1、1考点 29 DNA 的复制高考频度： 难易程度：DNA 分子的复制（1）概念：以亲代 DNA 为模板，合成子代 DNA 的过程。（2）时间：有丝分裂的间期或减数第一次分裂前的间期。（3）过程（4）特点：边解旋边复制。（5）方式：半保留复制。（6）结果：形成两个完全相同的 DNA 分子。（7）意义：将遗传信息从亲代传给子代，保持了遗传信息的连续性。考向一 DNA 复制过程的分析1如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2B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
2、复制方式提高了复制速率【参考答案】A【试题解析】从图中能看出有多个复制起点，但并不是同时开始，所以 A 错误。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、DNA 聚合酶等酶的参与。这种半保留复制的模式不仅能保持前后代的稳定性，同时每次复制都可产生两个 DNA 分子，提高了复制速率。2下面为真核细胞 DNA 复制过程的模式图，据图分析，相关叙述错误的是A由图示得知，DNA 分子复制的方式是半保留复制B解旋酶能使双链 DNA 解开，但需要消耗 ATPC由图可知 DNA 在复制过程中需要模板、原料、能量、酶和多种引物D由图可知 DNA 复制时在 DNA 聚合
3、酶的作用下，游离的脱氧核苷酸的碱基和模板链上的碱基互补配对形成氢键【答案】D考向二 DNA 复制的相关计算33 15N 标记的含有 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 4 次。其结果可能是A含有 14N 的 DNA 分子占 7/8B含有 15N 的 DNA 分子占 1/8C复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸 700 个D复制结果共产生 8 个 DNA 分子【参考答案】B解题技巧DNA 分子复制中的相关计算DNA 分子的复制为半保留复制，一个 DNA 分子复制 n 次，其结果分析如下：（1）DNA 分子数子代 DNA 分子数
4、2 n个；含有亲代 DNA 链的子代 DNA 分子数2 个；不含亲代 DNA 链的子代 DNA 分子数（2 n2）个。（2）脱氧核苷酸链数子代 DNA 分子中脱氧核苷酸链数2 n1 条；亲代脱氧核苷酸链数2 条；新合成的脱氧核苷酸链数（2 n1 2）条。（3）消耗的脱氧核苷酸数若一亲代 DNA 分子含有某种脱氧核苷酸 m 个，经过 n 次复制需消耗脱氧核苷酸数为 m（2 n1）个；第 n 次复制所需该脱氧核苷酸数2 n个 DNA 分子中该脱氧核苷酸数2 n1 个 DNA 分子中该脱氧核4苷酸数2 nmm2 n1 m（2 n2 n1 ）m2 n1 。4假设一个双链均被 32P 标记的噬菌体 DN
5、A 由 5 000 个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的 20%。用这个噬菌体侵染只含 31P 的大肠杆菌，共释放出 100 个子代噬菌体。下列叙述正确的是A该过程至少需要 3105个鸟嘌呤脱氧核苷酸B噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等C含 32P 与只含 31P 的子代噬菌体的比例为 149D该 DNA 发生突变，其控制的性状即发生改变【答案】C考向三 DNA 复制方式的实验探究5DNA 复制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、分散复制。（1）根据图中的示例对三种复制作出可能的假设：如果是全保留复制，则一个 DNA 分子形成两个DNA 分子，其中一个是亲代的，而
6、另一个是新形成的。如果是半保留复制，则新形成的两个 DNA 分子，各有_。5如果是分散复制，则新形成的 DNA 分子中_。（2）究竟是哪种复制方式呢？请大家设计实验来证明 DNA 的复制方式。实验步骤：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)。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)。将亲代 15N 大肠杆菌转移到含 14N 的培养基中，再连续繁殖两代(和)，用密度梯度离心法分离。实验预测：如果与对照( 14N/14N)相比，子代能分辨出两条 DNA 带，即一条轻带( 14N/14N)和_，则可以排除_
7、；如果子代只有一条_，则可以排除_但不能肯定是_；如果子代只有一条中等密度带，再继续做子代DNA 密度鉴定，若子代可以分出_和_，则可以排除_，同时肯定_；如果子代不能分出_密度两条带，则排除_，同时确定为_。【答案】（1）一条链来自亲代 DNA 分子，另一条链是新形成的 每条链中一些片段是母链而另一些则是子链片段 （2）一条重带( 15N/15N) 半保留复制和分散复制 中等密度带 全保留复制 半保留复制或分散复制 中等密度带 轻密度带 分散复制 半保留复制 中等和轻 半保留复制 分散复制6解题技巧将含有 15N 标记的 1 个 DNA 分子放在含有 14N 的培养基中培养，复制 n 次。（
8、1）含 14N 的 DNA 分子有 2n个，只含 14N 的 DNA 分子有(2 n2)个，做题时看准是“含”还是“只含”。（2）子代 DNA 分子中，总链数为 2n22 n1 条，模板链始终是 2 条，做题时应看准是“DNA 分子数”，还是“链数”。6在研究 DNA 复制机制的过程中，为检验“DNA 半保留复制”假说是否成立，研究者用蚕豆根尖进行实验，主要步骤如下：步骤将蚕豆根尖置于含放射性 3H 标记胸腺嘧啶的培养液中，培养大约一个细胞周期的时间步骤取出根尖，洗净后转移至不含放射性物质的培养液中，继续培养大约两个细胞周期的时间。在第一个、第二个和第三个细胞周期取样，检测中期细胞染色体上的放
9、射性分布。请回答问题：（1）步骤目的是标记细胞中的_分子。依据“DNA 半保留复制”假说推测，DNA 分子复制的产物应符合甲图中的_（选甲图中字母填写）。（2）若第一个细胞周期的检测结果是每个染色体上的姐妹染色单体都具有放射性，则该结果_(填写“能”或“不能”）确定假说成立。（3）若第二个细胞周期的放射性检测结果符合乙图中的_选乙图中字母填写），且第三个细胞周期的放射性检测结果符合乙图中的_(选乙图中字母填写)，则假说成立。【答案】（1）DNA a（2）不能（3）e e 和 f7考向四 DNA 复制与细胞分裂的关系7若将处于 G1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
10、液中，培养至第二次分裂中期。下列有关叙述正确的是A每条染色体中的两条染色单体均含 3HB每个 DNA 分子的两条脱氧核苷酸链均含 3HC每个 DNA 分子中只有一条脱氧核苷酸链含 3HD所有染色体的 DNA 分子中，含 3H 的脱氧核苷酸链占总链数的 1/4【参考答案】A解题技巧8利用图示法理解细胞分裂与 DNA 复制的相互关系此类问题可通过构建模型图解答，如图：这样来看，最后形成的 4 个子细胞有 3 种情况：第一种情况是 4 个细胞都是 ；第 2 种情况是 2 个细胞是 ，1 个细胞是 ，1 个细胞是 ；第 3 种情况是 2 个细胞是 ，另外 2 个细胞是。8用 32P 标记了玉米体细胞(
11、含 20 条染色体)的 DNA 分子双链。再将这些细胞转入不含 32P 的培养基中培养，在第二次细胞分裂完成后每个细胞中被 32P 标记的染色体条数是A0 条 B20 条C大于 0 小于 20 条D以上都有可能【答案】D91某亲本 DNA 分子双链均以白色表示，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 连续复制两次后的产物是2图中 ABC 表示哺乳动物的 DNA 分子复制片段。（图中黑点表示复制起点，双向箭头表示复制方向，单向箭头表示时间顺序），下列有关叙述不正确的是A在 DNA 复制过程中还需要解旋酶和 RNA 聚合酶的参与B多起点复
12、制，大大缩短了复制所需要的时间C复制后所形成的两条子链的方向相反D复制所产生的每一个 DNA 片段需要 DNA 连接酶参与“缝合”3在 DNA 复制开始时，将大肠杆菌放在含低剂量 3H 标记的脱氧胸苷( 3HdT)的培养基中， 3HdT 可掺入正在复制的 DNA 分子中，使其带有放射性标记。几分钟后，将大肠杆菌转移到含高剂量 3HdT 的培养基中培养一段时间。收集、裂解细胞，抽取其中的 DNA 进行放射性自显影检测，结果如图所示。据图可以作出的推测是A复制起始区在高放射性区域BDNA 复制为半保留复制CDNA 复制从起始点向两个方向延伸DDNA 复制方向为 ac4如图表示发生在细胞核内的某生理
13、过程，其中 a、b、c、d 表示脱氧核苷酸链。以下说法正确的是10A此过程需要能量和尿嘧啶脱氧核苷酸B真核细胞中此过程发生的唯一场所是细胞核Cb 链中(AG)/(TC)的值一定与 c 链中的相同D正常情况下，a、d 链都应该到不同的细胞中去5若以 1 分子含 500 个碱基对的 DNA（不含放射性）为模板，在含 15N 的环境中进行复制 n 次，下列相关叙述正确的是A复制过程中，需要消耗（2 n-1）1 000 个核糖核苷酸B子代 DNA 中，两条链均含有 15N 的 DNA 分子有（2 n-1）个C细胞内 DNA 复制主要发生在细胞核、线粒体和核糖体中DDNA 复制过程可以在体外完成，但在体
14、外复制时模板 DNA 不能太大6用 15N 同位素标记细菌的 DNA 分子，再将它们放入含 14N 的培养基中连续繁殖四代，a、b、c 为三种 DNA分子：a 只含 15N，b 同时含 14N 和 15N，c 只含 14N，如图（纵坐标为 DNA 分子个数），这三种 DNA 分子的比例正确的是A BC D7将细菌在含 15N 的培养基中繁殖很多代后，换到含 14N 的培养基中培养，经过两次的分裂后进行分析。下列有关子代 DNA 的叙述，错误的是A全部子代 DNA 分子内均含有 14NB半数的子代 DNA 分子两条链都含 14NC全部子代 DNA 分子的两条链中，一条链含 14N，另一条链含 1
15、5ND并非所有子代的 DNA 分子内都含有 15N8 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 14N 的培养基中连续复制 4次。下列有关判断正确的是A含有 15N 的 DNA 分子有两个11B含有 14N 的 DNA 分子占 15/16C复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸 320 个D复制结果共产生 16 个 DNA 分子，其中 1/2 含 15N9将一个不含放射性同位素 32P 标记的大肠杆菌（拟核 DNA 呈环状，共含有 m 个碱基，其中有 a 个胸腺嘧啶）放在含有 32P 标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养基中培养一段时间，检测到如图 I、两
16、种类型的DNA（虚线表示含有放射性的脱氧核苷酸链）。下列有关该实验的结果预测与分析，正确的是ADNA 第二次复制产生的子代 DNA 有 I、两种类型，比例为 13BDNA 复制后分配到两个子细胞时，其上的基因遵循基因分离定律C复制 n 次需要胞嘧啶的数目是（2 n1） m-a2D复制 n 次形成的放射性脱氧核苷酸单链的数目是为 2n+1210双链 DNA 是由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成。早在 1966 年，日本科学家冈崎提出 DNA 半不连续复制假说：DNA 复制形成互补子链时，一条子链是连续形成，另一条子链不连续即先形成短链片段(如图 1)。为验证这一假说，冈崎进行了如下实验：让 T4噬
17、菌体在 20 C 时侵染大肠杆菌 70 min 后，将同位素 3H 标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，在 2 秒、7 秒、15 秒、30 秒、60 秒、120秒后，分离 T4噬菌体 DNA 并通过加热使 DNA 分子变性、全部解螺旋，再进行密度梯度离心，以 DNA 单链片段分布位置确定片段大小(分子越小离试管口距离越近)，并检测相应位置 DNA 单链片段的放射性，结果如图 2。请分析回答：（1）若 1 个双链 DNA 片段中有 1 000 个碱基对，其中胸腺嘧啶 350 个，该 DNA 连续复制四次，在第四次复制时需要消耗_个胞嘧啶脱氧核苷酸。12（2）以 3H 标记的脱氧核苷酸添加到
18、大肠杆菌的培养基中，最终在噬菌体 DNA 中检测到放射性，其原因是_。（3）DNA 解旋在细胞中需要解旋酶的催化，在体外通过加热也能实现。解旋酶不能为反应提供能量，但能_。研究表明，在 DNA 分子加热解链时，DNA 分子中 GC 的比例越高，需要解链温度越高的原因是_。（4）图 2 中，与 60 秒结果相比，120 秒结果中短链片段减少的原因是_。该实验结果为冈崎假说提供的有力证据是_。11（2018浙江卷）某研究小组进行“探究 DNA 的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是 14NH4Cl 或 15NH4Cl。a、b、c 表示离心管编号，条带表示大肠杆菌 DNA 离
19、心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是A本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术Ba 管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含 14NH4Cl 的培养液中培养的Cb 管的结果表明该管中的大肠杆菌的 DNA 都是 14N15N-DNAD实验结果说明 DNA 分子的复制是半保留复制的12（2018海南卷）现有 DNA 分子的两条单链均只含有 14N（表示为 14N14N）的大肠杆菌，若将该大肠杆菌在含有 15N 的培养基中繁殖两代，再转到含有 14N 的培养基中繁殖一代，则理论上 DNA 分子的组成类型和比例分别是A有 15N14N 和 14N14N 两种，其比例为 13B有 15N15N 和 14
20、N14N 两种，其比例为 11C有 15N15N 和 14N14N 两种，其比例为 31D有 15N14N 和 14N14N 两种，其比例为 311313（2016新课标 I 卷）在有关 DNA 分子的研究中，常用 32P 来标记 DNA 分子。用 、 和 表示 ATP或 dATP（d 表示脱氧）上三个磷酸基团所处的位置（A-P P P 或 dA-P P P ）。回答下列问题：（1）某种酶可以催化 ATP 的一个磷酸基团转移到 DNA 末端上，同时产生 ADP。若要用该酶把 32P 标记到 DNA 末端上，那么带有 32P 的磷酸基团应在 ATP 的_（填“”、“”或“”）位上。（2）若用带有
21、 32P 标记的 dATP 作为 DNA 生物合成的原料，将 32P 标记到新合成的 DNA 分子上，则带有32P 的磷酸基团应在 dATP 的_（填“”、“”或“”）位上。（3）将一个带有某种噬菌体 DNA 分子的两条链用 32P 进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有 32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链 DNA 分子都装配成噬菌体（n 个）并释放，则其中含有 32P 的噬菌体所占比例为 2/n，原因是_。1 【答案】D【解析】根据 DNA 半保留复制的特点可知，亲代 DNA 的两条链(白色)应在不同的子代 DNA 分子中，A、B 错误；第一次复制合成的子链(灰色)应有 2
22、 条，第二次复制合成的子链(黑色)应有 4 条，由此可判断 C 错误，D 正确。2【答案】A【解析】在 DNA 复制过程中还需要解旋酶和 DNA 聚合酶的参与，而 RNA 聚合酶参与转录过程，A 错误；DNA 多起点复制，缩短了复制所需要的时间，B 正确；由于 DNA 复制都是从 3端向 5端进行，而 DNA的两条链是反向平行的，所以 DNA 经半保留复制所形成的两条子链的方向相反，C 正确；由于 DNA 连接酶能使不同 DNA 片段的磷酸与脱氧核糖连接，所以多起点复制所产生的 DNA 片段需要 DNA 连接酶参与“缝合”，D 正确。4 【答案】D14【解析】由题干信息“a、b、c、d 表示脱
23、氧核苷酸链”可判断图示过程表示的是 DNA 的复制，由 ATP 直接提供能量，所需原料（脱氧核苷酸）不含有尿嘧啶，A 项错误；真核细胞的线粒体和叶绿体中也含有DNA，也能发生 DNA 的复制，B 项错误；DNA 分子复制过程中形成的子链与母链之一完全相同，由图中看出 b 链和 d 链均与 a 链互补配对，因此两条链的（A+G）/（T+C）的比值一定相同，C 项错误；正常情况下，由 1 个 DNA 分子复制出的 2 个子代 DNA 分子，通过细胞分裂分配到不同的子细胞中去，D 项正确。5【答案】D【解析】依题意可知：该 DNA 分子共含 1 000 个脱氧核苷酸，在含 15N 的环境中进行复制
24、n 次，共产生2n个子代 DNA 分子，在此过程中，需要消耗（2 n-1）1 000 个脱氧核苷酸，A 错误；依据 DNA 分子的半保留复制，在这 2n个 DNA 分子中，有 2 个 DNA 分子的 1 条链含 15N、另 1 条链含 14N，余下的（2 n-2）个 DNA 分子的 2 条链均含 15N，B 错误；细胞内 DNA 复制主要发生在细胞核中，C 错误；DNA 复制过程可以在体外完成，但在体外复制时模板 DNA 不能太大，D 正确。6 【答案】A【解析】用 15N 同位素标记细菌的 DNA 分子，再将它们放入含 14N 的培养基上连续繁殖 4 代，共形成24=16 个 DNA 分子。
25、根据 DNA 分子半保留复制特点，不管亲代 DNA 分子复制几次，子代 DNA 分子中含有亲代 DNA 单链的 DNA 分子数都只有两个，所以在子代的 16 个 DNA 分子中，只含 15N 的 DNA 分子为 0，同时含 15N 和 14N 的 DNA 分子为 2 个，只含 14N 的 DNA 分子为 162=14 个。故选 A。7【答案】C【解析】由于细菌在含 15N 的培养基中培养，故亲代 DNA 分子两条链都含 15N，由于 DNA 分子的复制是半保留复制，因此依据这一特点来分析，DNA 复制时以 14N 为原料，子一代 DNA 分子全部是一条链含15N，一条链含 14N；子一代继续培
26、养，子二代 DNA 中一半 DNA 分子两条链都含 14N，一半 DNA 分子是一条链含 15N，一条链含 14N。根据前面的分析，ABD 正确，C 错误。9【答案】D 【解析】DNA 第二次复制产生的子代 DNA 共 4 个，有 I、两种类型，比例为 11，A 错误；大肠杆菌是原核生物，而基因的分离定律适用于真核生物，B 错误；由题干可知，T=a 个，故 C=m/2-a，复制 n 次，15需要胞嘧啶的数目是（m/2-a）（2 n-1），C 错误；复制 n 次，脱氧核苷酸单链的数目是 2n+1，不含放射性的脱氧核苷酸单链有 2 条，故含放射性的脱氧核苷酸单链的数目是 2n+1-2，D 正确。1
27、0【答案】（1）5 200（2）标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，为噬菌体 DNA 复制提供原料，所以在噬菌体 DNA 中检测到放射性（3）降低反应所需要的活化能 DNA 分子中 GC 的比例越高，氢键数越多，DNA 结构越稳定（4）短链片段连接形成长片段 在实验时间内，细胞中均能检测到较多的短链片段【解析】（1）已知 1 个双链 DNA 片段中共有 ATGC2 000 个碱基，其中 T350 个。依据碱基互补配对原则可推知，在该 DNA 片段中，AT350 个，CG650 个。该 DNA 连续复制四次，在第四次复制时需要消耗胞嘧啶脱氧核苷酸数(2 4-1)650-(23-1)6505 200
28、个。（2）以 3H 标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中，因 3H 标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收，为噬菌体 DNA 复制提供原料，所以最终在噬菌体 DNA 中检测到放射性。（3）解旋酶能降低反应所需要的活化能。在每个 DNA 分子中，碱基对 A 与 T 之间有 2 个氢键，C 与 G 之间有 3 个氢键，而且 DNA 分子中 GC 的比例越高，含有的氢键数越多，DNA 结构越稳定，因此在 DNA 分子加热解链时，DNA 分子中 GC 的比例越高，需要解链温度也越高。（4）已知分子越小离试管口距离越近。图 2 显示：与 60 秒结果相比，120 秒结果中有放射性的单链距离试管口较远，说明短
29、链片段减少，其原因是短链片段连接形成长片段。在图示的实验时间内，细胞中均能检测到较多的短链片段，为冈崎假说提供了实验证据。12【答案】D【解析】将含有 14N14N 的大肠杆菌置于含有 15N 的培养基中繁殖两代后，由于 DNA 的半保留复制，得到的子代 DNA 为 2 个 14N14NDNA 分子和 2 个 14N15NDNA 分子，再将其转到含有 14N 的培养基中繁殖一代，会得到 6 个 15N14NDNA 分子和 2 个 14N14NDNA 分子，比例为 31，D 正确。13 【答案】 （1） （2） 16（3）一个含有 32P 标记的噬菌体双链 DNA 分子经半保留复制后，标记的两条
30、单链只能分配到两个噬菌体的双链 DNA 分子中，因此在得到的 n 个噬菌体中只有 2 个带有标记【解析】 （1）某种酶可以催化 ATP 的一个磷酸基团转移到 DNA 末端上，同时产生 ADP。ATP 水解时，远离腺苷的高能磷酸键断裂，产生 ADP 和 Pi，释放的能量用于生物体的生命活动。据此并结合题意可知：若要用该酶把 32P 标记到 DNA 末端上，那么带有 32P 的磷酸基团应在 ATP 的 位上。 （2）dA-P P P （d 表示脱氧）脱去 P 和 P 这两个磷酸基团后，余下的结构为腺嘌呤脱氧核苷酸，是DNA 的基本组成单位之一。因此，若用带有 32P 标记的 dATP 作为 DNA
31、 生物合成的原料，将 32P 标记到新合成的 DNA 分子上，则带有 32P 的磷酸基团应在 dATP 的 位上。 （3）每个噬菌体只含有 1 个 DNA 分子。噬菌体侵染大肠杆菌时，噬菌体的 DNA 进入到大肠杆菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在大肠杆菌细胞外；在噬菌体的 DNA 的指导下，利用大肠杆菌细胞中的物质来合成噬菌体的组成成分。已知某种噬菌体 DNA 分子的两条链都用 32P 进行标记，该噬菌体所感染的大肠杆菌细胞中不含有 32P。综上所述并依据 DNA 分子的半保留复制可知：一个含有 32P 标记的双链 DNA 分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链 DNA 分子中，因此在得到的 n 个噬菌体中只有两个带有标记，即其中含有32P 的噬菌体所占比例为 2/n。
