DNA复制.docx

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DNA复制

第3、4节DNA的复制基因是有遗传效应的DNA片段

【典例导悟】

【典例1】（2010·启东模拟）用15N同位素标记细菌的DNA分子，再将其放入含14N的培养基上连续繁殖4代，a、b、c为三种DNA分子：

a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N。

图中表示这三种DNA分子的比例正确的是

【规范解答】选D。

该题主要考查了DNA分子复制的相关计算。

【互动探究】

（1）若亲代DNA分子中含碱基A为20个，占全部碱基的20%，则该过程需碱基C多少？

（2）若该亲代DNA分子中有1000个碱基对，则子代DNA分子的平均相对分子量减少了多少？

提示：

（1）450。

（2）1875。

【典例2】下列关于基因的叙述，正确的是

A.DNA分子上任意一个片段都是基因

B.人体细胞中染色体是基因的惟一载体

C.等位基因的根本区别是脱氧核苷酸的排列顺序不同

D.基因的多样性决定了DNA分子的多样性

【思路点拨】本题考查基因的相关知识，解答本题应明确以下几点：

【自主解答】选C。

基因是有遗传效应的DNA片段，而不是DNA分子中任意一片段，人体细胞中染色体是基因的主要载体，线粒体中也分布着一定数量的基因，构成基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，基因的多样性与DNA分子的多样性均与脱氧核苷酸的数量和排列顺序有关。

【规律方法】基因的内涵

（1）功能上，

是遗传物质的结构和功能的基本单位。

（2）本质上，是有遗传效应的DNA片段。

（3）结构上，含有特定遗传信息的脱氧核苷酸序列。

（4）位置上，在染色体上有特定的位置，呈线性排列。

【变式训练1】下列关于基因的叙述中，不正确的是（）

A.同种生物不同个体之间DNA完全相同

B.一个DNA分子可以控制许多性状

C.基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息

D.基因中的脱氧核苷酸共有四种

【解析】选A。

DNA分子具有多样性，不同种生物，同种生物的不同个体之间DNA分子不同；每一个体的DNA分子又具有特异性，基因能控制性状，一个DNA分子上有多个基因，可以控制多种性状。

遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，脱氧核苷酸是构成基因的基本组成单位，有四种。

【变式训练2】“DNA指纹技术”在刑事侦破、亲子鉴定等方面作用巨大，这主要是根据DNA具有（）

A.稳定性B.特异性

C.多样性D.可变性

【解析】选B。

不同的DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序各不相同，即DNA分子具有特异性，根据这一特性可辅助进行刑事侦破、亲子鉴定等。

【学业达标训练】

1.沃森和克里克在发表了DNA分子双螺旋结构的论文后，又提出了DNA自我复制的假说。

下列有关假说内容的叙述不正确的是（）

A.DNA复制时，双螺旋将解开，互补的碱基之间的氢键断裂

B.以解开的两条单链为模板，以游离脱氧核苷酸为原料，依据碱基互补配对原则，通过氢键结合到作为模板的单链上

C.形成的DNA分子包括一条模板单链和一条新链

D.形成的两个DNA分子是由两条母链、两条子链分别结合而成

【解析】选D。

沃森和克里克提出的DNA自我复制的假说为半保留复制，即形成的DNA分子包括一条模板单链和一条新链。

2.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.有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期

B.有丝分裂前期和减数第一次分裂中期

C.减数第二次分裂前期

D.有丝分裂后期和减数第二次分裂后期

【解析】选A。

两个相同DNA分子是DNA复制的结果，DNA复制的时期是有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间

期。

3.DNA分子复制时，解旋酶作用的部位应该是（）

A.腺嘌呤与鸟嘌呤之间的氢键

B.腺嘌呤与胸腺嘧啶之间的氢键

C.脱氧核糖与含氮碱基之间的

化学键

D.脱氧核糖与磷酸之间的化学键

【解析】选B。

DNA复制过程中用到解旋酶和DNA聚合酶，其中解旋酶的作用是把两条螺旋的双链解开，破坏的是A与T、G与C之间的氢键。

4.下列有关DNA分子复制的叙述，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.在复制过程中，解旋和复制是同时进行的

C.解旋后以一条母链为模板合成两条新的子链

D.两条新的子链通过氢键形成一个新的DNA分子

【解析】选B。

在DNA分子复制过程中，解旋酶的作用是破坏碱基对之间的氢键，形成两条脱氧核苷酸长链。

边解旋边复制也是DNA复制的一个特点。

以解开的每一条单链为模板，按照碱基互补配对原则，各合成一条子链，最后每条新合成的子链与对应的模板链螺旋，形成两个一样的DNA分子。

5.（2010·巢湖高一检测）某个DNA片段由500对碱基组成，G+C占碱基总数的34%，若该DNA片段连续复制3次，第三次复制时，需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸分子个数为（）

A.1155B.1320

C.2310D.2640

【解析】选B。

由于G+C=34%，所以A+T=66%，A=T=33%，整个DNA片段中含有500对碱基，该DNA片段中腺嘌呤脱氧核苷酸分子个数为33%×1000=330个，在第三次复制时需新合成8条DNA单链，相当于4个DNA分子，因此需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸分子个数为330×4=1320（个）。

6.关于染色体和DNA关系的叙述，正确的是（）

A.DNA和染色体都是遗传物质

B.染色体的组成成分之一是DNA

C.一条染色体含有一条或两条脱氧核苷酸链

D.DNA只存在于染色体上

【解析】选B。

DNA是遗传物质，染色体主要由DNA和蛋白质构成，蛋白质不是

遗传物质，染色体是DNA的主要载体，在线粒体、叶绿体中也含有少量的DNA。

一条染色体上含有一个或两个DNA分子，每个DNA分子由两条脱氧核苷酸链构成。

7.马和豚鼠体细胞具有相同数目的染色体，但性状差异很大，原因是（）

A.生活环境不同

B.DNA分子中碱基的排列顺序不同

C.DNA分子中碱基的配对方式不同

D.着丝点数目不同

【解析】选B。

马和豚鼠性状差异很大与它们的生活环境不同关系不大；生物的性状主要是由遗传物质决定的，而DNA分子中碱基的排列顺序决定了遗传物质的多样性；DNA分子中碱基配对方式中均为A与T配对，G与C配对，所以配对方式不会影响生物的性状；着丝点数目与染色体数目相等。

8.由50个脱氧核苷酸构成的DNA分子，按其碱基的排列顺序不同，可分为多少种，说明了DNA分子的什么特性（）

①504种②450种③425种

④遗传性⑤多样

性⑥特异性

A.①④B.②⑤C.②⑥D.③⑤

【解析】选D。

50个脱氧核苷酸共构成了25个碱基对，共有排列顺序425种，由此说明由于碱基（或脱氧核苷酸）的排列顺序的多样性，决定了DNA分子的多样性。

9.（2009·江苏高考）下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是（）

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分子复制的过程需要解旋酶

D.真核生物的这种复制方式提高了复制速率

【解析】选B。

据图可知，DNA在复制时给出多个复制起点，所以是从多个起点同时开始的，这样可以提高复制速率，而且复制时边解旋边复制当然需要解旋酶。

但由图可知，复制方向是单向的。

10.如图是DNA分子复制的图解，请据图回答：

（1）图中的［1］表示________过程，需要______酶的作用。

（2）图中的［2］过程表示以母链为模板进行的碱基的______，参与配对的物质是游离在周围的____________。

（3）图中的［3］过程表示形成两个新的__________分子，这一过程包括子链中脱氧核苷酸的_____与_______交互连接以及子链与母链在空间结构上的__________化。

参与此过程的酶有___________等。

（4）分析DNA复制过程所需条件应是：

场所一般在________内；模板是________，原料是__________；酶需要_____、______等；能量由______________提供。

（5）DNA复制，一般是严格的_____________复制，DNA复制的遗传学意义是为_______在上下代之间的_______________

准备了物质基础。

遗传信息的传递使亲代生物的性状可在子代得到表现，例如（试举一例）_______________。

【解析】

（1）图中［1］表示解旋过程，需要解旋酶的作用。

解旋酶的作用是打破两条链之间的氢键。

（2）图中［2］表示以母链为模板进行碱基互补配对的过程，参与配对的物质是

周围环境中游离的四种脱氧核苷酸。

（3）图中［3］过程表示形成两个新

的DNA分子，这一过程包括子链中脱氧核苷酸的脱氧核糖与磷酸交互连接以及子链与母链在空间结构上的螺旋化，参与此过程的酶有DNA聚合酶等。

（4）DNA主要分布在细胞核中，复制的场所主要是细胞核。

基本条件有模板（原DNA母链）、原料（游离的脱氧核苷酸）、酶（解旋酶、DNA聚合酶等）、能量（ATP）。

（5）DNA复制为半保留复制，确保亲子代之间遗传信息的连续性。

答案：

（1）解旋解旋

（2）互补配对脱氧核苷酸

（3）DNA脱氧核糖磷酸螺旋DNA聚合酶

（4）细胞核原

DNA母链脱氧核苷酸解旋酶

DNA聚合酶ATP（5）半保留遗传信息传递

子女长得像父母

11.（2009·福州高一检测）分析图示，回答有关问题。

（1）图中B是_______，F是_______，G是___________。

（2）1个A与C有两种比例关系：

_______和______，每个C含有_________个D，每个D可以由_______个E组成。

（3）D与A的位置关系是_______。

（4）从分子水平看，D与C的关系是___________。

（5）C的基本组成单位是图中________。

D的主要载体是图中的__________，除此之外，______和__________中的D也可由亲代传递给子代。

（6）在E构成的链中，与1分子G相连接的有____________分子的F和_____________分子的H。

（7）遗传信息是D中___________排列顺序。

（8）生物的性状遗传主要通过A上的__________传递给后代，实际上是通过_____________的排列顺序来传递遗传信息。

【解析】本题主要考查染色体和DNA及基因的关系。

DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，它是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基构成的；基因是有遗传效应的DNA片段；染色体是遗传物质DNA的主要载体。

一条染色体上通常含有一个DNA分子，在间期DNA复制后，每条染色体上含有两个DNA分子，一个DNA分子上有很多个基因，一个基因由成百上千个脱氧核苷酸构成。

答案：

（1）蛋白质含氮碱基脱氧核糖

（2）1∶11∶2许多成百上千

（3）D在A上呈线性排列

（4）D是有遗传效应的C片段

（5）EA线粒体叶绿体（6）12

（7）碱基的特定（8）基因（D）碱基

【素能综合检测】

一、选择题（本题包括6小题，每小题3分，共18分）

1.对染色体、DNA、基因三者关系的叙述中，不正确的是（）

A.每条染色体上都含有一个或两个DNA分子，DNA分子上含有许多个基因

B.都能复制、分离和传递，且三者行为一致

C.三者都是生物细胞内的遗传物质

D.在生物的传种接代中，染色体的行为决定着DNA和基因的行为

【解析】选C。

每条染色体上含有一个DNA分子（未复制时）或两个DNA分子（复制后）。

染色体是DNA的主要载体，因而染色体的行为决定着DNA和基因的行为（复制、分离、组合、传递）。

染色体是遗传物质的主要载体，染色体在遗传中的作用是由DNA或基因决定的，因而不能说染色体是遗传物质。

2.下列关于DNA复制的叙述，正确的是（）

A.在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制

B.DNA通过一次复制后产生四个DNA分子

C.DNA双螺旋结构全部解旋后，开始DNA的复制

D.单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链

【解析】选A。

DNA的复制过程是在细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期，随着染色体的复制而完成的。

DNA复制是一个边解旋边复制的过程，以解开的每一段母链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，以细胞内游离的4种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一段子链。

复制结束后，一个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子。

3.（2010·临沂高一检测）科学研究发现，小鼠体内HMGIC基因与肥胖直接相关。

具有HMGIC基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠，吃同样多的高脂肪食物。

一段时间后，对照组小鼠变得十分肥胖，而具有HMGIC基因缺陷的实验鼠体重仍然保持正常，说明（）

A.基因在DNA上B.基因在染色体上

C.基因具有遗传效应D.DNA具有遗传效应

【解析】选C。

缺乏HMGIC基因，小鼠体重保持正常，含有HMGIC的基因，小鼠变得肥胖，说明基因具有遗传效应。

4.用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在含14N的培养基中连续复制四次。

其结果错误的是（）

A.含有15N的DNA分子占1/8

B.复制过程中需要腺嘌呤脱氧核苷酸600个

C.含有14N的DNA分子占7/8

D.复制结果共产生16个DNA分子

【解析】选C。

DNA分子连续复制4次，形成16个DNA分子，其中有2个含有15N，只含有14N的DNA分子有14个，全部DNA都含有14N，最初的DNA分子中含有腺嘌呤脱氧核苷酸为（100×2-60×2）=40（个）。

复制4次，共需要40×15=600个腺嘌呤脱氧核苷酸。

5.（2010·郑州高一检测）将大肠杆菌培养在含15N的培养基中若干代，其DNA中的N均为15N，把被15N标记的大肠杆菌培养在含14N的培养基中，当15N标记的大肠杆菌占大肠杆菌总量的12.5%时，15N标记的大肠杆菌DNA在含14N的培养基中已复制了（）

A.2次B.3次C.4次D.5次

【解析】选C。

根据DNA分子半保留复制的特点，1个亲代DNA分子不论复制了几代，含15N的DNA分子只有2个，因为15N标记的大肠杆菌占大肠杆菌总量的12.5%，所以可以认为：

若开始只有一个大肠杆菌，经过一段时间繁殖后变为2÷12.5%=16个，即DNA复制了4次，与若干个DNA同时复制结果一样。

6.（

思维拓展题）DNA分子片段复制的情况如图所示，图中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链的片段。

如果没有发生变异，下列说法正确的是（多选）（）

A.b和c的碱基序列可以互补

B.a和c的碱基序列可以互补

C.a中（A+T）/（G+C）的比值与b中（A+T）/（G+C）的比值相同

D.a中（A+G）/（T+C）的比值与d中（A+G）/（T+C）的比值一般不相同

【解析】选A、C、D。

a和d互补，b和c互补，如果不发生变异，a和c及b和d的碱基组成相同。

某条脱氧核苷酸链上（A+T）/（G+C）的比值与其互补链上的比值相同，而（A+G）/（T+C）比值与其互补链上的比值一般不相同，所以C项和D项中的说法均正确。

二、非选择题（本题包括2小题，共32分）

7.（15分）下图为DNA分子复制图解，请据图回答。

（1）该过程主要发生在细胞的________（部位）。

正常进行所需的条件是_______________。

（2）图中A′链与_______链相同，B′链与________链相同，因此该过程形成的两个DNA分子完全相同，每个子代DNA分子中均保留了其亲代DNA分子的一条单链，这种复制方式称为_________________。

（3）假如经过科学家的测定，A链上的一段（M）中的A∶T∶C∶G为2∶1∶1∶3，能不能说明该科学家的测定是错误的？

____________，原因是_______________。

（4）如果以A链的M为模板，复制出的A′链碱基比例应该是________________________。

（5）15N标记的DNA分子，放在没有标记的培养基上培养，复制三次后标记的DNA分子占DNA分子总数的__________，标记的链占全部DNA单链的_________。

【解析】

（1）DNA分子复制的主要场所是细胞核，在线粒体、叶绿体中也存在着DNA分子的复制，正常进行DNA分子复制所需要的条件是模板、酶、原料、能量等。

（2）DNA分子复制为半保留复制，在合成子链时遵循碱基互补配对原则，新合成的子链与另一条母链相同。

（3）在双链DNA分子中，A=T，G=C，但在单链DNA分子中A与T，G与C不一定相等。

（4）在以A链为模板合成的A′链中碱基比例为A∶T∶C∶G=1∶2∶3∶1。

（5）不论复制几次，含15N的DNA分子和DNA单链都是2，经复制三次后DNA分子数为8，DNA单链总数为16，因此标记的DNA分子占DNA分子总数的1/4，标记的链占全部DNA单链的1/8。

答案：

（1）细胞核酶、能量、模板、原料

（2）BA半保留复制

（3）不能在单链中不一定是A=T，G=C

（4）A∶T∶C∶G=1∶2∶3∶1

（5）1/41/8

［实验·探究］

8.（17分）科学家在研究DNA分子复制方式时进行了如下的实验（已知培养用的细菌大约每20min分裂一次，实验结果见相关图示）：

（1）为了证明DNA复制的特点为半保留复制，请设计完成实验三（用图示和有关文字补充在上图中），并画出结果C。

（2）该过程中，实验一、实验二起_________作用。

若用15N标记DNA的细菌，在含14N标记的培养基培养，在坐标图中画出连续培养细菌60min过程中，15N标记

DNA分子含量变化的曲线图。

【解析】

（1）实验一和实验二说明14N和15N标记的DNA密度不同，所以进行密度梯度离心后，会在离心管不同位置出现轻（14N/14N）、重（15N/15N）链，若要证明DNA为半保留复制，实验三中的DNA必须出现中间链（14N/15N），一条来自模板DNA链，另一条为新合成的，离心后应位于轻、重两链之间，所以可用14N标记DNA的细菌，放在15N的培养基上培养，或是15N标记DNA的细菌放在14N标记的培养基上培养，经过一次分裂，破碎细菌细胞提取DNA经离心后，只有中链出现，即可证明DNA复制为半保留复制。

（2）实验一、二为对照实验；细菌繁殖一个世代需20min，60min繁殖了三代，即DNA复制了三次，15N标记DNA分子第一次为1，第二次为1/2，第三次为1/4。

答案：

（1）

（2）对照曲线如图

【精品题库】

1.1个DNA

2个DNA，这两个携带完全相同遗传信息的DNA分子彼此分离发生在（）

A.细胞分裂间期

B.减数第一次分裂后期

C.减数第一次分裂后期和有丝分裂后期

D.减数第二次分裂后期和有丝分裂后期

【解析】选D。

复制形成的两个DNA分子伴随着姐妹染色单体的分开而分离，因此发生

在减数第二次分裂后期和有丝分裂后期。

2.通过分析发现甲、乙两个生物细胞中的DNA总量完全相同，四种碱基的数量也分别相同，下列各项均为对此现象的解释，其中正确的是（

）

A.这两个生物的遗传信息必定相同

B.这两个生物的DNA分子数量相同

C.这两个生物的性状相似

D.还不足以作出以上判断

【解析】选D。

虽然甲、乙两个生物细胞内DNA总量完全相同，四种碱基的数量也分别相同，但是由于DNA分子内部的碱基序列未知，因此，无法对二者的有关问题作出判断。

3.下列关于DNA分子复制过程的有关叙述，正确的是（）

A.DNA分子复制时在全部解旋之后才开始碱基配对

B.解旋后以一条链为模板合成两条新的子链

C.在复制过程中需要的条件有模板、酶、原料和能量等

D.在解旋酶的作用下将DNA分解成脱氧核苷酸

【解析】选C。

DNA分子复制时以两条链为模板，并且是边解旋边复制。

在解旋酶的作用下将DNA分解成两条单链。

4.生长在太平洋西北部的一种海蜇能发出绿色荧光，这是因为海蜇DNA分子上有一段长度为5170个碱基对的片段——绿色荧光蛋白基因。

转基因实验表明，转入了海蜇的绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像海蜇一样发光。

下列叙述错误的是（）

A.基因是有遗传效应的DNA片段

B.基因是DNA上的有一定功能的特异性的碱基排列顺序

C.基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位

D.DNA的任意片段都能在另一种生物体内表达

【解析】选D。

基因是有遗传效应的DNA片段，只有基因才能在另一种生物体内表达。

5.（2010·衡水高一检测）已知某DNA分子共含有2000个碱基对，其中一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4。

该DNA分子连续复制3次，共需要腺嘌呤脱氧核苷酸分子数是（）

A.6000个B.9800个

C.4200个D.1800个

【解析】选C。

如图所示，整个DNA分子中含有的A+T的比例为30%，那么A=T=15%×4000=600（个）。

DNA分子连续复制3次，所需腺嘌呤脱氧核苷酸分子数为600×（23-1）=4200（个）。

6.某一DNA分子（设为第一代）含有800个碱基对，其中含有腺嘌呤600个。

该DNA分子连续复制数次后，总共消耗了周围环境中的鸟嘌呤脱氧核苷酸6200个，那么，该DNA分子已经复制了（）

A.4次B.5次C.6次D.7次

【解析】选B。

该DNA分子含有碱基A600个，则含有碱基G的数量为

（800×2-600×2）/2=200（个）。

复制n次后消耗周围环境中的碱基

G=（2n-1）×200=6200

n=5，即已复制了5次。

7.经研究得知，间期细胞中脱氧核苷酸含量开始时很低，不久急剧增加，以后又逐渐降低到初始水平。

随着脱氧核苷酸含量的动态变化，DNA聚合酶的活性显著增高。

这个事实表明（）

A.间期是新的细胞周期的开始

B.间期细胞内DNA复制

C.间期细胞内RNA复制

D.间期细胞内转录RNA

【解析】选B。

在间期细胞中，随着脱氧核苷酸含量的动态变化和DNA聚合酶的活性显著增高，说明DNA复制在间期完成。

8.下列有关遗传信息的叙述不正确的是（多选）（）

A.遗传信息多样性的物质基础是脱氧核糖序列的多样性

B.在同一个生物体中，遗传信息不能传递

C.小麦的遗传信息储存于DNA中，且在细胞核和细胞质中均有分布

D.遗传信息即生物体所表现出来的遗传性状

【解析】选A、B、D。

遗传信息多样性的物质基础是脱氧核苷酸序列的多样性，在同一个生物体中，通过有丝分裂，遗传信息也可由亲代细胞传给子代细胞。

遗传信息是DNA上脱氧核苷酸的排列顺序，DNA主要分布于细胞核中，在细胞质中也有。

9.PCR技术是将某一DNA片段在实验条件下，合成许许多多相同片段的一种方法，利用这种技术能快速而特异地扩增任何要求的目的基因或DNA分子片段，“人类基因组计划”的研究中常用这种技术。

请结合相关知识，回答有关此技术的一些问题。

（1）PCR技术能将某一DNA片段扩增成许多相同的DNA片段，原因是：

①__________；②______________。

（2）在实验条件下，DNA分子进行扩增，除了需要扩增的DNA片段外，还需要_______、________和________等条件。

（3）某DNA片段有16