考点4 DNA的复制 一、DNA半保留复制的实验证据 1．实验材料和方法：以大肠杆菌为实验材料，运用放射性同位素示踪技术。 实验过程 a．用15N标记的NH4Cl培养大肠杆菌数代，获得子代大肠杆菌的DNA； b．将上述大肠杆菌转移至含14N的普通培养液中培养； c．提取在14N培养液中分裂一次后形成的大肠杆菌的DNA； d．提取在14N培养液中分裂二次后形成的大肠杆菌的DNA； e．将提取的三类DNA进行密度梯度离心，记录离心后试管中DNA的位置。 3．实验现象：试管中出现条DNA带。 实验结论：DNA的复制是以的方式进行的。 DNA分子的复制 （2）时间：有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。 （3）条件： （4）过程： （5）方式：半保留复制。 （6）特点：边解旋边复制。 （7）结果：1个DNA分子→子代DNA分子。 （9）DNA分子准确复制的原因：DNA分子独特的双螺旋结构提供精确模板，通过碱基互补配对原则保证了复制准确地进行。 1．如图表示发生在细胞核内的某生理过程，其中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链。以下说法正确的是 A．此过程需要ATP和尿嘧啶脱氧核苷酸 B．真核细胞中此过程发生的唯一场所是细胞核 C．b中（A+G）/（T十C）的比值一定与c中的相同 D．正常情况下a、d链将会分到不同的细胞中去 【参考答案】D 【解题思路】图示过程表示细胞核内的DNA复制，而尿嘧啶这种碱基是RNA中特有的碱基，因此不存在尿嘧啶脱氧核苷酸，A项错误；真核生物细胞中，DNA复制可以发生在细胞核、线粒体和叶绿体中，B项错误；a、d为亲代DNA分子的模板链，b、c为新形成的子链，DNA分子复制过程中，形成的子链与非模板链完全相同，与模板链互补，分析图示可知， b链和d链均与a链互补配对，因此b中（A＋G）/（T＋C）的比值一定与d中的相同，C项错误；DNA复制为半保留复制，一般发生在有丝分裂或减数分裂过程中，正常情况下a、d两条模板链分别参与两个子代DNA分子的组成，而这两个子代DNA分子将会随着细胞分裂而分到不同的细胞中去，D项正确。 2．已知一个完全标记上15N的DNA分子含100个碱基对，其中腺嘌呤（A）有40个，在不含15N的培养液中经过n次复制后，不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1，需游离的胞嘧啶（C）为m个，则n、m分别是 A．3 900 B．4 900 C．4 420 D．3 420 【参考答案】B 【解题思路】被15N标记的DNA分子不管复制多少次，其子代DNA分子中必然有两个DNA分子携带15N标记。根据不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1，可知共得到DNA分子16个，则DNA分子需要复制4次；根据题中腺嘌呤有40个，可知A=T=40，G=C=60，16个DNA分子共需要60×16个胞嘧啶（C），除去开始时作为模板的DNA分子，还需要胞嘧啶（C）的个数为960－60=900个。 DNA分子复制中的相关计算 DNA分子的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，其结果分析如下： （1）DNA分子数 ①子代DNA分子数＝2n个； ②含有亲代DNA链的子代DNA分子数＝2个； ③不含亲代DNA链的子代DNA分子数＝（2n－2）个。 （2）脱氧核苷酸链数 ①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝2n＋1条； ②亲代脱氧核苷酸链数＝2条； ③新合成的脱氧核苷酸链数＝（2n＋1－2）条。 （3）消耗的脱氧核苷酸数 ①若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸数为m·（2n－1）个； ②第n次复制所需该脱氧核苷酸数＝2n个DNA分子中该脱氧核苷酸数－2n－1个DNA分子中该脱氧核苷酸数＝2n·m－m·2n－1＝m·（2n－2n－1）＝m·2n－1。 1．（2016新课标全国卷2）某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述错误的是 A．随后细胞中的DNA复制发生障碍 B．随后细胞中的RNA转录发生障碍 C．该物质可将细胞周期阻断在分裂中期 D．可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用 1．【答案】C 【解析】DNA无法解旋，会影响DNA的复制和转录，使细胞周期停留在间期癌细胞的增殖方式为有丝分裂，阻断DNA复制，可抑制癌细胞增殖。 1．下列关于DNA复制的叙述，正确的是 A．DNA分子在解旋酶的作用下，水解形成脱氧核苷酸 B．在全部解旋之后才开始碱基配对 C．解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链 D．复制后，每个新DNA分子中含有一条母链和一条子链 2．DNA—般能准确复制，其原因是 ①DNA规则的双螺旋结构为复制提供模板 ②DNA复制发生于细胞周期的间期 ③碱基互补配对是严格的 ④产生的两个子代DNA均和亲代DNA相同 A．②④ B．②③ C．①④ D．①③ 3．具有100个碱基对的一个DNA分子区段，内含40个胸腺嘧啶，如果连续复制4次，需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为 A．60个 B．120个 C．180个 D．240个 4．某含有1 000个碱基对的环状DNA分子，其中含腺嘌呤300个。该DNA分子复制时，首先1链被断开形成3＇、5＇端口，接着5＇剪切端与2链发生分离，随后DNA分子以2链为模板，通过滚动从1链的3＇端开始延伸子链，同时还会以分离出来的5＇端单链为模板合成另一条子链，其过程如图所示。下列相关叙述错误的是 A．该DNA分子中每个脱氧核糖都有两个磷酸基团与之相连 B．外链充当了1链延伸时的引物，需要DNA聚合酶的催化作用 C．复制过程中2条链分别作模板，且边解旋边复制 D．若该DNA连续复制3次，则第三次共需要鸟嘌呤4 900个 5．5-BrU（5—溴尿嘧啶）既可以与A配对，又可以与C配对。将一个正常的具有分裂能力的细胞，接种到含有A、G、C、T、5—BrU五种核苷酸的适宜培养基上，至少需要经过几次复制后，才能实现细胞中某DNA分子某位点上碱基对从T—A到C—C的替换 A．2次 B．3次 C．4次 D．5次 6．将一个用15N标记的DNA放到含14N的培养基上培养，让其连续复制三次，将每次复制产物置于试管内进行离心，图中分别代表复制1次、2次、3次后的分层结果的是 A．c、e、f B．a、e、b C．a、b、d D．c、d、f 7．细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入含14N的培养基中培养，抽取亲代及子代的DNA经高速离心分离，如图①～⑤为可能的结果，下列叙述错误的是 A．第三次分裂的子代DNA应为③ B．第—次分裂的子代DNA应为⑤ C．第二次分裂的子代DNA应为① D．亲代的DNA应为⑤ 8．某基因（14N）含有3 000个碱基，腺嘌呤占35%。若该DNA分子以15N同位素标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次，将全部复制产物进行密度梯度离心，得到图甲结果；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到图乙结果。下列有关分析正确的是 A．X层全部是仅含14N的基因 B．W层中含15N标记的胞嘧啶有6 300个 C．X层中含有的氢键数是Y层的1/3 D．W层与Z层的核苷酸数之比是1∶4 1．【答案】D 【解析】解旋酶的作用是使DNA分子解旋，打开双链，A错误；DNA分子复制是边解旋边复制的过程，B错误；解旋后以一条母链为模板按照碱基互补配对原则合成一条子链，C错误；DNA分子复制后，每个新DNA分子都各含有一条母链和一条子链，D正确。 2．【答案】D 【解析】①DNA规则的双螺旋结构为复制提供模板是DNA分子精确复制的原因之一，①正确；②DNA分子复制发生在细胞周期的间期与精确复制无关，②错误；③碱基互补配对原则是DNA分子能精确复制的原因之一，③正确；④产生的两个子代DNA均和亲代DNA相同是DNA分子精确复制的结果，不是精确复制的原因，④错误。故选D。 3．【答案】C 【解析】已知该DNA分子区段具有100个碱基对，即200个碱基，其中含有40个胸腺嘧啶（T），根据碱基互补配对原则，A=T=40个，则C=G=100－40=60个。根据DNA半保留复制的特点，如果该DNA连续复制4次，需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸的数目为（22－1）×60=180（个）。 4．【答案】D 【解析】环状DNA分子的每个脱氧核糖都与两个磷酸基团相连，A项正确；DNA复制是以亲代DNA分子的每一条链为模板进行的，而且是边解旋边复制，需要DNA聚合酶参与催化，B、C项正确；已知由1 000个碱基对组成的环状DNA分子中，A（腺嘌呤）＝T＝300个，则G（鸟嘌呤）＝C＝（1 000×2－300－300）÷2＝700（个），若该DNA连续复制3次，则第三次共需要鸟嘌呤的数目为（23－1）×700－（22－1）×700＝2 800（个），D项错误。 5．【答案】B 【解析】5-BrU既可以与A配对，又可以和C配对。进行第一次复制时会出现模板链上的碱基A与5-BrU配对；进行第二次复制时会出现5-BrU与C配对；进行第三次复制时会出现C与G配对。综上分析，需要经过3次复制，才能实现细胞中某DNA分子某位点上碱基对从T—A到G—C的替换，B项正确。 6．【答案】A 【解析】由于DNA分子的复制是半保留复制，一个用15N标记的DNA在含14N的培养基上培养，复制一次后，每个DNA分子的一条链含15N，一条链含14N，离心后全部位于中间层，故对应图中的c；复制两次后，产生4个DNA分子，其中含15N和14N的DNA分子为2个，位于中间层，只含14N的DNA分子为2个，离心后位于小密度层，故对应图中的e；复制三次后，产生8个DNA分子，其中含15N和14N的DNA分子为2个，位于中间层，只含14N的DNA分子为6个，离心后位于小密度层，故对应图中的f。故选A。 7．【答案】B 【解析】随着复制次数增加，离心后都含有中带和轻带两个条带，轻带相对含量增加，即图中③，A正确；被15N标记的DNA放在含14N的培养基中培养，复制1次形成2个DNA分子，一条含有15N，一条含有14N，离心形成中带，即图中的②，B错误；复制两次后形成了4个DNA分子，2个DNA分子一条含有15N，一条含有14N，离心形成中带，2个DNA分子都只含有14N，离心形成轻带，即图中①，C正确；细菌在含15N的培养基中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，即DNA分子的两条链都是15N，离心后形成重带，即图中的⑤，D正确。 8．【答案】C 【解析】由于DNA分子复制为半保留复制，所以X层全部是含14N和15N的基因，A错误。DNA分子复制了3次，产生了8个DNA分子，含16条脱氧核苷酸链，其中含15N标记的脱氧核苷酸链有14条。含有3 000个碱基的DNA分子中，腺嘌呤占35%，因此胞嘧啶占15%，共450个。所以W层中含15N标记的胞嘧啶有450×14÷2=3 l50个，B错误；在DNA分子中，碱基对之间通过氢键相连，DNA分子复制了3次，产生的8个DNA分子中，2个DNA分子含14N和15N，6个DNA分子只含15N，所以X层中含有的氢键数是Y层的1/3，C正确。由于DNA分子复制了3次，产生了8个DNA分子，含16条脱氧核苷酸链，其中含15N标记的脱氧核苷酸链有14条，所以w层与Z层的核苷酸数之比为14∶2=7∶1，D错误。 DNA复制过程中的相关计算 DNA复制为半保留复制，若将亲代DNA分子复制n代，其结果分析如下： （1）子代DNA分子数为2n个。 ①含有亲代链的DNA分子数为2个。 ②只含亲代链的DNA分子数为0个。 ③不含亲代链的DNA分子数为(2n－2)个。 ④含子代链的DNA分子数有2n个。 （2）子代脱氧核苷酸链数为2n+1条。 ①亲代脱氧核苷酸链数为2条。 ②新合成的脱氧核苷酸链数为(2n+1－2)条。 （3）若模板DNA中含有m个碱基，其中A有a个，则： ①连续复制n次需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数目为(m/2－a)×(2n－1)个。 ②第n次复制需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸数目为 (m/2－a)×2n-1个。 高考学习网－中国最大高考学习网站Gkxx.com | 我们负责传递知识！
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