1、1第 3 节 DNA 的复制一、DNA 分子复制方式的推测和实验证据1对 DNA 分子复制的推测(1)提出者：沃森和克里克。(2)假说解旋：DNA 分子复制时，DNA 分子的双螺旋将解开，互补的碱基之间的氢键断裂。复制：解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键，结合到作为模板的单链上。(3)特点：新合成的每个 DNA 分子中，都保留了原来 DNA 分子中的一条链，这种复制方式被称做半保留复制。2DNA 分子复制的实验证据(选学)(1)实验方法：放射性同位素标记法和密度梯度离心技术。(2)实验原理DNA 的两条链都用 15N 标记，那么这样的 DNA 分子
2、密度最大，离心时应该在试管的底部。两条链中都含有 14N，那么这样的 DNA 分子密度最小，离心时应该在试管的上部。2两条链中一条含有 15N，一条含有 14N，那么这样的 DNA 分子离心时应该在试管的中部。(3)实验过程(4)实验结果立即取出，提取 DNA离心全部重带。繁殖一代后取出，提取 DNA离心全部中带。繁殖两代后取出，提取 DNA离心 轻带、 中带。12 12(5)实验结果和预期的一致，说明 DNA 的复制是以半保留的方式进行的。例 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( )ADNA 复制时，双
3、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，以游离的脱氧核苷酸为原料，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答案 D解析 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 分子包括一条母链和一条子链。例 2 在氮源为 14N 和 15N 的培养基上生长的大肠杆菌，其 DNA 分子分别为 14NDNA(相对分子质量为 a)和 15NDNA(相对分子质量为 b)。将亲代大肠杆菌转移到含 14N 的培养基上，再连续繁殖两代(和)，用某种离
4、心方法分离得到的结果如下图所示。下列对此实验的叙述不正确的是( )3A代细菌 DNA 分子中一条链是 14N，另一条链是 15NB代细菌含 15N 的 DNA 分子占全部 DNA 分子的14C预计代细菌 DNA 分子的平均相对分子质量为7a b8D上述实验结果证明 DNA 分子的复制方式为半保留复制答案 B解析 15NDNA 在 14N 的培养基上进行第一次复制后，产生的两个子代 DNA 分子均含有一条15N 的 DNA 链和一条 14N 的 DNA 链。这样的 DNA 用离心法分离后，应该全部处在试管的中部。代的两个 DNA 分子再分别进行复制，它们所产生的两个子代 DNA 分别为全 14N
5、DNA 分子和 14N、 15NDNA 分子。此时，将该 DNA 作离心处理，产生的 DNA 沉淀应该分别位于试管的上部和中部。含 15N 的 DNA 分子占全部 DNA 分子的 。代细菌 DNA 分子共有 8 个，各条单12链的相对分子质量之和为(7ab)，则代细菌 DNA 分子的平均相对分子质量为 。7a b8二、DNA 分子复制的过程1DNA 复制的概念：以亲代 DNA 为模板合成子代 DNA 的过程。2时间：细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。3过程4结果：形成两个完全相同的 DNA 分子。5特点4(1)边解旋边复制。(2)半保留复制。6意义：将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗
6、传信息的连续性。例 3 下图表示 DNA 分子复制的过程，结合图示，下列有关叙述不正确的是( )ADNA 复制过程中首先需要解旋酶破坏 DNA 双链之间的氢键，使两条链解开BDNA 分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链的方向相反C从图示可知，DNA 分子具有多起点复制的特点，缩短了复制所需的时间DDNA 分子的复制需要 DNA 聚合酶将单个脱氧核苷酸连接成 DNA 片段答案 C解析 DNA 复制需要以 DNA 的两条链为模板，因此 DNA 分子复制过程中首先需要解旋酶破坏DNA 双链之间的氢键，使两条链解开；由图可知，DNA 分子的复制具有双向复制的特点，生成的两条子链方向相反；图示中
7、复制的起点只有 1 个，不能体现 DNA 分子具有多起点复制的特点；DNA 聚合酶的作用是将单个游离的脱氧核苷酸连接成 DNA 片段。例 4 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BDNA 通过一次复制后产生四个子代 DNA 分子C真核生物 DNA 复制的场所只有细胞核D单个脱氧核苷酸在 DNA 酶的作用下连接合成新的子链答案 A解析 DNA 复制发生在细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期，是以亲代 DNA 的两条链为模板，合成两个子代 DNA 的过程；真核生物 DNA 复制的主要场所是细胞核，线粒体、叶绿体内也可进行；DNA 复制过程需要解
8、旋酶和 DNA 聚合酶，不需要 DNA(水解)酶。51判断正误(1)所有的细胞都能进行 DNA 复制( )(2)DNA 解旋后的每一条脱氧核苷酸链都可以作为 DNA 复制的模板( )(3)DNA 双螺旋全部解开后，再开始进行 DNA 复制( )(4)DNA 解旋酶破坏的是氢键，不能将 DNA 分解成脱氧核苷酸( )答案 (1) (2) (3) (4)2下列关于 DNA 复制过程的顺序，正确的是( )互补碱基对之间氢键断裂 互补碱基对之间氢键合成 DNA 分子在解旋酶的作用下解旋 以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对 子链与母链盘绕成双螺旋结构A BC D答案 D解析 DNA 复制的基本过程是：
9、解旋合成子链双链螺旋化，在解旋时互补碱基对之间的氢键断裂，在合成子链时重新形成新的氢键。3DNA 的复制保持了亲子代间遗传信息的连续性，DNA 的复制不可能发生在( )A细胞核 B叶绿体C线粒体 D核糖体答案 D4下列有关探究 DNA 复制过程的说法，不正确的是( )A本实验利用了同位素示踪法B细胞有丝分裂一次意味着 DNA 复制一次C密度梯度超速离心后，DNA 在试管中的位置与相对分子质量无关6D本实验结果说明了 DNA 具有半保留复制的特点答案 C解析 探究 DNA 复制的实验是利用 15N 标记亲代细胞的 DNA，在含 14N 的培养液中连续分裂两次(在分裂的间期 DNA 都复制一次)，
10、分别取分裂一次和分裂两次的细胞 DNA，进行密度梯度超速离心，DNA 在试管中的位置取决于 DNA 分子所含同位素的情况，即相对分子质量的大小；实验结果说明了 DNA 具有半保留复制的特点。5如图为 DNA 复制的图解，请据图回答下列问题：(1)DNA 复制发生在_期。(2)过程称为_。(3)中的子链是_。(4)过程必须遵循_原则。(5)子代 DNA 分子中只有一条链来自亲代 DNA 分子，由此说明 DNA 复制具有_的特点。答案 (1)有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间(2)解旋 (3)、 (4)碱基互补配对 (5)半保留复制对点训练7题组一 DNA 分子复制的实验证据1某亲本 DNA 分子
11、双链均以白色表示，以灰色表示第一次复制出的 DNA 子链，以黑色表示第二次复制出的 DNA 子链，该亲本双链 DNA 分子连续复制两次后的产物是( )答案 D解析 因为 DNA 复制为半保留复制，因此亲本 DNA 的两条链将进入不同的子代 DNA 分子中，故 A、B 项错误；因为第二次复制时得到的 4 个 DNA 分子中，都有一条 DNA 子链是在第二次复制时形成的，而 C 项中只有两个 DNA 分子中含第二次复制出的子链(黑色表示)，故 C 项错误，D 项正确。2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
12、度梯度离心，则下列说法中不正确的是( )A细胞经过一次分裂和离心后，DNA 位于试管的中层B细胞经过两次分裂和离心后，一半 DNA 位于试管的中层，另一半 DNA 位于上层C细胞经过三次分裂和离心后， 的 DNA 位于试管的中层， 的 DNA 位于试管的上层34 14D该实验可以证明 DNA 的复制是半保留复制答案 C解析 细胞经过一次分裂和离心后，所形成的每个子代 DNA 分子中的两条链中一条链含15N，另一条链含 14N，位于试管的中层，A 项正确；细胞经过两次分裂和离心后，一半 DNA位于试管的中层，另一半 DNA 位于上层，B 项正确；细胞经过三次分裂和离心后，有 的 DNA34位于试
13、管的上层， 的 DNA 位于试管的中层，C 项错误；该实验可以证明 DNA 的复制是半保14留复制，D 项正确。3在生命科学研究中， “同位素示踪技术”是经常使用的研究手段。将大肠杆菌的 DNA 分子用 3H 标记后，放在普通培养基中繁殖两代，并跟踪检测子代细菌的放射性(如图所示)，该实验有力地证明了( )8ADNA 分子复制需要 3HBDNA 分子通过复制进行繁殖CDNA 分子进行半保留复制DDNA 分子复制需要在细菌体内进行答案 C4.某 DNA 含有 3 000 个碱基，腺嘌呤占 35%。若该 DNA 分子以 15N 同位素标记的游离脱氧核苷酸为原料复制 3 次，再将全部复制产物置于试管
14、内离心，进行密度分层，得到结果如图所示；然后加入解旋酶再离心，得到结果如图所示。则下列有关分析中正确的是( )AX 层中的 DNA 只有 14N 标记，Y 层中的 DNA 只有 15N 标记BW 层中含 15N 标记的胞嘧啶 3 150 个CW 层与 Z 层的核苷酸数之比为 14DX 层中含有的氢键数是 Y 层的 3 倍答案 B解析 由于 DNA 复制为半保留复制，故 X 层为中带，应是含有 15N 和 14N 的 DNA，A 错误；由于 DNA 复制 3 次，产生了 8 个 DNA，共有 16 条链，则 Z 含有 2 条 14N 链，W 含有 14 条 15N 链。由题意可知，每个 DNA
15、含胞嘧啶 3 00015%450(个)，故 W 层中含 15N 链的胞嘧啶为4501423 150(个)，B 正确；W 层与 Z 层核苷酸数之比为 14271，C 错误；X 层为 2 个 DNA，Y 层为 6 个 DNA，故 X 层氢键数为 Y 层的 ，D 错误。13题组二 DNA 分子复制的过程5下列有关真核细胞 DNA 分子复制的叙述，正确的是( ) A复制形成的两个子代 DNA 分子共 4 个游离的磷酸基团BDNA 复制时只以一条脱氧核苷酸链作为模板CDNA 聚合酶催化碱基对之间的连接D复制过程中先全部解旋，再进行半保留复制答案 A解析 每个 DNA 分子含有 2 个游离的磷酸基团，因此
16、复制形成的两个子代 DNA 分子共有 4 个游离的磷酸基团，A 正确；DNA 复制时两条脱氧核苷酸链都作为模板，B 错误；DNA 聚合酶催9化游离的脱氧核苷酸间形成磷酸二酯键从而连接成 DNA 片段，C 错误；DNA 复制过程中边解旋，边进行半保留复制，D 错误。6(2018太原高一检测)DNA 分子复制时解旋酶作用于下列哪一结构( )答案 D解析 解旋酶的作用是破坏碱基对之间的氢键，使 DNA 双螺旋解开，只有 D 项属于 DNA 上的碱基对。7DNA 一般能准确复制，其原因是( )DNA 规则的双螺旋结构为复制提供模板 DNA 复制发生于细胞周期的间期 碱基互补配对是严格的 产生的两个子代
17、 DNA 均和亲代 DNA 相同A B C D答案 D解析 DNA 规则的双螺旋结构在解旋后为 DNA 复制提供两条模板，严格的碱基互补配对原则保证了 DNA 复制的准确性，保证了子代 DNA 是以亲代 DNA 提供的两条链为模板合成的。8DNA 分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基(设为 X)变成了尿嘧啶，该 DNA 连续复制两次，得到的 4 个子代 DNA 分子相应位点上的碱基对分别为 UA、AT、GC、CG，推测“X”可能是( )A胸腺嘧啶 B胞嘧啶C腺嘌呤 D胸腺嘧啶或腺嘌呤答案 B解析 据半保留复制的特点，DNA 分子经过两次复制后，突变链形成的两个 DNA 分子中含有UA、AT 碱
18、基对，而另一条正常，正常链形成的两个 DNA 分子中含有 GC、CG 碱基对，因此被替换的可能是 G，也可能是 C。9在生物实验室内模拟生物体 DNA 复制所必需的条件是( )酶类 游离 4 种脱氧核苷酸 ATP DNA 分子 适宜的温度 适宜的 pHA BC D答案 D解析 DNA 复制所必需的 4 个条件是模板、原料、酶和能量，在体外模拟 DNA 复制时，还需10考虑到酶的活性受到温度及 pH 的影响，故正确选项为 D。10.如图为 DNA 分子复制过程，其中 a、b、c、d 表示脱氧核苷酸链。下列叙述中正确的是( )A体外复制需要 ATP 和核糖体Ba 和 d 的碱基序列肯定相同Cb 中
19、 的比值与 c 相同A TG CDb 中 的比值与 c 相同A GT C答案 C解析 DNA 复制需要模板、原料、酶和能量等必要条件，而核糖体是细胞内合成蛋白质的场所，A 错误；由图可知，a、d 是模板 DNA 的两条链，故 a 与 d 的碱基互补配对，B 错误；b与 c 碱基互补配对， 的比值相同，C 正确；b 中 的比值是 c 中该比值的倒数，D 错A TG C A GT C误。11如图为真核细胞 DNA 分子复制过程模式图。据图分析，下列相关叙述中错误的是( )A由图示可知，DNA 分子复制的方式是半保留复制B由图中可以看出合成两条子链时，DNA 聚合酶移动的方向是相反的C子链合成的方向
20、是一定的D解旋需解旋酶及 DNA 聚合酶的催化，且需要消耗 ATP答案 D解析 由图示可以看出，新合成的每个 DNA 分子中，都保留了原来 DNA 分子中的一条链，因此，DNA 分子复制的方式为半保留复制；由图中的箭头可知，两条链上 DNA 聚合酶移动的方向是相反的；子链合成的方向是一定的，即只能从 5端向 3端延伸；图示解旋的过程中11只需要解旋酶的催化，而不需要 DNA 聚合酶的催化。12女性子宫瘤最长的 DNA 分子可达 36 mm，DNA 复制速度约为 4 m/min，但复制过程仅需 40 min 左右即可完成，这可能是因为( )A边解旋边复制B只有一个复制起点，但解旋之后可以向着两个
21、方向复制C以半保留方式复制D复制起点多，同时分段复制答案 D解析 真核细胞中的 DNA 分子复制起点多，并且同时分段复制，所以 DNA 的复制比较迅速。综合强化13如图为高等植物细胞中 DNA 复制过程模式图。请根据图示过程，回答下列问题：(1)由图示可知，1 个 DNA 分子复制出乙、丙 2 个 DNA 分子的方式是_。(2)细胞中 DNA 复制的场所为_；在复制完成后，乙、丙分开的时期为_。(3)把乙(只含 14N)放在含 15N 的培养液中培养，复制 2 次后子代 DNA 单链中含 15N 的 DNA 单链所占的比例是_。答案 (1)半保留复制 (2)细胞核、线粒体和叶绿体 有丝分裂后期
22、和减数第二次分裂后期 (3)3414(2018曲阜师大高一期中)下图为真核细胞中发生的一项生理过程示意图，请据图回答下列问题：(1)图中表示的生理过程是_，此过程发生的主要场所是_。(2)该过程首先需要在_酶作用下把两条链解开；需要_直接供能。(3)已知一个亲代 DNA 分子有 P 个碱基，其中腺嘌呤 Q 个，连续进行此项生理过程 n 次，共12消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸_个。(4)该过程得到的子代 DNA 与亲代相同，原因是_。答案 (1)DNA 复制 细胞核 (2)解旋 ATP(3)(2n1)( Q) (4)DNA 分子独特的双螺旋结构为复制提供了准确的模板，在复制过程P2中遵循碱基互补配
23、对原则15DNA 的复制方式可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、弥散复制三种。究竟是哪种复制方式呢？下面设计实验来证明 DNA 的复制方式。实验步骤：a在氮源为 14N 的培养基中生长的大肠杆菌，其 DNA 分子均为 14NDNA(对照)。b在氮源为 15N 的培养基中生长的大肠杆菌，其 DNA 分子均为 15NDNA(亲代)。c将亲代 15N 大肠杆菌转移到氮源为 14N 的培养基中，再连续繁殖两代(和)，用密度梯度离心法分离，不同相对分子质量的 DNA 分子将分布在试管中的不同位置上。实验预测：(1)如果与对照( 14N/14N)相比，子代能分辨出两条 DNA 带：
24、一条_带和一条_带，则可以排除_。(2)如果子代只有一条中密度带，则可以排除_，但不能肯定是_。(3)如果子代只有一条中密度带，再继续做子代DNA 密度鉴定：若子代可以分出_和_，则可以排除弥散复制，同时肯定半保留复制；如果子代不能分出_密度两条带，则排除_，同时确定为_。(4)有人提出：第一代()的 DNA 用解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 ，则一定为半保留复制。你认为这位同学的说法是否正确？_，12原因是_。答案 (1)轻密度( 14N/14N) 重密度( 15N/15N) 半保留复制和弥散复制 (2)全保留复制 半13保留复制还是弥散复制 (3)一条中密度带 一条轻密度带 中、轻 半保留复制 弥散复制 (4)不正确 无论半保留复制还是全保留复制，如果研究 DNA 单链的情况，结果是一致的，无法区分解析 从题目中的图示可知，深色为亲代 DNA 的脱氧核苷酸链(母链)，浅色为新形成的子代DNA 的脱氧核苷酸(子链)。因此全保留复制后得到的子代 DNA 分子，一个是原来的两条母链重新形成的亲代 DNA 分子，一个是两条子链形成的子代 DNA 分子；半保留复制后得到的每个子代 DNA 分子的一条链为母链，一条链为子链；弥散复制后得到的每个子代 DNA 分子的单链都是由母链片段和子代片段间隔连接而成的。
