高中生物人教版 (2019)必修2《遺傳與進(jìn)化》第3節(jié) DNA的復(fù)制導(dǎo)學(xué)案-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

第3節(jié)　DNA的復(fù)制1.運(yùn)用假說—演繹法探究DNA的復(fù)制方式,概述DNA通過半保留方式進(jìn)行復(fù)制。2.通過對DNA半保留復(fù)制方式的學(xué)習(xí),理解DNA的準(zhǔn)確復(fù)制是遺傳信息穩(wěn)定傳遞的基礎(chǔ)。3.通過對DNA半保留復(fù)制方式的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,認(rèn)同科學(xué)技術(shù)在生物學(xué)研究中的重要作用。新知探究一　DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)活動:沃森和克里克在構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型之后,提出了遺傳物質(zhì)自我復(fù)制的半保留復(fù)制假說。但也有人持不同觀點(diǎn),提出全保留復(fù)制等不同假說。閱讀教材P53～55,思考下列問題。問題(1):根據(jù)對半保留復(fù)制和全保留復(fù)制方式的理解,你認(rèn)為判斷DNA復(fù)制方式的關(guān)鍵是什么?可通過什么技術(shù)實(shí)現(xiàn)?提示:關(guān)鍵是通過實(shí)驗(yàn)區(qū)分親代與子代DNA。可通過同位素標(biāo)記技術(shù)和(密度梯度)離心技術(shù)實(shí)現(xiàn)。問題(2):在“證明DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)”中,如果DNA是半保留復(fù)制,第一代和第二代DNA分子的兩條鏈中,含有N元素的標(biāo)記情況是怎樣的?離心后試管中DNA的位置會是怎樣的?試通過演繹推理來預(yù)測并填寫教材P54圖中的方框。提示:第一代DNA全為14N/15NDNA;第二代DNA中,1/2為14N/15NDNA,1/2為14N/14NDNA。離心后,第一代DNA分子全部在離心管中部;第二代DNA分子中,1/2在離心管中部,1/2在離心管的上部。問題(3):如果全保留復(fù)制是正確的,實(shí)驗(yàn)預(yù)期又會怎樣?提示:第一代DNA中,1/2為15N/15NDNA,1/2為 14N/14NDNA;第二代DNA中,1/4為15N/15NDNA,3/4為14N/14NDNA。離心后,第一代DNA分子中,1/2在離心管的底部,1/2在離心管的上部;第二代DNA分子中,1/4在離心管底部,3/4在離心管的上部。問題(4):科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與你的哪種預(yù)測相符合?由此你認(rèn)為DNA復(fù)制的方式是怎樣的?提示:半保留復(fù)制的預(yù)測。半保留復(fù)制的方式。問題(5):該實(shí)驗(yàn)在探究過程中運(yùn)用的思維方法是什么?提示:假說—演繹法。資料:對于DNA的復(fù)制,有人還提出了分散復(fù)制的假說,即親代雙鏈被切成許多雙鏈片段,而這些片段又可以作為新合成雙鏈片段的模板,新、老雙鏈片段又以某種方式混合成完整的DNA分子。問題(6):試根據(jù)以上實(shí)驗(yàn),預(yù)測分散復(fù)制方式的離心結(jié)果?？茖W(xué)家從第一代DNA分子離心的結(jié)果已經(jīng)能夠排除全保留復(fù)制,想一想,為什么還要做第二代的實(shí)驗(yàn)?提示:離心后,第一代DNA分子全部在離心管中部;第二代DNA分子無規(guī)律地排列在試管的中上部。第一代DNA分子離心的結(jié)果不能排除分散復(fù)制的方式。(1)對DNA分子復(fù)制的推測①假說:半保留方式復(fù)制。②提出者:沃森和克里克。③假說內(nèi)容a.解旋:DNA復(fù)制時,DNA雙螺旋解開,互補(bǔ)的堿基之間的氫鍵斷裂。b.復(fù)制:解開的兩條單鏈分別作為復(fù)制的模板,游離的脫氧核苷酸根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則,通過形成氫鍵,結(jié)合到作為模板的單鏈上。c.特點(diǎn):新合成的每個DNA分子中,都保留了原來DNA分子中的一條鏈,這種復(fù)制方式稱作半保留復(fù)制。(2)DNA分子復(fù)制方式的實(shí)驗(yàn)證據(jù)①實(shí)驗(yàn)方法:同位素標(biāo)記技術(shù)和密度梯度離心法。②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分子密度居中。③實(shí)驗(yàn)假設(shè):DNA以半保留的方式復(fù)制。④實(shí)驗(yàn)預(yù)期:離心后應(yīng)出現(xiàn)3條DNA帶。a.重帶(密度最大):兩條鏈都為15N標(biāo)記的親代雙鏈DNA。b.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。c.輕帶(密度最小):兩條鏈都為14N標(biāo)記的子代雙鏈DNA。1.細(xì)菌在含15N的培養(yǎng)基中繁殖數(shù)代后,細(xì)菌DNA的含氮堿基皆含有15N,然后再將其移入含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng),抽取親代及子代的DNA離心分離,如圖①～⑤為可能的結(jié)果,下列敘述錯誤的是(　C　)A.子一代DNA應(yīng)為② B.子二代DNA應(yīng)為①C.子三代DNA應(yīng)為④ D.親代的DNA應(yīng)為⑤解析:親代DNA全為15N,應(yīng)為⑤,復(fù)制一次后,DNA一條鏈為15N,一條鏈為14N,應(yīng)為②;復(fù)制兩次后形成4個DNA,其中2個全為14N,2個是一條鏈為15N,一條鏈為14N,應(yīng)為①;復(fù)制三次后形成8個DNA,其中6個DNA全為14N,2個DNA的一條鏈為14N,一條鏈為15N。2.某親本DNA分子雙鏈均以白色表示,以灰色表示第一次復(fù)制出的DNA子鏈,以黑色表示第二次復(fù)制出的DNA子鏈,該親本雙鏈DNA連續(xù)復(fù)制兩次后的產(chǎn)物是(　D　)解析:根據(jù)DNA半保留復(fù)制的特點(diǎn)可知,親代DNA的兩條鏈(白色)應(yīng)在不同的子代DNA分子中;第一次復(fù)制合成的子鏈(灰色)應(yīng)有2條,第二次復(fù)制合成的子鏈(黑色)應(yīng)有4條。新知探究二　DNA復(fù)制的過程活動1:閱讀教材P55～56“DNA復(fù)制的過程”,思考下列問題。問題(1):DNA復(fù)制時有幾條模板鏈?新合成的DNA中的兩條鏈全是子鏈嗎?提示:兩條模板鏈(親代DNA分子解開螺旋的兩條鏈)。不是,是一條母鏈和一條子鏈。問題(2):DNA復(fù)制時,用什么方法識別DNA中哪一條鏈?zhǔn)悄告?哪一條鏈?zhǔn)亲渔?DNA復(fù)制所形成的子代DNA是否是親代DNA鏈和子代DNA鏈隨機(jī)結(jié)合的?提示:同位素標(biāo)記法。不是,是親代DNA鏈與其相應(yīng)的子鏈結(jié)合形成的子代DNA。問題(3):若在某一試管中加入緩沖液、ATP、解旋酶、DNA模板和四種脫氧核苷酸,并置于適宜的溫度下,能否完成DNA的復(fù)制?并分析其原因。提示:不能。復(fù)制條件不完全,缺少DNA聚合酶。問題(4):在DNA復(fù)制過程中需要解旋酶和DNA聚合酶,這兩種酶的作用分別是什么?提示:解旋酶的作用是斷開氫鍵,將兩條脫氧核苷酸鏈打開,解開雙螺旋結(jié)構(gòu);DNA聚合酶的作用是將單個的脫氧核苷酸連接到核苷酸鏈上。問題(5):DNA的復(fù)制需要適宜的溫度和pH嗎?為什么?提示:需要,因?yàn)镈NA復(fù)制過程需要酶的參與,而酶的活性受溫度和pH的影響。問題(6):若1個DNA含有m個腺嘌呤,則復(fù)制n次需要多少游離的腺嘌呤脫氧核苷酸?提示:需要[(2n-1)·m]個。因?yàn)?個DNA復(fù)制n次,共形成2n個DNA,其中有兩條脫氧核苷酸鏈為母鏈,不需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸。問題(7):DNA復(fù)制具有準(zhǔn)確性,那么在任何情況下,DNA復(fù)制產(chǎn)生的子代DNA與親代DNA都完全相同嗎?提示:不一定。DNA復(fù)制時,會受到各種因素的干擾,堿基序列可能會發(fā)生改變,從而使后代DNA與親代DNA堿基序列不同,導(dǎo)致遺傳信息發(fā)生改變。活動2:如圖為DNA復(fù)制的模型圖,分析回答下列問題。問題(8):圖1中進(jìn)行的是什么過程?發(fā)生的時期和場所是什么?提示:DNA復(fù)制;分裂前的間期(一般是有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期)。真核生物DNA復(fù)制的場所有細(xì)胞核、線粒體、葉綠體;原核生物DNA復(fù)制的場所主要是擬核。問題(9):圖1中的酶1和酶2分別是什么酶?分別作用于圖2中的哪個部位?a、b、c、d四條脫氧核苷酸鏈中,哪些鏈的堿基排列順序是相同的?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的堿基排列順序相同,b和d的堿基排列順序相同。問題(10):從圖1中是否可以看出DNA復(fù)制是半保留復(fù)制?為什么?圖1所示的特點(diǎn)還有什么?可用什么方法檢測母鏈和子鏈?提示:可以,因?yàn)閮蓷l母鏈進(jìn)入兩個子代DNA中,新形成的子代DNA中只有一條鏈?zhǔn)怯H代的母鏈。圖中還能看出DNA是邊解旋邊復(fù)制的?？刹捎猛凰貥?biāo)記法檢測母鏈和子鏈。問題(11):嘗試由上述問題分析總結(jié)得出DNA準(zhǔn)確復(fù)制的原因。提示:DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu),為復(fù)制提供了精確的模板;通過堿基互補(bǔ)配對,保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。(1)DNA復(fù)制的概念:以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。(2)發(fā)生時間:在細(xì)胞分裂前的間期。(3)場所①真核生物:主要在細(xì)胞核內(nèi),線粒體和葉綠體也可以進(jìn)行。②原核生物:主要在擬核。③DNA病毒:活的宿主細(xì)胞內(nèi)。(4)復(fù)制過程(5)結(jié)果:形成兩個完全相同的DNA分子。(6)特點(diǎn)①邊解旋邊復(fù)制。②半保留復(fù)制。(7)準(zhǔn)確復(fù)制的原因①DNA獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu),為復(fù)制提供了精確的模板。②通過堿基互補(bǔ)配對,保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。(8)意義:將遺傳信息從親代細(xì)胞傳遞給子代細(xì)胞,保持了遺傳信息的連續(xù)性。3.下列有關(guān)DNA復(fù)制的敘述中正確的是(　B　)A.DNA在解旋酶的作用下水解成脫氧核苷酸B.在復(fù)制過程中解旋和復(fù)制是同時進(jìn)行的C.解旋后以一條母鏈為模板合成兩條新的子鏈D.兩條新的子鏈通過氫鍵形成一個新的DNA解析:DNA在解旋酶的作用下,雙鏈解開,變成單鏈;復(fù)制過程是邊解旋邊復(fù)制,所以解旋和復(fù)制是同時進(jìn)行的;解旋后的兩條單鏈都可以作為DNA復(fù)制的模板;形成的DNA分子中各含有一條母鏈和一條子鏈,兩條鏈之間的堿基通過氫鍵形成堿基對,組成一個新的DNA。4.若有一個控制有利性狀的DNA分子片段為,要使其數(shù)量增加,可進(jìn)行人工復(fù)制,復(fù)制時所需的條件有(　D　)①ATGTG和TACAC模板鏈②分別含A、U、G、C堿基的4種核糖核苷酸③分別含A、T、C、G堿基的4種脫氧核苷酸④DNA聚合酶⑤細(xì)胞代謝提供能量⑥D(zhuǎn)NA水解酶A.①③④⑥ B.①②④⑤C.③④⑤⑥ D.①③④⑤解析:DNA復(fù)制時需要以ATGTG和TACAC模板鏈作為模板,①正確;DNA復(fù)制以4種游離的脫氧核苷酸為原料,②錯誤,③正確;DNA復(fù)制需要解旋酶和DNA聚合酶催化,④正確,⑥錯誤;DNA復(fù)制過程需要ATP提供能量,⑤正確。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [科研情境] 正常情況下,DNA分子在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制時,雙螺旋解開后會產(chǎn)生一段單鏈區(qū),DNA結(jié)合蛋白(SSB)能很快地與單鏈結(jié)合,防止解旋的單鏈重新配對,而使DNA呈伸展?fàn)顟B(tài),SSB在復(fù)制過程中可以重復(fù)利用。探究:(1)DNA結(jié)合蛋白(SSB)與解旋酶功能相同嗎?為什么?提示:不同。“雙螺旋解開后會產(chǎn)生一段單鏈區(qū),DNA結(jié)合蛋白(SSB)能很快地與單鏈結(jié)合”,說明SSB不是一種解開DNA雙螺旋的解旋酶,起不到解旋酶的作用。(2)SSB與DNA單鏈的結(jié)合存在堿基互補(bǔ)配對原則嗎?判斷的依據(jù)是什么?提示:不存在。SSB是一種DNA結(jié)合蛋白,故與DNA單鏈的結(jié)合不遵循堿基互補(bǔ)配對原則。課堂小結(jié) 完善概念圖關(guān)鍵語句1.DNA復(fù)制是指以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。2.DNA獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供了精確的模板,通過堿基互補(bǔ)配對保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確進(jìn)行。3.新合成的每個DNA分子中都保留了原來DNA分子中的一條鏈,這種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制。4.通過同位素標(biāo)記技術(shù)和離心技術(shù)等,科學(xué)家用實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證了DNA半保留復(fù)制的方式。5.DNA通過復(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。隨堂反饋　　　　　　　　　　　　　　　　 1.DNA分子的半保留復(fù)制是指(　C　)A.DNA分子中的一條鏈進(jìn)行復(fù)制,另一條鏈不復(fù)制B.DNA分子中的一半復(fù)制,另一半不復(fù)制C.每一個子代DNA均保留了其親代DNA分子中的一條單鏈D.一個DNA分子復(fù)制后產(chǎn)生兩個DNA分子,一個為親代DNA分子,另一個為子代DNA分子解析:DNA分子復(fù)制時,分別以兩條解開的鏈為模板,合成兩條新鏈,每條子鏈和相應(yīng)的母鏈構(gòu)成一個新的DNA分子,因此每一個子代DNA分子均保留了其親代DNA分子中的一條單鏈。2.如圖表示發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)的某生理過程,其中a、b、c、d表示脫氧核苷酸鏈。以下說法正確的是(　D　)A.此過程需要能量和尿嘧啶脫氧核苷酸B.真核細(xì)胞中此過程發(fā)生的唯一場所是細(xì)胞核C.b鏈中(A+G)/(T+C)的值一定與c鏈中的相同D.正常情況下,a、d鏈都應(yīng)該到不同的細(xì)胞中去解析:據(jù)圖可知,此生理過程是DNA的復(fù)制過程。該過程需要的脫氧核苷酸有腺嘌呤脫氧核苷酸、鳥嘌呤脫氧核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核苷酸和胞嘧啶脫氧核苷酸;真核生物發(fā)生此過程的場所有細(xì)胞核、線粒體和葉綠體;b鏈中(A+G)/(T+C)的值與c鏈中的此比值是倒數(shù)關(guān)系。3.一個被15N標(biāo)記的DNA分子,以含14N的四種脫氧核苷酸為原料,連續(xù)復(fù)制3次,則含15N的脫氧核苷酸鏈占全部脫氧核苷酸鏈的比例是(　D　)A.1/2 B.1/4 C.1/6 D.1/8解析:DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制,連續(xù)復(fù)制3次形成8個DNA分子,則含15N的脫氧核苷酸鏈只有2條,占全部脫氧核苷酸鏈的比例是2/16=1/8。4.下列有關(guān)“探究DNA復(fù)制的過程”的敘述,正確的是(　C　)A.培養(yǎng)過程中,大腸桿菌將利用NH4Cl中的N合成DNA的基本骨架B.通過對第二代大腸桿菌DNA的密度梯度離心,得出DNA復(fù)制的特點(diǎn)為半保留復(fù)制C.將含14N/14NDNA的大腸桿菌放在以15NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)若干代,所獲得的大腸桿菌的DNA中都含有15ND.將含15N/15NDNA的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到以14NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中繁殖一代后,若將提取的子代大腸桿菌DNA解旋處理后進(jìn)行密度梯度離心,離心管中將只出現(xiàn)1個條帶解析:培養(yǎng)過程中,大腸桿菌將利用NH4Cl中的N合成含氮堿基進(jìn)而形成DNA兩條鏈之間的堿基對;通過對親代、第一代、第二代大腸桿菌DNA的密度梯度離心,對比分析才可得出DNA復(fù)制的特點(diǎn)為半保留復(fù)制;根據(jù)DNA的半保留復(fù)制,將含14N/14NDNA的大腸桿菌放在以15NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)若干代,所獲得的大腸桿菌DNA中都含有15N;將含15N/15NDNA的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到以14NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中繁殖一代后,若將提取的子代大腸桿菌DNA解旋處理后進(jìn)行密度梯度離心,離心管中將出現(xiàn)輕、重2個條帶。5.DNA的復(fù)制方式可以通過設(shè)想來進(jìn)行預(yù)測,可能的情況是全保留復(fù)制、半保留復(fù)制、分散(彌散)復(fù)制三種。究竟是哪種復(fù)制方式呢?設(shè)計實(shí)驗(yàn)來證明DNA的復(fù)制方式。實(shí)驗(yàn)步驟:①在氮源為 14N的培養(yǎng)基中生長的大腸桿菌,其DNA分子均為 14N/14NDNA(對照)。②在氮源為 15N的培養(yǎng)基中生長的大腸桿菌,其DNA分子均為 15N15NDNA(親代)。③將親代含15N的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到氮源為14N的培養(yǎng)基中,再連續(xù)繁殖兩代(Ⅰ和Ⅱ),用密度梯度離心法分離,不同相對分子質(zhì)量的DNA分子將分布在試管中的不同位置上。實(shí)驗(yàn)預(yù)測:(1)如果與對照(14N/14NDNA)相比,子代Ⅰ能分辨出兩條DNA帶:一條　　　　　　帶和一條　　　　　　帶,則可以排除　　　　　　　　和分散復(fù)制。 (2)如果子代Ⅰ只有一條中密度帶,則可以排除　　　　　　,但不能肯定是　　　　　　　　　　　　　　。 (3)如果子代Ⅰ只有一條中密度帶,再繼續(xù)做子代Ⅱ DNA密度鑒定,若子代Ⅱ可以分出　　　　　　和　　　　　　,則可以排除分散復(fù)制,同時肯定是半保留復(fù)制;如果子代Ⅱ不能分出　　　　兩條密度帶,則排除　　　　　　　,同時確定為　　　　　　　。解析:從題目中的圖示可知,深色為親代DNA的脫氧核苷酸鏈(母鏈),淺色為新形成的子代DNA的脫氧核苷酸鏈(子鏈)。因此全保留復(fù)制后得到的兩個DNA分子,一個是原來的兩條母鏈重新形成的親代DNA分子,一個是兩條子鏈形成的子代DNA分子;半保留復(fù)制后得到的每個子代DNA分子的一條鏈為母鏈,一條鏈為子鏈;分散復(fù)制后得到的每個子代DNA分子的單鏈都是由母鏈片段和子鏈片段間隔連接而成的。答案:(1)輕(14N/14NDNA)　重(15N/15NDNA)　半保留復(fù)制　(2)全保留復(fù)制　半保留復(fù)制或分散復(fù)制　(3)一條中密度帶　一條輕密度帶　中、輕　半保留復(fù)制　分散復(fù)制選題測控導(dǎo)航表知識點(diǎn)題號1.DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)6,8,11,13,142.DNA復(fù)制的過程1,2,3,5,9,123.綜合考查4,7,10,151.通常情況下,一個DNA分子復(fù)制完成后,新形成的DNA子鏈(　A　)A.與DNA母鏈之一相同B.是DNA母鏈的片段C.與DNA母鏈完全不同D.與DNA母鏈相同,但U取代T解析:DNA復(fù)制的方式為半保留復(fù)制,新形成的DNA中一條是母鏈,一條是子鏈,二者堿基互補(bǔ)配對,即子鏈與DNA母鏈之一相同;U存在于RNA中。2.DNA復(fù)制保證了親子代間遺傳信息的連續(xù)性。下列關(guān)于DNA復(fù)制的敘述,正確的是(　A　)A.堿基互補(bǔ)配對原則保證了復(fù)制的準(zhǔn)確性B.解旋酶將單個脫氧核苷酸連接成子鏈C.子鏈與模板鏈的堿基排列順序相同D.復(fù)制過程只能在細(xì)胞核內(nèi)才能完成解析:堿基互補(bǔ)配對原則保證了DNA復(fù)制的準(zhǔn)確性;DNA聚合酶將單個脫氧核苷酸連接成子鏈;子鏈與模板鏈的堿基排列順序互補(bǔ);DNA復(fù)制主要在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行。3.下列關(guān)于DNA復(fù)制的敘述,正確的是(　B　)A.復(fù)制后的DNA分子組成同源染色體B.新形成的DNA分子中含有原DNA分子中的一條鏈C.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)全部解旋后,開始DNA的復(fù)制D.復(fù)制過程需要酶的參與,但不消耗能量解析:復(fù)制后的DNA分子組成姐妹染色單體,而不是同源染色體;DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制,因此新形成的DNA分子中含有原DNA分子中的一條鏈;DNA復(fù)制過程為邊解旋邊復(fù)制,而不是雙螺旋結(jié)構(gòu)全部解旋后才開始復(fù)制;DNA分子復(fù)制的四個基本條件是模板、原料、能量和酶。4.已知某DNA分子長度達(dá)30 mm,DNA復(fù)制速度約為4 μm/min,但復(fù)制整個過程的完成時間僅需約30 min,這主要是因?yàn)?　C　)A.邊解旋邊復(fù)制B.以半保留方式復(fù)制C.有許多復(fù)制起點(diǎn)即分段復(fù)制D.DNA雙鏈同時復(fù)制解析:由題意知,長度為30 mm的DNA分子進(jìn)行復(fù)制,如果只從一個位點(diǎn)復(fù)制需要的時間是30×1 000÷4=7 500(min),而實(shí)際復(fù)制過程中只需要約30 min即可完成,由此可以推出該DNA分子復(fù)制時具有多個起點(diǎn),多個起點(diǎn)同時進(jìn)行,即進(jìn)行分段復(fù)制。5.DNA分子能夠自我復(fù)制的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是(　A　)A.DNA具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)B.配對的脫氧核苷酸之間連接成與母鏈互補(bǔ)的子鏈C.磷酸和脫氧核苷酸交替排列的順序穩(wěn)定不變D.DNA分子由多種堿基序列組成解析:DNA獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供了精確的模板,而堿基互補(bǔ)配對原則保證了復(fù)制能準(zhǔn)確無誤地進(jìn)行。6.一個DNA分子在含15N的環(huán)境中復(fù)制,若子一代DNA的一條單鏈出現(xiàn)差錯,則子三代DNA中,差錯DNA單鏈和含15N的DNA分子分別占(　B　)A.1/3,1 B.1/4,1C.1/3,1/2 D.1/4,1/2解析:子一代DNA的一條單鏈出現(xiàn)差錯,以該差錯DNA鏈為模板,再復(fù)制兩次,則子三代DNA中,差錯DNA單鏈數(shù)為4條,因此差錯DNA單鏈占4/(23×2)=1/4;一個DNA分子在含15N的環(huán)境中復(fù)制三次,根據(jù)DNA半保留復(fù)制特點(diǎn),子代DNA均含有15N。7.下列有關(guān)DNA分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制的敘述,正確的是(　B　)A.DNA分子一條鏈上的相鄰堿基之間通過氫鍵相連B.DNA分子復(fù)制完成后,母鏈和子鏈中(A+T)/(C+G)的值相等C.在DNA雙鏈完全解開后,DNA聚合酶與DNA結(jié)合,催化DNA的復(fù)制D.由于半保留復(fù)制,子代DNA分子繼承親代一半的遺傳信息解析:DNA分子中一條鏈上的相鄰堿基之間通過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”相連;DNA分子的兩條鏈中(A+T)/(C+G)的值相等,且等于整個DNA分子中的該比值;DNA的復(fù)制為邊解旋邊復(fù)制;DNA經(jīng)過復(fù)制,形成兩個完全一樣的DNA,故親子代DNA所含遺傳信息完全一樣。8.最早關(guān)于DNA的復(fù)制方式有半保留復(fù)制、全保留復(fù)制等幾種假說。如圖為科學(xué)家梅塞爾森(M.Meselson)和斯塔爾(F.Stahl)以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)材料,運(yùn)用同位素標(biāo)記技術(shù)設(shè)計的一個巧妙實(shí)驗(yàn)的示意圖。下列相關(guān)敘述錯誤的是(　D　)A.該實(shí)驗(yàn)DNA復(fù)制方式的研究運(yùn)用了假說—演繹法B.試管②的離心結(jié)果可排除全保留復(fù)制C.試管③中輕帶中的DNA分子不含15ND.若繼續(xù)培養(yǎng)幾代試管中將出現(xiàn)3條帶解析:由于DNA復(fù)制為半保留復(fù)制,以15N鏈為模板合成的子代DNA一條鏈為15N,一條鏈為14N,離心后會分布在中帶,而以14N鏈為模板合成的DNA兩條鏈均為14N,離心后會分布在輕帶,所以若繼續(xù)培養(yǎng)幾代,試管中也不會出現(xiàn)3條帶。9.仔細(xì)閱讀下圖,請據(jù)圖回答問題。(1)圖中編號④所代表的中文名稱是　　　　　　　　　(填具體名稱)。 (2)圖中所示物質(zhì)復(fù)制時發(fā)生的場所主要在　　　　　　中。 (3)若用32P標(biāo)記的1個噬菌體侵染未標(biāo)記的大腸桿菌,在釋放出來的300個子代噬菌體中,含有32P的噬菌體占總數(shù)的　　　　　　。解析:(1)分析題圖可知,④為鳥嘌呤脫氧核苷酸。(2)DNA的復(fù)制過程主要發(fā)生在細(xì)胞核中,另外線粒體與葉綠體中也會發(fā)生DNA復(fù)制。(3)若用32P標(biāo)記的1個噬菌體侵染未標(biāo)記的大腸桿菌,根據(jù)DNA半保留復(fù)制的特點(diǎn),在釋放出來的300個子代噬菌體中,有2個含有32P標(biāo)記,因此含有32P的噬菌體占總數(shù)的1/150。答案:(1)鳥嘌呤脫氧核苷酸　(2)細(xì)胞核(3)1/15010.如圖為真核細(xì)胞中發(fā)生的一項(xiàng)生理過程示意圖,請據(jù)圖回答。(1)圖中表示的生理過程是　　　　　　　　。 (2)該過程首先需要在　　　　酶作用下把兩條鏈解開;需要　　　　直接供能。 (3)已知一個親代DNA分子有p個堿基,其中腺嘌呤q個,連續(xù)進(jìn)行此項(xiàng)生理過程n次,共消耗游離的胞嘧啶脫氧核苷酸　　　　　　　　個。 (4)該過程得到的子代DNA與親代相同,原因是　。解析:(1)分析題圖可知,圖示為DNA分子的復(fù)制過程。(2)DNA復(fù)制首先需要在解旋酶作用下把兩條鏈解開,該過程需要消耗能量,ATP是直接能源物質(zhì)。(3)已知一個親代DNA分子有p個堿基,其中腺嘌呤q個,則胞嘧啶有(-q)個,所以連續(xù)進(jìn)行此項(xiàng)生理過程n次,共消耗游離的胞嘧啶脫氧核苷酸(-q)(2n-1)個。(4)該過程得到的子代DNA與親代相同,原因是DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供精確的模板,在復(fù)制過程中遵循堿基互補(bǔ)配對原則。答案:(1)DNA復(fù)制　(2)解旋　ATP(3)(-q)(2n-1)　(4)DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供精確的模板,在復(fù)制過程中遵循堿基互補(bǔ)配對原則11.用15N標(biāo)記細(xì)菌的DNA分子,再將它們放入含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)繁殖四代,a、b、c為三種DNA分子:a只含15N,b同時含14N和15N,c只含14N,則如圖所示這三種DNA分子的比例正確的是(　D　)解析:假設(shè)親代DNA分子為n個,則繁殖四代后,DNA分子總數(shù)為16n,其中,只含15N的DNA分子為0個,同時含14N和15N的DNA分子為2n個,只含14N的DNA分子有14n個,則它們呈現(xiàn)的比例為D圖所示。12.已知某DNA分子含有500個堿基對,其中一條鏈上A∶C∶T∶G=1∶2∶3∶4。該DNA分子連續(xù)復(fù)制數(shù)次后,消耗周圍環(huán)境中含G的脫氧核苷酸4 500個,則該DNA分子已經(jīng)復(fù)制了(　B　)A.3次 B.4次 C.5次 D.6次解析:DNA分子一條鏈上G的數(shù)目=500×=200(個),則另一條鏈上G的數(shù)目=500×=100(個),所以DNA雙鏈上共有G 300個,設(shè)n次復(fù)制結(jié)束后共消耗G的數(shù)目為4 500個,則有300(2n-1)=4 500,解得n=4,即DNA復(fù)制了4次。13.在氮源為14N和15N的培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌,其DNA分子分別為14NDNA(相對分子質(zhì)量為a)和15NDNA(相對分子質(zhì)量為b)。將含15NDNA的親代大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上,再連續(xù)繁殖兩代(Ⅰ和Ⅱ),用某種離心方法分離得到的結(jié)果如圖所示。下列對此實(shí)驗(yàn)的敘述錯誤的是(　B　)A.Ⅰ代細(xì)菌DNA分子中一條鏈?zhǔn)?/span>14N,另一條鏈?zhǔn)?/span>15NB.Ⅱ代細(xì)菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/4C.預(yù)計Ⅲ代細(xì)菌DNA分子的平均相對分子質(zhì)量為(7a+b)/8D.上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制解析:將含15NDNA的親代大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上后,該DNA再進(jìn)行復(fù)制時就會以14N為原料。由于大腸桿菌的DNA進(jìn)行半保留復(fù)制,故15NDNA在14N的培養(yǎng)基上進(jìn)行第一次復(fù)制后,產(chǎn)生的兩個子代DNA分子均為一條15N的DNA鏈和一條14N的DNA鏈(混合型DNA分子);用離心法分離后,應(yīng)該全部處在試管的中部。子Ⅰ代的兩個DNA分子再分別進(jìn)行復(fù)制,它們所產(chǎn)生的兩個子代DNA分別為全14NDNA分子和14N、15NDNA分子(混合型DNA分子)。此時,將該DNA作離心處理,產(chǎn)生的DNA沉淀應(yīng)該分別位于試管的上部和中部。含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/2;Ⅲ代細(xì)菌DNA分子共有8個,其相對分子質(zhì)量之和為(7a+b),平均相對分子質(zhì)量為(7a+b)/8。14.將洋蔥根尖細(xì)胞放在含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)基上培養(yǎng)完成一個細(xì)胞周期,然后在不含放射性標(biāo)記的培養(yǎng)基中繼續(xù)完成一個細(xì)胞周期。下列敘述錯誤的是(　C　)A.第一個細(xì)胞周期中,細(xì)胞內(nèi)放射性迅速升高的時期是分裂間期B.第一個細(xì)胞周期結(jié)束后每個子細(xì)胞中的染色體都被標(biāo)記C.完成兩個細(xì)胞周期后,每個子細(xì)胞中含3H標(biāo)記的染色體數(shù)目相同D.第二個細(xì)胞周期的分裂中期,每條染色體中僅有一條單體被標(biāo)記解析:第一個細(xì)胞周期中,細(xì)胞內(nèi)放射性迅速升高是由于DNA分子復(fù)制,發(fā)生在細(xì)胞分裂前的間期;第一個細(xì)胞周期后,每個DNA分子都含有放射性,因此每個子細(xì)胞中的染色體都被標(biāo)記;完成兩個細(xì)胞周期后,形成的子細(xì)胞中含有放射性的染色體數(shù)目不同,每個細(xì)胞中含有放射性的染色體最少是0,最多是全部都含有放射性;第二個細(xì)胞周期的分裂中期,每條染色體中僅有一條單體被標(biāo)記。15.正常細(xì)胞可以自主合成組成核酸的核糖和脫氧核糖?，F(xiàn)在有某突變細(xì)胞群不能自主合成核糖和脫氧核糖,必須從培養(yǎng)基中攝取。為驗(yàn)證DNA分子復(fù)制的原料是脫氧核苷酸,而不是核糖核苷酸,現(xiàn)提供如下實(shí)驗(yàn)材料,請你完成實(shí)驗(yàn)方案。(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?驗(yàn)證DNA分子復(fù)制的原料是脫氧核苷酸,而不是核糖核苷酸。(2)實(shí)驗(yàn)材料:突變細(xì)胞群、基本培養(yǎng)基、核糖核苷酸、14C核糖核苷酸(有放射性)、脫氧核苷酸、14C脫氧核苷酸(有放射性)、放射性探測顯微儀等。(3)實(shí)驗(yàn)原理:DNA主要分布在細(xì)胞核中,其基本組成單位是脫氧核苷酸;RNA主要分布在細(xì)胞質(zhì)中,其基本組成單位是核糖核苷酸。(4)①實(shí)驗(yàn)步驟:第一步:取基本培養(yǎng)基若干,隨機(jī)分成兩組。分別編號為甲組和乙組。第二步:在甲組培養(yǎng)基中加入適量的核糖核苷酸和14C脫氧核苷酸;在乙組培養(yǎng)基中加入　。第三步:在甲、乙兩組培養(yǎng)基中分別接種　　　　　　　。在5% CO2恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)一段時間,使細(xì)胞增殖。第四步:分別取出甲、乙兩組培養(yǎng)基中的細(xì)胞,檢測細(xì)胞中出現(xiàn)放射性的主要部位。②預(yù)期結(jié)果:甲組培養(yǎng)基中　; 乙組培養(yǎng)基中　。 ③實(shí)驗(yàn)結(jié)論:DNA分子復(fù)制的原料是脫氧核苷酸,而不是核糖核苷酸。解析:(4)①由題分析可知,該實(shí)驗(yàn)的自變量是放射性標(biāo)記的核苷酸的種類,按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計的對照原則和單一變量原則,設(shè)計實(shí)驗(yàn)的步驟如下:第一步:取基本培養(yǎng)基若干,隨機(jī)分成兩組。分別編號為甲組和乙組。第二步:在甲組培養(yǎng)基中加入適量的核糖核苷酸和14C脫氧核苷酸;在乙組培養(yǎng)基中加入14C核糖核苷酸和脫氧核苷酸。第三步:在甲、乙兩組培養(yǎng)基中分別接種相同數(shù)量的突變細(xì)胞(原因是保證無關(guān)變量相同且適宜)。在5% CO2恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)一段時間,使細(xì)胞增殖。第四步:分別取出甲、乙兩組培養(yǎng)基中的細(xì)胞,檢測細(xì)胞中出現(xiàn)放射性的主要部位。②預(yù)期結(jié)果:甲組培養(yǎng)基中細(xì)胞的放射性主要分布在細(xì)胞核中;乙組培養(yǎng)基中細(xì)胞的放射性主要分布在細(xì)胞質(zhì)中。答案:(4)①14C核糖核苷酸和脫氧核苷酸　相同數(shù)量的突變細(xì)胞②細(xì)胞的放射性主要分布在細(xì)胞核中　細(xì)胞的放射性主要分布在細(xì)胞質(zhì)中

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