資源簡介

(共88張PPT)
第3課時
DNA的復制
課標要求
概述DNA分子通過半保留方式進行復制。
1.DNA復制方式的實驗證據
(1)實驗者：美國科學家_________和_______。
(2)實驗材料：細菌。
(3)實驗技術：___________技術和離心技術。
(4)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。
歸納 夯實必備知識
米西爾森
斯塔爾
同位素標記
(5)實驗過程及分析
①實驗的基本步驟
a.用含14N的普通培養基培養細菌，一段時間后取樣并提取DNA(作為對照)。
b.用含_____的培養基連續培養細菌。
c.將細菌轉移到含_____的普通培養基中培養。
d.在不同時刻取樣并提取DNA分子，放入盛有氯化銫溶液的試管中_____處理，記錄試管中DNA的位置。
15N
14N
離心
②實驗分析
a.提取對照組DNA→離心→__________帶。
b.提取親代DNA→離心→__________帶。
c.子一代細菌提取DNA→離心→____________帶。
全部輕鏈
全部重鏈
全部雜合鏈
(6)結論
DNA分子____________：在新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈。
半保留復制
2.DNA的復制
(1)概念、時間、場所
間期
線粒
葉綠體
體
(2)過程
解旋酶
脫氧核苷酸
DNA聚合酶
解開的每一條母鏈
(3)結果：一個DNA分子形成了兩個_________的DNA分子。
(4)特點
(5)DNA準確復制的原因
DNA具有獨特的_______結構，為復制提供精確的模板，_____________原則，保證了復制能準確地進行。
(6)DNA復制的意義：DNA通過復制，確保了__________代代傳遞的連續性。
______________
_______復制
邊解旋邊復制
半保留
完全相同
雙螺旋
堿基互補配對
遺傳信息
熱圖分析
下列為DNA復制的有關圖示，A→B→C表示大腸桿菌的DNA復制，D→E→F表示哺乳動物的DNA分子復制。圖中黑點表示復制起點，“→”表示復制方向，“ ”表示時間順序。
熱圖分析
①若A中含有48 502個堿基對，而子鏈延伸速率是105個堿基對/min，假設DNA分子從頭到尾復制，理論上此DNA分子復制約需30 s，而實際上只需約16 s，根據A→C過程分析，這是因為_________________。
復制是雙向進行的
熱圖分析
②哺乳動物體細胞中的DNA分子展開可達2 m之長，若按A～C圖的方式復制，至少需要8 h，而實際上只需約6 h，根據D～F圖分析，原因是______________________________。
DNA分子從多個起點(雙向)復制
熱圖分析
③A～F圖均有以下特點：延伸的子鏈緊跟著解旋酶，這說明DNA分子復制的特點是______________。
④哺乳動物成熟的紅細胞能否進行上述過程？______。
邊解旋邊復制
不能
3.“圖解法”分析DNA復制相關計算
(1)將含有15N的DNA分子放在含有14N的培養液中連續復制n次，則：
①子代DNA共2n個
含15N的DNA分子：___個
只含15N的DNA分子：___個
含14N的DNA分子：____個
只含14N的DNA分子：________個
2
0
2n
(2n－2)
②脫氧核苷
酸鏈共2n＋1條
含15N的脫氧核苷酸鏈：___條
含14N的脫氧核苷酸鏈：_________條
2
(2n＋1－2)
(2)DNA分子復制過程中消耗的脫氧核苷酸數
①若親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，經過n次復制需要消耗該種脫氧核苷酸數為_________。
②第n次復制需要消耗該種脫氧核苷酸數為_______。
m·(2n－1)
m·2n－1
考向一　DNA復制過程及實驗證據辨析
1.圖示DNA復制過程，下列敘述正確的是
A.DNA復制過程中不需要引物，也不需要能量
B.新形成的兩條單鏈復制的方向不同且均為連
續復制
C.該過程在蛙的紅細胞和哺乳動物的紅細胞均
能發生
D.復制后的兩個DNA分子位于一條或兩條染色體上
√
突破 強化關鍵能力
DNA復制過程需要引物引導復制的開始，
也需要消耗ATP，A錯誤；
DNA分子是反向平行的，而復制的時候
只能是從5′－端向3′－端延伸，所以
兩條子鏈合成方向相反，且據圖可知，
并非兩條鏈均為連續復制，B錯誤；
哺乳動物成熟紅細胞不能進行DNA分子復制，C錯誤；
復制后的兩個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. 14N和15N是N元素的兩種穩定同位素，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。為探究DNA復制的方式，科學家先用含有15NH4Cl的培養液培養大腸桿菌，繁殖若干代得到的大腸桿菌，其DNA幾乎都被15N標記；再將大腸桿菌轉移到含有14NH4Cl的普通培養液中培養。收集不同時期的大腸桿菌，提取DNA并進行離心處理，離心后試管中DNA的位置如圖所示。下列推測不合理的是
A.子代DNA的兩條鏈可能都含有15N
B.1號帶中的DNA的氮元素都是14N
C.實驗結果證明DNA復制方式為半保留復制
D.3號帶的DNA為親代大腸桿菌的DNA
√
由于DNA分子的復制方式為半保留復制，培養液中含
有14NH4Cl，所以子代DNA的兩條鏈不可能都含有15N，
A錯誤；
1號帶中的DNA的氮元素都是14N，相對質量最輕，離
心后分布在試管上端，B正確；
3號帶分布在試管的下端，說明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復制過程的有關計算
3.(多選)某DNA分子片段中共含有3 000個堿基，其中腺嘌呤占35%。現將該DNA分子片段用15N標記過的四種游離脫氧核苷酸為原料復制3次，將全部復制產物進行密度梯度離心，得到圖甲結果；如果將全部復制產物加入解旋酶處理后再離心，則得到圖乙結果。下列有關分析不正確的是
A.X層與Y層中DNA分子質量比大于1∶3
B.Y層中含15N標記的鳥嘌呤有3 600個
C.X層中含有的氫鍵數是Y層的1/3倍
D.W層與Z層的核苷酸數之比是4∶1
√
√
√
X層(2個DNA分子含有14N和15N)與Y層(6個
DNA分子只含15N)中DNA分子質量比小于1∶3，
A錯誤；
1個DNA中鳥嘌呤G＝450個，Y層(6個DNA分子只含15N)中含15N標記的鳥嘌呤G＝450×6＝2 700個，B錯誤；
X層中有2個DNA分子，Y層中有6個DNA分子，故X層中含有的氫鍵數是Y層的1/3倍，C正確；
W層(14個含有15N的DNA單鏈)與Z層(2個含有14N的DNA單鏈)的核苷酸數之比是14∶2＝7∶1，D錯誤。
4.一個被15N標記的、含1 000個堿基對的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的培養基中連續復制3次，相關敘述正確的是
A.該DNA分子的另一條鏈中T＋A占70%
B.該DNA分子中含有A的數目為400個
C.該DNA分子第3次復制時需要消耗2 800個G
D.經3次復制后，子代DNA分子中含14N的比例為7/8
√
DNA分子片段的一條鏈中T＋A占30%，根據堿基互補配對原則，另一條鏈中T＋A也為30%，A錯誤；
根據題意分析可知，該DNA分子中含有A的數目為300個，B錯誤；
根據題意分析可知，G＝C＝700，該DNA分子第3次復制時需要消耗G的數量＝22×700＝2 800個，C正確；
經3次復制后，8個子代DNA分子中都含14N，故比例為1，D錯誤。
考向三　DNA復制與細胞分裂的關系
5.將馬蛔蟲(2n＝4)的甲、乙兩個精原細胞核DNA雙鏈用32P標記，接著置于不含32P的培養液中培養，在特定的條件下甲細胞進行兩次連續的有絲分裂、乙細胞進行減數分裂。下列相關敘述正確的是
A.甲在第一個細胞周期后，含32P的細胞數為2，且每個細胞中含有32P的染色體
數為0～4
B.甲在第二個細胞周期后，含32P的細胞數為2～4，且每個細胞含有32P的染色
體數為0～4
C.乙在減數第一次分裂后，含32P的細胞數為2，且每個細胞中含有32P的染色體
數為0～2
D.乙在減數第二次分裂后，含32P的細胞數為2～4，且每個細胞中含有32P的染
色體數為0～2
√
一個細胞周期中DNA分子只進行一次半保留復制，因此甲在第1個細胞周期后，全部細胞均含32P，且每個細胞中的每條染色體都含有32P，即每個細胞中含有32P的染色體數為4，A錯誤；
第一個細胞周期結束形成的2個子細胞的每個DNA分子都有一條鏈含有32P，另一條鏈含有31P。在第二個細胞周期中，DNA分子又進行了一次半保留復制，則形成的8個DNA分子中，有4個DNA分子是一條鏈含有32P，另一條鏈含有31P，另外4個DNA分子都只含31P，而在有絲分裂后期，姐妹染色單體分開后隨機移向兩極，因此甲在第2個細胞周期后，有2個或3個或4個細胞含32P，且每個細胞含有32P的染色體數為0～4，B正確；
減數分裂前間期，DNA分子只進行一次半保留復制，因此乙經過減數第一次分裂后，形成的2個細胞均含32P，且每個細胞中的每條染色體都含有32P，在減數第二次分裂前期和中期，有2條染色體含有32P，在減數第二次分裂后期和末期，有4條染色體含有32P，即每個細胞中含有32P的染色體數為2或4，C錯誤；
乙在減數第二次分裂后，將形成4個精細胞，每條染色體含有32P，故4個細胞均含32P，D錯誤。
6.洋蔥根尖細胞在含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繼續完成一個細胞周期。下列敘述正確的是
A.第一個細胞周期中，細胞內放射性迅速升高的時期是分裂前期
B.第一個細胞周期結束后，每個子細胞中都有一半的染色體被標記
C.第二個細胞周期的分裂中期，每條染色體中僅有一條單體被標記
D.一個細胞完成兩個細胞周期后，產生的含3H的子細胞數為1或2或3或4
√
第一個細胞周期中，細胞內放射性迅速升高是由于DNA分子復制，發生在細胞分裂前間期，A錯誤；
第一個細胞周期結束后，每個DNA分子都含有放射性，因此每個子細胞中的染色體都含有放射性，B錯誤；
第二個細胞周期中，間期染色體復制，一條染色體的兩個染色單體上的DNA分子只有一個DNA分子含有放射性，因此第二個細胞周期的分裂中期，每條染色體中僅有一條單體被標記，C正確；
完成2個細胞周期后，姐妹染色單體分開，隨機進入兩個子細胞，所以子細胞中含有放射性的個數至少有2個，最多有4個，D錯誤。
重溫高考 真題演練
1.(2021·北京，4)酵母菌的DNA中堿基A約占32%，關于酵母菌核酸的敘述錯誤的是
A.DNA復制后A約占32%
B.DNA中C約占18%
C.DNA中(A＋G)/(T＋C)＝1
D.RNA中U約占32%
1
2
3
4
√
5
DNA分子為半保留復制，復制時遵循A－T、G－C的配對原則，則DNA復制后的A約占32%，A正確；
酵母菌的DNA中堿基A約占32%，則A＝T＝32%，G＝C＝(1－2×32%)/2＝18%，B正確；
DNA遵循堿基互補配對原則，A＝T、G＝C，則(A＋G)/(T＋C)＝1，C正確；
由于RNA為單鏈結構，且RNA是以DNA的一條單鏈為模板進行轉錄而來，故RNA中U不一定占32%，D錯誤。
1
2
3
4
5
2.(2021·山東，5)利用農桿菌轉化法，將含有基因修飾系統的T－DNA插入到水稻細胞M的某條染色體上，在該修飾系統的作用下，一個DNA分子單鏈上的一個C脫去氨基變為U，脫氨基過程在細胞M中只發生一次。將細胞M培育成植株N。下列說法錯誤的是
A.N的每一個細胞中都含有T－DNA
B.N自交，子一代中含T－DNA的植株占3/4
C.M經n(n≥1)次有絲分裂后，脫氨基位點為A－U的細胞占1/2n
D.M經3次有絲分裂后，含T－DNA且脫氨基位點為A－T的細胞占1/2
√
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2
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4
N是由M細胞形成的，在形成過程中沒有DNA的丟失，由于T－DNA插入到水稻細胞M的某條染色體上，所以M細胞含有T－DNA，因此N的每一個細胞中都含有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植株關于是否含有T－DNA的基因型記為＋－，如果自交，則子代中相關的基因型為＋＋∶＋－∶－－＝1∶2∶1，有3/4的植株含T－DNA，B正確；
5
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2
3
4
M中只有1個DNA分子上的單鏈上的一個C脫去氨基變為U，所以復制n次后，產生的子細胞有2n個，但脫氨基位點為A－U的細胞只有1個，所以這種細胞的比例為1/2n，C正確；
如果M經3次有絲分裂后，形成子細胞有8個，由于M細胞DNA分子單鏈上的一個C脫去氨基變為U，是G和U配對，所以復制三次后，有4個細胞脫氨基位點為C－G,3個細胞脫氨基位點為A－T，1個細胞脫氨基位點為U－A，因此含T－DNA且脫氨基位點為A－T的細胞占3/8，D錯誤。
5
3.(2021·浙江，14)含有100個堿基對的一個DNA分子片段，其中一條鏈的A＋T占40%，它的互補鏈中G與T分別占22%和18%，如果連續復制2次，則需游離的胞嘧啶脫氧核糖核苷酸數量為
A.240個 B.180個
C.114個 D.90個
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√
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4
分析題意可知：該DNA片段含有100個堿基對，即每條鏈含有100個堿基，其中一條鏈(設為1鏈)的A＋T占40%，即A1＋T1＝40個，則C1＋G1＝60個；互補鏈(設為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復制了2次，則DNA分子的個數為22＝4,4個DNA分子中共有胞嘧啶脫氧核糖核苷酸的數量為4×60＝240，原DNA片段中有60個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量為240－60＝180，B正確，A、C、D錯誤。
5
4.(2021·浙江，22)在DNA復制時，5-溴尿嘧啶脫氧核苷(BrdU)可作為原料，與腺嘌呤配對，摻入新合成的子鏈。用Giemsa染料對復制后的染色體進行染色，DNA分子的雙鏈都含有BrdU的染色單體呈淺藍色，只有一條鏈含有BrdU的染色單體呈深藍色。現將植物根尖放在含有BrdU的培養液中培養，取根尖用Giemsa染料染色后，觀察分生區細胞分裂中期染色體的著色情況。下列推測錯誤的是
A.第一個細胞周期的每條染色體的兩條染色單體都呈深藍色
B.第二個細胞周期的每條染色體的兩條染色單體著色都不同
C.第三個細胞周期的細胞中染色單體著色不同的染色體均為1/4
D.根尖分生區細胞經過若干個細胞周期后，還能觀察到深藍色的染色單體
√
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據題意分析第一個細胞周期的每條染色體的染色單體都只有一條鏈含有BrdU，故呈深藍色，A正確；
第二個細胞周期的每條染色體復制之后，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呈淺藍色，一條單體只有一條鏈含有BrdU呈深藍色，故著色都不同，B正確；
第二個細胞周期結束后，不同細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的染色體的數目是不確定的，故第三個細胞周期的細胞中染色單體著色不同的染色體比例不能確定，C錯誤；
5
1
2
3
4
根尖分生區細胞可以持續進行有絲分裂，且DNA復制為半保留復制，所以不管經過多少個細胞周期，依舊可以觀察到一條鏈含有BrdU的染色單體，呈深藍色，D正確。
5
5.(2021·遼寧，7)下列有關細胞內的DNA及其復制過程的敘述，正確的是
A.子鏈延伸時游離的脫氧核苷酸添加到3′－端
B.子鏈的合成過程不需要引物參與
C.DNA每條鏈的5′－端是羥基末端
D.DNA聚合酶的作用是打開DNA雙鏈
√
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4
子鏈延伸時由5′→3′合成，故游離的脫氧核苷酸添加到3′－端，A正確；
子鏈的合成過程需要引物參與，B錯誤；
DNA每條鏈的5′－端是磷酸基團末端，3′－端是羥基末端，C錯誤；
解旋酶的作用是打開DNA雙鏈，D錯誤。
5
一、易錯辨析
1.DNA復制時，嚴格遵循A—T、C—G的堿基互補配對原則，并且新合成的DNA分子中兩條鏈均是新合成的(　 　)
2.DNA分子復制時，解旋酶與DNA聚合酶不能同時發揮作用(　 　)
3.在一個細胞周期中，DNA復制過程中的解旋發生在兩條DNA母鏈之間
(　 　)
4.DNA分子復制過程中的解旋在細胞核中進行，復制在細胞質中進行
(　 　)
5.原核細胞內DNA的合成都需要DNA片段作為引物(　 　)
6.在DNA的復制過程中，只需要解旋酶和DNA聚合酶(　 　)
五分鐘　查落實
×
×
×
√
×
×
二、填空默寫
1.DNA復制的特點：__________________________。
2.DNA精確復制的原因：_______________提供了復制的模板，________
__________保證了復制的精確進行。
3.與DNA復制有關的堿基計算
(1)一個DNA連續復制n次后，DNA分子總數為____。
(2)第n代的DNA分子中，含原DNA母鏈的有2個，占_______。
(3)若某DNA分子中含堿基T為a，則連續復制n次，所需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數為：__________；第n次復制時所需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數為：________。
邊解旋邊復制、半保留復制
堿基互補
配對原則
DNA雙螺旋結構
2n
1/2n－1
a×(2n－1)
a×2n－1
課時精練
一、單項選擇題
1.(2023·江蘇蘇北七市高三調研)端粒是真核生物線性染色體末端的一段復合結構，端粒DNA會隨細胞分裂而縮短(如圖)，直到細胞不能再分裂。下列相關敘述錯誤的是
A.組成端粒的主要成分是DNA和蛋白質
B.子鏈5′－端引物水解后不能補齊，導
致端粒DNA縮短
C.染色體復制后，每條染色體的4個端粒都縮短
D.可通過修復縮短的端粒DNA，延長細胞壽命
√
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端粒是真核生物線性染色體末端的一段
復合結構，染色體主要是由DNA和蛋白
質組成的，所以組成端粒的主要成分是
DNA和蛋白質，A正確；
DNA的合成需要引物，但是DNA合成完成后要把引物切除，而子鏈中切除引物后不能補齊，導致端粒DNA縮短，B正確；
由圖可知，染色體復制以后，只是新合成的端粒DNA縮短而并非所有的端粒都縮短，C錯誤；
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由于端粒DNA不斷縮短，最后導致細
胞停止分裂，因此可以通過修復縮短
的端粒DNA，使細胞恢復分裂的能力，
延長細胞的壽命，D正確。
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2.(2023·鹽城伍佑中學高三期中)復制泡是DNA進行同一起點雙向復制時形成的。在復制啟動時，尚未解開螺旋的親代雙鏈DNA同新合成的兩條子代雙鏈DNA的交界處形成的Y型結構，就稱為復制叉。圖1為真核細胞核DNA復制的電鏡照片，其中泡狀結構為復制泡，圖2為DNA復制時，形成的復制泡和復制叉的示意圖，其中a～h代表相應位置。下列相關敘述不正確的是
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A.圖1過程發生在分裂間期，以脫氧核苷酸為原料
B.圖1顯示真核生物有多個復制原點，可加快復制速率
C.根據子鏈的延伸方向，可以判斷圖2中a處是模板鏈的3′－端
D.若某DNA復制時形成了n個復制泡，則該DNA上應有2n個復制叉
√
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DNA的復制就是發生在細胞分裂的間期， 以游離的四種脫氧核苷酸為原料，A正確；
圖1為真核細胞核DNA復制，其中一個DNA分子有多個復制泡，可加快復制速率，B正確；
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子鏈的延伸方向是從5′－端→3′－端，且與模板鏈的關系是反向平行，因此，根據子鏈的延伸方向，可以判斷圖中a處是模板鏈的5′－端，C錯誤；
一個復制泡有兩個復制叉(復制泡的兩端各一個)，則若某DNA復制時形成n個復制泡，則應有2n個復制叉，D正確。
3.如圖為某DNA分子片段，假設該DNA分子中有5 000對堿基，A＋T占堿基總數的34%，若該DNA分子在含14N的培養基中連續復制2次，下列敘述正確的是
A.復制時作用于③處的酶為DNA
聚合酶
B.DNA分子復制2次需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸9 900個
C.④處指的是腺嘌呤核糖核苷酸
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復制時作用于③處的酶為解旋酶，
A錯誤；
由題意知，DNA分子中A＋T占
堿基總數的34%，則C＋G占66%，DNA分子中G＝C＝5 000×2×
66%÷2＝3 300(個)，該DNA分子復制2次增加3個DNA分子，需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸3 300×3＝9 900(個)，B正確；
DNA分子的基本單位是脫氧核糖核苷酸，所以④處指的是腺嘌呤脫氧核糖核苷酸，C錯誤；
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由題圖可知，該DNA分子中的兩條鏈一條含有15N，一條含有14N，若該DNA分子在含14N的培養基中連續復制2次，則形成的4個DNA分子中，只有一個含有15N，即占 ，D錯誤。
4.某果蠅的基因型為AaBb，將其DNA的兩條鏈均被32P標記的精原細胞放在普通培養基中培養。該精原細胞形成了4個有三種基因型(AB、aB、ab)的精子。下列相關敘述正確的是
A.該精原細胞發生了同源染色體非姐妹染色單體間的互換導致三種基因
型精子的產生
B.處于減數第二次分裂前期的細胞中DNA數/染色體數＝2
C.產生的三種基因型的配子中的DNA都有一條鏈被32P標記
D.在減數第一次分裂后期，移向細胞兩極的染色體形態大小都相同
√
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若發生同源染色體非姐妹染色單體間的互換，一個基因型為AaBb的精原細胞將產生四種精子，題干中該精原細胞形成了4個有三種基因型(AB、aB、ab)的精子，應為精原細胞發生了基因突變，A錯誤；
處于減數第二次分裂前期的細胞中每條染色體上含有兩個DNA，所以核DNA數/染色體數＝2，細胞中DNA除含有核DNA外還含有質DNA，B錯誤；
該精原細胞經過了一次DNA復制，所以產生的三種基因型的配子中的DNA都有一條鏈被32P標記，C正確；
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雄性果蠅的X和Y染色體是一對異型的性染色體，減數第一次分裂后期，同源染色體移向細胞兩極，所以初級精母細胞在減數第一次分裂后期，移向細胞兩極的染色體形態大小不完全相同，D錯誤。
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5.(2023·江蘇揚州高三學情調研)取某XY型性別決定的動物(2n＝8)的一個未用3H標記的精原細胞，在含3H標記脫氧核苷酸的培養基中完成一個細胞周期后，將所得子細胞全部轉移至普通培養基中完成減數分裂(不考慮染色體片段互換、實驗誤差和質DNA)。下列有關敘述錯誤的是
A.一個初級精母細胞中含3H的染色體共有8條
B.一個次級精母細胞可能有2條不含3H的Y染色體
C.一個精細胞中可能有1條不含3H的Y染色體
D.該過程形成的8個精細胞中可能都含3H
√
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減數第一次分裂時XY染色體會發生分離，分裂形成的一個次級精母細胞中可能有0或1條或2條Y染色體，則一個次級精母細胞可能有0條或1條不含3H的Y染色體，B錯誤，C正確；
減數第二次分裂時姐妹染色單體隨機分別移向細胞兩極，所以兩個子細胞形成的8個精細胞中可能都含3H，D正確。
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6.(2023·江蘇南通高三調研)葉綠體DNA分子上有兩個復制起點，同時在起點處解旋并復制，其過程如下圖。下列相關敘述正確的是
A.脫氧核苷酸鏈的合成不需要RNA引物
B.新合成的兩條脫氧核苷酸鏈的序列相同
C.兩起點解旋后均以兩條鏈為模板合成子鏈
D.子鏈合成后需DNA連接酶催化連接成環狀
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DNA復制需要引物，故脫氧核苷酸
鏈的合成需要引物，A錯誤；
新合成的兩條脫氧核苷酸鏈的序列
互補，方向相反，B錯誤；
由題圖可知，兩起點解旋后均以一條鏈為模板合成子鏈，C錯誤；
DNA連接酶能連接兩個DNA片段之間的磷酸二酯鍵，故子鏈合成后需DNA連接酶催化連接形成環狀，D正確。
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7.一個雙鏈均被32P標記的噬菌體DNA上有x個堿基對，其中腺嘌呤有m個。用這個噬菌體侵染只含31P的大腸桿菌，共釋放出128個子代噬菌體。下列敘述正確的是
A.該過程至少需要64(x－m)個游離的胞嘧啶脫氧核苷酸
B.噬菌體增殖需要細菌提供原料、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個氫鍵
√
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根據題意分析，用這個噬菌體侵染只含31P的大腸桿菌，共釋放出128個子代噬菌體，相當于新合成了127個DNA分子，因此該過程至少需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸數＝127(x－m)，A錯誤；
噬菌體增殖需要的模板是由其自身提供的，B錯誤；
由于半保留復制，所以在釋放出的128個子代噬菌體中，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＝2m＋3(x－m)＝3x－m，D錯誤。
8.DNA分子經過誘變，某位點上一個正常堿基(設為P)變成了尿嘧啶。該DNA連續復制兩次，得到4個子代DNA分子相應位點上的堿基對分別為U－A、A－T、G－C、C－G，推測“P”可能是
A.胸腺嘧啶 B.腺嘌呤
C.胸腺嘧啶或腺嘌呤 D.胞嘧啶或鳥嘌呤
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由4個子代DNA分子的堿基對可知該DNA分子經過誘變處理后，其中1條鏈上的堿基發生了突變，另一條鏈是正常的，所以得到的4個子代DNA分子中正常的DNA分子和異常的DNA分子各占1/2，因此含有G與C、C與G的2個DNA分子是未發生突變的，這兩個正常的DNA分子和親代DNA分子的堿基組成是一致的，即親代DNA分子中的堿基組成是C—G或G—C，因此P可能是G或C。
二、多項選擇題
9.如圖為科學家設計的DNA合成的同位素標記實驗，利用大腸桿菌探究DNA的復制過程。下列敘述不正確的是
A.通過比較試管②和①的結果不能
證明DNA復制為半保留復制
B.實驗中采用了放射性同位素標記
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行上述實驗，且提取DNA更方便
D.大腸桿菌在含有15NH4Cl的培養液中生長若干代，細胞只有DNA含15N
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√
√
√
比較試管①和②的結果，DNA分別為15N/15N－DNA和15N/14N－DNA，半保留復制和分散復制子一代DNA都是15N/14N－DNA，所以不能證明
DNA復制為半保留復制，A正確；
本實驗應用了14N和15N,14N和15N都沒有放射性，所以本實驗采用了同位素標記和密度梯度離心的研究方法，B錯誤；
噬菌體是病毒，沒有細胞結構，不能在培養液中獨立生活和繁殖，因而不能代替大腸桿菌進行實驗，C錯誤；
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蛋白質和核酸等物質都含有N元素，所以大腸桿菌在含有15NH4C1的培養液中生長若干代，細胞中含15N的物質有DNA、RNA、蛋白質等，D錯誤。
10.將某雄性動物細胞的全部DNA分子的兩條鏈經32P標記(染色體數為2n)后，置于不含32P的培養基中培養。經過連續兩次細胞分裂后產生4個子細胞，檢測子細胞中的情況。下列推斷正確的是
A.若進行有絲分裂，則含32P染色體的子細胞比例不一定為1/2
B.若進行減數分裂，則含32P染色體的子細胞比例一定為1
C.若子細胞中的染色體都含32P，則一定進行有絲分裂
D.若子細胞中的染色體不都含32P，則一定進行減數分裂
√
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若子細胞中的染色體都含32P，說明DNA只復制一次，則一定進行減數分裂，C錯誤；
若子細胞中的染色體不都含32P，則一定進行的是有絲分裂，D錯誤。
11.如圖1表示的是細胞內DNA復制過程，圖2表示圖1中RNA引物去除并修復的過程。相關敘述正確的是
A.兩條子鏈合成過程所需的RNA
引物數量不同
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DNA單鏈片段的連接
√
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√
√
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DNA復制時，其中一條鏈的復
制是連續的，只需一個引物，
而另一條鏈的復制是不連續的，
形成多個子鏈DNA片段，所以
需要多個引物，因此兩條子鏈
合成過程所需的RNA引物數量
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；
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DNA復制的原料是脫氧核
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錯誤；
從圖中看出，酶4催化DNA
單鏈片段連接形成DNA長鏈，
是DNA連接酶，D正確。
12.用熒光標記的特定的DNA片段作為探針，與染色體上對應的DNA片段結合可在染色體上定位特定的基因。探針與染色體上待測基因結合的原理如圖所示，下列敘述正確的是
A.合成探針的原料是脫氧核苷酸
B.此處煮沸的作用相當于解旋酶的作用
C.復性時，探針與基因雜交遵循堿基互
補配對原則
D.對成熟葉肉細胞進行基因標記時，一條染色體上可觀察到兩個熒光點
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√
√
√
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，相當于DNA解旋酶的作
用，B正確；
復性時，探針單鏈和具有特定的基因的單鏈按照堿基互補配對原則雜交，C正確；
成熟葉肉細胞中DNA沒有復制，只能觀察到一個熒光點，D錯誤。
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三、非選擇題
13.(2023·江蘇蘇北四市高三期末)真核細胞內染色體外環狀DNA(eccDNA)是游離于染色體基因組外的
DNA，DNA的損傷可能會導
致eccDNA的形成。下圖中途
徑1、2分別表示真核細胞中
DNA復制的兩種情況，a、b、
a′和b′表示子鏈的兩端，
①～④表示生理過程。請據圖回答相關問題：
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(1)途徑1中酶2為___________，途徑2中④過程需要__________酶的作用。
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DNA聚合酶
DNA連接
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途徑1為線性DNA復制過程，該過程中的酶1為解旋酶，酶2為DNA聚合酶，途徑2為環狀DNA形成和復制的過程，④為損傷DNA由線性形成環狀DNA過程，即該過程需要DNA連接酶的作用。
(2)途徑2中a、b、a′和b′中為5′－端的是_________。
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a和a′
DNA復制過程中子鏈的延伸方向是由5′→3′，根據復制方向可知，途徑2中a、a′為5′－端。
(3)觀察過程①③可推測DNA復制采用了______________等方式，極大地提升了復制速率。eccDNA能自我復制的原因是______________________
____________。
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雙向、多起點
eccDNA上有復制起點
(復制原點)
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觀察過程①③可推測，DNA復制為半保留復制，結合圖示可知，DNA復制過程中表現出雙向復制和多起點復制的特點，該特點極大地提升了復制速率。eccDNA上有復制起點，因而eccDNA能自我復制。
(4)下列可能屬于eccDNA形成原因的有______。
A.DNA發生雙鏈斷裂
B.染色體片段丟失
C.染色體斷裂后重新連接
D.DNA中堿基互補配對
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ABC
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根據題意可知，DNA的損傷可能會導致eccDNA的形成，而DNA發生雙鏈斷裂、染色體片段丟失、染色體斷裂等都是DNA損傷的表現，而DNA堿基互補配對不會導致環狀DNA的形成，因此，A、B、C符合題意。
(5)eccDNA在腫瘤細胞中普遍存在，腫瘤細胞分裂時，因eccDNA無______(填結構)，而無法與________連接，導致不能平均分配到子細胞中。由此可見，eccDNA的遺傳_______(填“遵循”或“不遵循”)孟德爾遺傳規律。
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著絲粒
紡錘絲
不遵循
eccDNA在腫瘤細胞中普遍存在，腫瘤細胞分裂時，因eccDNA無著絲粒，因此無法與紡錘絲連接，只能隨機分配到子細胞中。由于eccDNA不能均等分配到子細胞中，因此，eccDNA的遺傳不遵循孟德爾遺傳規律。
14.雙鏈DNA是由兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈組成。早在1966年，日本科學家岡崎提出DNA半不連續復制假說：DNA復制形成互補子鏈時，一條子鏈是連續形成，另一條子鏈不連續即先形成短鏈片段(如圖1)。為驗證這一假說，岡崎進行了如下實驗：讓T4噬菌體在20 ℃時侵染大腸桿菌70 min后，將同位素3H標記的脫氧核苷酸添加到大腸桿菌的培養基中，在2秒、7秒、15秒、30秒、60秒、120秒后，分離T4噬菌體DNA并
通過加熱使DNA分子變性、全部解螺
旋，再進行密度梯度離心，以DNA單
鏈片段分布位置確定片段大小(分子越
小離試管口距離越近)，并檢測相應位
置DNA單鏈片段的放射性，結果如圖2。請分析回答：
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(1)若1個雙鏈DNA片段中有1 000個堿基對，其中胸腺嘧啶350個，該DNA連續復制四次，在第四次復制時需要消耗______個胞嘧啶脫氧核苷酸。
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已知1個雙鏈DNA片段中共有
A＋T＋G＋C＝2 000個堿基，
其中T＝350個。依據堿基互
補配對原則可推知，在該DNA
片段中，A＝T＝350個，C＝G
＝650個。該DNA連續復制四次，在第四次復制時需要消耗胞嘧啶脫氧核苷酸數＝(24－23)×650＝5 200個。
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(2)以3H標記的脫氧核苷酸添加到大腸桿菌的培養基中，最終在噬菌體DNA中檢測到放射性，其原因是__________________________________
_______________________________________________________。
(3)DNA解旋在細胞中需要解旋酶的催化，在體外通過加熱也能實現。解旋酶不能為反應提供能量，但能________________________。研究表明，在DNA分子加熱解鏈時，DNA分子中G＋C的比例越高，需要解鏈溫度越高的原因是___________________________________________________
____。
標記的脫氧核苷酸被大腸桿菌吸收，為噬菌體DNA復制提供原料，所以在噬菌體DNA中檢測到放射性
降低反應所需要的活化能
DNA分子中G＋C的比例越高，氫鍵數越多，DNA結構越穩定
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(4)圖2中，與60秒結果相比，120秒結果中短鏈片段減少的原因是__________________________________
_______。該實驗結果為岡崎假說提供的有力證據是____________________________________________。
短鏈片段連接形成長片段，所以短鏈片
段減少
在實驗時間內，細胞中均能檢測到較多的短鏈片段第3課時　DNA的復制
課標要求　概述DNA分子通過半保留方式進行復制。
1．DNA復制方式的實驗證據
(1)實驗者：美國科學家米西爾森和斯塔爾。
(2)實驗材料：細菌。
(3)實驗技術：同位素標記技術和離心技術。
(4)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。
(5)實驗過程及分析
①實驗的基本步驟
a．用含14N的普通培養基培養細菌，一段時間后取樣并提取DNA(作為對照)。
b．用含15N的培養基連續培養細菌。
c．將細菌轉移到含14N的普通培養基中培養。
d．在不同時刻取樣并提取DNA分子，放入盛有氯化銫溶液的試管中離心處理，記錄試管中DNA的位置。
②實驗分析
a．提取對照組DNA→離心→全部輕鏈帶。
b．提取親代DNA→離心→全部重鏈帶。
c．子一代細菌提取DNA→離心→全部雜合鏈帶。
d．子二代細菌提取DNA→離心→輕鏈帶、雜合鏈帶。
(6)結論
DNA分子半保留復制：在新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈。
2．DNA的復制
(1)概念、時間、場所
(2)過程
(3)結果：一個DNA分子形成了兩個完全相同的DNA分子。
(4)特點
(5)DNA準確復制的原因
DNA具有獨特的雙螺旋結構，為復制提供精確的模板，堿基互補配對原則，保證了復制能準確地進行。
(6)DNA復制的意義：DNA通過復制，確保了遺傳信息代代傳遞的連續性。
熱圖分析　下列為DNA復制的有關圖示，A→B→C表示大腸桿菌的DNA復制，D→E→F表示哺乳動物的DNA分子復制。圖中黑點表示復制起點，“→”表示復制方向，“ ”表示時間順序。
①若A中含有48 502個堿基對，而子鏈延伸速率是105個堿基對/min，假設DNA分子從頭到尾復制，理論上此DNA分子復制約需30 s，而實際上只需約16 s，根據A→C過程分析，這是因為復制是雙向進行的。
②哺乳動物體細胞中的DNA分子展開可達2 m之長，若按A～C圖的方式復制，至少需要8 h，而實際上只需約6 h，根據D～F圖分析，原因是DNA分子從多個起點(雙向)復制。
③A～F圖均有以下特點：延伸的子鏈緊跟著解旋酶，這說明DNA分子復制的特點是邊解旋邊復制。
④哺乳動物成熟的紅細胞能否進行上述過程？不能。
3．“圖解法”分析DNA復制相關計算
(1)將含有15N的DNA分子放在含有14N的培養液中連續復制n次，則：
①子代DNA共2n個
②脫氧核苷酸鏈共2n＋1條
(2)DNA分子復制過程中消耗的脫氧核苷酸數
①若親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，經過n次復制需要消耗該種脫氧核苷酸數為m·(2n－1)。
②第n次復制需要消耗該種脫氧核苷酸數為m·2n－1。
考向一　DNA復制過程及實驗證據辨析
1．圖示DNA復制過程，下列敘述正確的是(　　)
A．DNA復制過程中不需要引物，也不需要能量
B．新形成的兩條單鏈復制的方向不同且均為連續復制
C．該過程在蛙的紅細胞和哺乳動物的紅細胞均能發生
D．復制后的兩個DNA分子位于一條或兩條染色體上
答案　D
解析　DNA復制過程需要引物引導復制的開始，也需要消耗ATP，A錯誤；DNA分子是反向平行的，而復制的時候只能是從5′－端向3′－端延伸，所以兩條子鏈合成方向相反，且據圖可知，并非兩條鏈均為連續復制，B錯誤；哺乳動物成熟紅細胞不能進行DNA分子復制，C錯誤；復制后的兩個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. 14N和15N是N元素的兩種穩定同位素，含15N的DNA比含14N的DNA密度大。為探究DNA復制的方式，科學家先用含有15NH4Cl的培養液培養大腸桿菌，繁殖若干代得到的大腸桿菌，其DNA幾乎都被15N標記；再將大腸桿菌轉移到含有14NH4Cl的普通培養液中培養。收集不同時期的大腸桿菌，提取DNA并進行離心處理，離心后試管中DNA的位置如圖所示。下列推測不合理的是(　　)
A．子代DNA的兩條鏈可能都含有15N
B．1號帶中的DNA的氮元素都是14N
C．實驗結果證明DNA復制方式為半保留復制
D．3號帶的DNA為親代大腸桿菌的DNA
答案　A
解析　由于DNA分子的復制方式為半保留復制，培養液中含有14NH4Cl，所以子代DNA的兩條鏈不可能都含有15N，A錯誤；1號帶中的DNA的氮元素都是14N，相對質量最輕，離心后分布在試管上端，B正確；3號帶分布在試管的下端，說明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復制過程的有關計算
3．(多選)某DNA分子片段中共含有3 000個堿基，其中腺嘌呤占35%。現將該DNA分子片段用15N標記過的四種游離脫氧核苷酸為原料復制3次，將全部復制產物進行密度梯度離心，得到圖甲結果；如果將全部復制產物加入解旋酶處理后再離心，則得到圖乙結果。下列有關分析不正確的是(　　)
A．X層與Y層中DNA分子質量比大于1∶3
B．Y層中含15N標記的鳥嘌呤有3 600個
C．X層中含有的氫鍵數是Y層的1/3倍
D．W層與Z層的核苷酸數之比是4∶1
答案　ABD
解析　X層(2個DNA分子含有14N和15N)與Y層(6個DNA分子只含15N)中DNA分子質量比小于1∶3，A錯誤；1個DNA中鳥嘌呤G＝450個，Y層(6個DNA分子只含15N)中含15N標記的鳥嘌呤G＝450×6＝2 700個，B錯誤；X層中有2個DNA分子，Y層中有6個DNA分子，故X層中含有的氫鍵數是Y層的1/3倍，C正確；W層(14個含有15N的DNA單鏈)與Z層(2個含有14N的DNA單鏈)的核苷酸數之比是14∶2＝7∶1，D錯誤。
4．一個被15N標記的、含1 000個堿基對的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的培養基中連續復制3次，相關敘述正確的是(　　)
A．該DNA分子的另一條鏈中T＋A占70%
B．該DNA分子中含有A的數目為400個
C．該DNA分子第3次復制時需要消耗2 800個G
D．經3次復制后，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%，根據堿基互補配對原則，另一條鏈中T＋A也為30%，A錯誤；根據題意分析可知，該DNA分子中含有A的數目為300個，B錯誤；根據題意分析可知，G＝C＝700，該DNA分子第3次復制時需要消耗G的數量＝22×700＝2 800個，C正確；經3次復制后，8個子代DNA分子中都含14N，故比例為1，D錯誤。
考向三　DNA復制與細胞分裂的關系
5．將馬蛔蟲(2n＝4)的甲、乙兩個精原細胞核DNA雙鏈用32P標記，接著置于不含32P的培養液中培養，在特定的條件下甲細胞進行兩次連續的有絲分裂、乙細胞進行減數分裂。下列相關敘述正確的是(　　)
A．甲在第一個細胞周期后，含32P的細胞數為2，且每個細胞中含有32P的染色體數為0～4
B．甲在第二個細胞周期后，含32P的細胞數為2～4，且每個細胞含有32P的染色體數為0～4
C．乙在減數第一次分裂后，含32P的細胞數為2，且每個細胞中含有32P的染色體數為0～2
D．乙在減數第二次分裂后，含32P的細胞數為2～4，且每個細胞中含有32P的染色體數為0～2
答案　B
解析　一個細胞周期中DNA分子只進行一次半保留復制，因此甲在第1個細胞周期后，全部細胞均含32P，且每個細胞中的每條染色體都含有32P，即每個細胞中含有32P的染色體數為4，A錯誤；第一個細胞周期結束形成的2個子細胞的每個DNA分子都有一條鏈含有32P，另一條鏈含有31P。在第二個細胞周期中，DNA分子又進行了一次半保留復制，則形成的8個DNA分子中，有4個DNA分子是一條鏈含有32P，另一條鏈含有31P，另外4個DNA分子都只含31P，而在有絲分裂后期，姐妹染色單體分開后隨機移向兩極，因此甲在第2個細胞周期后，有2個或3個或4個細胞含32P，且每個細胞含有32P的染色體數為0～4，B正確；減數分裂前間期，DNA分子只進行一次半保留復制，因此乙經過減數第一次分裂后，形成的2個細胞均含32P，且每個細胞中的每條染色體都含有32P，在減數第二次分裂前期和中期，有2條染色體含有32P，在減數第二次分裂后期和末期，有4條染色體含有32P，即每個細胞中含有32P的染色體數為2或4，C錯誤；乙在減數第二次分裂后，將形成4個精細胞，每條染色體含有32P，故4個細胞均含32P，D錯誤。
6．洋蔥根尖細胞在含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繼續完成一個細胞周期。下列敘述正確的是(　　)
A．第一個細胞周期中，細胞內放射性迅速升高的時期是分裂前期
B．第一個細胞周期結束后，每個子細胞中都有一半的染色體被標記
C．第二個細胞周期的分裂中期，每條染色體中僅有一條單體被標記
D．一個細胞完成兩個細胞周期后，產生的含3H的子細胞數為1或2或3或4
答案　C
解析　第一個細胞周期中，細胞內放射性迅速升高是由于DNA分子復制，發生在細胞分裂前間期，A錯誤；第一個細胞周期結束后，每個DNA分子都含有放射性，因此每個子細胞中的染色體都含有放射性，B錯誤；第二個細胞周期中，間期染色體復制，一條染色體的兩個染色單體上的DNA分子只有一個DNA分子含有放射性，因此第二個細胞周期的分裂中期，每條染色體中僅有一條單體被標記，C正確；完成2個細胞周期后，姐妹染色單體分開，隨機進入兩個子細胞，所以子細胞中含有放射性的個數至少有2個，最多有4個，D錯誤。
1．(2021·北京，4)酵母菌的DNA中堿基A約占32%，關于酵母菌核酸的敘述錯誤的是(　　)
A．DNA復制后A約占32%
B．DNA中C約占18%
C．DNA中(A＋G)/(T＋C)＝1
D．RNA中U約占32%
答案　D
解析　DNA分子為半保留復制，復制時遵循A－T、G－C的配對原則，則DNA復制后的A約占32%，A正確；酵母菌的DNA中堿基A約占32%，則A＝T＝32%，G＝C＝(1－2×32%)/2＝18%，B正確；DNA遵循堿基互補配對原則，A＝T、G＝C，則(A＋G)/(T＋C)＝1，C正確；由于RNA為單鏈結構，且RNA是以DNA的一條單鏈為模板進行轉錄而來，故RNA中U不一定占32%，D錯誤。
2．(2021·山東，5)利用農桿菌轉化法，將含有基因修飾系統的T－DNA插入到水稻細胞M的某條染色體上，在該修飾系統的作用下，一個DNA分子單鏈上的一個C脫去氨基變為U，脫氨基過程在細胞M中只發生一次。將細胞M培育成植株N。下列說法錯誤的是(　　)
A．N的每一個細胞中都含有T－DNA
B．N自交，子一代中含T－DNA的植株占3/4
C．M經n(n≥1)次有絲分裂后，脫氨基位點為A－U的細胞占1/2n
D．M經3次有絲分裂后，含T－DNA且脫氨基位點為A－T的細胞占1/2
答案　D
解析　N是由M細胞形成的，在形成過程中沒有DNA的丟失，由于T－DNA插入到水稻細胞M的某條染色體上，所以M細胞含有T－DNA，因此N的每一個細胞中都含有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植株關于是否含有T－DNA的基因型記為＋－，如果自交，則子代中相關的基因型為＋＋∶＋－∶－－＝1∶2∶1，有3/4的植株含T－DNA，B正確；M中只有1個DNA分子上的單鏈上的一個C脫去氨基變為U，所以復制n次后，產生的子細胞有2n個，但脫氨基位點為A－U的細胞只有1個，所以這種細胞的比例為1/2n，C正確；如果M經3次有絲分裂后，形成子細胞有8個，由于M細胞DNA分子單鏈上的一個C脫去氨基變為U，是G和U配對，所以復制三次后，有4個細胞脫氨基位點為C－G,3個細胞脫氨基位點為A－T，1個細胞脫氨基位點為U－A，因此含T－DNA且脫氨基位點為A－T的細胞占3/8，D錯誤。
3．(2021·浙江，14)含有100個堿基對的一個DNA分子片段，其中一條鏈的A＋T占40%，它的互補鏈中G與T分別占22%和18%，如果連續復制2次，則需游離的胞嘧啶脫氧核糖核苷酸數量為(　　)
A．240個 B．180個
C．114個 D．90個
答案　B
解析　分析題意可知：該DNA片段含有100個堿基對，即每條鏈含有100個堿基，其中一條鏈(設為1鏈)的A＋T占40%，即A1＋T1＝40個，則C1＋G1＝60個；互補鏈(設為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復制了2次，則DNA分子的個數為22＝4,4個DNA分子中共有胞嘧啶脫氧核糖核苷酸的數量為4×60＝240，原DNA片段中有60個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量為240－60＝180，B正確，A、C、D錯誤。
4．(2021·浙江，22)在DNA復制時，5-溴尿嘧啶脫氧核苷(BrdU)可作為原料，與腺嘌呤配對，摻入新合成的子鏈。用Giemsa染料對復制后的染色體進行染色，DNA分子的雙鏈都含有BrdU的染色單體呈淺藍色，只有一條鏈含有BrdU的染色單體呈深藍色。現將植物根尖放在含有BrdU的培養液中培養，取根尖用Giemsa染料染色后，觀察分生區細胞分裂中期染色體的著色情況。下列推測錯誤的是(　　)
A．第一個細胞周期的每條染色體的兩條染色單體都呈深藍色
B．第二個細胞周期的每條染色體的兩條染色單體著色都不同
C．第三個細胞周期的細胞中染色單體著色不同的染色體均為1/4
D．根尖分生區細胞經過若干個細胞周期后，還能觀察到深藍色的染色單體
答案　C
解析　據題意分析第一個細胞周期的每條染色體的染色單體都只有一條鏈含有BrdU，故呈深藍色，A正確；第二個細胞周期的每條染色體復制之后，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呈淺藍色，一條單體只有一條鏈含有BrdU呈深藍色，故著色都不同，B正確；第二個細胞周期結束后，不同細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的染色體的數目是不確定的，故第三個細胞周期的細胞中染色單體著色不同的染色體比例不能確定，C錯誤；根尖分生區細胞可以持續進行有絲分裂，且DNA復制為半保留復制，所以不管經過多少個細胞周期，依舊可以觀察到一條鏈含有BrdU的染色單體，呈深藍色，D正確。
5．(2021·遼寧，7)下列有關細胞內的DNA及其復制過程的敘述，正確的是(　　)
A．子鏈延伸時游離的脫氧核苷酸添加到3′－端
B．子鏈的合成過程不需要引物參與
C．DNA每條鏈的5′－端是羥基末端
D．DNA聚合酶的作用是打開DNA雙鏈
答案　A
解析　子鏈延伸時由5′→3′合成，故游離的脫氧核苷酸添加到3′－端，A正確；子鏈的合成過程需要引物參與，B錯誤；DNA每條鏈的5′－端是磷酸基團末端，3′－端是羥基末端，C錯誤；解旋酶的作用是打開DNA雙鏈，D錯誤。
一、易錯辨析
1．DNA復制時，嚴格遵循A—T、C—G的堿基互補配對原則，并且新合成的DNA分子中兩條鏈均是新合成的(　×　)
2．DNA分子復制時，解旋酶與DNA聚合酶不能同時發揮作用(　×　)
3．在一個細胞周期中，DNA復制過程中的解旋發生在兩條DNA母鏈之間(　√　)
4．DNA分子復制過程中的解旋在細胞核中進行，復制在細胞質中進行(　×　)
5．原核細胞內DNA的合成都需要DNA片段作為引物(　×　)
6．在DNA的復制過程中，只需要解旋酶和DNA聚合酶(　×　)
二、填空默寫
1．DNA復制的特點：邊解旋邊復制、半保留復制。
2．DNA精確復制的原因：DNA雙螺旋結構提供了復制的模板，堿基互補配對原則保證了復制的精確進行。
3．與DNA復制有關的堿基計算
(1)一個DNA連續復制n次后，DNA分子總數為2n。
(2)第n代的DNA分子中，含原DNA母鏈的有2個，占1/2n－1。
(3)若某DNA分子中含堿基T為a，則連續復制n次，所需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數為：a×(2n－1)；第n次復制時所需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸數為：a×2n－1。
課時精練
一、單項選擇題
1．(2023·江蘇蘇北七市高三調研)端粒是真核生物線性染色體末端的一段復合結構，端粒DNA會隨細胞分裂而縮短(如圖)，直到細胞不能再分裂。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．組成端粒的主要成分是DNA和蛋白質
B．子鏈5′－端引物水解后不能補齊，導致端粒DNA縮短
C．染色體復制后，每條染色體的4個端粒都縮短
D．可通過修復縮短的端粒DNA，延長細胞壽命
答案　C
解析　端粒是真核生物線性染色體末端的一段復合結構，染色體主要是由DNA和蛋白質組成的，所以組成端粒的主要成分是DNA和蛋白質，A正確；DNA的合成需要引物，但是DNA合成完成后要把引物切除，而子鏈中切除引物后不能補齊，導致端粒DNA縮短，B正確；由圖可知，染色體復制以后，只是新合成的端粒DNA縮短而并非所有的端粒都縮短，C錯誤；由于端粒DNA不斷縮短，最后導致細胞停止分裂，因此可以通過修復縮短的端粒DNA，使細胞恢復分裂的能力，延長細胞的壽命，D正確。
2．(2023·鹽城伍佑中學高三期中)復制泡是DNA進行同一起點雙向復制時形成的。在復制啟動時，尚未解開螺旋的親代雙鏈DNA同新合成的兩條子代雙鏈DNA的交界處形成的Y型結構，就稱為復制叉。圖1為真核細胞核DNA復制的電鏡照片，其中泡狀結構為復制泡，圖2為DNA復制時，形成的復制泡和復制叉的示意圖，其中a～h代表相應位置。下列相關敘述不正確的是(　　)
A．圖1過程發生在分裂間期，以脫氧核苷酸為原料
B．圖1顯示真核生物有多個復制原點，可加快復制速率
C．根據子鏈的延伸方向，可以判斷圖2中a處是模板鏈的3′－端
D．若某DNA復制時形成了n個復制泡，則該DNA上應有2n個復制叉
答案　C
解析　DNA的復制就是發生在細胞分裂的間期， 以游離的四種脫氧核苷酸為原料，A正確；圖1為真核細胞核DNA復制，其中一個DNA分子有多個復制泡，可加快復制速率，B正確；子鏈的延伸方向是從5′－端→3′－端，且與模板鏈的關系是反向平行，因此，根據子鏈的延伸方向，可以判斷圖中a處是模板鏈的5′－端，C錯誤；一個復制泡有兩個復制叉(復制泡的兩端各一個)，則若某DNA復制時形成n個復制泡，則應有2n個復制叉，D正確。
3．如圖為某DNA分子片段，假設該DNA分子中有5 000對堿基，A＋T占堿基總數的34%，若該DNA分子在含14N的培養基中連續復制2次，下列敘述正確的是(　　)
A．復制時作用于③處的酶為DNA聚合酶
B．DNA分子復制2次需游離的胞嘧啶脫氧核苷酸9 900個
C．④處指的是腺嘌呤核糖核苷酸
D．子代中含15N的DNA分子占
答案　B
解析　復制時作用于③處的酶為解旋酶，A錯誤；由題意知，DNA分子中A＋T占堿基總數的34%，則C＋G占66%，DNA分子中G＝C＝5 000×2×66%÷2＝3 300(個)，該DNA分子復制2次增加3個DNA分子，需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸3 300×3＝9 900(個)，B正確；DNA分子的基本單位是脫氧核糖核苷酸，所以④處指的是腺嘌呤脫氧核糖核苷酸，C錯誤；由題圖可知，該DNA分子中的兩條鏈一條含有15N，一條含有14N，若該DNA分子在含14N的培養基中連續復制2次，則形成的4個DNA分子中，只有一個含有15N，即占，D錯誤。
4．某果蠅的基因型為AaBb，將其DNA的兩條鏈均被32P標記的精原細胞放在普通培養基中培養。該精原細胞形成了4個有三種基因型(AB、aB、ab)的精子。下列相關敘述正確的是(　　)
A．該精原細胞發生了同源染色體非姐妹染色單體間的互換導致三種基因型精子的產生
B．處于減數第二次分裂前期的細胞中DNA數/染色體數＝2
C．產生的三種基因型的配子中的DNA都有一條鏈被32P標記
D．在減數第一次分裂后期，移向細胞兩極的染色體形態大小都相同
答案　C
解析　若發生同源染色體非姐妹染色單體間的互換，一個基因型為AaBb的精原細胞將產生四種精子，題干中該精原細胞形成了4個有三種基因型(AB、aB、ab)的精子，應為精原細胞發生了基因突變，A錯誤；處于減數第二次分裂前期的細胞中每條染色體上含有兩個DNA，所以核DNA數/染色體數＝2，細胞中DNA除含有核DNA外還含有質DNA，B錯誤；該精原細胞經過了一次DNA復制，所以產生的三種基因型的配子中的DNA都有一條鏈被32P標記，C正確；雄性果蠅的X和Y染色體是一對異型的性染色體，減數第一次分裂后期，同源染色體移向細胞兩極，所以初級精母細胞在減數第一次分裂后期，移向細胞兩極的染色體形態大小不完全相同，D錯誤。
5．(2023·江蘇揚州高三學情調研)取某XY型性別決定的動物(2n＝8)的一個未用3H標記的精原細胞，在含3H標記脫氧核苷酸的培養基中完成一個細胞周期后，將所得子細胞全部轉移至普通培養基中完成減數分裂(不考慮染色體片段互換、實驗誤差和質DNA)。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．一個初級精母細胞中含3H的染色體共有8條
B．一個次級精母細胞可能有2條不含3H的Y染色體
C．一個精細胞中可能有1條不含3H的Y染色體
D．該過程形成的8個精細胞中可能都含3H
答案　B
解析　減數第一次分裂時XY染色體會發生分離，分裂形成的一個次級精母細胞中可能有0或1條或2條Y染色體，則一個次級精母細胞可能有0條或1條不含3H的Y染色體，B錯誤，C正確；減數第二次分裂時姐妹染色單體隨機分別移向細胞兩極，所以兩個子細胞形成的8個精細胞中可能都含3H，D正確。
6．(2023·江蘇南通高三調研)葉綠體DNA分子上有兩個復制起點，同時在起點處解旋并復制，其過程如下圖。下列相關敘述正確的是(　　)
A．脫氧核苷酸鏈的合成不需要RNA引物
B．新合成的兩條脫氧核苷酸鏈的序列相同
C．兩起點解旋后均以兩條鏈為模板合成子鏈
D．子鏈合成后需DNA連接酶催化連接成環狀
答案　D
解析　DNA復制需要引物，故脫氧核苷酸鏈的合成需要引物，A錯誤；新合成的兩條脫氧核苷酸鏈的序列互補，方向相反，B錯誤；由題圖可知，兩起點解旋后均以一條鏈為模板合成子鏈，C錯誤；DNA連接酶能連接兩個DNA片段之間的磷酸二酯鍵，故子鏈合成后需DNA連接酶催化連接形成環狀，D正確。
7．一個雙鏈均被32P標記的噬菌體DNA上有x個堿基對，其中腺嘌呤有m個。用這個噬菌體侵染只含31P的大腸桿菌，共釋放出128個子代噬菌體。下列敘述正確的是(　　)
A．該過程至少需要64(x－m)個游離的胞嘧啶脫氧核苷酸
B．噬菌體增殖需要細菌提供原料、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個氫鍵
答案　C
解析　根據題意分析，用這個噬菌體侵染只含31P的大腸桿菌，共釋放出128個子代噬菌體，相當于新合成了127個DNA分子，因此該過程至少需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸數＝127(x－m)，A錯誤；噬菌體增殖需要的模板是由其自身提供的，B錯誤；由于半保留復制，所以在釋放出的128個子代噬菌體中，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＝2m＋3(x－m)＝3x－m，D錯誤。
8．DNA分子經過誘變，某位點上一個正常堿基(設為P)變成了尿嘧啶。該DNA連續復制兩次，得到4個子代DNA分子相應位點上的堿基對分別為U－A、A－T、G－C、C－G，推測“P”可能是(　　)
A．胸腺嘧啶 B．腺嘌呤
C．胸腺嘧啶或腺嘌呤 D．胞嘧啶或鳥嘌呤
答案　D
解析　由4個子代DNA分子的堿基對可知該DNA分子經過誘變處理后，其中1條鏈上的堿基發生了突變，另一條鏈是正常的，所以得到的4個子代DNA分子中正常的DNA分子和異常的DNA分子各占1/2，因此含有G與C、C與G的2個DNA分子是未發生突變的，這兩個正常的DNA分子和親代DNA分子的堿基組成是一致的，即親代DNA分子中的堿基組成是C—G或G—C，因此P可能是G或C。
二、多項選擇題
9．如圖為科學家設計的DNA合成的同位素標記實驗，利用大腸桿菌探究DNA的復制過程。下列敘述不正確的是(　　)
A．通過比較試管②和①的結果不能證明DNA復制為半保留復制
B．實驗中采用了放射性同位素標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行上述實驗，且提取DNA更方便
D．大腸桿菌在含有15NH4Cl的培養液中生長若干代，細胞只有DNA含15N
答案　BCD
解析　比較試管①和②的結果，DNA分別為15N/15N－DNA和15N/14N－DNA，半保留復制和分散復制子一代DNA都是15N/14N－DNA，所以不能證明DNA復制為半保留復制，A正確；本實驗應用了14N和15N,14N和15N都沒有放射性，所以本實驗采用了同位素標記和密度梯度離心的研究方法，B錯誤；噬菌體是病毒，沒有細胞結構，不能在培養液中獨立生活和繁殖，因而不能代替大腸桿菌進行實驗，C錯誤；蛋白質和核酸等物質都含有N元素，所以大腸桿菌在含有15NH4C1的培養液中生長若干代，細胞中含15N的物質有DNA、RNA、蛋白質等，D錯誤。
10．將某雄性動物細胞的全部DNA分子的兩條鏈經32P標記(染色體數為2n)后，置于不含32P的培養基中培養。經過連續兩次細胞分裂后產生4個子細胞，檢測子細胞中的情況。下列推斷正確的是(　　)
A．若進行有絲分裂，則含32P染色體的子細胞比例不一定為1/2
B．若進行減數分裂，則含32P染色體的子細胞比例一定為1
C．若子細胞中的染色體都含32P，則一定進行有絲分裂
D．若子細胞中的染色體不都含32P，則一定進行減數分裂
答案　AB
解析　若子細胞中的染色體都含32P，說明DNA只復制一次，則一定進行減數分裂，C錯誤；若子細胞中的染色體不都含32P，則一定進行的是有絲分裂，D錯誤。
11．如圖1表示的是細胞內DNA復制過程，圖2表示圖1中RNA引物去除并修復的過程。相關敘述正確的是(　　)
A．兩條子鏈合成過程所需的RNA引物數量不同
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DNA單鏈片段的連接
答案　ABD
解析　DNA復制時，其中一條鏈的復制是連續的，只需一個引物，而另一條鏈的復制是不連續的，形成多個子鏈DNA片段，所以需要多個引物，因此兩條子鏈合成過程所需的RNA引物數量不同，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錯誤；從圖中看出，酶4催化DNA單鏈片段連接形成DNA長鏈，是DNA連接酶，D正確。
12．用熒光標記的特定的DNA片段作為探針，與染色體上對應的DNA片段結合可在染色體上定位特定的基因。探針與染色體上待測基因結合的原理如圖所示，下列敘述正確的是(　　)
A．合成探針的原料是脫氧核苷酸
B．此處煮沸的作用相當于解旋酶的作用
C．復性時，探針與基因雜交遵循堿基互補配對原則
D．對成熟葉肉細胞進行基因標記時，一條染色體上可觀察到兩個熒光點
答案　ABC
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，相當于DNA解旋酶的作用，B正確；復性時，探針單鏈和具有特定的基因的單鏈按照堿基互補配對原則雜交，C正確；成熟葉肉細胞中DNA沒有復制，只能觀察到一個熒光點，D錯誤。
三、非選擇題
13．(2023·江蘇蘇北四市高三期末)真核細胞內染色體外環狀DNA(eccDNA)是游離于染色體基因組外的DNA，DNA的損傷可能會導致eccDNA的形成。下圖中途徑1、2分別表示真核細胞中DNA復制的兩種情況，a、b、a′和b′表示子鏈的兩端，①～④表示生理過程。請據圖回答相關問題：
(1)途徑1中酶2為______________，途徑2中④過程需要____________酶的作用。
(2)途徑2中a、b、a′和b′中為5′－端的是_________________________________________。
(3)觀察過程①③可推測DNA復制采用了______________等方式，極大地提升了復制速率。eccDNA能自我復制的原因是_____________________________________________。
(4)下列可能屬于eccDNA形成原因的有___________________________________________。
A．DNA發生雙鏈斷裂
B．染色體片段丟失
C．染色體斷裂后重新連接
D．DNA中堿基互補配對
(5)eccDNA在腫瘤細胞中普遍存在，腫瘤細胞分裂時，因eccDNA無________(填結構)，而無法與____________連接，導致不能平均分配到子細胞中。由此可見，eccDNA的遺傳__________(填“遵循”或“不遵循”)孟德爾遺傳規律。
答案　(1)DNA聚合酶　DNA連接　(2)a和a′　(3)雙向、多起點　eccDNA上有復制起點(復制原點)　(4)ABC　(5)著絲粒　紡錘絲　不遵循
解析　(1)途徑1為線性DNA復制過程，該過程中的酶1為解旋酶，酶2為DNA聚合酶，途徑2為環狀DNA形成和復制的過程，④為損傷DNA由線性形成環狀DNA過程，即該過程需要DNA連接酶的作用。(2)DNA復制過程中子鏈的延伸方向是由5′→3′，根據復制方向可知，途徑2中a、a′為5′－端。(3)觀察過程①③可推測，DNA復制為半保留復制，結合圖示可知，DNA復制過程中表現出雙向復制和多起點復制的特點，該特點極大地提升了復制速率。eccDNA上有復制起點，因而eccDNA能自我復制。(4)根據題意可知，DNA的損傷可能會導致eccDNA的形成，而DNA發生雙鏈斷裂、染色體片段丟失、染色體斷裂等都是DNA損傷的表現，而DNA堿基互補配對不會導致環狀DNA的形成，因此，A、B、C符合題意。(5)eccDNA在腫瘤細胞中普遍存在，腫瘤細胞分裂時，因eccDNA無著絲粒，因此無法與紡錘絲連接，只能隨機分配到子細胞中。由于eccDNA不能均等分配到子細胞中，因此，eccDNA的遺傳不遵循孟德爾遺傳規律。
14．雙鏈DNA是由兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈組成。早在1966年，日本科學家岡崎提出DNA半不連續復制假說：DNA復制形成互補子鏈時，一條子鏈是連續形成，另一條子鏈不連續即先形成短鏈片段(如圖1)。為驗證這一假說，岡崎進行了如下實驗：讓T4噬菌體在20 ℃時侵染大腸桿菌70 min后，將同位素3H標記的脫氧核苷酸添加到大腸桿菌的培養基中，在2秒、7秒、15秒、30秒、60秒、120秒后，分離T4噬菌體DNA并通過加熱使DNA分子變性、全部解螺旋，再進行密度梯度離心，以DNA單鏈片段分布位置確定片段大小(分子越小離試管口距離越近)，并檢測相應位置DNA單鏈片段的放射性，結果如圖2。請分析回答：
(1)若1個雙鏈DNA片段中有1 000個堿基對，其中胸腺嘧啶350個，該DNA連續復制四次，在第四次復制時需要消耗________個胞嘧啶脫氧核苷酸。
(2)以3H標記的脫氧核苷酸添加到大腸桿菌的培養基中，最終在噬菌體DNA中檢測到放射性，其原因是__________________________________________________________。
(3)DNA解旋在細胞中需要解旋酶的催化，在體外通過加熱也能實現。解旋酶不能為反應提供能量，但能____________________________________________________________。
研究表明，在DNA分子加熱解鏈時，DNA分子中G＋C的比例越高，需要解鏈溫度越高的原因是____________________________________________________________。
(4)圖2中，與60秒結果相比，120秒結果中短鏈片段減少的原因是________________________________________________________________________。
該實驗結果為岡崎假說提供的有力證據是_____________________________________。
答案　(1)5 200　(2)標記的脫氧核苷酸被大腸桿菌吸收，為噬菌體DNA復制提供原料，所以在噬菌體DNA中檢測到放射性　(3)降低反應所需要的活化能　DNA分子中G＋C的比例越高，氫鍵數越多，DNA結構越穩定　(4)短鏈片段連接形成長片段，所以短鏈片段減少　在實驗時間內，細胞中均能檢測到較多的短鏈片段
解析　(1)已知1個雙鏈DNA片段中共有A＋T＋G＋C＝2 000個堿基，其中T＝350個。依據堿基互補配對原則可推知，在該DNA片段中，A＝T＝350個，C＝G＝650個。該DNA連續復制四次，在第四次復制時需要消耗胞嘧啶脫氧核苷酸數＝(24－23)×650＝5 200個。

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