情境突破課5

DNA復制與“岡崎片段”高考總復習優化設計GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2026命題情境閱讀DNA復制時,由于DNA聚合酶催化的合成方向均是5'端到3'端方向,不是3'端到5'端方向,而DNA的兩條鏈是反向平行的,故在復制叉附近解開的DNA鏈,一條是5'端到3'端方向,另一條是3'端到5'端方向。那么如何解釋DNA的兩條鏈是同時進行復制的呢?研究人員發現在DNA復制中,滯后鏈的合成是由不連續、相對較短的DNA片段通過DNA連接酶連接而成的長鏈,此不連續、相對較短的DNA片段稱為岡崎片段。如圖:命題角度設計(1)DNA復制時,兩條鏈不能都連續復制的原因是

。

(2)DNA前導鏈的復制與滯后鏈的復制不同之處是

,DNA滯后鏈的復制方向為

,復制合成的岡崎片段需要在

酶的作用下連接成完整的滯后鏈。

DNA聚合酶催化的合成方向均是5'端到3'端方向,而不能由3'端到5'端方向,而DNA的兩條鏈是反向平行的前導鏈的復制是連續的

5'→3'

DNA連接情境突破訓練1.(2024·福建福州一模)岡崎等人發現DNA的一條鏈是“半不連續”復制的。復制時,以若干小段的RNA為引物,先在DNA模板鏈上合成一些短的片段(被稱為“岡崎片段”),通過酶去除RNA引物后再用對應的脫氧核糖核苷酸替換,最后將岡崎片段連接成與母鏈等長的新鏈。下列有關說法錯誤的是(

)A.在能量的驅動下,解旋酶解開DNA雙螺旋的兩條鏈作為復制的模板B.在DNA聚合酶的作用下,新合成的兩條子鏈均由3'→5'的方向延伸C.有絲分裂后期,復制出的兩個子代DNA分子分開后被拉向細胞的兩極D.岡崎片段上的引物被切除和替換后,在DNA連接酶作用下連成長鏈B解析

在DNA復制過程中,解旋酶解開DNA雙螺旋的兩條鏈作為復制的模板,這一過程需要能量驅動,A項正確;DNA聚合酶只能在5'→3'方向上合成新的DNA鏈,因此新合成的兩條子鏈中,一條是連續合成的(前導鏈),另一條是以岡崎片段的形式不連續合成的(滯后鏈),B項錯誤;有絲分裂后期,復制出的兩個子代DNA分子,即位于姐妹染色單體上的DNA分子分開后被拉向細胞的兩極,C項正確;岡崎片段是指在DNA模板鏈上合成一些短的片段,岡崎片段上的引物被切除和替換后,在DNA連接酶的作用下連成長鏈,D項正確。2.(2023·山東卷)將一個雙鏈DNA分子的一端固定于載玻片上,置于含有熒光標記的脫氧核苷酸的體系中進行復制。甲、乙和丙分別為復制過程中3個時間點的圖像,①和②表示新合成的單鏈,①的5'端指向解旋方向,丙為復制結束時的圖像。該DNA復制過程中可觀察到單鏈延伸暫停現象,但延伸進行時2條鏈延伸速率相等。已知復制過程中嚴格遵守堿基互補配對原則,下列說法錯誤的是(

)A.據圖分析,①和②延伸時均存在暫停現象B.甲時①中A、T之和與②中A、T之和可能相等C.丙時①中A、T之和與②中A、T之和一定相等D.②延伸方向為5'端至3'端,其模板鏈3'端指向解旋方向D解析

由題干可知,該DNA復制過程中有單鏈延伸暫停現象,題圖復制過程中不同時間點的子鏈①和②出現不同長度,因此可判斷①和②延伸時均存在暫停現象,A項正確;①和②表示新合成的單鏈,二者堿基互補配對,若②長于①的此段鏈中無A與T,則可推知甲時①中A、T之和與②中A、T之和相等,B項正確;丙時①和②等長,根據堿基互補配對原則,可判斷此時①中A、T之和與②中A、T之和一定相等,C項正確;DNA復制過程中子鏈的延伸方向為5'端至3'端,根據題干“①的5'端指向解旋方向”,可判斷①的合成方向與解旋方向相反,故②的模板鏈的5'端指向解旋方向,D項錯誤。3.(2024·浙江三模)研究發現DNA復制時一條子鏈連續形成,另一條子鏈先形成短片段后再借助DNA聚合酶、DNA連接酶等連接成長片段。為驗證上述現象,進行了如下實驗:讓T4噬菌體侵染大腸桿菌一段時間,然后將3H標記的原料添加到大腸桿菌培養液中,隨后在培養的不同時刻,分離出T4噬菌體DNA,使其解旋成單鏈,加入試管中進行離心使不同大小的DNA單鏈分層,并檢測試管中各部位的放射性強度,結果如圖。下列說法錯誤的是(

)A.大腸桿菌內DNA復制時需要解旋酶催化氫鍵斷裂B.該實驗結果也可證明DNA的復制方式為半保留復制C.若加入DNA連接酶抑制劑,則近試管口處放射性會增強D.120s結果中短片段比60s少,原因是短片段連接形成長片段B解析

分析圖形,圖中自變量有時間、離試管口的距離,因變量是放射性的強度。大腸桿菌DNA復制時需要解旋酶打開堿基對之間的氫鍵,A項正確;該實驗對單鏈DNA進行離心,不管是不是半保留復制,離心結果都一樣,所以該實驗結果不能證明DNA的復制屬于半保留復制,B項錯誤;本實驗因變量是放射性的強度,若該實驗加入DNA連接酶抑制劑,則不連續復制的那條鏈會產生大量短小的單鏈