备战2019年高考生物 考点一遍过 考点29 DNA的复制（含解析）

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【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315N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2n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（2n2）个。（2）脱氧核苷酸链数子代DNA分子中脱氧核苷酸链数2n1条；亲代脱氧核苷酸链数2条；新合成的脱氧核苷酸链数（2n12）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（2n1）个；第n次复制所需该脱氧核苷酸数2n个DNA分子中该脱氧核苷酸数2n1个DNA分子中该脱氧核苷酸数2nmm2n1m（2n2n1）m2n1。4假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA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_。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_；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。（1）含14N的DNA分子有2n个，只含14N的DNA分子有(2n2)个，做题时看准是“含”还是“只含”。（2）子代DNA分子中，总链数为2n22n1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射性分布。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。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f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(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】D1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过程，其中a、b、c、d表示脱氧核苷酸链。以下说法正确的是A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（2n-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（2n-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15ND并非所有子代的DNA分子内都含有15N815N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B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（2n1）D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。（2）以3H标记的脱氧核苷酸添加到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14N14N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3113（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-PPP或dA-PPP）。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】D【解析】由题干信息“a、b、c、d表示脱氧核苷酸链”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n次，共产生2n个子代DNA分子，在此过程中，需要消耗（2n-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（2n-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。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，需要胞嘧啶的数目是（m/2-a）（2n-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。10【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(24-1)650-(23-1)6505 200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） （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-PPP（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。16