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第3章 基因的本质
3.3 DNA的复制
1.概括 DNA 分子构造的主要特点。
2.概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息。
通过展示林志颖和儿子Kimi的照片进行提问：这对父子长相为何如此相似？原因是遗传物质DNA通过复制传递给子代。引入新课学习。
新课讲授
对DNA复制的推测
半保留复制
沃森和克里克提出半保留复制假说。该假说认为新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。
全保留复制
全保留复制假说认为新合成的亲代DNA的双链都是新合成的。
分散复制
分散复制假说认为DNA复制完成后，亲代DNA双链被切割成小片段分散在新合成的DNA双链中。
[提问]：究竟哪种假说才是正确的呢？可以通过假说—演绎法来探究一下。
知识点01 对DNA复制的推测
方法：假说-演绎法
1.提出问题：DNA的复制方式是三种方式中的哪一种？
2.作出假设：
①半保留复制：形成的两个DNA分子各有一条链来自亲代，另一条链是新形成的
②全保留复制：新复制出的两个DNA分子，一个是亲代的，另一个是新形成的
③弥散复制：新复制出的两个DNA分子每条链中既有母链片段又有新形成的片段
3.演绎推理：同位素示踪技术 大肠杆菌 同位素(15N)示踪（繁殖快，20min一代） 密度梯度离心
4.实验验证：
5.得出结论：DNA的复制方式为半保留复制
知识点02 DNA的复制
1.DNA复制的场所和时期 场所：细胞核（主要）、线粒体和叶绿体
时期：有丝分裂和减数第一次分裂前的间期
2.DNA复制的必需的条件 模板：DNA两条链为模板
原料：4种游离的脱氧核苷酸
能量：ATP
酶：解旋酶和DNA聚合酶等
3.DNA复制的方式和特点 方式：半保留复制
特点： 半保留复制、边解旋边复制
4.DNA复制的结果：形成2条DNA
5.DNA复制的意义：（1）将遗传信息从亲代传递给了子代，保持了遗传信息的连续性
（2）复制出现差错，产生的影响可能很大，也可能没有
6.DNA能够准确复制的原因：（1）DNA独特的双螺旋结构提供精确模板
（2）通过碱基互补配对原则保证了复制的准确进行
知识点03 相关计算
1.已知一条全部N原子被15N标记的DNA分子（亲代），转移到含14N的培养基上培养n代,其结果如下，回答下列问题：
分子总数___2n_____ 只含15N的分子__0____
含15N 14N的分子__2___ 只含14N的分子_2n-2__
含14N的分子___2n__ 脱氧核苷酸链总数__2n+1__
含15N的链为__2___ 含14N的链为__2n+1-2__
2.双链DNA中，含某种碱基a个，复制n次，则需加入该碱基或脱氧核苷酸a×(2n -1) 个。
3.双链DNA中，含某种碱基a个，第n次复制，则需加入该碱基或脱氧核苷酸a×2n-1 个。
4.双链DNA不论复制多少代，产生的DNA分子中含母链的DNA分子总是2个，含母链也是2条。
一、探究DNA复制的方式
1.提出假说
DNA复制的可能方式有三种：半保留复制、全保留复制以及分散复制。
设计实验
完成【学习任务一】
请同学们以小组为单位讨论相关问题：
如果要通过实验区分DNA复制方式的三种假说，那么实验中区分的关键是什么？
实验重点要能区别在子代DNA分子中两条链的来源。
如何区分来自模板DNA的母链和新合成的DNA子链呢？
利用同位素标记法，先将细菌培养在只含有15N的培养基里，得到被15N标记的亲代DNA，再将细菌转移至只含14N的培养基里，这样，新合成的子链就是含14N的。
（3）如何测定子代DNA带有同位素标记的情况？
利用密度梯度离心技术，由于含有不同氮元素使DNA分子密度不同，经离心后会分布在离心管的不同位置。
15N/15N标记的DNA，其密度最大，经离心后离心管中会出现一条重带；只有一条单链被15N标记的，其密度居中，经离心后离心管中会出现一条中带，如果两条单链都没有被15N标记，其密度最小，离心后离心管中会出现一条轻带。
完成【学习任务二】
进行演绎推理，根据不同假说，预测实验结果：
亲代DNA 子一代DNA 子二代DNA
DNA标记类型 离心后试管中位置 DNA标记类型 离心后试管中位置 DNA标记类型 离心后试管中位置
半保留复制
全保留复制
演绎推理
实验验证
1958年梅塞尔森和斯塔尔两位科学家以大肠杆菌为实验材料，利用同位素标记技术和密度梯度离心法进行了相关实验。最终实验结果与半保留复制假说预测的结果相同，最终得出结论。
实验结论
DNA的复制是以半保留的方式进行的。
探究一、为了探究DNA的复制过程，科学家做了下列实验。
实验一：将大肠杆菌中提取出的DNA聚合酶加到含有足量的四种脱氧核苷酸的试管中。在适宜温度条件下培养，一段时间后，测定其中的DNA含量。
实验二：在上述试管中加入少量单链DNA和ATP，其他条件均适宜，一段时间后，测定其中的DNA含量。
实验三：取四支试管，分别放入等量的四种脱氧核苷酸、等量的ATP和等量的DNA聚合酶，再在各试管中分别放入等量的四种DNA分子，它们分别是枯草杆菌、大肠杆菌、小牛胸腺细胞、T2噬菌体的DNA。在适宜温度条件下培养一段时间，测定各试管中残留的每一种脱氧核苷酸含量。分析以上实验，回答下列问题：
(1)大肠杆菌中与DNA复制相关酶有 ，DNA能够准确复制的原因除了其独特的双螺旋结构提供精确的模板外，还包括 。
(2)与实验一相比，实验二中测定出DNA含量增多，这说明DNA的复制除了酶、原料外，还需要 。实验三要探究的是四种生物DNA分子的脱氧核苷酸的组成是否相同，若结果发现 ，则说明四种生物DNA分子的脱氧核苷酸组成不同。
(3)科学家又进一步实验研究DNA复制与减数分裂的关系：将某卵原细胞（2N＝4）中每对同源染色体中的一条染色体DNA分子两条链用15N标记，再将该卵原细胞放在14N的环境中进行减数分裂，那么减数第一次分裂后期的初级卵母细胞中含有14N的染色单体有 条；减数第二次分裂中期的次级卵母细胞中含有15N标记的染色体有 条。其产生含有15N标记的卵细胞的概率为 。
【答案】(1) 解旋酶、DNA聚合酶 通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行
(2) DNA模板和ATP 各试管中残留的每一种脱氧核苷酸的含量不同
(3) 8 0或1或2 3/4
【分析】1、DNA分子的复制时间：有丝分裂和减数分裂间期；
2、条件：模板（DNA的双链）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和DNA聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）；
3、结果：一条DNA复制出两条DNA；
4、特点：半保留复制、边解旋边复制。
【详解】（1）细胞中DNA复制相关酶有解旋酶、DNA聚合酶等。DNA能够准确复制的原因①DNA具有独特的双螺旋结构能为复制提供模板②通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
（2）图中实验一加入DNA聚合酶和脱氧核苷酸，但缺少DNA模板和ATP（能量），则不能测出DNA。要探究四种生物DNA分子的脱氧核苷酸的组成是否相同，可以根据实验结果中各试管中残留的每一种脱氧核苷酸得含量不同来说明四种生物DNA分子的脱氧核苷酸组成不同。
（3）由题意可知，含有4条即2对同源染色体，其中有2条即每对同源染色体仅有一条染色体上的DNA分子两条链均被15N标记的某卵原细胞在14N的环境中进行减数分裂，依据DNA分子半保留复制的原理，当DNA即染色体复制结束时，2条被15N标记的染色体所含有的4条染色单体上的DNA分子的均为一条链含15N，另一条链含14N，因此处于减数第一次分裂后期的初级卵母细胞中所有染色单体都含有14N。减数第一次分裂的主要特点是同源染色体分离，分别移向细胞两极，因染色体减移向细胞两极的过程是随机的，所以减数第一次分裂结束时所形成的次级卵母细胞中所含有的被15N标记的染色体数是0或1或2。减数第二次分裂后期由于着丝点分裂，1条染色体形成2条子染色体，因此处于减数第二次分裂后期的次级卵母细胞中含有15N标记的染色体有0或2或4条，其产生含有15N标记的卵细胞的概率为3/4。
【点睛】本题主要考查DNA分子的结构和复制，要求考生识记DNA分子的结构，掌握DNA分子复制的过程、时期、条件、特点、方式及意义，能结合所学的知识准确答题。
探究二、图1表示噬菌体侵染大肠杆菌的部分过程，图2所示的是赫尔希和蔡斯利用同位素标记法完成的噬菌体侵染大肠杆菌实验的部分实验过程。
请回答下列问题。
(1)图1中噬菌体侵染大肠杆菌的正确顺序：B→ →C。
(2)由图2实验结果分析，用于标记噬菌体的同位素是 （填“35S”或“32P”），请完成标记T2噬菌体的操作步骤；
①配制适合大肠杆菌生长的培养基，在培养基中加入用放射性标记的 ，作为合成DNA的原料。
②在培养基中接种大肠杆菌，培养一段时间后，再用 培养T2噬菌体。
(3)图2实验结果表明，经离心处理后上清液中具有很低的放射性，请分析该现象出现的可能原因有 。
(4)噬菌体侵染大肠杆菌后，合成子代噬菌体的蛋白质外壳需要 。
①大肠杆菌的DNA及其氨基酸 ②噬菌体的DNA及其氨基酸
③噬菌体的DNA和大肠杆菌的氨基酸 ④大肠杆菌的DNA及噬菌体的氨基酸
(5)若1个带有32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，大肠杆菌裂解后释放出100个子代噬菌体，其中带有32P标记的噬菌体有 个，出现该数目说明DNA的复制方式是 。
(6)在35S组实验中，保温时间和上清液放射性强度的关系为 。
【答案】(1)D→A→E
(2) 32P （4种）脱氧核苷酸 此细菌（或此标记的大肠杆菌）
(3)培养时间过短，部分噬菌体未侵入大肠杆菌体内；培养时间过长，增殖的子代噬菌体从大肠杆菌内释放出来
(4)③
(5) 2 半保留复制
(6)④
【分析】噬菌体侵染细菌的实验设计思路：设法把DNA和蛋白质分开，直接地、单独地去观察它们的作用。T2噬菌体仅仅由DNA和蛋白质构成， 其外壳由蛋白质构成，内部有DNA。蛋白质含有特异性的S元素，而DNA含有特异性的P元素。DNA复制特点是半保留复制。
(1)
T2噬菌体在侵染大肠杆菌之后，就会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖，当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。B是噬菌体吸附在大肠杆菌表面，D是噬菌体将DNA注入大肠杆菌，A是合成子代噬菌体的DNA和蛋白质，E是组装成子代噬菌体，C是释放出子代噬菌体，因此，正确的排列顺序是B→D→A→E→C。
(2)
图2沉淀物的放射性较高，上清液的放射性较低，可知32P的DNA进入细菌，所以该组是32P标记的噬菌体。DNA的基本单位是脱氧核苷酸，DNA的特有元素是P。在培养基中接种大肠杆菌，培养一段时间后，32P标记大肠杆菌，T2噬菌体是病毒，能寄生在大肠杆菌里，进而得到32P标记的噬菌体。
(3)
若用32P标记的噬菌体侵染细菌实验中，从理论上讲噬菌体已将含32P标记的DNA全部注入到大肠杆菌内，所以上清液放射性应该为0，而实验数据和理论数据之间有较大的误差。原因有二：一是如果保温时间过短，有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性；二是保温时间如果过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液，也会使上清液的放射性升高。
(4)
T2噬菌体在侵染大肠杆菌之后，就会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分。合成子代噬菌体的蛋白质外壳需要噬菌体的DNA和大肠杆菌的氨基酸 。
(5)
DNA是半保留复制，1个带有32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，32P标记的的两条DNA链分别进入两个子代DNA中，进而组装成两个子代噬菌体。
(6)
在35S组实验中，35S标记蛋白质外壳，蛋白质外壳不进入大肠杆菌，上清液是蛋白质外壳，所以上清液的放射性强度和保温时间没有关系，保持不变。
【点睛】理解噬菌体侵染细菌的实验设计思路，理解该实验各步操作的目的，分析实际实验结果不符合理论实验结果的原因。理解DNA的半保留复制。
探究三、科学家早期推测DNA的复制可能有三种方式。
1958年，科学家将大肠杆菌在含有15NH4Cl的培养液中培养若干代（亲代），使DNA双链被充分标记，再转移到含有14NH4C1的培养液中连续繁殖两代（子代I和子代II），逐代提取DNA样品，离心，探究DNA的复制方式：

(1)实验分析：
①如果子代I能分辨出两条DNA带：一条 带和一条 带，则说明是 。
②如果子代I只有一条中密度带，则可能是 或 。
③再继续做子代II的DNA密度鉴定：若子代II的DNA离心后有 位于中带， 位于轻带，则可以确定DNA分子的复制方式是半保留复制；若子代II的DNA离心后不能分出中、轻两条密度带，则DNA分子的复制方式是 。
(2)实验结果证明DNA是半保留复制，若上述实验中大肠杆菌繁殖n代，提取DNA离心后，轻带、中带、重带的比值为 。
【答案】(1) 轻 重 全保留复制 半保留复制 分散复制 1/2/50% 1/2/50% 分散复制
(2)（2n-2）：2：0
【分析】分析实验的原理可知，由于15N与14N的质量不同，形成的DNA的相对质量不同，若DNA分子的两条链都是15N，DNA分子的相对质量最大，离心后分布在试管的下端，如果DNA分子的两条链含有14N，相对质量最轻，离心后分布在试管上端。
【详解】（1）①若DNA分子的复制方式是全保留复制，则得到的2个DNA分子分别是15N/15N和14N/14N，离心后能分辨出轻和重两条密度带。
②结合①可知，如果子代I离心后只有1条中等密度带，则肯定不可能是全保留复制，可能是半保留复制或分散复制。
③若是半保留复制，则子代均为15N/14N，子代II离心后能分出中、轻两条密度带，且各占1/2；若是分散复制，子代DNA离心后不能分出中、轻两条密度带。
（2）若实验结果证明DNA是半保留复制，上述实验中大肠杆菌繁殖n代，得到2n个DNA分子，其中有个DNA分子是15N/14N，其余的（2n-2）个DNA分子都是14N/14N，故提取DNA离心后，轻带、中带、重带的比值为（2n-2）：2：0。
一、DNA的复制
DNA复制始于基因组中的复制起点，即启动蛋白的靶标位点。一旦复制起点被识别，启动蛋白就会募集其他蛋白质一起形成前复制复合物，从而解开双链DNA，形成复制叉。复制叉的形成是多种蛋白质及酶参与的较复杂的过程。这些酶包括单链DNA结合蛋白和DNA解链酶。单链DNA结合蛋白作用是保证解旋酶解开的单链在复制完成前能保持单链结构，不起解旋作用。 DNA解链酶能通过水解ATP获得能量以解开双链DNA。
两条单链DNA复制的引发过程有所差异，但是不论是前导链还是后随链，都需要一段RNA引物用于开始子链DNA的合成。因此前导链与后随链的差别在于前者从复制起始点开始按5’→3’持续的合成下去，不形成冈崎片段，后者则随着复制叉的出现，不断合成冈崎片段。
多种DNA聚合酶在DNA复制过程中扮演不同的角色。在大肠杆菌中，DNA Pol III是主要负责DNA复制的聚合酶。它在复制分支上组装成复制复合体，具有极高的持续性，在整个复制周期中保持完整。DNA Pol I是负责用DNA替换RNA引物的酶，还具有5'至3'外切核酸酶活性，并利用其外切核酸酶活性降解RNA引物。
在复制叉附近，形成了以两套DNA聚合酶Ⅲ全酶分子、引发体和螺旋构成的类似核糖体大小的复合体，称为DNA复制体。复制体在DNA前导链模板和滞后链模板上移动时便合成了连续的DNA前导链和由许多冈崎片段组成的滞后链。在DNA合成延伸过程中主要是DNA聚合酶Ⅲ的作用。当冈崎片段形成后，DNA聚合酶Ⅰ通过其5'→3'外切酶活性切除冈崎片段上的RNA引物，同时，利用后一个冈崎片段作为引物由5'→3'合成DNA。最后两个冈崎片段由DNA连接酶将其接起来，形成完整的DNA滞后链。
DNA复制的终止发生在特定的基因位点，即复制终止位点。该位点的终止位点序列被与该序列结合的阻止DNA复制的蛋白质识别并结合，阻止了复制叉前进，复制终止。
二、DNA复制的特点：
半保留复制：DNA在复制时，以亲代DNA的每一个单链作模板，合成完全相同的两个双链子代DNA，每个子代DNA中都含有一个亲代DNA链，这种现象称为DNA的半保留复制。
有一定的复制起始点：DNA在复制时，需在特定的位点起始，这是一些具有特定核苷酸排列顺序的片段，即复制起始点（复制子）。在原核生物中，复制起始点通常为一个，而在真核生物中则为多个。
需要引物（primer)：DNA聚合酶必须以一段具有3'端自由羟基（3'-OH）的RNA作为引物，才能开始聚合子代DNA链。
双向复制：DNA复制时，以复制起始点为中心，向两个方向进行复制。但在低等生物中，也可进行单向复制。
半不连续复制：由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链，因此两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在聚合时基本上是连续进行的，这一条链被称为领头链（前导链）。而以5'→3'方向的亲代DNA链为模板的子代链在聚合时则是不连续的，这条链被称为随从链（滞后链）。DNA在复制时，由随从链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段。
【例题解析】
【例1】细菌在15N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14N培养基中培养,提取其子代的DNA经离心分离,下图①~⑤为可能的结果,下列叙述错误的是(　　)。
A.第一次分裂的子代DNA应为⑤
B.第二次分裂的子代DNA应为①
C.第三次分裂的子代DNA应为③
D.亲代的DNA应为⑤
【解析】亲代DNA为15N/15N,如图⑤;经第一次分裂所形成的子代DNA应均为15N/14N,如图②;第二次分裂的子代DNA为15N/14N和14N/14N,且数量比为1∶1,如图①;第三次分裂的子代DNA为15N/14N和14N/14N,且数量比为1∶3,如图③。故选A
【例2】下图为真核细胞DNA复制过程的模式图,据图分析,下列相关叙述不正确的是(　　)。
A.由图示得知,DNA复制的方式是半保留复制
B.解旋酶能使双链DNA解开,且需要消耗ATP
C.从图中可以看出合成两条子链的方向都是5'-端到3'-端
D.DNA聚合酶的作用位点为两条脱氧核苷酸链之间的氢键
【解析】由图示可知,新合成的每个DNA中,都保留了原来DNA中的一条链,因此DNA复制的方式是半保留复制,A正确;解旋酶使DNA双链解开,该过程需要消耗ATP,B正确;DNA复制的时候只能从5'-端向3'-端延伸,C正确;DNA聚合酶的作用位点为一条链中相邻的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键,D不正确。故选D
【例3】若两条链都含32P的DNA分子的相对分子质量是M,两条链都不含32P的DNA分子的相对分子质量为N。现将含32P的DNA的细菌放在不含32P的培养基上让其分裂a次,则子代细菌的DNA的平均相对分子质量是(　　)。
A.[N(2a-2)+M]/2a　　　B.[N(2a-1)+M]/2a
C.[M(2a-2)+N]/2a D.[N(2a-1)+M]/(2a-2)
【解析】根据DNA分子半保留复制的特点分析,细菌分裂a次后得到2a个DNA分子,两条链都含32P的DNA有0个,两条链都不含32P的DNA有(2a-2)个,只有一条链含32P的DNA有2个。根据题干信息可求得子代细菌的DNA的平均相对分子质量是{(2a-2)×N
+[(M+N)/2]×2}/2a=[N(2a-1)+M]/2a。故选B
【例4】下列有关DNA复制过程的叙述中，正确的顺序是（　　）
①互补碱基对之间氢键断裂
②互补碱基对之间氢键合成
③DNA分子在解旋酶的作用下解旋
④以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对
⑤子链与母链盘旋成双螺旋结构
A．①③④⑤② B．③①⑤④②
C．①④②⑤③ D．③①④②⑤
【答案】D
【解析】
DNA复制是以亲代DNA分子为模板，合成子代DNA的过程。DNA复制时期：有丝分裂和减数分裂前的间期。
【详解】
DNA复制过程为：（1）解旋：需要细胞提供能量，在解旋酶的作用下，互补碱基对之间氢键断裂，两条螺旋的双链解开；（2）合成子链：以解开的每一段母链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，利用游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，互补碱基对之间氢键形成，合成与母链互补的子链；（3）形成子代DNA分子：延伸子链，母链和相应子链盘绕成双螺旋结构。
故选D。
【例5】下列关于DNA分子复制的叙述，错误的是（ ）
A．模板是亲代DNA B．原料是氨基酸
C．边解旋边复制 D．半保留复制
【答案】B
【解析】
DNA复制时间：有丝分裂和减数分裂间期DNA复制条件：模板（DNA的双链）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和DNA聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）DNA复制过程：边解旋边复制。DNA复制特点：半保留复制。DNA复制结果：一条DNA复制出两条DNA。DNA复制意义：通过复制，使亲代的遗传信息传递给子代，使前后代保持一定的连续性。
【详解】
A、DNA复制的模板是亲代DNA分子的两条链，A正确；
B、DNA复制的原料是脱氧核苷酸，B错误；
C、DNA复制是边解旋边复制的过程，C正确；
D、DNA复制方式是半保留复制，子代DNA分子一条链来自亲代，一条链是新合成的，D正确。
故选B。
【例6】以DNA的一条链“－G－T－C－A－”为模板，经复制后得到的对应子链碱基的排列顺序是（ ）
A．－C－A－G－T－ B．－U－A－G－C－
C．－T－A－C－C－ D．－T－U－G－T－
【答案】A
【解析】
碱基互补配对原则是指在DNA分子结构中，由于碱基之间的氢键具有固定的数目和DNA两条链之间的距离保持不变，使得碱基配对必须遵循一定的规律，这就是A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对，G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对，反之亦然，DNA的复制、转录和翻译、RNA的复制和逆转录过程中都会发生碱基互补配对原则。
【详解】
根据碱基互补配对原则（A与T配对，C与G配对），若DNA分子的一条母链上的部分碱基排列顺序为－G－T－C－A－，则以此链为模板，经复制后得到的对应子链的碱基排列顺序是－C－A－G－T－，故A符合题意。
故选A。
【例7】某双链DNA分子含有200个碱基对，其中一条链上A∶T∶G∶C＝1∶1∶3∶5.下列关于该DNA分子的叙述，正确的是（　　）
A．共有20个腺嘌呤脱氧核苷酸
B．4种碱基的比例为A∶T∶G∶C＝1∶1∶2∶2
C．若该DNA分子中的这些碱基随机排列，排列方式最多有4200种
D．若该DNA分子连续复制两次，则需480个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
【答案】D
【解析】
已知一-条链上A：T： G：C=1：1：3：5,即A1：T1：G1：C1=1：1：3：5，根据碱基互补配对原则可知另一条链中A2：T2：G2：C2=1：1：5：3，该基因中含有200个碱基对，即400个碱基，则A1=T2=20，T1=A2=20， G1=C2=60，C1=G2=100，即该DNA分 子中A=T=40个，C=G=160个。
【详解】
A、由以上分析可知，该DNA片段中共有40个腺嘌呤脱氧核苷酸，A错误；
B、由以上分析可知，该DNA分子中A=T=40个，C=G=160个，则四种含氮碱基A：T： G ：C= 1：1：4：4，B错误；
C、由于碱基比例已经确定，因此该DNA分子中的碱基排列方式少于4200种，C错误；
D、由以上分析可知，该DNA分子含有胞嘧啶脱氧核苷酸160个，根据DNA半保留复制特点，该基因片段连续复制两次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸(22 - 1) 160 = 480个，D正确。
故选D。
【例8】下列属于DNA分子结构特点的是（ ）
A．双链直线结构 B．单链直线结构
C．双链螺旋结构 D．单链螺旋结构
【答案】C
【解析】
DNA分子结构的主要特点：
1、DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的双螺旋结构；
2、DNA的外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架，内侧是碱基通过氢键连接形成的碱基对；
3、碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，即A与T配对、C与G配对。
【详解】
根据分析可知，DNA分子为双螺旋结构，ABD错误，C正确。
故选C。
【例9】下列有关真核细胞 DNA分子复制的叙述，错误的是 （ ）
A．是边解旋边复制的过程 B．可在细胞核和核糖体上进行
C．DNA的两条链均可作模板 D．需要四种脱氧核苷酸作原料
【答案】C
【解析】
DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程，复制需要模板、原料、能量和酶等基本条件。DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
【详解】
A、DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程，A正确；
B、对于真核细胞而言，DNA分子的复制主要在细胞核中，少量在线粒体和叶绿体中。核糖体是蛋白质合成的场所，B错误；
C、DNA分子的复制时两条链均可作模板，C正确；
D、DNA分子的基本单位是四种脱氧核苷酸，所以复制时需要，D正确。
故选D。
【例10】．如图为真核生物DNA的结构（图甲）及发生的生理过程（图乙），请据图答题：
（1）图甲为DNA的结构示意图，其基本骨架由_____和______（填序号）交替排列构成，④为______。
（2）碱基配对遵循_______原则。
（3）从图甲中可以看出，组成DNA分子的两条链的方向是________的。
（4）图乙为______过程，图中所示的酶为__________ 酶，作用于图甲中的_______（填序号）。
【答案】 ① ② 胞嘧啶脱氧核苷酸 碱基互补配对原则 反向平行 DNA复制 解旋 ⑨
【解析】
分析甲图：①为磷酸，②为脱氧核糖，③为胞嘧啶，④为胞嘧啶脱氧核苷酸，⑤为腺嘌呤，⑥为鸟嘌呤，⑦为胸腺嘧啶，⑧为胞嘧啶，⑨为氢键，⑩为磷酸二酯键。
分析乙图：乙图表示DNA分子复制过程。
【详解】
（1）DNA的基本骨架由①磷酸和②脱氧核糖交替排列构成；图中④为胞嘧啶脱氧核苷酸。
（2）碱基配对遵循碱基互补配对原则，A（腺嘌呤）与 T（胸腺嘧啶）配对，G（鸟嘌呤）与C（胞嘧啶）配对。
（3）由甲图DNA的平面结构图可知，组成DNA分子的两条链的方向是反向平行的。
（4）图乙为DNA复制过程，图中所示的酶能将双链DNA打开，因此为解旋酶，其作用于图甲中的⑨氢键。
【点睛】
本题主要考查DNA分子的结构以及复制等内容，识记相关知识是解答本题的关键。
【例11】如图所示，图甲中的DNA分子有a和d两条链，将图甲中某一片段放大后如图乙所示，结合所学知识回答下列问题：
（1）图甲中，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链，则A是_____________酶，B是_______________酶。
（2）在绿色植物根尖细胞中进行图甲过程的场所有 ________________________。
（3）图乙中，5是___________。3的中文名称是________________，DNA分子的基本骨架由__________和___________(用文字表示)交替连接而成；DNA分子一条链上相邻的脱氧核苷酸通过_____________________连接。
【答案】 解旋酶 DNA聚合酶 细胞核、线粒体 脱氧核糖 鸟嘌呤 磷酸 脱氧核糖 磷酸二酯键
【解析】
1、分析甲图可知，该图是DNA分子复制过程，A的作用是使DNA分子的双螺旋结构解开，形成单链DNA，因此A是DNA解旋酶，B是催化以DNA单链d为模板形成DNA分子的子链c，因此B是DNA聚合酶，由图可以看出形成的新DNA分子中都含有一条模板链和一条子链，因此DNA分子的复制是半保留复制；
2、分析图乙可知，该图是DNA分子的平面结构，1是碱基C，2是碱基A，3是碱基G，4是碱基T，5是脱氧核糖，6是磷酸，7是脱氧核糖核苷酸，8是碱基对，9是氢键，10是脱氧核糖核苷酸链。
【详解】
（1）A的作用是使DNA分子的双螺旋结构解开，形成单链DNA，因此A是DNA解旋酶，B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链，是DNA聚合酶。
（2）图甲是DNA分子复制过程，在绿色植物根尖细胞中进行图甲过程的场所有细胞核和线粒体。
（3）乙图是DNA分子的平面结构，其中5是脱氧核糖，3和C碱基互补配对，其的中文名称是鸟嘌呤，DNA分子的基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接而成；DNA分子一条链上相邻的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接。
【点睛】
对于DNA分子的结构和DNA分子复制过程和特点的理解和综合应用是本题考查的重点，属于考纲识记和理解层次的考查。
【例11】图为DNA（片段）平面结构模式图。请回答下列问题
（1）②、④、⑥的中文名称分别是_______、_______、______。
（2）DNA分子是由两条链组成的，这两条链按______________方式盘旋成____________结构。
（3）DNA在复制时，需要的酶主要是________和_________。
（4）DNA分子复制的方式是_____________________（填半保留复制或全保留复制），在真核细胞中进行的主要场所是______________________。
【答案】 脱氧核糖 胞嘧啶脱氧（核糖）核苷酸 鸟嘌呤 反向平行 双螺旋 解旋酶 DNA聚合酶 半保留复制 细胞核
【解析】
分析题图：①是磷酸，②是脱氧核糖，③是胞嘧啶，④是胞嘧啶脱氧核苷酸，⑤是腺嘌呤，⑥是鸟嘌呤，⑦是胞嘧啶，⑧是胸腺嘧啶。
【详解】
（1）根据分析可知，②是脱氧核糖，④是胞嘧啶脱氧核苷酸，⑥是鸟嘌呤。
（2）DNA的两条链按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。
（3）DNA复制时需要解旋酶和DNA聚合酶。
（4）DNA分子的复制方式半保留复制，在真核细胞中复制的主要场所是细胞核。
【点睛】本题考查了DNA的结构及DNA复制的相关知识，考查学生的识记能力，比较简单。
【基础提升】
1．用32P标记玉米精原细胞（染色体数量为20条）所有DNA分子的双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在细胞减数第二次分裂的中期、后期，一个细胞中被32P标记的染色体条数分别是
A．中期20、后期20 B．中期10、后期20
C．中期20、后期10 D．中期10、后期10
2．下列关于DNA分子复制过程的叙述，正确的是（　　）
A．DNA分子在解旋酶的作用下，水解成脱氧核苷酸
B．DNA独特的双螺旋结构就能保证DNA的准确复制
C．解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链
D．每条子链与其模板链形成一个新的DNA分子
3．下列有关同位素示踪法的应用，叙述错误的是（ ）
A．在噬菌体侵染大肠杆菌实验中，不用C、H等元素标记DNA和蛋白质的原因是二者中都含有C、H等元素
B．在噬菌体侵染大肠杆菌实验中，如果可以通过检测区分出是35S还是32P的放射性，则可以用35S和32P对同一组噬菌体进行标记
C．在探究植物有机物和无机物的运输途径过程中，可同时提供14CO2和KH14CO3，并检测放射性出现的部位和含量
D．证明DNA半保留复制实验中用15N标记NH4Cl培养液来培养大肠杆菌，是通过产物的质量不同来进行区分的
4．用15N标记一个DNA分子的两条链，让该DNA分子在14N的培养液中连续复制3次，则含15N的子代DNA分子个数是（ ）
A．32 B．16 C．8 D．2
5．若将即将进入有丝分裂间期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含 3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，培养至第二次分裂中期。下列有关叙述不正确的是（ ）
A．形成的 DNA 分子有一半只有一条脱氧核苷酸链含3H
B．形成的 DNA 分子一半两条脱氧核苷酸链均含3H
C．所有染色体的 DNA 分子中，含 3H 的脱氧核苷酸链占总链数的3/4
D．每条染色体中，只有一条染色单体含3H
6．下列有关双链DNA的结构和复制的叙述，正确的是（　　）
A．DNA分子复制需要模板、原料、酶和ATP等条件
B．DNA分子中每个脱氧核糖均连接着两个磷酸基团
C．DNA分子一条链上相邻的碱基通过氢键连接
D．DNA聚合酶催化两个游离的脱氧核苷酸之间的连接
7．下图为大肠杆菌的细胞分裂过程，其DNA含有m个脱氧核苷酸，相关说法正确的是（　　）
A．大肠杆菌的染色体呈环状结构
B．大肠杆菌进行DNA复制时需要线粒体提供能量
C．大肠杆菌DNA的合成过程中脱去m个水分子
D．大肠杆菌的分裂方式是无丝分裂
8．下列关于遗传学史上重要探究活动的叙述，错误的是（ ）
A．孟德尔用统计学方法分析实验结果发现了遗传规律
B．萨顿运用类比推理的方法提出基因在染色体上的假说
C．赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质
D．沃森和克里克用放射性同位素标记法证明了DNA的双螺旋结构
9．现有DNA分子的两条链均只含有31P（表示为31P31P）的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有32P的培养基中繁殖一代，再转到含有31P的培养基中繁殖两代，则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是
A．有31P31P和32P32P两种，其比例为1：1
B．有31P32P和31P31P两种，其比例为1：3
C．有31P31P和31P32P两种，其比例为1：1
D．有31P32P和32P32P两种，其比例为3：1
10．DNA复制的结果是形成两个携带完全相同遗传信息的DNA分子，这两个相同DNA分子形成在（　　）
A．减数第二次分裂前期
B．有丝分裂前期和减数第一次分裂中期
C．有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期
D．有丝分裂后期和减数第二次分裂后期
11．如图为某真核细胞中DNA复制过程模式图，下列分析错误的是（ ）
A．酶A和酶B均作用于氢键 B．该过程的模板链是a、b链
C．a链和b链为互补链 D．DNA复制是边解旋边复制的过程
12．下列有关科学研究方法的应用，正确的是（ ）
A．“碳是生命的核心元素”这一结论的得出运用了归纳法
B．光合作用探索历程中鲁宾和卡门运用了放射性同位素示踪法
C．证明DNA以半保留方式复制运用了差速离心法
D．制作DNA双螺旋结构模型是构建概念模型
13．下列关于DNA在细胞内复制过程的描述不正确的是
A．DNA分子的两条链都是复制的模板
B．需要DNA解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶
C．涉及到氢键断裂和氢键重新形成的过程
D．在一个细胞的生命历程中，核DNA需要复制多次而增殖
14．细菌是生物学常用的实验材料，下列相关叙述错误的是
A．恩格尔曼以水绵和好氧细菌为实验材料证明叶绿体是进行光合作用的场所
B．赫尔希和蔡斯以大肠杆菌和噬菌体为实验材料证明DNA是噬菌体的遗传物质
C．格里菲思以小鼠和肺炎双球菌为实验材料证明DNA是R型菌的转化因子
D．科学家以大肠杆菌为实验材料通过同位素标记法证明DNA复制为半保留复制
15．将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养基中培养，使其分裂3次，下列叙述正确的是（ ）
A．3次分裂都是有丝分裂，所有的大肠杆菌都含有14N
B．含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2
C．含有14N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2
D．含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4
16．双脱氧三磷酸核苷酸（如图1）在人工合成DNA体系中，可脱去两个磷酸基团形成焦磷酸和双脱氧核苷酸并释放能量，双脱氧核苷酸可使DNA子链延伸终止。在人工合成DNA体系中，有适量某单链模板、某一种双脱氧三磷酸核苷酸（ddNTP）和四种正常脱氧三磷酸核苷酸（dNTP），反应终止时对合成的不同长度子链进行电泳（如图2）。下列说法错误的是（ ）

A．双脱氧核苷酸可与模板链发生碱基互补配对
B．此人工合成DNA体系中需要加入ATP提供能量
C．双脱氧核苷酸使子链延伸终止的原因是3号C上无羟基
D．据图2推测，模板链的碱基序列应为ATGATGCGAT
17．科学家将被15N标记了DNA的大肠杆菌转移到含14N的培养液中培养，来研究DNA的复制，下列叙述不正确的是（ ）
A．DNA 复制过程需要消耗能量 B．DNA分子的复制方式是半保留复制
C．复制3次后，子代中含14N的DNA占75% D．DNA复制时以4种游离的脱氧核苷酸为原料
18．若用放射性同位素32P、35S分别标记T2噬菌体的DNA和蛋白质，再让其侵染未被标记的大肠杆菌、噬菌体在细菌体内复制了4次，从细菌体内释放出的子代噬菌体中含有的噬菌体和含有的噬菌体分别占子代噬菌体总数的（ ）
A．1/8和1 B．1/8和0 C．3/8和1 D．3/8和0
19．用32P标记某动物体细胞（2n=4）的 DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，让其进行有丝分裂，若一个细胞中的染色体总条数是8条，第3次分裂的该时期一个细胞内含有被P标记的染色体条数可能有（ ）
A．0、1、2 B．1、2、3、4 C．1、3、5、7 D．0、1、2、3、4
20．大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代，然后转移到含14NH4Cl的培养液中，细菌连续分裂两次，含15N的DNA分子所占的比例是
A．100% B．50%
C．25% D．12．5%
21．把培养在含轻氮（14N）环境中的一细菌，转移到含重氮（15N）环境中，培养相当于复制一轮的时间，然后将其中一个DNA分子放回原环境中培养相当于连续复制两轮的时间后，细菌DNA分子组成分析表明（ ）
A．3/4轻氮型、1/4中间型 B．1/4轻氮型、3/4中间型
C．1/2轻氮型、1/2中间型 D．3/4重氮型、1/4中间型
22．现有核DNA分子的两条单链均含有32P的精原细胞，若将该细胞在含有31P的培养基中连续分裂至第二次分裂的中期，则理论上对染色体的放射性标记分布情况和分裂方式的分析，正确的是（ ）
A．若每条染色体都被标记，则进行的是有丝分裂
B．若每条染色体都被标记，则进行的是减数分裂
C．若每条染色单体都被标记，则进行的是有丝分裂
D．若每条染色单体都被标记，则进行的是减数分裂
23．下列关于DNA分子及复制的叙述，错误的是（　　）
A．DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架
B．碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的特异性
C．四分体时期中的1条染色体含有2个双链的DNA分子
D．DNA分子独特的双螺旋结构能为复制提供精确的模板
24．生物学是一门实验性学科，往往通过严谨的科学思维、巧妙的科学方法，增强直接经验，获得生动表象，有助于形成概念，理解原理，掌握规律。下列相关研究的叙述正确的是（ ）
A．萨顿采用假说演绎法证明基因在染色体
B．艾弗里利用减法原理设计肺炎链球菌的体外转化实验
C．可采用噬菌体侵染大肠杆菌的实验设计思路来证明RNA是HIV的遗传物质
D．科学家通过同位素标记和差速离心技术验证DNA 的半保留复制
25．细胞（2N=8）的核DNA分子双链均用15N标记后置于含14N的培养基中培养，经过连续两次细胞分裂后，检测子细胞中的标记情况。下列推断错误的是（ ）
A．若进行有丝分裂，则第二次分裂中期含14N的染色单体有16条
B．若进行有丝分裂，则含15N染色体的子细胞所占比例不唯一
C．若某个子细胞中的每条染色体都含15N，则细胞分裂过程中一定发生基因重组
D．若进行减数分裂，则减数第二次分裂后期每个细胞中含14N的染色体有8条
26．现有从生物体内提取出的一个具有100个脱氧核苷酸对的DNA分子片段，两条链都已用放射性同位素3H标记，另外还配备了多个没用放射性同位素3H标记的4种脱氧核苷酸，想在实验室中合成出多个该DNA分子片段。请回答：
（1）除上述几种物质外，还需要配备 和有关的 。
（2）在第一代的两个DNA分子中，含3H的链叫 。
（3）到第二代时，共合成出 个DNA分子。经过测定，该DNA分子片段中共含有30个碱基T，那么此时共消耗了 个胞嘧啶脱氧核苷酸。
（4）第三代DNA分子中，不含3H的DNA、一条链中含3H的DNA和两条链中均含3H的DNA的数目分别是 。
27．下图1表示细胞分裂某一时期的示意图，图2是细胞分裂过程中每条染色体上DNA含量变化曲线。分析图示回答问题：
(1)结合细胞形状及染色判断，从细胞种类及细胞分裂时期来看，图1细胞应为 ，细胞中②和⑥在前一细胞分裂时期是 ，该时期可对应图2中的 段。
(2)由图1可知该生物的体细胞中染色体有 条，在图1细胞中核DNA有 个。
(3)图2中CD发生变化的原因是 。细胞有丝分裂的重要意义在于通过 ，保持亲子代细胞之间的遗传稳定性。
(4)若在A点时的细胞全部染色体的DNA被3H标记，然后放在不含放射性的培养基中培养，一次分裂完成，则E点时最多有 条含放射性的染色体。
28．关于DNA复制方式，人们曾提出了“全保留复制”、“半保留复制”等假说。科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了 DNA 复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。请分析并回答下列问题：
组别 1组 2组 3组 4组
培养液中唯一氮源 14NH4C1 15NH4C1 14NH4Cl 14NH4Cl
繁殖代数 多代 多代 一代 两代
培养产物 A B B的子I代 B的子II代
操作 提取DNA并离心
离心结果 仅为轻带 （14N/14N） 仅为重带 （15N/15N） 仅为中带 （15N/14N） 1／2轻带（14N／14N） 1／2中带（15N／14N）
(1)要得到DNA中的N全部被15N标记的大肠杆菌B，必须经过 代培养，且培养液中的 是唯一氮源。
(2)综合分析本实验的DNA 离心结果，第 组结果对于否定“全保留复制”的假说起到了关键作用，但需把它与第 组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是 。
(3)分析讨论：
①若子I代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于 ，据此可判断DNA分子的复制方式不是 复制。
②若将子I代DNA双链分开后再离心，其结果 （选填“能”或“不能”）判断DNA的复制方式。
③若在同等条件下将子II代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置 ，密度带变宽的是 带。
④若某次实验的结果中，子I代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为 。
(4)假定该大肠杆菌含14N的DNA的相对分子质量为a，含15N的DNA相对分子质量为b。子一代DNA的相对分子质量平均为 ，子二代DNA的相对分子质量平均为 。
29．下面是DNA分子的结构模式图，请据图回答：
(1)该图中5表示的是 ， 连接G与1之间的化学键是 。
(2)图中1、2、3、4代表的碱基分别是 (填英文字母)。
(3)与DNA相比较，RNA分子中特有的碱基是 。
(4)DNA分子具有独特的 结构，复制时需要 酶和DNA聚合酶参与。DNA分子的复制从过程看其特点是 ；从结果来看其特点是 。
30．如图所示，图甲中的DNA分子有 a和d两条链，将图甲中某一片段放大后如图乙所示，结合所学知识回答下列问题:
(1)图甲中，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链，则A是 酶，B是 酶。
(2)在绿色植物叶肉细胞中进行图甲过程的场所有 。
(3)图乙中有 个游离的磷酸基团。7 是 。DNA 分子的基本骨架由 (用图中字母表示)交替连接而成；DNA分子两条链上的碱基通过 (用图中字母表示)连接成碱基对，并且遵循 原则。
31．科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果如表所示。
组别 1组 2组 3组 4组
培养液中唯一氮源 14NH4C1 I5NH4C1 14NH4C1 14NH4C1
繁殖代数 多代 多代 一代 两代
培养产物 A B B的子Ⅰ代 B的子Ⅱ代
操作 提取DNA并离心
离心结果 仅为轻带 （14N/14N） 仅为重带 （15N/15N） 仅为中带 （15N/14N） 1/2轻带 （14N/14N）1/2中带 （15N/14N）
请分析并回答：
（1）要得到DNA中的N全部被15N标记的大肠杆菌B，必须经过 代培养，且培养液中的 是唯一氮源。
（2）综合分析本实验的DNA离心结果，说明DNA分子的复制方式是 。
（3）分析讨论：
①若子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两种密度带，则“重带”DNA来自 ，据此可判断DNA分子的复制方式不是 复制。
②若将子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，其结果 （填“能”或“不能”）判断DNA的复制方式。
③若在同等条件下将子Ⅱ代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置 ，标记强度发生变化的是 带。
32．DNA双螺旋结构模型的提出在遗传学中具有里程碑式的意义，科学地解释了遗传信息的传递过程。已知：在氮源为14N的培养基生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N-DNA（称为轻链）；在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N-DNA（称为重链）。为了研究DNA复制的特点，科学家进行了如下实验探究：将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再继续繁殖两代（Ⅰ和Ⅱ），用某种离心方法分离得到结果如甲图所示。请分析：
（1）在细胞内，DNA复制的主要场所为 ，图示表明DNA复制的特点是 。
（2）本研究使用了 技术和 法，从而成功的对DNA分子进行了标记和分离。
（3）实验结果可推测第一代（Ⅰ）细菌DNA两条链的标记情况是 。若将第一代（Ⅰ）细菌转移到含15N的培养基上繁殖一代，将所得到细菌的DNA用同样方法分离，请参照上图，将DNA分子可能出现在试管中的位置在答题纸中标出，并注明比例 。
33．1958年，生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术和密度梯度离心法成功证实了DNA分子的复制方式为半保留复制。
(1)大肠杆菌DNA分子可以精确复制的原因是 。
(2)将DNA分子用15N标记的大肠杆菌培养在含有14NH4C1的普通培养液中，经历两次分裂后提取子代细菌DNA进行密度梯度离心，其在试管中的分布为 (用右图中标号描述)；若将上述提取的DNA分子热变性处理后再进行密度梯度离心，则试管中条带的位置为 (用右图中标号描述)。
(3)病毒DNA有双链和单链之分。有些单链DNA病毒也会感染人或动物引发疾病，并且容易变异，所以研究病毒DNA是双链还是单链非常必要。新发现一种能引发猪瘟的DNA病毒，欲利用同位素标记技术和密度梯度离心法研究该病毒的DNA是双链还是单链结构，请简要写出实验方案。
实验思路：
实验结果及结论：
34．某校一个生物兴趣小组要进行研究性学习，对生物学史上的经典实验进行验证，也是研究学习内容之一。这个小组借助某大学的实验设备，对有关DNA复制的方式进行探索，有人认为DNA是全保留复制，也有人认为是半保留复制。为了证明这假设，这个小组设计了下列实验程序，请完成实验并对结果进行预测。
（1）实验步骤：
第一步：在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N-DNA分子；在氮源为15N的培养基生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N-DNA。用某种离心方法分离得到的结果如图所示，其DNA分别分布在轻带和重带上。
第二步：将亲代大肠杆菌（含15N）转移到含14N的培养基上繁殖一代（Ⅰ），请分析：如果其DNA分布的位置是 ，则DNA的复制方式为全保留复制；如果DNA分布的位置是 ，则是半保留复制。
第三步：为了进一步验证第二步的推测结果，将子一代大肠杆菌转移到含14N的培养基上再繁殖一代（Ⅱ），请分析：
如果其DNA分布的位置是 ，则是全保留复制；如果其DNA分布的位置是 ，则是半保留复制。
（2）有人提出：第一代（Ⅰ）的DNA用解螺旋酶处理后再离心，就能直接判断DNA的复制方式，如果轻带和重带各占1/2，则一定为半保留复制。
你认为这位同学的说法是否正确？ 。原因是 。
35．正常细胞可以自主合成组成核酸的核糖和脱氧核糖。现在有某突变细胞群不能 自主合成核糖和脱氧核糖，需从培养基中摄取。为验证 DNA 分子复制的原料是脱氧核苷酸， 而不是核糖核苷酸，现提供如下实验材料，请你完成实验方案。
（1）实验目的：验证 DNA 分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸。
（2）实验材料：突变细胞群、基本培养基、核糖核苷酸、14C﹣核糖核苷酸（有放射性）、脱 氧核苷酸、14C﹣脱氧核苷酸（有放射性）、放射性探测显微仪等。
（3）实验原理：
DNA 主要分布在 ，其基本组成单位是 ；
RNA 主要分布在 ，其基本组成单位是 。
（4）实验步骤：
第一步： 。
第二步：在甲、乙两组培养基中分别接种相同数量的突变细胞群，在5%CO2恒温培养箱中培养一段时间，使细胞增殖。
第三步：分别取出甲、乙两组培养基中的细胞，检测细胞中出现放射性的主要部位。
（5）预期结果： 。
（6）实验结论：DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸。
36．下面甲图中DNA分子有a和d两条链，将甲图中某一片段放大后如乙图所示，结合所学知识回答下列问题：
(1)甲图中，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链：则A是 酶，B是 酶。
(2)甲图中，DNA复制的复制方式是 。
(3)写出乙图中序号代表的结构的中文名称：7 ，10 。
(4)从乙图看，DNA双螺旋结构的主要特点是：①DNA分子由两条脱氧核苷酸链按 方式盘旋成双螺旋结构。②DNA分子中的 交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基排在内侧。
37．科学家以T4噬菌体和大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心法进行了DNA复制方式具体过程的探索实验。
(1)从结构上看（图1），DNA两条链的方向 。DNA的半保留复制过程是边 边复制。DNA复制时，催化脱氧核苷酸添加到DNA子链上的酶是 。该酶只能使新合成的DNA链从5′向3′方向延伸，依据该酶催化DNA子链延伸的方向推断，图中的DNA复制模型 （选填“是”或“不是”）完全正确。

(2)为探索DNA复制的具体过程，科学家做了如下实验。20℃条件下，用T4噬菌体侵染大肠杆菌，进入T4菌体DNA活跃复制期时，在培养基中添加含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷，培养不同时间后，阻断DNA复制，将DNA变性处理为单链后，离心分离不同长度的T4噬菌体的DNA片段，检测离心管不同位置的放射性强度，结果如图2所示（DNA片段越短，与离心管顶部距离越近）。
①根据上述实验结果推测，DNA复制形成互补子链时，存在先合成较短的DNA片段，之后较短的DNA片段 的过程，依据是时间较短时（30s内），与离心管顶部距离较近的位置 ，随着时间的推移， 。
②若抑制DNA片段连接的相关酶功能，再重复上述实验，则可能的实验结果是随着时间的推移距离心管顶部距离较近的区域 。
(3)下图3表示“证明DNA半保留复制”实验中的几种可能离心结果。

①将15N标记的大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中增殖一代，如果DNA为全保留复制，则离心后试管中DNA的位置应如图3中试管 所示；如果DNA为半保留复制，则离心后试管中DNA的位置应如图3中试管 所示。
②将15N标记的大肠杆菌转移到14NH4Cl培养液中增殖三代，若DNA为半保留复制，则15N标记的DNA分子占 %。第3章 基因的本质
3.3 DNA的复制
1.概括 DNA 分子构造的主要特点。
2.概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成，通常由两条碱基互补配对的反向平行长链形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息。
通过展示林志颖和儿子Kimi的照片进行提问：这对父子长相为何如此相似？原因是遗传物质DNA通过复制传递给子代。引入新课学习。
新课讲授
对DNA复制的推测
半保留复制
沃森和克里克提出半保留复制假说。该假说认为新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链。
全保留复制
全保留复制假说认为新合成的亲代DNA的双链都是新合成的。
分散复制
分散复制假说认为DNA复制完成后，亲代DNA双链被切割成小片段分散在新合成的DNA双链中。
[提问]：究竟哪种假说才是正确的呢？可以通过假说—演绎法来探究一下。
知识点01 对DNA复制的推测
方法：假说-演绎法
1.提出问题：DNA的复制方式是三种方式中的哪一种？
2.作出假设：
①半保留复制：形成的两个DNA分子各有一条链来自亲代，另一条链是新形成的
②全保留复制：新复制出的两个DNA分子，一个是亲代的，另一个是新形成的
③弥散复制：新复制出的两个DNA分子每条链中既有母链片段又有新形成的片段
3.演绎推理：同位素示踪技术 大肠杆菌 同位素(15N)示踪（繁殖快，20min一代） 密度梯度离心
4.实验验证：
5.得出结论：DNA的复制方式为半保留复制
知识点02 DNA的复制
1.DNA复制的场所和时期 场所：细胞核（主要）、线粒体和叶绿体
时期：有丝分裂和减数第一次分裂前的间期
2.DNA复制的必需的条件 模板：DNA两条链为模板
原料：4种游离的脱氧核苷酸
能量：ATP
酶：解旋酶和DNA聚合酶等
3.DNA复制的方式和特点 方式：半保留复制
特点： 半保留复制、边解旋边复制
4.DNA复制的结果：形成2条DNA
5.DNA复制的意义：（1）将遗传信息从亲代传递给了子代，保持了遗传信息的连续性
（2）复制出现差错，产生的影响可能很大，也可能没有
6.DNA能够准确复制的原因：（1）DNA独特的双螺旋结构提供精确模板
（2）通过碱基互补配对原则保证了复制的准确进行
知识点03 相关计算
1.已知一条全部N原子被15N标记的DNA分子（亲代），转移到含14N的培养基上培养n代,其结果如下，回答下列问题：
分子总数___2n_____ 只含15N的分子__0____
含15N 14N的分子__2___ 只含14N的分子_2n-2__
含14N的分子___2n__ 脱氧核苷酸链总数__2n+1__
含15N的链为__2___ 含14N的链为__2n+1-2__
2.双链DNA中，含某种碱基a个，复制n次，则需加入该碱基或脱氧核苷酸a×(2n -1) 个。
3.双链DNA中，含某种碱基a个，第n次复制，则需加入该碱基或脱氧核苷酸a×2n-1 个。
4.双链DNA不论复制多少代，产生的DNA分子中含母链的DNA分子总是2个，含母链也是2条。
一、探究DNA复制的方式
1.提出假说
DNA复制的可能方式有三种：半保留复制、全保留复制以及分散复制。
设计实验
完成【学习任务一】
请同学们以小组为单位讨论相关问题：
如果要通过实验区分DNA复制方式的三种假说，那么实验中区分的关键是什么？
实验重点要能区别在子代DNA分子中两条链的来源。
如何区分来自模板DNA的母链和新合成的DNA子链呢？
利用同位素标记法，先将细菌培养在只含有15N的培养基里，得到被15N标记的亲代DNA，再将细菌转移至只含14N的培养基里，这样，新合成的子链就是含14N的。
（3）如何测定子代DNA带有同位素标记的情况？
利用密度梯度离心技术，由于含有不同氮元素使DNA分子密度不同，经离心后会分布在离心管的不同位置。
15N/15N标记的DNA，其密度最大，经离心后离心管中会出现一条重带；只有一条单链被15N标记的，其密度居中，经离心后离心管中会出现一条中带，如果两条单链都没有被15N标记，其密度最小，离心后离心管中会出现一条轻带。
完成【学习任务二】
进行演绎推理，根据不同假说，预测实验结果：
亲代DNA 子一代DNA 子二代DNA
DNA标记类型 离心后试管中位置 DNA标记类型 离心后试管中位置 DNA标记类型 离心后试管中位置
半保留复制
全保留复制
演绎推理
实验验证
1958年梅塞尔森和斯塔尔两位科学家以大肠杆菌为实验材料，利用同位素标记技术和密度梯度离心法进行了相关实验。最终实验结果与半保留复制假说预测的结果相同，最终得出结论。
实验结论
DNA的复制是以半保留的方式进行的。
探究一、为了探究DNA的复制过程，科学家做了下列实验。
实验一：将大肠杆菌中提取出的DNA聚合酶加到含有足量的四种脱氧核苷酸的试管中。在适宜温度条件下培养，一段时间后，测定其中的DNA含量。
实验二：在上述试管中加入少量单链DNA和ATP，其他条件均适宜，一段时间后，测定其中的DNA含量。
实验三：取四支试管，分别放入等量的四种脱氧核苷酸、等量的ATP和等量的DNA聚合酶，再在各试管中分别放入等量的四种DNA分子，它们分别是枯草杆菌、大肠杆菌、小牛胸腺细胞、T2噬菌体的DNA。在适宜温度条件下培养一段时间，测定各试管中残留的每一种脱氧核苷酸含量。分析以上实验，回答下列问题：
(1)大肠杆菌中与DNA复制相关酶有 ，DNA能够准确复制的原因除了其独特的双螺旋结构提供精确的模板外，还包括 。
(2)与实验一相比，实验二中测定出DNA含量增多，这说明DNA的复制除了酶、原料外，还需要 。实验三要探究的是四种生物DNA分子的脱氧核苷酸的组成是否相同，若结果发现 ，则说明四种生物DNA分子的脱氧核苷酸组成不同。
(3)科学家又进一步实验研究DNA复制与减数分裂的关系：将某卵原细胞（2N＝4）中每对同源染色体中的一条染色体DNA分子两条链用15N标记，再将该卵原细胞放在14N的环境中进行减数分裂，那么减数第一次分裂后期的初级卵母细胞中含有14N的染色单体有 条；减数第二次分裂中期的次级卵母细胞中含有15N标记的染色体有 条。其产生含有15N标记的卵细胞的概率为 。
【答案】(1) 解旋酶、DNA聚合酶 通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行
(2) DNA模板和ATP 各试管中残留的每一种脱氧核苷酸的含量不同
(3) 8 0或1或2 3/4
【分析】1、DNA分子的复制时间：有丝分裂和减数分裂间期；
2、条件：模板（DNA的双链）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和DNA聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）；
3、结果：一条DNA复制出两条DNA；
4、特点：半保留复制、边解旋边复制。
【详解】（1）细胞中DNA复制相关酶有解旋酶、DNA聚合酶等。DNA能够准确复制的原因①DNA具有独特的双螺旋结构能为复制提供模板②通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
（2）图中实验一加入DNA聚合酶和脱氧核苷酸，但缺少DNA模板和ATP（能量），则不能测出DNA。要探究四种生物DNA分子的脱氧核苷酸的组成是否相同，可以根据实验结果中各试管中残留的每一种脱氧核苷酸得含量不同来说明四种生物DNA分子的脱氧核苷酸组成不同。
（3）由题意可知，含有4条即2对同源染色体，其中有2条即每对同源染色体仅有一条染色体上的DNA分子两条链均被15N标记的某卵原细胞在14N的环境中进行减数分裂，依据DNA分子半保留复制的原理，当DNA即染色体复制结束时，2条被15N标记的染色体所含有的4条染色单体上的DNA分子的均为一条链含15N，另一条链含14N，因此处于减数第一次分裂后期的初级卵母细胞中所有染色单体都含有14N。减数第一次分裂的主要特点是同源染色体分离，分别移向细胞两极，因染色体减移向细胞两极的过程是随机的，所以减数第一次分裂结束时所形成的次级卵母细胞中所含有的被15N标记的染色体数是0或1或2。减数第二次分裂后期由于着丝点分裂，1条染色体形成2条子染色体，因此处于减数第二次分裂后期的次级卵母细胞中含有15N标记的染色体有0或2或4条，其产生含有15N标记的卵细胞的概率为3/4。
【点睛】本题主要考查DNA分子的结构和复制，要求考生识记DNA分子的结构，掌握DNA分子复制的过程、时期、条件、特点、方式及意义，能结合所学的知识准确答题。
探究二、图1表示噬菌体侵染大肠杆菌的部分过程，图2所示的是赫尔希和蔡斯利用同位素标记法完成的噬菌体侵染大肠杆菌实验的部分实验过程。
请回答下列问题。
(1)图1中噬菌体侵染大肠杆菌的正确顺序：B→ →C。
(2)由图2实验结果分析，用于标记噬菌体的同位素是 （填“35S”或“32P”），请完成标记T2噬菌体的操作步骤；
①配制适合大肠杆菌生长的培养基，在培养基中加入用放射性标记的 ，作为合成DNA的原料。
②在培养基中接种大肠杆菌，培养一段时间后，再用 培养T2噬菌体。
(3)图2实验结果表明，经离心处理后上清液中具有很低的放射性，请分析该现象出现的可能原因有 。
(4)噬菌体侵染大肠杆菌后，合成子代噬菌体的蛋白质外壳需要 。
①大肠杆菌的DNA及其氨基酸 ②噬菌体的DNA及其氨基酸
③噬菌体的DNA和大肠杆菌的氨基酸 ④大肠杆菌的DNA及噬菌体的氨基酸
(5)若1个带有32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，大肠杆菌裂解后释放出100个子代噬菌体，其中带有32P标记的噬菌体有 个，出现该数目说明DNA的复制方式是 。
(6)在35S组实验中，保温时间和上清液放射性强度的关系为 。
【答案】(1)D→A→E
(2) 32P （4种）脱氧核苷酸 此细菌（或此标记的大肠杆菌）
(3)培养时间过短，部分噬菌体未侵入大肠杆菌体内；培养时间过长，增殖的子代噬菌体从大肠杆菌内释放出来
(4)③
(5) 2 半保留复制
(6)④
【分析】噬菌体侵染细菌的实验设计思路：设法把DNA和蛋白质分开，直接地、单独地去观察它们的作用。T2噬菌体仅仅由DNA和蛋白质构成， 其外壳由蛋白质构成，内部有DNA。蛋白质含有特异性的S元素，而DNA含有特异性的P元素。DNA复制特点是半保留复制。
(1)
T2噬菌体在侵染大肠杆菌之后，就会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖，当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出大量的噬菌体。B是噬菌体吸附在大肠杆菌表面，D是噬菌体将DNA注入大肠杆菌，A是合成子代噬菌体的DNA和蛋白质，E是组装成子代噬菌体，C是释放出子代噬菌体，因此，正确的排列顺序是B→D→A→E→C。
(2)
图2沉淀物的放射性较高，上清液的放射性较低，可知32P的DNA进入细菌，所以该组是32P标记的噬菌体。DNA的基本单位是脱氧核苷酸，DNA的特有元素是P。在培养基中接种大肠杆菌，培养一段时间后，32P标记大肠杆菌，T2噬菌体是病毒，能寄生在大肠杆菌里，进而得到32P标记的噬菌体。
(3)
若用32P标记的噬菌体侵染细菌实验中，从理论上讲噬菌体已将含32P标记的DNA全部注入到大肠杆菌内，所以上清液放射性应该为0，而实验数据和理论数据之间有较大的误差。原因有二：一是如果保温时间过短，有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性；二是保温时间如果过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液，也会使上清液的放射性升高。
(4)
T2噬菌体在侵染大肠杆菌之后，就会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分。合成子代噬菌体的蛋白质外壳需要噬菌体的DNA和大肠杆菌的氨基酸 。
(5)
DNA是半保留复制，1个带有32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，32P标记的的两条DNA链分别进入两个子代DNA中，进而组装成两个子代噬菌体。
(6)
在35S组实验中，35S标记蛋白质外壳，蛋白质外壳不进入大肠杆菌，上清液是蛋白质外壳，所以上清液的放射性强度和保温时间没有关系，保持不变。
【点睛】理解噬菌体侵染细菌的实验设计思路，理解该实验各步操作的目的，分析实际实验结果不符合理论实验结果的原因。理解DNA的半保留复制。
探究三、科学家早期推测DNA的复制可能有三种方式。
1958年，科学家将大肠杆菌在含有15NH4Cl的培养液中培养若干代（亲代），使DNA双链被充分标记，再转移到含有14NH4C1的培养液中连续繁殖两代（子代I和子代II），逐代提取DNA样品，离心，探究DNA的复制方式：

(1)实验分析：
①如果子代I能分辨出两条DNA带：一条 带和一条 带，则说明是 。
②如果子代I只有一条中密度带，则可能是 或 。
③再继续做子代II的DNA密度鉴定：若子代II的DNA离心后有 位于中带， 位于轻带，则可以确定DNA分子的复制方式是半保留复制；若子代II的DNA离心后不能分出中、轻两条密度带，则DNA分子的复制方式是 。
(2)实验结果证明DNA是半保留复制，若上述实验中大肠杆菌繁殖n代，提取DNA离心后，轻带、中带、重带的比值为 。
【答案】(1) 轻 重 全保留复制 半保留复制 分散复制 1/2/50% 1/2/50% 分散复制
(2)（2n-2）：2：0
【分析】分析实验的原理可知，由于15N与14N的质量不同，形成的DNA的相对质量不同，若DNA分子的两条链都是15N，DNA分子的相对质量最大，离心后分布在试管的下端，如果DNA分子的两条链含有14N，相对质量最轻，离心后分布在试管上端。
【详解】（1）①若DNA分子的复制方式是全保留复制，则得到的2个DNA分子分别是15N/15N和14N/14N，离心后能分辨出轻和重两条密度带。
②结合①可知，如果子代I离心后只有1条中等密度带，则肯定不可能是全保留复制，可能是半保留复制或分散复制。
③若是半保留复制，则子代均为15N/14N，子代II离心后能分出中、轻两条密度带，且各占1/2；若是分散复制，子代DNA离心后不能分出中、轻两条密度带。
（2）若实验结果证明DNA是半保留复制，上述实验中大肠杆菌繁殖n代，得到2n个DNA分子，其中有个DNA分子是15N/14N，其余的（2n-2）个DNA分子都是14N/14N，故提取DNA离心后，轻带、中带、重带的比值为（2n-2）：2：0。
一、DNA的复制
DNA复制始于基因组中的复制起点，即启动蛋白的靶标位点。一旦复制起点被识别，启动蛋白就会募集其他蛋白质一起形成前复制复合物，从而解开双链DNA，形成复制叉。复制叉的形成是多种蛋白质及酶参与的较复杂的过程。这些酶包括单链DNA结合蛋白和DNA解链酶。单链DNA结合蛋白作用是保证解旋酶解开的单链在复制完成前能保持单链结构，不起解旋作用。 DNA解链酶能通过水解ATP获得能量以解开双链DNA。
两条单链DNA复制的引发过程有所差异，但是不论是前导链还是后随链，都需要一段RNA引物用于开始子链DNA的合成。因此前导链与后随链的差别在于前者从复制起始点开始按5’→3’持续的合成下去，不形成冈崎片段，后者则随着复制叉的出现，不断合成冈崎片段。
多种DNA聚合酶在DNA复制过程中扮演不同的角色。在大肠杆菌中，DNA Pol III是主要负责DNA复制的聚合酶。它在复制分支上组装成复制复合体，具有极高的持续性，在整个复制周期中保持完整。DNA Pol I是负责用DNA替换RNA引物的酶，还具有5'至3'外切核酸酶活性，并利用其外切核酸酶活性降解RNA引物。
在复制叉附近，形成了以两套DNA聚合酶Ⅲ全酶分子、引发体和螺旋构成的类似核糖体大小的复合体，称为DNA复制体。复制体在DNA前导链模板和滞后链模板上移动时便合成了连续的DNA前导链和由许多冈崎片段组成的滞后链。在DNA合成延伸过程中主要是DNA聚合酶Ⅲ的作用。当冈崎片段形成后，DNA聚合酶Ⅰ通过其5'→3'外切酶活性切除冈崎片段上的RNA引物，同时，利用后一个冈崎片段作为引物由5'→3'合成DNA。最后两个冈崎片段由DNA连接酶将其接起来，形成完整的DNA滞后链。
DNA复制的终止发生在特定的基因位点，即复制终止位点。该位点的终止位点序列被与该序列结合的阻止DNA复制的蛋白质识别并结合，阻止了复制叉前进，复制终止。
二、DNA复制的特点：
半保留复制：DNA在复制时，以亲代DNA的每一个单链作模板，合成完全相同的两个双链子代DNA，每个子代DNA中都含有一个亲代DNA链，这种现象称为DNA的半保留复制。
有一定的复制起始点：DNA在复制时，需在特定的位点起始，这是一些具有特定核苷酸排列顺序的片段，即复制起始点（复制子）。在原核生物中，复制起始点通常为一个，而在真核生物中则为多个。
需要引物（primer)：DNA聚合酶必须以一段具有3'端自由羟基（3'-OH）的RNA作为引物，才能开始聚合子代DNA链。
双向复制：DNA复制时，以复制起始点为中心，向两个方向进行复制。但在低等生物中，也可进行单向复制。
半不连续复制：由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链，因此两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在聚合时基本上是连续进行的，这一条链被称为领头链（前导链）。而以5'→3'方向的亲代DNA链为模板的子代链在聚合时则是不连续的，这条链被称为随从链（滞后链）。DNA在复制时，由随从链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段。
【例题解析】
【例1】细菌在15N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14N培养基中培养,提取其子代的DNA经离心分离,下图①~⑤为可能的结果,下列叙述错误的是(　　)。
A.第一次分裂的子代DNA应为⑤
B.第二次分裂的子代DNA应为①
C.第三次分裂的子代DNA应为③
D.亲代的DNA应为⑤
【解析】亲代DNA为15N/15N,如图⑤;经第一次分裂所形成的子代DNA应均为15N/14N,如图②;第二次分裂的子代DNA为15N/14N和14N/14N,且数量比为1∶1,如图①;第三次分裂的子代DNA为15N/14N和14N/14N,且数量比为1∶3,如图③。故选A
【例2】下图为真核细胞DNA复制过程的模式图,据图分析,下列相关叙述不正确的是(　　)。
A.由图示得知,DNA复制的方式是半保留复制
B.解旋酶能使双链DNA解开,且需要消耗ATP
C.从图中可以看出合成两条子链的方向都是5'-端到3'-端
D.DNA聚合酶的作用位点为两条脱氧核苷酸链之间的氢键
【解析】由图示可知,新合成的每个DNA中,都保留了原来DNA中的一条链,因此DNA复制的方式是半保留复制,A正确;解旋酶使DNA双链解开,该过程需要消耗ATP,B正确;DNA复制的时候只能从5'-端向3'-端延伸,C正确;DNA聚合酶的作用位点为一条链中相邻的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键,D不正确。故选D
【例3】若两条链都含32P的DNA分子的相对分子质量是M,两条链都不含32P的DNA分子的相对分子质量为N。现将含32P的DNA的细菌放在不含32P的培养基上让其分裂a次,则子代细菌的DNA的平均相对分子质量是(　　)。
A.[N(2a-2)+M]/2a　　　B.[N(2a-1)+M]/2a
C.[M(2a-2)+N]/2a D.[N(2a-1)+M]/(2a-2)
【解析】根据DNA分子半保留复制的特点分析,细菌分裂a次后得到2a个DNA分子,两条链都含32P的DNA有0个,两条链都不含32P的DNA有(2a-2)个,只有一条链含32P的DNA有2个。根据题干信息可求得子代细菌的DNA的平均相对分子质量是{(2a-2)×N
+[(M+N)/2]×2}/2a=[N(2a-1)+M]/2a。故选B
【例4】下列有关DNA复制过程的叙述中，正确的顺序是（　　）
①互补碱基对之间氢键断裂
②互补碱基对之间氢键合成
③DNA分子在解旋酶的作用下解旋
④以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对
⑤子链与母链盘旋成双螺旋结构
A．①③④⑤② B．③①⑤④②
C．①④②⑤③ D．③①④②⑤
【答案】D
【解析】
DNA复制是以亲代DNA分子为模板，合成子代DNA的过程。DNA复制时期：有丝分裂和减数分裂前的间期。
【详解】
DNA复制过程为：（1）解旋：需要细胞提供能量，在解旋酶的作用下，互补碱基对之间氢键断裂，两条螺旋的双链解开；（2）合成子链：以解开的每一段母链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，利用游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，互补碱基对之间氢键形成，合成与母链互补的子链；（3）形成子代DNA分子：延伸子链，母链和相应子链盘绕成双螺旋结构。
故选D。
【例5】下列关于DNA分子复制的叙述，错误的是（ ）
A．模板是亲代DNA B．原料是氨基酸
C．边解旋边复制 D．半保留复制
【答案】B
【解析】
DNA复制时间：有丝分裂和减数分裂间期DNA复制条件：模板（DNA的双链）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和DNA聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）DNA复制过程：边解旋边复制。DNA复制特点：半保留复制。DNA复制结果：一条DNA复制出两条DNA。DNA复制意义：通过复制，使亲代的遗传信息传递给子代，使前后代保持一定的连续性。
【详解】
A、DNA复制的模板是亲代DNA分子的两条链，A正确；
B、DNA复制的原料是脱氧核苷酸，B错误；
C、DNA复制是边解旋边复制的过程，C正确；
D、DNA复制方式是半保留复制，子代DNA分子一条链来自亲代，一条链是新合成的，D正确。
故选B。
【例6】以DNA的一条链“－G－T－C－A－”为模板，经复制后得到的对应子链碱基的排列顺序是（ ）
A．－C－A－G－T－ B．－U－A－G－C－
C．－T－A－C－C－ D．－T－U－G－T－
【答案】A
【解析】
碱基互补配对原则是指在DNA分子结构中，由于碱基之间的氢键具有固定的数目和DNA两条链之间的距离保持不变，使得碱基配对必须遵循一定的规律，这就是A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对，G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对，反之亦然，DNA的复制、转录和翻译、RNA的复制和逆转录过程中都会发生碱基互补配对原则。
【详解】
根据碱基互补配对原则（A与T配对，C与G配对），若DNA分子的一条母链上的部分碱基排列顺序为－G－T－C－A－，则以此链为模板，经复制后得到的对应子链的碱基排列顺序是－C－A－G－T－，故A符合题意。
故选A。
【例7】某双链DNA分子含有200个碱基对，其中一条链上A∶T∶G∶C＝1∶1∶3∶5.下列关于该DNA分子的叙述，正确的是（　　）
A．共有20个腺嘌呤脱氧核苷酸
B．4种碱基的比例为A∶T∶G∶C＝1∶1∶2∶2
C．若该DNA分子中的这些碱基随机排列，排列方式最多有4200种
D．若该DNA分子连续复制两次，则需480个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
【答案】D
【解析】
已知一-条链上A：T： G：C=1：1：3：5,即A1：T1：G1：C1=1：1：3：5，根据碱基互补配对原则可知另一条链中A2：T2：G2：C2=1：1：5：3，该基因中含有200个碱基对，即400个碱基，则A1=T2=20，T1=A2=20， G1=C2=60，C1=G2=100，即该DNA分 子中A=T=40个，C=G=160个。
【详解】
A、由以上分析可知，该DNA片段中共有40个腺嘌呤脱氧核苷酸，A错误；
B、由以上分析可知，该DNA分子中A=T=40个，C=G=160个，则四种含氮碱基A：T： G ：C= 1：1：4：4，B错误；
C、由于碱基比例已经确定，因此该DNA分子中的碱基排列方式少于4200种，C错误；
D、由以上分析可知，该DNA分子含有胞嘧啶脱氧核苷酸160个，根据DNA半保留复制特点，该基因片段连续复制两次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸(22 - 1) 160 = 480个，D正确。
故选D。
【例8】下列属于DNA分子结构特点的是（ ）
A．双链直线结构 B．单链直线结构
C．双链螺旋结构 D．单链螺旋结构
【答案】C
【解析】
DNA分子结构的主要特点：
1、DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的双螺旋结构；
2、DNA的外侧由脱氧核糖和磷酸交替连接构成的基本骨架，内侧是碱基通过氢键连接形成的碱基对；
3、碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，即A与T配对、C与G配对。
【详解】
根据分析可知，DNA分子为双螺旋结构，ABD错误，C正确。
故选C。
【例9】下列有关真核细胞 DNA分子复制的叙述，错误的是 （ ）
A．是边解旋边复制的过程 B．可在细胞核和核糖体上进行
C．DNA的两条链均可作模板 D．需要四种脱氧核苷酸作原料
【答案】C
【解析】
DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程，复制需要模板、原料、能量和酶等基本条件。DNA分子独特的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。
【详解】
A、DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程，A正确；
B、对于真核细胞而言，DNA分子的复制主要在细胞核中，少量在线粒体和叶绿体中。核糖体是蛋白质合成的场所，B错误；
C、DNA分子的复制时两条链均可作模板，C正确；
D、DNA分子的基本单位是四种脱氧核苷酸，所以复制时需要，D正确。
故选D。
【例10】．如图为真核生物DNA的结构（图甲）及发生的生理过程（图乙），请据图答题：
（1）图甲为DNA的结构示意图，其基本骨架由_____和______（填序号）交替排列构成，④为______。
（2）碱基配对遵循_______原则。
（3）从图甲中可以看出，组成DNA分子的两条链的方向是________的。
（4）图乙为______过程，图中所示的酶为__________ 酶，作用于图甲中的_______（填序号）。
【答案】 ① ② 胞嘧啶脱氧核苷酸 碱基互补配对原则 反向平行 DNA复制 解旋 ⑨
【解析】
分析甲图：①为磷酸，②为脱氧核糖，③为胞嘧啶，④为胞嘧啶脱氧核苷酸，⑤为腺嘌呤，⑥为鸟嘌呤，⑦为胸腺嘧啶，⑧为胞嘧啶，⑨为氢键，⑩为磷酸二酯键。
分析乙图：乙图表示DNA分子复制过程。
【详解】
（1）DNA的基本骨架由①磷酸和②脱氧核糖交替排列构成；图中④为胞嘧啶脱氧核苷酸。
（2）碱基配对遵循碱基互补配对原则，A（腺嘌呤）与 T（胸腺嘧啶）配对，G（鸟嘌呤）与C（胞嘧啶）配对。
（3）由甲图DNA的平面结构图可知，组成DNA分子的两条链的方向是反向平行的。
（4）图乙为DNA复制过程，图中所示的酶能将双链DNA打开，因此为解旋酶，其作用于图甲中的⑨氢键。
【点睛】
本题主要考查DNA分子的结构以及复制等内容，识记相关知识是解答本题的关键。
【例11】如图所示，图甲中的DNA分子有a和d两条链，将图甲中某一片段放大后如图乙所示，结合所学知识回答下列问题：
（1）图甲中，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链，则A是_____________酶，B是_______________酶。
（2）在绿色植物根尖细胞中进行图甲过程的场所有 ________________________。
（3）图乙中，5是___________。3的中文名称是________________，DNA分子的基本骨架由__________和___________(用文字表示)交替连接而成；DNA分子一条链上相邻的脱氧核苷酸通过_____________________连接。
【答案】 解旋酶 DNA聚合酶 细胞核、线粒体 脱氧核糖 鸟嘌呤 磷酸 脱氧核糖 磷酸二酯键
【解析】
1、分析甲图可知，该图是DNA分子复制过程，A的作用是使DNA分子的双螺旋结构解开，形成单链DNA，因此A是DNA解旋酶，B是催化以DNA单链d为模板形成DNA分子的子链c，因此B是DNA聚合酶，由图可以看出形成的新DNA分子中都含有一条模板链和一条子链，因此DNA分子的复制是半保留复制；
2、分析图乙可知，该图是DNA分子的平面结构，1是碱基C，2是碱基A，3是碱基G，4是碱基T，5是脱氧核糖，6是磷酸，7是脱氧核糖核苷酸，8是碱基对，9是氢键，10是脱氧核糖核苷酸链。
【详解】
（1）A的作用是使DNA分子的双螺旋结构解开，形成单链DNA，因此A是DNA解旋酶，B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链，是DNA聚合酶。
（2）图甲是DNA分子复制过程，在绿色植物根尖细胞中进行图甲过程的场所有细胞核和线粒体。
（3）乙图是DNA分子的平面结构，其中5是脱氧核糖，3和C碱基互补配对，其的中文名称是鸟嘌呤，DNA分子的基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接而成；DNA分子一条链上相邻的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接。
【点睛】
对于DNA分子的结构和DNA分子复制过程和特点的理解和综合应用是本题考查的重点，属于考纲识记和理解层次的考查。
【例11】图为DNA（片段）平面结构模式图。请回答下列问题
（1）②、④、⑥的中文名称分别是_______、_______、______。
（2）DNA分子是由两条链组成的，这两条链按______________方式盘旋成____________结构。
（3）DNA在复制时，需要的酶主要是________和_________。
（4）DNA分子复制的方式是_____________________（填半保留复制或全保留复制），在真核细胞中进行的主要场所是______________________。
【答案】 脱氧核糖 胞嘧啶脱氧（核糖）核苷酸 鸟嘌呤 反向平行 双螺旋 解旋酶 DNA聚合酶 半保留复制 细胞核
【解析】
分析题图：①是磷酸，②是脱氧核糖，③是胞嘧啶，④是胞嘧啶脱氧核苷酸，⑤是腺嘌呤，⑥是鸟嘌呤，⑦是胞嘧啶，⑧是胸腺嘧啶。
【详解】
（1）根据分析可知，②是脱氧核糖，④是胞嘧啶脱氧核苷酸，⑥是鸟嘌呤。
（2）DNA的两条链按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。
（3）DNA复制时需要解旋酶和DNA聚合酶。
（4）DNA分子的复制方式半保留复制，在真核细胞中复制的主要场所是细胞核。
【点睛】本题考查了DNA的结构及DNA复制的相关知识，考查学生的识记能力，比较简单。
【基础提升】
1．用32P标记玉米精原细胞（染色体数量为20条）所有DNA分子的双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在细胞减数第二次分裂的中期、后期，一个细胞中被32P标记的染色体条数分别是
A．中期20、后期20 B．中期10、后期20
C．中期20、后期10 D．中期10、后期10
【答案】B
【分析】减数分裂过程：（1）染色体的复制。（2）减数第一次分裂：①前期：联会，同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换；②中期：同源染色体成对的排列在赤道板上；③后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合；④末期：细胞质分裂。（3）减数第二次分裂：①前期：核膜、核仁逐渐解体消失，出现纺锤体和染色体；②中期：染色体形态固定、数目清晰；③后期：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开成为染色体，并均匀地移向两极；④末期：核膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失。
【详解】用32P标记玉米精原细胞（染色体数量为20条）所有DNA分子的双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，由于DNA分子的半保留复制，复制后的DNA均有一条链被32P标记，经减数第一次分裂，同源染色体分离，细胞中染色体数目减半，故减数第二次分裂中期被32P标记的染色体为10条；后期着丝点分裂，细胞中被32P标记的染色体条数是20条。
故选B。
2．下列关于DNA分子复制过程的叙述，正确的是（　　）
A．DNA分子在解旋酶的作用下，水解成脱氧核苷酸
B．DNA独特的双螺旋结构就能保证DNA的准确复制
C．解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链
D．每条子链与其模板链形成一个新的DNA分子
【答案】D
【分析】DNA分子复制的场所、过程和时间：
（1）DNA分子复制的场所：细胞核、线粒体和叶绿体。
（2）DNA分子复制的过程：①解旋：在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开；②合成子链：以解开的每一条母链为模板，以游离的四种脱氧核苷酸为原料，遵循碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的子链；③形成子代DNA：每条子链与其对应的母链盘旋成双螺旋结构，从而形成2个与亲代DNA完全相同的子代DNA分子。
（3）DNA分子复制的时间：有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。
【详解】A、DNA分子在解旋酶的作用下，双螺旋打开，但不能水解成脱氧核苷酸，A错误；
B、DNA独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板，碱基互补配对原则保证了DNA的准确复制，B错误；
C、解旋后分别以两条母链为模板合成两条新的子链，C错误；
D、DNA分子的复制方式为半保留复制，即每条子链与其模板链形成一个新的DNA分子，D正确。
故选D。
【点睛】
3．下列有关同位素示踪法的应用，叙述错误的是（ ）
A．在噬菌体侵染大肠杆菌实验中，不用C、H等元素标记DNA和蛋白质的原因是二者中都含有C、H等元素
B．在噬菌体侵染大肠杆菌实验中，如果可以通过检测区分出是35S还是32P的放射性，则可以用35S和32P对同一组噬菌体进行标记
C．在探究植物有机物和无机物的运输途径过程中，可同时提供14CO2和KH14CO3，并检测放射性出现的部位和含量
D．证明DNA半保留复制实验中用15N标记NH4Cl培养液来培养大肠杆菌，是通过产物的质量不同来进行区分的
【答案】C
【分析】放射性同位素标记法在生物学中具有广泛的应用：
（1）用35S标记噬菌体的蛋白质外壳、用32P标记噬菌体的DNA，分别侵染细菌，最终证明DNA是遗传物质；
（2）用3H标记氨基酸，探明分泌蛋白的合成与分泌过程；
（3）15N标记DNA分子，证明了DNA分子的复制方式是半保留复制；
（4）卡尔文用14C标记CO2，研究出碳原子在光合作用中的转移途径，即CO2→C3→有机物；
（5）鲁宾和卡门用18O标记水，证明光合作用所释放的氧气全部来自于水。
【详解】A、由于DNA和蛋白质都含有C和H，所以在噬菌体侵染大肠杆菌实验中，不能用C、H等元素标记DNA和蛋白质，A正确；
B、在噬菌体侵染大肠杆菌实验中，S和P分别是蛋白质和DNA的特征元素，如果可以检测区分出是35S还是32P的放射性，则可以用35S和32P对同一组噬菌体进行标记，B正确；
C、14CO2和KH14CO3都含有14C，在探究植物有机物和无机物的运输途径过程中，如果同时提供14CO2和KH14CO3，则放射性的检测将无法说明问题，C错误；
D、用15N标记NH4Cl培养液来培养大肠杆菌，由于含15N的DNA和含14N的DNA链的质量不同，因此可根据子代DNA在离心管位置来判断复制方式，D正确。
故选C。
4．用15N标记一个DNA分子的两条链，让该DNA分子在14N的培养液中连续复制3次，则含15N的子代DNA分子个数是（ ）
A．32 B．16 C．8 D．2
【答案】D
【分析】DNA分子的复制特点是半保留复制。一个DNA分子复制三次，共得到DNA分子23=8条。
【详解】用15N标记一个DNA分子的两条链，让该DNA分子在14N的培养液中连续复制3次，共得到DNA分子8条，由于DNA分子是半保留复制的，故最初的含15N的DNA分子两条链分别形成两个新的DNA分子，故含有15N的子代DNA分子个数是2个。
故选D。
5．若将即将进入有丝分裂间期的胡萝卜愈伤组织细胞置于含 3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养液中，培养至第二次分裂中期。下列有关叙述不正确的是（ ）
A．形成的 DNA 分子有一半只有一条脱氧核苷酸链含3H
B．形成的 DNA 分子一半两条脱氧核苷酸链均含3H
C．所有染色体的 DNA 分子中，含 3H 的脱氧核苷酸链占总链数的3/4
D．每条染色体中，只有一条染色单体含3H
【答案】D
【分析】胡萝卜的愈伤组织不断的进行有丝分裂，吸收培养液中的核苷酸进行DNA的合成，由于培养基中含有 3H 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸，因此新合成的DNA子链上具有放射性。识记有丝分裂过程和DNA的半保留复制是本题的解题关键。题干中描述细胞进行了两次分裂，第一次分裂时所有的子代DNA分子均有一条链为3H，另一条链为H，第二次细胞分裂间期复制后所有的DNA分子中有一半DNA两条链均为3H，一般DNA一条链为3H，一条链为H。
【详解】AB、根据分析可知，在第二次细胞分裂中期，DNA 分子有一半只有一条脱氧核苷酸链含3H，另一半两条脱氧核苷酸链均含3H，A、B正确；
C、因此所有的DNA分子中，含3H 的脱氧核苷酸链占总链数的3/4，C正确；
D、此时染色体的着丝点并没有分裂，每条染色体中，两条染色单体都含有3H，D错误；
故选D。
6．下列有关双链DNA的结构和复制的叙述，正确的是（　　）
A．DNA分子复制需要模板、原料、酶和ATP等条件
B．DNA分子中每个脱氧核糖均连接着两个磷酸基团
C．DNA分子一条链上相邻的碱基通过氢键连接
D．DNA聚合酶催化两个游离的脱氧核苷酸之间的连接
【答案】A
【分析】1、DNA分子复制的过程：解旋：在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开。合成子链：以解开的每一条母链为模板，以游离的四种脱氧核苷酸为原料，遵循碱基互补配对原则，在有关酶的作用下，各自合成与母链互补的子链。形成子代DNA：每条子链与其对应的母链盘旋成双螺旋结构。从而形成2个与亲代DNA完全相同的子代DNA分子。
2、DNA的双螺旋结构：DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基在内侧。两条链上的碱基通过氢键连接起来，形成碱基对且遵循碱基互补配对原则。
【详解】A、DNA分子复制需要DNA母链作模板、原料—4种游离的脱氧核苷酸、酶和ATP等条件，A正确；
B、DNA分子中大多数脱氧核糖分子都连接着两个磷酸基团，位于两条脱氧核糖核苷酸链两端的脱氧核糖连接1个磷酸基团，B错误；
C、 DNA分子一条链上相邻的碱基通过脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖连接，C错误；
D、DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸加到已有的核苷酸片段上，形成磷酸二酯键，D错误。
故选A。
【点睛】
7．下图为大肠杆菌的细胞分裂过程，其DNA含有m个脱氧核苷酸，相关说法正确的是（　　）
A．大肠杆菌的染色体呈环状结构
B．大肠杆菌进行DNA复制时需要线粒体提供能量
C．大肠杆菌DNA的合成过程中脱去m个水分子
D．大肠杆菌的分裂方式是无丝分裂
【答案】C
【分析】原核细胞与真核细胞相比，最大的区别是原核细胞没有被核膜包被的成形的细胞核（没有核膜、核仁和染色体）；原核生物没有复杂的细胞器，只有核糖体一种细胞器，但原核生物含有细胞膜、细胞质等结构，也含有核酸（DNA和RNA）和蛋白质等物质。
【详解】A、大肠杆菌是原核生物，不含染色体，A错误；
B、大肠杆菌是原核生物，不含线粒体，B错误；
C、大肠杆菌的DNA为环状结构，大肠杆菌的DNA含有m个脱氧核苷酸，合成过程中脱去m个水分子，C正确；
D、大肠杆菌属于原核生物，其只能通过二分裂方式增殖，D错误。
故选C。
8．下列关于遗传学史上重要探究活动的叙述，错误的是（ ）
A．孟德尔用统计学方法分析实验结果发现了遗传规律
B．萨顿运用类比推理的方法提出基因在染色体上的假说
C．赫尔希和蔡斯用对比实验证明DNA是遗传物质
D．沃森和克里克用放射性同位素标记法证明了DNA的双螺旋结构
【答案】D
【分析】1、孟德尔发现遗传定律用了假说—演绎法，其基本步骤：提出问题→作出假说→演绎推理→实验验证(测交实验) →得出结论。
2、 萨顿运用类比推理的方法提出基因在染色体的假说，摩尔根运用假说—演绎法证明基因在染色体上。
【详解】A、孟德尔用统计学方法分析杂合子自交子代的表现型及比例，发现了遗传规律，A正确；
B、萨顿运用类比推理的方法提出基因在染色体上的假说，摩尔根等基于果蝇眼色与性别的关联，通过实验证明了基因在染色体上，B正确；
C、赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记T2噬菌体DNA和蛋白质，通过对比两组实验结果，证明了DNA是遗传物质，C正确；
D、梅塞尔森和斯塔尔运用同位素标记法（不是放射性同位素，N不具有放射性）证明了DNA分子的复制是半保留复制，D错误。
故选D。
9．现有DNA分子的两条链均只含有31P（表示为31P31P）的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有32P的培养基中繁殖一代，再转到含有31P的培养基中繁殖两代，则理论上DNA分子的组成类型和比例分别是
A．有31P31P和32P32P两种，其比例为1：1
B．有31P32P和31P31P两种，其比例为1：3
C．有31P31P和31P32P两种，其比例为1：1
D．有31P32P和32P32P两种，其比例为3：1
【答案】B
【分析】DNA复制是以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程。DNA复制条件：模板（DNA的双链）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）；DNA复制过程：边解旋边复制；DNA复制特点：半保留复制。
【详解】DNA分子的两条单链均只含有31P，该大肠杆菌在含有32P的培养基中繁殖一代，形成2个DNA，每个DNA都为31P32P。再转到含有31P的培养基中繁殖一代，每个DNA为31P32P形成的子代DNA中，3个DNA为31P31P，1个DNA为31P32P，故繁殖两代后形成的8个DNA分子中6个是31P31P，2个是31P32P，比例为3：1，故选B。
10．DNA复制的结果是形成两个携带完全相同遗传信息的DNA分子，这两个相同DNA分子形成在（　　）
A．减数第二次分裂前期
B．有丝分裂前期和减数第一次分裂中期
C．有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期
D．有丝分裂后期和减数第二次分裂后期
【答案】C
【分析】在细胞进行分裂的过程中，都会经历DNA的复制和细胞的分裂过程，该题主要考察了DNA复制发生的时期，识记细胞分裂时染色体和DNA的行为是本题的解题关键。
【详解】在有丝分裂和减数分裂过程中均会在间期进行DNA的复制过程，即DNA的复制主要发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期；
故选C。
11．如图为某真核细胞中DNA复制过程模式图，下列分析错误的是（ ）
A．酶A和酶B均作用于氢键 B．该过程的模板链是a、b链
C．a链和b链为互补链 D．DNA复制是边解旋边复制的过程
【答案】A
【分析】DNA分子复制时，以DNA的两条链为模板，合成两条新的子链，每个DNA分子各含一条亲代DNA分子的母链和一条新形成的子链。
【详解】A、酶B是解旋酶，酶A是DNA聚合酶，前者作用于氢键，后者作用于磷酸二酯键，A错误；
BC、该过程是DNA分子复制过程，需要a、b链分别作模板，c、d链分别是以a、b链为模板合成的子链，其中a链和b链为互补链，BC正确；
D、DNA分子复制边解旋边复制的过程，且具有半保留复制的特点，D正确。
故选A。
12．下列有关科学研究方法的应用，正确的是（ ）
A．“碳是生命的核心元素”这一结论的得出运用了归纳法
B．光合作用探索历程中鲁宾和卡门运用了放射性同位素示踪法
C．证明DNA以半保留方式复制运用了差速离心法
D．制作DNA双螺旋结构模型是构建概念模型
【答案】A
【分析】鲁宾和卡门运用了同位素示踪法，证明光合作用产生是O2来自于H2O；证明DNA以半保留方式复制，运用了密度梯度离心法。
【详解】A、没有碳就没有生命，“碳是生命的核心元素”这一结论的得出运用了归纳法，A正确；
B、光合作用探索历程中鲁宾和卡门运用了同位素示踪法，但18O不是放射性同位素，B错误；
C、证明DNA以半保留方式复制运用了密度梯度离心法，C错误；
D、制作DNA双螺旋结构模型是构建物理模型，D错误。
故选A。
13．下列关于DNA在细胞内复制过程的描述不正确的是
A．DNA分子的两条链都是复制的模板
B．需要DNA解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶
C．涉及到氢键断裂和氢键重新形成的过程
D．在一个细胞的生命历程中，核DNA需要复制多次而增殖
【答案】D
【分析】DNA复制是以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程，DNA复制条件有：模板（DNA的2条链）、能量（ATP提供）、酶（解旋酶和DNA聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）；DNA复制过程是边解旋边复制，且是半保留复制。
【详解】A. DNA分子复制过程中两条链都做模板，A正确；
B. DNA在细胞内复制过程中，把两条双链解开用到的酶是DNA解旋酶，DNA聚合酶用于连接DNA片段与单个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，DNA复制时有一条链的合成是一个片段一个片段的，这些片段要连成一条完整的链还要用到DNA连接酶，B正确；
C. DNA复制时双螺旋要解开变为单链，最后重新形成双链，该过程涉及氢键的断裂和重新形成，C正确；
D. 细胞增殖过程中，核DNA只复制一次，D错误。
14．细菌是生物学常用的实验材料，下列相关叙述错误的是
A．恩格尔曼以水绵和好氧细菌为实验材料证明叶绿体是进行光合作用的场所
B．赫尔希和蔡斯以大肠杆菌和噬菌体为实验材料证明DNA是噬菌体的遗传物质
C．格里菲思以小鼠和肺炎双球菌为实验材料证明DNA是R型菌的转化因子
D．科学家以大肠杆菌为实验材料通过同位素标记法证明DNA复制为半保留复制
【答案】C
【分析】细菌具有结构简单、繁殖较快的特点，适于进行生物学科学实验。明确题干中各实验的实验方法和实验过程、实验结论是解答本题的关键。
【详解】水绵具有带状叶绿体，恩格尔曼在没有空气的黑暗环境中，用极细的光束照射水绵，用好氧细菌检测氧气释放部位，证明叶绿体是进行光合作用的场所，A项正确；赫尔希和蔡斯通过同位素标记实验，证明DNA是噬菌体的遗传物质，B项正确；格里菲思以小鼠和肺炎双球菌为实验材料，证明死亡的S型菌含有使R型菌发生转化的转化因子，没有证明DNA是转化因子，C项错误；科学家以大肠杆菌为实验材料，通过同位素标记和离心技术，证明DNA复制为半保留复制，D项正确。
15．将DNA双链都被15N标记的大肠杆菌放在含有14N的培养基中培养，使其分裂3次，下列叙述正确的是（ ）
A．3次分裂都是有丝分裂，所有的大肠杆菌都含有14N
B．含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2
C．含有14N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/2
D．含有15N的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4
【答案】D
【分析】大肠杆菌为原核生物，没有核膜包被的细胞核，拟核只有一个环状的DNA。
【详解】A、因为大肠杆菌为原核生物，所以其分裂方式为二分裂，A错误；
B、DNA复制方式为半保留复制，经过三次复制后产生的8个DNA分子中只有两个含有15N标记，因此含有15N标记的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4，B错误；
C、由于DNA复制的原料是含有14N的原料，所以经过三次分裂后产生的大肠杆菌全部含14N，C错误；
D、由于DNA复制方式为半保留复制，经过三次复制后产生的8个DNA分子中只有两个含有15N标记，因此含有15N标记的大肠杆菌占全部大肠杆菌的比例为1/4，D正确。
故选D。
16．双脱氧三磷酸核苷酸（如图1）在人工合成DNA体系中，可脱去两个磷酸基团形成焦磷酸和双脱氧核苷酸并释放能量，双脱氧核苷酸可使DNA子链延伸终止。在人工合成DNA体系中，有适量某单链模板、某一种双脱氧三磷酸核苷酸（ddNTP）和四种正常脱氧三磷酸核苷酸（dNTP），反应终止时对合成的不同长度子链进行电泳（如图2）。下列说法错误的是（ ）

A．双脱氧核苷酸可与模板链发生碱基互补配对
B．此人工合成DNA体系中需要加入ATP提供能量
C．双脱氧核苷酸使子链延伸终止的原因是3号C上无羟基
D．据图2推测，模板链的碱基序列应为ATGATGCGAT
【答案】B
【分析】DNA复制时根据碱基互补配对原则和半保留复制原理进行复制。据题意可知，当模板上的碱基双脱氧核苷酸配对时终止复制。
【详解】A、分析题图可知，双脱氧核苷酸同样含有碱基，故可与模板链发生碱基互补配对，A正确；
B、分析题意可知，双脱氧三磷酸核苷酸在人工合成DNA体系中，可脱去两个磷酸基团形成焦磷酸和双脱氧核苷酸并释放能量，故人工合成DNA体系中无需加入ATP提供能量，B错误；
C、正常情况下，DNA分子复制过程中，单链磷酸二酯键的形成需要3号碳上提供羟基，双脱氧核苷酸没有这个羟基，所以一旦DNA子链加入某一个双脱氧核苷酸则聚合反应终止，C正确；
D、由于存在某一种双脱氧三磷酸核苷酸(ddNTP)时则复制终止，其余情况能正常进行，则分子量越小，证明终止的越早，根据碱基互补配对原则可知，自下而上读取的模板链的碱基序列应为ATGATGCGAT，D正确。
故选B。
17．科学家将被15N标记了DNA的大肠杆菌转移到含14N的培养液中培养，来研究DNA的复制，下列叙述不正确的是（ ）
A．DNA 复制过程需要消耗能量 B．DNA分子的复制方式是半保留复制
C．复制3次后，子代中含14N的DNA占75% D．DNA复制时以4种游离的脱氧核苷酸为原料
【答案】C
【分析】DNA复制是指DNA双链在细胞分裂以前进行的复制过程，从一个原始DNA分子产生两个相同DNA分子的生物学过程。DNA复制的方式为半保留复制。
【详解】A、DNA是个大分子，由小分子聚合而成，DNA 复制过程需要消耗能量，由ATP提供，A正确；
B、DNA分子的复制方式是半保留复制，即保留一条母链，合成一条子链，B正确；
C、根据题意“将被15N标记了DNA的大肠杆菌转移到含14N的培养液中培养”，由于半保留复制，复制3次后，子代中含14N的DNA占100%，C错误；
D、脱氧核苷酸是DNA的基本单位，DNA复制时以4种游离的脱氧核苷酸为原料，D正确。
故选C。
18．若用放射性同位素32P、35S分别标记T2噬菌体的DNA和蛋白质，再让其侵染未被标记的大肠杆菌、噬菌体在细菌体内复制了4次，从细菌体内释放出的子代噬菌体中含有的噬菌体和含有的噬菌体分别占子代噬菌体总数的（ ）
A．1/8和1 B．1/8和0 C．3/8和1 D．3/8和0
【答案】B
【分析】DNA复制为半保留复制，当噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌细胞，以DNA为模板合成子代噬菌体，合成蛋白质和DNA的原料、能量等全部来自于子代噬菌体。
【详解】由于噬菌体侵染细菌的过程中，只有DNA进入细菌体内，蛋白质外壳不进入，所以子代噬菌体中含 32P，不含 35S。由于DNA的复制方式是半保留复制，所以一个噬菌体在细菌体内复制4次后，含有32P 的噬菌体为2个，共产生 16个子代噬菌体，因此子代噬菌体中含有32P的噬菌体占子代噬菌体总数的2/16=1/8，含有 35S 的噬菌体分别占子代噬菌体总数的0，B正确。
故选B。
19．用32P标记某动物体细胞（2n=4）的 DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，让其进行有丝分裂，若一个细胞中的染色体总条数是8条，第3次分裂的该时期一个细胞内含有被P标记的染色体条数可能有（ ）
A．0、1、2 B．1、2、3、4 C．1、3、5、7 D．0、1、2、3、4
【答案】D
【分析】亲代的DNA分子都被32P标记，放在不含32P的培养基中，复制一次后，每个DNA分子，一条链是32P，另一条链是31P；在第二次复制时，一个着丝点连着的两个DNA中，一个DNA分子既含有32P又含有31P，另一个DNA分子的两条链都是31P，以此分析解答。
【详解】已知体细胞是4条染色体，而具有8条染色体的时期是有丝分裂后期，亲代的DNA分子都被32P标记，放在不含32P的培养基中，复制一次后，每个DNA分子，一条链是32P，另一条链是31P；在第二次复制时，一个着丝点连着的两个DNA中，一个DNA分子既含有32P又含有31P，另一个DNA分子的两条链都是31，所以第二次分裂形成的子细胞中含有标记的是0个和4个、1个和3个、2个和2个。D符合题意。
故选D。
20．大肠杆菌在含15NH4Cl的培养液中生长若干代，然后转移到含14NH4Cl的培养液中，细菌连续分裂两次，含15N的DNA分子所占的比例是
A．100% B．50%
C．25% D．12．5%
【答案】B
【解析】略
21．把培养在含轻氮（14N）环境中的一细菌，转移到含重氮（15N）环境中，培养相当于复制一轮的时间，然后将其中一个DNA分子放回原环境中培养相当于连续复制两轮的时间后，细菌DNA分子组成分析表明（ ）
A．3/4轻氮型、1/4中间型 B．1/4轻氮型、3/4中间型
C．1/2轻氮型、1/2中间型 D．3/4重氮型、1/4中间型
【答案】A
【分析】根据题干分析，将14N的细菌放于15N环境中复制一次，每个模板DNA可产生2个子DNA分子均为14N、15N的DNA即中间型DNA，而这两个中间型DNA放回原环境（14N）中再复制两次后各产生4个DNA，共8个子DNA，这8个子DNA中有2个含15N，其余均为“只含14N”，即中间型DNA应为1/4，轻氮型DNA应为3/4。
【详解】14N的一个细菌，转移到含重氮15N环境中培养复制一轮的时间，由半保留复制特点可知，所形成的子代中每个DNA分子都是中间型；再放回原环境中培养复制两轮的时间后共形成8个DNA分子，而带15N标记的DNA链只有两条，所以子代有1/4中间型，3/4轻氮型。综上所述，A正确，B、C、D错误。
【点睛】本题考查DNA的复制的知识点，要求学生掌握DNA的复制过程和特点是解决问题的关键。要求学生掌握探究DNA的复制过程的知识点，理解DNA的半保留复制的特点，这是该题考查的重点。
22．现有核DNA分子的两条单链均含有32P的精原细胞，若将该细胞在含有31P的培养基中连续分裂至第二次分裂的中期，则理论上对染色体的放射性标记分布情况和分裂方式的分析，正确的是（ ）
A．若每条染色体都被标记，则进行的是有丝分裂
B．若每条染色体都被标记，则进行的是减数分裂
C．若每条染色单体都被标记，则进行的是有丝分裂
D．若每条染色单体都被标记，则进行的是减数分裂
【答案】D
【分析】1.有丝分裂不同时期的特点：（1）间期：进行DNA的复制和有关蛋白质的合成；（2）前期：核膜、核仁逐渐解体消失，出现纺锤体和染色体；（3）中期：染色体形态固定、数目清晰；（4）后期：着丝点分裂，姐妹染色单体分开成为染色体，并均匀地移向两极；（5）末期：核膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失。
2.减数分裂过程：
（1）减数第一次分裂间期：染色体的复制。
（2）减数第一次分裂：①前期：联会，同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换；②中期：同源染色体成对的排列在赤道板上；③后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合；④末期：细胞质分裂。
（3）减数第二次分裂过程：①前期：核膜、核仁逐渐解体消失，出现纺锤体和染色体；②中期：染色体形态固定、数目清晰；③后期：着丝点分裂，姐妹染色单体分开成为染色体，并均匀地移向两极；④末期：核膜、核仁重建、纺锤体和染色体消失。
3.DNA分子复制方式为半保留复制。
【详解】根据题意，若精原细胞进行的是有丝分裂，第一次分裂间期时，DNA进行了一次半保留复制，因此第一次分裂形成的每个子细胞中的每个DNA分子都是一条链含32P、一条链含31P；第二次分裂间期又进行了一次DNA分子的半保留复制，因此第二次分裂中期时，细胞中每条染色体含有两条姐妹染色单体，其中有一条单体上的DNA是一条链含32P、一条链含31P，而另一条单体上的DNA的两条链都含31P。若进行的是减数分裂，该过程中DNA分子只进行了一次半保留复制，因此到第二次分裂中期，每条染色体含有两条姐妹染色单体，这两条姐妹染色单体上的DNA都是一条链含32P、一条链含31P。综上所述，D正确，A、B、C错误。
故选D。
23．下列关于DNA分子及复制的叙述，错误的是（　　）
A．DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成基本骨架
B．碱基排列顺序的千变万化，构成了DNA分子的特异性
C．四分体时期中的1条染色体含有2个双链的DNA分子
D．DNA分子独特的双螺旋结构能为复制提供精确的模板
【答案】B
【分析】DNA的双螺旋结构：①DNA分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘旋而成的。②DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基在内侧。③两条链上的碱基通过氢键连接起来，形成碱基对且遵循碱基互补配对原则。
【详解】A、磷酸和脱氧核糖交替连接排列在外侧构成基本骨架，A正确；
B、特定的碱基排列顺序构成了DNA分子的特异性，B错误；
C、四分体时期中的1条染色体含有2条染色单体，所以含有2个双链的DNA分子，C正确；
D、DNA分子独特的双螺旋结构能为复制提供精确的模板 ，D正确。
故选B。
24．生物学是一门实验性学科，往往通过严谨的科学思维、巧妙的科学方法，增强直接经验，获得生动表象，有助于形成概念，理解原理，掌握规律。下列相关研究的叙述正确的是（ ）
A．萨顿采用假说演绎法证明基因在染色体
B．艾弗里利用减法原理设计肺炎链球菌的体外转化实验
C．可采用噬菌体侵染大肠杆菌的实验设计思路来证明RNA是HIV的遗传物质
D．科学家通过同位素标记和差速离心技术验证DNA 的半保留复制
【答案】B
【分析】肺炎双球菌转化实验包括格里菲斯体内转化实验和艾弗里体外转化实验，其中格里菲斯体内转化实验证明S型细菌中存在某种“转化因子”，能将R型细菌转化为S型细菌；艾弗里体外转化实验证明DNA是遗传物质。
【详解】A、萨顿提出基因位于染色体上的假说，摩尔根以果蝇为实验材料，通过假说演绎法证明基因在染色体上，A错误；
B、艾弗里通过加入相应的酶去除对应物质，利用自变量控制中的“减法原理”设计了肺炎链球菌体外转化实验，B正确；
C、噬菌体和大肠杆菌的遗传物质都是DNA，不能用噬菌体侵染大肠杆菌的实验设计思路来证明RNA是HIV的遗传物质，C错误；
D、科学家通过同位素标记和密度梯度离心法验证DNA 的半保留复制，差速离心法可用于分离各种细胞器，D错误。
故选B。
25．细胞（2N=8）的核DNA分子双链均用15N标记后置于含14N的培养基中培养，经过连续两次细胞分裂后，检测子细胞中的标记情况。下列推断错误的是（ ）
A．若进行有丝分裂，则第二次分裂中期含14N的染色单体有16条
B．若进行有丝分裂，则含15N染色体的子细胞所占比例不唯一
C．若某个子细胞中的每条染色体都含15N，则细胞分裂过程中一定发生基因重组
D．若进行减数分裂，则减数第二次分裂后期每个细胞中含14N的染色体有8条
【答案】C
【分析】1、根据DNA分子的半保留复制特点，将某精原细胞的DNA分子用15N标记后置于含14N的培养基中培养。如果进行有丝分裂，经过一次细胞分裂后，形成的2个子细胞中的DNA分子都含有一条14N的单链和一条15N的单链，再分裂一次，DNA分子复制形成的2个DNA分子中一个是15N-14N，一个是14N-14N，DNA分子进入两个细胞中是随机的，因此，形成的子细胞中含15N染色体的子细胞比例为1/2～1。
2、根据DNA分子的半保留复制特点，将某精原细胞的DNA分子用15N标记后置于含14N的培养基中培养。如果进行减数分裂，减数分裂过程中染色体复制一次，细胞分裂两次，细胞分裂间期DNA复制形成的DNA分子都含有一条14N的单链和一条15N的单链，因此减数分裂形成的子细胞中都含有15N。
【详解】A、据上分析可知，若进行有丝分裂，第二次分裂中期同一条染色体不同染色单体上的DNA一个是15N-14N，一个是14N-14N，即染色单体均含14N共有16条，A正确；
B、据上分析可知，经过两次有丝分裂后形成的四个子细胞含15N的细胞数可能为2个、3个、4个，故子细胞中含15N染色体的子细胞所占比例不唯一，为1/2～1，B正确；
C、据上分析可知，若某个子细胞中的每条染色体都含15N，则该细胞进行减数分裂，分裂过程中可能发生基因重组，C错误；
D、若进行减数分裂，DNA分子都含有一条14N的单链和一条15N的单链，则减数第二次分裂后期每个细胞中染色体都含14N，共有8条，D正确。
故选C。
26．现有从生物体内提取出的一个具有100个脱氧核苷酸对的DNA分子片段，两条链都已用放射性同位素3H标记，另外还配备了多个没用放射性同位素3H标记的4种脱氧核苷酸，想在实验室中合成出多个该DNA分子片段。请回答：
（1）除上述几种物质外，还需要配备 和有关的 。
（2）在第一代的两个DNA分子中，含3H的链叫 。
（3）到第二代时，共合成出 个DNA分子。经过测定，该DNA分子片段中共含有30个碱基T，那么此时共消耗了 个胞嘧啶脱氧核苷酸。
（4）第三代DNA分子中，不含3H的DNA、一条链中含3H的DNA和两条链中均含3H的DNA的数目分别是 。
【答案】 ATP 酶 母链 4 210 6、2、0
【分析】DNA分子复制时，以DNA的两条链为模板，合成两条新的子链，每个DNA分子各含一条亲代DNA分子的母链和一条新形成的子链，称为半保留复制。DNA复制条件：模板（DNA的双链）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和DNA聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）。
【详解】（1）DNA的复制除模板和原料外，还需要能量（ATP）和解旋酶、DNA聚合酶等。
（2）子代DNA分子中含3H的链来自亲代DNA，因此是母链。
（3）到第二代时实际上已复制了2次，共合成出4个DNA分子，根据碱基互补配对原则，每个DNA分子中胞嘧啶脱氧核苷酸数为100-30=70（个），消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为70×（22-1）=210（个）；
（4）第三代共有DNA分子23=8（个），根据半保留复制的特点，其中一条链含3H的DNA为2个，不含3H的DNA为6个，两链均含3H的DNA为0。
【点睛】本题考查DNA分子结构、复制，识记DNA复制的过程，本题重点是要根据半保留复制的特点进行相关的计算。
27．下图1表示细胞分裂某一时期的示意图，图2是细胞分裂过程中每条染色体上DNA含量变化曲线。分析图示回答问题：
(1)结合细胞形状及染色判断，从细胞种类及细胞分裂时期来看，图1细胞应为 ，细胞中②和⑥在前一细胞分裂时期是 ，该时期可对应图2中的 段。
(2)由图1可知该生物的体细胞中染色体有 条，在图1细胞中核DNA有 个。
(3)图2中CD发生变化的原因是 。细胞有丝分裂的重要意义在于通过 ，保持亲子代细胞之间的遗传稳定性。
(4)若在A点时的细胞全部染色体的DNA被3H标记，然后放在不含放射性的培养基中培养，一次分裂完成，则E点时最多有 条含放射性的染色体。
【答案】(1) 植物细胞有丝分裂后期图 同一条染色体上的两条姐妹染色单体 DE
(2) 4 8
(3) 染色体的着丝粒分裂 染色体正确复制和平均分配
(4)4
【分析】分析图1：该细胞有细胞壁和同源染色体，染色体的着丝粒分裂，两条子染色体移向细胞两极，属于植物细胞有丝分裂后期的模式图。
分析图2：表示细胞分裂的不同时期与每条染色体DNA 含量变化的关系，其中AB段形成的原因是DNA的复制； BC 段表示有丝分裂前期、中期或减数第一次分裂过程、 减数第二次分裂前期和中期；CD段形成的原因是着丝粒分裂； DE段表示有丝分裂后期、末期或减数第二次分裂后期、末期。
(1)
分析图1：该细胞有细胞壁和同源染色体，染色体的着丝粒分裂，两条子染色体移向细胞两极，属于植物细胞有丝分裂后期的模式图，细胞中②和⑥是相同染色体，其在前一细胞分裂时期（有丝分裂中期）是同一条染色体上的两条姐妹染色单体，图1表示有丝分裂后期的模式图，该时期粒裂后，每条染色体上只含有一个DNA，可对应图2中的DE段。
(2)
有丝分裂后期细胞的染色体数是体细胞染色体数的2倍，图1细胞中有8条染色体，8个DNA分子，可知该生物的体细胞中染色体有4条。
(3)
图2中CD段由于着丝粒的分裂，姐妹染色单体消失，每条染色体上只有一个DNA分子。在有丝分裂过程中，亲代细胞的染色体经过复制之后，精确的平均分配到两个子细胞中，保持亲子代细胞之间的遗传稳定性。
(4)
由（2）小问可知，该细胞该生物的体细胞中染色体有4条，若在A点时的细胞全部染色体的DNA被3H标记，然后放在不含放射性的培养基中培养，一次分裂完成，即DNA复制一次，又由于DNA是半保留复制，所以E点时最多有4条含放射性的染色体。
28．关于DNA复制方式，人们曾提出了“全保留复制”、“半保留复制”等假说。科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了 DNA 复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。请分析并回答下列问题：
组别 1组 2组 3组 4组
培养液中唯一氮源 14NH4C1 15NH4C1 14NH4Cl 14NH4Cl
繁殖代数 多代 多代 一代 两代
培养产物 A B B的子I代 B的子II代
操作 提取DNA并离心
离心结果 仅为轻带 （14N/14N） 仅为重带 （15N/15N） 仅为中带 （15N/14N） 1／2轻带（14N／14N） 1／2中带（15N／14N）
(1)要得到DNA中的N全部被15N标记的大肠杆菌B，必须经过 代培养，且培养液中的 是唯一氮源。
(2)综合分析本实验的DNA 离心结果，第 组结果对于否定“全保留复制”的假说起到了关键作用，但需把它与第 组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是 。
(3)分析讨论：
①若子I代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于 ，据此可判断DNA分子的复制方式不是 复制。
②若将子I代DNA双链分开后再离心，其结果 （选填“能”或“不能”）判断DNA的复制方式。
③若在同等条件下将子II代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置 ，密度带变宽的是 带。
④若某次实验的结果中，子I代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为 。
(4)假定该大肠杆菌含14N的DNA的相对分子质量为a，含15N的DNA相对分子质量为b。子一代DNA的相对分子质量平均为 ，子二代DNA的相对分子质量平均为 。
【答案】(1) 多 15N（15NH4C1）
(2) 3 1和2 半保留复制
(3) B 半保留 不能 没有变化 轻 15N
(4) （a+b）/2 （3a+b）/4
【分析】分析表格：DNA的复制方式可能为半保留复制、全保留复制和混合复制。若为全保留复制，则3组中子代DNA经离心后应该分为轻带（14N/14N）和重带（15N/15N），而实际只有中带（14N/15N），说明DNA复制不是全保留复制；若为混合复制，则4组中子代DNA经离心后应该只有中带（14N/15N），而实际结果与之不符，说明DNA复制不是混合复制，则DNA的复制方式为半保留复制。
【详解】（1）要得到DNA中的N全部被15N标记的大肠杆菌B，必须经过多代培养，且培养液中的15N是唯一氮源。
（2）第3组实验结果最为重要，因为B的DNA为15N/15N型，B的子Ⅰ代的DNA为15N/14N型，这就说明DNA的复制方式为半保留复制；但中带只有与轻带和重带进行比较才能得出，所以它要与第1组和第2组的结果进行比较。
（3）①若子I代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，“轻”DNA为14N/14N DNA，“重”DNA为15N/15N DNA，据表，“重带”DNA来自于B代。则①的结果是：后代DNA的两条链全是原来的或全是新合成的，说明DNA分子的复制方式不是半保留复制。
②将子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，无法判断后代DNA的两条链的来源，不能判断DNA的复制方式。
③不管任何一代，亲本经复制后有两个14N/15N DNA，故将子Ⅱ代继续培养，子n代DNA的情况是有两个为14N/15N DNA，其余全部为14N/14N DNA，所以子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置没有变化，密度带变宽的是轻带。
④若子I代DNA的“中带”14N/15N DNA比以往实验结果的“中带”略宽，由于原料为14N，说明新合成DNA单链中的N尚有少部分为15N，从而增加了中带的宽度。
（4）DNA为双链，子一代2个DNA分子均是一条链质量为a/2，另一条链为b/2，其相对分子质量为（a+b）/2；子二代共有4个DNA分子，其中有2个DNA分子是一条链质量为a/2，另一条链为b/2，另2个DNA分子每一条链均为a/2，则4个DNA分子相对分子质量为[（a/2+b/2）×2+a/2×4]/4=（3a+b）/4。
29．下面是DNA分子的结构模式图，请据图回答：
(1)该图中5表示的是 ， 连接G与1之间的化学键是 。
(2)图中1、2、3、4代表的碱基分别是 (填英文字母)。
(3)与DNA相比较，RNA分子中特有的碱基是 。
(4)DNA分子具有独特的 结构，复制时需要 酶和DNA聚合酶参与。DNA分子的复制从过程看其特点是 ；从结果来看其特点是 。
【答案】(1) 脱氧核苷酸长链 氢键
(2)C、A、G、T
(3)U
(4) 双螺旋 解旋 边解旋边复制 半保留复制
【分析】DNA分子结构的特点:
①DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
②DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架;碱基排列在内侧。
③两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基配.对有一定的规律: A和T配对, C和G配对。DNA的复制过程是一个边解旋边复制的过程， 复制过程需要模板、原料、能量和酶等基本条件。
（1）DNA分子有两条脱氧核苷酸长链组成，5表示的是脱氧核苷酸长链，两条链上的碱基通过氢键连接。
（2）按照碱基互补配对原则，可知1、 2、3、4分别是C、A、G、T。
（3）与DNA相比，RNA分子特有的碱基是U。
（4）DNA分子具有独特的双螺旋结构，复制时需要解旋酶和DNA聚合酶参与。DNA分子的复制从过程看其特点是边解旋边复制；从结果来看其特点是半保留复制。
30．如图所示，图甲中的DNA分子有 a和d两条链，将图甲中某一片段放大后如图乙所示，结合所学知识回答下列问题:
(1)图甲中，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链，则A是 酶，B是 酶。
(2)在绿色植物叶肉细胞中进行图甲过程的场所有 。
(3)图乙中有 个游离的磷酸基团。7 是 。DNA 分子的基本骨架由 (用图中字母表示)交替连接而成；DNA分子两条链上的碱基通过 (用图中字母表示)连接成碱基对，并且遵循 原则。
【答案】(1) 解旋 DNA聚合
(2)细胞核、线粒体、叶绿体
(3) 2 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 5和6 9 碱基互补配对
【分析】分析图乙可知，该图是DNA分子的平面结构，1是碱基C，2是碱基A，3是碱基G，4是碱基T，5是脱氧核糖，6是磷酸，7是脱氧核糖核苷酸，8是碱基对，9是氢键，10是脱氧核糖核苷酸链片段。
【详解】（1）甲图可知，该图是DNA分子复制过程，A的作用是使DNA分子的双螺旋结构解开，形成单链DNA，因此A是解旋酶，B是催化以DNA单链d为模板形成DNA分子的子链c，因此B是DNA聚合酶。
（2）绿色植物叶肉细胞中DNA分子复制的场所有细胞核、线粒体、叶绿体。
（3）DNA分子每条脱氧核苷酸链一端都有一个游离的磷酸基团，因此一个DNA分子有2个游离的磷酸基团。图乙中，4为胸腺嘧啶，5为脱氧核糖，6为磷酸，三者构成的7为胸腺嘧啶脱氧核苷酸。DNA分子的基本骨架由脱氧核糖5和磷酸6交替连接而成；DNA分子两条链上的碱基通过氢键9连接成碱基对，并且遵循碱基互补配对原则。
31．科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果如表所示。
组别 1组 2组 3组 4组
培养液中唯一氮源 14NH4C1 I5NH4C1 14NH4C1 14NH4C1
繁殖代数 多代 多代 一代 两代
培养产物 A B B的子Ⅰ代 B的子Ⅱ代
操作 提取DNA并离心
离心结果 仅为轻带 （14N/14N） 仅为重带 （15N/15N） 仅为中带 （15N/14N） 1/2轻带 （14N/14N）1/2中带 （15N/14N）
请分析并回答：
（1）要得到DNA中的N全部被15N标记的大肠杆菌B，必须经过 代培养，且培养液中的 是唯一氮源。
（2）综合分析本实验的DNA离心结果，说明DNA分子的复制方式是 。
（3）分析讨论：
①若子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两种密度带，则“重带”DNA来自 ，据此可判断DNA分子的复制方式不是 复制。
②若将子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，其结果 （填“能”或“不能”）判断DNA的复制方式。
③若在同等条件下将子Ⅱ代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置 ，标记强度发生变化的是 带。
【答案】 多 15N（或15NH4Cl） 半保留复制 B 半保留 不能 没有变化 轻
【分析】在探究DNA分子的复制方式为半保留复制的实验中，“重带”应为两条单链均被15N标记，“轻带”为两条单链均被14N标记，“中带”为一条单链被14N标记，另一条单链被15N标记。
【详解】（1）经过一代培养后，只能是标记DNA分子的一条单链，所以要想对所有的DNA分子全部标记15N，要在只含15N为唯一氮源的培养液中进行多代培养。
（2）根据B的子Ⅰ代全是中带，子Ⅱ代一半轻带，一半中带，可以说明DNA复制方式是半保留复制。
（3）①若子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两种密度带，则“重带”DNA来自亲本B，说明子代DNA不是母链和子链结合的，故不是半保留复制。
②若将子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，其结果会出现一半重带，一半轻带，不能确定DNA的复制方式。
③若在同等条件下将子Ⅱ代继续培养，合成的新链为14N，子n代DNA依旧只有轻带和中带，但轻带的比例会升高，故密度带的数量和位置不变，轻带的标记强度会发生变化。
【点睛】根据子代DNA离心结果可以确定DNA复制是否是半保留复制，但根据双链分开后离心结果不能确定DNA的复制方式。
32．DNA双螺旋结构模型的提出在遗传学中具有里程碑式的意义，科学地解释了遗传信息的传递过程。已知：在氮源为14N的培养基生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N-DNA（称为轻链）；在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N-DNA（称为重链）。为了研究DNA复制的特点，科学家进行了如下实验探究：将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再继续繁殖两代（Ⅰ和Ⅱ），用某种离心方法分离得到结果如甲图所示。请分析：
（1）在细胞内，DNA复制的主要场所为 ，图示表明DNA复制的特点是 。
（2）本研究使用了 技术和 法，从而成功的对DNA分子进行了标记和分离。
（3）实验结果可推测第一代（Ⅰ）细菌DNA两条链的标记情况是 。若将第一代（Ⅰ）细菌转移到含15N的培养基上繁殖一代，将所得到细菌的DNA用同样方法分离，请参照上图，将DNA分子可能出现在试管中的位置在答题纸中标出，并注明比例 。
【答案】 细胞核 半保留复制 同位素标记 密度梯度离心法 一条链含15N，一条链含14N
【分析】DNA复制的模板是DNA双链，原料是四种游离的脱氧核苷酸，所需的酶是解旋酶和DNA聚合酶，产物是DNA，场所主要是细胞核。
【详解】（1）DNA复制主要发生在细胞核中，根据亲代全是重带，子一代全是中带，子二代有中带和轻带可知，DNA分子的复制为半保留复制。
（2）该实验用同位素标记法15N对脱氧核苷酸进行标记，研究DNA分子的复制过程，同时结合密度梯度离心法对每一代的DNA分子进行离心。
（3）第一代DNA全是中带，推测其一条链含15N，一条链含14N；若将第一代（Ⅰ）细菌（全是杂合链）转移到含15N的培养基上繁殖一代，将所得到细菌的DNA用同样方法分离，应该一半是中带，一半是重带，如图所示：
【点睛】本题需要考生根据题干信息分析出DNA的复制方式，然后再结合复制的特点进行分析和推断。
33．1958年，生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，运用同位素标记技术和密度梯度离心法成功证实了DNA分子的复制方式为半保留复制。
(1)大肠杆菌DNA分子可以精确复制的原因是 。
(2)将DNA分子用15N标记的大肠杆菌培养在含有14NH4C1的普通培养液中，经历两次分裂后提取子代细菌DNA进行密度梯度离心，其在试管中的分布为 (用右图中标号描述)；若将上述提取的DNA分子热变性处理后再进行密度梯度离心，则试管中条带的位置为 (用右图中标号描述)。
(3)病毒DNA有双链和单链之分。有些单链DNA病毒也会感染人或动物引发疾病，并且容易变异，所以研究病毒DNA是双链还是单链非常必要。新发现一种能引发猪瘟的DNA病毒，欲利用同位素标记技术和密度梯度离心法研究该病毒的DNA是双链还是单链结构，请简要写出实验方案。
实验思路：
实验结果及结论：
【答案】(1)具有规则的双螺旋结构，遵循碱基互补配对原则
(2) 一半位于①位置，一半位于②位置 ①和③
(3) 将待测病毒接种到用含15N的培养基培养的猪胚细胞中，培养一段时间；提取病毒DNA分子进行密度梯度离心，记录离心后试管中DNA的位置 若DNA分子分别在试管中间和底部形成条带，则病毒的DNA为双链；若DNA分子分别在试管上部和底部形成条带，则病毒的DNA为单链
【分析】1、DNA复制时间：有丝分裂和减数分裂间期。
2、DNA复制条件：模板（DNA的双链）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和DNA聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）。
3、DNA复制过程和特点：边解旋边复制，半保留复制。
4、DNA复制结果：一条DNA复制出两条DNA。
5、DNA复制意义：通过复制，使亲代的遗传信息传递给子代，使前后代保持一定的连续。
(1)
由于DNA具有规则的双螺旋结构，且严格遵循碱基互补配对原则，因而大肠杆菌DNA分子可以精确复制。
(2)
由于DNA是半保留复制，经历两次分裂后产生4 个细胞，提取子代细菌DNA进行密度梯度离心，其在试管中的分布为一半位于①位置，一半位于②位置。若将上述提取的DNA分子热变性处理，DNA双链解链，再进行密度梯度离心，则试管中条带的位置为①和③。
(3)
由于要研究的是病毒的DNA是双链还是单链结构，所以实验思路为：将待测病毒接种到用含15N的培养基培养的猪胚细胞中，培养一段时间；提取病毒DNA分子进行密度梯度离心，记录离心后试管中DNA的位置。实验结果及结论：如果DNA分子分别在试管中间和底部形成条带，则病毒的DNA为双链；如果DNA分子分别在试管上部和底部形成条带，则病毒的DNA为单链。
【点睛】本题考查DNA的复制过程，要求学生识记相关实验，并能结合题图和信息来准确作答。
34．某校一个生物兴趣小组要进行研究性学习，对生物学史上的经典实验进行验证，也是研究学习内容之一。这个小组借助某大学的实验设备，对有关DNA复制的方式进行探索，有人认为DNA是全保留复制，也有人认为是半保留复制。为了证明这假设，这个小组设计了下列实验程序，请完成实验并对结果进行预测。
（1）实验步骤：
第一步：在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N-DNA分子；在氮源为15N的培养基生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N-DNA。用某种离心方法分离得到的结果如图所示，其DNA分别分布在轻带和重带上。
第二步：将亲代大肠杆菌（含15N）转移到含14N的培养基上繁殖一代（Ⅰ），请分析：如果其DNA分布的位置是 ，则DNA的复制方式为全保留复制；如果DNA分布的位置是 ，则是半保留复制。
第三步：为了进一步验证第二步的推测结果，将子一代大肠杆菌转移到含14N的培养基上再繁殖一代（Ⅱ），请分析：
如果其DNA分布的位置是 ，则是全保留复制；如果其DNA分布的位置是 ，则是半保留复制。
（2）有人提出：第一代（Ⅰ）的DNA用解螺旋酶处理后再离心，就能直接判断DNA的复制方式，如果轻带和重带各占1/2，则一定为半保留复制。
你认为这位同学的说法是否正确？ 。原因是 。
【答案】 一半在轻带、一半在重带 全部在中带 3/4在轻带、1/4在重带 一半在轻带、一半在中带 不正确 因为不论是全保留复制还是半保留复制，其第一代DNA分子用解旋酶处理后，都有一半的单链含15N，一半的单链含14N，离心后，都有一半单链在重带上，一半单链在轻带上
【分析】根据题意和图示分析可知：如果DNA的复制方式为全保留复制，则一个亲代15N-15N的DNA分子复制后，两个子代DNA分子是：一个15N-15N，一个14N-14N，在离心管中分布的位置是一半在轻带、一半在重带；如果DNA的复制方式为半保留复制，则一个亲代15N-15N的DNA分子复制后，两个子代DNA分子都是15N-14N，在离心管中分布的位置全部在中带。
【详解】（1）第二步：亲代大肠杆菌（含15N）转移到含14N的培养基上繁殖一代（Ⅰ）后，若为全保留复制，则2个DNA分子中1个DNA是14N-DNA、另外1个DNA是15N-DNA，故一半在轻带位置，一半在重带位置；若为半保留复制，则2个DNA分子中都是各一条链含14N、一条链含15N，故全部位于中带位置。
第三步：为了进一步验证第二步的推测结果，将子一代大肠杆菌转移到含14N的培养基上再繁殖一代（Ⅱ），则亲代大肠杆菌（含15N）转移到含14N的培养基上连续繁殖两代（Ⅱ）后，若为全保留复制，则4个DNA分子中1个DNA是15N-DNA、另外3个DNA是14N-DNA，故3/4在轻带位置，1/4在重带位置；若为半保留复制，则4个DNA分子中2个DNA分子中都是各一条链含14N、一条链含15N，另2个DNA分子全是14N-DNA，故一半在中带位置，一半在轻带位置。
（2）这位同学的说法不正确。因为不论是全保留复制还是半保留复制，其第一代DNA分子用解旋酶处理后，都有一半的单链含15N，一半的单链含14N，离心后，都有一半单链在重带上，一半单链在轻带上。
【点睛】本题考DNA复制的相关知识，意在考查学生分析问题和解决问题的能力，半保留复制特点是解答本题的关键。
35．正常细胞可以自主合成组成核酸的核糖和脱氧核糖。现在有某突变细胞群不能 自主合成核糖和脱氧核糖，需从培养基中摄取。为验证 DNA 分子复制的原料是脱氧核苷酸， 而不是核糖核苷酸，现提供如下实验材料，请你完成实验方案。
（1）实验目的：验证 DNA 分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸。
（2）实验材料：突变细胞群、基本培养基、核糖核苷酸、14C﹣核糖核苷酸（有放射性）、脱 氧核苷酸、14C﹣脱氧核苷酸（有放射性）、放射性探测显微仪等。
（3）实验原理：
DNA 主要分布在 ，其基本组成单位是 ；
RNA 主要分布在 ，其基本组成单位是 。
（4）实验步骤：
第一步： 。
第二步：在甲、乙两组培养基中分别接种相同数量的突变细胞群，在5%CO2恒温培养箱中培养一段时间，使细胞增殖。
第三步：分别取出甲、乙两组培养基中的细胞，检测细胞中出现放射性的主要部位。
（5）预期结果： 。
（6）实验结论：DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸。
【答案】 细胞核 脱氧核苷酸 细胞质 核糖核苷酸 取若干基本培养基，随机均分成甲、乙两组。在甲组培养基中加入适量的核糖核苷酸和脱氧核苷酸；在乙组培养基中加入等量核糖核苷酸和-脱氧核苷酸。 甲组培养基中细胞的放射性主要分布在细胞核中，乙组培养基中细胞的放射性主要分布在细胞质中
【分析】题意分析，该实验的目的是验证DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸，实验的自变量是放射性标记的核苷酸的种类，因变量是放射性存在的位置，其他属于无关变量，无关变量应该保持一致且适宜。
【详解】（3）实验原理：DNA 主要分布在细胞核中，其基本组成单位是脱氧核苷酸；RNA 主要分布在细胞质中，其基本组成单位是核糖核苷酸，最后可通过放射性出现的位置确定DNA的原料。
（4）实验步骤：由分析可知，该实验的自变量是放射性标记的核苷酸的种类，按照实验设计的对照原则和单一变量原则，设计实验的步骤如下：
第一步：分组编号并给不同处理。取基本培养基若干，随机分成两组，编号为甲组和乙组。在甲组培养基中加入适量的核糖核苷酸和14C-脱氧核苷酸；在乙组培养基中加入14C-核糖核苷酸和-脱氧核苷酸。
第二步：在甲、乙两组培养基中分别接种相同数量的突变细胞群。在5%CO2恒温培养箱中培养一段时间，使细胞增殖。
第三步：分别取出甲、乙两组培养基中的细胞，检测细胞中出现放射性的主要部位。
（5）预期结果：甲组培养基中细胞的放射性主要分布在细胞核中，乙组培养基中细胞的放射性主要分布在细胞质中，结合原理不难得出以下结论：DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸。
【点睛】熟知DNA和RNA的结构、功能以及二者的区别是解答本题的关键，掌握实验设计的基本原则是解答本题的另一关键，能根据实验目的确定实验的自变量和因变量以及无关变量的处理是解答本题的必备能力。
36．下面甲图中DNA分子有a和d两条链，将甲图中某一片段放大后如乙图所示，结合所学知识回答下列问题：
(1)甲图中，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链：则A是 酶，B是 酶。
(2)甲图中，DNA复制的复制方式是 。
(3)写出乙图中序号代表的结构的中文名称：7 ，10 。
(4)从乙图看，DNA双螺旋结构的主要特点是：①DNA分子由两条脱氧核苷酸链按 方式盘旋成双螺旋结构。②DNA分子中的 交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基排在内侧。
【答案】(1) 解旋酶 DNA聚合酶
(2)半保留复制
(3) 胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸 脱氧核糖核苷酸链
(4) 反向平行 脱氧核糖和磷酸
【分析

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