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课时3　DNA通过复制传递遗传信息　
课时学习目标　本课时的概念为“DNA通过半保留方式进行复制”，该概念的建构需要以下基本概念或证据的支持。
(1)DNA的双螺旋结构为DNA分子的复制提供精确的模板。(2)DNA的复制为半保留方式，是一个酶促合成过程，同时需要能量。(3)减数分裂中的DNA复制是亲代遗传信息传递给子代的基础，保证了前后代遗传信息的连续性。
概念1　探究DNA分子的复制过程
(阅读教材P64～66，完成填空)
[辨正误]
(1)沃森和克里克证明了DNA分子的复制方式是半保留复制。(　　)
(2)将大肠杆菌放入以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养一代，则大肠杆菌的DNA都被同位素15N标记。(　　)
(3)将细菌直接进行密度梯度离心，使不同密度的DNA分离。(　　)
(4)证明DNA半保留复制的实验运用了同位素示踪技术和密度梯度离心技术。(　　)
(生命科学史情境)
梅塞尔森(左)和斯塔尔(右)
科学工作者关于DNA复制曾提出过三种假说：半保留复制、全保留复制和弥散复制(如图1)。为研究DNA的复制方式，1958年，梅塞尔森和斯塔尔利用大肠杆菌为实验材料，采用同位素示踪技术、细菌培养技术和密度梯度离心技术，进行了严谨的探究(如图2)。
图1
图2
请分析回答下列问题：
(1)梅塞尔森和斯塔尔在进行实验前，针对3种假说的实验结果，进行了预期，请帮助他们补充完成下表：
假说 预期结果
a b c
全保留复制 仅重带 　　　　 重带＋轻带
半保留复制 仅重带 　　　　 　　　　
弥散复制 仅重带 　　　　 介于中带与轻带之间
图3
(2)梅塞尔森和斯塔尔完成实验后，观察到了如图3所示的实验结果，证明了DNA的复制方式为　　　　　复制。
(3)如果将第2代(全中)DNA链的氢键断裂后进行密度梯度离心，这些DNA单链分布在试管中的什么位置？____________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
(4)若繁殖3代后取样，抽取DNA并进行密度梯度离心，位于中带的比例为多少？
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
【典例应用】
例1 下列科学发现过程中没有使用假说—演绎方法的是(　　)
A.孟德尔发现分离定律和自由组合定律
B.摩尔根证明基因在染色体上的过程
C.萨顿提出基因在染色体上的假说
D.DNA半保留复制方式的实验证明
例2 细菌在15N培养液中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入14N培养液中培养，抽取其子代的DNA经密度梯度离心分离，如图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
概念2　DNA通过半保留方式进行复制
(阅读教材P64～68，完成填空)
[辨正误]
(1)细胞内DNA复制时，需要解旋酶和DNA聚合酶的参与。(　　)
(2)在生物体内DNA复制时，即使没有酶的作用，两条链的配对碱基之间的氢键也会断开，使碱基暴露出来。(　　)
(3)DNA复制是以亲代DNA的一条链为模板进行复制，复制时边解旋边复制。(　　)
(科学实验和探究情境)如果用15N标记DNA分子的两条链，让其在含有14N的环境中复制n次。结合DNA分子半保留复制的特点，回答下列问题：
(1)复制n次后，DNA分子总数、含有15N的DNA分子数、含14N的DNA分子数和只含14N的DNA分子数分别是多少？_________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
(2)复制n次后，DNA分子中脱氧核苷酸链数、含15N的脱氧核苷酸链数、含14N的脱氧核苷酸链数分别是多少？________________________________________
____________________________________________________________________
(3)设亲代DNA分子中含有腺嘌呤脱氧核苷酸m个，则：
①经过n次复制，共需要消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸多少个？____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
②在第n次复制时，需要消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸多少个？____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
【典例应用】
例3 高等动物细胞核中DNA分子复制过程示意图如下。
下列叙述正确的是(　　)
A.甲是DNA聚合酶，使DNA分子两条单链恢复双螺旋结构
B.乙和丙同为解旋酶，可使碱基对间的氢键断裂
C.乙向左移动，与丙的移动方向相反
D.丙所处的位置是新形成子链的5′端
DNA复制的细节梳理
例4 一个双链均被32P标记的DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占20%，将其置于只含31P的环境中复制3次。下列叙述错误的是(　　)
A.该DNA分子中含有氢键的数目为1.3×104个
B.复制过程需要2.1×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
C.子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7
D.子代DNA分子中含32P与只含31P的分子数之比为1∶4
DNA复制的计算规律
课时3　DNA通过复制传递遗传信息
概念1
自主建构
同位素示踪技术　大肠杆菌　下　双链　上　中　半保留
辨正误
(1)×　提示：克里克和沃森提出了DNA复制模式的假说，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，证明了DNA分子的半保留复制。
(2)√
(3)×　提示：不能直接进行，需要提取DNA后才可以进行，一般都是需要“破碎”后提取。
(4)√
合作探究
(1)提示：重带＋轻带　仅中带　中带＋轻带　仅中带
(2)提示：半保留
(3)提示：重带和轻带。
(4)提示：1/4。
典例应用
例1　C
例2　A　[亲代DNA为15N－15N，经第一次复制所形成的子代DNA应均为15N－14N，应如图②所示，A错误。]
概念2
自主建构
亲代DNA　解旋酶　脱氧核苷酸　DNA聚合酶　碱基互补配对　连续
辨正误
(1)√
(2)×　提示：在生物体内DNA复制时，必须要有解旋酶才会使两条链的配对碱基之间的氢键断开。
(3)×　提示：以DNA的两条链为模板同时开始复制。
合作探究
(1)提示：2n个、2个、2n个、(2n－2)个。
(2)提示：2n＋1条、2条、(2n＋1－2)条。
(3)①提示：m·(2n－1)个。
②提示：m·2n－1个。
典例应用
例3　C　[甲是解旋酶，使DNA分子两条单链的碱基对之间的氢键打开成为单链结构，A错误；乙和丙同为DNA聚合酶，催化子链的延伸过程，使脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接起来，B错误；DNA复制时，子链延伸的方向是由5′→3′，据此可看出乙向左移动，与丙的移动方向相反，C正确；根据子链延伸方向可知，丙所处的位置是新形成子链的3′端，D错误。]
例4　D　[根据题意分析，该DNA分子有5 000个碱基对，其中A占20%，则A＝T＝5 000×2×20%＝2 000(个)，G＝C＝5 000－2 000＝3 000(个)，所以该DNA分子中含有氢键的数目＝2 000×2＋3 000×3＝1.3×104(个)，A正确；复制3次需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数＝(23－1)×3 000＝2.1×104(个)，B正确；DNA经过3次复制后子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比＝2∶(23×2－2)＝1∶7，C正确；子代DNA分子中含32P的与只含31P的分子数之比＝2∶(23－2)＝1∶3，D错误。](共30张PPT)
第三章　遗传的分子基础
课时3
DNA通过复制传递遗传信息
课时学习目标
本课时的概念为“DNA通过半保留方式进行复制”，该概念的建构需要以下基本概念或证据的支持。
(1)DNA的双螺旋结构为DNA分子的复制提供精确的模板。
(2)DNA的复制为半保留方式，是一个酶促合成过程，同时需要能量。
(3)减数分裂中的DNA复制是亲代遗传信息传递给子代的基础，保证了前后代遗传信息的连续性。
目录 CONTENTS
1.探究DNA分子的复制过程
2. DNA通过半保留方式进行复制
自主建构
合作探究
合作探究
课时概念图
自主建构
同位素示踪技术
(阅读教材P64～66，
完成填空)
大肠杆菌
下
双链
上
中
半保留
●第一代只出现了一条居中的DNA条带，这个结果排除了哪种复制方式？
提示：全保留复制。　　　
×
[辨正误]
(1)沃森和克里克证明了DNA分子的复制方式是半保留复制。( )
提示：克里克和沃森提出了DNA复制模式的假说，美国生物学家梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，证明了DNA分子的半保留复制。
(2)将大肠杆菌放入以15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养一代，则大肠杆菌的DNA都被同位素15N标记。( )
(3)将细菌直接进行密度梯度离心，使不同密度的DNA分离。( )
提示：不能直接进行，需要提取DNA后才可以进行，一般都是需要“破碎”后提取。
(4)证明DNA半保留复制的实验运用了同位素示踪技术和密度梯度离心技术。( )
√
×
√
(生命科学史情境)科学工作者关于DNA复制曾提出过三种假说：半保留复制、全保留复制和弥散复制(如图1)。为研究DNA的复制方式，1958年，梅塞尔森和斯塔尔利用大肠杆菌为实验材料，采用同位素示踪技术、细菌培养技术和密度梯度离心技术，进行了严谨的探究(如图2)。
梅塞尔森(左)和
斯塔尔(右)
图1 图2
请分析回答下列问题：
(1)梅塞尔森和斯塔尔在进行实验前，针对3种假说的实验结果，进行了预期，请帮助他们补充完成下表：
假说 预期结果 a b c
全保留复制 仅重带 　　　　 重带＋轻带
半保留复制 仅重带 　　　　 　　　　
弥散复制 仅重带 　　　　 介于中带与轻带之间
提示：重带＋轻带　仅中带　中带＋轻带　仅中带
(2)梅塞尔森和斯塔尔完成实验后，观察到了如图3所示的实验结果，证明了DNA的复制方式为　　　　复制。
图3
提示：半保留
(3)如果将第2代(全中)DNA链的氢键断裂后进行
密度梯度离心，这些DNA单链分布在试管中的什么位置？
提示：重带和轻带。
(4)若繁殖3代后取样，抽取DNA并进行密度梯度离心，位于中带的比例为多少？
提示：1/4。
C
【典例应用】
例1 下列科学发现过程中没有使用假说—演绎方法的是(　　)
A.孟德尔发现分离定律和自由组合定律
B.摩尔根证明基因在染色体上的过程
C.萨顿提出基因在染色体上的假说
D.DNA半保留复制方式的实验证明
A
例2 细菌在15N培养液中繁殖数代后，使细菌DNA的含氮碱基皆含有15N，然后再移入14N培养液中培养，抽取其子代的DNA经密度梯度离心分离，如图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，经第一次复制所形成的子代DNA应均为15N－14N，应如图②所示，A错误。
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
(阅读教材P64～68，完成填空)
亲代DNA
解旋酶
脱氧核苷酸
DNA聚合
酶
碱基互补配
对
连续
√
[辨正误]
(1)细胞内DNA复制时，需要解旋酶和DNA聚合酶的参与。( )
(2)在生物体内DNA复制时，即使没有酶的作用，两条链的配对碱基之间的氢键也会断开，使碱基暴露出来。( )
提示：在生物体内DNA复制时，必须要有解旋酶才会使两条链的配对碱基之间的氢键断开。
(3)DNA复制是以亲代DNA的一条链为模板进行复制，复制时边解旋边复制。( )
提示：以DNA的两条链为模板同时开始复制。
×
×
(科学实验和探究情境)如果用15N标记DNA分子的两条链，让其在含有14N的环境中复制n次。结合DNA分子半保留复制的特点，回答下列问题：
(1)复制n次后，DNA分子总数、含有15N的DNA分子数、含14N的DNA分子数和只含14N的DNA分子数分别是多少？
提示：2n个、2个、2n个、(2n－2)个。
(2)复制n次后，DNA分子中脱氧核苷酸链数、含15N的脱氧核苷酸链数、含14N的脱氧核苷酸链数分别是多少？
提示：2n＋1条、2条、(2n＋1－2)条。
(3)设亲代DNA分子中含有腺嘌呤脱氧核苷酸m个，则：
①经过n次复制，共需要消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸多少个？
提示：m·(2n－1)个。
②在第n次复制时，需要消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸多少个？
提示：m·2n－1个。
●(科学实验和探究情境)右图是真核生物DNA复制的示意图，据图分析：
(1)图中有几个DNA的复制起点？
它们开始的时间相同吗？
提示：有3个复制起点。各个起点开始的时间不同(最右边最早)。
(2)每个复制起点的延伸方向是单向的还是双向的？
提示：双向的。
(3)DNA分子的复制是非常精确的，其原因有哪些？
提示：通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行；DNA分子的双螺旋结构，为复制提供了精确的模板。
C
【典例应用】
例3 高等动物细胞核中DNA分子复制过程示意图如下。
下列叙述正确的是(　　)
A.甲是DNA聚合酶，使DNA分子
两条单链恢复双螺旋结构
B.乙和丙同为解旋酶，可使碱基对间的氢键断裂
C.乙向左移动，与丙的移动方向相反
D.丙所处的位置是新形成子链的5′端
解析：甲是解旋酶，使DNA分子两条单链的碱基对之间的氢键打开成为单链结构，A错误；
乙和丙同为DNA聚合酶，催化子链的延伸过程，使脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接起来，B错误；
DNA复制时，子链延伸的方向是由5′→3′，据此可看出乙向左移动，与丙的移动方向相反，C正确；
根据子链延伸方向可知，丙所处的位置是新形成子链的3′端，D错误。
A.甲是DNA聚合酶，使DNA分子
两条单链恢复双螺旋结构
B.乙和丙同为解旋酶，可使碱基对间的氢键断裂
C.乙向左移动，与丙的移动方向相反
D.丙所处的位置是新形成子链的5′端
DNA复制的细节梳理
D
例4 一个双链均被32P标记的DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占20%，将其置于只含31P的环境中复制3次。下列叙述错误的是(　　)
A.该DNA分子中含有氢键的数目为1.3×104个
B.复制过程需要2.1×104个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸
C.子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比为1∶7
D.子代DNA分子中含32P与只含31P的分子数之比为1∶4
解析：根据题意分析，该DNA分子有5 000个碱基对，其中A占20%，则A＝T＝5 000×2×20%＝2 000(个)，G＝C＝5 000－2 000＝3 000(个)，所以该DNA分子中含有氢键的数目＝2 000×2＋3 000×3＝1.3×104(个)，A正确；
复制3次需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数＝(23－1)×3 000＝2.1×104(个)，B正确；
DNA经过3次复制后子代DNA分子中含32P的单链与含31P的单链之比＝2∶(23×2－2)＝1∶7，C正确；
子代DNA分子中含32P的与只含31P的分子数之比＝2∶(23－2)＝1∶3，D错误。
DNA复制的计算规律课时精练11　DNA通过复制传递遗传信息
(时间：30分钟分值：50分)
选择题：第1～14题，每小题2.5分，共35分。答案P188
【对点强化】
题型1　探究DNA分子的复制过程
1.科学家证明DNA分子半保留复制过程中涉及的技术手段与方法有(　　)
①微生物培养技术　②元素示踪技术　③差速离心技术　④密度梯度离心技术　⑤碱性染料染色技术
①②③ ①②④
②③⑤ ①②⑤
2.(2024·杭嘉湖金高一联考)将某细菌(其氮均为14N)，将其转入以15NH4Cl为唯一氮源的培养基中培养。取完成两次分裂细菌，分离出其DNA进行密度梯度超速离心，离心后的条带分布于离心管的(　　)
上部和中部 中部和下部
下部 上部和下部
3.将在含15NH4Cl的培养液中培养若干代的某真核细胞转移到含14NH4Cl的培养液中培养，让细胞连续进行有丝分裂，并进行密度梯度离心，则下列说法中错误的是(　　)
亲代细胞经离心后，DNA位于试管的下层
细胞经一次分裂和离心后，DNA位于试管的中层
细胞经两次分裂和离心后，DNA位于试管的上层
该实验可以证明DNA的复制是半保留复制
(2024·义乌学考模拟)阅读下列材料，回答第4～5题。
关于DNA分子的复制方式曾有三种假说：全保留复制、半保留复制和弥散复制。科学家以大肠杆菌为实验材料，运用密度梯度离心、DNA紫外光吸收光谱等方法对此进行研究，实验基本操作及结果如下：
注：大肠杆菌约20分钟繁殖一代；紫外光吸收光谱的峰值位置即为离心管中DNA的主要分布位置，峰值越大，表明该位置的DNA数量越多；在培养到6、13、20分钟时，分别取样，提取大肠杆菌DNA，经密度梯度离心后，测定紫外光吸收光谱，结果如图2中的b、c、d所示。
4.下列关于实验过程的相关叙述错误的是(　　)
培养液中的氮元素主要是用于合成四种脱氧核苷酸
实验过程中需要提取亲代DNA分子，用于对照
实验过程中密度梯度离心的速度不会影响实验结果
本实验不可以通过测定放射性强度来最终确定DNA的复制方式
5.本实验延长至40分钟，预期实验结果正确的是(　　)
若为全保留复制，则峰值个数为2，一个峰值出现在P点位置，另一个出现在Q点位置
若为半保留复制，则峰值个数为2，一个峰值出现在Q点位置，另一个出现在Q点上方位置
若为弥散复制，则峰值多个，均出现在Q点位置上方
若将实验产物加热至100 ℃后再离心，无论是哪种复制方式，每个峰值均等大
题型2　DNA通过半保留方式进行复制
6.(2024·丰台区高一期中)一条DNA单链的序列是5′－GATCCTA－3′，其互补链的序列是(　　)
5′－CTAGGAT－3′ 5′－GATCCTA－3′
5′－TAGGATC－3′ 5′－CTTAGAC－3′
7.下列有关DNA复制过程的叙述中，正确的顺序是(　　)
①配对碱基之间氢键断裂　②配对碱基之间氢键形成　③DNA分子在解旋酶的作用下解旋
④以每一条母链为模板，游离的脱氧核苷酸为原料，进行碱基互补配对　⑤每条子链与其母链盘旋成双螺旋结构
①③④②⑤ ③①⑤④②
①④②⑤③ ③①④②⑤
8.下图为某真核细胞中DNA复制过程模式图，下列分析正确的是(　　)
酶①和酶②均作用于氢键
该过程的模板链是a、d链
该过程中的c、d链结构相同
DNA的复制是半保留复制
9.下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，下列有关叙述错误的是(　　)
图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的
图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的
真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶
真核生物的这种复制方式提高了复制效率
10.(2024·西城区高一期末)如图为DNA分子半不连续复制模型，DNA复制形成子链时，一条子链连续复制，另一条子链先形成短链片段(虚线所示)，再将短链片段连接成新的子链。据图分析正确的是(　　)
DNA复制是边解旋边复制的过程
配对碱基间通过磷酸二酯键连接
短链片段间通过氢键连接成子链
该模型说明DNA从多个起点复制
题型3　DNA复制的相关计算
11.1个被32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌后，裂解释放出200个子代噬菌体，则其中具有放射性元素的噬菌体约占总数的(　　)
1% 5%
20% 50%
12.含有100个碱基对的一个DNA分子片段，其中一条链的A＋T占40%，它的互补链中G与T分别占22%和18%，如果连续复制2次，则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为(　　)
240个 180个
114个 90个
13.如图为某DNA分子部分片段平面结构模式图，下列叙述错误的是(　　)
DNA复制时是边解旋边复制
该DNA分子(A＋T)/(G＋C)的比值可体现其特异性
该DNA片段复制3次，共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸28个
将该DNA放在氮源只为15N的培养液中复制3代，子代含15N的DNA单链占全部DNA单链的7/8
【综合提升】
14.(2024·舟山期末检测)某DNA分子含2 000个碱基对，其中胞嘧啶占30%，若双链均被15N标记其相对分子质量为a，双链均被14N标记其相对分子质量为b。一个双链均被15N标记的DNA分子置于只含14N的环境中复制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，得到图乙结果。下列叙述错误的是(　　)
甲中DNA分子的平均相对分子质量为(a＋7b)/8
复制3次需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸5 600个
乙中上层与下层的碱基数之比为8∶1
上述实验结果证明DNA复制方式为半保留复制
15.(15分)(2024·慈溪高一期末)科研人员研究发现，加热杀死的S型肺炎链球菌会释放出“转化因子(DNA片段)”，当“转化因子”遇到处于感受态(易吸收外源DNA的状态)的R型肺炎链球菌时，会与菌体表面的特定位点结合并被切去一条链，另一条链进入菌体与R型菌DNA的同源区段配对，并使相应单链片段被切除，形成一个杂种DNA区段，这样的细菌经增殖就会出现S型菌。
(1)(4分)DNA复制是一个边解旋边复制的过程，DNA独特的________结构为复制提供了精确的模板，通过____________原则保证了复制能准确地进行。DNA分子彻底水解可以得到小分子包括含氮碱基、________和________。
(2)(5分)若用15N标记“转化因子”，单独复制该杂种DNA区段，在含14N的培养基中复制三次后，含15N的DNA区段在所有子代DNA区段中所占比例为____________，若采用S型菌来作为受体菌，R型菌的DNA片段却很难进入S型菌，推测可能的原因是_________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3)(6分)下图是S型菌的一段DNA序列，请写出β链的碱基序列，5′－________－3′。肺炎链球菌DNA复制主要发生在细胞的________(填写场所)；在DNA复制时，④处化学键的断裂需要________________(填写酶的名称)。
课时精练11　DNA通过复制传递遗传信息
1.B
2.B　[已知某细菌（其氮均为14N），将其转入以15NH4Cl为唯一氮源的培养基中培养，两次分裂后，分离出细菌共有四个，根据半保留复制的原理，其中两个DNA含15N－14N，位于离心管中部，两个DNA含15N－15N，位于离心管下部，因此离心后的条带分布于离心管的中部和下部，且条带宽度相同，B正确。]
3.C　[细胞经过两次分裂，DNA复制了两次，因为DNA的半保留复制，一半DNA只有14N标记，一半DNA一条链为14N标记，另一条链为15N标记，离心后，一半DNA位于试管的中层，另一半DNA位于上层，C错误。]
4.C　[NH4Cl培养液中的氮元素主要是用于合成四种脱氧核苷酸，A正确；实验过程中需要提取亲代DNA分子，用于与子代DNA对照，B正确；实验过程中密度梯度离心的速度会影响实验结果，因此要控制适宜的离心速度，C错误；15N是稳定性同位素，无放射性，D正确。]
5.B　[大肠杆菌约20分钟繁殖一代，本实验延长至40分钟，则复制了两代，若DNA的复制方式为全保留复制，则40分钟后（DNA复制两代）会出现15N－15N－DNA和14N－14N－DNA两种DNA分子，显示出的紫外光吸收光谱即为2个峰值，一个15N－15N－DNA峰值出现在P点的位置，另一个14N－14N－DNA峰值出现在Q点（15N－14N－DNA）上方，A错误；若为半保留复制，则40分钟后（DNA复制两代）会出现15N－14N－DNA和14N－14N－DNA两种数量相等的DNA分子，出现峰值个数为2，一个峰值出现在Q点位置，另一个出现在Q点上方位置，B正确；若为弥散复制，则峰值只有1个，出现在Q点位置之上，C错误；若将实验产物加热至100 ℃后再离心，则得到DNA单链，全保留和半保留每个峰值均等大，但与弥散复制峰值不同，D错误。]
6.C　7.D
8.D　[图中酶①是解旋酶，酶②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；该过程中a、b链为模板链，c、d链分别是以a、b链为模板合成的子链，其中a、d链结构相同，b、c链结构相同，B、C错误。]
9.A　[从图中能看出有多个复制起点，但并不是同时开始，A错误；真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等酶的参与，C正确；真核生物的DNA分子具有多个复制起点，这种复制的方式加速了复制过程，提高了复制效率，D正确。]
10.A　[配对碱基之间通过氢键连接，B错误；短链片段之间通过磷酸二酯键连接成子链，C错误；该模型说明DNA复制是半不连续复制的，不能说明DNA是从多个起点复制，D错误。]
11.A　[最初带有32P标记的噬菌体DNA的两条链只参与形成两个DNA分子，所以200个子代噬菌体中，只有2个噬菌体带有32P标记，198个噬菌体未带有32P标记，具有放射性元素的噬菌体约占总数的2/200＝1%，A正确。]
12.B　[一条链的A＋T占40%，则它的互补链中A＋T也占40%，双链中A＋T也占40%。双链中G＋C占60%，G＝C，则DNA中C占30%，所以含有100个碱基对的一个DNA中C＝60（个）。连续复制2次，则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为（22－1）×60＝180（个）。]
13.D　[DNA复制时是边解旋边复制，且为半保留复制，A正确；不同DNA分子中（A＋T）/（G＋C）的比值不同，体现了DNA分子的特异性，B正确；据图可知，该DNA分子片段含有4个胸腺嘧啶脱氧核苷酸，其复制3次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数目为（23－1）×4＝28（个），C正确；把此DNA放在含15N培养液中复制3代，根据DNA的半保留复制可知，子代中含15N的DNA单链占全部单链的比例为（23×2－1）÷（23×2）＝15/16，D错误。]
14.C　[由于1个只含有15N的DNA分子，其相对分子质量为a，则每条链的相对分子质量为a/2；1个只含有14N的DNA分子，其相对分子质量为b，则每条链相对分子质量为b/2；一个双链均被15N标记的DNA分子置于只含14N的环境中复制3次，得到子三代共8个DNA分子，这8个DNA分子共16条链。只有2条是含有15N的，14条是含有14N的，因此总相对分子质量a/2×2＋b/2×14＝a＋7b，所以每个DNA分子的平均相对分子质量为（a＋7b）/8，A正确；DNA分子含2 000个碱基对（4 000个碱基），其中胞嘧啶占30%，C＝G，A＝T，故腺嘌呤（A）占20%，即800个。复制三次需要的腺嘌呤脱氧核苷酸等于（23－1）×800＝5 600（个），B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14N标记的有14条链，含有15N的单链只有两条，所以乙中上层与下层的碱基数之比为14∶2＝7∶1，C错误；复制三次的离心的结果如甲所示，只有轻带和中带，而没有重带，可以证明DNA复制方式为半保留复制，D正确。]
15.（1）双螺旋　碱基互补配对　脱氧核糖　磷酸基团　（2）1/8　S型菌不容易处于感受态
（3）CGT　拟核　解旋酶
解析　（1）DNA复制是一个边解旋边复制的过程，DNA独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板，通过碱基互补配对原则保证了复制能准确地进行。（2）由题意可知，“转化因子（DNA片段）”会被切去一条链后，另一条链进入菌体与R型菌DNA的同源区段配对，并使相应单链片段被切除，形成一个杂种DNA区段，这样的细菌经增殖就会出现S型菌，所以该DNA分子只有一条链被15N标记，在含14N的培养基中复制三次后，含有8个DNA分子，其中只有一个DNA分子含有标记，因此含15N的DNA区段在所有子代DNA区段中所占比例为。由题意可知，当加热杀死的S型肺炎链球菌释放的“转化因子（DNA片段）”遇到处于感受态（易吸收外源DNA的状态）的R型肺炎链球菌时才会发生R型菌转化为S型菌，所以若采用S型菌来作为受体菌，R型菌的DNA片段却很难进入S型菌，推测可能的原因是S型菌不容易处于感受态。（3）由碱基互补配对原则可知，β链的碱基序列为5′－CGT－3′。肺炎链球菌是原核生物，其DNA复制主要发生在细胞的拟核中。在DNA复制时，④是氢键，断裂需要解旋酶。(共25张PPT)
课时精练11
DNA通过复制传递遗传信息
(时间：30分钟　分值：50分)
B
题型1　探究DNA分子的复制过程
1.科学家证明DNA分子半保留复制过程中涉及的技术手段与方法有(　　)
①微生物培养技术　②元素示踪技术　③差速离心技术　④密度梯度离心技术　⑤碱性染料染色技术
A.①②③ B.①②④
C.②③⑤ D.①②⑤
2.(2024·杭嘉湖金高一联考)将某细菌(其氮均为14N)，将其转入以15NH4Cl为唯一氮源的培养基中培养。取完成两次分裂细菌，分离出其DNA进行密度梯度超速离心，离心后的条带分布于离心管的(　　)
A.上部和中部 B.中部和下部 C.下部 D.上部和下部
解析：已知某细菌(其氮均为14N)，将其转入以15NH4Cl为唯一氮源的培养基中培养，两次分裂后，分离出细菌共有四个，根据半保留复制的原理，其中两个DNA含15N－14N，位于离心管中部，两个DNA含15N－15N，位于离心管下部，因此离心后的条带分布于离心管的中部和下部，且条带宽度相同，B正确。
B
3.将在含15NH4Cl的培养液中培养若干代的某真核细胞转移到含14NH4Cl的培养液中培养，让细胞连续进行有丝分裂，并进行密度梯度离心，则下列说法中错误的是(　　)
A.亲代细胞经离心后，DNA位于试管的下层
B.细胞经一次分裂和离心后，DNA位于试管的中层
C.细胞经两次分裂和离心后，DNA位于试管的上层
D.该实验可以证明DNA的复制是半保留复制
解析：细胞经过两次分裂，DNA复制了两次，因为DNA的半保留复制，一半DNA只有14N标记，一半DNA一条链为14N标记，另一条链为15N标记，离心后，一半DNA位于试管的中层，另一半DNA位于上层，C错误。
C
(2024·义乌学考模拟)阅读下列材料，回答第4～5题。
关于DNA分子的复制方式曾有三种假说：全保留复制、半保留复制和弥散复制。科学家以大肠杆菌为实验材料，运用密度梯度离心、DNA紫外光吸收光谱等方法对此进行研究，实验基本操作及结果如下：
注：大肠杆菌约20分钟繁殖一代；紫外光吸收光谱的峰值位置即为离心管中DNA的主要分布位置，峰值越大，表明该位置的DNA数量越多；在培养到6、13、20分钟时，分别取样，提取大肠杆菌DNA，经密度梯度离心后，测定紫外光吸收光谱，结果如图2中的b、c、d所示。
C
4.下列关于实验过程的相关叙述错误的是(　　)
A.培养液中的氮元素主要是用于合成四种脱氧核苷酸
B.实验过程中需要提取亲代DNA分子，用于对照
C.实验过程中密度梯度离心的速度不会影响实验结果
D.本实验不可以通过测定放射性强度来最终确定DNA的复制方式
C
解析：NH4Cl培养液中的氮元素主要是用于合成四种脱氧核苷酸，A正确；
实验过程中需要提取亲代DNA分子，用于与子代DNA对照，B正确；
实验过程中密度梯度离心的速度会影响实验结果，因此要控制适宜的离心速度，C错误；
15N是稳定性同位素，无放射性，D正确。
A.培养液中的氮元素主要是用于合成四种脱氧核苷酸
B.实验过程中需要提取亲代DNA分子，用于对照
C.实验过程中密度梯度离心的速度不会影响实验结果
D.本实验不可以通过测定放射性强度来最终确定DNA的复制方式
B
5.本实验延长至40分钟，预期实验结果正确的是(　　)
A.若为全保留复制，则峰值个数为2，一个峰值出现在P点位置，另一个出现在Q点位置
B.若为半保留复制，则峰值个数为2，一个峰值出现在Q点位置，另一个出现在Q点上方位置
C.若为弥散复制，则峰值多个，均出现在Q点位置上方
D.若将实验产物加热至100 ℃后再离心，无论是哪种复制方式，每个峰值均等大
解析：大肠杆菌约20分钟繁殖一代，本实验延长至40分钟，则复制了两代，若DNA的复制方式为全保留复制，则40分钟后(DNA复制两代)会出现15N－15N－DNA和14N－14N－DNA两种DNA分子，显示出的紫外光吸收光谱即为2个峰值，一个15N－15N－DNA峰值出现在P点的位置，另一个14N－14N－DNA峰值出现在Q点(15N－14N－DNA)上方，A错误；
若为半保留复制，则40分钟后(DNA复制两代)会出现15N－14N－DNA和14N－14N－DNA两种数量相等的DNA分子，出现峰值个数为2，一个峰值出现在Q点位置，另一个出现在Q点上方位置，B正确；
若为弥散复制，则峰值只有1个，出现在Q点位置之上，C错误；
若将实验产物加热至100 ℃后再离心，则得到DNA单链，全保留和半保留每个峰值均等大，但与弥散复制峰值不同，D错误。
题型2　DNA通过半保留方式进行复制
6.(2024·丰台区高一期中)一条DNA单链的序列是5′－GATCCTA－3′，其互补链的序列是(　　)
A.5′－CTAGGAT－3′ B.5′－GATCCTA－3′
C.5′－TAGGATC－3′ D.5′－CTTAGAC－3′
C
7.下列有关DNA复制过程的叙述中，正确的顺序是(　　)
①配对碱基之间氢键断裂　②配对碱基之间氢键形成　③DNA分子在解旋酶的作用下解旋 ④以每一条母链为模板，游离的脱氧核苷酸为原料，进行碱基互补配对　⑤每条子链与其母链盘旋成双螺旋结构
A.①③④②⑤ B.③①⑤④②
C.①④②⑤③ D.③①④②⑤
D
8.右图为某真核细胞中DNA复制过程模式图，
下列分析正确的是(　　)
A.酶①和酶②均作用于氢键
B.该过程的模板链是a、d链
C.该过程中的c、d链结构相同
D.DNA的复制是半保留复制
解析：图中酶①是解旋酶，酶②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；
该过程中a、b链为模板链，c、d链分别是以a、b链为模板合成的子链，其中a、d链结构相同，b、c链结构相同，B、C错误。
D
9.右图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，下列有关叙述错误的是(　　)
A
A.图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的
B.图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的
C.真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶
D.真核生物的这种复制方式提高了复制效率
解析：从图中能看出有多个复制起点，但并不是同时开始，A错误；
真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等酶的参与，C正确；
真核生物的DNA分子具有多个复制起点，这种复制的方式加速了复制过程，提高了复制效率，D正确。
10.(2024·西城区高一期末)下图为DNA分子半不连续复制模型，DNA复制形成子链时，一条子链连续复制，另一条子链先形成短链片段(虚线所示)，再将短链片段连接成新的子链。据图分析正确的是(　　)
A
A.DNA复制是边解旋边复制的过程
B.配对碱基间通过磷酸二酯键连接
C.短链片段间通过氢键连接成子链
D.该模型说明DNA从多个起点复制
解析：配对碱基之间通过氢键连接，B错误；
短链片段之间通过磷酸二酯键连接成子链，C错误；
该模型说明DNA复制是半不连续复制的，不能说明DNA是从多个起点复制，D错误。
题型3　DNA复制的相关计算
11.1个被32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌后，裂解释放出200个子代噬菌体，则其中具有放射性元素的噬菌体约占总数的(　　)
A.1% B.5%
C.20% D.50%
解析：最初带有32P标记的噬菌体DNA的两条链只参与形成两个DNA分子，所以200个子代噬菌体中，只有2个噬菌体带有32P标记，198个噬菌体未带有32P标记，具有放射性元素的噬菌体约占总数的2/200＝1%，A正确。
A
12.含有100个碱基对的一个DNA分子片段，其中一条链的A＋T占40%，它的互补链中G与T分别占22%和18%，如果连续复制2次，则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为(　　)
A.240个 B.180个 C.114个 D.90个
解析：一条链的A＋T占40%，则它的互补链中A＋T也占40%，双链中A＋T也占40%。双链中G＋C占60%，G＝C，则DNA中C占30%，所以含有100个碱基对的一个DNA中C＝60(个)。连续复制2次，则需游离的胞嘧啶脱氧核糖核苷酸数量为(22－1)×60＝180(个)。
B
13.如图为某DNA分子部分片段平面结构模式图，下列叙述错误的是(　　)
D
A.DNA复制时是边解旋边复制
B.该DNA分子(A＋T)/(G＋C)的比值可体现其特异性
C.该DNA片段复制3次，共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸28个
D.将该DNA放在氮源只为15N的培养液中复制3代，子代含15N的DNA单链占全部DNA单链的7/8
解析：DNA复制时是边解旋边复制，且为半保留复制，A正确；
不同DNA分子中(A＋T)/(G＋C)的比值不同，体现了DNA分子的特异性，B正确；
据图可知，该DNA分子片段含有4个胸腺嘧啶脱氧核苷酸，其复制3次共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸数目为(23－1)×4＝28(个)，C正确；
把此DNA放在含15N培养液中复制3代，根据DNA的半保留复制可知，子代中含15N的DNA单链占全部单链的比例为(23×2－1)÷(23×2)＝15/16，D错误。
A.DNA复制时是边解旋边复制
B.该DNA分子(A＋T)/(G＋C)的比值可体现其特异性
C.该DNA片段复制3次，共需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸28个
D.将该DNA放在氮源只为15N的培养液中复制3代，子代含15N的DNA单链占全部DNA单链的7/8
14.(2024·舟山期末检测)某DNA分子含2 000个碱基对，其中胞嘧啶占30%，若双链均被15N标记其相对分子质量为a，双链均被14N标记其相对分子质量为b。一个双链均被15N标记的DNA分子置于只含14N的环境中复制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，得到图乙结果。下列叙述错误的是(　　)
C
A.甲中DNA分子的平均相对分子质量为(a＋7b)/8
B.复制3次需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸5 600个
C.乙中上层与下层的碱基数之比为8∶1
D.上述实验结果证明DNA复制方式为半保留复制
解析：由于1个只含有15N的DNA分子，其相对分子质量为a，则每条链的相对分子质量为a/2；1个只含有14N的DNA分子，其相对分子质量为b，则每条链相对分子质量为b/2；一个双链均被15N标记的DNA分子置于只含14N的环境中复制3次，得到子三代共8个DNA分子，这8个DNA分子共16条链。只有2条是含有15N的，14条是含有14N的，因此总相对分子质量a/2×2＋b/2×14＝a＋7b，所以每个DNA分子的平均相对分子质量为(a＋7b)/8，A正确；
DNA分子含2 000个碱基对(4 000个碱基)，其中胞嘧啶占30%，C＝G，A＝T，故腺嘌呤(A)占20%，即800个。复制三次需要的腺嘌呤脱氧核苷酸等于(23－1)×800＝5 600(个)，B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14N标记的有14条链，含有15N的单链只有两条，所以乙中上层与下层的碱基数之比为14∶2＝7∶1，C错误；
复制三次的离心的结果如甲所示，只有轻带和中带，而没有重带，可以证明DNA复制方式为半保留复制，D正确。
15.(2024·慈溪高一期末)科研人员研究发现，加热杀死的S型肺炎链球菌会释放出“转化因子(DNA片段)”，当“转化因子”遇到处于感受态(易吸收外源DNA的状态)的R型肺炎链球菌时，会与菌体表面的特定位点结合并被切去一条链，另一条链进入菌体与R型菌DNA的同源区段配对，并使相应单链片段被切除，形成一个杂种DNA区段，这样的细菌经增殖就会出现S型菌。
(1)DNA复制是一个边解旋边复制的过程，DNA独特的　　　　结构为复制提供了精确的模板，通过　　　　　　　原则保证了复制能准确地进行。DNA分子彻底水解可以得到小分子包括含氮碱基、　　　　和　　　　　。
双螺旋
碱基互补配对
脱氧核糖
磷酸基团
(2)若用15N标记“转化因子”，单独复制该杂种DNA区段，在含14N的培养基中复制三次后，含15N的DNA区段在所有子代DNA区段中所占比例为　　　　，若采用S型菌来作为受体菌，R型菌的DNA片段却很难进入S型菌，推测可能的原因是________________________。
(3)右图是S型菌的一段DNA序列，请写出β链
的碱基序列，5′－　　　　－3′。肺炎链
球菌DNA复制主要发生在细胞的　　　　(填写
场所)；在DNA复制时，④处化学键的断裂需
要　　　　　(填写酶的名称)。
1/8
S型菌不容易处于感受态
CGT
拟核
解旋酶

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