1．判斷下列敘述的正誤，對的打“√”，錯的打“×”。
(1)DNA復(fù)制是以DNA的一條鏈為模板進(jìn)行的。(×)
(2)DNA分子復(fù)制時總是先解旋后復(fù)制，而且每個子代DNA分子中都保留了一條母鏈。(×)
(3)DNA復(fù)制時，嚴(yán)格遵循A—U、C—G的堿基互補(bǔ)配對原則。(×)
(4)DNA的遺傳信息蘊藏在4種堿基的排列順序中。(√)
(5)堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成了DNA的多樣性。(√)
(6)任何生物的基因都是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。(×)
2．下列關(guān)于DNA分子復(fù)制的敘述，錯誤的是( )
A．以脫氧核苷酸為原料
B．需要解旋酶和能量
C．邊解旋邊復(fù)制，復(fù)制出的子代DNA一般與親代完全一樣
D．在DNA聚合酶的作用下，模板鏈和子鏈之間形成氫鍵
解析：選D DNA分子復(fù)制以4種游離的脫氧核苷酸為原料，A正確。DNA復(fù)制過程需要解旋酶、DNA聚合酶的催化并且消耗ATP，B正確。從結(jié)果看，DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制；從過程看，DNA的復(fù)制方式為邊解旋邊復(fù)制，由于以DNA雙鏈為模板，遵循堿基互補(bǔ)配對原則，所以一般情況下復(fù)制出的子代DNA與親代完全一樣，C正確。在DNA聚合酶的作用下，形成磷酸二酯鍵而不是氫鍵，D錯誤。
3．下列關(guān)于基因、DNA和染色體關(guān)系的說法，錯誤的是( )
A．染色體是基因的主要載體
B．一條染色體上只有一個DNA分子
C．一個DNA分子上有許多個基因
D．基因上脫氧核苷酸的排列順序蘊藏著遺傳信息
解析：選B 染色體是基因的主要載體，A正確；DNA復(fù)制前一條染色體含一個DNA分子，DNA復(fù)制后一條染色體含兩個DNA分子，B錯誤；基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，一個DNA分子上有許多個基因，C正確；基因上脫氧核苷酸的排列順序蘊藏著遺傳信息，D正確。
4．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分子連續(xù)復(fù)制兩次后的產(chǎn)物是( )
解析：選D 親代DNA雙鏈用白色表示，DNA復(fù)制方式是半保留復(fù)制，因此復(fù)制一次后得到的兩個DNA分子只含有白色和灰色，而第二次復(fù)制得到的四個DNA分子以這兩個DNA分子的四條鏈為模板合成的四個DNA分子中，都含有黑色的DNA子鏈，D正確。
5．DNA的多樣性和特異性分別決定于( )
A．堿基對不同的排列順序和堿基特定的排列順序
B．細(xì)胞分裂的多樣性和DNA復(fù)制的穩(wěn)定性
C．堿基對不同的排列順序和堿基互補(bǔ)配對原則
D．DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)和解旋酶的特異性
解析：選A 堿基對的不同排列順序決定了DNA的多樣性，而堿基特定的排列順序又構(gòu)成了每個DNA的特異性。故選A。
6．科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，小鼠體內(nèi)HMIGIC基因與肥胖直接相關(guān)。具有HMIGIC基因缺陷的實驗小鼠與作為對照的正常小鼠吃同樣多的高脂肪食物，一段時間后，對照組小鼠變得十分肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的實驗小鼠體重仍然保持正常，這說明( )
A．基因在DNA上 B．基因在染色體上
C．基因具有遺傳效應(yīng) D．DNA具有遺傳效應(yīng)
解析：選C 該題干中沒有涉及基因和DNA、染色體的關(guān)系；由題干信息分析可知，肥胖這一性狀是由HMIGIC基因決定的，說明基因控制生物體的性狀，具有遺傳效應(yīng)；該實驗中沒有涉及性狀表現(xiàn)與DNA的關(guān)系，因此不能說明DNA具有遺傳效應(yīng)。故選C。
7．用32P標(biāo)記玉米體細(xì)胞(含有20條染色體)的DNA分子雙鏈，再將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)入不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在第二次細(xì)胞分裂的中期、后期及所產(chǎn)生的子細(xì)胞中，被32P標(biāo)記的染色體數(shù)分別為( )
A．20、40、20 B．20、20、20
C．20、20、0～20 D．20、40、0～20
解析：選C 根據(jù)題意可知，用32P標(biāo)記玉米體細(xì)胞的DNA分子雙鏈，再將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)入不含32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，由于DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制，經(jīng)過第一次分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞中的20條染色體中的DNA分子均有放射性標(biāo)記，但只有其中的一條單鏈被標(biāo)記；經(jīng)過再一次的DNA復(fù)制后，第二次有絲分裂中期時，染色單體沒有分開，而這2條沒有分開的染色單體上，其中有1條被32P標(biāo)記，導(dǎo)致整條染色體也被32P標(biāo)記，即第二次有絲分裂中期20條染色體都被標(biāo)記，第二次有絲分裂后期有40條染色體，其中被標(biāo)記的有20條，隨后發(fā)生彼此分離的子染色體隨機(jī)組合進(jìn)入不同的子細(xì)胞中，因此在第二次分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞中含有被32P標(biāo)記的染色體數(shù)可能為0～20個不等。故選C。
8.用15N標(biāo)記親代大腸桿菌，然后轉(zhuǎn)至以14NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，已知細(xì)菌繁殖一代需20 min，實驗過程中，每隔20 min收集并提取DNA進(jìn)行離心，如圖是兩次收集的子代DNA離心結(jié)果模擬示意圖。 下列有關(guān)敘述正確的是( )
A．乙結(jié)果的出現(xiàn)需要40 min
B．丁中兩層DNA所含的氫鍵數(shù)相等
C．丙中每個DNA中堿基排列順序不同
D．隨著繁殖次數(shù)的增加，丙圖所示位置的條帶將會消失
解析：選B 由于DNA復(fù)制方式是半保留復(fù)制，所以乙結(jié)果中不會出現(xiàn)只有15N標(biāo)記的DNA，A錯誤；由于DNA復(fù)制產(chǎn)生的子代DNA相同，所以丁中兩層DNA所含的氫鍵數(shù)相等，B正確；丙中每個DNA中堿基排列順序都相同，C錯誤；隨著繁殖次數(shù)的增加，丙圖所示位置的條帶所占比例越來越小，但不會消失，D錯誤。
9．圖1中DNA分子有a和d兩條鏈，Ⅰ和Ⅱ均是DNA分子復(fù)制過程中所需要的酶，將圖1中某一片段放大后如圖2所示。請分析回答下列問題：
(1)從圖1可看出DNA復(fù)制的方式是____________，Ⅰ是________酶，Ⅱ是________酶。
(2)圖2中，DNA分子的基本骨架由________(填序號)交替連接而成，該DNA片段中含有________個游離的磷酸基團(tuán)。
(3)圖2中④名稱是__________________________。一條脫氧核苷酸鏈上相鄰的堿基A和T之間通過“____________________________”連接。
(4)該過程發(fā)生的時間為____________________________________________________。
(5)DNA分子復(fù)制時，在有關(guān)酶的作用下，以母鏈為模板，以游離的____________為原料，按照堿基互補(bǔ)配對原則，合成與母鏈互補(bǔ)的子鏈。
(6)若親代DNA分子中A＋T占60%，則子代DNA分子某一條單鏈中A＋T占________%。
(7)若將含14N的細(xì)胞放在只含15N的環(huán)境中培養(yǎng)，使細(xì)胞連續(xù)分裂4次，則最終獲得的子代DNA分子中，含14N 的占________。
解析：(1)從圖1可看出DNA復(fù)制的方式是半保留復(fù)制，Ⅰ是解旋酶，Ⅱ是DNA聚合酶。(2)圖2中，DNA分子的基本骨架由②脫氧核糖與③磷酸交替連接而成，該DNA片段中含有2個游離的磷酸基團(tuán)。(3)圖2中④名稱是胸腺嘧啶脫氧核苷酸，一條脫氧核苷酸鏈上相鄰的堿基A和T之間通過“脫氧核糖磷酸脫氧核糖”連接。(4)DNA復(fù)制發(fā)生的時間為有絲分裂間期或減數(shù)分裂Ⅰ前的間期。(5)DNA分子復(fù)制時，在有關(guān)酶的作用下，以母鏈為模板，以游離的脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對原則，合成與母鏈互補(bǔ)的子鏈。(6)若親代DNA分子中A＋T占60%，子代DNA分子某一條單鏈中A＋T也占60%。(7)若將含14N的細(xì)胞放在只含15N的環(huán)境中培養(yǎng)，使細(xì)胞連續(xù)分裂4次，則最終獲得的子代DNA分子中，含14N的占1/8。
答案：(1)半保留復(fù)制 解旋 DNA聚合 (2)②③ 2
(3)胸腺嘧啶脫氧核苷酸 脫氧核糖磷酸脫氧核糖
(4)有絲分裂間期或減數(shù)分裂Ⅰ前的間期 (5)脫氧核苷酸 (6)60 (7)1/8
[遷移·應(yīng)用·發(fā)展]
10．(2023·山東高考)將一個雙鏈DNA分子的一端固定于載玻片上，置于含有熒光標(biāo)記的脫氧核苷酸的體系中進(jìn)行復(fù)制。甲、乙和丙分別為復(fù)制過程中3個時間點的圖像，①和②表示新合成的單鏈，①的5′端指向解旋方向，丙為復(fù)制結(jié)束時的圖像。該DNA復(fù)制過程中可觀察到單鏈延伸暫?，F(xiàn)象，但延伸進(jìn)行時2條鏈延伸速率相等。已知復(fù)制過程中嚴(yán)格遵守堿基互補(bǔ)配對原則，下列說法錯誤的是( )
A．據(jù)圖分析，①和②延伸時均存在暫?，F(xiàn)象
B．甲時①中A、T之和與②中A、T之和可能相等
C．丙時①中A、T之和與②中A、T之和一定相等
D．②延伸方向為5′端至3′端，其模板鏈3′端指向解旋方向
解析：選D 據(jù)圖分析，甲時新合成的單鏈①比②短，乙時①比②長，因此可以說明①和②延伸時均存在暫?，F(xiàn)象，A正確；①和②兩條鏈中堿基是互補(bǔ)的，甲時新合成的單鏈①比②短，但②中多出的部分可能不含有A、T，因此①中A、T之和與②中A、T之和可能相等，B正確；丙為復(fù)制結(jié)束時的圖像，新合成的單鏈①與②等長，且①和②是互補(bǔ)的，則丙時①中A、T之和與②中A、T之和一定相等，C正確；由題意可知，①的5′端指向解旋方向，則②的3′端指向解旋方向，其模板鏈5′端指向解旋方向，其延伸方向為5′端至3′端，D錯誤。
11．科學(xué)家運用同位素標(biāo)記、密度梯度離心等方法研究DNA復(fù)制的機(jī)制。請回答問題：
(1)研究者用蠶豆根尖進(jìn)行實驗，主要步驟如下：
①步驟A的目的是標(biāo)記細(xì)胞中的________分子。若依據(jù)“DNA半保留復(fù)制”假說推測，DNA分子復(fù)制的產(chǎn)物應(yīng)符合甲圖中的__________(填字母)。
②若第二個細(xì)胞周期的放射性檢測結(jié)果符合乙圖中的__________，且第三個細(xì)胞周期的放射性檢測結(jié)果符合乙圖中的__________，則假說成立。(均填字母)
(2)研究者為進(jìn)一步確定“DNA半保留復(fù)制”的假說，將兩組大腸桿菌分別在15NH4Cl培養(yǎng)液和14NH4Cl培養(yǎng)液中繁殖多代，培養(yǎng)液中的氮可被大腸桿菌用于合成四種__________分子，作為DNA復(fù)制的原料，最終得到含15N的大腸桿菌和含14N的大腸桿菌。
(3)實驗一：從含15N的大腸桿菌和含14N的大腸桿菌中分別提取親代DNA，混合后放在100℃條件下進(jìn)行熱變性處理，然后進(jìn)行密度梯度離心，再測定離心管中混合的DNA單鏈含量，結(jié)果如圖a所示。
熱變性處理導(dǎo)致DNA分子中堿基對之間的__________發(fā)生斷裂，形成兩條DNA單鏈，因此圖a中出現(xiàn)兩個峰。
(4)實驗二：研究人員將含15N的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到14NH4Cl培養(yǎng)液中，繁殖一代后提取子代大腸桿菌的DNA(F1DNA)，將F1DNA熱變性處理后進(jìn)行密度梯度離心，離心管中出現(xiàn)的兩個條帶對應(yīng)圖b中的兩個峰。若將未進(jìn)行熱變性處理的F1DNA進(jìn)行密度梯度離心，則離心管中只出現(xiàn)一個條帶。據(jù)此分析，F(xiàn)1DNA是由__________(填序號)組成，作出此判斷的依據(jù)是__________(填序號，多選)。
①兩條15N-DNA單鏈
②兩條14N-DNA單鏈
③兩條既含15N、又含有14N的DNA單鏈
④一條15N-DNA單鏈、一條14N-DNA單鏈
⑤雙鏈的F1DNA密度梯度離心結(jié)果只有一個條帶，排除“全保留復(fù)制”
⑥單鏈的F1DNA密度梯度離心結(jié)果有兩個條帶，排除“彌散復(fù)制”
⑦圖b與圖a中兩個峰的位置相同，支持“半保留復(fù)制”
解析：(1)胸腺嘧啶是合成DNA的原料，因此步驟A的目的是標(biāo)記細(xì)胞中DNA分子。依據(jù)“DNA半保留復(fù)制”假說推測，DNA分子復(fù)制形成的子代DNA分子中有一條鏈為親代鏈，另一條鏈為新合成的子鏈，即圖甲中的a。若假說成立，即DNA分子的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，則第二個細(xì)胞周期的放射性檢測結(jié)果是每條染色體含有兩條染色單體，其中一條單體含有放射性，另一條單體不含放射性，即符合圖乙中的e；第三個細(xì)胞周期的放射性檢測結(jié)果是有一半染色體不含放射性，另一半染色體的姐妹染色單體中，有一條單體含有放射性，另一條單體不含放射性，即符合圖中的e和f。(2)脫氧核糖核苷酸分子是DNA復(fù)制的原料，脫氧核糖核苷酸的組成元素是C、H、O、N、P，培養(yǎng)液中的氮可被大腸桿菌用于合成四種脫氧核糖核苷酸。(3) DNA分子中堿基對之間以氫鍵相連，熱變性處理導(dǎo)致DNA分子中堿基對之間的氫鍵發(fā)生斷裂，形成兩條DNA單鏈。(4)將DNA被15N標(biāo)記的大腸桿菌移到14N培養(yǎng)基中培養(yǎng)，因合成DNA的原料中含14N，所以新合成的DNA鏈均含14N。根據(jù)半保留復(fù)制的特點，第一代的2個DNA分子都應(yīng)一條鏈含15N，一條鏈含14N，故選④。若將未進(jìn)行熱變性處理的F1 DNA進(jìn)行密度梯度離心，則離心管中只出現(xiàn)一個條帶，將F1 DNA熱變性處理后進(jìn)行密度梯度離心，則離心管中出現(xiàn)的兩種條帶，即14N條帶和15N條帶，對應(yīng)圖b中的兩個峰。若為全保留復(fù)制，則雙鏈的F1 DNA，1個DNA分子兩條鏈都是14N,1個DNA分子兩條鏈都是15N，密度梯度離心結(jié)果有2個條帶，1個14N條帶，1個15N條帶，而本實驗雙鏈的F1 DNA密度梯度離心結(jié)果只有一個條帶，排除“全保留復(fù)制”。若為彌散復(fù)制則單鏈的F1 DNA密度梯度離心結(jié)果只有1個條帶，而本實驗單鏈的F1 DNA密度梯度離心結(jié)果有兩個條帶，排除“彌散復(fù)制”。從含15N的大腸桿菌和含14N的大腸桿菌中分別提取親代DNA，即一個2條鏈l5N的DNA分子和一個2條鏈都是14N的DNA分子，混合后放在100 ℃條件下進(jìn)行熱變性處理，成單鏈，然后進(jìn)行密度梯度離心，應(yīng)該含有2個條帶，1個14N條帶，1個15N條帶，如圖a，將DNA被15N標(biāo)記的大腸桿菌移到14N培養(yǎng)基中培養(yǎng)，因合成DNA的原料中含14N，所以新合成的DNA鏈均含14N。根據(jù)半保留復(fù)制的特點，第一代的2個DNA分子都應(yīng)一條鏈含15N，一條鏈含14N，如圖b，圖b與圖a中兩個峰的位置相同，支持“半保留復(fù)制”。
答案：(1)①DNA a ②e e和f (2)脫氧核苷酸 (3)氫鍵 (4)④ ⑤⑥⑦步驟A
將蠶豆根尖置于含放射性3H標(biāo)記胸腺嘧啶的培養(yǎng)液中，培養(yǎng)大約一個細(xì)胞周期的時間
步驟C
在第一個、第二個和第三個細(xì)胞周期取樣，檢測中期細(xì)胞染色體上的放射性分布
步驟B
取出根尖，洗凈后轉(zhuǎn)移至不含放射性物質(zhì)的培養(yǎng)液中，繼續(xù)培養(yǎng)大約兩個細(xì)胞周期的時間

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第3節(jié) DNA的復(fù)制

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修2《遺傳與進(jìn)化》

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