须从培养基中摄取。为验证DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸,而不是核糖核苷酸,现提供如下实验材料,请你完成实验方案。

(1)实验目的:验证DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸,而不是核糖核苷酸。

(2)实验材料:突变细胞群、基本培养基、核糖核苷酸、14C核糖核苷酸(有放射性)、脱氧核苷酸、14C脱氧核苷酸(有放射性)、放射性探测显微仪等。

(3)实验原理:

DNA主要分布在细胞核中,其基本组成单位是脱氧核苷酸;RNA主要分布在细胞质中,其基本组成单位是核糖核苷酸。

(4)①实验步骤:

第一步:取基本培养基若干,随机分成两组。分别编号为甲组和乙组。

第二步:在甲组培养基中加入适量的核糖核苷酸和14C脱氧核苷酸;在乙组培养基中加入                　。 

第三步:在甲、乙两组培养基中分别接种　　　　　　　。在5% CO2恒温培养箱中培养一段时间,使细胞增殖。 

第四步:分别取出甲、乙两组培养基中的细胞,检测细胞中出现放射性的主要部位。

②预期结果:

甲组培养基中　; 

乙组培养基中　。 

③实验结论:DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸,而不是核糖核苷酸。

解析:(4)①由题分析可知,该实验的自变量是放射性标记的核苷酸的种类,按照实验设计的对照原则和单一变量原则,设计实验的步骤如下:

第一步:取基本培养基若干,随机分成两组。分别编号为甲组和乙组。

第二步:在甲组培养基中加入适量的核糖核苷酸和14C脱氧核苷酸;在乙组培养基中加入14C核糖核苷酸和脱氧核苷酸。

第三步:在甲、乙两组培养基中分别接种相同数量的突变细胞(原因是保证无关变量相同且适宜)。在5% CO2恒温培养箱中培养一段时间,使细胞增殖。

第四步:分别取出甲、乙两组培养基中的细胞,检测细胞中出现放射性的主要部位。

②预期结果:甲组培养基中细胞的放射性主要分布在细胞核中;乙组培养基中细胞的放射性主要分布在细胞质中。

答案:(4)①14C核糖核苷酸和脱氧核苷酸　相同数量的突变细胞

②细胞的放射性主要分布在细胞核中　细胞的放射性主要分布在细胞质中