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人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3节 DNA的复制优秀练习
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这是一份人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第3节 DNA的复制优秀练习，文件包含人教版必修二高中生物同步精品讲义33DNA的复制原卷版doc、人教版必修二高中生物同步精品讲义33DNA的复制教师版doc等2份试卷配套教学资源，其中试卷共67页， 欢迎下载使用。
3.3 DNA的复制
目标导航
教学目标
课程标准
目标解读
1. 概述DNA分子是通过半保留复制方式进行复制的。
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。
教学重点
1. 运用假说-演绎法探究DNA的复制方式。
2. DNA复制的条件、过程及特点。
教学难点
1. 运用假说-演绎法探究DNA的复制方式。
2. DNA复制的过程。
知识精讲
知识点01 对DNA复制的推测
方法：假说-演绎法
1.提出问题：DNA的复制方式是三种方式中的哪一种？
2.作出假设：
①半保留复制：形成的两个DNA分子各有一条链来自亲代，另一条链是新形成的
②全保留复制：新复制出的两个DNA分子，一个是亲代的，另一个是新形成的
③弥散复制：新复制出的两个DNA分子每条链中既有母链片段又有新形成的片段
3.演绎推理：同位素示踪技术 大肠杆菌 同位素(15N)示踪（繁殖快，20min一代） 密度梯度离心
4.实验验证：
5.得出结论：DNA的复制方式为半保留复制
知识点02 DNA的复制
1.DNA复制的场所和时期 场所：细胞核（主要）、线粒体和叶绿体
时期：有丝分裂和减数第一次分裂前的间期
2.DNA复制的必需的条件 模板：DNA两条链为模板
原料：4种游离的脱氧核苷酸
能量：ATP
酶：解旋酶和DNA聚合酶等
3.DNA复制的方式和特点 方式：半保留复制
特点： 半保留复制、边解旋边复制
4.DNA复制的结果：形成2条DNA
5.DNA复制的意义：（1）将遗传信息从亲代传递给了子代，保持了遗传信息的连续性
（2）复制出现差错，产生的影响可能很大，也可能没有
6.DNA能够准确复制的原因：（1）DNA独特的双螺旋结构提供精确模板
（2）通过碱基互补配对原则保证了复制的准确进行
知识点03 相关计算
1.已知一条全部N原子被15N标记的DNA分子（亲代），转移到含14N的培养基上培养n代,其结果如下，回答下列问题：
分子总数___2n_____ 只含15N的分子__0____
含15N 14N的分子__2___ 只含14N的分子_2n-2__
含14N的分子___2n__ 脱氧核苷酸链总数__2n+1__
含15N的链为__2___ 含14N的链为__2n+1-2__
2.双链DNA中，含某种碱基a个，复制n次，则需加入该碱基或脱氧核苷酸a×(2n -1) 个。
3.双链DNA中，含某种碱基a个，第n次复制，则需加入该碱基或脱氧核苷酸a×2n-1 个。
4.双链DNA不论复制多少代，产生的DNA分子中含母链的DNA分子总是2个，含母链也是2条。
能力拓展
考点01 DNA的复制
DNA复制始于基因组中的复制起点，即启动蛋白的靶标位点。一旦复制起点被识别，启动蛋白就会募集其他蛋白质一起形成前复制复合物，从而解开双链DNA，形成复制叉。复制叉的形成是多种蛋白质及酶参与的较复杂的过程。这些酶包括单链DNA结合蛋白和DNA解链酶。单链DNA结合蛋白作用是保证解旋酶解开的单链在复制完成前能保持单链结构，不起解旋作用。 DNA解链酶能通过水解ATP获得能量以解开双链DNA。
两条单链DNA复制的引发过程有所差异，但是不论是前导链还是后随链，都需要一段RNA引物用于开始子链DNA的合成。因此前导链与后随链的差别在于前者从复制起始点开始按5’→3’持续的合成下去，不形成冈崎片段，后者则随着复制叉的出现，不断合成冈崎片段。
多种DNA聚合酶在DNA复制过程中扮演不同的角色。在大肠杆菌中，DNA Pol III是主要负责DNA复制的聚合酶。它在复制分支上组装成复制复合体，具有极高的持续性，在整个复制周期中保持完整。DNA Pol I是负责用DNA替换RNA引物的酶，还具有5'至3'外切核酸酶活性，并利用其外切核酸酶活性降解RNA引物。
在复制叉附近，形成了以两套DNA聚合酶Ⅲ全酶分子、引发体和螺旋构成的类似核糖体大小的复合体，称为DNA复制体。复制体在DNA前导链模板和滞后链模板上移动时便合成了连续的DNA前导链和由许多冈崎片段组成的滞后链。在DNA合成延伸过程中主要是DNA聚合酶Ⅲ的作用。当冈崎片段形成后，DNA聚合酶Ⅰ通过其5'→3'外切酶活性切除冈崎片段上的RNA引物，同时，利用后一个冈崎片段作为引物由5'→3'合成DNA。最后两个冈崎片段由DNA连接酶将其接起来，形成完整的DNA滞后链。
DNA复制的终止发生在特定的基因位点，即复制终止位点。该位点的终止位点序列被与该序列结合的阻止DNA复制的蛋白质识别并结合，阻止了复制叉前进，复制终止。
DNA复制的特点：
半保留复制：DNA在复制时，以亲代DNA的每一个单链作模板，合成完全相同的两个双链子代DNA，每个子代DNA中都含有一个亲代DNA链，这种现象称为DNA的半保留复制。
有一定的复制起始点：DNA在复制时，需在特定的位点起始，这是一些具有特定核苷酸排列顺序的片段，即复制起始点（复制子）。在原核生物中，复制起始点通常为一个，而在真核生物中则为多个。
需要引物（primer)：DNA聚合酶必须以一段具有3'端自由羟基（3'-OH）的RNA作为引物，才能开始聚合子代DNA链。
双向复制：DNA复制时，以复制起始点为中心，向两个方向进行复制。但在低等生物中，也可进行单向复制。
半不连续复制：由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链，因此两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在聚合时基本上是连续进行的，这一条链被称为领头链（前导链）。而以5'→3'方向的亲代DNA链为模板的子代链在聚合时则是不连续的，这条链被称为随从链（滞后链）。DNA在复制时，由随从链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段。
【典例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，发生DNA复制
B. DNA通过一次复制后产生四个子代DNA分子
C. 真核生物DNA复制的场所只有细胞核
D. 单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链
【答案】
A
【解析】解：A、在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制，A正确；
B、DNA通过一次复制后产生2个子代DNA分子，B错误；
C、真核生物DNA复制的场所主要是细胞核，其次是线粒体、叶绿体，C错误；
D、单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链，D错误。
故选：A。
1、DNA分子复制的场所、过程和时间：
（1）DNA分子复制的场所：细胞核、线粒体和叶绿体。
（2）DNA分子复制的过程：
①解旋：在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开。
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。
（3）DNA分子复制的时间：有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。
2、复制需要的基本条件：
（1）模板：解旋后的两条DNA单链；（2）原料：四种脱氧核苷酸；（3）能量：ATP；（4）酶：解旋酶、DNA聚合酶等。
本题知识点简单，考查DNA分子的复制，要求考生识记DNA分子复制的场所、条件、过程、产物等基础知识，明确DNA的复制方式为半保留复制，能结合所学的知识准确判断各选项，属于考查识记和理解层次的考查。
分层提分
题组A 基础过关练
一、单项选择题
1. 下列关于DNA分子复制的叙述，错误的是（）
A. 通过复制保持了遗传信息的连续性 B. 复制过程需要酶的催化并且消耗ATP
C. 复制过程先全部解旋，再半保留复制 D. 过程既有氢键的断裂也有氢键的形成
【答案】
C
【解析】
【分析】
本题考查DNA分子复制的知识点，熟知DNA分子复制过程和特点是解题的关键，题目难度适中。
【解答】
A.通过复制过程中遵循碱基配对原则，保持了遗传信息的连续性和稳定性，A正确；
B.复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶的催化并且消耗ATP，B正确；
C.复制过程边解旋边复制，C错误；
D.复制过程先解旋有氢键的断裂；又有双链的形成过程，有氢键的形成， D正确。
故选C。
2. 图为DNA分子正常复制的片段，图中编号①④表示DNA单链。有关叙述错误的是
A. ①和④的碱基序列相同 B. ③和④的碱基序列互补
C. 该过程可实现遗传信息的传递 D. 该过程只需要DNA聚合酶的参与
【答案】
D
【解析】
【分析】
本题考查DNA分子复制相关的知识点，熟知DNA分子复制过程和正确识图是解题的关键，题目较简单。
【解答】
A.DNA是半保留复制，由题图分析可知①和④的碱基序列相同，A正确；
B.③和④的碱基序列互补，B正确；
C.该过程可将遗传信息传递给子细胞，C正确；
D.该过程需要解旋酶和DNA聚合酶的参与，D错误。
故选D。
3. 用15N标记一个DNA分子的两条链，让该DNA分子在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
【答案】
C
【解析】
【分析】
本题考查了DNA分子的复制的相关知识点，意在考查考生的识记能力和理解所学知识要点，把握知识间内在联系的能力；能运用所学知识，对生物学问题作出准确的判断。
【解答】
DNA分子复制时，以DNA的两条链为模板，合成两条新的子链，每个DNA分子各含一条亲代DNA分子的母链和一条新形成的子链，称为半保留复制。让用15N标记的一个DNA分子，在14N的培养液中复制一次，都是以含15N标记的DNA链为模板进行复制，所以得到的两个DNA分子都是一条链含有15N，另一条链含有14N。综上所述，ABD错误，C正确。
故选C。
4. DNA半保留复制过程是分别以解旋的两条链为模板，合成两个子代DNA分子，在复制起始点呈现叉子的形式，被称为复制叉。DNA连接酶可以将脱氧核苷酸片段连接在一起，下图表示某DNA分子复制的过程，下列说法 错 误的是（ ）。
A. 在复制叉的部位结合有解旋酶、RNA聚合酶
B. DNA复制过程中需要DNA连接酶的参与
C. 前导链和后随链延伸的方向是相反的
D. 该过程发生的场所不一定是细胞核、线粒体和叶绿体
【答案】
A
【解析】复制叉处进行DNA解旋、合成新链，所以需要解旋酶和DNA聚合酶，A错误；后随链先形成DNA单链的片段,之间需要DNA连接酶连接，B正确；DNA两条链的方向是相反的，C正确；DNA复制可以发生在原核细胞中，D正确。
5. 某DNA分子的两条链均被32P标记，共含有200个碱基对，C＋G占全部碱基的70%，其中1条链上的A有20个，下列相关叙述正确的是（ ）
A. 该DNA分子中碱基对的排列方式最多有4200种
B. 该DNA分子中4种碱基的比例为A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3
C. 该DNA分子连续复制2次，需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸840个
D. 该DNA分子在不含放射性的培养基中连续复制3次，含32P的DNA分子占25%
【答案】
D
【解析】
【分析】
本题考查DNA分子结构、特性及复制相关知识点，要求考生识记碱基互补配对原则的应用，掌握DNA分子半保留复制的相关计算，能运用其延伸规律准确答题，考查学生对知识的识记、和运用能力，难度不大。
【解答】
A、该DNA分子含有200个碱基对，由于碱基的种类和比例已经确定，其碱基排列方式少于4200种，A错误；
B、该DNA分子含有200个碱基对，C＋G占全部碱基的70%，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的30%，则A=T=15%、C=G=35%，因此4种碱基的比例为A：T：G：C=3：3：7：7，B错误；
C、鸟嘌呤脱氧核苷酸数=400×35%=140，该DNA分子连续复制2次，需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸=（22-1）×140=420个，C错误；
D、该DNA分子在不含放射性的培养基中连续复制3次得到8个DNA分子，根据DNA半保留复制方式可知，其中有2个DNA的一条链含32P，故含32P的DNA分子占2/8=1/4=25%，D正确。
6. 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GTACATACATC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
【答案】
D
【解析】
【分析】
本题考查DNA复制有关知识；要求学生记忆理解DNA复制的过程和特点，并能综合运用所学知识解决生物学问题。
【解答】
DNA合成时，在DNA聚合酶作用下，若连接上的是胸腺嘧啶双脱氧核苷酸，子链延伸终止，GTACATACATC的单链模板片段中共有4个腺嘌呤脱氧核苷酸（A），每个都有可能与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对，也有可能都不与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对，所以以该链为模板合成出的不同长度的子链最多有5种。综上所述，ABC错误，D正确。
故选D。
7. 将1个含14N-DNA的大肠杆菌转移到含15N-DNA的培养液中，培养若干代后提取子代大肠杆菌的DNA，将DNA加热处理，使双螺旋解开形成单链，进行密度梯度离心，试管中出现两种条带，14N条带占1/8，15N条带占7/8。下列叙述错误的是（）
A. 若将提取的DNA分子进行离心，也将出现两种条带
B. 子代共8个DNA分子，其中2个DNA分子含有14N
C. 该实验不可用于探究DNA分子的复制方式
D. 加热处理会破坏DNA分子的磷酸二酯键
【答案】
D
【解析】
【分析】
本题主要考查DNA分子的半保留复制，掌握DNA分子复制方式，能够根据题干信息推断每一代DNA分子中含14N的DNA分子数目和含15N的DNA分子数目，再进行相关的计算。
【解答】
1、DNA复制是指以亲代DNA的两条链为模板，以脱氧核糖核苷酸为原料合成DNA的过程。
2、DNA复制的方式是半保留复制，经过复制后，形成的2个子代DNA分子，各保留了一条亲代DNA分子的模板母链。
A、DNA复制为半保留复制，若复制若干代后子代DNA有两种，即一种是杂合DNA一条链含14N、一条链含15N的DNA，另一种DNA两条链都是15N链，因此将子代DNA分子进行密度梯度离心，将出现重带和中带两条带，A正确；
B、由题干信息可知，子代一共有8个DNA分子，则该DNA经过了3次复制，形成的子代DNA分子共8个，其中有2个DNA分子含有14N，B正确；
C、由于该实验解开了双螺旋，变成了单链，无论是全保留复制，还是半保留复制，复制相同次数以后两种条带所占的比例是相同的，因此不能判断DNA的复制方式，C正确；
D、加热处理，DNA会解旋，解开DNA双螺旋的实质就是破坏碱基对之间的氢键，不会破坏DNA分子的磷酸二酯键，D错误。
8. 某DNA分子片段中共含有3000个碱基，其中腺嘌呤占35%。现将该DNA分子片段用15N同位素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3600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】
【分析】
根据题意和图示分析可知：基因中含有3000个碱基，腺嘌呤占35%，则A=T=1050个，G=C=450个；DNA分子以15N同位素标记的游离脱氧核苷酸为原料复制3次，得8个DNA分子，其中2个含有14N和15N（X层），6个只含15N（Y层）。由于DNA分子为双链结构，所以加入解旋酶再离心，共得到2个含有14N的DNA单链（Z层），14个含有15N的DNA单链（W层）。
本题考查DNA分子复制的相关知识，意在考查学生的识图能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题和解决问题的能力。
【解答】
A、X层（2个DNA含有14N和15N）与Y层（6个DNA只含15N）中DNA分子质量比小于1：3，A错误；
B、1个DNA中鸟嘌呤G=450个，Y层（6个DNA只含15N）中含15N标记的鸟嘌呤G=450×6=2700个，B错误；
C、在DNA分子中，碱基对之间通过氢键相连，DNA分子复制了3次，产生的8个DNA分子中，2个DNA分子含14N和15N，6个DNA分子只含15N，所以X层中含有的氢键数是Y层的，C正确；
D、由于DNA分子复制了3次，产生了8个DNA分子，含16条脱氧核苷酸链，其中含15N标记的有14条链，所以W层与Z层的核苷酸数之比为14：2=7：1，D错误。
故选：C。
9. 将一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌（拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶）放在含有32P标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到如图I、Ⅱ两种类型的DNA（虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链）。下列有关该实验的叙述中正确的是（）
A. DNA第二次复制产生的子代DNA有I、Ⅱ两种类型，比例为1：3
B. DNA复制后分配到两个子细胞时，其上的基因遵循基因分离定律
C. 复制n次需要胞嘧啶的数目是（2n-1）
D. 复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链数为2n+1-2
【答案】
D
【解析】
【分析】
本题考查DNA分子结构和复制的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题的能力。
DNA复制是以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。复制的条件：模板（DNA的双链）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）；DNA复制过程：边解旋边复制；DNA复制特点：半保留复制。
根据题意和图示分析可知：拟核DNA中共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶，则A=T=a，G=C=。图I类型的DNA表明一条链含32P标记，一条链不含；而Ⅱ两种类型的DNA表明两条链都含32P标记。
【解答】
A.DNA第二次复制产生的子代DNA共4个，根据半保留复制的特点，DNA复制产生的子代DNA中，始终只有两个DNA分子各含有亲代的一条母链，所以有I、Ⅱ两种类型的比例为1：1，A错误；
B.基因分离定律的实质是减数分裂过程中，等位基因分离；大肠杆菌是原核细胞，不能进行减数分裂，故大肠杆菌的遗传不遵循基因的分离定律，B错误；
C.复制n次需要胞嘧啶的数目是（2n-1），C错误；
D.DNA分子是双链结构，一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌拟核DNA共2条链，所以复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链为，D正确。
故选D。
10. 如图表示真核生物染色体上DNA分子的过程，据图判断错误的是（）
A. DNA分子的是边解旋边复制 B. DNA分子是从多个起点不同时开始的
C. DNA分子两条子链的合成方向是相同的 D. DNA分子的这种方式提高了速率
【答案】
C
【解析】
【分析】
本题的知识点是真核细胞DNA分子复制的特点和意义，意在考查考生的识图能力和理解所学知识要点，把握知识间内在联系，形成知识网络结构的能力；能运用所学知识，准确判断问题的能力，属于考纲识记和理解层次的考查。
【解答】
A.DNA分子的复制是边解旋边复制，A正确；
B.分析题图可知图中的三个复制点复制的DNA片段的长度不同，因此复制的起始时间不同，B正确；
C.DNA分子两条子链的合成方向是不同的，C错误；
D.真核细胞的DNA分子具有多个复制起点，这种复制方式加速了复制过程，提高了复制速率，D正确。
故选C。
11. 在DNA复制开始时，将大肠杆菌放在含低剂量“H”标记的脱氧胸昔(3 H-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，结果如图所示。据图可以作出的推测是（）
A. 复制起始区在高放射性区域 B. DNA复制为半保留复制
C. DNA复制从起始点向两个方向延伸 D. DNA复制方向为a→c
【答案】
C
【解析】
【分析】
本题考查DNA复制的相关知识，意在考查学生的识图能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题和解决问题的能力。
DNA复制是以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。DNA复制条件：模板（DNA的双链）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）；DNA复制过程：边解旋边复制；DNA复制特点：半保留复制。
【解答】
A.复制起始区在低放射性区域，A错误；
B.放射性自显影检测无法得出DNA复制为半保留复制，B错误；
C.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，C正确；
D.DNA复制方向为a←b→c，D错误。
故选C。
12. 动物细胞的线粒体DNA分子上有两个复制起始区OH和OL。该DNA复制时，OH首先被启动，以L链为模板合成M链，当M链合成约2/3时，OL启动，以H链为模板合成N链，最终合成两个环状双螺旋DNA分子，该过程如下图所示。下列叙述正确的是（）
A. 复制启动时OH区和OL区首先结合的酶是DNA聚合酶
B. 合成M链和N链时方向相反是因为起始区解旋方向不同
C. 复制完成后M链中的嘌呤数与N链中的嘌呤数一定相同
D. 线粒体环状DNA分子中每个脱氧核糖都与两个磷酸相连
【答案】
D
【解析】
【分析】
本题考查DNA结构、DNA复制的相关知识，意在考查学生对知识的理解和应用能力、分析题图获取信息的能力。
【解答】
A..复制启动时OH区和OL区首先结合的酶是解旋酶，A错误；
B.DNA分子的两条链是反向平行的，而复制的时候只能是从5’端向3’端延伸，所以合成M链和N链时方向相反，B错误；
C.DNA分子中碱基之间互补配对，复制完成后M链中的嘌呤数与N链中的嘧啶数一定相同，C错误；
D.线粒体DNA是环状DNA分子，其结构中没有游离端，所以每个脱氧核糖都与两个磷酸相连，D正确。
故选D。
二、填空题
13. 如图是DNA复制的有关图示，A→B→C表示大肠杆菌的DNA分子复制片段，D→F表示哺乳动物的DNA分子复制片段。图中黑点表示复制起点，“→”表示复制方向，“”表示时间顺序，请回答有关复制的一些问题：
（1）C与A、F与D相同，C、F之所以能被如此准确地复制出来，是因为DNA分子独特的________可以为复制提供精确的模板，通过________可以保证复制能够准确无误地进行。
（2）DNA分子复制的时期是________，复制需要的基本条件是________。
（3）A～F均有以下特点，延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA分子的复制是________。
（4）DNA分子的复制方式是半保留复制，这种复制方式已在1958年被科学家运用________技术得到证实。
【答案】
（1）双螺旋结构； 碱基互补配对（原则）
（2）有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期；模板、原料、能量、酶
（3）边解开双螺旋边复制
（4）（放射性）同位素示踪
【解析】
【分析】
本题考查DNA复制的相关知识，意在考查考生理解所学的要点，把握知识间的内在联系，形成知识网络的能力。
【解答】
（1）保证DNA复制准确无误的是：DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板、DNA分子的碱基互补配对原则保证了DNA分子复制准确无误地完成。
（2）DNA分子复制的时期是有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，复制需要的基本条件是模板、原料、能量、酶。
（3）由于延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA分子复制是边解旋边复制。
（4）在1958年科学家运用（放射性）同位素示踪技术，证明了DNA分子的复制方式是半保留复制。
14. 某实验小组将大肠杆菌放在含存有同位素15N的培养基中培养若干代后,大肠杆菌DNA中的所有氮均为15N，然后将被标记的大肠杆菌再转移到含14N的培养基中培养，经密度梯度离心后，测定其不同世代大肠杆菌DNA的密度，结果如图所示。请回答下列问题：
(1) 培养大肠杆菌的培养基中应加入________作为DNA复制的原料，该实验的结果表明DNA分子复制的方式为________。
(2) 若继续测定第4代DNA分子的密度。则第4代DNA分子中含15N标记的DNA分子所占的比例为________。
(3) 科学家在研究DMA的复制方式时还提出了全保留复制和弥散复制模型。全保留复制模型认为DNA复制后两条母链DMA彼此结合，恢复原状，新合成的两条子链彼此互补结合形成一条新的DNA双链; 弥散复制模型认为亲代双链被切成双链片段，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聚集形成“杂种链”。分析上图，根据第________代的复制结果可排除全保留复制模型，根据第_______代的复制结果可排除弥散复制模型。
【答案】
（1）四种脱氧核苷酸；半保留复制
（2）
（3）1；2
【解析】
【分析】
本题考查DNA分子复制的知识点，熟知DNA分子复制方式的探究过程及方法是解题的关键，题目难度适中。
【解答】
（1）培养大肠杆菌的培养基中应加入四种脱氧核苷酸作为DNA复制的原料，该实验的结果表明DNA分子复制的方式为半保留复制。
（2）无论复制多少次，含15N标记的DNA分子只有2个，通过四次复制，总共产生16个DNA分子，所以第4代DNA分子中含15N标记的DNA分子所占的比例为。
（3）如果是全保留复制，则第一代产生的DNA分子中一个只含有15N，一个只含有14N，分析上图，根据第1代的复制结果可排除全保留复制模型，根据题意描述，DNA分子复制如果是弥散复制模型，则产生的DNA分子经过离心后都在中带位置，所以根据第二代实验结果可排除弥散复制模型。
故答案为：
（1）四种脱氧核苷酸；半保留复制
（2）
（3）1；2
题组B 能力提升练
一、单项选择题
1. 在氮源分别为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N-DNA（相对分子质量为a）和15N-DNA（相对分子质量为b）。将含15N-DNA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 （）
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
【答案】
B
【解析】
【分析】
本题考查DNA分子复制的相关知识，意在考查学生的识图能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题的能力。
【解答】
根据题意和图示分析可知：Ⅰ中为全中，说明DNA分子是半保留复制，一条链为14N，另一条链为15N．Ⅱ中一半为轻，一半为中，说明复制两次后一半DNA都是14N，另一半DNA中一条链为14N，另一条链为15N。
A.Ⅰ代细菌DNA分子离心后都为中，说明一条链是14N，另一条链是15N，A正确；
B.Ⅱ代细菌含15N的DNA分子为一半，所以占全部DNA分子的1/2，B错误；
C.预计Ⅲ代细菌DNA分子中，含15N-DNA的为2个，只含14N-DNA的为6个。因此，Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量为(7a+b)/8，C正确；
D.上述实验结果证明DNA复制方式为半保留复制，D正确。
2. 科学家曾提出DNA复制的全保留复制、半保留复制假说，并进行了如下实验：
实验一：从含15N的大肠杆菌和含l4N的大肠杆菌中分别提取亲代DNA，混合后放在100°C条件下进行热变性处理，即解开双螺旋，变成单链，然后进行密度梯度离心，再测定离心管中混合的DNA单链含量，结果如图a所示。
实验二：将含15N的大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中，繁殖一代后提取子代大肠杆菌的DNA（F1DNA），将F1DNA热变性处理后进行密度梯度离心，再测定离心管DNA单链含量，结果如图b所示。
以下分析正确的是（ ）
A. 根据图a、图b，不能判断DNA的复制方式是“全保留复制"还是“半保留复制”
B. 若实验一中热变性后再降温复性，然后进行密度梯度离心，将得到两条带
C. 将含15N的大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中培养24h，提取子代大肠杆菌的DNA经实验二的相关处理后，l4N条带与15N条带峰值的相对比值为15∶1，则大肠杆菌的分裂周期为8h
D. 若实验二中繁殖两代，提取的F2DNA不做热变性处理直接进行密度梯度离心，离心管中只出现两个条带，据此推测DNA的复制方式是半保留复制
【答案】
A
【解析】
【分析】
本题依托探究实验的实验结果示意图，考查考的实验分析能力和对DNA复制的知识的理解能力。
【解答】
A、无论是DNA全保留复制还是半保留复制，经热变性后都能得到相同的实验结果，故根据图a、图b中条带的数目和位置，不能判断DNA的复制方式是“全保留复制”还是“半保留复制”，A正确；
B、若实验一中热变性后再降温复性，可能得到2条链都是15N的DNA分子、2 条链都是14N的DNA分子和一条链含15N一条链含14N的分子，然后进行密度梯度离心，将得到三个条带，B错误；
C、将含15N的大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中培养24h，提取子代大肠杆菌的DNA经实验二的相关处理后，l4N条带与15N条带峰值的相对比值为15∶1=30：2，根据半保留复制，子代中含15N的链只有2条，此时大肠杆菌共有32条链，16个DNA分子，即24h复制了4次，分裂周期为6h，C错误；
D、实验二中繁殖两代，若是半保留复制，提取的F2DNA为2个一条链含15N另一条链含14N的DNA，和2个两条链都是14N的DNA，不做热变性处理直接进行密度梯度离心，离心管中会出现两个条带；若为全保留复制，则F2DNA为1个两条链都是15N的DNA，和3个两条链都是14N的DNA，同样方法离心后也会出现两个条带，故不能据此推测DNA的复制方式是半保留复制，D错误。
3. 某生物细胞中5-溴尿嘧啶既可以与A配对，也可以与C配对。一个分裂旺盛的细胞放在含有四种正常脱氧核苷酸和5-溴尿嘧啶核苷酸的环境中进行培养，至少需要几次复制，才能实现DNA某位点上碱基对从T→A到G→C的替换（）
A. 2次 B. 3次 C. 4次 D. 5次
【答案】
B
【解析】
【解答】
5-溴尿嘧啶可以与A配对，又可以和C配对，复制一次A-5-溴尿嘧啶，T-A，G-C，C-5-溴尿嘧啶，复制第二次时有5-溴尿嘧啶-C，复制第三次C-G，所以需要经过3次复制后，才能实现细胞中某DNA分子某位点上碱基对从T-A到G-C的替换。
故选：B。
【分析】
DNA分子为双链结构，复制为半保留复制。梳理相关知识点，根据问题提示结合基础知识进行回答。
本题考查DNA的复制的相关知识，意在考查考生能从课外材料中获取相关的生物学信息，并能运用这些信息，结合所学知识解决相关的生物学问题。
4. 如图为某含有5000个碱基对的DNA复制的示意图。该DNA中含有腺嘌呤1200个，复制泡是DNA正在复制的部分，复制叉是尚未解开螺旋的亲代双链DNA同新合成的两个子代DNA交界处，下列相关叙述错误的是（）
A. 图中DNA复制叉和复制泡产生于细胞分裂的间期
B. 多个复制泡的存在说明DNA多起点复制，可提高复制效率
C. 该DNA分子中嘌呤之间的氢键数比嘧啶之间的氢键数少
D. 该DNA分子第3次复制时，消耗鸟嘌呤的数量是15200个
【答案】
C
【解析】
【分析】
本题考查DNA复制相关知识，意在考查基础知识的理解和获取信息能力。
DNA分子是双螺旋结构，碱基遵循碱基互补配对原则，该DNA有5000个碱基对，含有腺嘌呤1200个，根据碱基互补配对，A=T，C=G，所以G有3800个。
【解答】
A、DNA复制叉和复制泡表明DNA正在复制，DNA复制发生在细胞分裂的间期，A正确；
B、复制泡是DNA正在复制，多个复制泡的存在说明DNA多个位点同时复制，可提高复制效率，B正确；
C、该DNA有5000个碱基对，含有腺嘌呤1200个，根据碱基互补配对，A=T，C=G，每个A-T中含有两个氢键，每个G-C之间含有3个氢键，嘌呤之间、嘧啶之间不会形成氢键，C错误；
D、该DNA有5000个碱基对，含有腺嘌呤1200个，根据碱基互补配对，G有3800个，第3次复制时，DNA分子由4个复制为8个，所以消耗鸟嘌呤的数量是4×3800=15200个，D正确。
故选C。
5. 用含有3H-胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液培养大肠杆菌，在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，经放射自显影后在电子显微镜下观察其放射性，放射性强度越强显影颜色越深，结果如图所示。下列叙述正确的是（）
A. 由图1和图2可判断大肠杆菌的DNA含游离的磷酸基团
B. 依据图2可推测大肠杆菌DNA的复制是从一个位点开始的
C. 图2中A区段显影颜色最深说明它是由一条非放射性链和一条放射性链构成的
D. 若大肠杆菌DNA含100个胸腺嘧啶，则复制两次共消耗400个胸腺嘧啶脱氧核苷酸
【答案】
B
【解析】
【分析】
本题以大肠杆菌DNA的复制为背景材料，考查了DNA复制需要的条件、DNA的结构特点等知识，同时也考查了学生获取材料信息、理性思维的能力，为亮点题目，材料新颖，结合科学方法---- 同位素标记法的使用，拓展了学生知识面。
【解答】
A.由图1、2可知，大肠杆菌的DNA是双链环状结构，不含游离的磷酸基团，A错误；
B.依据图2可推测，大肠杆菌DNA的复制是从一个位点开始的，这样就只形成一个局部解旋后的区域，两条母链分别作为模板合成相应的子链，B正确；
C.图2中A区段显影颜色最深，说明这个区域的两条链都含3H-胸腺嘧啶脱氧核苷酸，它是由两条放射性链构成的，C错误；
D.若大肠杆菌DNA中含100个胸腺嘧啶，则复制两次后共需消耗300个胸腺嘧啶脱氧核苷酸，D错误；
6. 复制泡是DNA进行同一起点双向复制时形成的。在复制启动时，尚未解开螺旋的代双链DNA同新合成的两条子代双链DNA的交界处形成的Y型结构，就称为复制叉。如图为DNA复制时，形成的复制泡和复制叉的示意图，其中a-h代表相应位置。下列相关叙述错误的是（）
A. 根据子链的延伸方向，可以判断图中a处是模板链的3端
B. 图中e处子链的合成与f处子链的合成用到酶的种类可能不同
C. 若一条母链中（A+T）有m个．则另一条母链中（A+T）也有m个
D. 若某DNA复制时形成了n个复制泡，则该DNA上应有2n个复制叉
【答案】
A
【解析】
【分析】
本题以复制泡和复制叉为情境,考查DNA的复制,旨在考查考生的理解能力和获取信息的能力,以及生命观念、科学思维的核心素养，正确分析图及相关计算是解题关键，难度一般。。
【解答】
A.子链的延伸方向是从5′向3′端延伸，且与模板链的关系是反向平行关系，因此，根据子链的延伸方向，可以判断图中a处是模板链的5′端，A错误；
B.图中e处子链的合成与f处子链的合成用到酶的种类可能不同，前者用到DNA聚合酶，后者可能还需要用到DNA连接酶，B正确；
C.若一条母链中（A＋T）有m个，由于这两条母链间是互补关系，而DNA分子中具有互补关系的碱基之和所占的比例在两条链中和在两条单链中的比值是 相等的，据此可知，另一条母链中（A＋T）也有m个，C正确；
D.图中显示一个复制泡会出现两个复制叉，若某DNA复制时形成了n个复制泡，因此，该DNA上应有2n个复制叉，D正确。
7. 研究人员将1个含14N-DNA的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中，培养24 h后提取子代大肠杆菌的DNA。将DNA解开双螺旋，变成单链；然后进行密度梯度离心，试管中出现两种条带如图所示。下列说法错误的是（）
A. 由结果可推知DNA在24 h内连续分裂3次
B. 解开DNA双螺旋的实质是破坏碱基对之间的氢键
C. 根据条带的数目和位置可以确定DNA的复制方式
D. 若直接将子代DNA进行密度梯度离心，能得到中带和重带
【答案】
C
【解析】
【分析】
本题主要考查DNA分子的半保留复制，掌握DNA分子复制方式，能够根据题干信息推断每一代DNA分子中含14N的DNA分子数目和含15N的DNA分子数目，再进行相关的计算；其次还要求考生掌握离心后形成的轻带、中带和重带的含义。
【解答】
A.由于14N单链：15N单链=1：7，说明DNA复制了3次，可推知该细菌的细胞周期大约为24÷3=8h，A正确；
B.DNA复制的第一步是在解旋酶的作用下使两条双链打开，连接两条链的化学键是氢键，所以解开DNA双螺旋的实质是破坏核苷酸之间的氢键，B正确；
C.由于DNA经过热变性后解开了双螺旋，变成单链，所以根据条带的数目和位置只能判断DNA单链的标记情况，但无法判断DNA的复制方式，C错误；
D.经过分析可知，DNA复制3次，有2个DNA链是15N和14N，在中带；有6个DNA链都是15N的，在重带，D正确。
8. 线粒体DNA是环状双链（H链和L链），有两个相距很近的复制起始点（OH和OL）。复制时，首先在OH打开双链，先以L链为模板，合成一条新链，将亲代分子的H链置换出来。当新合成的链达到全环的2/3时，从OL开始以置换出来的H链为模板合成另一条新链。据图分析下列叙述正确的是（）
A. 线粒体DNA的复制不符合半保留复制和边解旋边复制的特点
B. 由于两条新链的合成起始时间不同，故两个子代DNA的合成不同时结束
C. 在复制形成共价闭环的线粒体DNA的过程中仅需要DNA聚合酶的催化
D. 若该线粒体DNA在含15N的培养基中复制3次，则不含15N的DNA新链只有两条
【答案】
B
【解析】
【分析】
本题主要考查DNA复制的相关知识，旨在考查学生对知识的识记能力。
【解答】
A.线粒体 DNA 的复制符合半保留复制和边解旋边复制的特点，A错误；
B.由于两条新链的合成起始时间不同，故两个子代 DNA 的合成不是同时结束的，B正确；
C.在复制形成共价闭环的线粒体 DNA 的过程中不仅需要 DNA 聚合酶的催化，还需要解旋酶、 DNA 连接酶等酶的催化，C错误；
D.由于培养基中含有15N，DNA 复制方式是半保留复制，所以不论复制多少次，子代 DNA 都含有15N，D 错误。
9. 科学家曾提出DNA复制方式的三种假说：全保留复制、半保留复制和分散复制（图1）。对此假说，科学家以大肠杆菌为实验材料，进行了如下实验（图2）：
下列有关叙述正确的是（ ）
A. 第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带，说明DNA复制方式一定是半保留复制
B. 第二代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带和1条轻带，说明DNA复制方式一定是全保留复制
C. 结合第一代和第二代细菌DNA的离心结果，说明DNA复制方式一定是分散复制
D. 若DNA复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带
【答案】
D
【解析】
【分析】
本题考查DNA复制相关知识，意在考查基础知识的理解能力。
DNA的复制是半保留复制，即以亲代DNA分子的每条链为模板，合成相应的子链，子链与对应的母链形成新的DNA分子，这样一个DNA分子经复制形成两个子代DNA分子，且每个子代DNA分子都含有一条母链。将DNA被15N标记的大肠杆菌移到14N培养基中培养，因合成DNA的原料中含14N，所以新合成的DNA链均含14N。根据半保留复制的特点，第一代的DNA分子应一条链含15N，一条链含14N。
【解答】
ABC、第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带，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，继续做第二代DNA密度鉴定，若第二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，同时肯定是半保留复制，ABC错误；
D、若DNA复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，形成的子代DNA只有两条链均为14N，或一条链含有14N一条链含有15N两种类型，因此细菌DNA离心后试管中只会出现1条中带和1条轻带，D正确。
故选D。
10. 5-溴尿嘧啶脱氧核苷（5-BrdU）结构与胸腺嘧啶脱氧核苷结构类似，能够与腺嘌呤脱氧核苷酸配对。用姬姆萨染料对根尖进行染色，DNA 中一条或两条链不含 5-BrdU 的染色质着色为深蓝、DNA 两条链均含 5-BrdU 的染色质着色为浅蓝。研究者将一果蝇精原细胞（8条染色体）放在含有 5-BrdU 的培养液中培养，形成了4个子代细胞。下列相关结果与分析正确的是（ ）
A. 若子代细胞含有同源染色体，则某一细胞中染色体可能均为浅蓝
B. 若子代细胞不含同源染色体，则子代细胞中染色体一半为浅蓝
C. 若子代细胞含有同源染色体，则形成 4 个子代细胞过程中 DNA 复制一次
D. 若子代细胞不含同源染色体，则形成 4 个子代细胞过程中 DNA 复制两次
【答案】
A
【解析】
【分析】
本题考查半保留复制和细胞分裂的相关知识，意在考查学生运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论。
【解答】
以第一代细胞中的某个细胞的一条染色体为参照，DNA双链中不含BrdU的两条原始脱氧核苷酸链是不变的，第n代后由这个细胞分裂而来的共有2n个，减去两个含原始链的细胞，其他的2n-2个细胞对于这条染色体而言是纯合的。
ACD.一个精原细胞产生4个子细胞，可能进行了两次有丝分裂，也可能进行了一次完整的减数分裂，DNA分别复制两次和一次。若子代含同源染色体，说明进行的是有丝分裂，即DNA进行了两次复制，第一次复制完成后每条DNA上只有一条链不含有5-BrdU，第二次复制后，所形成的一条染色体上的两个DNA，其中一个DNA一条链不含5-BrdU，另一个DNA两条链都含有5-BrdU，有丝分裂后期，两条DNA随机分向两极，已知DNA中一条或两条链不含5-BrdU的染色质着色为深蓝、DNA两条链均含5-BrdU的染色质着色为浅蓝，若只有一条链不含有5-BrdU的DNA全部分向一个细胞，则另一个细胞分到的DNA均为两条链都含有5-BrdU，因此子代细胞中可能存在DNA两条链均被标记，即表现为浅蓝，A正确，CD错误；
B.若子代不含同源染色体，则DNA只复制一次，每条DNA上只有一条链不含有5-BrdU，则子代细胞中染色质均为深蓝，B错误。
11. 20世纪，有科学家提出 DNA 分子半不连续复制假说：DNA 分子复制时，一条子链是连续形成的，另一条子链不连续即先形成短链片段（如图1所示）后再连接成长链片段。为验证该假说，科学家冈崎进行了如下实验：让 T4 噬菌体在 20℃时侵染大肠杆菌 70 min后，将3H 标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，在15 s、30 s、60s、120 s时，分离 T4 噬菌体DNA并通过加热使 DNA 全部解旋，再进行密度梯度离心，根据DNA 单链片段分布位置确定片段大小，发现DNA单链片段越小，离试管口距离越近。检测相应位置DNA单链片段的放射性强度，结果如图2所示。下列说法错误的是（ ）
A. 通过加热破坏了 DNA 分子中的氢键，起到的作用跟 DNA 酶类似
B. 子代噬菌体 DNA 中检测到放射性的原因是标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，成为噬菌体 DNA 复制的原料
C. 120s 时的结果中短链片段减少的原因是短链片段连接成长链片段
D. 实验中能检测到较多的短链片段为冈崎片段假说提供了有力证据
【答案】
A
【解析】
【分析】
本题考查DNA半保留复制特点，掌握DNA分子半保留复制特点，以及提取题干信息的能力，难度不大。
【解答】
A、通过加热破坏了DNA分子中的氢键，起到的作用跟解旋酶类似，A错误；
B、以3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，为噬菌体DNA复制提供原料，所以在噬菌体DNA中检测到放射性，B正确；
C、图2中，与60秒结果相比，120秒结果中短链片段的量减少，原因是短链片段连接成长链片段，C正确；
D、该实验结果为半不连续复制假说（冈崎片段假说）提供的有力证据是在实验时间内细胞中均能检测到较多的短链片段，D正确。
二、填空题
12. 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？用下列设计实验来证明DNA的复制方式。
实验步骤：
a.在氮源为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大肠杆菌转移到氮源为含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，不同分子量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。
（注：轻密度带是指DNA只含14N，中密度带是指DNA含14N15N，重密度带是指DNA只含15N）
实验预测：
（1）如果与对照（14N/14N）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 ______或 ______。
（3）如果子代Ⅰ只有一条中密度带，再继续做子代ⅡDNA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 ______。
【答案】
（1）轻密度（14N/14N） 重密度（15N/15N） 半保留复制
（2）全保留复制 半保留复制 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
【解析】
【分析】
1、根据题意和图示分析可知：如果DNA的复制方式为全保留复制，则一个亲代15N-15N的DNA分子复制后，两个子代DNA分子是：一个15N-15N，一个14N-14N，在离心管中分布的位置是一半在轻带、一半在重带；如果DNA的复制方式为半保留复制，则一个亲代15N-15N的DNA分子复制后，两个子代DNA分子都是15N-14N，在离心管中分布的位置全部在中带。
2、如果DNA的复制方式为分散复制，则一个亲代15N-15N的DNA分子复制后，在离心管中分布的位置全部在中带，这样就不能区分半保留复制和分散复制。
本题考查DNA复制方式的探究的知识点，要求学生能够正确分析图示结构，结合同位素标记法的特点分析解决问题，正确判断出DNA的复制方式，理解半保留、全保留和分散复制的特点，利用题干和图示的信息解决问题是突破该题的关键。
【解答】
（1）如果与对照（14N/14N）相比，子Ⅰ代能分辨出两条DNA带：一条轻（14N/14N）带和一条重（15N/15N），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）根据以上分析可知，如果子代Ⅰ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）如果子代Ⅰ只有一条中密度带，再继续做子代ⅡDNA密度鉴定：若子代Ⅱ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；如果子代Ⅱ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。
故答案为：
（1）轻密度（14N/14N） 重密度（15N/15N） 半保留复制
（2）全保留复制 半保留复制 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
13. 科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。
组别
1组
2组
3组
4组
培养液中唯一氮源
14NH4Cl
15NH4Cl
14NH4Cl
14NH4Cl
繁殖代数
多代
多代
一代
两代
培养产物
A
B
B的子一代
B的子二代
操作
提取DNA并离心
离心结果
仅为轻带(14N/14N)
仅为重带(15N/15N)
仅为中带(15N/14N)
1/2轻带(14N/14N)
1/2中带(15N/14N)
请分析并回答：
（1）要得到DNA中的N全部被15N标记的大肠杆菌B，必须经过________代培养，且培养液中的________是唯一氮源。
（2）综合分析本实验的DNA离心结果，第________组结果对得出结论起到了关键作用，但需把它与第________组和第________组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是________。
（3）分析讨论：
①若B的子一代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自________，据此可判断DNA分子的复制方式不是________复制。
②若将B的子一代DNA双链分开后再离心，其结果________（填“能”或“不能”）判断DNA的复制方式。
③若在同等条件下将B的子二代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置________，宽度发生变化的是________带。
④若某次实验的结果中，B的子一代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为________。
【答案】
（1）多；15N(15NH4Cl)
（2）3；1 ； 2 ；半保留复制
（3）①B ；半保留； ②不能；③没有变化；轻 ；④15N
【解析】
【分析】
本题依托运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验过程结果统计表，意在考查考生的实验分析能力。
【解答】
（1）培养液中以15NH4Cl为唯一氮源，需经过多代培养，才能得到DNA中的N全部被15N标记的大肠杆菌B。
（2）若要证明DNA的复制为半保留复制，则需证明后代DNA的两条链，一条链是母链，另一条链是新合成的子链，第3组结果和第1组、第2组的结果对比可以证实。
（3）①在探究DNA分子的复制方式为半保留复制的实验中，“重带”应为两条单链均被15N标记，“轻带”为两条单链均被14N标记，“中带”为一条单链被14N标记，另一条单链被15N标记。若B的子一代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自B，据此可判断DNA分子的复制方式是全保留复制，不是半保留复制。②将子一代DNA双链分开后再离心，无法判断后代DNA的两条链的来源，不能判断DNA的复制方式。③若在同等条件下将B的子二代继续培养，子n代DNA的情况是有两个为14N/15N的DNA，其余为14N/14N的DNA，所以子n代的离心结果是密度带的数量和位置没有变化，宽度发生变化的是轻带。④中带为14N/15N的DNA，中带略宽，说明新合成的DNA单链中尚含有部分15N。
题组C 培优拔尖练
一、单项选择题
1. 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，而使DNA呈伸展状态，SSB在复制过程中可以重复利用，下列有关推理合理的是（ ）
A. SSB有类似解旋酶的作用
B. SSB与单链的结合将不利于DNA子链的形成
C. SSB与DNA单链的结合是可逆的
D. SSB按碱基互补配对原则与单链结合
【答案】
C
【解析】解：A、根据题干中“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，A错误；
B、根据题干信息可知，SSB与单链的结合将利于DNA复制，B错误；
C、根据题干信息可知，SSB与DNA单链既可结合也可分开，C正确；
D、根据题干信息可知，SSB是一种DNA结合蛋白，故与单链的结合不遵循碱基互补配对原则，D错误。
故选：C。
DNA分子复制的过程：
①解旋：在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开。
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。
本题属于信息题，考查DNA分子的复制，要求考生识记DNA分子复制过程，能根据题干所给信息判断SSB的作用，意在考查学生利用题干信息和所学知识分析问题和解决问题的能力。
2. 将某精原细胞（2N=8）的DNA分子用15N标记后置于含14N的培养基中培养，经过连续两次细胞分裂后，检测子细胞中的情况。下列推断正确的是（ ）
A. 若进行有丝分裂，则含15N染色体的子细胞比例为
B. 若进行减数分裂，则含15N染色体的子细胞比例为1
C. 若进行有丝分裂，则第二次分裂中期含14N的染色单体有8条
D. 若进行减数分裂，则减I中期含14N的染色单体有8条
【答案】
B
【解析】
【分析】
本题考查DNA分子半保留复制的特点和减数分裂、有丝分裂过程中染色体行为变化，，把握知识的内在联系并应用相关知识对某些生物学问题进行解释、推理、判断的能力是本题考查的重点。
1、根据DNA分子的半保留复制特点，将某精原细胞的DNA分子用15N标记后置于含14N的培养基中培养．如果进行有丝分裂，经过一次细胞分裂后，形成的2个子细胞中的DNA分子都含有一条14N的单链和一条15N的单链，再分裂一次，DNA分子复制形成的2个DNA分子中一个是N14-N14，一个是N15-N14，DNA分子进入两个细胞中是随机的，因此，形成的子细胞中含15N染色体的子细胞比例为～1。
2、根据DNA分子的半保留复制特点，将某精原细胞的DNA分子用15N标记后置于含14N的培养基中培养．如果进行减数分裂，减数分裂过程中染色体复制一次，细胞分裂两次，细胞分裂间期DNA复制形成的DNA分子都含有一条14N的单链和一条15N的单链，因此减数分裂形成的子细胞中都含有15N。
【解答】
A.由分析可知，如果细胞进行2次有丝分裂，含15N染色体的子细胞比例为～1，A错误；
B.如果进行减数分裂，形成的子细胞都有15N染色体，B正确；
C.如果进行有丝分裂，经过一次细胞分裂后，形成的2个子细胞中的DNA分子都是15N-14N，再复制一次形成2个DNA分子分别是15N-14N、14N-14N，中期存在于2条染色单体上，则第二次分裂中期含14N的染色单体有16条，C错误；
D.如果进行减数分裂，则减I中期每条染色体上含有2条染色单体都含有14N，因含14N的染色单体有16条，D错误。
故选B。
3. 如图为真核细胞内DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述错误的是（）
A. DNA分子两条子链的合成方向都是5＇→3＇
B. 解旋酶能使DNA分子解开双螺旋，同时需要消耗ATP
C. DNA聚合酶的作用是催化相邻的核糖核苷酸连接成子链
D. 由图示可知，DNA分子复制的方式是半保留复制
【答案】
C
【解析】
【分析】
本题结合DNA半保留复制过程示意图，考查DNA半保留复制的相关知识，意在考查考生的识记能力和审图获取信息的能力，便于理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，形成知识的网络结构。
【解答】
A.DNA分子两条子链的合成方向都是5＇→3＇，A正确；
B.解旋酶能打开双链间的氢键，使双链DNA解开，需要消耗ATP，B正确；
C.DNA聚合酶的作用是催化脱氧核糖核苷酸连接成子链，C错误；
D.DNA分子复制时都保留了原来DNA分子中的一条链，这种方式叫做半保留复制，D正确。
故选C。
4. 某长度为1000个碱基对的双链环状DNA分子。其中含腺嘌呤300个。该DNA分子复制时，1链首先被断开形成3'、5'端口，接着5'端与2链发生分离，随后DNA分子以2链为模板，通过滚动从1链的3'端开始延伸子链，同时还以分离出来的5'端单链为模板合成另一条子链，其过程如下图所示。下列关于该过程的叙述中错误的是 （）
A. 该DNA分子的1链和2链中的碱基数目相同
B. 该DNA分子中的每个脱氧核糖均于2个磷酸基团相连
C. 该DNA分子是以半保留方式复制的，且是一个边解旋边复制的过程
D. 若该DNA分子连续复制3次，则第三次复制时共需鸟嘌呤4900个
【答案】
D
【解析】
【分析】
本题着重考查了DNA分子复制的相关内容，意在考查考生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，能用数学方式准确地描述生物学方面的内容、以及数据处理能力。
【解答】
A.该过程是只有一个起点；环状双链DNA分子的两条链的碱基是互补配对的，所以1链和2链均含1000个碱基，A正确；
B.由于该DNA分子为环状DNA分子，所以每个脱氧核糖都有两个磷酸基团与之相连，B正确；
C.根据题意和图示分析可知：复制过程中2条链分别作模板，且边解旋边复制、半保留复制，C正确；
D.由于1000个碱基对的环状DNA分子中含腺嘌呤300个，所以含鸟嘌呤700个。若该DNA连续复制3次，则第三次共需要鸟嘌呤700×4=2800个，D错误。
故选D。
5. 将正常生长的玉米根尖细胞放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中，待其完成一个细胞周期后，再转入不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养，让其再完成一个细胞周期。此时获得的子细胞内DNA分子不可能为（只考虑其中一对同源染色体上的DNA分子）（ ）
A. ② B. ①② C. ③ D. ③④
【答案】
A
【解析】解：根据题意和图示分析可知：将正常生长的玉米根尖细胞放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中，因DNA分子的复制方式为半保留复制，所以第一次分裂结束后的第一代DNA分子，一条链有放射性标记，另一条链没有放射性标记；之后，转入不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养第二代，复制后在所得到的第二代DNA分子中，两条链均不含放射性的占，只有一条链有放射性的也占；在有丝分裂后期，着丝点分裂后所形成的子染色体随机移向细胞两极，最终得到的子细胞内DNA分子的标记情况会出现①、③、④三项所示的结果。
故选：A。
DNA复制：以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。
DNA复制时间：有丝分裂和减数分裂间期
DNA复制条件：模板（DNA的双链）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）
DNA复制过程：边解旋边复制。
DNA复制特点：半保留复制。
DNA复制结果：一条DNA复制出两条DNA．
DNA复制意义：通过复制，使亲代的遗传信息传递给子代，使前后代保持一定的连续性。
本题考查DNA复制、有丝分裂的相关知识，意在考查学生能从题图中提取有效信息，运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确结论的能力。
6. 哺乳动物的线粒体 DNA 是双链闭合环状分子，外环为 H 链，内环为 L 链，其复制以 D 环复制方式进行，如图所示。下列叙述正确的是（）
A. 线粒体DNA分子中含有两个游离的磷酸基团
B. 子链 1 的延伸方向是 3’端→5’端，需要 DNA 聚合酶的催化
C. 子链中新形成的磷酸二酯键数目和脱氧核苷酸数目相同
D. 若该线粒体 DNA 放在 15N的培养液中复制 3 次，含15N的 DNA 有 6 个
【答案】
C
【解析】A、环状DNA链首尾相连，DNA链呈环状，不会有裸露的3’和5‘端，不会有游离的磷酸基团，A错误；
B、根据题图，子链1的延伸方向是 5’端→3’端，子链合成过程需要 DNA 聚合酶的催化，B错误；
C、由于形成的DNA分子是环状的，因此子链中新形成的磷酸二酯键数目和脱氧核苷酸数目相同，C正确；
D、若该线粒体DNA放在 15N的培养液中复制3次，合成的子链中均含有15N，由于DNA进行半保留复制，故每个DNA分子都含有新合成的子链，即含15N的DNA有23=8 个，D错误。
故选C。
7. 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分子连续复制两次后的产物是（ ）
A. B. C. D.
【答案】
D
【解析】
【分析】
本题主要考查DNA复制有关问题，意在考查学生识记、理解能力。对于DNA分子半保留复制特点的理解是本题考查的重点。
DNA分子的复制是半保留复制，新合成的DNA分子中其中一条母链，一条是新合成的子链。
【解答】
如果亲本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，则复制一次获得的2个DNA分子都各含有1条白色链和1条灰色链，黑色表示第二次复制出的DNA子链，则第二次复制形成的4个DNA分子都含有黑色链，2个DNA分子含有白色链，2个DNA分子含有灰色链。
故选：D。
8. 科学家们在研究成体干细胞的分裂时提出这样的假说：成体干细胞总是将含有相对古老的DNA链（永生化链）的染色体分配给其中一个子代细胞，使其成为成体干细胞，同时将含有相对新的合成链的染色体分配给另一个子代细胞，这个细胞分化并最终衰老凋亡（如图所示）．下列根据该假说推测正确的是（ ）
A. 成体干细胞通过有丝分裂使生物体内成体干细胞的数量不断增长
B. 从图中可看出成体干细胞分裂时DNA进行半保留复制
C. 成体干细胞的基因突变频率与其他细胞相同
D. 成体干细胞分裂时等位基因随着同源染色体的分开而分离
【答案】
B
【解析】
【分析】
本题结合图解，考查细胞增殖、DNA分子的复制、基因突变，要求考生识记细胞有丝分裂的结果；识记DNA分子复制的方式；识记基因突变的概念及特点，能结合题中和图中信息准确判断各选项，属于考纲理解和应用层次的考查。
根据题意和图示分析可知：成体干细胞总是将含有相对古老的DNA链（永生化链）的染色体分配给其中一个子代细胞，使其成为成体干细胞，同时将含有相对新的DNA链染色体分配给另一个子代细胞，开始分化并最终衰老死亡，这样减少了积累基因突变的概率，也可保持成体干细胞的数量基本不变。据此答题。
【解答】
A.由图可知，细胞分裂前后染色体数目不变，可见成体干细胞的分裂方式为有丝分裂，但分裂后生物体内成体干细胞的数量没有增长，A错误；
B.由图可知，DNA复制方式是半保留复制，但染色体的分配并不是随机的，成体干细胞总是将永生化链分配给一个子代细胞，成为成体干细胞，B正确；
C.由于子代的成体干细胞总含有永生化链，因此减少了积累基因突变的概率，导致成体干细胞的基因突变频率与其他细胞不同，C错误；
D.成体干细胞分裂方式为有丝分裂，所以分裂过程中不发生等位基因随着同源染色体的分开而分离现象，D错误。
故选B。
9. 据报道，俄罗斯科学家发现了所谓的“长寿基因”，其主要功能是控制核糖体的合成，该基因含有1200个碱基，其中A有200个，所在的DNA上有多个复制起点（复制时的起始部位）。下列叙述正确的是（ ）
A. DNA分子上复制起点越多，DNA复制和转录的速率越快
B. 高温、解旋酶、RNA聚合酶都能断裂该基因双链间的氢键
C. 该基因可控制核糖体的合成，说明遗传物质具有传递遗传信息的功能
D. 在DNA双螺旋结构模型制作中，若用曲别针代表DNA分子中各部位之间的连接，则制作该DNA双螺旋结构模型需要曲别针1600个
【答案】
B
【解析】解：A、复制起点是复制时的起始部位，则DNA分子上复制起点越多，DNA复制的速率越快，A错误；
B、高温（PCR技术）、解旋酶（DNA复制）、RNA聚合酶（转录）都能断裂该基因双链间的氢键，B正确；
C、“长寿基因”主要功能是控制核糖体的合成，说明基因是遗传物质结构和功能的基本单位，而mRNA可以传递遗传信息，C错误；
D、基因含有1200个碱基，先构建脱氧核苷酸，在磷酸和脱氧核糖，脱氧核糖和含氮碱基之间分别有一个化学键，因此1200个脱氧核苷酸需要2400个曲别针；形成两条脱氧核苷酸链时需要1200-2=1198个曲别针；A有200个，则G有400个，A和T之间2个氢键数，C和G之间3氢键数，则形成碱基对时需要200×2+400×3=1600个曲别针，则制作该DNA双螺旋结构模型需要曲别针5198个，D错误。
故选：B。
DNA的双螺旋结构：
①DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。
②DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基在内侧。
③两条链上的碱基通过氢键连接起来，形成碱基对且遵循碱基互补配对原则。
本题考查DNA分子结构的主要特点，要求考生识记DNA分子结构的主要特点，掌握碱基互补配对原则及内容，能结合所学的知识准确答题。
二、填空题
10. DNA分子双螺旋结构模型提出之后，人们推测DNA可能通过图1中三种方式进行复制。生物兴趣小组准备通过实验来探究DNA复制方式，基本思路是用14N标记大肠杆菌的DNA双链，然后在含15N的培养基上让其繁殖两代，提取每代大肠杆菌的DNA并作相应处理，可能出现的实验结果如图2。
（1）该实验将会用到的实验技术有 ______ 技术和密度梯度离心。若亲代大肠杆菌繁殖一次，出现实验结果1，可以说明DNA复制方式不是全保留复制，理由是 ______ 。
（2）若亲代大肠杆菌繁殖二代，出现实验结果2，说明DNA复制方式是 ______ 复制。按照此复制方式：
①亲代大肠杆菌繁殖N代（N≥2），实验结果中轻带、中带、重带中DNA分子数量之比应为 ______ 。
②图3中DNA片断2至少需要经过 ______ 次复制才能获得DNA片段3。
【答案】
（1）同位素示踪；若为全保留复制，实验结果1应只出现轻带和重带
（2）半保留；①0：2：2N-2；②2
【解析】
【分析】
本题的知识点是对于DNA分子复制方式的探究，结合实验目的分析实验现象推导出实验结论是本题考查的重点。
【解答】
（1）本研究使用了15N对DNA分子进行了标记，应用了同位素示踪技术，同时用密度梯度离心法对DNA分子进行分离；若亲代大肠杆菌繁殖一次，出现实验结果1（离心后只有1条中带），可以说明DNA分子的复制可能是半保留复制，也可能是分散复制，但可以排除全保留复制，因为若为全部留复制，则DNA复制一次后形成的2个DNA分子是1个只含14N，另一个只含15N，实验结果应出现一条轻带和一条重带。
（2）若DNA复制方式是半保留复制，则亲代大肠杆菌繁殖二代，形成的4个DNA分子，只含15N的两个，一条链14N、一条链15N的两个，经离心出现实验结果2；按照半保留复制方式：
①亲代大肠杆菌繁殖N代（N≥2），无论复制多少代，形成的2N个DNA分子，只含14N的0个，一条链14N、一条链15N的两个，只含15N的2N-2个，即实验结果中轻带、中带、重带中DNA分子数量之比应为0：2：2N-2。
②图3中与DNA片段3相比，DNA片断2中G/U替换为了A/T，进行第一次复制时会出现A/U（模板链上的碱基U与A配对）；进行第二次复制时会出现T与A配对；即至少需要经过2次复制，DNA片断2中G/U可替换为A/T，才能获得DNA片段3。
11. 如图是DNA因紫外线受损后修复的过程，请回答下列问题。
（1）DNA双螺旋结构模型用 ______解释DNA分子的多样性，此外，______的高度精确性保证了DNA遗传信息稳定传递。
（2）紫外线破坏了两个胸腺嘧啶脱氧核苷酸之间的 ______，形成了二聚体，导致了DNA 的损伤，核酸外切酶可以找到损伤位点，并切开DNA链，这依据了酶的 ______性，在修复过程中，以未损伤的DNA片段为 ______，在 ______酶的作用下，利用细胞中的 ______为原料，合成了一段DNA分子，最后在 ______酶的作用下，封闭 DNA上的切口，DNA修复成功，修复过程中需要 ______供能。
【答案】
碱基对多种多样的排列顺序 碱基互补配对 磷酸二酯键 专一 模板 DNA聚合 4种脱氧核苷酸 DNA连接 ATP
【解析】解：（1）由分析可知：DNA双螺旋结构内部碱基排列顺序代表着遗传信息，碱基排列顺序的千变万化构成了DNA分子的多样性，碱基互补配对原则为DNA分子的复制提供了精确的模板，保证了DNA遗传信息稳定传递。
（2）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的，其中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，两个胸腺嘧啶脱氧核苷酸之间的是靠磷酸二酯键连接的，所以紫外线破坏了两个胸腺嘧啶脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，形成了二聚体，导致了DNA 的损伤，核酸外切酶可以根据酶的专一性找到损伤位点，并切开DNA链，在修复过程中，以未损伤的DNA片段为模板，在DNA聚合酶的作用下，利用细胞中的四种脱氧核苷酸为原料，合成了一段DNA分子，最后在DNA连接酶的作用下，封闭DNA上的切口，DNA修复成功，修复过程中需要细胞呼吸释放的ATP提供能量。
故答案为：
（1）碱基对多种多样的排列顺序 碱基互补配对原则
（2）磷酸二酯键 专一性 模板 DNA聚合酶 四种脱氧核苷酸 DNA连接酶 ATP
1、DNA分子复制的特点和证据：
DNA分子复制的特点：半保留复制；边解旋边复制，两条子链的合成方向是相反的。
2、复制需要的基本条件：
（1）模板：解旋后的两条DNA单链
（2）原料：四种脱氧核苷酸
（3）能量：ATP
（4）酶：解旋酶、DNA聚合酶等
3、DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的，其中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基在内侧。DNA是生物主要的遗传物质，遗传信息储存在DNA的碱基对的排列顺序中。
本题结合图解考查DNA分子结构的主要特点、DNA分子的复制，要求考生识记DNA分子结构的主要特点，掌握碱基互补配对原则，能结合所学的知识准确答题。
3.3 DNA的复制
目标导航
教学目标
课程标准
目标解读
1. 概述DNA分子是通过半保留复制方式进行复制的。
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。
教学重点
1. 运用假说-演绎法探究DNA的复制方式。
2. DNA复制的条件、过程及特点。
教学难点
1. 运用假说-演绎法探究DNA的复制方式。
2. DNA复制的过程。
知识精讲
知识点01 对DNA复制的推测
方法：假说-演绎法
1.提出问题：DNA的复制方式是三种方式中的哪一种？
2.作出假设：
①半保留复制：形成的两个DNA分子各有一条链来自亲代，另一条链是新形成的
②全保留复制：新复制出的两个DNA分子，一个是亲代的，另一个是新形成的
③弥散复制：新复制出的两个DNA分子每条链中既有母链片段又有新形成的片段
3.演绎推理：同位素示踪技术 大肠杆菌 同位素(15N)示踪（繁殖快，20min一代） 密度梯度离心
4.实验验证：
5.得出结论：DNA的复制方式为半保留复制
知识点02 DNA的复制
1.DNA复制的场所和时期 场所：细胞核（主要）、线粒体和叶绿体
时期：有丝分裂和减数第一次分裂前的间期
2.DNA复制的必需的条件 模板：DNA两条链为模板
原料：4种游离的脱氧核苷酸
能量：ATP
酶：解旋酶和DNA聚合酶等
3.DNA复制的方式和特点 方式：半保留复制
特点： 半保留复制、边解旋边复制
4.DNA复制的结果：形成2条DNA
5.DNA复制的意义：（1）将遗传信息从亲代传递给了子代，保持了遗传信息的连续性
（2）复制出现差错，产生的影响可能很大，也可能没有
6.DNA能够准确复制的原因：（1）DNA独特的双螺旋结构提供精确模板
（2）通过碱基互补配对原则保证了复制的准确进行
知识点03 相关计算
1.已知一条全部N原子被15N标记的DNA分子（亲代），转移到含14N的培养基上培养n代,其结果如下，回答下列问题：
分子总数___2n_____ 只含15N的分子__0____
含15N 14N的分子__2___ 只含14N的分子_2n-2__
含14N的分子___2n__ 脱氧核苷酸链总数__2n+1__
含15N的链为__2___ 含14N的链为__2n+1-2__
2.双链DNA中，含某种碱基a个，复制n次，则需加入该碱基或脱氧核苷酸a×(2n -1) 个。
3.双链DNA中，含某种碱基a个，第n次复制，则需加入该碱基或脱氧核苷酸a×2n-1 个。
4.双链DNA不论复制多少代，产生的DNA分子中含母链的DNA分子总是2个，含母链也是2条。
能力拓展
考点01 DNA的复制
DNA复制始于基因组中的复制起点，即启动蛋白的靶标位点。一旦复制起点被识别，启动蛋白就会募集其他蛋白质一起形成前复制复合物，从而解开双链DNA，形成复制叉。复制叉的形成是多种蛋白质及酶参与的较复杂的过程。这些酶包括单链DNA结合蛋白和DNA解链酶。单链DNA结合蛋白作用是保证解旋酶解开的单链在复制完成前能保持单链结构，不起解旋作用。 DNA解链酶能通过水解ATP获得能量以解开双链DNA。
两条单链DNA复制的引发过程有所差异，但是不论是前导链还是后随链，都需要一段RNA引物用于开始子链DNA的合成。因此前导链与后随链的差别在于前者从复制起始点开始按5’→3’持续的合成下去，不形成冈崎片段，后者则随着复制叉的出现，不断合成冈崎片段。
多种DNA聚合酶在DNA复制过程中扮演不同的角色。在大肠杆菌中，DNA Pol III是主要负责DNA复制的聚合酶。它在复制分支上组装成复制复合体，具有极高的持续性，在整个复制周期中保持完整。DNA Pol I是负责用DNA替换RNA引物的酶，还具有5'至3'外切核酸酶活性，并利用其外切核酸酶活性降解RNA引物。
在复制叉附近，形成了以两套DNA聚合酶Ⅲ全酶分子、引发体和螺旋构成的类似核糖体大小的复合体，称为DNA复制体。复制体在DNA前导链模板和滞后链模板上移动时便合成了连续的DNA前导链和由许多冈崎片段组成的滞后链。在DNA合成延伸过程中主要是DNA聚合酶Ⅲ的作用。当冈崎片段形成后，DNA聚合酶Ⅰ通过其5'→3'外切酶活性切除冈崎片段上的RNA引物，同时，利用后一个冈崎片段作为引物由5'→3'合成DNA。最后两个冈崎片段由DNA连接酶将其接起来，形成完整的DNA滞后链。
DNA复制的终止发生在特定的基因位点，即复制终止位点。该位点的终止位点序列被与该序列结合的阻止DNA复制的蛋白质识别并结合，阻止了复制叉前进，复制终止。
DNA复制的特点：
半保留复制：DNA在复制时，以亲代DNA的每一个单链作模板，合成完全相同的两个双链子代DNA，每个子代DNA中都含有一个亲代DNA链，这种现象称为DNA的半保留复制。
有一定的复制起始点：DNA在复制时，需在特定的位点起始，这是一些具有特定核苷酸排列顺序的片段，即复制起始点（复制子）。在原核生物中，复制起始点通常为一个，而在真核生物中则为多个。
需要引物（primer)：DNA聚合酶必须以一段具有3'端自由羟基（3'-OH）的RNA作为引物，才能开始聚合子代DNA链。
双向复制：DNA复制时，以复制起始点为中心，向两个方向进行复制。但在低等生物中，也可进行单向复制。
半不连续复制：由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链，因此两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在聚合时基本上是连续进行的，这一条链被称为领头链（前导链）。而以5'→3'方向的亲代DNA链为模板的子代链在聚合时则是不连续的，这条链被称为随从链（滞后链）。DNA在复制时，由随从链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段。
【典例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，发生DNA复制
B. DNA通过一次复制后产生四个子代DNA分子
C. 真核生物DNA复制的场所只有细胞核
D. 单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链
【答案】
A
【解析】解：A、在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制，A正确；
B、DNA通过一次复制后产生2个子代DNA分子，B错误；
C、真核生物DNA复制的场所主要是细胞核，其次是线粒体、叶绿体，C错误；
D、单个脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下连接合成新的子链，D错误。
故选：A。
1、DNA分子复制的场所、过程和时间：
（1）DNA分子复制的场所：细胞核、线粒体和叶绿体。
（2）DNA分子复制的过程：
①解旋：在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开。
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。
（3）DNA分子复制的时间：有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。
2、复制需要的基本条件：
（1）模板：解旋后的两条DNA单链；（2）原料：四种脱氧核苷酸；（3）能量：ATP；（4）酶：解旋酶、DNA聚合酶等。
本题知识点简单，考查DNA分子的复制，要求考生识记DNA分子复制的场所、条件、过程、产物等基础知识，明确DNA的复制方式为半保留复制，能结合所学的知识准确判断各选项，属于考查识记和理解层次的考查。
分层提分
题组A 基础过关练
一、单项选择题
1. 下列关于DNA分子复制的叙述，错误的是（）
A. 通过复制保持了遗传信息的连续性 B. 复制过程需要酶的催化并且消耗ATP
C. 复制过程先全部解旋，再半保留复制 D. 过程既有氢键的断裂也有氢键的形成
【答案】
C
【解析】
【分析】
本题考查DNA分子复制的知识点，熟知DNA分子复制过程和特点是解题的关键，题目难度适中。
【解答】
A.通过复制过程中遵循碱基配对原则，保持了遗传信息的连续性和稳定性，A正确；
B.复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶的催化并且消耗ATP，B正确；
C.复制过程边解旋边复制，C错误；
D.复制过程先解旋有氢键的断裂；又有双链的形成过程，有氢键的形成， D正确。
故选C。
2. 图为DNA分子正常复制的片段，图中编号①④表示DNA单链。有关叙述错误的是
A. ①和④的碱基序列相同 B. ③和④的碱基序列互补
C. 该过程可实现遗传信息的传递 D. 该过程只需要DNA聚合酶的参与
【答案】
D
【解析】
【分析】
本题考查DNA分子复制相关的知识点，熟知DNA分子复制过程和正确识图是解题的关键，题目较简单。
【解答】
A.DNA是半保留复制，由题图分析可知①和④的碱基序列相同，A正确；
B.③和④的碱基序列互补，B正确；
C.该过程可将遗传信息传递给子细胞，C正确；
D.该过程需要解旋酶和DNA聚合酶的参与，D错误。
故选D。
3. 用15N标记一个DNA分子的两条链，让该DNA分子在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
【答案】
C
【解析】
【分析】
本题考查了DNA分子的复制的相关知识点，意在考查考生的识记能力和理解所学知识要点，把握知识间内在联系的能力；能运用所学知识，对生物学问题作出准确的判断。
【解答】
DNA分子复制时，以DNA的两条链为模板，合成两条新的子链，每个DNA分子各含一条亲代DNA分子的母链和一条新形成的子链，称为半保留复制。让用15N标记的一个DNA分子，在14N的培养液中复制一次，都是以含15N标记的DNA链为模板进行复制，所以得到的两个DNA分子都是一条链含有15N，另一条链含有14N。综上所述，ABD错误，C正确。
故选C。
4. DNA半保留复制过程是分别以解旋的两条链为模板，合成两个子代DNA分子，在复制起始点呈现叉子的形式，被称为复制叉。DNA连接酶可以将脱氧核苷酸片段连接在一起，下图表示某DNA分子复制的过程，下列说法 错 误的是（ ）。
A. 在复制叉的部位结合有解旋酶、RNA聚合酶
B. DNA复制过程中需要DNA连接酶的参与
C. 前导链和后随链延伸的方向是相反的
D. 该过程发生的场所不一定是细胞核、线粒体和叶绿体
【答案】
A
【解析】复制叉处进行DNA解旋、合成新链，所以需要解旋酶和DNA聚合酶，A错误；后随链先形成DNA单链的片段,之间需要DNA连接酶连接，B正确；DNA两条链的方向是相反的，C正确；DNA复制可以发生在原核细胞中，D正确。
5. 某DNA分子的两条链均被32P标记，共含有200个碱基对，C＋G占全部碱基的70%，其中1条链上的A有20个，下列相关叙述正确的是（ ）
A. 该DNA分子中碱基对的排列方式最多有4200种
B. 该DNA分子中4种碱基的比例为A∶T∶G∶C＝2∶2∶3∶3
C. 该DNA分子连续复制2次，需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸840个
D. 该DNA分子在不含放射性的培养基中连续复制3次，含32P的DNA分子占25%
【答案】
D
【解析】
【分析】
本题考查DNA分子结构、特性及复制相关知识点，要求考生识记碱基互补配对原则的应用，掌握DNA分子半保留复制的相关计算，能运用其延伸规律准确答题，考查学生对知识的识记、和运用能力，难度不大。
【解答】
A、该DNA分子含有200个碱基对，由于碱基的种类和比例已经确定，其碱基排列方式少于4200种，A错误；
B、该DNA分子含有200个碱基对，C＋G占全部碱基的70%，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基的30%，则A=T=15%、C=G=35%，因此4种碱基的比例为A：T：G：C=3：3：7：7，B错误；
C、鸟嘌呤脱氧核苷酸数=400×35%=140，该DNA分子连续复制2次，需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸=（22-1）×140=420个，C错误；
D、该DNA分子在不含放射性的培养基中连续复制3次得到8个DNA分子，根据DNA半保留复制方式可知，其中有2个DNA的一条链含32P，故含32P的DNA分子占2/8=1/4=25%，D正确。
6. 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GTACATACATC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
【答案】
D
【解析】
【分析】
本题考查DNA复制有关知识；要求学生记忆理解DNA复制的过程和特点，并能综合运用所学知识解决生物学问题。
【解答】
DNA合成时，在DNA聚合酶作用下，若连接上的是胸腺嘧啶双脱氧核苷酸，子链延伸终止，GTACATACATC的单链模板片段中共有4个腺嘌呤脱氧核苷酸（A），每个都有可能与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对，也有可能都不与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对，所以以该链为模板合成出的不同长度的子链最多有5种。综上所述，ABC错误，D正确。
故选D。
7. 将1个含14N-DNA的大肠杆菌转移到含15N-DNA的培养液中，培养若干代后提取子代大肠杆菌的DNA，将DNA加热处理，使双螺旋解开形成单链，进行密度梯度离心，试管中出现两种条带，14N条带占1/8，15N条带占7/8。下列叙述错误的是（）
A. 若将提取的DNA分子进行离心，也将出现两种条带
B. 子代共8个DNA分子，其中2个DNA分子含有14N
C. 该实验不可用于探究DNA分子的复制方式
D. 加热处理会破坏DNA分子的磷酸二酯键
【答案】
D
【解析】
【分析】
本题主要考查DNA分子的半保留复制，掌握DNA分子复制方式，能够根据题干信息推断每一代DNA分子中含14N的DNA分子数目和含15N的DNA分子数目，再进行相关的计算。
【解答】
1、DNA复制是指以亲代DNA的两条链为模板，以脱氧核糖核苷酸为原料合成DNA的过程。
2、DNA复制的方式是半保留复制，经过复制后，形成的2个子代DNA分子，各保留了一条亲代DNA分子的模板母链。
A、DNA复制为半保留复制，若复制若干代后子代DNA有两种，即一种是杂合DNA一条链含14N、一条链含15N的DNA，另一种DNA两条链都是15N链，因此将子代DNA分子进行密度梯度离心，将出现重带和中带两条带，A正确；
B、由题干信息可知，子代一共有8个DNA分子，则该DNA经过了3次复制，形成的子代DNA分子共8个，其中有2个DNA分子含有14N，B正确；
C、由于该实验解开了双螺旋，变成了单链，无论是全保留复制，还是半保留复制，复制相同次数以后两种条带所占的比例是相同的，因此不能判断DNA的复制方式，C正确；
D、加热处理，DNA会解旋，解开DNA双螺旋的实质就是破坏碱基对之间的氢键，不会破坏DNA分子的磷酸二酯键，D错误。
8. 某DNA分子片段中共含有3000个碱基，其中腺嘌呤占35%。现将该DNA分子片段用15N同位素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3600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】
【分析】
根据题意和图示分析可知：基因中含有3000个碱基，腺嘌呤占35%，则A=T=1050个，G=C=450个；DNA分子以15N同位素标记的游离脱氧核苷酸为原料复制3次，得8个DNA分子，其中2个含有14N和15N（X层），6个只含15N（Y层）。由于DNA分子为双链结构，所以加入解旋酶再离心，共得到2个含有14N的DNA单链（Z层），14个含有15N的DNA单链（W层）。
本题考查DNA分子复制的相关知识，意在考查学生的识图能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题和解决问题的能力。
【解答】
A、X层（2个DNA含有14N和15N）与Y层（6个DNA只含15N）中DNA分子质量比小于1：3，A错误；
B、1个DNA中鸟嘌呤G=450个，Y层（6个DNA只含15N）中含15N标记的鸟嘌呤G=450×6=2700个，B错误；
C、在DNA分子中，碱基对之间通过氢键相连，DNA分子复制了3次，产生的8个DNA分子中，2个DNA分子含14N和15N，6个DNA分子只含15N，所以X层中含有的氢键数是Y层的，C正确；
D、由于DNA分子复制了3次，产生了8个DNA分子，含16条脱氧核苷酸链，其中含15N标记的有14条链，所以W层与Z层的核苷酸数之比为14：2=7：1，D错误。
故选：C。
9. 将一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌（拟核DNA呈环状，共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶）放在含有32P标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到如图I、Ⅱ两种类型的DNA（虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链）。下列有关该实验的叙述中正确的是（）
A. DNA第二次复制产生的子代DNA有I、Ⅱ两种类型，比例为1：3
B. DNA复制后分配到两个子细胞时，其上的基因遵循基因分离定律
C. 复制n次需要胞嘧啶的数目是（2n-1）
D. 复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链数为2n+1-2
【答案】
D
【解析】
【分析】
本题考查DNA分子结构和复制的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题的能力。
DNA复制是以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。复制的条件：模板（DNA的双链）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）；DNA复制过程：边解旋边复制；DNA复制特点：半保留复制。
根据题意和图示分析可知：拟核DNA中共含有m个碱基，其中有a个胸腺嘧啶，则A=T=a，G=C=。图I类型的DNA表明一条链含32P标记，一条链不含；而Ⅱ两种类型的DNA表明两条链都含32P标记。
【解答】
A.DNA第二次复制产生的子代DNA共4个，根据半保留复制的特点，DNA复制产生的子代DNA中，始终只有两个DNA分子各含有亲代的一条母链，所以有I、Ⅱ两种类型的比例为1：1，A错误；
B.基因分离定律的实质是减数分裂过程中，等位基因分离；大肠杆菌是原核细胞，不能进行减数分裂，故大肠杆菌的遗传不遵循基因的分离定律，B错误；
C.复制n次需要胞嘧啶的数目是（2n-1），C错误；
D.DNA分子是双链结构，一个不含放射性同位素32P标记的大肠杆菌拟核DNA共2条链，所以复制n次形成的放射性脱氧核苷酸单链为，D正确。
故选D。
10. 如图表示真核生物染色体上DNA分子的过程，据图判断错误的是（）
A. DNA分子的是边解旋边复制 B. DNA分子是从多个起点不同时开始的
C. DNA分子两条子链的合成方向是相同的 D. DNA分子的这种方式提高了速率
【答案】
C
【解析】
【分析】
本题的知识点是真核细胞DNA分子复制的特点和意义，意在考查考生的识图能力和理解所学知识要点，把握知识间内在联系，形成知识网络结构的能力；能运用所学知识，准确判断问题的能力，属于考纲识记和理解层次的考查。
【解答】
A.DNA分子的复制是边解旋边复制，A正确；
B.分析题图可知图中的三个复制点复制的DNA片段的长度不同，因此复制的起始时间不同，B正确；
C.DNA分子两条子链的合成方向是不同的，C错误；
D.真核细胞的DNA分子具有多个复制起点，这种复制方式加速了复制过程，提高了复制速率，D正确。
故选C。
11. 在DNA复制开始时，将大肠杆菌放在含低剂量“H”标记的脱氧胸昔(3 H-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，结果如图所示。据图可以作出的推测是（）
A. 复制起始区在高放射性区域 B. DNA复制为半保留复制
C. DNA复制从起始点向两个方向延伸 D. DNA复制方向为a→c
【答案】
C
【解析】
【分析】
本题考查DNA复制的相关知识，意在考查学生的识图能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题和解决问题的能力。
DNA复制是以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。DNA复制条件：模板（DNA的双链）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）；DNA复制过程：边解旋边复制；DNA复制特点：半保留复制。
【解答】
A.复制起始区在低放射性区域，A错误；
B.放射性自显影检测无法得出DNA复制为半保留复制，B错误；
C.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，C正确；
D.DNA复制方向为a←b→c，D错误。
故选C。
12. 动物细胞的线粒体DNA分子上有两个复制起始区OH和OL。该DNA复制时，OH首先被启动，以L链为模板合成M链，当M链合成约2/3时，OL启动，以H链为模板合成N链，最终合成两个环状双螺旋DNA分子，该过程如下图所示。下列叙述正确的是（）
A. 复制启动时OH区和OL区首先结合的酶是DNA聚合酶
B. 合成M链和N链时方向相反是因为起始区解旋方向不同
C. 复制完成后M链中的嘌呤数与N链中的嘌呤数一定相同
D. 线粒体环状DNA分子中每个脱氧核糖都与两个磷酸相连
【答案】
D
【解析】
【分析】
本题考查DNA结构、DNA复制的相关知识，意在考查学生对知识的理解和应用能力、分析题图获取信息的能力。
【解答】
A..复制启动时OH区和OL区首先结合的酶是解旋酶，A错误；
B.DNA分子的两条链是反向平行的，而复制的时候只能是从5’端向3’端延伸，所以合成M链和N链时方向相反，B错误；
C.DNA分子中碱基之间互补配对，复制完成后M链中的嘌呤数与N链中的嘧啶数一定相同，C错误；
D.线粒体DNA是环状DNA分子，其结构中没有游离端，所以每个脱氧核糖都与两个磷酸相连，D正确。
故选D。
二、填空题
13. 如图是DNA复制的有关图示，A→B→C表示大肠杆菌的DNA分子复制片段，D→F表示哺乳动物的DNA分子复制片段。图中黑点表示复制起点，“→”表示复制方向，“”表示时间顺序，请回答有关复制的一些问题：
（1）C与A、F与D相同，C、F之所以能被如此准确地复制出来，是因为DNA分子独特的________可以为复制提供精确的模板，通过________可以保证复制能够准确无误地进行。
（2）DNA分子复制的时期是________，复制需要的基本条件是________。
（3）A～F均有以下特点，延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA分子的复制是________。
（4）DNA分子的复制方式是半保留复制，这种复制方式已在1958年被科学家运用________技术得到证实。
【答案】
（1）双螺旋结构； 碱基互补配对（原则）
（2）有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期；模板、原料、能量、酶
（3）边解开双螺旋边复制
（4）（放射性）同位素示踪
【解析】
【分析】
本题考查DNA复制的相关知识，意在考查考生理解所学的要点，把握知识间的内在联系，形成知识网络的能力。
【解答】
（1）保证DNA复制准确无误的是：DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供精确的模板、DNA分子的碱基互补配对原则保证了DNA分子复制准确无误地完成。
（2）DNA分子复制的时期是有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，复制需要的基本条件是模板、原料、能量、酶。
（3）由于延伸的子链紧跟着解旋酶，这说明DNA分子复制是边解旋边复制。
（4）在1958年科学家运用（放射性）同位素示踪技术，证明了DNA分子的复制方式是半保留复制。
14. 某实验小组将大肠杆菌放在含存有同位素15N的培养基中培养若干代后,大肠杆菌DNA中的所有氮均为15N，然后将被标记的大肠杆菌再转移到含14N的培养基中培养，经密度梯度离心后，测定其不同世代大肠杆菌DNA的密度，结果如图所示。请回答下列问题：
(1) 培养大肠杆菌的培养基中应加入________作为DNA复制的原料，该实验的结果表明DNA分子复制的方式为________。
(2) 若继续测定第4代DNA分子的密度。则第4代DNA分子中含15N标记的DNA分子所占的比例为________。
(3) 科学家在研究DMA的复制方式时还提出了全保留复制和弥散复制模型。全保留复制模型认为DNA复制后两条母链DMA彼此结合，恢复原状，新合成的两条子链彼此互补结合形成一条新的DNA双链; 弥散复制模型认为亲代双链被切成双链片段，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聚集形成“杂种链”。分析上图，根据第________代的复制结果可排除全保留复制模型，根据第_______代的复制结果可排除弥散复制模型。
【答案】
（1）四种脱氧核苷酸；半保留复制
（2）
（3）1；2
【解析】
【分析】
本题考查DNA分子复制的知识点，熟知DNA分子复制方式的探究过程及方法是解题的关键，题目难度适中。
【解答】
（1）培养大肠杆菌的培养基中应加入四种脱氧核苷酸作为DNA复制的原料，该实验的结果表明DNA分子复制的方式为半保留复制。
（2）无论复制多少次，含15N标记的DNA分子只有2个，通过四次复制，总共产生16个DNA分子，所以第4代DNA分子中含15N标记的DNA分子所占的比例为。
（3）如果是全保留复制，则第一代产生的DNA分子中一个只含有15N，一个只含有14N，分析上图，根据第1代的复制结果可排除全保留复制模型，根据题意描述，DNA分子复制如果是弥散复制模型，则产生的DNA分子经过离心后都在中带位置，所以根据第二代实验结果可排除弥散复制模型。
故答案为：
（1）四种脱氧核苷酸；半保留复制
（2）
（3）1；2
题组B 能力提升练
一、单项选择题
1. 在氮源分别为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子分别为14N-DNA（相对分子质量为a）和15N-DNA（相对分子质量为b）。将含15N-DNA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 （）
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
【答案】
B
【解析】
【分析】
本题考查DNA分子复制的相关知识，意在考查学生的识图能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题的能力。
【解答】
根据题意和图示分析可知：Ⅰ中为全中，说明DNA分子是半保留复制，一条链为14N，另一条链为15N．Ⅱ中一半为轻，一半为中，说明复制两次后一半DNA都是14N，另一半DNA中一条链为14N，另一条链为15N。
A.Ⅰ代细菌DNA分子离心后都为中，说明一条链是14N，另一条链是15N，A正确；
B.Ⅱ代细菌含15N的DNA分子为一半，所以占全部DNA分子的1/2，B错误；
C.预计Ⅲ代细菌DNA分子中，含15N-DNA的为2个，只含14N-DNA的为6个。因此，Ⅲ代细菌DNA分子的平均相对分子质量为(7a+b)/8，C正确；
D.上述实验结果证明DNA复制方式为半保留复制，D正确。
2. 科学家曾提出DNA复制的全保留复制、半保留复制假说，并进行了如下实验：
实验一：从含15N的大肠杆菌和含l4N的大肠杆菌中分别提取亲代DNA，混合后放在100°C条件下进行热变性处理，即解开双螺旋，变成单链，然后进行密度梯度离心，再测定离心管中混合的DNA单链含量，结果如图a所示。
实验二：将含15N的大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中，繁殖一代后提取子代大肠杆菌的DNA（F1DNA），将F1DNA热变性处理后进行密度梯度离心，再测定离心管DNA单链含量，结果如图b所示。
以下分析正确的是（ ）
A. 根据图a、图b，不能判断DNA的复制方式是“全保留复制"还是“半保留复制”
B. 若实验一中热变性后再降温复性，然后进行密度梯度离心，将得到两条带
C. 将含15N的大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中培养24h，提取子代大肠杆菌的DNA经实验二的相关处理后，l4N条带与15N条带峰值的相对比值为15∶1，则大肠杆菌的分裂周期为8h
D. 若实验二中繁殖两代，提取的F2DNA不做热变性处理直接进行密度梯度离心，离心管中只出现两个条带，据此推测DNA的复制方式是半保留复制
【答案】
A
【解析】
【分析】
本题依托探究实验的实验结果示意图，考查考的实验分析能力和对DNA复制的知识的理解能力。
【解答】
A、无论是DNA全保留复制还是半保留复制，经热变性后都能得到相同的实验结果，故根据图a、图b中条带的数目和位置，不能判断DNA的复制方式是“全保留复制”还是“半保留复制”，A正确；
B、若实验一中热变性后再降温复性，可能得到2条链都是15N的DNA分子、2 条链都是14N的DNA分子和一条链含15N一条链含14N的分子，然后进行密度梯度离心，将得到三个条带，B错误；
C、将含15N的大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中培养24h，提取子代大肠杆菌的DNA经实验二的相关处理后，l4N条带与15N条带峰值的相对比值为15∶1=30：2，根据半保留复制，子代中含15N的链只有2条，此时大肠杆菌共有32条链，16个DNA分子，即24h复制了4次，分裂周期为6h，C错误；
D、实验二中繁殖两代，若是半保留复制，提取的F2DNA为2个一条链含15N另一条链含14N的DNA，和2个两条链都是14N的DNA，不做热变性处理直接进行密度梯度离心，离心管中会出现两个条带；若为全保留复制，则F2DNA为1个两条链都是15N的DNA，和3个两条链都是14N的DNA，同样方法离心后也会出现两个条带，故不能据此推测DNA的复制方式是半保留复制，D错误。
3. 某生物细胞中5-溴尿嘧啶既可以与A配对，也可以与C配对。一个分裂旺盛的细胞放在含有四种正常脱氧核苷酸和5-溴尿嘧啶核苷酸的环境中进行培养，至少需要几次复制，才能实现DNA某位点上碱基对从T→A到G→C的替换（）
A. 2次 B. 3次 C. 4次 D. 5次
【答案】
B
【解析】
【解答】
5-溴尿嘧啶可以与A配对，又可以和C配对，复制一次A-5-溴尿嘧啶，T-A，G-C，C-5-溴尿嘧啶，复制第二次时有5-溴尿嘧啶-C，复制第三次C-G，所以需要经过3次复制后，才能实现细胞中某DNA分子某位点上碱基对从T-A到G-C的替换。
故选：B。
【分析】
DNA分子为双链结构，复制为半保留复制。梳理相关知识点，根据问题提示结合基础知识进行回答。
本题考查DNA的复制的相关知识，意在考查考生能从课外材料中获取相关的生物学信息，并能运用这些信息，结合所学知识解决相关的生物学问题。
4. 如图为某含有5000个碱基对的DNA复制的示意图。该DNA中含有腺嘌呤1200个，复制泡是DNA正在复制的部分，复制叉是尚未解开螺旋的亲代双链DNA同新合成的两个子代DNA交界处，下列相关叙述错误的是（）
A. 图中DNA复制叉和复制泡产生于细胞分裂的间期
B. 多个复制泡的存在说明DNA多起点复制，可提高复制效率
C. 该DNA分子中嘌呤之间的氢键数比嘧啶之间的氢键数少
D. 该DNA分子第3次复制时，消耗鸟嘌呤的数量是15200个
【答案】
C
【解析】
【分析】
本题考查DNA复制相关知识，意在考查基础知识的理解和获取信息能力。
DNA分子是双螺旋结构，碱基遵循碱基互补配对原则，该DNA有5000个碱基对，含有腺嘌呤1200个，根据碱基互补配对，A=T，C=G，所以G有3800个。
【解答】
A、DNA复制叉和复制泡表明DNA正在复制，DNA复制发生在细胞分裂的间期，A正确；
B、复制泡是DNA正在复制，多个复制泡的存在说明DNA多个位点同时复制，可提高复制效率，B正确；
C、该DNA有5000个碱基对，含有腺嘌呤1200个，根据碱基互补配对，A=T，C=G，每个A-T中含有两个氢键，每个G-C之间含有3个氢键，嘌呤之间、嘧啶之间不会形成氢键，C错误；
D、该DNA有5000个碱基对，含有腺嘌呤1200个，根据碱基互补配对，G有3800个，第3次复制时，DNA分子由4个复制为8个，所以消耗鸟嘌呤的数量是4×3800=15200个，D正确。
故选C。
5. 用含有3H-胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液培养大肠杆菌，在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，经放射自显影后在电子显微镜下观察其放射性，放射性强度越强显影颜色越深，结果如图所示。下列叙述正确的是（）
A. 由图1和图2可判断大肠杆菌的DNA含游离的磷酸基团
B. 依据图2可推测大肠杆菌DNA的复制是从一个位点开始的
C. 图2中A区段显影颜色最深说明它是由一条非放射性链和一条放射性链构成的
D. 若大肠杆菌DNA含100个胸腺嘧啶，则复制两次共消耗400个胸腺嘧啶脱氧核苷酸
【答案】
B
【解析】
【分析】
本题以大肠杆菌DNA的复制为背景材料，考查了DNA复制需要的条件、DNA的结构特点等知识，同时也考查了学生获取材料信息、理性思维的能力，为亮点题目，材料新颖，结合科学方法---- 同位素标记法的使用，拓展了学生知识面。
【解答】
A.由图1、2可知，大肠杆菌的DNA是双链环状结构，不含游离的磷酸基团，A错误；
B.依据图2可推测，大肠杆菌DNA的复制是从一个位点开始的，这样就只形成一个局部解旋后的区域，两条母链分别作为模板合成相应的子链，B正确；
C.图2中A区段显影颜色最深，说明这个区域的两条链都含3H-胸腺嘧啶脱氧核苷酸，它是由两条放射性链构成的，C错误；
D.若大肠杆菌DNA中含100个胸腺嘧啶，则复制两次后共需消耗300个胸腺嘧啶脱氧核苷酸，D错误；
6. 复制泡是DNA进行同一起点双向复制时形成的。在复制启动时，尚未解开螺旋的代双链DNA同新合成的两条子代双链DNA的交界处形成的Y型结构，就称为复制叉。如图为DNA复制时，形成的复制泡和复制叉的示意图，其中a-h代表相应位置。下列相关叙述错误的是（）
A. 根据子链的延伸方向，可以判断图中a处是模板链的3端
B. 图中e处子链的合成与f处子链的合成用到酶的种类可能不同
C. 若一条母链中（A+T）有m个．则另一条母链中（A+T）也有m个
D. 若某DNA复制时形成了n个复制泡，则该DNA上应有2n个复制叉
【答案】
A
【解析】
【分析】
本题以复制泡和复制叉为情境,考查DNA的复制,旨在考查考生的理解能力和获取信息的能力,以及生命观念、科学思维的核心素养，正确分析图及相关计算是解题关键，难度一般。。
【解答】
A.子链的延伸方向是从5′向3′端延伸，且与模板链的关系是反向平行关系，因此，根据子链的延伸方向，可以判断图中a处是模板链的5′端，A错误；
B.图中e处子链的合成与f处子链的合成用到酶的种类可能不同，前者用到DNA聚合酶，后者可能还需要用到DNA连接酶，B正确；
C.若一条母链中（A＋T）有m个，由于这两条母链间是互补关系，而DNA分子中具有互补关系的碱基之和所占的比例在两条链中和在两条单链中的比值是 相等的，据此可知，另一条母链中（A＋T）也有m个，C正确；
D.图中显示一个复制泡会出现两个复制叉，若某DNA复制时形成了n个复制泡，因此，该DNA上应有2n个复制叉，D正确。
7. 研究人员将1个含14N-DNA的大肠杆菌转移到以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中，培养24 h后提取子代大肠杆菌的DNA。将DNA解开双螺旋，变成单链；然后进行密度梯度离心，试管中出现两种条带如图所示。下列说法错误的是（）
A. 由结果可推知DNA在24 h内连续分裂3次
B. 解开DNA双螺旋的实质是破坏碱基对之间的氢键
C. 根据条带的数目和位置可以确定DNA的复制方式
D. 若直接将子代DNA进行密度梯度离心，能得到中带和重带
【答案】
C
【解析】
【分析】
本题主要考查DNA分子的半保留复制，掌握DNA分子复制方式，能够根据题干信息推断每一代DNA分子中含14N的DNA分子数目和含15N的DNA分子数目，再进行相关的计算；其次还要求考生掌握离心后形成的轻带、中带和重带的含义。
【解答】
A.由于14N单链：15N单链=1：7，说明DNA复制了3次，可推知该细菌的细胞周期大约为24÷3=8h，A正确；
B.DNA复制的第一步是在解旋酶的作用下使两条双链打开，连接两条链的化学键是氢键，所以解开DNA双螺旋的实质是破坏核苷酸之间的氢键，B正确；
C.由于DNA经过热变性后解开了双螺旋，变成单链，所以根据条带的数目和位置只能判断DNA单链的标记情况，但无法判断DNA的复制方式，C错误；
D.经过分析可知，DNA复制3次，有2个DNA链是15N和14N，在中带；有6个DNA链都是15N的，在重带，D正确。
8. 线粒体DNA是环状双链（H链和L链），有两个相距很近的复制起始点（OH和OL）。复制时，首先在OH打开双链，先以L链为模板，合成一条新链，将亲代分子的H链置换出来。当新合成的链达到全环的2/3时，从OL开始以置换出来的H链为模板合成另一条新链。据图分析下列叙述正确的是（）
A. 线粒体DNA的复制不符合半保留复制和边解旋边复制的特点
B. 由于两条新链的合成起始时间不同，故两个子代DNA的合成不同时结束
C. 在复制形成共价闭环的线粒体DNA的过程中仅需要DNA聚合酶的催化
D. 若该线粒体DNA在含15N的培养基中复制3次，则不含15N的DNA新链只有两条
【答案】
B
【解析】
【分析】
本题主要考查DNA复制的相关知识，旨在考查学生对知识的识记能力。
【解答】
A.线粒体 DNA 的复制符合半保留复制和边解旋边复制的特点，A错误；
B.由于两条新链的合成起始时间不同，故两个子代 DNA 的合成不是同时结束的，B正确；
C.在复制形成共价闭环的线粒体 DNA 的过程中不仅需要 DNA 聚合酶的催化，还需要解旋酶、 DNA 连接酶等酶的催化，C错误；
D.由于培养基中含有15N，DNA 复制方式是半保留复制，所以不论复制多少次，子代 DNA 都含有15N，D 错误。
9. 科学家曾提出DNA复制方式的三种假说：全保留复制、半保留复制和分散复制（图1）。对此假说，科学家以大肠杆菌为实验材料，进行了如下实验（图2）：
下列有关叙述正确的是（ ）
A. 第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带，说明DNA复制方式一定是半保留复制
B. 第二代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带和1条轻带，说明DNA复制方式一定是全保留复制
C. 结合第一代和第二代细菌DNA的离心结果，说明DNA复制方式一定是分散复制
D. 若DNA复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，细菌DNA离心后试管中会出现1条中带和1条轻带
【答案】
D
【解析】
【分析】
本题考查DNA复制相关知识，意在考查基础知识的理解能力。
DNA的复制是半保留复制，即以亲代DNA分子的每条链为模板，合成相应的子链，子链与对应的母链形成新的DNA分子，这样一个DNA分子经复制形成两个子代DNA分子，且每个子代DNA分子都含有一条母链。将DNA被15N标记的大肠杆菌移到14N培养基中培养，因合成DNA的原料中含14N，所以新合成的DNA链均含14N。根据半保留复制的特点，第一代的DNA分子应一条链含15N，一条链含14N。
【解答】
ABC、第一代细菌DNA离心后，试管中出现1条中带，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，继续做第二代DNA密度鉴定，若第二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，同时肯定是半保留复制，ABC错误；
D、若DNA复制方式是半保留复制，继续培养至第三代，形成的子代DNA只有两条链均为14N，或一条链含有14N一条链含有15N两种类型，因此细菌DNA离心后试管中只会出现1条中带和1条轻带，D正确。
故选D。
10. 5-溴尿嘧啶脱氧核苷（5-BrdU）结构与胸腺嘧啶脱氧核苷结构类似，能够与腺嘌呤脱氧核苷酸配对。用姬姆萨染料对根尖进行染色，DNA 中一条或两条链不含 5-BrdU 的染色质着色为深蓝、DNA 两条链均含 5-BrdU 的染色质着色为浅蓝。研究者将一果蝇精原细胞（8条染色体）放在含有 5-BrdU 的培养液中培养，形成了4个子代细胞。下列相关结果与分析正确的是（ ）
A. 若子代细胞含有同源染色体，则某一细胞中染色体可能均为浅蓝
B. 若子代细胞不含同源染色体，则子代细胞中染色体一半为浅蓝
C. 若子代细胞含有同源染色体，则形成 4 个子代细胞过程中 DNA 复制一次
D. 若子代细胞不含同源染色体，则形成 4 个子代细胞过程中 DNA 复制两次
【答案】
A
【解析】
【分析】
本题考查半保留复制和细胞分裂的相关知识，意在考查学生运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论。
【解答】
以第一代细胞中的某个细胞的一条染色体为参照，DNA双链中不含BrdU的两条原始脱氧核苷酸链是不变的，第n代后由这个细胞分裂而来的共有2n个，减去两个含原始链的细胞，其他的2n-2个细胞对于这条染色体而言是纯合的。
ACD.一个精原细胞产生4个子细胞，可能进行了两次有丝分裂，也可能进行了一次完整的减数分裂，DNA分别复制两次和一次。若子代含同源染色体，说明进行的是有丝分裂，即DNA进行了两次复制，第一次复制完成后每条DNA上只有一条链不含有5-BrdU，第二次复制后，所形成的一条染色体上的两个DNA，其中一个DNA一条链不含5-BrdU，另一个DNA两条链都含有5-BrdU，有丝分裂后期，两条DNA随机分向两极，已知DNA中一条或两条链不含5-BrdU的染色质着色为深蓝、DNA两条链均含5-BrdU的染色质着色为浅蓝，若只有一条链不含有5-BrdU的DNA全部分向一个细胞，则另一个细胞分到的DNA均为两条链都含有5-BrdU，因此子代细胞中可能存在DNA两条链均被标记，即表现为浅蓝，A正确，CD错误；
B.若子代不含同源染色体，则DNA只复制一次，每条DNA上只有一条链不含有5-BrdU，则子代细胞中染色质均为深蓝，B错误。
11. 20世纪，有科学家提出 DNA 分子半不连续复制假说：DNA 分子复制时，一条子链是连续形成的，另一条子链不连续即先形成短链片段（如图1所示）后再连接成长链片段。为验证该假说，科学家冈崎进行了如下实验：让 T4 噬菌体在 20℃时侵染大肠杆菌 70 min后，将3H 标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，在15 s、30 s、60s、120 s时，分离 T4 噬菌体DNA并通过加热使 DNA 全部解旋，再进行密度梯度离心，根据DNA 单链片段分布位置确定片段大小，发现DNA单链片段越小，离试管口距离越近。检测相应位置DNA单链片段的放射性强度，结果如图2所示。下列说法错误的是（ ）
A. 通过加热破坏了 DNA 分子中的氢键，起到的作用跟 DNA 酶类似
B. 子代噬菌体 DNA 中检测到放射性的原因是标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，成为噬菌体 DNA 复制的原料
C. 120s 时的结果中短链片段减少的原因是短链片段连接成长链片段
D. 实验中能检测到较多的短链片段为冈崎片段假说提供了有力证据
【答案】
A
【解析】
【分析】
本题考查DNA半保留复制特点，掌握DNA分子半保留复制特点，以及提取题干信息的能力，难度不大。
【解答】
A、通过加热破坏了DNA分子中的氢键，起到的作用跟解旋酶类似，A错误；
B、以3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，为噬菌体DNA复制提供原料，所以在噬菌体DNA中检测到放射性，B正确；
C、图2中，与60秒结果相比，120秒结果中短链片段的量减少，原因是短链片段连接成长链片段，C正确；
D、该实验结果为半不连续复制假说（冈崎片段假说）提供的有力证据是在实验时间内细胞中均能检测到较多的短链片段，D正确。
二、填空题
12. 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？用下列设计实验来证明DNA的复制方式。
实验步骤：
a.在氮源为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大肠杆菌转移到氮源为含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，不同分子量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。
（注：轻密度带是指DNA只含14N，中密度带是指DNA含14N15N，重密度带是指DNA只含15N）
实验预测：
（1）如果与对照（14N/14N）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 ______或 ______。
（3）如果子代Ⅰ只有一条中密度带，再继续做子代ⅡDNA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 ______。
【答案】
（1）轻密度（14N/14N） 重密度（15N/15N） 半保留复制
（2）全保留复制 半保留复制 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
【解析】
【分析】
1、根据题意和图示分析可知：如果DNA的复制方式为全保留复制，则一个亲代15N-15N的DNA分子复制后，两个子代DNA分子是：一个15N-15N，一个14N-14N，在离心管中分布的位置是一半在轻带、一半在重带；如果DNA的复制方式为半保留复制，则一个亲代15N-15N的DNA分子复制后，两个子代DNA分子都是15N-14N，在离心管中分布的位置全部在中带。
2、如果DNA的复制方式为分散复制，则一个亲代15N-15N的DNA分子复制后，在离心管中分布的位置全部在中带，这样就不能区分半保留复制和分散复制。
本题考查DNA复制方式的探究的知识点，要求学生能够正确分析图示结构，结合同位素标记法的特点分析解决问题，正确判断出DNA的复制方式，理解半保留、全保留和分散复制的特点，利用题干和图示的信息解决问题是突破该题的关键。
【解答】
（1）如果与对照（14N/14N）相比，子Ⅰ代能分辨出两条DNA带：一条轻（14N/14N）带和一条重（15N/15N），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）根据以上分析可知，如果子代Ⅰ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）如果子代Ⅰ只有一条中密度带，再继续做子代ⅡDNA密度鉴定：若子代Ⅱ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；如果子代Ⅱ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。
故答案为：
（1）轻密度（14N/14N） 重密度（15N/15N） 半保留复制
（2）全保留复制 半保留复制 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
13. 科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。
组别
1组
2组
3组
4组
培养液中唯一氮源
14NH4Cl
15NH4Cl
14NH4Cl
14NH4Cl
繁殖代数
多代
多代
一代
两代
培养产物
A
B
B的子一代
B的子二代
操作
提取DNA并离心
离心结果
仅为轻带(14N/14N)
仅为重带(15N/15N)
仅为中带(15N/14N)
1/2轻带(14N/14N)
1/2中带(15N/14N)
请分析并回答：
（1）要得到DNA中的N全部被15N标记的大肠杆菌B，必须经过________代培养，且培养液中的________是唯一氮源。
（2）综合分析本实验的DNA离心结果，第________组结果对得出结论起到了关键作用，但需把它与第________组和第________组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是________。
（3）分析讨论：
①若B的子一代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自________，据此可判断DNA分子的复制方式不是________复制。
②若将B的子一代DNA双链分开后再离心，其结果________（填“能”或“不能”）判断DNA的复制方式。
③若在同等条件下将B的子二代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置________，宽度发生变化的是________带。
④若某次实验的结果中，B的子一代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为________。
【答案】
（1）多；15N(15NH4Cl)
（2）3；1 ； 2 ；半保留复制
（3）①B ；半保留； ②不能；③没有变化；轻 ；④15N
【解析】
【分析】
本题依托运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验过程结果统计表，意在考查考生的实验分析能力。
【解答】
（1）培养液中以15NH4Cl为唯一氮源，需经过多代培养，才能得到DNA中的N全部被15N标记的大肠杆菌B。
（2）若要证明DNA的复制为半保留复制，则需证明后代DNA的两条链，一条链是母链，另一条链是新合成的子链，第3组结果和第1组、第2组的结果对比可以证实。
（3）①在探究DNA分子的复制方式为半保留复制的实验中，“重带”应为两条单链均被15N标记，“轻带”为两条单链均被14N标记，“中带”为一条单链被14N标记，另一条单链被15N标记。若B的子一代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自B，据此可判断DNA分子的复制方式是全保留复制，不是半保留复制。②将子一代DNA双链分开后再离心，无法判断后代DNA的两条链的来源，不能判断DNA的复制方式。③若在同等条件下将B的子二代继续培养，子n代DNA的情况是有两个为14N/15N的DNA，其余为14N/14N的DNA，所以子n代的离心结果是密度带的数量和位置没有变化，宽度发生变化的是轻带。④中带为14N/15N的DNA，中带略宽，说明新合成的DNA单链中尚含有部分15N。
题组C 培优拔尖练
一、单项选择题
1. 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，而使DNA呈伸展状态，SSB在复制过程中可以重复利用，下列有关推理合理的是（ ）
A. SSB有类似解旋酶的作用
B. SSB与单链的结合将不利于DNA子链的形成
C. SSB与DNA单链的结合是可逆的
D. SSB按碱基互补配对原则与单链结合
【答案】
C
【解析】解：A、根据题干中“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，A错误；
B、根据题干信息可知，SSB与单链的结合将利于DNA复制，B错误；
C、根据题干信息可知，SSB与DNA单链既可结合也可分开，C正确；
D、根据题干信息可知，SSB是一种DNA结合蛋白，故与单链的结合不遵循碱基互补配对原则，D错误。
故选：C。
DNA分子复制的过程：
①解旋：在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开。
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。
本题属于信息题，考查DNA分子的复制，要求考生识记DNA分子复制过程，能根据题干所给信息判断SSB的作用，意在考查学生利用题干信息和所学知识分析问题和解决问题的能力。
2. 将某精原细胞（2N=8）的DNA分子用15N标记后置于含14N的培养基中培养，经过连续两次细胞分裂后，检测子细胞中的情况。下列推断正确的是（ ）
A. 若进行有丝分裂，则含15N染色体的子细胞比例为
B. 若进行减数分裂，则含15N染色体的子细胞比例为1
C. 若进行有丝分裂，则第二次分裂中期含14N的染色单体有8条
D. 若进行减数分裂，则减I中期含14N的染色单体有8条
【答案】
B
【解析】
【分析】
本题考查DNA分子半保留复制的特点和减数分裂、有丝分裂过程中染色体行为变化，，把握知识的内在联系并应用相关知识对某些生物学问题进行解释、推理、判断的能力是本题考查的重点。
1、根据DNA分子的半保留复制特点，将某精原细胞的DNA分子用15N标记后置于含14N的培养基中培养．如果进行有丝分裂，经过一次细胞分裂后，形成的2个子细胞中的DNA分子都含有一条14N的单链和一条15N的单链，再分裂一次，DNA分子复制形成的2个DNA分子中一个是N14-N14，一个是N15-N14，DNA分子进入两个细胞中是随机的，因此，形成的子细胞中含15N染色体的子细胞比例为～1。
2、根据DNA分子的半保留复制特点，将某精原细胞的DNA分子用15N标记后置于含14N的培养基中培养．如果进行减数分裂，减数分裂过程中染色体复制一次，细胞分裂两次，细胞分裂间期DNA复制形成的DNA分子都含有一条14N的单链和一条15N的单链，因此减数分裂形成的子细胞中都含有15N。
【解答】
A.由分析可知，如果细胞进行2次有丝分裂，含15N染色体的子细胞比例为～1，A错误；
B.如果进行减数分裂，形成的子细胞都有15N染色体，B正确；
C.如果进行有丝分裂，经过一次细胞分裂后，形成的2个子细胞中的DNA分子都是15N-14N，再复制一次形成2个DNA分子分别是15N-14N、14N-14N，中期存在于2条染色单体上，则第二次分裂中期含14N的染色单体有16条，C错误；
D.如果进行减数分裂，则减I中期每条染色体上含有2条染色单体都含有14N，因含14N的染色单体有16条，D错误。
故选B。
3. 如图为真核细胞内DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述错误的是（）
A. DNA分子两条子链的合成方向都是5＇→3＇
B. 解旋酶能使DNA分子解开双螺旋，同时需要消耗ATP
C. DNA聚合酶的作用是催化相邻的核糖核苷酸连接成子链
D. 由图示可知，DNA分子复制的方式是半保留复制
【答案】
C
【解析】
【分析】
本题结合DNA半保留复制过程示意图，考查DNA半保留复制的相关知识，意在考查考生的识记能力和审图获取信息的能力，便于理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，形成知识的网络结构。
【解答】
A.DNA分子两条子链的合成方向都是5＇→3＇，A正确；
B.解旋酶能打开双链间的氢键，使双链DNA解开，需要消耗ATP，B正确；
C.DNA聚合酶的作用是催化脱氧核糖核苷酸连接成子链，C错误；
D.DNA分子复制时都保留了原来DNA分子中的一条链，这种方式叫做半保留复制，D正确。
故选C。
4. 某长度为1000个碱基对的双链环状DNA分子。其中含腺嘌呤300个。该DNA分子复制时，1链首先被断开形成3'、5'端口，接着5'端与2链发生分离，随后DNA分子以2链为模板，通过滚动从1链的3'端开始延伸子链，同时还以分离出来的5'端单链为模板合成另一条子链，其过程如下图所示。下列关于该过程的叙述中错误的是 （）
A. 该DNA分子的1链和2链中的碱基数目相同
B. 该DNA分子中的每个脱氧核糖均于2个磷酸基团相连
C. 该DNA分子是以半保留方式复制的，且是一个边解旋边复制的过程
D. 若该DNA分子连续复制3次，则第三次复制时共需鸟嘌呤4900个
【答案】
D
【解析】
【分析】
本题着重考查了DNA分子复制的相关内容，意在考查考生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，能用数学方式准确地描述生物学方面的内容、以及数据处理能力。
【解答】
A.该过程是只有一个起点；环状双链DNA分子的两条链的碱基是互补配对的，所以1链和2链均含1000个碱基，A正确；
B.由于该DNA分子为环状DNA分子，所以每个脱氧核糖都有两个磷酸基团与之相连，B正确；
C.根据题意和图示分析可知：复制过程中2条链分别作模板，且边解旋边复制、半保留复制，C正确；
D.由于1000个碱基对的环状DNA分子中含腺嘌呤300个，所以含鸟嘌呤700个。若该DNA连续复制3次，则第三次共需要鸟嘌呤700×4=2800个，D错误。
故选D。
5. 将正常生长的玉米根尖细胞放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中，待其完成一个细胞周期后，再转入不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养，让其再完成一个细胞周期。此时获得的子细胞内DNA分子不可能为（只考虑其中一对同源染色体上的DNA分子）（ ）
A. ② B. ①② C. ③ D. ③④
【答案】
A
【解析】解：根据题意和图示分析可知：将正常生长的玉米根尖细胞放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中，因DNA分子的复制方式为半保留复制，所以第一次分裂结束后的第一代DNA分子，一条链有放射性标记，另一条链没有放射性标记；之后，转入不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养第二代，复制后在所得到的第二代DNA分子中，两条链均不含放射性的占，只有一条链有放射性的也占；在有丝分裂后期，着丝点分裂后所形成的子染色体随机移向细胞两极，最终得到的子细胞内DNA分子的标记情况会出现①、③、④三项所示的结果。
故选：A。
DNA复制：以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。
DNA复制时间：有丝分裂和减数分裂间期
DNA复制条件：模板（DNA的双链）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）
DNA复制过程：边解旋边复制。
DNA复制特点：半保留复制。
DNA复制结果：一条DNA复制出两条DNA．
DNA复制意义：通过复制，使亲代的遗传信息传递给子代，使前后代保持一定的连续性。
本题考查DNA复制、有丝分裂的相关知识，意在考查学生能从题图中提取有效信息，运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确结论的能力。
6. 哺乳动物的线粒体 DNA 是双链闭合环状分子，外环为 H 链，内环为 L 链，其复制以 D 环复制方式进行，如图所示。下列叙述正确的是（）
A. 线粒体DNA分子中含有两个游离的磷酸基团
B. 子链 1 的延伸方向是 3’端→5’端，需要 DNA 聚合酶的催化
C. 子链中新形成的磷酸二酯键数目和脱氧核苷酸数目相同
D. 若该线粒体 DNA 放在 15N的培养液中复制 3 次，含15N的 DNA 有 6 个
【答案】
C
【解析】A、环状DNA链首尾相连，DNA链呈环状，不会有裸露的3’和5‘端，不会有游离的磷酸基团，A错误；
B、根据题图，子链1的延伸方向是 5’端→3’端，子链合成过程需要 DNA 聚合酶的催化，B错误；
C、由于形成的DNA分子是环状的，因此子链中新形成的磷酸二酯键数目和脱氧核苷酸数目相同，C正确；
D、若该线粒体DNA放在 15N的培养液中复制3次，合成的子链中均含有15N，由于DNA进行半保留复制，故每个DNA分子都含有新合成的子链，即含15N的DNA有23=8 个，D错误。
故选C。
7. 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分子连续复制两次后的产物是（ ）
A. B. C. D.
【答案】
D
【解析】
【分析】
本题主要考查DNA复制有关问题，意在考查学生识记、理解能力。对于DNA分子半保留复制特点的理解是本题考查的重点。
DNA分子的复制是半保留复制，新合成的DNA分子中其中一条母链，一条是新合成的子链。
【解答】
如果亲本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，则复制一次获得的2个DNA分子都各含有1条白色链和1条灰色链，黑色表示第二次复制出的DNA子链，则第二次复制形成的4个DNA分子都含有黑色链，2个DNA分子含有白色链，2个DNA分子含有灰色链。
故选：D。
8. 科学家们在研究成体干细胞的分裂时提出这样的假说：成体干细胞总是将含有相对古老的DNA链（永生化链）的染色体分配给其中一个子代细胞，使其成为成体干细胞，同时将含有相对新的合成链的染色体分配给另一个子代细胞，这个细胞分化并最终衰老凋亡（如图所示）．下列根据该假说推测正确的是（ ）
A. 成体干细胞通过有丝分裂使生物体内成体干细胞的数量不断增长
B. 从图中可看出成体干细胞分裂时DNA进行半保留复制
C. 成体干细胞的基因突变频率与其他细胞相同
D. 成体干细胞分裂时等位基因随着同源染色体的分开而分离
【答案】
B
【解析】
【分析】
本题结合图解，考查细胞增殖、DNA分子的复制、基因突变，要求考生识记细胞有丝分裂的结果；识记DNA分子复制的方式；识记基因突变的概念及特点，能结合题中和图中信息准确判断各选项，属于考纲理解和应用层次的考查。
根据题意和图示分析可知：成体干细胞总是将含有相对古老的DNA链（永生化链）的染色体分配给其中一个子代细胞，使其成为成体干细胞，同时将含有相对新的DNA链染色体分配给另一个子代细胞，开始分化并最终衰老死亡，这样减少了积累基因突变的概率，也可保持成体干细胞的数量基本不变。据此答题。
【解答】
A.由图可知，细胞分裂前后染色体数目不变，可见成体干细胞的分裂方式为有丝分裂，但分裂后生物体内成体干细胞的数量没有增长，A错误；
B.由图可知，DNA复制方式是半保留复制，但染色体的分配并不是随机的，成体干细胞总是将永生化链分配给一个子代细胞，成为成体干细胞，B正确；
C.由于子代的成体干细胞总含有永生化链，因此减少了积累基因突变的概率，导致成体干细胞的基因突变频率与其他细胞不同，C错误；
D.成体干细胞分裂方式为有丝分裂，所以分裂过程中不发生等位基因随着同源染色体的分开而分离现象，D错误。
故选B。
9. 据报道，俄罗斯科学家发现了所谓的“长寿基因”，其主要功能是控制核糖体的合成，该基因含有1200个碱基，其中A有200个，所在的DNA上有多个复制起点（复制时的起始部位）。下列叙述正确的是（ ）
A. DNA分子上复制起点越多，DNA复制和转录的速率越快
B. 高温、解旋酶、RNA聚合酶都能断裂该基因双链间的氢键
C. 该基因可控制核糖体的合成，说明遗传物质具有传递遗传信息的功能
D. 在DNA双螺旋结构模型制作中，若用曲别针代表DNA分子中各部位之间的连接，则制作该DNA双螺旋结构模型需要曲别针1600个
【答案】
B
【解析】解：A、复制起点是复制时的起始部位，则DNA分子上复制起点越多，DNA复制的速率越快，A错误；
B、高温（PCR技术）、解旋酶（DNA复制）、RNA聚合酶（转录）都能断裂该基因双链间的氢键，B正确；
C、“长寿基因”主要功能是控制核糖体的合成，说明基因是遗传物质结构和功能的基本单位，而mRNA可以传递遗传信息，C错误；
D、基因含有1200个碱基，先构建脱氧核苷酸，在磷酸和脱氧核糖，脱氧核糖和含氮碱基之间分别有一个化学键，因此1200个脱氧核苷酸需要2400个曲别针；形成两条脱氧核苷酸链时需要1200-2=1198个曲别针；A有200个，则G有400个，A和T之间2个氢键数，C和G之间3氢键数，则形成碱基对时需要200×2+400×3=1600个曲别针，则制作该DNA双螺旋结构模型需要曲别针5198个，D错误。
故选：B。
DNA的双螺旋结构：
①DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。
②DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基在内侧。
③两条链上的碱基通过氢键连接起来，形成碱基对且遵循碱基互补配对原则。
本题考查DNA分子结构的主要特点，要求考生识记DNA分子结构的主要特点，掌握碱基互补配对原则及内容，能结合所学的知识准确答题。
二、填空题
10. DNA分子双螺旋结构模型提出之后，人们推测DNA可能通过图1中三种方式进行复制。生物兴趣小组准备通过实验来探究DNA复制方式，基本思路是用14N标记大肠杆菌的DNA双链，然后在含15N的培养基上让其繁殖两代，提取每代大肠杆菌的DNA并作相应处理，可能出现的实验结果如图2。
（1）该实验将会用到的实验技术有 ______ 技术和密度梯度离心。若亲代大肠杆菌繁殖一次，出现实验结果1，可以说明DNA复制方式不是全保留复制，理由是 ______ 。
（2）若亲代大肠杆菌繁殖二代，出现实验结果2，说明DNA复制方式是 ______ 复制。按照此复制方式：
①亲代大肠杆菌繁殖N代（N≥2），实验结果中轻带、中带、重带中DNA分子数量之比应为 ______ 。
②图3中DNA片断2至少需要经过 ______ 次复制才能获得DNA片段3。
【答案】
（1）同位素示踪；若为全保留复制，实验结果1应只出现轻带和重带
（2）半保留；①0：2：2N-2；②2
【解析】
【分析】
本题的知识点是对于DNA分子复制方式的探究，结合实验目的分析实验现象推导出实验结论是本题考查的重点。
【解答】
（1）本研究使用了15N对DNA分子进行了标记，应用了同位素示踪技术，同时用密度梯度离心法对DNA分子进行分离；若亲代大肠杆菌繁殖一次，出现实验结果1（离心后只有1条中带），可以说明DNA分子的复制可能是半保留复制，也可能是分散复制，但可以排除全保留复制，因为若为全部留复制，则DNA复制一次后形成的2个DNA分子是1个只含14N，另一个只含15N，实验结果应出现一条轻带和一条重带。
（2）若DNA复制方式是半保留复制，则亲代大肠杆菌繁殖二代，形成的4个DNA分子，只含15N的两个，一条链14N、一条链15N的两个，经离心出现实验结果2；按照半保留复制方式：
①亲代大肠杆菌繁殖N代（N≥2），无论复制多少代，形成的2N个DNA分子，只含14N的0个，一条链14N、一条链15N的两个，只含15N的2N-2个，即实验结果中轻带、中带、重带中DNA分子数量之比应为0：2：2N-2。
②图3中与DNA片段3相比，DNA片断2中G/U替换为了A/T，进行第一次复制时会出现A/U（模板链上的碱基U与A配对）；进行第二次复制时会出现T与A配对；即至少需要经过2次复制，DNA片断2中G/U可替换为A/T，才能获得DNA片段3。
11. 如图是DNA因紫外线受损后修复的过程，请回答下列问题。
（1）DNA双螺旋结构模型用 ______解释DNA分子的多样性，此外，______的高度精确性保证了DNA遗传信息稳定传递。
（2）紫外线破坏了两个胸腺嘧啶脱氧核苷酸之间的 ______，形成了二聚体，导致了DNA 的损伤，核酸外切酶可以找到损伤位点，并切开DNA链，这依据了酶的 ______性，在修复过程中，以未损伤的DNA片段为 ______，在 ______酶的作用下，利用细胞中的 ______为原料，合成了一段DNA分子，最后在 ______酶的作用下，封闭 DNA上的切口，DNA修复成功，修复过程中需要 ______供能。
【答案】
碱基对多种多样的排列顺序 碱基互补配对 磷酸二酯键 专一 模板 DNA聚合 4种脱氧核苷酸 DNA连接 ATP
【解析】解：（1）由分析可知：DNA双螺旋结构内部碱基排列顺序代表着遗传信息，碱基排列顺序的千变万化构成了DNA分子的多样性，碱基互补配对原则为DNA分子的复制提供了精确的模板，保证了DNA遗传信息稳定传递。
（2）DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的，其中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，两个胸腺嘧啶脱氧核苷酸之间的是靠磷酸二酯键连接的，所以紫外线破坏了两个胸腺嘧啶脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，形成了二聚体，导致了DNA 的损伤，核酸外切酶可以根据酶的专一性找到损伤位点，并切开DNA链，在修复过程中，以未损伤的DNA片段为模板，在DNA聚合酶的作用下，利用细胞中的四种脱氧核苷酸为原料，合成了一段DNA分子，最后在DNA连接酶的作用下，封闭DNA上的切口，DNA修复成功，修复过程中需要细胞呼吸释放的ATP提供能量。
故答案为：
（1）碱基对多种多样的排列顺序 碱基互补配对原则
（2）磷酸二酯键 专一性 模板 DNA聚合酶 四种脱氧核苷酸 DNA连接酶 ATP
1、DNA分子复制的特点和证据：
DNA分子复制的特点：半保留复制；边解旋边复制，两条子链的合成方向是相反的。
2、复制需要的基本条件：
（1）模板：解旋后的两条DNA单链
（2）原料：四种脱氧核苷酸
（3）能量：ATP
（4）酶：解旋酶、DNA聚合酶等
3、DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的，其中脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基在内侧。DNA是生物主要的遗传物质，遗传信息储存在DNA的碱基对的排列顺序中。
本题结合图解考查DNA分子结构的主要特点、DNA分子的复制，要求考生识记DNA分子结构的主要特点，掌握碱基互补配对原则，能结合所学的知识准确答题。
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