資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
3-3 DNA的復制
3-4　基因通常是有遺傳效應的DNA片段
課程內容標準 核心素養對接
1．運用假說—演繹法探究DNA的復制方式，概述DNA通過半保留方式進行復制。 2．通過對DNA半保留復制方式的學習，理解DNA的準確復制是遺傳信息穩定傳遞的基礎。 3．舉例說明基因通常是有遺傳效應的DNA片段。 4．說明基因與DNA的關系。 1．通過DNA的復制，認同生命的延續與發展觀；理解遺傳信息，認同DNA的遺傳物質觀。(生命觀念) 2．分析DNA復制過程，歸納DNA復制過程中相關數量計算，提高邏輯分析和計算能力。(科學思維) 3．運用假說—演繹法，探究DNA半保留復制。(科學探究)
1．對DNA復制的推測
(1)提出者：沃森和克里克。
(2)假說內容：
①解旋：DNA復制時，DNA雙螺旋解開，互補的堿基之間的氫鍵斷裂。
②復制
③特點：新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈，這種復制方式稱作半保留復制。
2．DNA半保留復制的實驗證據
(1)實驗材料：大腸桿菌。
(2)實驗方法：運用同位素標記技術。
(3)實驗過程
用含15NH4Cl的培養液培養大腸桿菌，獲得含15N的DNA細菌的DNA
　　　 ↓
轉入含 14NH4Cl的培養液中
　　　 ↓一段時間
取細菌，提取DNA，進行密度梯度離心
(4)實驗預期
①親代DNA分子中兩條鏈均含15N，DNA分子密度高。
②復制一次產生的DNA分子中，一條鏈含14N，另一條鏈含15N，DNA分子密度居中。
③復制兩次產生的DNA分子中，有兩個DNA分子雙鏈均含14N，DNA分子密度較低；另兩個DNA分子中一條鏈含15N，另一條鏈含14N。
3．DNA復制的過程
(1)相關知識歸納總結
概念 以親代DNA為模板合成子代DNA的過程
時間 有絲分裂間期和減數分裂Ⅰ前的間期
場所 主要是細胞核
條件 模板、原料、能量、酶等
特點 半保留復制、邊解旋邊復制
意義 通過復制將遺傳信息從親代細胞傳遞給子代細胞，從而保持了遺傳信息的連續性
(2)復制的過程
(3)準確復制的原因
①DNA分子獨特的雙螺旋結構，為復制提供了精確的模板。
②通過堿基互補配對，保證了復制能夠準確地進行。
1．說明基因與DNA關系的實例
2．DNA片段中的遺傳信息
(1)遺傳信息：DNA分子中4種堿基的排列順序。
(2)特點
①多樣性：堿基排列順序的千變萬化。
②特異性：每一個DNA分子有特定的堿基排列順序。
③穩定性：DNA分子的結構較穩定。
3．與生物體多樣性和特異性的關系
DNA分子的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質基礎。
4．基因的延伸：對于遺傳物質是RNA的生物，基因就是有遺傳效應的RNA片段。
1．判正誤(對的畫“√”，錯的畫“×”)
(1)證明DNA復制方式的實驗只能用同位素標記N。(　×　)
(2)在證明DNA復制方式的實驗中，從Ⅰ代開始細菌DNA分子中至少有一條鏈含14N。(　√　)
(3)DNA復制遵循堿基互補配對原則，新合成的DNA分子中兩條鏈均是新合成的。(　×　)
(4)任何生物的基因都是有遺傳效應的DNA片段。(　×　)
(5)堿基排列順序的千變萬化，構成了DNA分子的多樣性。(　√　)
(6)每個DNA分子所具有的特定的堿基排列順序，構成了每一個DNA分子的特異性。(　√　)
2．微思考
下圖是DNA分子復制的示意圖，據圖回答有關問題：
(1)DNA復制時，解旋酶的作用是什么？
提示　解旋酶的作用將DNA雙螺旋的兩條鏈解開。
(2)DNA聚合酶的作用是什么？
提示　DNA聚合酶的作用是連接相鄰的兩個脫氧核苷酸形成與母鏈互補的子鏈。
(3)在DNA復制過程中，兩條子鏈延伸的方向為什么是相反的？
提示　DNA中兩條母鏈是反向平行的。
(4)真核生物的核DNA復制通常發生在細胞分裂的什么時期？
提示　細胞分裂的間期。
任務驅動一　對DNA復制的推測和DNA半保留復制的實驗證據
在DNA分子復制的早期研究中，科學家們提出了三個模型：全保留復制模型、彌散復制模型和半保留復制模型。比較如下：
全保留復制：親代DNA分子兩條鏈不變，子代DNA分子的兩條鏈都是新合成的。
半保留復制：新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈。
彌散復制：親代DNA分子的兩條鏈分散成短片段，與新合成的子代DNA分子的兩條鏈分散成的短片段混雜在一起，不能分出親代DNA單鏈。
如下圖所示：
根據教材中證明DNA半保留復制的實驗回答下列問題：
(1)能否只根據第一代只出現一條居中的DNA條帶就排除是全保留復制方式？
提示　可以。若是全保留復制，第一代DNA條帶應是1/2在底部，1/2在上部。
(2)DNA復制一次產生第一代都是中帶DNA，能完全說明DNA的復制方式是半保留復制嗎？
提示　不能，也可能是彌散復制。
(3)DNA分子復制兩次產生第二代有兩條是中帶DNA，兩條是輕帶DNA，能否定DNA的復制方式是彌散復制嗎？
提示　能。
(4)如果繼續上述實驗，請你大膽推想還能不能得到在底部的DNA條帶？
提示　不能，只能得到在中部和上部的DNA條帶。
1．實驗方法：放射性同位素示蹤法和離心技術。
2．實驗原理：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。
3．假說演繹過程
(1)實驗假設：DNA以半保留的方式復制。
(2)實驗預期：離心后應出現3條DNA帶。
①重帶(密度最大)：兩條鏈都為15N標記的親代雙鏈DNA。
②中帶(密度居中)：一條鏈為14N標記，另一條鏈為15N標記的子代雙鏈DNA。
③輕帶(密度最小)：兩條鏈都為14N標記的子代雙鏈DNA。
(3)實驗過程
(4)過程分析
①立即取出，提取DNA→離心→全部重帶。
②繁殖一代后取出，提取DNA→離心→全部中帶。
③繁殖兩代后取出，提取DNA→離心→1/2輕帶、1/2中帶。
4．實驗結論：DNA的復制是以半保留方式進行的。
細菌在含15N的培養基中繁殖數代后，細菌DNA的含氮堿基皆含有15N，然后再將其移入含14N 的培養基中培養，抽取親代及子代的DNA離心分離，如圖①～⑤為可能的結果，下列敘述錯誤的是(　　)
A．子一代DNA應為②　　　 B．子二代DNA應為①
C．子三代DNA應為④ D．親代DNA應為⑤
C　[親代DNA全為15 N，應為⑤，復制一次后，DNA一條鏈為15N，一條鏈為14N，應為②；復制兩次后形成4個DNA，其中2個全為14N，2個是一條鏈為15N，一條鏈為 14N，應為①；復制三次后形成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，故C錯。]
下列有關“探究DNA的復制過程”活動的敘述，正確的是(　　)
A．培養過程中，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復制的特點為半保留復制
C．將含14N/14N－DNA的大腸桿菌放在以15NH4Cl為唯一氮源的培養液中培養若干代，所獲得的大腸桿菌的DNA中都含有15N
D．將含15N/15N－DNA的大腸桿菌轉移到以14NH4Cl 為唯一氮源的培養液中繁殖一代后，若將提取的子代大腸桿菌DNA解旋處理后進行密度梯度離心，離心管中將只出現1個條帶
C　[培養過程中，大腸桿菌將利用NH4Cl中的N合成含氮堿基進而形成DNA兩條鏈之間的堿基對，A錯誤；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復制的特點為半保留復制，B錯誤；根據DNA的半保留復制，將含14N/14N－DNA的大腸桿菌放在以15NH4Cl為唯一氮源的培養液中培養若干代，所獲得的大腸桿菌的DNA中都含有15N，C正確；將含15N/15N－DNA的大腸桿菌轉移到以14NH4Cl為唯一氮源的培養液中繁殖一代后，若將提取的子代大腸桿菌DNA解旋處理后進行密度梯度離心，離心管中將出現輕、重2個條帶，D錯誤。]
[舉一反三]　實驗過程中注意的問題(科學思維)
(1)該實驗在探究過程中使用的方法是假說—演繹法。
(2)該實驗也可以用P、C等元素進行標記。
(3)在實驗過程中一定要注意提取DNA的時間，以大腸桿菌繁殖一次所用的時間為間隔。
　(2020·湖北襄陽高一期末)如圖所示是研究DNA復制方式的實驗，根據這些實驗結果進行的推論，正確的是(　　)
菌種：大腸桿菌 培養條件與方法： (1)在含15N的培養基培養若干代，使DNA均被15N標記(甲圖)。 (2)轉至14N培養基培養，每30 min繁殖一代。 (3)取出每個DNA樣本，并離心分層。
①丙是轉入14N培養基中復制一代的結果
②乙是轉入14N培養基中復制二代的結果
③出現丁的結果至少需要60 min
④戊圖表示復制三代后不再具有15N標記DNA
A．①④　　　　　　　 B．①③
C．②③ D．①②③
B　[①由于DNA分子復制是半保留復制，而丙中DNA是全中，所以丙是轉入14N培養基中復制一代的結果，正確；②乙中是1/2重、1/2中，而DNA分子復制是半保留復制，所以復制后不可能有全重的DNA存在，錯誤；③丁中是1/2中、1/2輕，說明DNA已復制2次，而復制一次需要30 min，所以出現丁的結果至少需要60 min，正確；④戊中為全輕，表示不具有15N標記的DNA；而DNA分子復制是半保留復制，15N標記DNA兩條鏈一直存在，錯誤。]
任務驅動二　DNA的復制的過程和特點
根據圖1、圖2思考下列問題：
(1)圖1中進行的是什么過程？發生的時期和場所是什么？
提示　DNA復制；有絲分裂間期和減數第一次分裂前的間期，無絲分裂也有DNA復制。真核生物DNA復制的場所有細胞核、線粒體、葉綠體；原核生物DNA復制的場所主要是擬核。
(2)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。
(3)用15N標記的DNA分子，放入含14N的培養基中進行復制，當測得含有15N的DNA分子數為12.5%時，該DNA分子復制了幾次？
提示　4次。含15N的DNA分子在含14N培養基中復制n次，則形成2n個DNA分子，其中含15N的DNA分子占2/2n，已知2/2n＝12.5%，則n＝4。
(4)DNA復制n次與第n次復制各形成多少個DNA分子？
提示　DNA復制n次形成2n個DNA分子，第n次復制形成2n－1個DNA分子。
1．DNA復制的場所主要是在細胞核(凡是細胞內有DNA的地方均可復制)。
(1)真核生物：細胞核、線粒體、葉綠體，其中主要場所是細胞核。
(2)原核生物：核區、細胞質(如質粒的復制)。
(3)病毒：宿主細胞內。
2．真核生物細胞核中DNA復制發生的時間：分裂前的間期。
3．復制所需的酶是指一個酶系統，不僅僅是指解旋酶和DNA聚合酶，還包括DNA連接酶等。
(1)解旋酶的作用是破壞堿基間的氫鍵。
(2)DNA聚合酶的作用是連接游離的脫氧核苷酸。
(3)DNA連接酶的作用是連接DNA片段。
4．DNA復制的相關計算
將含有15N的DNA分子放在含有14N的培養基上培養，復制n次，則：
(1)DNA分子數
①子代DNA分子數＝2n個。
②含有親代DNA鏈的子代DNA分子數＝2個。
③不含親代鏈的子代DNA分子數＝(2n－2)個。
(2)脫氧核苷酸鏈數
①子代DNA分子中脫氧核苷酸鏈數＝2n＋1條。
②親代脫氧核苷酸鏈數＝2條。
③新合成的脫氧核苷酸鏈數＝(2n＋1－2)條。
(3)消耗的脫氧核苷酸數：若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，經過n次復制需要消耗該脫氧核苷酸m(2n－1)個；第n次復制，消耗該脫氧核苷酸數為m·2n－1。
(2020·陜西咸陽期末)如圖為真核細胞DNA復制過程的模式圖，據圖分析，相關敘述錯誤的是(　　)
A．由圖示得知，DNA分子復制的方式是半保留復制
B．DNA在復制過程中先全部解旋，再復制
C．從圖中可以看出合成兩條子鏈的方向是相反的
D．解旋酶能使雙鏈DNA解開，且需要消耗ATP
B　[DNA分子復制時都保留了原來DNA分子中的一條鏈，這種方式叫作半保留復制，A正確；DNA在復制過程中，邊解旋邊進行半保留復制，在較短的時間內形成DNA分子，B錯誤；DNA分子的兩條鏈是反向平行的，而復制的時候只能從5′端向3′端延伸，所以兩條子鏈合成方向相反，C正確；解旋酶能打開雙鏈間的氫鍵，使雙鏈DNA解開，需要消耗ATP，D正確。]
(2021·廣東六校聯考)假設1個雙鏈均被32P標記的噬菌體DNA由5 000個堿基對組成，其中腺嘌呤占全部堿基的20%。用這個噬菌體侵染只含31P的大腸桿菌，共釋放出100個子代噬菌體。下列敘述不正確的是(　　)
A．該過程至少需要3×105個鳥嘌呤脫氧核苷酸
B．噬菌體增殖需要細菌提供場所、原料和酶等
C．含32P與只含31P的子代噬菌體的比例為1∶49
D．噬菌體DNA復制在宿主細胞中進行
A　[A＝T＝5 000×2×20%＝2 000，G＝C＝5 000×2×30%＝3 000。DNA復制n次后需要加入鳥嘌呤脫氧核苷酸的個數＝(2n－1)×3 000(個)，因此DNA復制中需要鳥嘌呤脫氧核苷酸數＝99×3 000＝2.97×105(個)，A錯誤。噬菌體侵染細菌時，噬菌體的DNA進入作為模板，需要細菌提供場所、原料和酶等，B正確。1個被32P標記的噬菌體經半保留復制形成的100個子代噬菌體中有2個子代噬菌體含32P，98個只含31P，所以含32P的子代噬菌體與只含31P的子代噬菌體的比例為2∶98＝1∶49，C正確；噬菌體DNA復制在細菌細胞中進行，D正確。]
[舉一反三]　DNA復制相關計算的3個易錯點
(1)“DNA復制了n次”和“第n次復制”的區別，前者包括所有的復制，但后者只包括最后一次復制。
(2)在DNA復制過程中，無論復制了幾次，含有親代脫氧核苷酸單鏈的DNA分子都只有兩個。
(3)看清堿基的數目單位是“對”還是“個”，“DNA分子數”還是“鏈數”，“含”還是“只含”等關鍵詞。
　某DNA分子含m對堿基，其中腺嘌呤有A個。下列有關此DNA在連續復制時所需的胞嘧啶脫氧核苷酸數目的敘述，錯誤的是(　　)
A．在第一次復制時，需要(m－A)個
B．在第二次復制時，需要2(m－A)個
C．在第n次復制時，需要2n－1(m－A)個
D．在n次復制過程中，總共需要2n(m－A)個
D　[DNA分子復制一次，可產生2個DNA分子，因為每個DNA分子中含有胞嘧啶脫氧核苷酸(m－A)個，所以復制一次時，需要胞嘧啶脫氧核苷酸為(m－A)個，A正確；在第二次復制時，2個DNA分子會形成4個DNA分子，相當于形成2個新DNA分子，所以需要胞嘧啶脫氧核苷酸為2(m－A)個，B正確；在第n次復制后，會形成2n個DNA分子，所以需要胞嘧啶脫氧核苷酸為(2n－2n－1)(m－A)＝2n－1(m－A)個，C正確；在第n次復制過程中，1個DNA分子變為2n個DNA分子，總共需要胞嘧啶脫氧核苷酸為(2n－1)(m－A)個，D錯誤。]
任務驅動三　基因通常是有遺傳效應的DNA片段
下圖甲表示果蠅某一條染色體上的幾個基因，圖乙表示物質或結構的從屬關系，請分析回答：
(1)圖甲體現了基因與染色體有什么關系？基因都在染色體上嗎？
提示　①基因在染色體上呈線性排列；②一條染色體上含有多個基因；③染色體是基因的載體。不是，真核生物的核基因位于染色體上，質基因位于葉綠體或線粒體中，原核生物的基因位于擬核或質粒中，病毒的基因位于核酸分子中。
(2)一條染色體上有幾個DNA分子？一個DNA分子中有很多個基因，這些基因是不是連續排列的？
提示　一條染色體上有1個或2個DNA分子。一個DNA分子中基因并非是連續排列的，基因之間有一些堿基序列不屬于基因。
(3)若由2 000個脫氧核苷酸構成一個基因，則可能有多少種脫氧核苷酸排列順序？由此可說明DNA(基因)具有什么特性？某個基因中含2 000個脫氧核苷酸，則該基因中有多少種脫氧核苷酸排列順序？
提示　41 000種；多樣性；1種。
(4)圖乙中表示染色體、基因、DNA、脫氧核苷酸之間的關系，則a、b、c、d分別是什么？
提示　a為染色體，b為DNA，c為基因，d為脫氧核苷酸。
1．全方位理解“基因”
(1)本質上，基因通常是有遺傳效應的DNA片段。
(2)結構上，基因是含有特定遺傳信息的脫氧核苷酸序列。
(3)功能上，基因是遺傳物質的結構和功能的基本單位。
(4)位置上，基因在染色體上呈線性排列。
2．染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的關系
(2021·山東泰安月考)大腸桿菌細胞的擬核中有1個DNA分子，長度約為4.7×106 bp(堿基對)，在該DNA分子上分布有大約4 400個基因，每個基因的平均長度約為1 000 bp。根據題中信息，不能得出的結論是(　　)
A．基因位于DNA分子上
B．一個DNA分子上有多個基因
C．DNA分子上有非基因片段
D．DNA分子的堿基對總數與所含有的基因的堿基對總數相等
D　[該DNA分子上分布有大約4 400個基因，每個基因的平均長度約為1 000 bp，則所有基因含有的堿基對總數約為4.4×106個，小于DNA分子含有的堿基對總數，這同時也說明DNA分子上有非基因片段，D正確，A、B、C錯誤。]
下列有關DNA多樣性的敘述，正確的是(　　)
A．DNA分子多樣性的原因是DNA分子空間結構千變萬化
B．含有200個堿基的DNA分子，堿基對可能的排列方式有4200種
C．DNA分子的多樣性和特異性是生物多樣性和特異性的基礎
D．DNA分子的多樣性是指一個DNA分子上有許多個基因
C　[DNA分子的多樣性是指DNA分子中堿基對的排列順序多種多樣；DNA分子的多樣性和特異性是生物多樣性和特異性的物質基礎；含有200個堿基的DNA分子中，堿基對可能的排列方式有4100種。]
[舉一反三]　基因概念理解的三個誤區
(1)不是所有的DNA片段都是基因，必須是有遺傳效應的DNA片段。
(2)不是所有的基因都位于染色體上，葉綠體和線粒體中也有基因。
(3)基因不全是有遺傳效應的DNA片段，對于遺傳物質是RNA的生物而言，基因就是有遺傳效應的RNA片段，遺傳信息蘊藏在4種堿基(A、U、G、C)的排列順序之中。
　如圖表示基因與染色體之間的關系，下列相關敘述中錯誤的是(　　)
A．H是遺傳物質的主要載體
B．C的種類有五種
C．E在H上呈線性排列
D．E中的遺傳信息在復制過程中嚴格遵循堿基互補配對原則
B　[A項：細胞核中的遺傳物質全部分布在染色體上，但細胞質中的遺傳物質分布在線粒體和葉綠體中，所以說染色體是遺傳物質的主要載體。B項：因為D是構成DNA的基本單位——脫氧核苷酸，所以C(堿基)只有四種。C項：基因是具有遺傳效應的DNA片段，基因在染色體上呈線性排列。D項：基因在復制過程中要嚴格遵循堿基互補配對原則，以確保遺傳信息準確地傳遞給子代。]
知識網絡構建 關鍵知識積累
1.DNA復制需要DNA模板、4種脫氧核苷酸做原料以及酶和能量。 2.DNA復制的特點是邊解旋邊復制和半保留復制。 3.DNA分子獨特的雙螺旋結構，為復制提供了精確的模板；通過堿基互補配對，保證了復制能夠準確地進行。 4.DNA通過復制，保持了遺傳信息的連續性。 5.基因是具有遺傳效應的DNA片段。 6.DNA分子中堿基對的排列順序代表遺傳信息。
1．(2021·江蘇南京期中)關于真核生物DNA復制的敘述，不正確的是(　　)
A．多起點，邊解旋邊復制
B．復制時，遵循堿基互補配對原則
C．復制時，需要解旋酶和DNA聚合酶等
D．DNA復制與染色體復制分別獨立進行
D　[DNA的復制為邊解旋邊復制，且可多起點雙向復制，提高復制的速率，A正確；DNA復制時，遵循堿基互補配對原則，即A與T配對，G與C配對，B正確；復制時，需要用解旋酶(解開雙鏈)和 DNA 聚合酶(合成子鏈DNA)等多種酶，C正確；細胞核內的DNA位于染色體上，DNA的復制和染色體復制是同時進行的，不是分別獨立進行的，D錯誤。]
2．保證準確無誤地進行DNA復制的關鍵步驟是(　　)
A．解旋酶促使DNA的兩條互補鏈分離
B．游離的脫氧核苷酸上的堿基與母鏈堿基進行互補配對
C．配對的脫氧核苷酸之間連接成與母鏈互補的子鏈
D．模板母鏈與互補子鏈盤繞成雙螺旋結構
B　[DNA分子獨特的雙螺旋結構，為復制提供了精確的模板，通過堿基互補配對，保證了復制能夠精確地進行。]
3．(2021·湖北武漢調研)關于基因的概念，下列敘述中錯誤的是(　　)
A．基因通常是具有遺傳效應的DNA片段
B．基因DNA分子上有一定功能的脫氧核苷酸特定的排列順序
C．基因是染色體的一段
D．基因是控制生物性狀的遺傳物質的結構單位和功能單位
C　[對應遺傳物質為DNA的生物而言，基因通常是有遺傳效應的DNA片段，在DNA分子上有一定功能，能控制生物的性狀，A、B正確；染色體是基因的主要載體，但基因不一定是染色體上的一段，如原核生物的基因、真核生物線粒體、葉綠體中的基因，C錯誤；基因是控制生物性狀的遺傳物質的結構和功能單位，D正確。]
4．下圖表示發生在細胞核內的某生理過程，其中a、b、c、d表示脫氧核苷酸鏈。以下說法正確的是(　　)
A．此過程需要能量和尿嘧啶脫氧核苷酸
B．真核細胞中此過程發生的唯一場所是細胞核
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鏈都應該到不同的細胞中去
D　[據圖可知，此生理過程是DNA的復制。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；真核生物發生此過程的場所有細胞核、線粒體和葉綠體；b鏈中(A＋G)/(T＋C)的值與c鏈中的此比值呈倒數關系。]
課時作業(12)　DNA的復制　基因通常是有遺傳效應的DNA片段
1．(2019·山東濰坊高一檢測)下列關于DNA復制的敘述，正確的是(　　)
A．DNA復制時，親代DNA中只有一條鏈是模板
B．精原細胞略微增大進行DNA復制
C．DNA復制在核糖體上進行
D．DNA復制時，以其周圍的游離的脫氧核糖核酸為原料
B　[DNA復制時，親代DNA中的兩條鏈都是模板，A錯誤；精原細胞略微增大，說明細胞處于分裂間期，正在進行DNA復制，B正確；DNA復制主要在細胞核中進行，蛋白質合成在核糖體上進行，C錯誤；DNA復制時，以其周圍的游離的單體——脫氧核糖核苷酸為原料，D錯誤。]
2．(2021·遼寧大連測評)DNA分子的半保留復制是指(　　)
A．DNA分子中的一條鏈進行復制，另一條鏈不進行復制
B．DNA分子中的一半進行復制，另一半不進行復制
C．每一條子代DNA分子保留了其親代DNA分子中的一條單鏈
D．DNA分子復制后，一個仍為親代DNA分子，另一個為子代DNA分子
C　[DNA復制時兩條鏈都復制，A錯誤；DNA復制時整個DNA都復制，B錯誤；每一條子代DNA分子保留了其親代DNA分子中的一條單鏈，C正確；DNA分子復制后，每個DNA都是一條鏈是母鏈，一條鏈是子鏈，D錯誤。]
3．(2019·云南玉溪高一檢測)下列關于DNA復制的敘述錯誤的是(　　)
A．DNA復制通過同位素示蹤技術證實了DNA以半保留方式復制
B．用3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸可以測定DNA復制經歷的時間
C．若營養不足，會影響子代DNA堿基的排列順序
D．DNA復制過程中，可能會發生差錯
C　[由于DNA中特有的堿基為胸腺嘧啶(T)，所以用3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸可以測定DNA復制經歷的時間。當營養不足時，會影響DNA復制的進行，但不會影響子代DNA中堿基的排列順序，因為它是由模板決定的。DNA復制過程中若發生堿基對的增添、缺失或替換，則可能會導致基因突變。]
4．把培養在含輕氮(14N)環境中的1個細菌，轉移到含重氮(15N)環境中，培養相當于復制一輪的時間，然后取1個細菌放回原環境中培養相當于復制兩輪的時間后，細菌DNA組成為(　　)
A．3/4輕氮型、1/4中間型　　 B．1/4輕氮型、3/4中間型
C．1/2輕氮型、1/2中間型 D．3/4重氮型、1/4中間型
A　[輕氮(14N)環境中1個細菌轉移到重氮(15N)環境中培養相當于復制一輪的時間后，DNA分子全為15N/14N，再返回輕氮(14N)環境中培養復制兩次，產生4個DNA分子，其中有1個DNA分子為15N/14N，3個DNA分子為14N/14N，所以結果為3/4輕氮型、1/4中間型。]
5．(2019·陜西西安高一檢測)下列有關真核細胞DNA分子復制的敘述，正確的是(　　)
A．復制形成的兩個子代DNA分子共2個游離的磷酸基團
B．DNA復制完成后原先的DNA分子不復存在
C．DNA聚合酶催化堿基對之間的連接
D．復制過程中先全部解旋，再進行半保留復制
B　[DNA分子的每條單鏈的一端有一個游離的磷酸基團，2個DNA分子共有4條鏈，共有4個游離的磷酸基團，A錯誤；親代DNA分子的兩條鏈分別參與形成子代DNA，已經不復存在，B正確；DNA聚合酶催化游離的脫氧核苷酸之間的連接，C錯誤；DNA復制過程中邊解旋邊進行半保留復制，D錯誤。]
6．下列關于如圖DNA分子片段的說法，正確的是(　　)
A．解旋酶可作用于①②處
B．“G”是鳥嘌呤脫氧核糖核苷酸
C．該DNA的特異性表現在堿基種類和(A＋G)/(C＋T)的比例上
D．把此DNA放在含15N的培養液中復制2代，子代中含15N的DNA占3/4
B　[解旋酶的作用是催化氫鍵斷開，使DNA兩條鏈分開，形成兩條單鏈DNA，即作用于圖中③處，A錯誤；“G”是鳥嘌呤脫氧核苷酸，B正確；DNA分子的特異性是由于每個特定的DNA分子都具有其特定的堿基對排列順序，對于任何雙鏈DNA分子中，(A＋G)/(C＋T)的比值都是等于1，C錯誤；把此DNA放在含15N的培養液中復制2代，子代DNA都含有15N，D錯誤。]
7．(2019·河南鄭州高一檢測)如圖是染色體及構成染色體的DNA、蛋白質、基因之間的關系示意圖，正確的是(　　)
C　[細胞核中能被堿性染料染成深色的物質叫作染色體，它是由DNA和蛋白質兩部分組成的，DNA是主要的遺傳物質，呈雙螺旋結構。一條染色體上包含一個或2個DNA分子。一個DNA分子上包含有多個基因，基因是有遺傳效應的DNA片段。一條染色體上攜帶著許多基因。因此染色體、蛋白質、DNA、基因四者之間的包含關系如選項C所表示的概念圖。]
8．(2021·河北保定高一檢測)用15N標記含有100個堿基對的DNA分子，其中有胞嘧啶60個，該DNA分子在14N的培養基連續復制4次。下列判斷不正確的是(　　)
A．含有15N的DNA分子占1/8
B．含有14N的DNA分子占7/8
C．復制過程中需要腺嘌呤脫氧核苷酸600個
D．復制結果共產生16個DNA分子
B　[由于DNA分子的復制是半保留復制，最終只有2個子代DNA各含1條15N鏈，1條14N鏈，其余DNA都含14N，DNA復制四次后產生的子代DNA的數目為24＝16，故全部子代DNA含15N的DNA所占的比例為2/16＝1/8，A正確；由于DNA分子的復制是半保留復制，最終只有2個子代DNA各含1條15N鏈，1條14N 鏈，其余DNA都含14N，故全部子代DNA都含14N，即經過四次DNA復制后，含有14N的DNA分子占比為1，B錯誤；含有100個堿基對200個堿基的DNA分子，其中有胞嘧啶60個，解得A＝40個，故復制過程中需腺嘌呤脫氧核苷酸：(24－1)×40＝600，C正確；復制4次后產生24＝16個DNA分子，D正確。]
9．下圖為真核生物染色體上DNA分子復制過程示意圖，有關敘述錯誤的是(　　)
A．DNA分子復制過程需要酶的催化，也需要消耗ATP
B．這一過程是在細胞分裂間期隨著染色體的復制而完成的
C．由圖可知該過程是邊解旋邊雙向復制，是多個起點同時開始的
D．真核生物的這種復制方式提高了復制效率
C　[DNA分子復制需要模板、原料、酶和能量等基本條件；DNA分子復制是在細胞有絲分裂間期和減數第一次分裂前的間期，隨著染色體的復制而完成的；由圖可知DNA分子的復制是一個邊解旋邊復制的過程，且是多個起點開始，但并不是同時開始的；真核生物的這種復制方式使復制效率大大提高。]
10．(2021·山東臨沂期中)下圖表示DNA復制的過程，結合圖示判斷，下列有關敘述不正確的是(　　)
A．DNA復制過程中首先需要解旋酶破壞DNA雙鏈間的氫鍵，使兩條鏈解開
B．DNA分子的復制具有雙向復制的特點，生成的兩條子鏈方向相反
C．DNA分子的復制需要DNA聚合酶將單個脫氧核苷酸連接成DNA片段
D．DNA的兩條子鏈都是連續合成的
D　[由圖可知，兩條子鏈中，一條是連續合成的，另一條是不連續合成的。]
11．將親代DNA用15N標記，放在含有14N的培養基上培養，如圖是DNA復制圖解，請據圖回答問題：
(1)圖中長方形A表示__________，圖中的箭頭B表示______________，圖中體現了DNA復制的特點是________________________。
(2)DNA復制完一次后，2個子代DNA分子共有______個游離的磷酸基團。分析得知，新合成的DNA分子中，A＝T，G＝C。這個事實說明DNA的合成遵循____________________。新合成的DNA分子中，帶有15N 標記的鏈占總鏈數的50%，這個事實說明______________ __________________________________________________________。
(3)15N標記的DNA分子復制4次后，含14N 的DNA分子占DNA分子總數的________，若該DNA分子共有300個堿基對，其中胞嘧啶為260個，則第4次復制時，消耗的腺嘌呤脫氧核苷酸為________個。
解析　(1)A催化游離的脫氧核苷酸形成互補鏈，是DNA聚合酶，箭頭B代表的是復制的方向，從圖中能夠看出DNA邊解旋邊復制的特點。(2)每個DNA分子的兩條鏈中，每一條鏈都有一個游離的磷酸基團，所以復制后形成的2個DNA分子共有4個游離的磷酸基團；在DNA分子復制的過程中遵循堿基互補配對的原則；新DNA分子中新鏈和舊鏈各占一半，表現了DNA分子的半保留復制的特點。(3)由于DNA分子的半保留復制的特點，所以含有15N的DNA分子只有2個，經4次復制后共產生了16個DNA分子，而每個DNA分子中都含14N；300個堿基對的DNA分子，含有胞嘧啶260個，則含有腺嘌呤為40個，則第4次復制過程中，會增加8個新DNA分子，所以需要游離的腺嘌呤320個。
答案　(1)DNA聚合酶　DNA復制方向　邊解旋邊復制　(2)4　堿基互補配對原則　DNA復制方式為半保留復制　(3)100%　320
12．如圖是科學家對大腸桿菌天然DNA片段進行改造及對改造后的DNA表達過程進行研究的示意圖。請據圖回答下列問題：
(1)改造后的大腸桿菌DNA片段可能含有自然界基本堿基對和“X－Y”的人工堿基對，由1 000個基本單位組成的雙鏈人工DNA分子最多可能有________種；若這個由1 000個基本單位組成的雙鏈人工DNA分子上有A 150個、C 300個，則該DNA片段中應有X____個。
(2)在試管中對(1)中1個DNA片段進行復制時，需向試管中加入________________、________________、ATP、______________________等物質；在通過5次復制得到的子代DNA片段中，不含親代DNA鏈的有________個，進行5次復制需要消耗含X堿基的基本單位______個。
解析　(1)根據圖解信息可知，人工DNA分子中有6種堿基，1 000個基本單位組成的雙鏈DNA包含500個堿基對，因此，由1 000個基本單位組成的雙鏈人工DNA分子最多可能有6500種。根據堿基互補配對原則可知，自然DNA分子中任意兩個不能配對的堿基之和占該DNA分子堿基總數的一半，由此推知該人工DNA分子中任意三個不能配對的堿基之和占該DNA分子堿基總數的一半，則A＋C＋X＝500，X＝50。(2)DNA復制需要模板DNA、6種脫氧核苷酸、ATP、DNA聚合酶、解旋酶等物質；DNA復制時，不管復制多少次，含親代鏈的DNA都只有2個，不含親代鏈的DNA分子數＝總DNA分子數－2，經5次復制共合成DNA分子25＝32個，其中不含親代DNA鏈的有30個。由(1)可知，該DNA分子含有X堿基50個，32個DNA分子共含有X堿基32×50＝1 600 個，去掉原DNA分子含有的50個，共需要消耗含X堿基的基本單位1 550個。
答案　(1)6500　50　(2)模板DNA片段　6種脫氧核苷酸　DNA聚合酶(或解旋酶)　30　1 550
13．PFM是一種新型抗菌藥物，一定量的PFM會抑制大腸桿菌DNA解旋酶的生物活性。若在培養大腸桿菌的培養液中加入一定濃度的PFM，下列相關敘述不正確的是(　　)
A．加入PFM后，大腸桿菌細胞中的DNA復制發生障礙
B．PFM可以將真核細胞的細胞周期阻斷在分裂間期
C．一定濃度的PFM不會影響大腸桿菌的分裂
D．推測PFM對細胞的增殖有一定抑制作用
C　[加入該物質后，DNA不能正常解旋，這會導致DNA的復制和轉錄發生障礙，A正確；DNA復制過程中需要解旋，而加入該物質使DNA雙鏈不能解開，因此DNA復制發生障礙，細胞周期會阻斷在分裂間期，B正確；加入該物質后，會導致DNA的復制和轉錄發生障礙，會影響大腸桿菌分裂，C錯誤；對于癌細胞來說，因為可以影響細胞分裂，D正確。]
14．(2020·江蘇南京月考)蠶豆根尖細胞在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養基中完成一個細胞周期，然后在不含放射性標記的培養基中連續分裂2次，在第二次分裂中期，其染色體的放射性標記分布情況是(　　)
A．每條染色體的兩條單體都被標記
B．每條染色體中都只有一條單體被標記
C．只有半數的染色體中一條單體被標記
D．每條染色體的兩條單體都不被標記
C　[由于DNA分子復制方式是半保留復制，所以蠶豆根尖細胞在含3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養基中完成一個細胞周期后，每個細胞中的染色體上的DNA分子中，一條鏈含放射性標記，另一條鏈不含放射性標記。然后繼續培養，在不含放射性標記的培養基中繼續分裂，當完成一次染色體復制后，每條染色體的兩條染色單體中，一條染色單體中DNA一條鏈帶標記，一條鏈不帶標記，另一條染色單體中DNA兩條鏈都不帶標記，當到達后期時，只有半數的染色體被標記。然后再繼續培養，在不含放射性標記的培養基中繼續分裂到有絲分裂中期時，只有半數的染色體中一條單體被標記。]
15．(多選)(2021·山東德州期末)某雙鏈均被15N 標記的DNA分子含有100個堿基對，讓其在含14N的培養基中進行復制。下列有關敘述不正確的是(　　)
A．該DNA分子會在DNA聚合酶的作用下邊解旋邊復制，從而提高DNA分子復制的效率
B．若該DNA分子復制3次共消耗280個游離的腺嘌呤脫氧核苷酸，則該DNA分子含有60個胞嘧啶
C．該DNA分子獨特的雙螺旋結構為其合成出兩條堿基序列完全相同的子鏈提供了精確的模板
D．若該DNA分子經復制得到的子代DNA中含15N的單鏈：含14N的單鏈＝1∶15，則其復制了5次
ACD　[該DNA分子會在解旋酶和DNA聚合酶的作用下邊解旋邊復制，從而提高DNA分子復制的效率，A錯誤；若該DNA分子復制3次，相當于新合成23－1＝7個DNA分子，共消耗了280個游離的腺嘌呤脫氧核苷酸，則該DNA分子含有腺嘌呤的數目為280/7＝40個，根據DNA分子中的堿基之間的配對關系可知，胞嘧啶的數目＝DNA分子堿基數目的一半減去胸腺嘧啶的數目(腺嘌呤的數目)＝100－40＝60個，B正確；該DNA分子獨特的雙螺旋結構為其合成出兩條堿基序列互補的子鏈提供了精確的模板 ，C錯誤；DNA不管復制多少次，含有親代DNA鏈的分子數只有兩個，即只有兩條單鏈含有15N，若該DNA分子經復制得到的子代DNA中含15N的單鏈：含14N的單鏈＝1∶15，則意味著共有2＋30＝32條單鏈，共16個DNA分子，則其復制了4次，D錯誤。]
16．5 溴脫氧尿嘧啶核苷(BrdU)是常用的細胞增殖標記物，可替代胸腺嘧啶脫氧核苷酸選擇性地結合到細胞DNA分子中。當用姬姆薩染料染色時，只有DNA兩條鏈都含BrdU才被染為淺藍色，否則為深藍色。
(1)如果用富含BrdU的完全培養液來連續培養洋蔥根尖(其細胞周期為12 h)，驗證DNA的半保留復制特點，請簡要寫出預期實驗結果。
(2)洋蔥體細胞內有16條染色體，觀察第一次有絲分裂產生的子細胞中染色體被染成深藍色條數為______。
(3)在第二次有絲分裂中期，染色觀察，細胞內的16條染色體的染色情況______(填“相同”或“不相同”)。
解析　(1)用富含BrdU的完全培養液來連續培養洋蔥根尖，觀察連續進行有絲分裂的洋蔥根尖細胞，在第二次有絲分裂中期，如果看到所有染色體中兩條姐妹染色單體一條被染成深藍色，一條被染成淺藍色，則說明DNA具有半保留復制的特點。(2)洋蔥體細胞內有16條染色體，由于DNA是半保留復制，所以觀察第一次有絲分裂產生的子細胞中染色體被染成深藍色條數為16條。(3)在第二次有絲分裂中期，每條染色體的兩條染色單體中有一條被標記，所以觀察到細胞內的16條染色體的染色情況相同。
答案　(1)觀察連續進行有絲分裂的洋蔥根尖細胞，在第二次有絲分裂中期，可以看到所有染色體中兩條姐妹染色單體一條被染成深藍色，一條被染成淺藍色　(2)16條
(3)相同
章末質量檢測(三)　基因的本質
一、單項選擇題
1．(2021·山東濰坊期末)下列關于肺炎鏈球菌轉化實驗的敘述，正確的是(　　)
A．格里菲思和艾弗里的細菌轉化實驗都能證明DNA是遺傳物質
B．艾弗里的體外轉化實驗是通過觀察培養皿中菌落的特征來判斷細菌是否發生轉化的
C．該實驗中的“細菌轉化”指的是S型細菌和R型細菌相互轉化
D．體內轉化實驗中，S型細菌的DNA使小鼠致死
B　[格里菲思的實驗證明R型細菌中有轉化因子的存在，而艾弗里的細菌轉化實驗證明了DNA是遺傳物質，A錯誤；通過菌落的特征可以鑒別細菌的種類，據此推測，艾弗里的體外轉化實驗是通過觀察培養皿中菌落的特征來判斷細菌是否發生轉化的，是否出現S型細菌，B正確；該實驗中的“細菌轉化”指的是R型細菌轉化為S型細菌，C錯誤；體內轉化實驗中，S型細菌的DNA不能使小鼠致死，而是有毒性的S型細菌使小鼠致死，D錯誤。]
2．(2021·山東高一期末)某研究性學習小組做了兩組實驗：甲組用無放射性的T2噬菌體去侵染用3H、35S標記的大腸桿菌；乙組用3H、35S 標記的T2噬菌體去侵染無放射性的大腸桿菌。經短時間保溫、攪拌、離心后，分析放射性情況。若該過程中大腸桿菌未裂解，下列有關說法正確的是(　　)
A．甲組上清液與沉淀物放射性都很強
B．甲組子代噬菌體的蛋白質與DNA分子中都可檢測到3H
C．乙組上清液放射性很強而沉淀物幾乎無放射性
D．乙組子代噬菌體的DNA分子中可檢測到3H、35S
B　[甲組用無放射性的T2噬菌體去侵染用3H、35S標記的大腸桿菌，由于噬菌體的蛋白質外殼以及DNA的合成均是利用的大腸桿菌的原料，所以新形成的噬菌體的蛋白質外殼含有3H、35S，而DNA含有3H，放射性全部分布在沉淀物中，上清液是親代噬菌體的蛋白質外殼，不含放射性，A錯誤；噬菌體的蛋白質和DNA中均含有H，所以甲組子代噬菌體的蛋白質與DNA分子中都可檢測到3H，B正確；乙組用3H、35S標記T2噬菌體，則噬菌體的蛋白質外殼被3H、35S標記，而噬菌體的DNA只被3H標記，用其去侵染無放射性的大腸桿菌，由于噬菌體的DNA進入大腸桿菌，而蛋白質外殼沒有進入大腸桿菌，所以離心后上清液和沉淀物中都有放射性，C錯誤；乙組子代噬菌體的DNA中不含35S，D錯誤。]
3．(2020·福建龍巖高一檢測)下列有關DNA片段分子結構的說法，正確的是(　　)
A．相鄰的堿基被相鄰的兩個核糖連在一起
B．每個磷酸基團上都連著兩個五碳糖
C．堿基對排列順序的千變萬化構成了DNA分子的多樣性
D．每個脫氧核糖均只與一個磷酸和一個含氮堿基相連
C　[DNA分子中一條鏈上相鄰的堿基被“脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖”連在一起，兩條鏈上相鄰的堿基被氫鍵連在一起，A錯誤；DNA鏈末端的磷酸基團上連著一個五碳糖，B錯誤；堿基對排列順序的千變萬化構成了DNA分子的多樣性，C正確；除末端外，每個脫氧核糖均與兩個磷酸和一個含氮堿基相連，D錯誤。]
4．在一個雙鏈DNA分子中，堿基總數為a，A堿基數為b，則下列有關數目關系正確的是(　　)
①脫氧核苷酸數＝脫氧核糖數＝磷酸數＝堿基數＝a　②A＝T＝b　③G＝C＝(a－2b)/2　④A＋G＝C＋T
A．①②　　　　　　　 B．③④
C．①②④ D．①②③④
D　[脫氧核苷酸由一分子含氮堿基、一分子五碳糖和一分子磷酸組成，所以①正確；雙鏈DNA分子中，堿基互補配對，A＝T＝b，G＝C＝(a－2b)/2，且嘌呤之和等于嘧啶之和，所以②③④也正確。]
5．(2021·湖北仙桃期末)現已知基因M含有堿基共N個，腺嘌呤n個，具有類似如圖的平面結構，下列說法正確的是(　　)
A．基因M共有4個游離的磷酸基，1.5N－n個氫鍵
B．如圖a可以代表基因M，基因M的等位基因m可以用b表示
C．基因M的雙螺旋結構中，脫氧核糖和磷脂交替排列在外側，構成基本骨架
D．基因M和它的等位基因m所含的遺傳信息不同
C　[圖中a和b共同組成基因M，基因M的每一條鏈有1個游離的磷酸基團，故共有2個游離的磷酸基團，A、B錯誤；遺傳信息蘊藏在堿基的排列順序之中，C正確；基因M及其等位基因m控制的性狀不同，兩者的堿基總數可能不同，D錯誤。]
6．研究發現：DNA分子完成復制約需30 s，而大腸桿菌擬核中的DNA復制形成兩個DNA分子實際只需16 s。下列關于該DNA復制的敘述，錯誤的是(　　)
A．雙向復制
B．邊解旋邊復制
C．至少需要兩種酶參與
D．發生在細胞分裂過程中著絲粒分裂時
D　[由題中信息可推知，DNA應為雙向復制，A正確；DNA邊解旋邊復制，B正確；DNA復制需要解旋酶、DNA聚合酶等參與，C正確；大腸桿菌為原核細胞，無染色體，D錯誤。]
7．(2021·安徽宣城期末)在一個雙鏈DNA分子中，堿基總數為m，腺嘌呤堿基數為n，則下列有關敘述正確的是(　　)
①脫氧核苷酸數＝磷酸數＝堿基總數＝m
②堿基之間的氫鍵數為(3m/2)－n
③一條鏈中A＋T的數量為n
④G的數量為m－n
A．①②③④ B．①②③
C．③④ D．①③④
B　[每個脫氧核苷酸是由一個磷酸、一個堿基和一個脫氧核糖組成的，因此，DNA分子中脫氧核苷酸數＝磷酸數＝堿基總數＝m；堿基總數為m，腺嘌呤A數為n，則胸腺嘧啶T數也為n，鳥嘌呤G和胞嘧啶C數均為(m－2n)/2，在A與T之間形成2個氫鍵，在G與C之間形成3個氫鍵，因此，氫鍵總數為2n＋3×(m－2n)/2＝(3m－2n)/2＝(3m/2)－n；DNA分子中A＋T的數量為2n，由于兩條鏈上A與T互補配對，因此，每一條鏈上A＋T的數量為n。]
8．科學家以含有15N標記的NH4Cl培養液培養大腸桿菌，讓大腸桿菌繁殖幾代，再將一大腸桿菌轉移到14N的普通培養液中連續培養3代，然后將提取的DNA進行離心，記錄離心后試管中DNA的位置。預期輕鏈DNA、中鏈DNA、重鏈DNA分子數依次是(　　)
A．7、1、0 B．6、2、0
C．2、4、2 D．2、2、0
B　[該DNA繁殖3次，得到的8個DNA分子中，2個DNA分子的一條鏈含15N，一條鏈含14N；還有6個DNA分子只含14N。然后將提取的DNA進行離心，記錄離心后試管中DNA的位置，預期輕鏈DNA(兩條鏈都為14N)、中鏈DNA(一條鏈為14N，另一條鏈為15N)、重鏈DNA(兩條鏈均為15N)的DNA分子數依次是6、2、0。]
9．將一個不含放射性同位素32P標記的大腸桿菌(擬核DNA呈環狀，共含有m個堿基，其中有a個胸腺嘧啶)放在含有32P標記的胞嘧啶脫氧核苷酸的培養基中培養一段時間，檢測到如圖Ⅰ、Ⅱ兩種類型的DNA(虛線表示含有放射性的脫氧核苷酸鏈)。下列有關該實驗的結果預測與分析，正確的是(　　)
A．DNA第二次復制產生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ兩種類型，比例為1∶3
B．DNA復制后分配到兩個子細胞時，其上的基因遵循基因分離定律
C．復制n次需要胞嘧啶的數目是(2n－1)(m－a)/2
D．復制n次形成的放射性脫氧核苷酸單鏈為2n＋1－2條
D　[由DNA的半保留復制方式可知，DNA第二次復制產生的子代DNA有Ⅰ、Ⅱ兩種類型，比例為1∶1，A錯誤；大腸桿菌是原核生物，其基因不遵循基因分離定律，B錯誤；一個DNA分子中有m個堿基，a個胸腺嘧啶，則胞嘧啶有m/2－a個，復制n次需要胞嘧啶的數目是(m/2－a)·(2n－1)，C錯誤；無論復制多少次，子代DNA均只有兩條鏈不含標記，故復制n次形成的放射性脫氧核苷酸單鏈數為2n＋1－2，D正確。]
10．如圖所示DNA分子復制過程，圖中a、b、c、d各自表示一條脫氧核苷酸鏈。一般地說，下列各項正確的是(　　)
A．a和c的堿基序列互補
B．b和c的堿基序列相同
C．a鏈和b鏈中的(A＋T)/(G＋C)比值相同
D．a鏈與d鏈中的(A＋G)/(T＋C)比值相同
C　[DNA分子進行半保留復制，a和c的堿基序列相同；b和c的堿基序列互補；DNA分子的兩條鏈堿基互補配對，a鏈和b鏈中的(A＋T)/(G＋C)比值相同；a鏈與d鏈中的(A＋G)/(T＋C)比值互為倒數。]
二、不定項選擇題
11．(2021·山東濰坊期中)將所有DNA鏈均被3H標記的洋蔥(2n＝16)幼根轉到普通培養基中培養一段時間，剪取根尖，制片并檢測染色體的放射性。下列相關敘述正確的是(　　)
A．在普通培養基中培養后的根尖伸長區細胞一定沒有放射性
B．根尖分生區的一個細胞中含有放射性的染色體最多有32條
C．增殖兩次后形成的某個子細胞中，放射性染色體的數量可為0
D．進行到第一次分裂中期的細胞，每條染色體中都只有一條單體有放射性
BC　[伸長區細胞是由分生區細胞分裂、分化成的，故在普通培養基中培養后的根尖伸長區細胞也可具有放射性，A錯誤；洋蔥正常體細胞含有16條染色體，由于DNA復制方式為半保留復制，故在根尖分生區細胞第一次有絲分裂后期細胞中含有放射性的染色體最多，有32條，B正確；由于DNA復制方式為半保留復制，有絲分裂后期染色體隨機進入兩極，因此增殖兩次后形成的某個子細胞中，放射性染色體的數量可為0，C正確；進行到第一次分裂中期的細胞，每條染色體中的兩條單體都有放射性，D錯誤。]
12．一個32P標記的噬菌體侵染在31P環境中培養的大腸桿菌，已知噬菌體DNA上有m個堿基對，其中胞嘧啶有n個，以下敘述不正確的是(　　)
A．大腸桿菌為噬菌體增殖提供原料和酶等
B．噬菌體DNA含有(2m＋n)個氫鍵
C．該噬菌體繁殖四次，子代中只有14個噬菌體含有31P
D．噬菌體DNA復制四次共需要8(m－n)個腺嘌呤脫氧核苷酸
CD　[噬菌體營寄生生活，大腸桿菌為噬菌體增殖提供原料、能量、酶和場所等，A正確；噬菌體中含有雙鏈DNA，胞嘧啶有n個，鳥嘌呤有n個，腺嘌呤數目＝胸腺嘧啶數目＝(2m－2n)/2＝m－n(個)，A與T之間有兩個氫鍵，G與C之間有三個氫鍵，所以噬菌體DNA含有的氫鍵數目＝(m－n)×2＋n×3＝2m＋n(個)，B正確；DNA復制方式是半保留復制，該噬菌體繁殖四次，一共可形成16個噬菌體，其中子代中含有32P的噬菌體有2個，含有31P的噬菌體有16個，只含有31P的噬菌體有14個，C錯誤；噬菌體DNA第四次復制共需要的腺嘌呤脫氧核苷酸數目＝24×(m－n)－23×(m－n)＝8(m－n)(個)，D錯誤。]
三、非選擇題
13．(2021·遼寧葫蘆島期末)1952年，赫爾希和蔡斯利用同位素標記法，完成了著名的噬菌體侵染細菌的實驗，實驗包括4個步驟：①標記的噬菌體與細菌混合　②35S和32P分別標記噬菌體　③放射性檢測　④離心分離
(1)該實驗步驟的正確順序是 (　　)
A．①②④③ B．④②①③
C．②①④③ D．②①③④
(2)下圖中錐形瓶內的培養液是用來培養 _________的 ，其內的營養成分中能否含有32P _______。
(3)如果讓放射性同位素主要分布在圖中離心管的上清液中，則獲得該實驗中的噬菌體的培養方法是(　　)
A．用含35S的培養基直接培養噬菌體
B．用含32P的培養基直接培養噬菌體
C．用含35S的培養基培養細菌，再用此細菌培養噬菌體
D．用含32P的培養基培養細菌，再用此細菌培養噬菌體
(4)用被32P標記的噬菌體去侵染未被標記的大腸桿菌，離心后，發現上清液中有放射性物質存在，這些放射性物質的來源可能是(兩種可能)____________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(5)若按上述方式連續培養噬菌體n代，則含32P的個體應占總數的____________。
解析　(1)噬菌體是病毒，是在活細胞中營寄生生活的生物，不能直接在培養基上培養，所以要先培養細菌，使細菌被標記，用噬菌體侵染被標記的細菌，再用被標記的噬菌體侵染未標記的細菌，保溫、離心處理，檢測放射性，因此順序為②①④③，故選C。(2)如果標記噬菌體，則先標記細菌，圖中錐形瓶內的培養液是用來培養大腸桿菌的；根據圖示：上清液測得放射性，說明標記的是S元素，培養液的營養成分中不含有32P。(3)標記噬菌體的方法：分別用含35S和含32P的培養基培養細菌，再用此細菌培養出帶相應標記的噬菌體。根據圖示：上清液測得放射性，說明標記的是S元素。噬菌體只能寄生在活細胞內，不能單獨用普通培養基培養，A、B錯誤。根據分析可知：標記的是S元素，所以C正確、D錯誤。(4)用被32P 標記的噬菌體去侵染未被標記的大腸桿菌，離心后，發現上清液中有放射性物質存在，這些放射性物質的來源可能是有未注入DNA的噬菌體或者離心時間過長，子代噬菌體得以釋放，經離心后到達上清液中。(5)DNA復制是半保留復制，合成子代噬菌體需利用細菌提供的原料，所以子代的噬菌體DNA組成是只有兩個DNA分子含有新代DNA分子的各一條鏈，同時含有32P 和31P的是2個，n代后DNA分子總數為2n，含親代噬菌體DNA的個體應占總數的2÷2n＝21－n。
答案　(1)C　(2)大腸桿菌　不含有　(3)C　(4)沒有侵入大腸桿菌的噬菌體、侵入大腸桿菌的噬菌體經增殖后釋放出的子代噬菌體　(5)1/2n－1
14．(2021·重慶期中)如圖為真核生物DNA的結構(圖甲)及發生的生理過程(圖乙)，請據圖回答問題：
圖甲
圖乙
(1)圖甲為DNA的結構示意圖，其基本骨架由________和________(填序號)交替排列構成，④為______________________。
(2)從圖乙可看出，該過程是從____(填“單”或“多”)個起點開始復制的，從而________復制速率；圖乙中所示的酶為________酶，作用于圖甲中的________(填序號)。
(3)若用1個被32P標記的噬菌體侵染標記的大腸桿菌，釋放出300個子代噬菌體，其中含有32P的噬菌體所占的比例是______________。
(4)若圖甲中的親代DNA含有100個堿基對，將一個該DNA分子放在含有用32P標記的脫氧核苷酸培養液中復制一次，則子代一個DNA分子的相對分子質量比親代增加________。
解析　(1)DNA的基本骨架由磷酸①和脫氧核糖②交替連接構成。圖中的④是由一分子脫氧核糖、一分子磷酸和一分子C(胞嘧啶)組成的胞嘧啶脫氧核苷酸。(2)分析圖乙，有多個復制起點，這樣可以大大提高復制的速率。圖乙中酶應為解旋酶，作用是使⑨氫鍵斷裂。(3)用32P標記的1個噬菌體侵染大腸桿菌，根據DNA 半保留復制的特點，新形成的300個噬菌體中有2個含32P，含32P的噬菌體所占比例為1/150。(4)親代DNA含有100個堿基對，將一個親代DNA分子在含有用32P標記的脫氧核苷酸的培養液中復制一次，形成的子代DNA一條鏈含32P，一條鏈含31P，每個標記部分的脫氧核苷酸與未標記的脫氧核苷酸相比，相對分子質量增加1，因此子代一個DNA分子的相對分子質量比親代增加100。
答案　(1)①　②(兩空順序可顛倒)　胞嘧啶脫氧核苷酸　(2)多　提高　解旋　⑨　(3)1/150　(4)100
15．科學家在研究DNA分子復制方式時進行了如圖所示的實驗研究(已知培養用的細菌大約每20 min分裂一次)：
實驗一：
實驗二：
實驗三：
(1)實驗一和實驗二的作用是___________________________________________________ _____________________________________________________________________________。
(2)從實驗三的結果C、D可以看出DNA分子復制________(填“是”或“不是”)半保留復制。
(3)如果實驗三的結果都為F，則可判斷DNA分子的復制方式________(填“是”或“不是”)半保留復制。
(4)如果DNA分子的復制方式是半保留復制，某次實驗的結果中，結果C比以往實驗結果所呈現的帶略寬，那么可能的原因是新合成DNA單鏈中的N尚有少部分為________。
(5)如果DNA分子的復制方式是半保留復制，與結果D相比，結果E密度帶的數量和位置________，不同的是結果E的________(填“重”“中”或“輕”)帶略寬。
解析　(1)實驗一只用14N的培養基，實驗二只用15N的培養基，兩者為實驗三起對照作用。(2)由于結果C中子代DNA位于中鏈(14N/15N)，而結果D中子代DNA位于中鏈和輕鏈位置，說明DNA分子復制是半保留復制。(3)結果F有輕鏈和重鏈，則DNA復制不是半保留復制。(4)由于新合成DNA單鏈中的N尚有少部分為15N，所以結果C比以往實驗結果所呈現的帶略寬。(5)與D相比，E中培養時間長，所以E密度帶的數量和位置沒有變化，但E中輕帶略寬。
答案　(1)為實驗三起對照作用　(2)是　(3)不是　(4)15N　(5)沒有變化　輕

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