(新高考)2023年高考生物一輪復(fù)習(xí)講義第6單元第3課時(shí)DNA的復(fù)制(含解析)

這是一份(新高考)2023年高考生物一輪復(fù)習(xí)講義第6單元第3課時(shí)DNA的復(fù)制(含解析)，共16頁(yè)。試卷主要包含了DNA復(fù)制方式的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，DNA的復(fù)制等內(nèi)容，歡迎下載使用。

1．DNA復(fù)制方式的實(shí)驗(yàn)證據(jù)
(1)實(shí)驗(yàn)者：美國(guó)生物學(xué)家梅塞爾森和斯塔爾。
(2)研究方法：假說(shuō)—演繹法。
(3)實(shí)驗(yàn)材料：大腸桿菌。
(4)實(shí)驗(yàn)技術(shù)：同位素標(biāo)記技術(shù)和離心技術(shù)。
(5)實(shí)驗(yàn)原理：含15N的雙鏈DNA密度大，含14N的雙鏈DNA密度小，一條鏈含14N、一條鏈含15N的雙鏈DNA密度居中。
(6)實(shí)驗(yàn)假設(shè)：DNA以半保留的方式復(fù)制。
(7)實(shí)驗(yàn)預(yù)期：離心后應(yīng)出現(xiàn)3條DNA帶。重帶(密度最大)：兩條鏈都為15N標(biāo)記的親代雙鏈DNA；中帶(密度居中)：一條鏈為14N標(biāo)記，另一條鏈為15N標(biāo)記的子代雙鏈DNA；輕帶(密度最小)：兩條鏈都為14N標(biāo)記的子代雙鏈DNA。
(8)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及分析
①實(shí)驗(yàn)過(guò)程
②實(shí)驗(yàn)分析
a．立即取出：提取DNA→離心→全部重帶。b.細(xì)胞分裂一次(即細(xì)菌繁殖一代)取出：提取DNA→離心→全部中帶。c.細(xì)胞再分裂一次(即細(xì)菌繁殖兩代)取出：提取DNA→離心→eq \f(1,2)輕帶、eq \f(1,2)中帶。
(9)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行的。
2．DNA的復(fù)制
(1)概念、時(shí)間、場(chǎng)所
(2)過(guò)程
(3)結(jié)果：一個(gè)DNA分子形成了兩個(gè)完全相同的DNA分子。
(4)特點(diǎn)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(邊解旋邊復(fù)制,半保留復(fù)制))
(5)DNA準(zhǔn)確復(fù)制的原因
DNA具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，為復(fù)制提供精確的模板，堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，保證了復(fù)制能準(zhǔn)確地進(jìn)行。
(6)DNA復(fù)制的意義：DNA通過(guò)復(fù)制，將遺傳信息從親代細(xì)胞傳遞給子代細(xì)胞，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。
熱圖分析 下列為DNA復(fù)制的有關(guān)圖示，A→B→C表示大腸桿菌的DNA復(fù)制，D→E→F表示哺乳動(dòng)物的DNA分子復(fù)制。圖中黑點(diǎn)表示復(fù)制起點(diǎn)，“→”表示復(fù)制方向，“?”表示時(shí)間順序。
①若A中含有48 502個(gè)堿基對(duì)，而子鏈延伸速率是105個(gè)堿基對(duì)/min，假設(shè)DNA分子從頭到尾復(fù)制，理論上此DNA分子復(fù)制約需30 s，而實(shí)際上只需約16 s，根據(jù)A→C過(guò)程分析，這是因?yàn)閺?fù)制是雙向進(jìn)行的。
②哺乳動(dòng)物體細(xì)胞中的DNA分子展開(kāi)可達(dá)2 m之長(zhǎng)，若按A～C圖的方式復(fù)制，至少需要8 h，而實(shí)際上只需約6 h，根據(jù)D～F圖分析，原因是DNA分子從多個(gè)起點(diǎn)(雙向)復(fù)制。
③A～F圖均有以下特點(diǎn)：延伸的子鏈緊跟著解旋酶，這說(shuō)明DNA分子復(fù)制的特點(diǎn)是邊解旋邊復(fù)制。
④哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞能否進(jìn)行上述過(guò)程？不能。
3．“圖解法”分析DNA復(fù)制相關(guān)計(jì)算
(1)將含有15N的DNA分子放在含有14N的培養(yǎng)液中連續(xù)復(fù)制n次，則：
①子代DNA共2n個(gè)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(含15N的DNA分子：2個(gè),只含15N的DNA分子：0個(gè),含14N的DNA分子：2n個(gè),只含14N的DNA分子：, ?2n－2?個(gè)))
②脫氧核苷酸鏈共2n＋1條eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(含15N的脫氧核苷酸鏈：, 2條,含14N的脫氧核苷酸鏈：, ?2n＋1－2?條))
(2)DNA分子復(fù)制過(guò)程中消耗的脫氧核苷酸數(shù)
①若親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個(gè)，經(jīng)過(guò)n次復(fù)制需要消耗該種脫氧核苷酸數(shù)為m·(2n－1)。
②第n次復(fù)制需要消耗該種脫氧核苷酸數(shù)為m·2n－1。
考向一 DNA復(fù)制過(guò)程及實(shí)驗(yàn)證據(jù)辨析
1．圖示DNA復(fù)制過(guò)程，下列敘述正確的是( )
A．DNA復(fù)制過(guò)程中不需要引物，也不需要能量
B．新形成的兩條單鏈復(fù)制的方向不同且均為連續(xù)復(fù)制
C．該過(guò)程在蛙的紅細(xì)胞和哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞均能發(fā)生
D．復(fù)制后的兩個(gè)DNA分子位于一條或兩條染色體上
答案 D
解析 DNA復(fù)制過(guò)程需要引物引導(dǎo)復(fù)制的開(kāi)始，也需要消耗ATP，A錯(cuò)誤；DNA分子是反向平行的，而復(fù)制的時(shí)候只能是從5′－端向3′－端延伸，所以兩條子鏈合成方向相反，且據(jù)圖可知，并非兩條鏈均為連續(xù)復(fù)制，B錯(cuò)誤；哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞不能進(jìn)行DNA分子復(fù)制，C錯(cuò)誤；復(fù)制后的兩個(gè)DNA分子位于一條(著絲粒斷裂之前)或兩條染色體上(著絲粒斷裂之后)，D正確。
2.(2022·北京豐臺(tái)區(qū)高三模擬)14N和15N是N元素的兩種穩(wěn)定同位素，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。為探究DNA復(fù)制的方式，科學(xué)家先用含有15NH4Cl的培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌，繁殖若干代得到的大腸桿菌，其DNA幾乎都被15N標(biāo)記；再將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含有14NH4Cl的普通培養(yǎng)液中培養(yǎng)。收集不同時(shí)期的大腸桿菌，提取DNA并進(jìn)行離心處理，離心后試管中DNA的位置如圖所示。下列推測(cè)不合理的是( )
A．子代DNA的兩條鏈可能都含有15N
B．1號(hào)帶中的DNA的氮元素都是14N
C．實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制
D．3號(hào)帶的DNA為親代大腸桿菌的DNA
答案 A
解析 由于DNA分子的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，培養(yǎng)液中含有14NH4Cl，所以子代DNA的兩條鏈不可能都含有15N，A錯(cuò)誤；1號(hào)帶中的DNA的氮元素都是14N，相對(duì)質(zhì)量最輕，離心后分布在試管上端，B正確；3號(hào)帶分布在試管的下端，說(shuō)明DNA分子的兩條鏈都是15N，為親代大腸桿菌的DNA，D正確。
考向二 DNA復(fù)制過(guò)程的有關(guān)計(jì)算
3．某DNA分子片段中共含有3 000個(gè)堿基，其中腺嘌呤占35%?，F(xiàn)將該DNA分子片段用15N標(biāo)記過(guò)的四種游離脫氧核苷酸為原料復(fù)制3次，將全部復(fù)制產(chǎn)物進(jìn)行密度梯度離心，得到圖甲結(jié)果；如果將全部復(fù)制產(chǎn)物加入解旋酶處理后再離心，則得到圖乙結(jié)果。下列有關(guān)分析正確的是( )
A．X層與Y層中DNA分子質(zhì)量比大于1∶3
B．Y層中含15N標(biāo)記的鳥(niǎo)嘌呤有3 600個(gè)
C．X層中含有的氫鍵數(shù)是Y層的1/3倍
D．W層與Z層的核苷酸數(shù)之比是4∶1
答案 C
解析 X層(2個(gè)DNA分子含有14N和15N)與Y層(6個(gè)DNA分子只含15N)中DNA分子質(zhì)量比小于1∶3，A錯(cuò)誤；1個(gè)DNA中鳥(niǎo)嘌呤G＝450個(gè)，Y層(6個(gè)DNA分子只含15N)中含15N標(biāo)記的鳥(niǎo)嘌呤G＝450×6＝2 700個(gè)，B錯(cuò)誤；X層中有2個(gè)DNA分子，Y層中有6個(gè)DNA分子，故X層中含有的氫鍵數(shù)是Y層的1/3倍，C正確；W層(14個(gè)含有15N的DNA單鏈)與Z層(2個(gè)含有14N的DNA單鏈)的核苷酸數(shù)之比是14∶2＝7∶1，D錯(cuò)誤。
4．(2022·廣東高三模擬)一個(gè)被15N標(biāo)記的、含1 000個(gè)堿基對(duì)的DNA分子片段，其中一條鏈中T＋A占30%，若將該DNA分子放在含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復(fù)制3次，相關(guān)敘述正確的是( )
A．該DNA分子的另一條鏈中T＋A占70%
B．該DNA分子中含有A的數(shù)目為400個(gè)
C．該DNA分子第3次復(fù)制時(shí)需要消耗2 800個(gè)G
D．經(jīng)3次復(fù)制后，子代DNA分子中含14N的比例為7/8
答案 C
解析 DNA分子片段的一條鏈中T＋A占30%，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，另一條鏈中T＋A也為30%，A錯(cuò)誤；根據(jù)題意分析可知，該DNA分子中含有A的數(shù)目為300個(gè)，B錯(cuò)誤；根據(jù)題意分析可知，G＝C＝700，該DNA分子第3次復(fù)制時(shí)需要消耗G的數(shù)量＝22×700＝2 800個(gè)，C正確；經(jīng)3次復(fù)制后，8個(gè)子代DNA分子中都含14N，故比例為1，D錯(cuò)誤。
考向三 DNA復(fù)制與細(xì)胞分裂的關(guān)系
5．將馬蛔蟲(chóng)(2n＝4)的甲、乙兩個(gè)精原細(xì)胞核DNA雙鏈用32P標(biāo)記，接著置于不含32P的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，在特定的條件下甲細(xì)胞進(jìn)行兩次連續(xù)的有絲分裂、乙細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂。下列相關(guān)敘述正確的是( )
A．甲在第一個(gè)細(xì)胞周期后，含32P的細(xì)胞數(shù)為2，且每個(gè)細(xì)胞中含有32P的染色體數(shù)為0～4
B．甲在第二個(gè)細(xì)胞周期后，含32P的細(xì)胞數(shù)為2～4，且每個(gè)細(xì)胞含有32P的染色體數(shù)為0～4
C．乙在減數(shù)分裂Ⅰ后，含32P的細(xì)胞數(shù)為2，且每個(gè)細(xì)胞中含有32P的染色體數(shù)為0～2
D．乙在減數(shù)分裂Ⅱ后，含32P的細(xì)胞數(shù)為2～4，且每個(gè)細(xì)胞中含有32P的染色體數(shù)為0～2
答案 B
解析 一個(gè)細(xì)胞周期中DNA分子只進(jìn)行一次半保留復(fù)制，因此甲在第1個(gè)細(xì)胞周期后，全部細(xì)胞均含32P，且每個(gè)細(xì)胞中的每條染色體都含有32P，即每個(gè)細(xì)胞中含有32P的染色體數(shù)為4，A錯(cuò)誤；第一個(gè)細(xì)胞周期結(jié)束形成的2個(gè)子細(xì)胞的每個(gè)DNA分子都有一條鏈含有32P，另一條鏈含有31P。在第二個(gè)細(xì)胞周期中，DNA分子又進(jìn)行了一次半保留復(fù)制，則形成的8個(gè)DNA分子中，有4個(gè)DNA分子是一條鏈含有32P，另一條鏈含有31P，另外4個(gè)DNA分子都只含31P，而在有絲分裂后期，姐妹染色單體分開(kāi)后隨機(jī)移向兩極，因此甲在第2個(gè)細(xì)胞周期后，有2個(gè)或3個(gè)或4個(gè)細(xì)胞含32P，且每個(gè)細(xì)胞含有32P的染色體數(shù)為0～4，B正確；減數(shù)分裂前的間期，DNA分子只進(jìn)行一次半保留復(fù)制，因此乙經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂Ⅰ后，形成的2個(gè)細(xì)胞均含32P，且每個(gè)細(xì)胞中的每條染色體都含有32P，在減數(shù)分裂Ⅱ前期和中期，有2條染色體含有32P，在減數(shù)分裂Ⅱ后期和末期，有4條染色體含有32P，即每個(gè)細(xì)胞中含有32P的染色體數(shù)為2或4，C錯(cuò)誤；乙在減數(shù)分裂Ⅱ后，將形成4個(gè)精細(xì)胞，每條染色體含有32P，故4個(gè)細(xì)胞均含32P，D錯(cuò)誤。
6．(2019·浙江4月選考，25)在含有BrdU的培養(yǎng)液中進(jìn)行DNA復(fù)制時(shí)，BrdU會(huì)取代胸苷摻入到新合成的鏈中，形成BrdU標(biāo)記鏈。當(dāng)用某種熒光染料對(duì)復(fù)制后的染色體進(jìn)行染色，發(fā)現(xiàn)含半標(biāo)記DNA(一條鏈被標(biāo)記)的染色單體發(fā)出明亮熒光，含全標(biāo)記DNA(兩條鏈均被標(biāo)記)的染色單體熒光被抑制(無(wú)明亮熒光)。若將一個(gè)細(xì)胞置于含BrdU的培養(yǎng)液中，培養(yǎng)到第三個(gè)細(xì)胞周期的中期進(jìn)行染色并觀察。下列推測(cè)錯(cuò)誤的是( )
A．1/2的染色體熒光被抑制
B．1/4的染色單體發(fā)出明亮熒光
C．全部DNA分子被BrdU標(biāo)記
D．3/4的DNA單鏈被BrdU標(biāo)記
答案 D
解析 DNA復(fù)制方式是半保留復(fù)制，第一次分裂結(jié)束后所有染色體的DNA分子中一條鏈不含BrdU，另外一條鏈含有BrdU；第二次分裂結(jié)束后有1/2的染色體上DNA分子兩條鏈均含有BrdU，1/2的染色體上DNA分子中一條鏈不含BrdU，另外一條鏈含有BrdU；到第三次有絲分裂中期，全部DNA分子被BrdU標(biāo)記，所有染色體均含有姐妹染色單體，其中有1/2的染色體上2個(gè)DNA分子的兩條鏈均含有BrdU(熒光被抑制)，有1/2的染色體上2個(gè)DNA分子中的1個(gè)DNA分子的兩條鏈中的1條含BrdU、1條不含BrdU，另1個(gè)DNA分子的兩條鏈均含BrdU，所以有1/4的染色單體會(huì)發(fā)出明亮熒光，7/8的DNA單鏈被BrdU標(biāo)記。
重溫高考 真題演練
1．(2021·山東，5)利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，將含有基因修飾系統(tǒng)的T－DNA插入到水稻細(xì)胞M的某條染色體上，在該修飾系統(tǒng)的作用下，一個(gè)DNA分子單鏈上的一個(gè)C脫去氨基變?yōu)閁，脫氨基過(guò)程在細(xì)胞M中只發(fā)生一次。將細(xì)胞M培育成植株N。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A．N的每一個(gè)細(xì)胞中都含有T－DNA
B．N自交，子一代中含T－DNA的植株占3/4
C．M經(jīng)n(n≥1)次有絲分裂后，脫氨基位點(diǎn)為A－U的細(xì)胞占1/2n
D．M經(jīng)3次有絲分裂后，含T－DNA且脫氨基位點(diǎn)為A－T的細(xì)胞占1/2
答案 D
解析 N是由M細(xì)胞形成的，在形成過(guò)程中沒(méi)有DNA的丟失，由于T－DNA插入到水稻細(xì)胞M的某條染色體上，所以M細(xì)胞含有T－DNA，因此N的每一個(gè)細(xì)胞中都含有T－DNA，A正確；N植株的一條染色體中含有T－DNA，可以記為＋，因此N植株關(guān)于是否含有T－DNA的基因型記為＋－，如果自交，則子代中相關(guān)的基因型為＋＋∶＋－∶－－＝1∶2∶1，有3/4的植株含T－DNA，B正確；M中只有1個(gè)DNA分子上的單鏈上的一個(gè)C脫去氨基變?yōu)閁，所以復(fù)制n次后，產(chǎn)生的子細(xì)胞有2n個(gè)，但脫氨基位點(diǎn)為A－U的細(xì)胞只有1個(gè)，所以這種細(xì)胞的比例為1/2n，C正確；如果M經(jīng)3次有絲分裂后，形成子細(xì)胞有8個(gè)，由于M細(xì)胞DNA分子單鏈上的一個(gè)C脫去氨基變?yōu)閁，是G和U配對(duì)，所以復(fù)制三次后，有4個(gè)細(xì)胞脫氨基位點(diǎn)為C－G,3個(gè)細(xì)胞脫氨基位點(diǎn)為A－T，1個(gè)細(xì)胞脫氨基位點(diǎn)為U－A，因此含T－DNA且脫氨基位點(diǎn)為A－T的細(xì)胞占3/8，D錯(cuò)誤。
2．(2021·浙江，22)在DNA復(fù)制時(shí)，5-溴尿嘧啶脫氧核苷(BrdU)可作為原料，與腺嘌呤配對(duì)，摻入新合成的子鏈。用Giemsa染料對(duì)復(fù)制后的染色體進(jìn)行染色，DNA分子的雙鏈都含有BrdU的染色單體呈淺藍(lán)色，只有一條鏈含有BrdU的染色單體呈深藍(lán)色?，F(xiàn)將植物根尖放在含有BrdU的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，取根尖用Giemsa染料染色后，觀察分生區(qū)細(xì)胞分裂中期染色體的著色情況。下列推測(cè)錯(cuò)誤的是( )
A．第一個(gè)細(xì)胞周期的每條染色體的兩條染色單體都呈深藍(lán)色
B．第二個(gè)細(xì)胞周期的每條染色體的兩條染色單體著色都不同
C．第三個(gè)細(xì)胞周期的細(xì)胞中染色單體著色不同的染色體均為1/4
D．根尖分生區(qū)細(xì)胞經(jīng)過(guò)若干個(gè)細(xì)胞周期后，還能觀察到深藍(lán)色的染色單體
答案 C
解析 據(jù)題意分析第一個(gè)細(xì)胞周期的每條染色體的染色單體都只有一條鏈含有BrdU，故呈深藍(lán)色，A正確；第二個(gè)細(xì)胞周期的每條染色體復(fù)制之后，每條染色體上的兩條染色單體均為一條單體雙鏈都含有BrdU呈淺藍(lán)色，一條單體只有一條鏈含有BrdU呈深藍(lán)色，故著色都不同，B正確；第二個(gè)細(xì)胞周期結(jié)束后，不同細(xì)胞中含有的帶有雙鏈都含有BrdU的染色體和只有一條鏈含有BrdU的染色體的數(shù)目是不確定的，故第三個(gè)細(xì)胞周期的細(xì)胞中染色單體著色不同的染色體比例不能確定，C錯(cuò)誤；根尖分生區(qū)細(xì)胞可以持續(xù)進(jìn)行有絲分裂，且DNA復(fù)制為半保留復(fù)制，所以不管經(jīng)過(guò)多少個(gè)細(xì)胞周期，依舊可以觀察到一條鏈含有BrdU的染色單體，成深藍(lán)色，D正確。
3．(2021·浙江，14)含有100個(gè)堿基對(duì)的一個(gè)DNA分子片段，其中一條鏈的A＋T占40%，它的互補(bǔ)鏈中G與T分別占22%和18%，如果連續(xù)復(fù)制2次，則需游離的胞嘧啶脫氧核糖核苷酸數(shù)量為( )
A．240個(gè) B．180個(gè)
C．114個(gè) D．90個(gè)
答案 B
解析 分析題意可知：該DNA片段含有100個(gè)堿基對(duì)，即每條鏈含有100個(gè)堿基，其中一條鏈(設(shè)為1鏈)的A＋T占40%，即A1＋T1＝40個(gè)，則C1＋G1＝60個(gè)；互補(bǔ)鏈(設(shè)為2鏈)中G與T分別占22%和18%，即G2＝22，T2＝18，可知C1＝22，則G1＝60－22＝38＝C2，故該DNA片段中C＝22＋38＝60。已知DNA復(fù)制了2次，則DNA分子的個(gè)數(shù)為22＝4,4個(gè)DNA分子中共有胞嘧啶脫氧核糖核苷酸的數(shù)量為4×60＝240，原DNA片段中有60個(gè)胞嘧啶脫氧核糖核苷酸，則需要游離的胞嘧啶脫氧核糖核苷酸數(shù)量為240－60＝180，B正確，A、C、D錯(cuò)誤。
4．(2018·海南，15)現(xiàn)有DNA分子的兩條單鏈均只含有14N(表示為14N14N)的大腸桿菌，若將該大腸桿菌在含有15N的培養(yǎng)基中繁殖兩代，再轉(zhuǎn)到含有14N的培養(yǎng)基中繁殖一代，則理論上DNA分子的組成類(lèi)型和比例分別是( )
A．有15N14N和14N14N兩種，其比例為1∶3
B．有15N15N和14N14N兩種，其比例為1∶1
C．有15N15N和14N14N兩種，其比例為3∶1
D．有15N14N和14N14N兩種，其比例為3∶1
答案 D
解析 DNA分子的兩條單鏈均只含有14N，該大腸桿菌在含有15N的培養(yǎng)基中繁殖兩代，形成4個(gè)DNA，其中2個(gè)DNA為15N14N，另外2個(gè)DNA為15N15N。再轉(zhuǎn)到含有14N的培養(yǎng)基中繁殖一代，DNA為15N14N形成的子代DNA中，1個(gè)DNA為15N14N，另外1個(gè)DNA為14N14N；而DNA為15N15N形成的2個(gè)子代DNA都為15N14N；因此，理論上DNA分子的組成類(lèi)型有15N14N和14N14N兩種，其比例為3∶1。
5．(2021·遼寧，7)下列有關(guān)細(xì)胞內(nèi)的DNA及其復(fù)制過(guò)程的敘述，正確的是( )
A．子鏈延伸時(shí)游離的脫氧核苷酸添加到3′－端
B．子鏈的合成過(guò)程不需要引物參與
C．DNA每條鏈的5′－端是羥基末端
D．DNA聚合酶的作用是打開(kāi)DNA雙鏈
答案 A
解析 子鏈延伸時(shí)由5′→3′合成，故游離的脫氧核苷酸添加到3′－端，A正確；子鏈的合成過(guò)程需要引物參與，B錯(cuò)誤；DNA每條鏈的5′－端是磷酸基團(tuán)末端，3′－端是羥基末端，C錯(cuò)誤；解旋酶的作用是打開(kāi)DNA雙鏈，D錯(cuò)誤。
一、易錯(cuò)辨析
1．DNA復(fù)制時(shí)，嚴(yán)格遵循A—T、C—G的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，并且新合成的DNA分子中兩條鏈均是新合成的( × )
2．DNA分子復(fù)制時(shí)，解旋酶與DNA聚合酶不能同時(shí)發(fā)揮作用( × )
3．在一個(gè)細(xì)胞周期中，DNA復(fù)制過(guò)程中的解旋發(fā)生在兩條DNA母鏈之間( √ )
4．DNA分子復(fù)制過(guò)程中的解旋在細(xì)胞核中進(jìn)行，復(fù)制在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行( × )
5．原核細(xì)胞內(nèi)DNA的合成都需要DNA片段作為引物( × )
6．在DNA的復(fù)制過(guò)程中，只需要解旋酶和DNA聚合酶( × )
二、填空默寫(xiě)
1．DNA復(fù)制的特點(diǎn)是邊解旋邊復(fù)制、半保留復(fù)制。
2．DNA精確復(fù)制的原因：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)提供了復(fù)制的模板，堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保證了復(fù)制的精確進(jìn)行。
3．與DNA復(fù)制有關(guān)的堿基計(jì)算
(1)一個(gè)DNA連續(xù)復(fù)制n次后，DNA分子總數(shù)為2n。
(2)第n代的DNA分子中，含原DNA母鏈的有2個(gè)，占1/2n－1。
(3)若某DNA分子中含堿基T為a，則連續(xù)復(fù)制n次，所需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為a×(2n－1)；第n次復(fù)制時(shí)所需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數(shù)為a×2n－1。
4．果蠅DNA形成多個(gè)復(fù)制泡的原因是果蠅的DNA有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，可從不同起點(diǎn)開(kāi)始DNA的復(fù)制，由此加快了DNA復(fù)制的速率，為細(xì)胞分裂做好準(zhǔn)備。
課時(shí)精練
一、選擇題
1．原核生物和真核生物均存在單鏈DNA結(jié)合蛋白(SSB)，SSB與DNA單鏈區(qū)域結(jié)合，能阻止DNA聚合和保護(hù)單鏈的部分不被核酸酶水解。下列相關(guān)敘述正確的是( )
A．細(xì)胞中SSB與DNA單鏈結(jié)合的區(qū)域是可變的
B．核酸酶催化DNA分子相鄰堿基之間的氫鍵斷裂
C．SSB在原核細(xì)胞的有絲分裂前的間期參與DNA的復(fù)制
D．原核細(xì)胞和真核細(xì)胞合成SSB時(shí)均需線粒體提供能量
答案 A
解析 SSB與DNA單鏈結(jié)合，在DNA復(fù)制或轉(zhuǎn)錄時(shí)，形成單鏈的區(qū)域是可變的，則SSB與DNA單鏈結(jié)合的區(qū)域也是可變的，A正確；核酸酶作用的鍵是磷酸二酯鍵，B錯(cuò)誤；SSB參與原核細(xì)胞的DNA復(fù)制，但原核細(xì)胞不能進(jìn)行有絲分裂，原核細(xì)胞的分裂方式為二分裂，C錯(cuò)誤；原核細(xì)胞中只有一種細(xì)胞器——核糖體，無(wú)線粒體，D錯(cuò)誤。
2．真核生物染色體上DNA具有多起點(diǎn)雙向復(fù)制的特點(diǎn)，在復(fù)制原點(diǎn)(ri)結(jié)合相關(guān)的復(fù)合體，進(jìn)行DNA的復(fù)制。下列敘述正確的是( )
A．真核生物DNA上ri多于染色體的數(shù)目
B．ri上結(jié)合的復(fù)合體具有打開(kāi)磷酸二酯鍵的作用
C．DNA子鏈延伸過(guò)程中，結(jié)合的復(fù)合體促進(jìn)氫鍵形成
D．每個(gè)細(xì)胞周期ri處可起始多次以保證子代DNA快速合成
答案 A
解析 因DNA是多起點(diǎn)復(fù)制，且一條染色體上有1個(gè)或2個(gè)DNA分子，因此ri多于染色體數(shù)目，A正確；ri上結(jié)合的復(fù)合體具有打開(kāi)氫鍵的作用，B錯(cuò)誤；DNA鏈延伸過(guò)程中結(jié)合的復(fù)合體促進(jìn)磷酸二酯鍵的形成，C錯(cuò)誤；每個(gè)細(xì)胞周期中DNA只復(fù)制一次，ri處只起始一次，D錯(cuò)誤。
3．(2022·湖北十堰高三模擬)有人將大腸桿菌的DNA聚合酶、4種脫氧核苷三磷酸dNTP(即dN－Pα～Pβ～Pγ，其中Pγ用32P標(biāo)記)、微量的T2噬菌體DNA混合液在有Mg2＋存在的條件下于37 ℃靜置30 min，檢測(cè)是否能合成DNA分子以及放射性。下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的敘述，正確的是( )
A．無(wú)DNA合成，原DNA中無(wú)放射性，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)裝置中未提供能量
B．有DNA合成，新DNA中無(wú)放射性，新DNA堿基序列與T2噬菌體的DNA相同
C．有DNA合成，新DNA中有放射性，新DNA堿基序列與T2噬菌體的DNA相同
D．有DNA合成，新DNA中有放射性，新DNA堿基序列與大腸桿菌的DNA相同
答案 B
解析 dNTP脫掉兩個(gè)磷酸基團(tuán)后可作為DNA合成的原料，同時(shí)可為DNA復(fù)制提供能量，A錯(cuò)誤；題干條件滿足DNA復(fù)制所需要的條件，可以合成T2噬菌體DNA，dNTP脫掉兩個(gè)磷酸基團(tuán)后作為DNA合成的原料，不具有放射性，大腸桿菌的DNA聚合酶催化T2噬菌體DNA的復(fù)制，新DNA堿基序列與T2噬菌體的DNA相同，B正確，C、D錯(cuò)誤。
4．(2022·吉林松原市高三模擬)某果蠅的基因型為AaBb，將其DNA的兩條鏈均被32P標(biāo)記的精原細(xì)胞放在普通培養(yǎng)基中培養(yǎng)。該精原細(xì)胞形成了4個(gè)有三種基因型(AB、aB、ab)的精子。下列相關(guān)敘述正確的是( )
A．該精原細(xì)胞發(fā)生了同源染色體非姐妹染色單體間的互換導(dǎo)致三種基因型精子的產(chǎn)生
B．處于減數(shù)分裂Ⅱ前期的細(xì)胞中DNA數(shù)/染色體數(shù)＝2
C．產(chǎn)生的三種基因型的配子中的DNA都有一條鏈被32P標(biāo)記
D．在減數(shù)分裂Ⅰ后期，移向細(xì)胞兩極的染色體形態(tài)大小都相同
答案 C
解析 若發(fā)生同源染色體非姐妹染色單體間的互換，一個(gè)基因型為AaBb的精原細(xì)胞將產(chǎn)生四種精子，題意中該精原細(xì)胞形成了4個(gè)有三種基因型(AB、aB、ab)的精子，應(yīng)為精原細(xì)胞發(fā)生了基因突變，A錯(cuò)誤；處于減數(shù)分裂Ⅱ前期的細(xì)胞中每條染色體上含有兩個(gè)DNA，所以核DNA數(shù)/染色體數(shù)＝2，細(xì)胞中DNA除含有核DNA外還含有質(zhì)DNA，B錯(cuò)誤；該精原細(xì)胞經(jīng)過(guò)了一次DNA復(fù)制，所以產(chǎn)生的三種基因型的配子中的DNA都有一條鏈被32P標(biāo)記，C正確；雄性果蠅的X和Y染色體是一對(duì)異型的性染色體，減數(shù)分裂Ⅰ后期，同源染色體移向細(xì)胞兩極，所以初級(jí)精母細(xì)胞在減數(shù)分裂Ⅰ后期，移向細(xì)胞兩極的染色體形態(tài)大小不完全相同，D錯(cuò)誤。
5．真核生物的DNA分子中有多個(gè)復(fù)制起始位點(diǎn)，可以大大提高DNA復(fù)制速率。中科院李國(guó)紅團(tuán)隊(duì)通過(guò)研究揭示了一種精細(xì)的DNA復(fù)制起始位點(diǎn)的識(shí)別調(diào)控機(jī)制，該成果入選2020年中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展。下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A．DNA復(fù)制起始位點(diǎn)是解旋酶與DNA的初始結(jié)合位點(diǎn)
B．DNA的兩條鏈在復(fù)制起始位點(diǎn)解旋后都可以作為復(fù)制模板
C．可將外源的尿嘧啶核糖核苷酸摻入新合成的DNA鏈中來(lái)鑒定復(fù)制起始位點(diǎn)
D．DNA復(fù)制時(shí)可能是從復(fù)制起始位點(diǎn)開(kāi)始同時(shí)向兩個(gè)方向進(jìn)行
答案 C
解析 DNA復(fù)制起始位點(diǎn)是解旋酶與DNA的初始結(jié)合位點(diǎn)，使DNA解旋后并開(kāi)始復(fù)制，A正確；復(fù)制時(shí)以DNA兩條鏈為模板，DNA的兩條鏈在復(fù)制起始位點(diǎn)解旋后都可以作為復(fù)制模板，B正確；DNA中不含尿嘧啶，故DNA復(fù)制過(guò)程中不會(huì)利用外源的尿嘧啶核糖核苷酸，C錯(cuò)誤；DNA兩條鏈為反向平行，DNA復(fù)制時(shí)可能是從復(fù)制起始位點(diǎn)開(kāi)始同時(shí)向兩個(gè)方向進(jìn)行，這種多起點(diǎn)雙向復(fù)制可提高DNA分子的合成效率，D正確。
6．(2022·山東青島期末)為探究大腸桿菌DNA復(fù)制的過(guò)程，在DNA復(fù)制開(kāi)始時(shí)，將大腸桿菌放在含低劑量3H標(biāo)記的脫氧胸苷(3H－dT)的培養(yǎng)基中，3H－dT可摻入正在復(fù)制的DNA分子中，使其帶有放射性標(biāo)記。短時(shí)間后，將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含高劑量3H－dT的培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時(shí)間。收集、裂解細(xì)胞，抽取其中的DNA進(jìn)行放射性自顯影檢測(cè)，結(jié)果如下圖所示。據(jù)圖不能作出的推測(cè)是( )
A．復(fù)制起始區(qū)在低放射性區(qū)域
B．DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制
C．DNA復(fù)制從起始點(diǎn)向兩個(gè)方向延伸
D．3H－dT由低劑量轉(zhuǎn)為高劑量的時(shí)間間隔對(duì)結(jié)果影響較大
答案 B
解析 據(jù)圖可以推測(cè)，開(kāi)始將大腸桿菌放在含低劑量3H標(biāo)記的脫氧胸苷的培養(yǎng)基中，故大腸桿菌DNA的復(fù)制起始區(qū)在低放射性區(qū)域，中間為低放射性區(qū)域，兩邊為高放射性區(qū)域，說(shuō)明DNA復(fù)制從起始點(diǎn)向兩個(gè)方向延伸，故復(fù)制的方向是b→a、b→c，A、C不符合題意；放射性自顯影檢測(cè)無(wú)法得出DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制，B符合題意；若3H－dT由低劑量轉(zhuǎn)為高劑量的時(shí)間間隔太長(zhǎng)，可能使整個(gè)DNA分子都是低放射性的，對(duì)結(jié)果影響較大，D不符合題意。
7．一個(gè)雙鏈均被32P標(biāo)記的噬菌體DNA上有x個(gè)堿基對(duì)，其中腺嘌呤有m個(gè)。用這個(gè)噬菌體侵染只含31P的大腸桿菌，共釋放出128個(gè)子代噬菌體。下列敘述正確的是( )
A．該過(guò)程至少需要64(x－m)個(gè)游離的胞嘧啶脫氧核苷酸
B．噬菌體增殖需要細(xì)菌提供原料、模板和酶等
C．只含31P與含32P的子代噬菌體的比例為63∶1
D．該DNA分子含有3×(x－2m)/2＋2m個(gè)氫鍵
答案 C
解析 根據(jù)題意分析，用這個(gè)噬菌體侵染只含31P的大腸桿菌，共釋放出128個(gè)子代噬菌體，相當(dāng)于新合成了127個(gè)DNA分子，因此該過(guò)程至少需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)＝127(x－m)，A錯(cuò)誤；噬菌體增殖需要的模板是由其自身提供的，B錯(cuò)誤；由于半保留復(fù)制，所以在釋放出的128個(gè)子代噬菌體中，只含31P與含32P的子代噬菌體的比例為63∶1，C正確；該DNA分子含有的氫鍵數(shù)＝2m＋3(x－m)＝3x－m，D錯(cuò)誤。
8．如圖為科學(xué)家設(shè)計(jì)的DNA合成的同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)，利用大腸桿菌探究DNA的復(fù)制過(guò)程。下列敘述正確的是( )
A．通過(guò)比較試管②和①的結(jié)果不能證明DNA復(fù)制為半保留復(fù)制
B．實(shí)驗(yàn)中采用了放射性同位素標(biāo)記和密度梯度離心的研究方法
C．可用噬菌體代替大腸桿菌進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，且提取DNA更方便
D．大腸桿菌在含有15NH4Cl的培養(yǎng)液中生長(zhǎng)若干代，細(xì)胞只有DNA含15N
答案 Ａ
解析 比較試管①和②的結(jié)果，DNA分別為15N/15N－DNA和15N/14N－DNA，半保留復(fù)制和分散復(fù)制子一代DNA都是15N/14N－DNA，所以不能證明DNA復(fù)制為半保留復(fù)制，A正確；本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了14N和15N,14N和15N都沒(méi)有放射性，所以本實(shí)驗(yàn)采用了同位素標(biāo)記和密度梯度離心的研究方法，B錯(cuò)誤；噬菌體是病毒，沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，不能在培養(yǎng)液中獨(dú)立生活和繁殖，因而不能代替大腸桿菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，C錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)和核酸等物質(zhì)都含有N元素，所以大腸桿菌在含有15NH4C1的培養(yǎng)液中生長(zhǎng)若干代，細(xì)胞中含15N的物質(zhì)有DNA、RNA、蛋白質(zhì)等，D錯(cuò)誤。
9．如圖1表示的是細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制過(guò)程，圖2表示圖1中RNA引物去除并修復(fù)的過(guò)程。相關(guān)敘述不正確的是( )
A．兩條子鏈合成過(guò)程所需的RNA引物數(shù)量不同
B．酶1、2可催化RNA降解，去除引物
C．酶3是DNA聚合酶，催化游離的核糖核苷酸連接到DNA單鏈上
D．酶4是DNA連接酶，催化兩個(gè)DNA單鏈片段的連接
答案 C
解析 DNA復(fù)制時(shí)，其中一條鏈的復(fù)制是連續(xù)的，只需一個(gè)引物，而另一條鏈的復(fù)制是不連續(xù)的，形成多個(gè)子鏈DNA片段，所以需要多個(gè)引物，因此兩條子鏈合成過(guò)程所需的RNA引物數(shù)量不同，A正確；從圖中看出，酶1、2可以將RNA引物降解，使得一條鏈缺少一段堿基序列，B正確；DNA復(fù)制的原料是脫氧核苷酸，所以酶3的作用是催化游離的脫氧核苷酸連接到DNA單鏈上，C錯(cuò)誤；從圖中看出，酶4催化DNA單鏈片段連接形成DNA長(zhǎng)鏈，是DNA連接酶，D正確。
10．將DNA分子雙鏈被3H標(biāo)記的蠶豆(2n＝12)根尖移入普通培養(yǎng)液(不含放射性元素)中，再讓細(xì)胞連續(xù)進(jìn)行有絲分裂。某普通培養(yǎng)液中的子代細(xì)胞處于第三次有絲分裂中期，根據(jù)圖示，判斷該細(xì)胞中染色體的標(biāo)記情況最可能是( )
A．12個(gè)b
B．6個(gè)a,6個(gè)b
C．6個(gè)b,6個(gè)c
D．b＋c＝12個(gè)，但b和c數(shù)目不確定
答案 D
解析 在普通培養(yǎng)液中第一次有絲分裂產(chǎn)生子細(xì)胞的DNA分子中僅有1條鏈被標(biāo)記，故第二次有絲分裂中期時(shí)，每條染色體的2條姐妹染色單體中僅有1條具有放射性，在有絲分裂后期時(shí)姐妹染色單體分開(kāi)形成兩條子染色體隨機(jī)移向細(xì)胞兩極，即第二次有絲分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞中具有放射性的染色體數(shù)目不能確定，所以在第三次有絲分裂中期的細(xì)胞中有的染色體僅有1條姐妹染色單體具有放射性，有的染色體無(wú)放射性，但二者之和肯定為12。
11．用熒光標(biāo)記的特定的DNA片段作為探針，與染色體上對(duì)應(yīng)的DNA片段結(jié)合可在染色體上定位特定的基因。探針與染色體上待測(cè)基因結(jié)合的原理如圖所示，下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A．合成探針的原料是脫氧核苷酸
B．此處煮沸的作用相當(dāng)于解旋酶的作用
C．復(fù)性時(shí)，探針與基因雜交遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則
D．對(duì)成熟葉肉細(xì)胞進(jìn)行基因標(biāo)記時(shí)，一條染色體上可觀察到兩個(gè)熒光點(diǎn)
答案 D
解析 探針為DNA片段，故合成探針的原料是脫氧核苷酸，A正確；煮沸使DNA雙鏈的氫鍵斷裂，形成單鏈，相當(dāng)于DNA解旋酶的作用，B正確；復(fù)性時(shí)，探針單鏈和具有特定的基因的單鏈按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則雜交，C正確；成熟葉肉細(xì)胞中DNA沒(méi)有復(fù)制，只能觀察到一個(gè)熒光點(diǎn)，D錯(cuò)誤。
二、非選擇題
12．如圖1、2分別為DNA分子結(jié)構(gòu)及復(fù)制示意圖。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：
(1)1953年沃森和克里克提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。該模型認(rèn)為：DNA分子中的______________________交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿基排列在內(nèi)側(cè)。圖1中由①②③構(gòu)成的④稱(chēng)為_(kāi)_________________________。
(2)從圖2可以看出，DNA復(fù)制有多個(gè)起點(diǎn)，其意義在于________________________；圖中所示的A酶為_(kāi)___________________酶，作用于DNA結(jié)構(gòu)中的氫鍵。DNA復(fù)制所需基本條件主要包括________________(至少答出兩項(xiàng))等。從圖2還可以看出DNA復(fù)制時(shí)，一條子鏈?zhǔn)沁B續(xù)合成的，而另一條子鏈?zhǔn)莀______________，即先形成短鏈片段再通過(guò)_______________酶相互連接。
(3)若將某動(dòng)物精原細(xì)胞的全部DNA分子用32P標(biāo)記，置于不含32P的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂產(chǎn)生的4個(gè)子細(xì)胞中含被標(biāo)記染色體的子細(xì)胞比例為_(kāi)_______________。
答案 (1)脫氧核糖與磷酸 鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸
(2)提高了復(fù)制速率 解旋 模板、酶、原料和能量 不連續(xù)合成的 DNA連接 (3)100%
解析 (1)DNA分子中的脫氧核糖與磷酸交替連接，排列在外側(cè)，構(gòu)成基本骨架。圖1中由①②③構(gòu)成的④稱(chēng)為鳥(niǎo)嘌呤脫氧核苷酸，是DNA的基本組成單位之一。(2)DNA復(fù)制從多個(gè)起點(diǎn)開(kāi)始，能提高復(fù)制速率。圖中所示的A酶為解旋酶，作用于堿基之間的氫鍵，使DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)打開(kāi)。DNA復(fù)制所需基本條件主要包括模板、酶、原料和能量等。由圖2可知，DNA復(fù)制時(shí)，一條子鏈?zhǔn)沁B續(xù)合成的，而另一條子鏈?zhǔn)遣贿B續(xù)合成的，即先形成短鏈片段再通過(guò)DNA連接酶相互連接。(3)若將某雄性動(dòng)物精原細(xì)胞的全部DNA分子用32P標(biāo)記，置于不含32P的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，由于DNA復(fù)制為半保留復(fù)制，所以DNA分子在間期復(fù)制后，每個(gè)DNA分子中都含有一條被標(biāo)記的母鏈，經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂后產(chǎn)生了4個(gè)子細(xì)胞全部含有32P，比例為100%。
13．(2022·湖南永州質(zhì)檢)科學(xué)家為了探究DNA復(fù)制方式，先用含有15NH4Cl的原料來(lái)培養(yǎng)大腸桿菌若干代作為親本，再將親本大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl原料中培養(yǎng)，收集不同時(shí)期的大腸桿菌并提取DNA，再將提取的DNA進(jìn)行離心，記錄離心后試管中DNA的位置。
(1)用含有15NH4Cl的原料來(lái)培養(yǎng)大腸桿菌若干代作為親本，培養(yǎng)若干代的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)有科學(xué)家認(rèn)為DNA的復(fù)制是全保留復(fù)制，復(fù)制形成的兩條子鏈結(jié)合在一起，兩條模板鏈重新結(jié)合在一起。若是全保留復(fù)制，則實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：子一代的DNA位置是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)科學(xué)家進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：子一代的DNA位置全在中帶，子二代的DNA位置一半在中帶一半在輕帶。這個(gè)結(jié)果否定了全保留復(fù)制，你對(duì)此的解釋是_________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)有人認(rèn)為，將子一代的DNA分子用解旋酶處理后再離心，就能直接判斷DNA的復(fù)制方式，如果eq \f(1,2)為輕帶，eq \f(1,2)為重帶，則一定為半保留復(fù)制。你認(rèn)為這種說(shuō)法是否正確，并說(shuō)出你的理由。________________________________________________________________________。
答案 (1)保證用于實(shí)驗(yàn)的大腸桿菌的DNA上都含有15N (2)一半在重帶，一半在輕帶 (3)DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制，子一代DNA為15N/14N－DNA，子二代DNA一半為15N/14N－DNA，一半為14N/14N－DNA (4)不正確，因?yàn)闊o(wú)論是全保留復(fù)制還是半保留復(fù)制，子一代用解旋酶處理后都有一半的單鏈含15N，一半的單鏈含14N，離心后都是eq \f(1,2)重帶，eq \f(1,2)輕帶