2018-2019學(xué)年高中生物 第三章 遺傳的分子基礎(chǔ) 第三節(jié) 遺傳信息的傳遞學(xué)案 浙科版必修2.doc

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第三節(jié)　遺傳信息的傳遞 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.了解對(duì)DNA分子復(fù)制的推測(cè)及實(shí)驗(yàn)證據(jù)。2.歸納DNA分子的復(fù)制過(guò)程，并探討DNA復(fù)制的生物學(xué)意義。 一、探究DNA的復(fù)制過(guò)程 1.實(shí)驗(yàn)方法：同位素示蹤法。 2.實(shí)驗(yàn)原理 (1)含15N的雙鏈DNA密度較大，離心后的條帶應(yīng)分布于離心管的下部。 (2)含14N的雙鏈DNA密度較小，離心后的條帶應(yīng)分布于離心管的上部。 (3)兩條鏈分別含15N和 14N的雙鏈DNA密度介于雙鏈均含15N的DNA和雙鏈均含14N的DNA之間，離心后的條帶應(yīng)分布于離心管的中部。 3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程 (1)大腸桿菌在以15NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中繁殖若干代。 (2)將上述大腸桿菌轉(zhuǎn)到以14NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)。 (3)在不同時(shí)刻收集大腸桿菌并提取DNA，即分別取完成一次細(xì)胞分裂和兩次細(xì)胞分裂的大腸桿菌，并將其中的DNA分子分離出來(lái)。 (4)將提取的DNA進(jìn)行密度梯度超速離心和分析，記錄離心后離心管中DNA的位置。 4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果(如圖示) (1)離心管a：立即取出提取DNA→離心→離心管底部(15N－15N－DNA)。 (2)離心管b：繁殖一代后取出提取DNA→離心→離心管中部(15N－14N－DNA)。 (3)離心管c：繁殖二代后取出提取DNA→離心→離心管上部和離心管中部(14N－14N－DNA和15N－14N－DNA)。 5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制。 例1　在氮源為14N和15N的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的大腸桿菌，其DNA分子分別為14N－DNA(相對(duì)分子質(zhì)量為a)和15N－DNA(相對(duì)分子質(zhì)量為b)。將親代大腸桿菌轉(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(duì)此實(shí)驗(yàn)的敘述不正確的是(　　) A.Ⅰ代細(xì)菌DNA分子中一條鏈?zhǔn)?4N，另一條鏈?zhǔn)?5N B.Ⅱ代細(xì)菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的 C.預(yù)計(jì)Ⅲ代細(xì)菌DNA分子的平均相對(duì)分子質(zhì)量為 D.上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制 答案　B 解析　15N－DNA在14N的培養(yǎng)基上進(jìn)行第一次復(fù)制后，產(chǎn)生的兩個(gè)子代DNA分子均含有一條15N的DNA鏈和一條14N的DNA鏈。這樣的DNA用離心法分離后，應(yīng)該全部處在試管的中部。Ⅰ代的兩個(gè)DNA分子再分別進(jìn)行復(fù)制，它們所產(chǎn)生的兩個(gè)子代DNA分別為全14N－DNA分子和14N、15N—DNA分子。此時(shí)，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。培養(yǎng)一個(gè)大腸桿菌，則其Ⅲ代細(xì)菌DNA分子共有8個(gè)，各條鏈的相對(duì)分子質(zhì)量之和為(7a＋b)，平均相對(duì)分子質(zhì)量為。 例2　(2018杭州模擬)如圖為科學(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(lái)探究DNA 的復(fù)制過(guò)程，下列說(shuō)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)驗(yàn)，提取DNA 更方便 C.試管③中含有14N 的DNA占 D.本實(shí)驗(yàn)是科學(xué)家對(duì)DNA 復(fù)制方式假設(shè)的驗(yàn)證 答案　D 解析　大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)沒(méi)有染色體，A 錯(cuò)誤；噬菌體是營(yíng)寄生生活的，不能在培養(yǎng)液中繁殖，不能代替大腸桿菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，B 錯(cuò)誤；試管③中含有14N 的DNA 占100%，C錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)是對(duì)DNA半保留復(fù)制的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，D正確。 二、DNA分子復(fù)制的過(guò)程 1.概念：產(chǎn)生兩個(gè)跟親代DNA完全相同的新DNA分子的過(guò)程。 2.DNA復(fù)制的過(guò)程 (1)解旋：在解旋酶作用下，DNA分子兩條鏈的配對(duì)堿基之間的氫鍵斷裂，堿基暴露出來(lái)，形成兩條“模板鏈”(母鏈)。 (2)合成子鏈：以每一條母鏈為模板，在DNA聚合酶作用下，利用游離的4種脫氧核苷酸為原料，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，合成與母鏈互補(bǔ)的子鏈。 (3)形成子代DNA：延伸子鏈，母子鏈盤(pán)繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。結(jié)果，一個(gè)DNA分子形成兩個(gè)完全相同的子代DNA分子。 3.復(fù)制的條件 模板：親代DNA解旋產(chǎn)生的兩條母鏈。 原料：游離的四種脫氧核苷酸。 酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶。 能量：ATP。 4.復(fù)制的特點(diǎn)：半保留復(fù)制，即子代DNA雙鏈＝一條母鏈＋一條新子鏈。 5.意義：將遺傳信息從親代傳給子代，保持了遺傳信息的連續(xù)性。 歸納總結(jié)　對(duì)DNA復(fù)制的理解 (1)DNA復(fù)制的場(chǎng)所：主要場(chǎng)所是細(xì)胞核，但在擬核、線(xiàn)粒體、葉綠體中也能進(jìn)行DNA復(fù)制。 (2)能夠進(jìn)行DNA復(fù)制的生物：一切以DNA為遺傳物質(zhì)的生物。 (3)真核生物細(xì)胞核中DNA復(fù)制發(fā)生的時(shí)間：在體細(xì)胞中發(fā)生在有絲分裂間期；在有性生殖過(guò)程中發(fā)生在減數(shù)第一次分裂前的間期。 (4)復(fù)制所需的酶是指一個(gè)酶系統(tǒng)。 ①解旋酶的作用是破壞堿基間的氫鍵。 ②DNA聚合酶的作用是連接游離的脫氧核苷酸。 例3　下列關(guān)于DNA復(fù)制條件的敘述，不正確的是(　　) A.DNA復(fù)制時(shí)只有DNA的一條鏈作模板 B.以4種游離的脫氧核苷酸為原料 C.DNA復(fù)制過(guò)程需要消耗能量 D.沒(méi)有酶的催化，細(xì)胞DNA復(fù)制無(wú)法進(jìn)行 答案　A 解析　DNA復(fù)制是指DNA分子利用細(xì)胞提供的能量，在解旋酶的作用下將雙鏈解開(kāi)，以解開(kāi)的兩條鏈為模板，在DNA聚合酶作用下，利用細(xì)胞中游離的4種脫氧核苷酸為原料，合成與母鏈互補(bǔ)的子鏈，每條子鏈與其對(duì)應(yīng)的模板鏈盤(pán)繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)，最終形成與親代DNA分子相同的子代DNA的過(guò)程。 例4　(2017浙江4月選考)若將處于G1期的胡蘿卜愈傷組織細(xì)胞置于含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)液中，培養(yǎng)至第二次分裂中期。下列敘述正確的是(　　) A.每條染色體中的兩條染色單體均含3H B.每個(gè)DNA 分子的兩條脫氧核苷酸鏈均含3H C.每個(gè) DNA 分子中均只有一條脫氧核苷酸鏈含3H D.每條染色單體均只有一個(gè)DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈含3H 答案　A 解析　若將處于G1期的胡蘿卜愈傷組織細(xì)胞置于含3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸培養(yǎng)液中，在間期的S期時(shí)DNA復(fù)制1次，所以第一次細(xì)胞分裂完成后得到的2個(gè)子細(xì)胞都是每一條染色體的DNA都只有1條鏈被標(biāo)記，培養(yǎng)至第二次分裂中期，每條染色體中的兩條染色單體均含3H標(biāo)記。 特別提醒　DNA分子復(fù)制特點(diǎn)及子代DNA存在位置與去向 (1)復(fù)制特點(diǎn)——半保留復(fù)制，即新DNA分子總有一條鏈來(lái)自親代DNA(即模板鏈)，另一條鏈(子鏈)由新鏈構(gòu)建而成。 (2)2個(gè)子代DNA位置：當(dāng)一個(gè)DNA分子復(fù)制后形成兩個(gè)新DNA分子后，這兩個(gè)新DNA恰位于兩條姐妹染色單體上，且由著絲粒連在一起，即： (3)2個(gè)子代DNA去向：在有絲分裂后期或減數(shù)第二次分裂后期著絲粒分開(kāi)，分別進(jìn)入兩個(gè)子細(xì)胞中。 例5　(2018杭州五校聯(lián)考)下列關(guān)于DNA的相關(guān)計(jì)算，正確的是(　　) A.具有1 000個(gè)堿基對(duì)的DNA，腺嘌呤有600個(gè)，則每一條鏈上都具有胞嘧啶200個(gè) B.具有m個(gè)胸腺嘧啶的DNA片段，復(fù)制n次后共需2nm個(gè)胸腺嘧啶 C.具有m個(gè)胸腺嘧啶的DNA片段，第n次復(fù)制需要2n－1m個(gè)胸腺嘧啶 D.無(wú)論是雙鏈DNA還是單鏈DNA，(A＋G)所占的比例均是 答案　C 解析　具有1 000個(gè)堿基對(duì)的DNA，腺嘌呤有600個(gè)，則DNA中含胞嘧啶400個(gè)，因此一條鏈上的胞嘧啶數(shù)可為0～400個(gè)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；具有m個(gè)胸腺嘧啶的DNA片段，復(fù)制n次后DNA數(shù)由1個(gè)變?yōu)?n個(gè)，因此需要(2n－1)m個(gè)胸腺嘧啶，其第n次復(fù)制DNA數(shù)由2n－1個(gè)變?yōu)?n個(gè)，這一過(guò)程需要(2n－2n－1)m＝2n－1m個(gè)胸腺嘧啶，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；只有在雙鏈DNA中才遵循卡伽夫法則，即A＝T、G＝C，在單鏈DNA中不存在這一關(guān)系，因此只有雙鏈DNA中(A＋G)所占的比例為，單鏈DNA中該比值不一定為，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 1.保證準(zhǔn)確無(wú)誤地進(jìn)行DNA復(fù)制的關(guān)鍵步驟是(　　) A.解旋酶促使DNA的兩條鏈分離 B.游離的脫氧核苷酸與母鏈堿基進(jìn)行互補(bǔ)配對(duì) C.配對(duì)的脫氧核苷酸之間連接成與母鏈互補(bǔ)的子鏈 D.模板母鏈與互補(bǔ)子鏈盤(pán)繞成雙鏈結(jié)構(gòu) 答案　B 解析　DNA具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，能為復(fù)制提供模板；堿基具有互補(bǔ)配對(duì)的能力，能夠使復(fù)制準(zhǔn)確無(wú)誤。 2.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(shí)含14N和15N，c只含14N，如下圖，這三種DNA分子的比例正確的是(　　) 答案　D 3.DNA分子復(fù)制時(shí)，解旋酶作用的部位應(yīng)該是(　　) A.腺嘌呤與鳥(niǎo)嘌呤之間的氫鍵 B.腺嘌呤與胸腺嘧啶之間的氫鍵 C.脫氧核糖與含氮堿基之間的化學(xué)鍵 D.脫氧核糖與磷酸之間的化學(xué)鍵 答案　B 解析　DNA復(fù)制過(guò)程中用到解旋酶和DNA聚合酶，其中解旋酶的作用是把兩條螺旋的雙鏈解開(kāi)，破壞的是A與T、G與C之間的氫鍵。 4.細(xì)菌在15N培養(yǎng)基中繁殖數(shù)代后，使細(xì)菌DNA的含氮堿基皆含有15N，然后再移入14N培養(yǎng)基中培養(yǎng)，抽取其子代的DNA經(jīng)高速離心分離，如圖①～⑤為可能的結(jié)果，下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A.第一次分裂的子代DNA應(yīng)為⑤ B.第二次分裂的子代DNA應(yīng)為① C.第三次分裂的子代DNA應(yīng)為③ D.親代的DNA應(yīng)為⑤ 答案　A 解析　親代DNA為15N－15N，經(jīng)第一次復(fù)制所形成的子代DNA應(yīng)均為15N－14N，應(yīng)如圖②所示。 5.科學(xué)家以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，運(yùn)用同位素示蹤技術(shù)及密度梯度離心方法進(jìn)行了DNA復(fù)制方式的探索實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果見(jiàn)下表。 組別 1組 2組 3組 4組 培養(yǎng)液中 唯一氮源 14NH4Cl 15NH4Cl 14NH4Cl 14NH4Cl 繁殖代數(shù) 多代 多代 一代 兩代 培養(yǎng)產(chǎn)物 A B B的子Ⅰ代 B的子Ⅱ代 操作 提取DNA并離心 離心結(jié)果 僅為輕帶(14N/14N) 僅為重帶(15N/15N) 僅為中帶(15N/14N) 輕帶(14N/14N) 中帶(15N/14N) 請(qǐng)分析并回答： (1)要得到DNA中的N全部被15N標(biāo)記的大腸桿菌B，必須經(jīng)過(guò)__________代培養(yǎng)，且培養(yǎng)液中的__________是唯一氮源。 (2)綜合分析本實(shí)驗(yàn)的DNA離心結(jié)果，第________組結(jié)果對(duì)得到結(jié)論起到了關(guān)鍵作用，但需把它與第________組和第________組的結(jié)果進(jìn)行比較，才能說(shuō)明DNA分子的復(fù)制方式是________________________。 (3)分析討論： ①若B的子Ⅰ代DNA的離心結(jié)果為“輕”和“重”兩條密度帶，則“重帶”DNA來(lái)自于________，據(jù)此可判斷DNA分子的復(fù)制方式不是________復(fù)制。 ②若將B的子Ⅰ代DNA雙鏈分開(kāi)后再離心，其結(jié)果__________(填“能”或“不能”)判斷DNA的復(fù)制方式。 ③若在同等條件下將B的子Ⅱ代繼續(xù)培養(yǎng)，子n代DNA離心的結(jié)果是：密度帶的數(shù)量和位置____________________________________________。 ④若某次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果中，B的子Ⅰ代DNA的“中帶”比以往實(shí)驗(yàn)結(jié)果的“中帶”略寬，可能的原因是新合成DNA單鏈中的N中有少部分含________。 答案　(1)多　15N(15NH4Cl) (2)3　1　2　半保留復(fù)制 (3)①B　半保留?、诓荒堋、蹧](méi)有變化　④15N 解析　在探究DNA分子的復(fù)制方式為半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)中，“重帶”應(yīng)為兩條單鏈均被15N標(biāo)記，“輕帶”為兩條單鏈均被14N標(biāo)記，“中帶”為一條單鏈被14N標(biāo)記，另一條單鏈被15N標(biāo)記。 [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 題組一　探究DNA的復(fù)制過(guò)程 1.1958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(duì)得到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(shí)間后離心出現(xiàn)的結(jié)果如試管⑤所示 答案　C 解析　該實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了同位素標(biāo)記法，根據(jù)DNA半保留復(fù)制特點(diǎn)可知，④是復(fù)制二代的結(jié)果，因此出現(xiàn)④的結(jié)果至少需要60分鐘，A錯(cuò)誤；根據(jù)DNA半保留復(fù)制特點(diǎn)可知，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錯(cuò)誤；對(duì)得到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，C正確；給試管④中加入解旋酶一段時(shí)間后離心出現(xiàn)的結(jié)果應(yīng)該是出現(xiàn)重帶和輕帶，與試管⑤所示不符，D錯(cuò)誤。 2.(2017溫州模擬)如圖表示采用同位素示蹤技術(shù)和離心處理來(lái)探究DNA復(fù)制方式的過(guò)程圖解，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A.輕帶表示14N－14N的DNA分子 B.證明DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制 C.細(xì)菌繁殖三代后取樣，提取DNA，離心后試管中出現(xiàn)三條條帶 D.若將DNA雙鏈分開(kāi)來(lái)離心，則b、c兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果條帶位置相同 答案　C 解析　輕帶表示14N－14N的DNA分子，A正確；據(jù)分析可知，該實(shí)驗(yàn)可以證明DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，B正確；細(xì)菌繁殖三代后取樣，提取DNA，離心后試管中出現(xiàn)2條條帶，一條中帶，一條輕帶，C錯(cuò)誤；若將DNA雙鏈分開(kāi)來(lái)離心，則b、c實(shí)驗(yàn)結(jié)果均為一條重帶，一條輕帶，D正確。 3.(2017臺(tái)州模擬)將15N標(biāo)記的大腸桿菌(其DNA經(jīng)密度梯度離心后如甲圖)，轉(zhuǎn)至以14NH4Cl為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，每20分鐘繁殖一代，收集并提取DNA，進(jìn)行密度梯度離心，如圖為離心結(jié)果模擬圖。已知大腸桿菌DNA中胞嘧啶個(gè)數(shù)為X。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A.繁殖過(guò)程中所需的嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù) B.乙是轉(zhuǎn)入14N培養(yǎng)基中復(fù)制一代的結(jié)果 C.出現(xiàn)丙結(jié)果至少需要40分鐘 D.出現(xiàn)丁結(jié)果至少需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸為4X 答案　A 解析　雙鏈DNA中嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)，故繁殖過(guò)程中所需的嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)，A正確；轉(zhuǎn)入14N培養(yǎng)基中復(fù)制一代的結(jié)果是產(chǎn)生2個(gè)DNA，且均為一條鏈為14N，另一條鏈為15N，對(duì)應(yīng)圖丙，B錯(cuò)誤；據(jù)B項(xiàng)分析可知，出現(xiàn)丙結(jié)果至少需要20分鐘，C錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)入14N培養(yǎng)基中復(fù)制二代的結(jié)果是產(chǎn)生4個(gè)DNA，其中15N標(biāo)記的只有2個(gè)DNA(一條鏈為14N，另一條鏈為15N)，其余的2個(gè)DNA均為14N標(biāo)記，對(duì)應(yīng)圖丁，出現(xiàn)丁結(jié)果至少需要游離的胞嘧啶脫氧核苷酸為3X，D錯(cuò)誤。 4.將在含15NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)若干代的某真核細(xì)胞轉(zhuǎn)移到含14NH4Cl的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，讓細(xì)胞連續(xù)進(jìn)行有絲分裂，并進(jìn)行密度梯度離心，則下列說(shuō)法中不正確的是(　　) A.細(xì)胞經(jīng)過(guò)一次分裂和離心后，DNA位于試管的中層 B.細(xì)胞經(jīng)過(guò)兩次分裂和離心后，一半DNA位于試管的中層，另一半DNA位于上層 C.細(xì)胞經(jīng)過(guò)三次分裂和離心后，的DNA位于試管的中層，的DNA位于試管的上層 D.該實(shí)驗(yàn)可以證明DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制 答案　C 解析　細(xì)胞經(jīng)過(guò)一次分裂和離心后，所形成的每個(gè)子代DNA分子中的兩條鏈中一條鏈含15N，另一條鏈含14N，位于試管的中層，A項(xiàng)正確；細(xì)胞經(jīng)過(guò)兩次分裂和離心后，一半DNA位于試管的中層，另一半DNA位于上層，B項(xiàng)正確；細(xì)胞經(jīng)過(guò)三次分裂和離心后，有的DNA位于試管的上層，的DNA位于試管的中層，C項(xiàng)錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)可以證明DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制，D項(xiàng)正確。 題組二　DNA分子復(fù)制的過(guò)程 5.下列有關(guān)DNA分子復(fù)制的敘述，正確的是(　　) A.DNA分子在解旋酶的作用下水解成脫氧核苷酸 B.在復(fù)制過(guò)程中，解旋和復(fù)制是同時(shí)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(guò)氫鍵形成一個(gè)新的DNA分子 答案　B 解析　在DNA分子復(fù)制過(guò)程中，解旋酶的作用是破壞堿基對(duì)之間的氫鍵，形成兩條脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈；邊解旋邊復(fù)制也是DNA復(fù)制的一個(gè)特點(diǎn)；以解開(kāi)的每一條單鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，各合成一條子鏈，最后每條新合成的子鏈與對(duì)應(yīng)的模板鏈螺旋，形成兩個(gè)一樣的DNA分子。 6.在一個(gè)細(xì)胞周期中，DNA復(fù)制過(guò)程中的解旋發(fā)生在(　　) A.兩條DNA母鏈之間 B.DNA子鏈與其互補(bǔ)的母鏈之間 C.兩條DNA子鏈之間 D.DNA子鏈與其非互補(bǔ)母鏈之間 答案　A 解析　在DNA復(fù)制時(shí)，首先是構(gòu)成DNA的兩條母鏈解旋，然后以分開(kāi)的兩條母鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則合成子鏈。 7.下列關(guān)于DNA復(fù)制過(guò)程的順序，正確的是(　　) ①互補(bǔ)堿基對(duì)之間氫鍵斷裂 ②互補(bǔ)堿基對(duì)之間氫鍵合成 ③DNA分子在解旋酶的作用下解旋 ④以解旋后的母鏈為模板進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì) ⑤子鏈與母鏈盤(pán)繞成雙螺旋結(jié)構(gòu) A.①③④②⑤ B.③①⑤④② C.①④②⑤③ D.③①④②⑤ 答案　D 解析　DNA復(fù)制的基本過(guò)程是：解旋→合成子鏈→雙鏈螺旋化，在解旋時(shí)互補(bǔ)堿基對(duì)之間氫鍵斷裂，在合成子鏈時(shí)重新形成新的氫鍵。 8.下圖為真核生物染色體上DNA分子復(fù)制過(guò)程示意圖，有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　) A.圖中DNA分子復(fù)制是從多個(gè)起點(diǎn)同時(shí)開(kāi)始的 B.圖中DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制的 C.真核生物DNA分子復(fù)制過(guò)程需要解旋酶 D.真核生物的這種復(fù)制方式提高了復(fù)制速率 答案　A 解析　從圖中能看出有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，但并不是同時(shí)開(kāi)始，A錯(cuò)誤；圖中DNA分子復(fù)制是邊解旋邊雙向復(fù)制，B正確；真核生物DNA分子復(fù)制過(guò)程需要解旋酶、DNA聚合酶等酶的參與，C正確；真核細(xì)胞的DNA分子具有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，這種復(fù)制的方式加速了復(fù)制過(guò)程，提高了復(fù)制速率，D正確。 題組三　DNA復(fù)制過(guò)程中的數(shù)量關(guān)系 9.某雙鏈DNA分子中共有含氮堿基1 400個(gè)，其中一條單鏈上(A＋T)∶(C＋G)＝2∶5。問(wèn)該DNA分子連續(xù)復(fù)制兩次共需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目是(　　) A.200個(gè) B.400個(gè) C.600個(gè) D.1 200個(gè) 答案　C 解析　雙鏈DNA分子中一條單鏈上(A＋T)∶(C＋G)＝2∶5，則整個(gè)雙鏈DNA分子中(A＋T)∶(C＋G)＝2∶5，而雙鏈DNA分子中共有堿基1 400個(gè)，所以A＝T＝200個(gè)，該DNA分子連續(xù)復(fù)制兩次共需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目是(22－1)200＝600個(gè)。 10.某雙鏈DNA分子，經(jīng)三次復(fù)制后，所得到的第四代DNA分子中，含有原親代DNA鏈的分子數(shù)是(　　) A.1 B.2 C.4 D.8 答案　B 解析　親代DNA分子有兩條鏈，在復(fù)制過(guò)程中分別進(jìn)入兩個(gè)子代DNA分子中，所以不管復(fù)制多少次，只有兩個(gè)DNA分子含有親代DNA鏈。 11.已知一條完全標(biāo)記上15N的DNA分子在含14N的培養(yǎng)基中經(jīng)n次復(fù)制后，僅含14N的DNA分子總數(shù)與含15N的DNA分子總數(shù)之比為7∶1，則n是(　　) A.2 B.3 C.4 D.5 答案　C 解析　DNA分子復(fù)制是半保留復(fù)制，所以無(wú)論這個(gè)DNA分子復(fù)制多少次，總有兩個(gè)DNA分子各有一條鏈帶有15N標(biāo)記，因此僅含14N的DNA分子總數(shù)應(yīng)為14個(gè)，復(fù)制n次后，共得到16個(gè)DNA分子；由公式2n＝16可知，DNA分子復(fù)制了4次。 12.在噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中，如果細(xì)菌體內(nèi)的DNA和蛋白質(zhì)分別含有31P和32S，噬菌體中的DNA和蛋白質(zhì)分別含有32P和35S，噬菌體DNA在細(xì)菌體內(nèi)復(fù)制了三次，那么從細(xì)菌體內(nèi)釋放出的子代噬菌體中含有32P的噬菌體和含有35S的噬菌體分別占子代噬菌體總數(shù)的(　　) A.和1 B.和0 C.和0 D.和1 答案　C 解析　噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)的只有噬菌體的DNA，被標(biāo)記的蛋白質(zhì)外殼留在外面，新的噬菌體的蛋白質(zhì)是以細(xì)菌的氨基酸為原料重新合成的，因此所有子代噬菌體的外殼都含有32S而不含35S。假如一個(gè)含有32P的噬菌體在細(xì)菌體內(nèi)利用31P復(fù)制了三次，由于DNA是半保留復(fù)制，在產(chǎn)生的8個(gè)子代噬菌體中，只有2個(gè)含有32P，占所有子代噬菌體的。 [綜合強(qiáng)化] 13.如下圖所示為DNA的復(fù)制圖解，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題： (1)DNA的復(fù)制發(fā)生在__________________期。 (2)②過(guò)程稱(chēng)為_(kāi)_______。 (3)③過(guò)程中的子鏈?zhǔn)莀_______。 (4)③過(guò)程必須遵循______________原則。 (5)子代DNA分子中只有一條鏈來(lái)自親代DNA分子，由此說(shuō)明DNA的復(fù)制具有________的特點(diǎn)。 (6)將一個(gè)細(xì)胞的DNA用15N標(biāo)記，放入含14N的4種脫氧核苷酸培養(yǎng)液中，連續(xù)分裂4次，則含14N的DNA細(xì)胞占細(xì)胞總數(shù)的________，含15N的DNA細(xì)胞占細(xì)胞總數(shù)的________。 答案　(1)有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間　 (2)解旋　(3)Ⅱ、Ⅲ　(4)堿基互補(bǔ)配對(duì)　(5)半保留復(fù)制　(6)100%　12.5% 解析　DNA的復(fù)制發(fā)生在有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期。DNA復(fù)制時(shí)，先將兩條鏈之間的氫鍵打開(kāi)，形成兩條單鏈，即解旋；然后以?xún)蓷l單鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，再各形成一條新鏈，最后母鏈和新合成的子鏈進(jìn)行螺旋化，形成新的DNA分子。DNA分子復(fù)制的方式為半保留復(fù)制，子代DNA分子中有一條母鏈和一條與母鏈互補(bǔ)的子鏈，DNA分子中的兩條母鏈一直往后代傳遞。復(fù)制n次后產(chǎn)生的子代DNA分子為2n個(gè)，本題中含有15N標(biāo)記的子代DNA分子為2個(gè)，所占比例為。 14.下面是DNA復(fù)制的有關(guān)圖示。A→B→C表示大腸桿菌的DNA復(fù)制。D→F表示哺乳動(dòng)物的DNA復(fù)制。圖中黑點(diǎn)表示復(fù)制起點(diǎn)，“→”表示復(fù)制方向，“”表示時(shí)間順序。 (1)若A中含有48 502個(gè)堿基對(duì)，而子鏈延伸速率是105個(gè)堿基對(duì)/min，假設(shè)DNA分子從頭到尾復(fù)制，則理論上此DNA分子復(fù)制約需30 s，而實(shí)際上只需約16 s，根據(jù)A→C過(guò)程分析，這是因?yàn)開(kāi)____________________________________________________________________。 (2)哺乳動(dòng)物的DNA分子展開(kāi)可達(dá)2 m之長(zhǎng)，若按A→C的方式復(fù)制，至少需要8 h，而實(shí)際上只需要約2 h左右，根據(jù)D→F過(guò)程分析，是因?yàn)開(kāi)_____________________。 (3)A→F均有以下特點(diǎn)：延伸的子鏈緊跟著解旋酶，這說(shuō)明DNA分子復(fù)制是_________的。 (4)C與A相同，F(xiàn)與D相同，C、F能被如此準(zhǔn)確地復(fù)制出來(lái)，是因?yàn)?寫(xiě)出兩點(diǎn)原因)： ①____________________________________________， ②____________________________________________。 答案　(1)復(fù)制是雙向進(jìn)行的 (2)DNA分子中有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn) (3)邊解旋邊復(fù)制 (4)①DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)為復(fù)制提供精確的模板 ②堿基互補(bǔ)配對(duì)原則保證DNA分子復(fù)制的準(zhǔn)確無(wú)誤 解析　(1)由題知，實(shí)際復(fù)制時(shí)間約相當(dāng)于理論上復(fù)制時(shí)間的一半，再根據(jù)圖示可知DNA復(fù)制為雙向復(fù)制。(2)哺乳動(dòng)物的DNA分子的實(shí)際復(fù)制時(shí)間要短于按A→C的方式復(fù)制的時(shí)間，說(shuō)明DNA復(fù)制不只是單起點(diǎn)雙向復(fù)制，結(jié)合D→F可推斷DNA復(fù)制為多起點(diǎn)雙向復(fù)制。 15.DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型提出之后，人們又去探究DNA是如何傳遞遺傳信息的。當(dāng)時(shí)推測(cè)可能有如圖A所示的三種方式。1958年，Meslson和Stahl用密度梯度離心的方法，追蹤由15N標(biāo)記的DNA親代鏈的去向，實(shí)驗(yàn)過(guò)程是：在氮源為14N的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的大腸桿菌，其DNA分子均為14N－DNA(對(duì)照)，在氮源為15N的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的大腸桿菌，其DNA均為15N－DNA(親代)，將親代大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上，再連續(xù)繁殖兩代(子代Ⅰ和子代Ⅱ)后離心得到如圖B所示的結(jié)果。請(qǐng)依據(jù)上述材料回答問(wèn)題： (1)如果與對(duì)照相比，子代Ⅰ離心后能分出輕和重兩條密度帶，則說(shuō)明DNA傳遞遺傳信息的方式是____________。如果子代Ⅰ離心后只有1條中度密度帶，則可以排除DNA傳遞遺傳信息的方式是__________。如果子代Ⅰ離心后只有1條中密度帶，再繼續(xù)做子代Ⅱ的DNA密度鑒定： ①若子代Ⅱ離心后能分出中、輕兩條密度帶，則可以確定DNA傳遞遺傳信息的方式是____________。 ②若子代Ⅱ離心后不能分出中、輕兩條密度帶，則可以確定DNA傳遞遺傳信息的方式是__________。 (2)他們觀測(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下： 梯度離心DNA浮力密度(g/mL)表 世代 實(shí)驗(yàn) 對(duì)照 親代 1.724 1.710 子代Ⅰ 1.717 1.710 子代Ⅱ ()1.717，()1.710 1.710 分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：實(shí)驗(yàn)結(jié)果與當(dāng)初推測(cè)的DNA三種可能復(fù)制方式中的____________方式相吻合。 答案　(1)全保留復(fù)制　全保留復(fù)制?、侔氡Ａ魪?fù)制?、诜稚?fù)制　(2)半保留復(fù)制 解析　(1)由題意可知，如果子代Ⅰ離心后能分出輕和重兩條密度帶，可得出是全保留復(fù)制。如果子代Ⅰ離心后只有1條中密度帶，肯定不可能是全保留復(fù)制，可能是半保留復(fù)制或分散復(fù)制。子代Ⅱ?yàn)榈诙螐?fù)制的產(chǎn)物，若是半保留復(fù)制會(huì)有中和輕密度帶；若是全保留復(fù)制會(huì)有重和輕密度帶。若子代Ⅱ能分出輕、中密度帶，可推知為半保留復(fù)制方式；若沒(méi)中、輕密度帶之分，則可能為分散復(fù)制。(2)分析表中的數(shù)據(jù)，子代Ⅰ為全中；子代Ⅱ?yàn)橹?、輕，可推測(cè)該復(fù)制方式為半保留復(fù)制。