1、專題23 DNA分子的復制【基礎回顧】 考點內容:DNA分子的復制 要求: 考綱解讀: 1.知道DNA復制的時間、條件、方式、特點和意義 2.理解DNA的半保留復制含義 3.掌握DNA復制過程相關計算 考點一：DNA分子復制 1概念：以親代DNA為模板合成子代DNA的過程。 2時間：有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期（細胞分裂間期）。 3條件: 模板：解旋后兩條母鏈 原料：細胞中游離的4種脫氧核苷酸 能量：ATP 酶：解旋酶、DNA聚合酶等 4.方式：半保留復制。 5.特點：邊解旋邊復制。 6.DNA分子精確復制的原因 DNA獨特的雙螺旋結構為復制提供了精確的模板； 兩條鏈上的堿基具有互補配

2、對能力，保證了DNA復制能夠精確地進行 7意義：將遺傳信息從親代傳給了子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性。 【技能方法】 1DNA復制的有關計算 (1)子代DNA分子數(shù)為2n個。 含有親代鏈的DNA分子數(shù)為2個。 不含親代鏈的DNA分子數(shù)為2n2個。 含子代鏈的DNA有2n個。 (2)子代脫氧核苷酸鏈數(shù)為2n1條。 親代脫氧核苷酸鏈數(shù)為2條。 新合成的脫氧核苷酸鏈數(shù)為2n12條。 (3)消耗的脫氧核苷酸數(shù) 若一親代DNA分子含有某種脫氧核苷酸m個，經過n次復制需要消耗該脫氧核苷酸數(shù)為m(2n1)個。 第n次復制所需該脫氧核苷酸數(shù)為m2n1個。 2.DNA復制方式的探究 關于DNA復制方式的探究，

3、充分體現(xiàn)了假說演繹法，即在克里克假說的基礎上，通過演繹推理，最終通過實驗得以驗證。根據(jù)下面實驗過程，回答相關問題。 (1)實驗材料：大腸桿菌。 (2)實驗方法：放射性同位素標記技術和離心技術。 (3)實驗假設：DNA以半保留的方式復制。 (4)實驗過程(如圖) (5)實驗預期：離心后應出現(xiàn)3條DNA帶(如上圖)。(根據(jù)標記情況作答) 重帶(密度最大)：15N標記的親代雙鏈DNA(15N/15N)。 中帶(密度居中)：一條鏈為15N，另一條鏈為14N標記的子代雙鏈DNA(15N/14N)。 輕帶(密度最小)：兩條鏈都為14N標記的子代雙鏈DNA(14N/14N)。 (6)實驗結果：與預期的相符。

4、 【基礎達標】 1.DNA分子復制時解旋酶作用于下列哪一結構（） A.AB. CAUDGC 【答案】D 【解析】 DNA分子復制時，解旋酶的作用是使DNA堿基對間的氫鍵斷開。在DNA中的堿基對有兩種GC，AT。 2有關真核細胞DNA分子的復制，下列敘述正確的是（） A復制過程中先是全部解旋，再半保留復制 B復制過程中不需要消耗ATP CDNA聚合酶催化兩個游離的脫氧核苷酸之間的連接 D復制后產生的兩個子代DNA分子共含有4個游離的磷酸基團 【答案】D 【解析】 雙鏈DNA復制的主要特點是“邊解旋邊復制、半保留復制”，故A項錯誤；復制過程需要“原料、酶、能量、模板、適宜的溫度和pH等”，故B項錯

5、誤；DNA聚合酶是催化游離的脫氧核苷酸與一段脫氧核苷酸間形成磷酸二酯鍵，故C項錯誤；DNA的雙鏈是反向平行排列的，每條鏈上都有一個游離的磷酸基團未與另一個脫氧核苷酸形成磷酸二酯鍵，從而使得每個雙鏈DNA分子上都有2個游離的磷酸基團，故DNA復制產生的兩個子代DNA分子共含有4個游離的磷酸基團，因而D項正確。 3下列關于DNA復制的敘述，正確的是（） ADNA復制時，嚴格遵循AU、CG的堿基互補配對原則 BDNA復制時，兩條脫氧核苷酸鏈均可作為模板 CDNA分子全部解旋后才開始進行DNA復制 D脫氧核苷酸必須在DNA酶的作用下才能連接形成子鏈 【答案】B 【解析】 DNA復制時，嚴格遵循AT、C

6、G的堿基互補配對原則；DNA是以兩條脫氧核苷酸鏈作為模板進行復制的；DNA分子邊解旋邊復制；脫氧核苷酸必須在DNA聚合酶的作用下才能連接形成子鏈。 4某DNA分子中含腺嘌呤200個，復制數(shù)次后，消耗了周圍環(huán)境中的腺嘌呤脫氧核苷酸3000個，該DNA復制了（） A三次B四次 C五次D六次 【答案】B 【解析】 DNA分子復制n次需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸為200×(2n1)3000，則n4。 5科學家用15N標記的NH4Cl培養(yǎng)液來培養(yǎng)大腸桿菌，讓大腸桿菌繁殖兩代，然后收集并提取DNA，再將提取的DNA進行密度梯度離心。離心后試管中DNA的位置是（） A全部位于下層 B一半居中，一半位

7、于上層 C全部居中 D一半居中，一半位于下層 【答案】D 【解析】 大腸桿菌繁殖兩代，含有母鏈的大腸桿菌的DNA一條鏈含普通的14N，另一條鏈含15N，位于試管的中層，而其他不含母鏈的大腸桿菌中的DNA都含有15N，位于試管的下層。 【能力提升】 1某DNA分子含m對堿基，其中腺嘌呤有A個。下列有關此DNA在連續(xù)復制時所需的胞嘧啶脫氧核苷酸數(shù)目的敘述中，錯誤的是（） A在第一次復制時，需要(mA)個 B在第二次復制時，需要2(mA)個 C在第n次復制時，需要2n1(mA)個 D在n次復制過程中，總共需要2n(mA)個 【答案】D 【解析】 DNA復制一次，可產生2個DNA；由于每個DNA分子中

8、含有胞嘧啶脫氧核苷酸m-a個，所以復制一次時，需要m-a個，A正確； 在第二次復制時，2個DNA分子會形成4個DNA分子，相當于形成2個新DNA，所以需要2（m-a）個，B正確； 在第n次復制后，會形成2n個DNA分子，所以需要2n-1（m-a）個，C正確 在n次復制過程中，1個DNA分子變?yōu)?n個DNA分子，總共需要（2n-1）（m-a）個，D錯誤 2在進行基因工程時，已經得到一個目的基因，要人工復制，使數(shù)量增多，需要的復制條件是（） CTAGGGC或GATCCCG模板鏈 堿基A、U、C、G 堿基A、T、C、G 核糖脫氧核糖 酶ATP 磷酸蛋白質 A B C D 【答案】D 【解析】 DNA

9、復制的條件是酶、能量ATP，四種脫氧核苷酸(包括磷酸、堿基和脫氧核糖三部分)為原料，DNA解旋開的兩條鏈為模板。 3細菌在含15N的培養(yǎng)基中繁殖數(shù)代后，細菌DNA的含氮堿基皆含有15N，然后再將其移入含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，抽取親代及子代的DNA，離心分離，如圖為可能的結果，下列敘述錯誤的是（） A子一代DNA應為 B子二代DNA應為 C子三代DNA應為 D親代的DNA應為 【答案】C 【解析】 由題意可知，子一代的DNA應為全中(14N/15N)，即圖；子二代DNA應為1/2中(14N/15N)、1/2輕(14N/14N)，即圖；子三代DNA應為1/4中(14N/15N)、3/4輕(14N/

10、14N)，即圖，而不是全輕(14N/14N)；親代的DNA應為全重(15N/15N)，即圖。 4.用15N標記含有100個堿基對的DNA分子,其中有胞嘧啶60個,該DNA分子在含14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復制4次。下列結果不可能的是（） A.含有14N的DNA分子占7/8 B.含有15N的脫氧核苷酸鏈占1/16 C.復制過程中需腺嘌呤脫氧核苷酸60 0個 D.復制后共產生16個DNA分子 【答案】A 【解析】 DNA為半保留復制，所以不管復制多少次，總有2個DNA分子含最初的母鏈，但都含14N；因而連續(xù)復制4次，含有14N的DNA分子占1；A錯誤。含有15N的脫氧核苷酸鏈占2/242=1/16；B正

11、確。復制過程中需腺嘌呤脫氧核苷酸數(shù)=（24-1）*（100*2-60*2）/2=600；C正確。復制后產生24=16個DNA分子；D正確。 5.下圖為真核細胞DNA復制過程模式圖，相關分析錯誤的是（） A.酶為DNA解旋酶，能使DNA雙鏈解開；酶為DNA聚合酶，可將游離的脫氧核苷酸結合在一起 B.圖中可體現(xiàn)出邊解旋邊復制及半保留復制的特點 C在復制完成后，甲、乙可在有絲分裂后期、減數(shù)第二次分裂后期分開 D.若該DNA分子有1000個堿基對，其中堿基A 200個，則圖示過程共需堿基C 300個 【答案】D 【解析】 由圖可知酶為DNA解旋酶，能使DNA雙鏈解開；酶為DNA聚合酶，可將游離的脫氧核

12、苷酸結合在一起形成脫氧核苷酸鏈，故A正確。體現(xiàn)出了邊解旋變復制和半保留復制的特點，故B正確。復制后形成染色單體，會在有絲分裂后期，或減數(shù)第二次分裂后期分開，故C正確。如果DNA分子有1000個堿基對，其中堿基A 200個，則圖示過程共需堿基C 800個，故D錯誤。 【終極闖關】 1. (2012山東卷，5) 假設一個雙鏈均被32P標記的噬菌體DNA由5 000個堿基對組成，其中腺嘌呤占全部堿基的20%。用這個噬菌體侵染只含31P的大腸桿菌，共釋放出100個子代噬菌體。下列敘述正確的是（） A該過程至少需要3×105個鳥嘌呤脫氧核苷酸 B噬菌體增殖需要細菌提供模板、原料和酶等 C含32

13、P與只含31P的子代噬菌體的比例為149 D該DNA發(fā)生突變，其控制的性狀即發(fā)生改變 【答案】C 【解析】 根據(jù)題干信息可知，噬菌體的DNA含有5 000個堿基對，即為10 000個堿基，腺嘌呤(A)占全部堿基的20%，即AT2 000個，則GC3 000個。在噬菌體增殖的過程中，DNA進行半保留復制，100個子代噬菌體含有100個DNA，相當于新合成了99個DNA，至少需要的鳥嘌呤(G)脫氧核苷酸數(shù)是99×3 000297 000，A項錯誤。噬菌體增殖的過程中需要自身的DNA作為模板，而原料和酶由細菌提供，B項錯誤。根據(jù)半保留復制方式的特點可知，在子代噬菌體的100個DNA中，同時

14、含32P和31P的只有2個，只含31P的為98個，C項正確。DNA發(fā)生突變，其控制的性狀不一定發(fā)生改變，如AA突變?yōu)锳a以及密碼子的簡并性等，D項錯誤。 2.（2014上海卷） 某病毒的基因組為雙鏈DNA，其一條鏈上的局部序列為ACGCAT, 以該鏈的互補鏈為模板轉錄出相應的mRNA, 后者又在宿主細胞中逆轉錄成單鏈DNA（稱為cDNA）。由這條cDNA鏈為模板復制出的DNA單鏈上，相應的局部序列應為（） A.ACGCATB.ATGCGT C.TACGCAD.TGCGTA 【答案】A 【解析】 根據(jù)題意，以模板鏈轉錄出的mRNA與模板鏈堿基互補，而逆轉錄出的單鏈DNA也與mRNA堿基互補配對，

15、因此cDNA的堿基序列與模板DNA鏈相同，即ACGCAT，故A正確。 3.（2015屆安徽省宿州市高三第三次教學質量檢測） 科學家以大腸桿菌為實驗對象，運用同位素示蹤技術及密度梯度離心等方法，進行了DNA復制方式的探索實驗，實驗內容及結果見下表。 下列相關分析中錯誤的是（） A.1和2是對照組，3和4是實驗組 B.3與1、2比較，證明DNA以半保留的方式復制 C.DNA分子通過復制，保持了遺傳信息的連續(xù)性 D.將B的子代DNA離心，結果為3/4中帶和1/4輕帶 【答案】D 【解析】 據(jù)題分析，實驗1和2是在14N和15N的條件下進行DNA復制，離心后分別為輕帶和重帶，在實驗中作為對照組，而3和

16、4是實驗組，A正確。實驗3是讓15N標記的DNA在14N條件下復制，如果后代是中帶，則說明DNA中一條鏈是14N，一條鏈是15N，證明DNA以半保留方式復制，B正確。DNA通過復制，保持了遺傳信息的連續(xù)性，C正確。將B的子代DNA離心，結果為3/4輕帶和1/4中帶，D錯誤。 4.（2015屆貴州省八校聯(lián)盟高三3月聯(lián)考生物） 某雙鏈DNA分子含有 200個堿基，一條鏈上ATGC1234，則該DNA分子（） A.含有4個游離的磷酸 B.連續(xù)復制兩次，需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸210個 C.四種含氮堿基ATG：C3377 D.堿基對排列方式共有4100種 【答案】C 【解析】 雙鏈DNA分子含有2個

17、游離的磷酸，故A項錯誤；由一條鏈上A：T：G：C1：2：3：4可知，另一條鏈上A：T：G：C2:1:4:3，則A：T：G：C3:3:7:7，腺嘌呤脫氧核苷酸占3/20，其個數(shù)為30個，所以連續(xù)復制兩次，需要游離的腺嘌呤脫氧核苷酸的個數(shù)為（22-1）*3090，B項錯誤， C項正確；由于DNA分子的堿基比例一定，所以堿基對排列方式小于4100種，故D項錯誤。 5.（2015江蘇卷） 熒光原位雜交可用熒光標記的特異DNA片段為探針,與染色體上對應的DNA片段結合，從而將特定的基因在染色體上定位。請回答下列問題: (1)DNA熒光探針的制備過程如圖1所示,DNA酶隨機切開了核苷酸之間的_鍵從而產生切

18、口,隨后在DNA聚合酶作用下,以熒光標記的_為原料,合成熒光標記的DNA探針。 (2)圖2表示探針與待測基因結合的原理。先將探針與染色體共同煮沸,使DNA雙鏈中_鍵斷裂,形成單鏈。隨后在降溫復性過程中,探針的堿基按照_原則,與染色體上的特定基因序列形成較穩(wěn)定的雜交分子。圖中兩條姐妹染色單體中最多可有_條熒光標記的DNA片段。 (3)A、B、C分別代表不同來源的一個染色體組,已知AA和BB中各有一對同源染色體可被熒光探針標記。若植物甲(AABB)與植物乙(AACC)雜交,則其F1有絲分裂中期的細胞中可觀察到_個熒光點，在減數(shù)第一次分裂形成的兩個子細胞中分別可觀察到個熒光點。 【答案】 (1)磷酸二酯脫氧核苷酸 (2)氫堿基互補配對4 (3)62和4 【解析】 (1)兩個核苷酸分子之間以磷酸二酯鍵連接。合成標記的DNA探針時,需要的原料是脫氧核苷酸。 (2)高溫可使DNA雙鏈堿基之間的氫鍵斷裂,形成單鏈。在降溫復性的過程中,按照堿基互補配對原則,探針的堿基與染色體上特定的基因序列形成雜交分