2022年高考生物 母題題源系列 專題05 DNA復(fù)制方式

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1、2022年高考生物 母題題源系列 專題05 DNA復(fù)制方式 【母題原題】1．（2018浙江卷，22）某研究小組進(jìn)行“探究DNA的復(fù)制過程”的活動，結(jié)果如圖所示。其中培養(yǎng)大腸桿菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl。a、b、c表示離心管編號，條帶表示大腸桿菌DNA離心后在離心管中的分布位置。下列敘述錯誤的是（　?。? A．本活動運(yùn)用了同位素示蹤和密度梯度離心技術(shù) B．a(chǎn)管的結(jié)果表明該管中的大腸桿菌是在含14NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)的 C．b管的結(jié)果表明該管中的大腸桿菌的DNA都是14N–15N-DNA D．實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明DNA分子的復(fù)制是半保留復(fù)制的 【答案】B 【命題透

2、析】本題考查“探究DNA的復(fù)制過程”，屬于對理性思維和科學(xué)探究層次的考查。 【名師點(diǎn)睛】掌握該實(shí)驗(yàn)用到的基本方法、實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果即可答題。 2．（2018海南卷，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

3、 【答案】D 【命題透析】本題考查DNA復(fù)制的特點(diǎn)，屬于對生命觀和理性思維的考查。 【解析】將含有14N14N的大腸桿菌置于含有15N的培養(yǎng)基中繁殖兩代后，由于DNA的半保留復(fù)制，得到的子代DNA為2個14N14N－DNA和2個14N15N－DNA，再將其轉(zhuǎn)到含有14N的培養(yǎng)基中繁殖一代，會得到6個15N14N－DNA和2個14N14N－DNA，比例為3：1，D正確。 【名師點(diǎn)睛】結(jié)合DNA復(fù)制特點(diǎn)，借助圖形來演繹實(shí)驗(yàn)結(jié)果最準(zhǔn)確和直觀。 【命題意圖】通過DNA復(fù)制方式的探究，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析的能力，落實(shí)理性思維和科學(xué)探究的學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。 【命題規(guī)律】主要從兩個角度進(jìn)行

4、考查：①展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，聯(lián)系DNA半保留復(fù)制的特點(diǎn)，解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的原因；②創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情景，聯(lián)系DNA半保留復(fù)制的特點(diǎn)，預(yù)期可能產(chǎn)生的結(jié)果及得出的結(jié)論。 【答題模板】DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)分析 (1)實(shí)驗(yàn)方法：放射性同位素示蹤法和離心技術(shù)。 (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。 ①重帶(密度最大)：兩條鏈都為15N標(biāo)記的親代雙鏈DNA。 ②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D

5、NA。 ③輕帶(密度最小)：兩條鏈都為14N標(biāo)記的子代雙鏈DNA。 (5)實(shí)驗(yàn)過程： (6)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。 (7)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA的復(fù)制是以半保留方式進(jìn)行的。 1．【全國100所名校高考模擬金典卷（六）理綜生物試題】線粒體DNA分子通常是由H鏈和L鏈構(gòu)成的環(huán)狀雙鏈。該DNA復(fù)制時,OH首先被啟動,以L鏈為模板,合成一段RNA作為引物,然后合成H鏈片段,新H鏈一邊合成,一邊取代原來的H鏈,被取代的H鏈以環(huán)的形式游離出來,由于其

6、像字母D,所以被稱為D環(huán)復(fù)制。當(dāng)H鏈合成約2/3時,OL啟動,以被取代的H鏈為模板,合成新的L鏈,待全部復(fù)制完成后,新的H鏈和老的L鏈、新的L鏈和老的H鏈各自組合形成兩個環(huán)狀雙螺旋DNA分子,整個過程如下圖所示。下列相關(guān)敘述錯誤的是 A. 動物細(xì)胞線粒體DNA分子不含游離的磷酸基 B. RNA引物的基本組成單位是核糖核苷酸 C. 若此DNA連續(xù)復(fù)制2次,共需要4個引物 D. D環(huán)復(fù)制過程中,H鏈和L鏈不同時完成復(fù)制 【答案】C 【解析】由圖可知，線粒體為環(huán)狀雙鏈DNA分子，所以動物細(xì)胞線粒體DNA未復(fù)制前含0個游離的磷酸基，由于新H鏈和L鏈合成是連續(xù)的，所以催化合成DNA子鏈合

7、成的酶是DNA聚合酶。RNA引物的基本組成單位是核糖核苷酸，由于DNA聚合酶只能將單個脫氧核苷酸連續(xù)結(jié)合到雙鏈DNA片段的引物鏈上，所以引物的作用是作為DNA復(fù)制的起始點(diǎn)，在核酸合成反應(yīng)時，作為每個多核苷酸鏈進(jìn)行延伸的出發(fā)點(diǎn)。 詳解：由圖可知，線粒體DNA分子為環(huán)狀雙鏈，所以不含游離的磷酸基，A正確；RNA的基本組成單位是核糖核苷酸，B正確；DNA連續(xù)復(fù)制n次，最終形成2n個環(huán)狀DNA分子，共2n+1條單鏈，由于DNA復(fù)制是半保留復(fù)制，需新合成2n+1-2條單鏈，共需要2n+1-2=23-2=6個引物，C錯誤；當(dāng)H鏈合成約2/3時，OL啟動合成新的L鏈，所以D環(huán)復(fù)制過程中，當(dāng)H鏈完成復(fù)制的時

8、候，L鏈復(fù)制完成了約1/3，D正確。 2．【安徽省宣城市2018屆高三第二次調(diào)研測試?yán)砜凭C合生物試題】1958年，科學(xué)家以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（如下圖），證實(shí)了DNA是以半保留方式復(fù)制的。②、③、④、⑤試管是模擬可能出現(xiàn)的結(jié)果。下列相關(guān)推論正確的是 培養(yǎng)條件與方法： （1）在含15N的培養(yǎng)基培養(yǎng)若干代，使DNA雙鏈均被15N標(biāo)記(試管①)。 （2）轉(zhuǎn)至14N的培養(yǎng)基培養(yǎng)，每30分鐘繁殖一代。 （3）取出每代DNA樣本，并離心分層。 A. 該實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了同位素標(biāo)記法，出現(xiàn)④的結(jié)果至少需要90分鐘 B. ③是轉(zhuǎn)入14N培養(yǎng)基中復(fù)制一代的結(jié)果，②是復(fù)制二代的結(jié)果 C. 對得到

9、DNA以半保留方式復(fù)制結(jié)論起關(guān)鍵作用的是試管③結(jié)果 D. 給試管④中加入解旋酶一段時間后離心出現(xiàn)的結(jié)果如試管⑤所示 【答案】C 【解析】根據(jù)題意和題圖可知，將大腸桿菌在含15N的培養(yǎng)基培養(yǎng)若干代，使DNA雙鏈均被15N標(biāo)記(試管①)，由于DNA雙鏈均被15N標(biāo)記，其密度最大，所以經(jīng)密度梯度離心后，在最靠近試管底部形成一條DNA帶（假設(shè)稱為重帶）。轉(zhuǎn)至14N的培養(yǎng)基培養(yǎng)，由于DNA以半保留方式復(fù)制，所以復(fù)制一代的結(jié)果是全部DNA均為一條鏈含有15N標(biāo)記，另一條鏈不含15N標(biāo)記而含14N，其密度居中，位置也居中，經(jīng)密度梯度離心后，在試管中部形成一條DNA帶（假設(shè)稱為中帶，如試管③）。雙鏈均被

10、15N標(biāo)記的DNA復(fù)制兩代，形成的子代DNA中有1/2是一條鏈含有15N標(biāo)記，另一條鏈不含15N標(biāo)記而含14N，位于試管中帶；有1/2是兩條鏈均未被15N標(biāo)記而只含14N，其密度最小，經(jīng)密度梯度離心后，在離試管底部最遠(yuǎn)處形成一條帶（假設(shè)稱為輕帶，如試管④）。因此，③是轉(zhuǎn)入14N培養(yǎng)基中復(fù)制一代的結(jié)果，④是復(fù)制二代的結(jié)果，B項(xiàng)錯誤；出現(xiàn)④的結(jié)果是DNA復(fù)制兩代，已知大腸桿菌每30分鐘繁殖一代，即每30分鐘DNA復(fù)制一代，所以出現(xiàn)④的結(jié)果至少需要60分鐘，A項(xiàng)錯誤；要證明DNA的復(fù)制為半保留復(fù)制，需要證明后代DNA的兩條鏈一條是原來的，另一條是新合成的。試管③的結(jié)果表明了將DNA被15N標(biāo)記的大腸

11、桿菌放在14N的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，子一代的DNA僅有15N/14N，故C項(xiàng)正確；試管④內(nèi)輕帶（14N/14N）中的DNA數(shù)與中帶（15N/14N）中的DNA數(shù)相等，給試管④中加入解旋酶一段時間后，DNA會解旋變成單鏈，其中含14N的鏈占3/4，含15N的鏈占1/4，經(jīng)密度梯度離心后，試管中會出現(xiàn)1條輕帶，1條重帶，且輕帶要比重帶寬，故D項(xiàng)錯誤。 3．【浙江省稽陽聯(lián)誼學(xué)校2018屆高三3月聯(lián)考生物試題】下圖為科學(xué)家設(shè)計(jì)的DNA 合成的同位素示蹤實(shí)驗(yàn)，利用大腸桿菌來探究DNA 的復(fù)制過程，下列說法正確的是 A. 從獲得試管①到試管③，細(xì)胞內(nèi)的染色體復(fù)制了兩次 B. 用噬菌體代替大腸桿菌進(jìn)行實(shí)

12、驗(yàn)，提取DNA 更方便 C. 試管③中含有14N 的DNA 占3/4 D. 本實(shí)驗(yàn)是科學(xué)家對DNA 復(fù)制方式假設(shè)的驗(yàn)證 【答案】D 4．【某公司大聯(lián)考2017-2018學(xué)年生物試題】將含14N-DNA的酵母菌轉(zhuǎn)移到15NH4C1培養(yǎng)液中，培養(yǎng)24 h后提取子代酵母菌的DNA。將DNA熱變性處理（解開雙螺旋，變成單鏈），然后進(jìn)行密度梯度離心，管中出現(xiàn)兩種條帶，且分別對應(yīng)兩個峰，如圖所示。請回答下列問題： （1）酵母菌細(xì)胞中進(jìn)行DNA復(fù)制的場所有__________，復(fù)制方式為_________________。在DNA復(fù)制過程中，___________為復(fù)制提供了精確的模板，通過_

13、__________，保證了復(fù)制能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。 （2）根據(jù)圖中信息可知酵母菌的細(xì)胞周期為___________h。根據(jù)條帶的數(shù)目和位置___________（填“能”或“不能”）判斷DNA的復(fù)制方式。 【答案】（1）細(xì)胞核和線粒體 半保留復(fù)制 DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu) 堿基互補(bǔ)配對 （2）8 不能 【解析】根據(jù)題意分析，將含14N-DNA的酵母菌轉(zhuǎn)移到15NH4C1培養(yǎng)液中，培養(yǎng)n代后，含14N的DNA鏈占全部DNA鏈的比例=2/2n+1=1/2n。據(jù)圖分析，14N條帶的相對含量為1，15N條帶的相對含量為7，說明14N條帶占總數(shù)的1/8，則1/2n=1/8，計(jì)算得n=3，

14、即DNA復(fù)制了3次，則酵母菌的細(xì)胞周期=24÷3=8h。 （1）酵母菌是真核生物，細(xì)胞中含有DNA的場所有細(xì)胞核和線粒體，因此其細(xì)胞中可以進(jìn)行DNA復(fù)制的場所有細(xì)胞核和線粒體。從結(jié)果看，DNA分子的復(fù)制具有半保留復(fù)制的特點(diǎn)。在DNA復(fù)制過程中，DNA分子規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)能夠?yàn)閺?fù)制提供精確的模板，它的堿基互補(bǔ)配對原則保證了復(fù)制能準(zhǔn)確無誤的進(jìn)行。 （2）根據(jù)以上分析已知，酵母菌的細(xì)胞周期為8h；無論是全保留復(fù)制，還是半保留復(fù)制，復(fù)制相同次數(shù)以后兩種條帶所占的比例是相同的，因此不能根據(jù)條帶的數(shù)目和位置判斷DNA的復(fù)制方式。 5．（廣東省廣州市華南師大附中2018屆高三三模理綜生物試題）通常DN

15、A分子復(fù)制從一個復(fù)制起始點(diǎn)開始，有單向復(fù)制和雙向復(fù)制，如下圖所示： 放射性越高的3H-胸腺嘧啶脫氧核糖核苷(3H-脫氧胸苷），在放射自顯影技術(shù)的圖像上，感光還原的銀顆粒密度越高。請利用放射性自顯影技術(shù)、低放射性3H-脫氧胸苷和高放射性3H-脫氧胸苷，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以確定大腸桿菌DNA復(fù)制的方向，簡要寫出： （1）實(shí)驗(yàn)思路：_____________。 （2）預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果和得出結(jié)論：____________。 【答案】（1）復(fù)制開始時，首先用含低放射性3H-脫氧胸苷培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，一段時間后轉(zhuǎn)移到含有高放射性3H-脫氧胸苷的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)，用放射自顯影技術(shù)觀察復(fù)制起點(diǎn)和復(fù)制起點(diǎn)兩側(cè)銀

16、顆粒密度情況 （2）若復(fù)制起點(diǎn)處銀顆粒密度低，一側(cè)銀顆粒密度高，則DNA分子復(fù)制為單向復(fù)制；若復(fù)制起點(diǎn)處銀顆粒密度低，復(fù)制起點(diǎn)的兩側(cè)銀顆粒密度高，則DNA分子復(fù)制為雙向復(fù)制 【解析】由題意和圖示信息準(zhǔn)確把握實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ù_定大腸桿菌DNA復(fù)制的方向），從中挖掘出隱含的信息：①利用3H-脫氧胸苷使新合成的同一條DNA子鏈上出現(xiàn)低放射性區(qū)段和高放射性區(qū)段；②利用放射性自顯影技術(shù)，通過觀察復(fù)制起點(diǎn)及其兩側(cè)銀顆粒密度情況來判斷DNA復(fù)制的方向。在此基礎(chǔ)上，對相關(guān)問題進(jìn)行解答。 (2)依據(jù)實(shí)驗(yàn)思路可知：若DNA分子復(fù)制為單向復(fù)制，則復(fù)制起點(diǎn)處銀顆粒密度低，遠(yuǎn)離復(fù)制起點(diǎn)的一側(cè)銀顆粒密度高。若DNA分子復(fù)制為雙向復(fù)制，則復(fù)制起點(diǎn)處銀顆粒密度低，復(fù)制起點(diǎn)的兩側(cè)銀顆粒密度高。